AXIT MALIC (C₄H₆O₅) - Nhật - TP- 25kg- Tính chất hóa lý, ứng dụng của nó.

I. TÍNH CHẤT HÓA HỌC VÀ VẬT LÝ

1. Cấu trúc phân tử

• Tên IUPAC: 2-Hydroxybutanedioic acid
• Công thức phân tử: C₄H₆O₅
• Khối lượng phân tử: 134.09 g/mol
• Cấu trúc: HOOC-CH₂-CHOH-COOH
• Tính chất quang học: Có carbon bất đối tại C-2, tồn tại 3 dạng: L-malic (tự nhiên), D-malic, và DL-malic (racemic)

2. Tính chất vật lý

• Dạng: Tinh thể không màu hoặc bột trắng
• Nhiệt độ nóng chảy:
  • L-malic: 100°C
  • DL-malic: 131-133°C
• Độ tan trong nước (20°C): 558 g/L (rất tan)
• Độ tan trong ethanol: 419 g/L
• pKa₁: 3.40
• pKa₂: 5.13
• Khối lượng riêng: 1.595 g/cm³
• Vị: Chua nhẹ, kéo dài, ít chát hơn axit citric

3. Tính chất hóa học

• Tính axit: Là axit dicarboxylic yếu với 2 nhóm COOH
• Phản ứng este hóa: Dễ dàng tạo este với alcohol
• Phản ứng ngưng tụ: Khi đun nóng tạo axit fumaric và maleic anhydride
• Phản ứng với kim loại kiềm: Tạo muối malat
• Khả năng chelate: Tạo phức với ion kim loại (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺)
• Ổn định nhiệt: Bền nhiệt đến ~150°C, sau đó phân hủy

4. Đặc điểm sinh hóa

• Là chất trung gian trong chu trình Krebs (TCA cycle)
• Tham gia chuyển hóa năng lượng tế bào
• Được enzyme malate dehydrogenase chuyển hóa

II. ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH THỰC PHẨM (≈ 55-60%)

1. Đồ uống (20-25% tổng ứng dụng)

• Nước trái cây và soft drinks: 0.05-0.3%
  • Tạo vị chua tự nhiên, mềm mại
  • Phối hợp với axit citric tỷ lệ 1:3 hoặc 1:4
  • pH 2.8-3.5
• Đồ uống thể thao: 0.1-0.5%
  • Bổ sung năng lượng, giảm mệt mỏi
  • Tăng cường hấp thu khoáng chất
• Rượu vang: 1-3 g/L
  • Điều chỉnh độ chua malolactic fermentation

2. Kẹo và bánh (15-18%)

• Kẹo cứng: 1-3%
• Kẹo dẻo: 0.5-2%
• Kẹo cao su: 0.3-1.5%
  • Giải phóng vị chua từ từ
  • Hiệu ứng làm mát (cooling effect)
• Bánh ngọt: 0.2-0.8%
  • Tạo độ xốp (acid leavening)
  • Kéo dài độ tươi

3. Sản phẩm sữa (5-8%)

• Sữa chua: 0.05-0.2%
  • Tăng cường vị chua tự nhiên
  • Ổn định protein
• Kem: 0.1-0.3%
  • Điều hòa vị ngọt

4. Gia vị và nước sốt (5-7%)

• Mayonnaise: 0.1-0.3%
• Dressing: 0.2-0.5%
• Nước sốt: 0.3-0.8%
  • Chất bảo quản tự nhiên
  • Tăng cường hương vị

5. Sản phẩm bánh mì (3-5%)

• Improver: 0.05-0.2%
  • Cải thiện cấu trúc gluten
  • Tăng thể tích sản phẩm

6. Chất thay thế muối (2-3%)

• Kết hợp với KCl giảm 25-40% NaCl
• Che vị đắng của kali

7. Phụ gia thực phẩm khác (2-4%)

• Chất điều vị: E296
• Chất chống oxi hóa: Phối hợp với ascorbic acid
• Chất tạo độ cứng: Kết hợp với calcium trong gelatin, pectin

III. ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH DƯỢC PHẨM (≈ 30-35%)

1. Dược phẩm viên nén (12-15%)

• Excipient và buffering agent: 1-5%
  • Điều chỉnh pH 3-5
  • Tăng độ tan thuốc
• Viên sủi bọt: 10-30%
  • Phối hợp với bicarbonate
  • Cải thiện hấp thu

2. Bổ sung khoáng chất (8-10%)

• Calcium malate: 15-20% nguyên tố
  • Sinh khả dụng cao hơn calcium carbonate 25-30%
  • pH dạ dày thấp vẫn hấp thu tốt
• Magnesium malate:
  • Giảm đau cơ, fibromyalgia
  • Liều: 1200-2400 mg/ngày
• Iron malate:
  • Ít gây táo bón hơn iron sulfate
  • Sinh khả dụng tốt

3. Sản phẩm OTC và thực phẩm chức năng (5-8%)

• Chất bổ sung năng lượng: 500-1500 mg
  • Tham gia chu trình Krebs
  • Giảm mệt mỏi mãn tính
• Detox và chống lão hóa: 300-800 mg
  • Chất chống oxy hóa
  • Hỗ trợ chức năng gan
• Chăm sóc da (topical): 5-10%
  • AHA peel, làm mờ sạm
  • pH 3.0-4.0 trong serum

4. Dung dịch tiêm truyền (2-3%)

• Electrolyte replacement: 0.5-2%
• Peritoneal dialysis: Điều chỉnh pH

5. Chất bảo quản dược phẩm (1-2%)

• Antimicrobial agent: 0.1-0.5%
  • pH < 4.5
  • Kết hợp với paraben

6. Sản phẩm răng miệng (1-2%)

• Kem đánh răng: 0.5-2%
  • Làm trắng răng nhẹ nhàng
  • Kháng khuẩn

IV. ỨNG DỤNG CÔNG NGHIỆP KHÁC (≈ 10-15%)

1. Mỹ phẩm và chăm sóc cá nhân (5-7%)

• Kem dưỡng da: 2-8%
  • Exfoliation nhẹ nhàng
  • Kích thích collagen
• Sữa rửa mặt: 1-3%
• Toner: 0.5-2%
• Dầu gội: 0.3-1%
  • Điều chỉnh pH
  • Làm mượt tóc

2. Chất tẩy rửa (2-3%)

• Descaling agent: 3-10%
  • Loại bỏ cặn canxi
  • Thân thiện môi trường hơn HCl
• Metal cleaner: 5-15%

3. Polymer và nhựa (1-2%)

• Polyester resin:
  • Unsaturated polyester
  • Độ bền cao, chống ăn mòn
• Plasticizer: Thân thiện môi trường

4. Ngành nông nghiệp (1-2%)

• Chelating agent: 0.5-2%
  • Tăng hấp thu vi lượng
  • Phân bón lá
• pH adjuster: Trong thuốc trừ sâu

V. SẢN XUẤT VÀ TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG

1. Phương pháp sản xuất

• Lên men sinh học (90%+): Từ glucose/starch sử dụng vi sinh vật (Aspergillus, Candida)
• Tổng hợp hóa học: Từ maleic anhydride (ít dùng)

2. Tiêu chuẩn thực phẩm

• FCC (Food Chemicals Codex):
  • Độ tinh khiết: ≥ 99.5%
  • Nước: ≤ 0.5%
  • Tro sulfate: ≤ 0.05%
  • Kim loại nặng (Pb): ≤ 2 ppm
  • Arsenic: ≤ 3 ppm
  • Fumaric acid: ≤ 1%

3. Quy định an toàn

• FDA: GRAS (Generally Recognized As Safe)
• EU: E296
• ADI: Không giới hạn (Not specified)

VI. XU HƯỚNG VÀ TRIỂN VỌNG

Với kinh nghiệm của bạn, bạn có thể thấy thị trường axit malic đang tăng trưởng 5-7%/năm do:

• Xu hướng clean label, natural acidulant
• Thay thế phosphoric acid trong soft drinks
• Tăng cường ứng dụng trong nutraceuticals
• Phát triển công nghệ lên men hiệu quả hơn

Axit malic ngày càng quan trọng như một chất thay thế xanh, an toàn và có sinh khả dụng cao trong nhiều ngành công nghiệp.