Tổng hợp và xác định các đặc trưng của một số vật liệu sắt polysaccarit, hướng đến ứng dụng trong thực phẩm chức năng và dược phẩm

Hợp chất sắtII thường được sử dụng là sắtII sunphat, sắtII fumarat, sắtII gluconat… Những hợp chất này có ưu điểm là dễ tổng hợp, giá thành rẻ, tuy nhiên chúng có nhược điểm là khó kết h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HOÁ HỌC -

NGUYỄN ĐÌNH VINH

TỔNG HỢP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU SẮT-POLYSACCARIT, HƯỚNG ĐẾN ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HOÁ HỌC -

NGUYỄN ĐÌNH VINH

TỔNG HỢP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU SẮT-POLYSACCARIT, HƯỚNG ĐẾN ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

VÀ DƯỢC PHẨM

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Mã số: 62.44.01.13

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1 PGS.TS Đào Quốc Hương

2 PGS.TS Phan Thị Ngọc Bích

Hà Nội - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung của luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới

sự hướng dẫn của PGS.TS Đào Quốc Hương và PGS.TS Phan Thị Ngọc Bích Các số liệu, kết quả nêu trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận án

Nguyễn Đình Vinh

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đào Quốc Hương và PGS.TS Phan Thị Ngọc Bích đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên tôi hoàn thành bản luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Phòng Quản lý tổng hợp và Phòng Hóa Vô cơ, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành

đề tài luận án

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện

và tận tình giúp đỡ để tôi hoàn thành bản luận án này

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các nhà khoa học, các chuyên gia đã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiên quí báu liên quan đến luận án

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn ủng

hộ và cổ vũ để tôi hoàn thành tốt luận án của mình

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Nguyễn Đình Vinh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Oxi-hiđroxit sắt 3

1.1.1 Giới thiệu về oxi-hiđroxit sắt 3

1.1.2 Sự hình thành của oxi-hiđroxit sắt trong dung dịch muối sắt(III) 3

1.1.3 Sự chuyển hóa của các hợp chất oxi-hiđroxit sắt 4

1.2 Tổng quan về polysaccarit 7

1.2.1 Monosaccarit 7

1.2.2 Định nghĩa và phân loại polysaccarit 8

1.2.3 Đương lượng đường khử 9

1.2.4 Một số polysaccarit có nguồn gốc ngũ cốc 9

1.2.4.1 Tinh bột 9

1.2.4.2 Tinh bột sắn (TBS) 12

1.2.4.3 Tinh bột tan (TBT) 12

1.2.4.4 Dextrin (DEX) 12

1.2.4.5 Maltodextrin (MDEX) 14

1.3 Vật liệu phức hợp sắt-polysaccarit (iron polysaccharide complex) 14

1.3.1 Sự hình thành và cấu trúc của phức hợp sắt-polysaccarit 15

1.3.2 Tình hình nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-polysaccarit trên thế giới và ở Việt Nam 18

1.4 Vai trò của sắt và hội chứng thiếu máu do thiếu sắt 19

1.4.1 Vai trò của sắt và quá trình hấp thụ sắt 19

1.4.2 Thiếu sắt (ID) và hội chứng thiếu máu do thiếu sắt (IDA) 21

1.4.3 Hậu quả của thiếu máu do thiếu sắt 22

1.4.4 Giải pháp phòng chống thiếu máu do thiếu sắt 24

1.5 Ảnh hưởng của một số kim loại nặng và vi khuẩn đến sức khỏe 26

1.5.1 Ảnh hưởng của một số kim loại nặng 26

1.5.2 Ảnh hưởng của một số vi khuẩn 27

1.6 Ứng dụng của vi sóng và sóng siêu âm trong tổng hợp vật liệu 28

1.6.1 Ứng dụng của vi sóng 28

1.6.2 Ứng dụng của sóng siêu âm 29

1.7 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án 30

1.7.1 Mục tiêu của luận án 30

1.7.2 Nội dung của luận án 30

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Hóa chất 32

2.2 Nghiên cứu quy trình tổng hợp akaganeite 33

2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 34

2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của anion 34

2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của giá trị pH và tác nhân kiềm 34

2.2.4 Điều chế pha akaganeite với sự hỗ trợ của vi sóng 34

2.2.5 Điều chế pha akaganeite với sự hỗ trợ của sóng siêu âm 34

2.3 Xác định giá trị DE của polysaccarit 34

2.4 Nghiên cứu quy trình tổng hợp phức hợp sắt-polysaccarit từ muối sắt(III) clorua và các polysaccarit 36

2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của giá trị pH 37

2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 38

2.4.5 Điều chế phức hợp sắt-MDEX có hỗ trợ của vi sóng 38

2.4.6 Điều chế phức hợp sắt-MDEX có hỗ trợ của sóng siêu âm 38

2.5 Các phương pháp xác định đặc trưng 39

2.5.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 39

2.5.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (FT-IR) 40

2.5.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 40

2.5.4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 41

2.5.5 Phương pháp phân tích nhiệt (TGA-DTA) 41

2.5.6 Phương pháp tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) 42

2.5.7 Phương pháp tán xạ năng lượng tia X (EDX) 43

2.5.8 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 44

2.5.9 Phương pháp đo độ dẫn điện 45

2.5.10 Phương pháp xác định độ tan 46

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47

3.1 Nghiên cứu sự hình thành pha akaganeite 47

3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 47

3.1.2 Ảnh hưởng của loại anion 48

3.1.3 Ảnh hưởng của giá trị pH và tác nhân kiềm 52

3.1.4 Một số đặc trưng của akaganeite 54

3.1.5 Tổng hợp akaganeite với sự hỗ trợ của vi sóng 58

3.1.6 Tổng hợp akaganeite với sự hỗ trợ của sóng siêu âm 59

3.1.7 Kết luận về sự hình thành pha akaganeite 61

3.2 Nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-TBS 63

3.2.1 Ảnh hưởng của giá trị pH 63

3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 65

3.2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng sắt/TBS 66

3.2.4 Ảnh hưởng của thời gian 67

3.2.5 Kết luận về sự hình thành phức hợp sắt-TBS 68

3.3 Nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-TBT 69

3.3.1 Ảnh hưởng của giá trị pH 69

3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 71

3.3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng sắt/TBT 72

3.3.4 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng 73

3.3.5 Kết luận về sự hình thành phức hợp sắt- TBT 74

3.4 Nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-DEX 75

3.4.1 Ảnh hưởng của giá trị pH 75

3.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 76

3.4.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng sắt/DEX 78

3.4.4 Ảnh hưởng của thời gian 79

3.4.5 Kết luận về sự hình thành phức hợp sắt-DEX 79

3.5 Nghiên cứu tổng hợp phức hợp sắt-MDEX 80

3.5.1 Ảnh hưởng của giá trị pH 80

3.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 82

3.5.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng sắt/MDEX 84

3.5.4 Ảnh hưởng của thời gian 85

3.5.5 Kết luận về sự hình thành phức hợp sắt-MDEX 85

3.6 Một số đặc trưng của các phức hợp sắt-TBS, sắt-TBT, sắt-DEX và sắt-MDEX 86

3.6.1 Phổ hồng ngoại (FT-IR) 86

3.6.2 Hiển vi điện tử quét (SEM) 88

3.6.3 Hiển vi điện tử truyền qua ( TEM) 90

3.6.4 Phân tích nhiệt (TGA-DTA) 91

3.6.5 Phổ hấp thụ tử ngoại-khả kiến (UV-Vis) 93

3.6.6 Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) 94

3.6.7 Độ dẫn điện 96

3.6.8 Một số đặc trưng khác hướng đến ứng dụng của phức hợp sắt-MDEX 98

3.6.8.1 Độ bền nhiệt và độ bền theo thời gian của phức hợp 98

3.6.8.2 Độ tan của phức hợp 100

3.6.8.3 Các chỉ tiêu vi khuẩn và hàm lượng kim loại nặng của phức hợp 100

3.7 Tổng hợp phức hợp sắt-MDEX có hỗ trợ của vi sóng 102

3.8 Tổng hợp phức hợp sắt-MDEX có hỗ trợ của sóng siêu âm 103

3.9 Kết luận về sự hình thành bốn phức hợp sắt-polysaccarit từ muối sắt(III) clorua với TBS, TBT, DEX và MDEX 105

3.10 Những điểm mới của luận án 106

KẾT LUẬN CHUNG 108

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc của akaganeite 6

Hình 1.2 Cấu tạo của glucozơ 8

Hình 1.3 Cấu trúc chuỗi của phân tử amylozơ 10

Hình 1.4 Cấu trúc phân nhánh của amylopectin 10

Hình 1.5 Phản ứng thủy phân của tinh bột 11

Hình 1.6 Cấu trúc DEX 13

Hình 1.7 Một số sản phẩm thương mại chứa phức hợp sắt-polysaccarit 14

Hình 1.8 Mô hình vị trí liên kết 16

Hình 1.9 Mô hình keo 17

Hình 1.10 Cấu tạo của hem và của Hb 20

Hình 1.11 Cơ chế hấp thụ, vận chuyển và dự trữ sắt trong cơ thể 21

Hình 2.1 Sơ đồ điều chế pha akaganeite 33

Hình 3.1 Giản đồ XRD của các mẫu ở các nhiệt độ khác nhau 47

Hình 3.2 Ảnh SEM của mẫu hình thành ở các nhiệt độ 70oC và 90oC 48

Hình 3.3 Giản đồ XRD của các mẫu với sự có mặt của các anion khác nhau 49

Hình 3.4 Ảnh SEM của mẫu hình thành từ dung dịch muối sắt(III) chứa anion NO3-, SO42-, Cl-, NO3-/Cl- 50

Hình 3.5 Phổ EDX của mẫu hình thành từ dung dịch FeCl3 51

Hình 3.6 Giản đồ XRD của các mẫu với các tác nhân kiềm và giá trị pH khác nhau 52

Hình 3.7 Ảnh SEM của các mẫu có tác nhân kiềm khác nhau ở pH 3,0 54

Hình 3.8 Phổ FT-IR của mẫu akaganeite 55

Hình 3.9 Giản đồ TGA-DTA của mẫu akaganeite 56

Hình 3.10 Ảnh TEM của mẫu akaganeite 57

Hình 3.11 Giản đồ XRD của mẫu hình thành với sự hỗ trợ của vi sóng 58

Hình 3.12 Ảnh SEM của mẫu hình thành với sự hỗ trợ của vi sóng 58

Hình 3.13 Phổ EDX của mẫu hình thành với sự có mặt của vi sóng 59

Hình 3.14 Giản đồ XRD của mẫu hình thành với sự hỗ trợ của sóng siêu âm 60

Hình 3.15 Ảnh SEM của mẫu hình thành dưới các điều kiện không có sóng siêu âm và có sóng siêu âm 60

Hình 3.16 Phổ EDX của mẫu hình thành với sự có mặt của sóng siêu âm 61

Hình 3.17 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-TBS ở các pH khác nhau 63

Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hàm lượng sắt vào giá trị pH 64

Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp vào giá trị pH 64

Hình 3.20 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-TBS ở các nhiệt độ khác nhau 65

Hình 3.21 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-TBT ở các pH khác nhau 69

Hình 3.22 Sự phụ thuộc của hàm lượng sắt vào giá trị pH 70

Hình 3.23 Sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp vào giá trị pH 71

Hình 3.24 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-TBT ở các nhiệt độ khác nhau 71

Hình 3.25 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-DEX ở các pH khác nhau 75

Hình 3.26 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-DEX ở các nhiệt độ khác nhau 77

Hình 3.27 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-MDEX ở các pH khác nhau 80

Hình 3.28 Sự phụ thuộc của hàm lượng sắt vào giá trị pH 81

Hình 3.29 Sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp vào giá trị pH 82

Hình 3.30 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-MDEX ở các nhiệt độ khác nhau 83

Hình 3.31 Phổ hổng ngoại của các phức hợp 87

Hình 3.32 Ảnh SEM của các polysaccarit và các phức hợp 89

Hình 3.33 Ảnh SEM của mẫu thu được bằng phương pháp khuấy trộn akaganeite với dung dịch MDEX 90

Hình 3.34 Ảnh TEM của phức hợp sắt-MDEX và sắt-DEX 91

Hình 3.35 Giản đồ TGA-DTA của các phức hợp 92

Hình 3.36 Phổ UV-Vis của các dung dịch phức hợp 94

Hình 3.37 Phổ EDX của các phức hợp 95

Hình 3.38 Độ dẫn điện của các phức hợp 97

Hình 3.39 Giản đồ XRD của mẫu được gia nhiệt ở 150 và 600oC 98

Hình 3.40 Ảnh SEM của mẫu ở các nhiệt độ khác nhau 99

Hình 3.41 Giản đồ XRD của mẫu phức hợp sau khi tổng hợp 12 tháng 100

Hình 3.42 Giản đồ XRD của phức hợp sắt-MDEX với sự hỗ trợ của vi sóng 103

Hình 3.43 Ảnh SEM của phức hợp sắt-MDEX với sự hỗ trợ của vi sóng 103

Hình 3.44 Giản đồ XRD của mẫu sắt-MDEX với sự hỗ trợ của siêu âm 104

Hình 3.45 Ảnh SEM của mẫu sắt-MDEX với sự hỗ trợ của siêu âm 104

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Sự chuyển hóa của một số oxi-hiđroxit sắt 5 Bảng 2.1 Các hóa chất sử dụng trong luận án 32 Bảng 2.2 Giá trị DE của các polysaccarit 36 Bảng 3.1 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt –TBS ở các nhiệt độ khác nhau 66 Bảng 3.2 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt-TBS với tỉ lệ khối lượng sắt/TBS khác nhau 67 Bảng 3.3 Hàm lượng sắt của phức hợp sắt-TBS với thời gian phản ứng khác nhau 68 Bảng 3.4 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt-TBT ở các nhiệt độ khác nhau 72 Bảng 3.5 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt-TBT với tỉ lệ khối lượng sắt/TBT khác nhau 73 Bảng 3.6 Hàm lượng sắt của phức hợp sắt-TBT với thời gian phản ứng khác nhau 74 Bảng 3.7 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt-TBT ở các pH khác nhau 76 Bảng 3.8 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt-DEX

ở 80 và 90oC 77 Bảng 3.9 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt-DEX với tỉ lệ khối lượng sắt/DEX khác nhau 78 Bảng 3.10 Hàm lượng sắt của phức hợp sắt-DEX với thời gian phản ứng khác nhau 79 Bảng 3.11 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt-MDEX

ở 80 và 90oC 83 Bảng 3.12 Hàm lượng sắt và hiệu suất tổng hợp của phức hợp sắt-MDEX với tỉ lệ khối lượng sắt/MDEX khác nhau 84 Bảng 3.13 Hàm lượng sắt trong phức hợp sắt-MDEX với thời gian phản ứng khác nhau 85

Bảng 3.14 Thành phần nguyên tố của các mẫu phức hợp 96

Bảng 3.15 Độ dẫn điện của một số dung dịch 97

Bảng 3.16 Độ tan của phức hợp trong nước 100

Bảng 3.17 Các chỉ tiêu vi sinh vật của phức hợp 101

Bảng 3.18 Hàm lượng các kim loại nặng của phức hợp 102

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

IDA (Iron Defieciency Anemea) Thiếu máu do thiếu sắt XRD (X-Ray Diffraction) Nhiễu xạ tia X

TGA (Thermal Gravimetric Analysis) Phân tích nhiệt trọng lượng DTA (Differential Thermal Analysis) Phân tích nhiệt vi sai SEM (Scanning Electron Microscopy) Hiển vi điện tử quét

TEM (Transmission Electron Microscopy) Hiển vi điện tử truyền qua EDX (Energy Dispersive X-Ray) Tán xạ năng lượng tia X AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) Phổ hấp thụ nguyên tử UV-Vis (Ultraviolet-Visible) Tử ngoại, khả kiến

FT-IR (Fourier Transform Infrared

1

MỞ ĐẦU

Sắt là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho mọi sinh vật Trong cơ thể người, sắt tham gia vào nhiều quá trình sinh hóa như vận chuyển oxi, vận chuyển electron và tổng hợp DNA Ngoài ra, nó còn là thành phần quan trọng của nhiều loại enzym Do vậy, thiếu sắt sẽ gây ra nhiều biến đổi tiêu cực đối với sức khỏe của con người Đặc biệt, thiếu sắt (Iron deficiency, ID) sẽ dẫn đến hội chứng thiếu máu do thiếu sắt (Iron Deficiency Anemea, IDA) [1, 2]

IDA là nguyên nhân thường gặp nhất trong các nguyên nhân gây bệnh thiếu máu, nhất là ở các nước đang phát triển Hội chứng này có thể gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng, như làm chậm sự phát triển nhận thức ở trẻ nhỏ, làm giảm khả năng làm việc, suy giảm sức đề kháng và ảnh hưởng lớn đến phụ nữ mang thai [1, 2, 3]

Để giải quyết vấn đề trên, ngoài việc cung cấp dinh dưỡng đầy đủ, cân đối cho

cơ thể bằng các thức ăn tự nhiên, xu hướng chung trên thế giới hiện nay là dùng thực phẩm chức năng và các dược phẩm bổ sung sắt [4]

Các hợp chất chứa sắt được sử dụng cho mục đích trên bao gồm các dạng sắt(II)

và sắt(III) Hợp chất sắt(II) thường được sử dụng là sắt(II) sunphat, sắt(II) fumarat, sắt(II) gluconat… Những hợp chất này có ưu điểm là dễ tổng hợp, giá thành rẻ, tuy nhiên chúng có nhược điểm là khó kết hợp với các loại thuốc khác, khả năng hấp thụ

bị ảnh hưởng mạnh bởi các loại thức ăn chứa các axit như phytic, tanic Ngoài ra, chúng còn ảnh hưởng đến dạ dày và làm hỏng men răng [1] Ngược lại, các hợp chất chứa sắt(III) như sắt-dextran, sắt-polymaltose, sắt-polysaccarit tuy có giá thành cao nhưng chúng có nhiều ưu điểm như khả năng tương thích sinh học cao, không độc, ổn định nên chúng đang được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong điều trị IDA [1, 2, 4]

Việc nghiên cứu tổng hợp vật liệu sắt-polysaccarit từ muối sắt(III) và các polysaccarit khác nhau đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới và ở Việt Nam quan tâm Tuy nhiên, các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp các vật liệu chứa sắt

và trạng thái của sắt bao gồm dạng hợp chất, sự phân bố, hình dạng và kích thước của nhân sắt trong vật liệu chưa được khảo sát một cách hệ thống Việc nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm và vi sóng đến quá trình tổng hợp các vật liệu sắt-polysaccarit cũng ít được đề cập đến

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Oxi-hiđroxit sắt

1.1.1 Giới thiệu về oxi-hiđroxit sắt

Oxi-hiđroxit sắt là những hợp chất phổ biến, có thể hình thành trong tự nhiên và cũng có thể được tổng hợp dễ dàng trong phòng thí nghiệm Những hợp chất này có nhiều ứng dụng trong thực tế như làm chất xúc tác cho các phản ứng hóa học, làm bột màu trong sơn, chế tạo thiết cảm biến khí, thiết bị lưu trữ trông tin Chúng cũng có vai trò quan trọng trong y học, bảo vệ môi trường và xác định niên đại trong nghiên cứu địa chất

Có bảy loại hợp chất oxi-hiđroxit sắt bao gồm akaganeite (β-FeOOH), goethite (α-FeOOH), lepidocrocite (γ-FeOOH), schwertmannite (Fe8O8(OH)6(SO4)·nH2O), ferrihydrite (Fe5HO8.4H2O), feroxyhyte (δ’-FeOOH) và FeOOH tổng hợp ở áp suất cao Các hợp chất này chủ yếu được tạo bởi cation Fe3+ cùng với các anion O2- và OH- tuy nhiên, trong một số trường hợp còn có một lượng nhỏ các anion như Cl-, SO4

2-tham gia vào cấu trúc [5]

Các oxi-hiđroxit sắt có thể hình thành từ các dung dịch muối sắt(II) hoặc sắt(III) Ngoài ra, chúng cũng có thể chuyển hóa lẫn nhau thông qua các phản ứng pha rắn Luận án này sẽ tập trung vào sự hình thành của FeOOH, cụ thể là β-FeOOH từ dung dịch muối sắt(III)

1.1.2 Sự hình thành của oxi-hiđroxit sắt trong dung dịch muối sắt(III)

Trong dung dịch nước, ion Fe3+ tồn tại dưới dạng hiđrat [Fe(H2O)6]3+có màu đỏ Điện tích dương của cation sẽ làm cho phối tử H2O hoạt động như một axit và sự thủy phân xảy ra (trừ ở giá trị pH rất thấp) Sự thủy phân thường được thúc đẩy bằng các bazơ, bằng đun nóng hoặc bằng pha loãng Quá trình này cũng có thể được thúc đẩy bằng sự trao đổi ion, ví dụ, sự có mặt của ion Al3+ sẽ thúc đẩy sự hình thành FeOOH Ban đầu, các tiểu phân có khối lượng phân tử nhỏ như FeOH2+, Fe(OH)2+… được hình thành Sau đó, các tiểu phân này sẽ tương tác với nhau để tạo thành các tiểu phân có khối lượng phân tử lớn hơn như các dime, trime… và cuối cùng là các polime đa nhân FeOOH Quá trình này xảy ra nhiều nấc và hằng số tốc độ thủy phân của [Fe(H2O)6]3+,

4

[FeOH(H2O)5]2+ và [Fe(OH)2(H2O)4]+ được xác định lần lượt bằng 1,6×102; 1,4×105

và 106 s-1 Quá trình thủy phân hoàn toàn tương ứng với sự hình thành oxit hoặc hiđroxit sắt(III) Chúng có thể tồn tại ở dạng huyền phù hay kết tủa tùy thuộc vào giá trị pH và sự có mặt của các chất khác trong dung dịch [5 -7]

oxi-[Fe(H2O)6]3+  FeOOH + 3H+

+ 4H2O 2[Fe(H2O)6]3+  Fe2O3 + 6H+ + 9H2O Các hợp chất chứa sắt khác nhau có thể được hình thành bởi sự phát triển của mầm tinh thể từ các tiểu phân có khối lượng phân tử nhỏ Yếu tố quyết định cho sự hình thành các chất và độ tinh thể của chúng là tốc độ của các tiểu phân, chủ yếu là monome và dime, đáp ứng cho sự phát triển tinh thể [5, 8] Sự thủy phân càng chậm,

độ tinh thể của sản phẩm càng cao Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình này là giá trị pH, các anion và nhiệt độ

1.1.3 Sự chuyển hóa của các hợp chất oxi-hiđroxit sắt

Một đặc trưng quan trọng của các hợp chất oxi-hiđroxit sắt là khả năng chuyển hóa đa dạng thành các chất khác nhau Ở điều kiện thích hợp, hầu hết mỗi dạng có thể chuyển hóa ít nhất thành hai chất khác Bảng 1.1 trình bày sự chuyển hóa của một số oxi-hiđroxit sắt [5]

Sự chuyển hóa của các oxi-hiđroxit sắt đóng vai trò quan trọng trong quá trình

ăn mòn sắt, thép và trong các quá trình xảy ra trong đất, đá, nước và trong sinh vật Chúng cũng được sử dụng nhiều trong công nghiệp như trong công nghệ lò cao, sản xuất sơn và tổng hợp các hợp chất của sắt…

Trong các điều kiện chuyển hóa thì nhiệt độ đóng một vai trò quan trọng Sự phân hủy nhiệt có thể xuất hiện ở trạng thái rắn hoặc trong dung dịch tuy nhiên, các nghiên cứu tập trung nhiều vào trạng thái rắn [9]

Sự chuyển hóa bởi nhiệt độ thường gắn liền với quá trình tách nhóm OH hoặc

H2O từ các FeOOH, đồng thời xảy ra sự sắp xếp lại cấu trúc mạng tinh thể Đặc trưng của quá trình này là sự phát triển các vi mao quản do sự thoát ra của các phân tử nước

Ở nhiệt độ cao hơn các vi mao quản này sẽ tích tụ lại tạo thành mao quản trung bình

Sự hình thành các mao quản đồng thời với sự tăng diện tích bề mặt của các hợp chất

5

Ở nhiệt độ cao hơn nữa, khoảng 600oC, sản phẩm bị thiêu kết và diện tích bề mặt giảm xuống đáng kể Trong quá trình chuyển hóa, các liên kết hydroxo được thay thế bởi liên kết oxo và cấu trúc trở nên chắc đặc hơn [5]

Bảng 1.1 Sự chuyển hóa của một số oxi-hiđroxit sắt

Geothite Hòa tan, kết tủa lại Kiềm Magnetite Hòa tan + khử Kiềm + N2H4

6

Akaganeite đồng cấu trúc với hollandite Các hợp chất với cấu trúc này có ô mạng cơ sở tứ phương hoặc đơn tà Các dữ liệu thực nghiệm cho thấy có 8 đơn vị công thức trong một ô mạng cơ sở và các ion Fe3+ chiếm các vị trí bát diện Cấu trúc gồm các chuỗi đôi của các bát diện chung cạnh chạy song song với trục b đối xứng bậc 4 (Hình 1.1 a) Các chuỗi đôi này dùng chung các đỉnh với các chuỗi đôi kế cận để tạo ra một cấu trúc ba chiều chứa các đường hầm được liên kết với nhau bằng các dãy đôi của bát diện và với mặt cắt ngang là 0,5 nm2 Các đường hầm chạy song song với trục

b và được phân biệt bởi các mặt (110) Mỗi ô mạng cơ sở của tinh thể akaganeite chứa một đường hầm (Hình 1.1 b) Điểm đáng chú ý là, ion Cl- tồn tại trong các đường hầm của tinh thể akaganeite nhưng hầu như tạo kết tủa AgCl với ion Ag+ trong dung dịch

Hình 1.1 Cấu trúc của akaganeite

Akaganeite khác với tất cả các oxi-hiđroxit sắt khác ở chỗ, các anion được sắp xếp theo kiểu lập phương tâm khối thay vì lục phương hoặc lập phương tâm mặt, do

đó β-FeOOH có tỉ trọng nhỏ hơn dạng α- và γ-FeOOH

Tương tự các oxi-hiđroxit sắt khác, akaganeite cũng bị phân hủy bởi nhiệt độ

Sự phân hủy bắt đầu ở nhiệt độ khoảng 150oC và chuyển hoàn toàn thành hematite khi nhiệt độ đạt đến khoảng 600oC Quá trình này liên quan đến sự phá vỡ cấu trúc lập phương tâm khối của các anion trong tinh thể akaganeite và hình thành cấu trúc lục phương của các anion trong hematite Ban đầu ở nhiệt độ thấp, sản phẩm có cấu trúc thoi xốp của akaganeite và khi ở nhiệt độ cao, khoảng 600oC, cấu trúc này bị phá vỡ tạo nên cấu trúc chắc đặc của hematite Quá trình thiêu kết phụ thuộc vào nhiều yếu tố như môi trường thiêu kết, thời gian, hàm lượng nước và ion clorua có trong cấu trúc

7

Lượng nước dư trong cấu trúc càng lớn, nhiệt độ thiêu kết càng cao Ion clorua trong đường hầm dường như không ngăn cản sự tách nhóm OH nhưng làm chậm sự tái sắp xếp cấu trúc làm cho sự phân hủy ở nhiệt độ cao hơn Trên 250oC, akaganeite giải phóng nước và hàm lượng ion clorua bắt đầu giảm cùng với sự thoát ra của khí HCl Tuy nhiên, việc akaganeite chuyển trực tiếp thành hematite hay trải qua những hợp chất trung gian nào khác thì đến nay vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng Nghiên cứu [7] cho rằng sự phân hủy chỉ tạo hematite, trong khi đó nghiên cứu [14] chỉ ra có sự hình thành pha maghemite hoặc akaganeite có độ kết tinh thấp ở giai đoạn trung gian

Akaganeite có nhiều ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực khoa học và công nghệ Nó được dùng làm chất xúc tác, chất cảm biến khí và là nguyên liệu để tổng hợp vật liệu từ, chế tạo điện cực Hợp chất này có khả năng hấp phụ tốt nên được dùng làm vật liệu hấp phụ để xử lý các kim loại nặng, các chất hoạt động bề mặt Đặc biệt,

do có nhiều tính chất như luôn luôn tồn tại ở dạng không ion, được cơ thể hấp thụ tốt, độc tính thấp… nên β-FeOOH là thành phần trong các vật liệu sắt-polysaccarit được

sử dụng trong dược phẩm và thực phẩm chức năng bổ sung sắt nhằm phòng chống và điều trị IDA [1, 4]

1.2 Tổng quan về polysaccarit

1.2.1 Monosaccarit

Monosaccarit là những cacbonhyđrat đơn giản nhất và không bị thủy phân Đây

là những hợp chất tạp chức, phân tử của chúng bao gồm nhiều nhóm OH và nhóm anđehit hoặc xeton Một số monosaccarit thông dụng như glucozơ, fructozơ, ribozơ

Trong đó, glucozơ là một trong những monosaccarit phổ biến nhất Nó có mặt trong nhiều loại quả chín như nho, chuối, xoài Glucozơ là mắt xích cơ bản tạo nên nhiều polysaccarit như tinh bột, xenlulozơ Glucozơ là một pentahiđroxianđehit, có thể tồn tại ở dạng mạch thẳng hoặc mạch vòng (Hình 1.2)

Polysaccarit gồm homopolysaccarit được cấu tạo từ một loại monosaccarit và heteropolysaccarit được hình thành từ hai hoặc nhiều loại monosaccarit.Các polysaccarit có thể được phân loại dựa theo mạch, theo monome và theo điện tích [20]

Theo cấu trúc mạch, các polysaccarit gồm mạch thẳng như amylozơ, xenlulozơ, pectin, alginates), mạch nhánh ngắn (guar gum, locust bean gum, xanthan gum) và mạch nhiều nhánh (amylopectin, gum arabic, arabinoxylan) Trong khi đó, theo monome, polysaccarit được phân loại thành homoglycan (tinh bột, cellulose), điheteroglycan (agars, alginate, carrageenans) và triheteroglycans (xanthan, gellan, arabinoxylan) Ngoài ra, dựa trên điện tích, polysaccarit có thể được phân chia thành polysaccarit trung hòa (amylose, amylopectin, cellulose, guar gum), polysaccarit tích điện âm (alginates, carrageenans, gellan, gum arabic, xanthan) và polysaccarit tích điện dương (chitosan) [15-22]

9

Polysaccarit có vai trò rất quan trọng đối với các sinh vật như cấu tạo nên màng

tế bào, dự trữ năng lượng… Chúng cũng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, thực phẩm, y học… Các polysaccarit có thể được sử dụng ở dạng tự nhiên như tinh bột, xelulozơ, chitin… hoặc được biến tính để tạo thành các sản phẩm

có nhiều tính năng khác nhau như dextrin, chitosan [18-22]

Các polysaccarit tự nhiên có thể được biến tính bằng phương pháp hóa học như bởi axit, kiềm hoặc bằng phương pháp sinh học như bởi các enzym thành nhiều loại polysaccarit biến tính khác nhau có nhiều ứng dụng trong thực tế [15]

1.2.3 Đương lượng đường khử

Đương lượng đường khử DE (dextrose equivalent) là một đại lượng được sử dụng để xác định mức độ thủy phân hoặc polyme hóa của polysaccarit DE là thước

đo, biểu thị khả năng khử của đường tương đương với khối lượng D-glucozơ trong 1 g cacbonhyđrat khô và được tính theo đơn vị phần trăm Giá trị DE tỉ lệ nghịch với khối lượng phân tử và mức độ polyme hóa của polysaccarit Ví dụ, giá trị DE của glucozơ

là 100, của maltose là 52 và của tinh bột gần như bằng 0 [35]

Giá trị DE là một thông số quan trọng trong công nghiệp thực phẩm để phân loại và lựa chọn sử dụng các polysaccarit, đặc biệt là các polysaccarit biến tính như dextrin, maltodextrin [33, 35]

1.2.4 Một số polysaccarit có nguồn gốc ngũ cốc

1.2.4.1 Tinh bột

Tinh bột được thực vật tạo ra trong tự nhiên trong các quả, củ, ngũ cốc Cùng với protein và chất béo, tinh bột là thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của loài người cũng như nhiều loài động vật khác Ngoài việc được sử dụng làm thực phẩm, tinh bột còn được dùng trong công nghiệp sản xuất giấy, rượu, băng

bó xương… Tinh bột được tách ra từ hạt như ngô và lúa mì, từ rễ và củ như sắn, khoai tây, dong, là những loại tinh bột chính dùng trong công nghiệp

Tinh bột, tiếng Hy Lạp là amilon, công thức hóa học (C6H10O5)n, là một polysaccarit chứa hỗn hợp amylozơ và amylopectin Tỷ lệ phần trăm amylozơ và amylopectin thay đổi tùy thuộc vào từng loại tinh bột Tinh bột có nguồn gốc từ các

10

loại cây khác nhau có tính chất vật lí và thành phần hóa học khác nhau Chúng đều là các polymecacbohydrat phức tạp của glucozơ có công thức phân tử là C6H12O6 [15, 20-25]

Amylose là một chuỗi polyme có từ 500 đến 5000 gốc glucozơ kết hợp với nhau qua liên kết α-1,4-glicozit tạo thành cấu trúc mở rộng và xoắn Mặt bên trong của chuỗi xoắn kị nước, có khả năng kết hợp với các hợp chất hữu cơ

Hình 1.3 Cấu trúc chuỗi của phân tử amylozơ

Amylopectin gồm liên kết mạch thẳng 1,4-glicozit kết hợp với liên kết nhánh 1,6-glicozit Amylopectin được tạo bởi từ 300000 đến 3000000 mắt xích glucozơ và

có kiểu cấu trúc xoắn kép tương tự như amylozơ [22, 23]

Hình 1.4 Cấu trúc phân nhánh của amylopectin

Tinh bột có một số tính chất quan trọng như có phản ứng thủy phân, phản ứng tạo phức, khả năng trương nở, khả năng hồ hóa…

Thủy phân là quá trình phá vỡ các liên kết giữa các đơn vị glucozơ bằng axit,

kiềm hoặc bằng enzym Axit có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu hoặc ở dạng

hồ hóa, còn enzym chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa Một số enzym thường dùng

là α-amilaza, β-amilaza… Axit và enzym giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-1,4-glicozit Đặc trưng của phản ứng này là độ nhớt giảm nhanh và sinh ra đường

11

Hình 1.5 Phản ứng thủy phân của tinh bột

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxi hóa tạo thành các nhóm cacbonyl hoặc cacboxyl Quá trình oxi hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân oxi hóa và điều kiện tiến hành phản ứng Quá trình oxi hóa tinh bột trong môi trường kiềm bằng hypoclorit là một trong những phản ứng hay dùng, thường tạo ra nhóm cacboxyl trên tinh bột và lượng nhỏ nhóm cacbonyl Quá trình này còn làm giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan trong nước [24]

Một phản ứng đặc trưng nữa của tinh bột là phản ứng tạo phức với iôt và với các ion kim loại như Fe3+, Mn2+ Khi tương tác với iôt, amilozơ sẽ cho phức màu xanh đặc trưng bởi vì amylozơ có dạng xoắn ốc bao quanh phân tử iôt Phản ứng này được sử dụng để định lượng hàm lượng amilozơ Mặt khác, do phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl nên nó dễ dàng tạo phức với một số ion kim loại [24]

Sự trương nở xuất hiện khi ngâm tinh bột vào nước, thể tích hạt tăng do sự hấp

thụ nước, làm cho hạt tinh bột trương phồng lên Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như sau: tinh bột ngô: 9,1%, tinh bột khoai tây: 12,7%, tinh bột sắn: 28,4%

Hồ hóa là hiện tượng các hạt tinh bột bị phá vỡ bởi các phân tử nước dưới tác

dụng của nhiệt độ để tạo thành dung dịch keo Các biến đổi hóa lí khi hồ hóa như sau: Hạt tinh bột trương lên, độ trong suốt và độ nhớt tăng lên, các phân tử mạch thẳng và nhỏ bị hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel Nhiệt độ hồ hóa không

12

phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ Tùy điều kiện như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pH mà nhiệt độ hồ hóa của tinh bột biến đổi một khoảng rộng [21-25]

1.2.4.2 Tinh bột sắn (TBS)

TBS được sản xuất từ củ của cây sắn (tên tiếng Anh là tapioca hoặc cassava), là một loại cây được trồng nhiều ở các vùng nhiệt đới TBS có phân tử lượng trung bình tương đối cao, 215000 g/mol, so với của tinh bột ngô là 30500 g/mol, của tinh bột lúa

mì là 130000 g/mol và của tinh bột khoai tây là 224000 g/mol Hàm lượng amilopectin cũng rất cao khoảng 75 %, trong khi đó hàm lượng này của tinh bột dong riềng chỉ khoảng 67 % Các hạt TBS có dạng hình cầu với kích thước từ 5 đến 30 μm [27, 28]

TBS có nhiều ứng dụng dụng rộng rãi trong thực tế TBS là nguồn nguyên liệu dùng để sản xuất thức ăn cho vật nuôi Trong công nghiệp thực phẩm, nó được sử dụng như một chất phụ gia như làm tăng độ đặc của súp, kem… TBS còn được sử dụng nhiều trong ngành dệt để làm chất ổn định, trong ngành giấy để làm chất kết dính… Ngoài ra, đây là nguyên liệu để sản xuất các chất có nhiều ứng dụng như maltodextrin, siro… [27, 29-31]

1.2.4.3 Tinh bột tan (TBT)

TBT hay còn được gọi là amylodextrin là polysaccarit mạch thẳng Phân tử của

nó gồm các mắt xích D-glucozơ liên nối với nhau bằng liên kết 1,4-glicozit TBT là sản phẩm thủy phân một phần tinh bột trong môi trường axit hoặc bởi enzym

TBT có các tính chất tương tự tinh bột như phản ứng thủy phân, tạo phức với iôt TBT dễ tan trong nước hơn tinh bột, độ tan vào khoảng 20 g/l ở 25oC và 50 g/l ở

90oC [31]

1.2.4.4 Dextrin (DEX)

DEX là sản phẩm thủy phân không hoàn toàn tinh bột bằng nhiệt khi có mặt hoặc không có mặt của axit hoặc bởi các enzym Đây là hỗn hợp các polyme có các mắt xích D-glucozơ liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glicozit và 1,6-glicozit (Hình 1.6) DEX có công thức chung là (C6H10O5)n.xH2O [31-32]

Trong y học, DEX được pha chế với glucozơ 5%, NaCl 9‰ tạo thành dung dịch huyết tương được dùng để chữa trị cho bệnh nhân mất máu nhiều DEX được sử dụng trong sản xuất thuốc và làm thực phẩm bổ sung cho bệnh nhân Đặc biệt, loại hợp chất này được sử dụng nhiều vào trong việc tổng hợp vật liệu sắt-polysaccarit dùng trong điều trị IDA

DEX cũng được sử dụng rộng rãi làm chất kết dính cho sản xuất giấy bằng cách kết hợp với tinh bột và các thành phần khác như hàn the, chất độn…

Trong công nghiệp thực phẩm, DEX có thể được sử dụng như chất phụ gia cho quá trình sản xuất bánh mỳ và thay thế cho chất béo trong các sản phẩm như bơ và mỡ gầy Trong công nghiệp rượu bia, DEX được thêm vào trong quá trình lên men vừa tăng chất lượng vừa tạo cảm quan tốt cho sản phẩm

Trong công nghiệp dệt, DEX trắng được sử dụng làm chất ổn định màu sắc cho thuốc nhuộm và có thể được sử dụng như chất kết dính trong khi in hình trên vải

Ngoài ra, DEX còn được ứng d

sứ, công nghiệp in … [32, 33

1.2.4.5 Maltodextrin (MDEX)

MDEX là polysaccarit đư

đơn vị glucozơ liên kết vớ

chúng là chất bột màu trắng d

MDEX thường được s

Chúng được tạo ra bằng cách th

pullulanaza [34]

Trong công nghiệp th

ngọt, bia Trong y học, loạ

chức năng [35]

1.3 Vật liệu sắt-polysaccarit

Vật liệu sắt-polysaccarit ngày càng đư

ngừa, điều trị IDA và tỏ ra r

dược phẩm và thực phẩm ch

chất khác như axit folic, canxi, k

chứa vật liệu sắt-polysaccarit

viên Ví dụ, Công ty Dược ph

chứa vật liệu sắt-polysaccarit

phẩm VNP (Việt Nam) đưa ra

là polysaccarit được biến tính từ tinh bột Phân tử của MDEX g

ới nhau bằng liên kết α-1,4-glicozit Ở điề

ng dễ tan trong nước

c sản xuất từ các tinh bột như tinh bột ngô, s

ng cách thủy phân tinh bột bằng các enzym như

p thực phẩm, MDEX được sử dụng trong sản xu

ại hợp chất này được sử dụng để bào chế thu

polysaccarit (iron polysaccharide complex) polysaccarit ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong vi

ra rất hiệu quả [1-2] Các vật liệu này được s

m chức năng có thể dưới dạng riêng biệt hoặc k

t khác như axit folic, canxi, kẽm… Trên thị trường hiện nay có rất nhi

polysaccarit ở nhiều dạng khác nhau như dạng lỏng, dạ

c phẩm ODAN (Canada) mới đưa ra thị trưpolysaccarit ở dạng viên (Hình 1.7 a), trong khi đó, Công ty D

t Nam) đưa ra sản phẩm có tên thương mại Fogyma (Hình 1.7 b) ch

ản phẩm thương mại chứa vật liệu sắt-polysaccarit

ng các enzym như α-amylaza và

n xuất kẹo, nước thuốc, thực phẩm

trong việc phòng

c sử dụng trong

c kết hợp với các

t nhiều sản phẩm ạng bột và dạng trường sản phẩm , trong khi đó, Công ty Dược Fogyma (Hình 1.7 b) chứa

polysaccarit

15

Các vật liệu sắt-polysaccarit có nhiều ưu điểm như ổn định, hầu như không phân li thành ion, khả năng tương thích sinh học tốt, không độc và không gây tác dụng phụ cho người sử dụng [1-2] Do đó, loại vật liệu này thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học [36-80] Các nghiên cứu tập trung vào tổng hợp các vật liệu từ nhiều các polysaccarit khác nhau như từ tinh bột sắn, tinh bột khoai tây, từ dextrin, dextran, maltodextrin nhằm tạo ra nhiều sản phẩm để đáp ứng các mục đích sử dụng khác nhau Bên cạnh đó, việc nghiên cứu các đặc trưng và tính chất của các vật liệu này cũng được nhiều công trình đề cập tới

Trong mục này, cấu trúc, tính chất và phương pháp tổng hợp một số vật liệu sắt-polysaccarit sẽ được thảo luận

1.3.1 Sự hình thành và cấu trúc của vật liệu sắt-polysaccarit

Hầu hết các công trình nghiên cứu đều cho rằng vật liệu tồn tại ở trạng thái không ion, gồm các hạt nano hình cầu có cấu trúc lõi-vỏ Phần lõi là các hạt nano oxi-hiđroxit sắt (FeOOH) và phần vỏ là các phân tử polysaccarit [4, 37] Tuy được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu [36-40] nhưng sự hình thành và cấu trúc của loại vật liệu này vẫn chưa được hiểu biết chi tiết Cho đến nay, có rất ít các tài liệu chứng minh cụ thể cấu trúc lõi-vỏ của vật liệu

Trước hết, oxi-hiđroxit sắt được hình thành từ quá trình thủy phân của muối sắt(III) do nhiệt độ, do pha loãng hoặc do tác dụng của bazơ Ban đầu, ion [Fe(H2O)6]3+ bị thủy phân thành các ion [FeOH(H2O)5]2+, [Fe(OH)2(H2O)4]+ đơn nhân Sau đó, các ion này hình thành Fe(OH)3(H2O)3 đa nhân và cuối cùng chuyển thành dạng FeOOH cũng ở dạng đa nhân Đây là dạng hợp chất của sắt không tan trong nước Chúng chỉ tan khi được làm bền bởi các tác nhân có khả năng phối trí và

ưa nước [4, 5, 36]

Các phân tử polysaccarit có nhiều nhóm hyđroxyl (-OH) hoặc cacboxyl (nếu được oxi hóa) nên rất phù hợp cho việc làm bền các hạt FeOOH trong dung dịch Các nhóm chức này sẽ phối trí với bề mặt của các hạt nano oxi-hiđroxit sắt và làm cho chúng bền trong dung dịch Sự tương tác này được tăng cường trong môi trường có giá trị pH cao bởi vì các nhóm –OH bị tách proton để trở thành các nhóm tích điện âm phối trí mạnh hơn với ion sắt(III) trong FeOOH [36, 41]

16

Cấu trúc của vật liệu cũng đã được phân tích bằng nhiều phương pháp và kỹ thuật khác nhau Thông qua phương pháp XRD, nhiều nhà khoa học [4, 36, 37, 44] đã chỉ ra rằng các hạt nano FeOOH chính là các hạt nano akaganeite (β-FeOOH) Như đã trình bày ở phần trên, đây là một dạng khá bền của oxi-hiđroxit sắt, nó chỉ bị chuyển hóa thành dạng khác ở nhiệt độ cao hoặc trong những điều kiện khắc nghiệt khác như axit mạnh và bazơ mạnh Đặc biệt, akaganeite là một chất không phân li, do đó khi hấp thụ vào cơ thể không gây ra độc tính và tác dụng phụ [1, 41, 42]

Sự phối trí của ion sắt(III) trong vật liệu cũng là một vấn đề được nhiều nhà khoa học quan tâm và chưa được giải quyết triệt để Bằng phương pháp UV-Vis, các tác giả [4] đã xác định được ion sắt(III) tồn tại trong trường bát diện và ở dạng spin cao Các nghiên cứu [41, 42] cho thấy, ion sắt(III) phối trí với 6 ion oxi và độ dài liên kết Fe-O khoảng 1,95 Å

Sự tương tác giữa các hạt nano akaganeite và các phân tử polysaccarit là một vấn đề khá phức tạp và có nhiều quan điểm khác nhau Nghiên cứu [37] chỉ ra rằng sự tương tác giữa hai phần này là liên kết cộng hóa trị, trong khi đó nghiên cứu [38] lại cho rằng các liên kết này là liên kết hiđro Hiện nay, có ít nhất ba mô hình về sự tương tác giữa các hạt akaganeite và các phân tử polysaccarit đó là mô hình vị trí liên kết (site binding model), mô hình keo (colloidal model) và thứ ba là sự kết hợp của hai mô hình trên [4, 36-63]

Hình 1.8 Mô hình vị trí liên kết

17

Trong mô hình vị trí liên kết (Hình 1.8), các ion sắt(III) được nối với nhau thông qua các cầu OH- và O2- để tạo thành trung tâm đa nhân FeOOH Trung tâm này được bao quanh bởi các phân tử polysaccarit Các nhóm chức hyđroxyl, cacboxylat của các phân tử polysaccarit phối trí với các ion sắt(III) Ngoài ra, các phân tử nước cũng phối trí với các ion Fe3+ của trung tâm FeOOH

Đối với mô hình keo (Hình 1.9), sắt ở dạng FeOOH sẽ được bao bọc bằng các phân tử polysaccarit Liên kết chéo của polysaccarit sẽ tạo ra một vỏ polyme làm bền hạt nano FeOOH [45, 46, 50]

Hình 1.9 Mô hình keo

Mô hình thứ ba là sự kết hợp hai mô hình trên Theo mô hình này, các hạt nano FeOOH sẽ được hình thành tại vị trí của các nhóm chức và phân bố trong khối polysaccarit Kích thước và hình dạng của chúng sẽ phụ thuộc vào loại polysaccarit và các yếu tố như pH, nhiệt độ… [4, 50, 53, 55, 57, 60]

Bên cạnh cấu trúc và sự liên kết của các hạt vật liệu, kích thước và hình dạng của các hạt này cũng được nhiều nhà khoa học khảo sát Bằng phương pháp SEM, các nghiên cứu [36-38] cho thấy một số vật liệu có dạng hình cầu với kích thước khoảng

20 đến 40 nm Dạng cầu của các hạt vật liệu cũng được khẳng định trong nghiên cứu [50] thông qua các phương pháp tán xạ ánh sáng và hiển vi lực nguyên tử

Ngoài ra, kích thước và hình dạng của nhân FeOOH trong các hạt vật liệu cũng được chú ý Đa số các công trình đều sử dụng phương pháp TEM để quan sát nhân FeOOH Các nghiên cứu [4, 36, 40] trên các vật liệu khác nhau cho thấy nhân FeOOH

ở dạng hình thoi hoặc hình cầu với kích thước nằm trong khoảng từ 1 đến 7 nm

từ một loại hoặc từ nhiều loại polysaccarit

Như đã trình bày ở mục 1.3.1, mặc dù vật liệu sắt-polysaccarit đã có nhiều sản phẩm thương mại, tuy nhiên loại vật liệu này vẫn đang được nghiên cứu nhiều Cụ thể,

có rất nhiều công trình khoa học và bằng sáng chế về lĩnh vực này [55, 64-75] Dưới đây, luận án sẽ giới thiệu một số công trình của các nhà khoa học trong và ngoài nước

về việc tổng hợp vật liệu sắt-polysaccarit

Trước tiên, phải kể đến vật liệu sắt-dextran là sản phẩm được ứng dụng sớm nhất và được nghiên cứu tương đối nhiều Eric London [64] và các cộng sự đã đăng ký bằng sáng chế về quá trình tổng hợp vật liệu sắt-dextran từ muối sắt(III) clorua và citrate với dextran Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng dung dịch natri hyđroxit để điều chỉnh giá trị pH và etanol được sử dụng làm chất kết tủa vật liệu Sản phẩm thu được chứa sắt ở dạng không ion và không có độc tính, tuy nhiên các tác giả không đề cập đến một số yếu tố quan trọng như hàm lượng sắt cũng như hiệu suất của quá trình tổng hợp Jonh R Herb và cộng sự [65] cũng đăng ký bằng sáng chế điều chế vật liệu

từ muối sắt(III) clorua và dextran Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng Na2CO3 làm tác nhân kiềm và isopropanol để tách vật liệu từ dung dịch Sản phẩm thu được có hàm lượng sắt khoảng 24% Quy trình điều chế vật liệu sắt-dextran cũng được nhiều tác giả khác đề cập tới Nhìn chung, các điều kiện như nhiệt độ phản ứng, tác nhân kiềm có thể thay đổi, tuy nhiên muối sắt(III) clorua vẫn luôn được sử dụng để điều chế vật liệu

Sự hình thành vật liệu giữa sắt và MDEX cũng được mô tả trong United States patent 7612102B2 [66] Theo nghiên cứu này, vật liệu được điều chế ở nhiệt độ từ 50-

70oC NaOH được sử dụng để điều chỉnh pH của phản ứng Quy trình tổng hợp được thực hiện ở giá trị pH từ 7,0 đến 14,0 Sản phẩm thu được có hàm lượng sắt từ 20 đến

19

40% Việc tổng hợp vật liệu sắt-polysaccarit từ DEX và muối sắt(III) cũng được đề cập trong United States patent 0035830A1 [67] Theo tài liệu này, vật liệu được điều chế từ DEX và muối FeCl3 ở nhiệt độ khá cao, khoảng 100oC Ở đây, pH được điều chỉnh bằng dung dịch NaOH và etanol cũng được sử dụng làm chất kết tủa vật liệu Các phản ứng được thực hiện trong môi trường từ trung tính đến kiềm

Ngoài việc tổng hợp vật liệu từ dextran và DEX, các nhà khoa học còn nghiên cứu tổng hợp từ các polysaccarit chưa biến tính như TBS, tinh bột gạo, alginate… Quy trình tổng hợp vật liệu sắt-polysaccarit từ muối FeCl3 và TBS, tinh bột dong được trình bày trong tài liệu [55] Theo tài liệu này, vật liệu sắt-polysaccarit được tổng hợp ở nhiệt độ 90oC Sự hình thành vật liệu giữa sắt và TBS cũng được Nattinee Mophan và cộng sự [41] nghiên cứu Somsook và cộng sự [54] điều chế vật liệu sắt-tinh bột gạo, trong khi đó, Milorad và các cộng sự [37] tổng hợp vật liệu từ sắt và các polysaccarit như pullulan, inulin Các kết quả cho thấy các vật liệu có nhiều tiềm năng ứng dụng trong thực tế

Ở Việt Nam, có rất ít các công trình nghiên cứu về quy trình tổng hợp vật liệu sắt-polysaccarit Tác giả Nguyễn Thị Hạnh và các cộng sự [56] đã bước đầu đưa ra quy trình tổng hợp vật liệu sắt-polysaccarit từ muối FeCl3 và MDEX Tuy nhiên, sản phẩm thu được không có cấu trúc hạt cầu mà ở dạng khối

1.4 Vai trò của sắt và hội chứng thiếu máu do thiếu sắt

1.4.1 Vai trò của sắt và quá trình hấp thụ sắt

1.4.1.1 Vai trò của sắt đối với cơ thể người

Sắt là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho mọi sinh vật Nó tham gia vào quá trình vận chuyển oxy, tổng hợp DNA, xúc tác, chuyển hóa năng lượng… [1-3, 81]

Trong cơ thể người, khoảng 70% sắt tồn tại trong các phân tử hemoglobin (Hb) của tế bào hồng huyết cầu có chức năng vận chuyển oxi Mỗi phân tử Hb có chứa 4 nguyên tử sắt ở dạng hem (Fe2+) Cấu tạo của hem và hemoglobin được đưa ra ở Hình 1.10

20

Hình 1.10 Cấu tạo của hem (trái) và của Hb (phải)

Các phân tử Hb có khả năng vận chuyển oxi từ phổi đi tới các bộ phận của cơ thể là do các ion sắt(II) trong Hb có khả năng tạo phức với các phân tử oxi Ngoài ra,

Hb còn có khả năng vận chuyển các phân tử CO2 từ các mô trở lại phổi

Không chỉ là thành phần quan trọng của Hb, sắt còn là thành phần thiết yếu của myoglobin Đây là những phân tử có chức năng vận chuyển và lưu trữ oxi ở trong các

cơ Khi thiếu sắt, các cơ sẽ thiếu oxi để hoạt động do đó làm giảm hoạt động của toàn

bộ cơ thể

Ngoài chức năng vận chuyển và lưu trữ oxi, sắt còn có vai trò quan trọng đối với các quá trình sinh hóa của cơ thể Nó là thành phần không thể thiếu của cytochrome có chức năng chuyển hóa năng lượng, đào thải chất độc và tổng hợp các hoocmon Bên cạnh đó, sắt có vai trò quan trọng trong việc hình thành myelin thần kinh, tổng hợp các neutron truyền tín hiệu

Ngoài ra, sắt có vai trò quan trọng trong việc phân chia tế bào bạch huyết có chức năng miễn dịch cho cơ thể Sắt cũng cần thiết cho quá trình tổng hợp DNA từ đó

sẽ đảm bảo cho sự sinh trưởng, phát triển và tái tạo của cơ thể [81-83]

1.4.1.2 Cơ chế hấp thụ, vận chuyển và tích trữ sắt trong cơ thể

Sắt được cơ thể hấp thụ từ các nguồn thực phẩm, dược phẩm có thể tồn tại ở trạng thái sắt(II) hoặc sắt(III) Cơ chế hấp thụ hai dạng sắt này có sự khác nhau Đối với dạng sắt(II), các tế bào ruột non sẽ hấp thụ trực tiếp Ngược lại, dạng sắt(III) sẽ bị khử thành sắt(II) tại dạ dày, sau đó mới được hấp thụ ở ruột non Sau khi bị hấp thụ

21

bởi các tế bào ruột non, sắt sẽ được gắn lên các protein được gọi là ferritin Ferritin có vai trò tích trữ sắt trong máu và ở trong các mô Khi cơ thể cần sắt, transferrin sẽ vận chuyển sắt đến các vị trí cần thiết Sắt sẽ được vận chuyển đến tủy xương để tạo hồng cầu, đến cơ và gan để tích trữ Nếu cơ thể không cần sắt, nó sẽ được đẩy ra ngoài cơ thể cùng với các tế bào chết Cơ chế hấp thụ sắt được đưa ra ở Hình 1.11 [81, 83, 84]

Hình 1.11 Cơ chế hấp thụ, vận chuyển và dự trữ sắt trong cơ thể

Sự hấp thụ sắt cũng bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự có mặt của các chất khác có trong thực phẩm hoặc dược phẩm Chẳng hạn, vitamin C làm tăng khả năng hấp thụ cả dạng sắt(II) và sắt(III) Các chất như phytate, tannin có tác dụng ức chế sự hấp thụ sắt(III), còn canxi có ảnh hưởng tiêu cực đến sự hấp thụ dạng sắt(II) Do vậy, việc kết hợp sử dụng các loại thực phẩm và dược phẩm cần được cân nhắc để sự hấp thụ sắt đạt hiệu quả cao nhất [1-3, 83]

1.4.2 Thiếu sắt (ID) và hội chứng thiếu máu do thiếu sắt (IDA)

Thiếu sắt là hiện tượng thiếu dinh dưỡng phổ biến nhất trên thế giới Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), ID ảnh hưởng đến khoảng 80% dân số thế giới Thiếu sắt

có liên quan mật thiết đến điều kiện sống và hiện tượng này phổ biến ở các nước đang phát triển nơi mà điều kiện về kinh tế và chăm sóc sức khỏe còn hạn chế [1-3, 85]

Thiếu sắt có thể được chia thành ba mức độ là thiếu sắt dự trữ, tiền thiếu sắt và thiếu máu do thiếu sắt

22

- Thiếu sắt dự trữ: Nếu chế độ ăn bị thiếu sắt thì lượng sắt dự trữ trong cơ thể sẽ được sử dụng để đảm bảo mọi chức năng của cơ thể Trong giai đoạn này, nồng độ Hb vẫn ở mức bình thường chỉ có lượng sắt dự trữ bị giảm xuống

- Tiền thiếu sắt: Lượng sắt dự trữ bị giảm xuống đến mức mà việc sản xuất hồng cầu của cơ thể gặp nhiều khó khăn Do đó, trong giai đoạn này, không những lượng sắt dự trữ bị giảm xuống mà lượng sắt tuần hoàn trong máu cũng bắt đầu giảm

- Thiếu máu do thiếu sắt (IDA): Giai đoạn cao hơn của sự suy giảm sắt là lượng sắt trong cơ thể không còn đáp ứng đủ cho việc tạo Hb và do đó, sự hình thành các tế bào hồng huyết cầu trở nên mất cân đối IDA là hiện tượng có quá ít hồng huyết cầu để vận chuyển oxi Các tế bào hồng cầu cũng trở nên nhỏ hơn bình thường do lượng hàm lượng Hb quá thấp [86-87]

1.4.3 Hậu quả của thiếu máu do thiếu sắt

1.4.3.1 Sự phát triển nhận thức

Trong khoảng 3 thập kỷ gần đây, có rất nhiều nghiên cứu về mối quan hệ giữa tình trạng sắt trong cơ thể và sự phát triển nhận thức đã được thực hiện Thiếu sắt và các dưỡng chất khác thường xuất hiện ở những người có điều kiện sống khó khăn hoặc

bị ảnh hưởng nhiều bởi stress Nó ảnh hưởng tới thể trạng và sức khỏe, thậm chí còn phá hủy các mô Mối liên hệ giữa IDA và sự chậm phát triển nhận thức và tình trạng

đa bệnh đã được phát hiện [81]

Các thí nghiệm được tiến hành trên động vật cho thấy, sắt đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển và hoạt động của bộ não Các enzym chứa sắt và hemoprotein rất cần thiết trong nhiều quá trình phát triển quan trọng như tạo myelin, hình thành synapse, vận chuyển neuron Thiếu sắt sẽ tác động tiêu cực đến các quá trình này theo nhiều cách, phụ thuộc vào sự phát triển của bộ não tại thời điểm thiếu sắt Sự tác động này có thể dẫn tới nhiều ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ thần kinh [99, 100]

Đối với con người, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào sự ảnh hưởng của IDA đến sự phát triển và hành vi của trẻ từ 6 đến 24 tháng tuổi Trong nhiều nhiên cứu [1-3, 89-91] chỉ ra, IDA làm chậm phát triển nhận thức và ảnh hưởng đến chức năng thần kinh

23

1.4.3.2 Khả năng miễn dịch

Ảnh hưởng của IDA đến sự suy giảm khả năng miễn dịch đã được nghiên cứu trên người và động vật IDA làm cho bạch cầu giảm khả năng hấp thụ và trung hòa vi khuẩn và giảm khả năng tái tạo Khả năng phản kháng của các tế bào cũng giảm xuống cùng với IDA Các biện pháp như bổ sung sắt, sử dụng thực phẩm giàu sắt được xác định là giảm các bệnh truyền nhiễm và qua đó đã khẳng định vai trò của sắt đối với khả năng miễn dịch [92, 93]

1.4.3.3 Khả năng làm việc

Thiếu máu từ lâu đã được biết là làm giảm khả năng làm việc, sự bền bỉ và sự sáng tạo [83] Các nghiên cứu tại các nước đang phát triển ở Châu Phi và Đông Á cho thấy, có một mối liên hệ mật thiết giữa thiếu sắt và khả năng làm việc [92] Nghiên cứu [93] cho thấy khi tăng nồng độ Hb lên 10 g/l sẽ gia tăng hiệu quả làm việc lên 14

% Nghiên cứu [95] cũng chỉ ra, hiệu suất làm việc tăng lên khi các công nhân sản xuất chè và cao su được điều trị bệnh thiếu máu do thiếu sắt Ảnh hưởng của IDA đến khả năng làm việc là do giảm khả năng vận chuyển oxi và oxi hóa tế bào bởi sự thiếu sắt ở các mô [85, 87]

1.4.3.4 Khả năng sinh sản

Trong các nghiên cứu [86, 89], các tác giả chỉ ra mối liên hệ chặt chẽ giữa tỉ lệ

tử vong ở sản phụ với IDA Các nghiên cứu [1, 86] cũng cho thấy, tỉ lệ này tăng lên với sự giảm của nồng độ Hb Theo tác giả [94, 95], IDA có ảnh hưởng tiêu cực đến phụ nữ mang thai như gây ra hiện tương thiếu oxi trong máu dẫn đến stress Ở các sản phụ thiếu sắt, thai nhi thường nhẹ cân và chậm phát triển [1-3, 95]

1.4.3.5 Sự hấp thụ các kim loại nặng

Một hệ quả khác của IDA là làm tăng khả năng hấp thụ kim loại nặng, dẫn đến hiện tượng nhiễm độc các kim loại này IDA có mối quan hệ mật thiết với khả năng hấp thụ kim loại nặng hóa trị II như Pb, Cd, Hg… từ môi trường Nhiễm độc kim loại nặng ảnh hưởng rất mạnh đến trẻ nhỏ, do đó việc ngăn chặn IDA là rất quan trọng, đặc biệt là trong khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi kim loại nặng [89]

24

1.4.4 Giải pháp phòng chống thiếu máu do thiếu sắt

Đa dạng hóa bữa ăn, tăng cường vi chất vào thực phẩm, bổ sung sắt và phòng chống bệnh các bệnh nhiễm trùng, nhiễm ký sinh trùng là các giải pháp được đề xuất

để phòng chống thiếu máu thiếu sắt

1.4.4.1 Đa dạng hóa bữa ăn

Đa dạng hóa bữa ăn là giải pháp bền vững nhất để cải thiện tình trạng vi chất của con người Đa dạng hóa bữa ăn thể hiện qua sự kết hợp các loại thực phẩm khác nhau làm cho bữa ăn cân đối hơn về giá trị và vi chất dinh dưỡng, đồng thời làm tăng khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng Đa dạng hóa bữa ăn đòi hỏi phải có sự thay đổi thói quen ăn uống và phải tạo được nguồn thực phẩm phong phú để các gia đình, nhất

là các gia đình nghèo, ít có khả năng tiếp cận với các loại thực phẩm đó

Đa dạng hóa bữa ăn là lựa chọn tối ưu nhưng lại đòi hỏi nhiều thời gian thực hiện Tuyên truyền cho mọi người biết cách chọn thực phẩm giàu sắt, hạn chế sử dụng thực phẩm gây ức chế hấp thụ sắt và hướng dẫn làm tăng khả năng hấp thụ sắt bằng cách tăng hàm lượng vitamin C trong khẩu phần Hướng dẫn chế độ ăn hợp lý, khuyến khích cách chế biến hạt nẩy mầm, lên men như làm giá đỗ, dưa chua để tăng lượng vitamin C và giảm axit phytic trong thực phẩm Các loại đồ uống như chè, cà phê nên uống cách xa bữa ăn Bằng cách điều chỉnh, cải thiện và đa dạng hóa bữa ăn, con người có thể cải thiện tình trạng dinh dưỡng về sắt [2, 3, 88, 91]

1.4.4.2 Sử dụng thực phẩm bổ sung sắt

Bổ sung vi chất vào thực phẩm nói chung và tăng cường sắt nói riêng, giúp củng cố và cải thiện vi chất dinh dưỡng Sử dụng thực phẩm bổ sung sắt đã được triển khai rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới Hơn 20 quốc gia ở Châu Mỹ La tinh đã triển khai chương trình bổ sung sắt vào thực phẩm trên quy mô lớn, hầu hết liên quan đến các loại thực phẩm như lúa mì và bột ngô So với các phương pháp khác dùng để phòng chống IDA, bổ sung sắt được nhiều tác giả cho là một phương pháp rẻ nhất và đảm bảo có thể thực hiện trong một thời gian dài Thuận lợi chính ở đây là sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm bổ sung Hiệu quả của bổ sung là làm giảm thiếu máu do thiếu sắt và vấn đề này đã được nhiều tác giả nghiên cứu

25

1.4.4.3 Sử dụng dược phẩm và thực phẩm chức năng chứa sắt

Đối tượng mà Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến nghị áp dụng là phụ nữ có thai, phụ nữ tuổi sinh đẻ và trẻ em vị thành niên Giải pháp này có khả năng cải thiện nhanh tình trạng sắt và đặc biệt có giá trị trong những trường hợp tăng nhu cầu trong một giai đoạn ngắn (như bổ sung trong giai đoạn có thai, phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ) [1-3, 100]

WHO khuyến cáo bổ sung sắt định kỳ đối với phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ ở những cộng đồng có tỷ lệ thiếu máu lớn hơn 20% Việc bổ sung sắt thường xuyên được coi là giải pháp hiệu quả để phòng chống IDA [1-3]

Các dược phẩm và thực phẩm chức năng có thể chứa sắt ở dạng sắt(II) hoặc sắt(III) Trong đó, một số loại hợp chất sắt(II) thường được sử dụng như sắt sunphat, sắt gluconat, sắt fumarat… Các hợp chất này có ưu điểm là dễ tổng hợp, giá thành rẻ, tuy nhiên chúng cũng tạo ra nhiều tác dụng phụ không mong muốn như gây táo bón, làm hỏng men răng Sự hấp thụ sắt(II) cũng dễ bị ảnh hưởng bởi các chất ức chế có trong thức ăn hay từ các loại thuốc khác [1-3, 89]

Trong những năm gần đây, các hợp chất sắt(III) như dextran, polysaccarit, sắt-polymatose đang được sử dụng nhiều trong dược phẩm và thực phẩm chức năng để điều trị IDA Các chất này có nhiều ưu điểm như độ bền, khả năng tương thích sinh học, không độc và đặc biệt là không gây các tác dụng phụ Chủng loại của chúng cũng khá đa dạng như dạng bột, dạng dung dịch, dạng keo và có thể sử dụng bằng cách uống hoặc tiêm [97-102]

sắt-1.4.4.4 Phòng chống nhiễm khuẩn

Phòng chống các bệnh nhiễm ký sinh trùng, sốt rét và nhiễm trùng cũng là một trong những giải pháp phòng chống thiếu máu Nhiễm ký sinh trùng đường ruột gây tác hại lớn nhất cho cơ thể là chiếm thức ăn Ngoài ra, chúng còn tiết ra chất độc như ascaridol, chất ức chế men pepsin, cathepsin và chymotrypsin của vật chủ gây chán ăn, rối loạn tiêu hóa

Nhiễm trùng làm giảm sự phát triển của cơ thể qua sự phá hủy các tuyến nhầy của dạ dày và ruột, dẫn tới hấp thu kém các thực phẩm cũng như các vi chất dinh