Sucrose Fatty Acid Ester

Sucrose Fatty Acid Ester là chất hoạt động bề mặt, dược phẩm dinh dưỡng và phụ gia trong mỹ phẩm đang ngày càng được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất. Vậy những đặc tính của tá dược này là gì? Trong bài viết này, Trung Tâm Thuốc Central Pharmacy (trungtamthuoc.com) xin gửi đến bạn đọc những thông tin chi tiết hơn về Sucrose Fatty Acid Ester.

1 Sucrose Fatty Acid Ester là gì?

1.1 Định nghĩa

Sucrose Fatty Acid Ester là gì? Sucrose esters là gì? Sucrose Fatty Acid Ester cũng như các loại ester khác, được hình thành từ sự liên kết giữa thành phần rượu (của sucrose) và acid béo (có nguồn gốc từ tự nhiên).

Sucrose esters của các acid béo có giá trị HLB khá rộng, vì vậy nên nó được ứng dụng nhiều làm chất nhũ hóa trong sản xuất.

1.2 Công thức cấu tạo

Một monoester sucrose là sự kết hợp của 1 mol axit béo và 1 mol sucrose; diester và triester lần lượt bao gồm 2 và 3  mol axit béo với 1 mol sucrose.

Các loại ester đáng chú ý, có sẵn trên thị trường gồm các mono ester từ các acid như acid steric, acid palmitic, acid oleic, acid myristic, acid lauric...

Các Sucrose Fatty Acid Ester thương mại thường là hỗn hợp của sucrose, mono- và di-ester.

Thành phần của một số Sucrose Fatty Acid Ester thương mại:

2 Tính chất của Sucrose Fatty Acid Ester

2.1 Tính chất 

Giá trị HLB (cân bằng ưa nước - ưa lipid): Khoảng HLB của Sucrose Fatty Acid Ester tương đối rộng, dao động từ 1-16, càng nhiều monoester thì giá trị HLB càng lớn (tri-esters có HLB từ 3-7, di-esters có /hlb từ 7-10, còn mono-esters có HLB 10-16)

Độ tan: Độ tan của Sucrose Fatty Acid Ester thay đổi tùy vào giá trị HLB, HLB càng cao thì độ tan trong nước càng tốt và ngược lại, HLB thấp thì Sucrose Fatty Acid Ester tan trong dầu tốt.

2.2 Phương pháp sản xuất

Nhiều este đơn giản được điều chế bằng quá trình este hóa trong điều kiện kiểu Fischer từ axit và rượu tương ứng nhưng Sucrose Fatty Acid Ester không dễ dàng được hình thành bằng các phương pháp trực tiếp như vậy. 

Các phương pháp sản xuất Sucrose Fatty Acid Ester ở quy mô lớn (công nghiệp) thường liên quan đến quá trình este hóa chéo sucrose bằng cách sử dụng chất béo trung tính thích hợp, một quá trình thường được tiến hành với sự có mặt của chất xúc tác như Kali carbonat hoặc xà phòng kali. N,N-Dimethyformamide (DMF) là dung môi thường được sử dụng nhưng do chi phí, độc tính và các vấn đề an toàn khác nên các phản ứng sử dụng DMSO cũng đang ngày càng được ưa chuộng hơn.

Trong những điều kiện thuận lợi, có thể thu được hỗn hợp chứa lớn hơn 50% sucrose mono-ester với các thành phần còn lại là các este khác và nguyên liệu ban đầu. Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức vì việc loại bỏ các dung môi có nhiệt độ sôi cao này là một vấn đề không hề nhỏ và độ ổn định nhiệt của sản phẩm este tương đối thấp. Việc phân tách các sản phẩm phụ là cần thiết để nâng thành phần mono-ester lên mức có thể chấp nhận được trên thị trường tuy nhiên đây là vấn đề khó khăn và nó cũng tạo ra dòng chất thải, từ đó làm tăng chi phí sản xuất.

Các Sucrose Fatty Acid Ester cũng đã được sản xuất công nghiệp từ các metyl este của axit béo bằng cách sử dụng quá trình chuyển hóa thuận nghịch với việc loại bỏ metanol đồng sản xuất để thúc đẩy phản ứng tiến triển. Trong điều kiện tối ưu, quy trình này có thể cung cấp sản phẩm chứa tới 70% mono-ester.

Các quy trình không dung môi cũng đã được phát triển và sử dụng trong công nghiệp. Vào năm 1970, Feuge và cộng sự phát hiện ra quá trình este hóa metyl este của axit béo thích hợp với sucrose nóng chảy với sự có mặt của lượng xà phòng xúc tác (thường là xà phòng kali) ở 170–185 độ C có thể tạo ra các mono-ester cần thiết. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm do nhiệt độ yêu cầu cao, sucrose chỉ tồn tại ở dạng lỏng trong thời gian ngắn (vài phút) và khi áp suất giảm để loại bỏ metanol đồng tạo thành thì sự phân hủy đường xảy ra, nhược điểm này được chứng minh bằng sự giảm đáng kể chất lượng đường, hỗn hợp phản ứng bị sẫm màu. Điều này tác động đến cả sản lượng và chất lượng sản phẩm trong khi nhu cầu loại bỏ chất xúc tác sẽ làm tăng thêm những khó khăn về mặt kỹ thuật (và gánh nặng tài chính kèm theo).

Một quy trình quy mô lớn và không dung môi khác được phát triển bởi Parker, Khan và York vào năm 1973, trong đó các hạt sucrose mịn được phản ứng với chất béo trung tính (ở dạng dầu như mỡ động vật, dầu cọ hoặc dầu dừa) với sự có mặt xúc tác của kali cacbonat. Bằng cách này, phản ứng có thể được thực hiện ở áp suất khí quyển và nhiệt độ khoảng 125 độ C. Hơn nữa, phản ứng có thể được tăng tốc bằng cách thêm chất nhũ hóa (ví dụ: diglyceride). Tuy nhiên, trong những điều kiện như vậy, hỗn hợp este sucrose và glyceride được hình thành. Mặc dù hấp dẫn về mặt nguyên tắc, nhưng những thách thức trong quá trình sản xuất mono-este sucrose không dung môi khiến quy trình dùng DMF tiếp tục được sử dụng trong nhiều quy trình thương mại.

3 Ứng dụng của Sucrose Fatty Acid Ester

Sucrose Fatty Acid Ester là chất nhũ hóa có khoảng HLB rộng được ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Trong các công thức, nó còn đóng vai trò như chất ổn định và tạo cấu trúc cho sản phẩm.

Chất nhũ hóa này như những chất hoạt động bề mặt có khả năng hấp thụ giữa hai pha không trộn lẫn để tạo điều kiện cho sự hình thành nhũ tương và ổn định các giọt nhũ tương được hình thành.

Ứng dụng thương mại của Sucrose Fatty Acid Ester trong công nghiệp thực phẩm không chỉ giới hạn ở bánh kẹo, chất béo và dầu nhũ hóa, quá trình thoái hóa tinh bột và các chất thay thế chất béo không chứa cholesterol, ít calo.... Nó được coi là thành phần bình thường trong chế độ ăn uống thông thường của con người, vì Sucrose Fatty Acid Ester được thủy phân trong hệ tiêu hóa thành các thành phần dinh dưỡng bình thường trước khi hấp thụ. 

4 Độ ổn định và bảo quản

4.1 Độ ổn định

Nguyên liệu Sucrose Fatty Acid Ester cũng như các loại ester khác, tương đối ổn định về nhiệt nhưng độ ổn định khi thủy phân kém.

4.2 Bảo quản

Nguyên liệu Sucrose Fatty Acid Ester nên được giữ trong thùng chứa kín ở nơi khô ráo và thông gió tốt, nhiệt độ và độ ẩm tại nơi bảo quản nên được giữ ổn định, tránh ánh nắng chiếu trực tiếp vào nguyên liệu.

5 Sucrose Fatty Acid Ester có hại không?

Sucrose Fatty Acid Ester có khả năng phân hủy sinh học, không độc hại và không gây kích ứng da, nó thân thiện với con người và môi trường, không gây ô nhiễm môi trường.

6 Chế phẩm

Các sản phẩm có chứa thành phần là Sucrose Fatty Acid Ester có mặt trên thị trường hiện nay như: Onaka Pillbox, L’il Critters Immune C Plus, Golden LAB, Viên uống Fucoidan Gold, Viên ngậm IgY F…

Hình ảnh: 

7 Thông tin thêm về Sucrose Fatty Acid Ester

Chất nhũ hóa hỗn hợp Sucrose Fatty Acid Ester làm chất ổn định hệ thống nhũ tương:

Trong nghiên cứu này, pha trung hình và cấu trúc bên trong của Sucrose Fatty Acid Ester (S1670) với rượu cetyl trộn theo các tỷ lệ khác nhau đã được nghiên cứu và đánh giá trong hệ thống nhũ tương thông thường của mỹ phẩm và dược phẩm.

Để mô tả cấu trúc keo của hệ thống, các kỹ thuật hóa lý sau đây đã được sử dụng: kính hiển vi phân cực, tán xạ tia X góc nhỏ và góc rộng (SAXS và WAXS), phép đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC), lưu biến liên tục và dao động và kính hiển vi điện tử quét đông lạnh (cryo -SEM). Cuối cùng, người ta đã xác định rõ rằng có cấu trúc gel tinh thể α chiếm ưu thế và ổn định, được hình thành bằng Sucrose Fatty Acid Ester (S1670) và rượu cetyl.

Ngoài ra, tỷ lệ tối ưu cho sự hình thành gel tinh thể α được tìm thấy là vào khoảng 61,50:38,50 (S1670 so với rượu Cetyl). Hơn nữa, vì nó lệch khỏi điểm tới hạn trong phạm vi có thể kiểm soát được, mặc dù vẫn tồn tại α-gel (tinh thể ngậm nước dạng α) giống hệt nhau, nhưng cường độ và tỷ lệ trong toàn bộ mẫu giảm khi độ lệch mở rộng. Độ ổn định khá cao và các đặc tính lưu biến dễ chịu của α-gel trên cho thấy ứng dụng rộng rãi trong mỹ phẩm và dược phẩm trong tương lai.

8 Tài liệu tham khảo

1. Tác giả: Jing Zhou và cộng sự (Ngày đăng: ngày 01 tháng 06 năm 2023). A Sucrose Fatty Acid Ester-mixed Emulsifier as Stabilizer of Emulsion Systems, Pubmed. Truy cập ngày 20 tháng 09 năm 2023.
2. Tác giả: Wai Fun Leong và cộng sự (Ngày đăng: tháng 05 năm 2011). Effect of sucrose fatty acid esters on the particle characteristics and flow properties of phytosterol nanodispersions, Sciencedirect. Truy cập ngày 20 tháng 09 năm 2023.
3. Tác giả: Yinglai Tenga và cộng sự (Ngày đăng: ngày 04 tháng 08 năm 2020). Sucrose fatty acid esters: synthesis, emulsifying capacities, biological activities and structure-property profiles, Tandfonline.com. Truy cập ngày 20 tháng 09 năm 2023.