nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn bacillus subtilis để khử protein vỏ tôm

TRƯỜNG ………………….
KHOA……………………….

[\[\



Báo cáo tốt nghiệp

Đề tài:



Nghiên cứu ứng dụng vi
khuẩn Bacillus subtilis để
khử protein vỏ tôm


Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ðộc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Phạm Thị Trang Khóa: 49
Số hiệu sinh viên : 20043179
Viện : Công nghệ sinh học và thực phẩm
Ngành : Công nghệ các sản phẩm lên men
ðề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn Bacillus subtilis ñể khử protein
vỏ tôm”.
Giáo viên hướng dẫn : TS. Lê Thanh Hà
Ngày giao luận văn :
Ngày hoàn thành luận văn :

Hà Nội, ngày 5 tháng 6 năm 2009
Trưởng bộ môn


Giảng viên hướng dẫn
PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng TS Lê Thanh Hà



LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



2

Em xin chân trọng cảm ơn Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực
phẩm – Trường ðại học Bách Khoa Hà Nội ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho em
thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến TS. Lê Thanh Hà ñã tận tâm, chu
ñáo hướng dẫn và có những chỉ dẫn quan trọng, quý giá giúp em hoàn thành luận
văn.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ nhiệt tình của các thầy cô, anh chị cán
bộ các Phòng, Bộ môn trong Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm ñã
nhiệt tình quan tâm, giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi cho em trong quá trình
nghiên cứu thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến những người thân trong gia
ñình cùng toàn thể các bạn bè ñã ñộng viên và giúp ñỡ em vượt mọi khó khăn hoàn
thành luận văn tốt nghiệp.


Hà Nội, ngày … tháng … năm …
SV thực hiện

Phạm Thị Trang



Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================

3

Mục Lục
MỞ ðẦU 8
I. TỔNG QUAN 9
I.1 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN 9
I.1.1 Thành phần phế phẩm tôm 9
I.1.2 Phế thải trong công nghiệp chế biến 9
I.1.3 Cấu tạo và thành phần hoá học của phế liệu tôm 10
I.1.3.1 Cấu tạo hóa học của phế liệu vỏ tôm 10
I.1.3.2 Thành phần hóa học của vỏ tôm 11
I.2 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHITIN VÀ CHITOSAN 13
I.2.1 Tổng quan về chitin 13
I.2.1.1 Sự tồn tại của chitin trong tự nhiên 13
I.2.1.2 Cấu tạo của chitin 13
I.2.1.3 Tính chất của chitin 14
I.2.2 Tổng quan về chitosan 15
I.2.2.1 Cấu trúc phân tử của chitosan 15
I.2.2.2 Tính chất của chitosan 15
I.2.3 Ứng dụng của chitin và chitosan 16
I.2.3.1 Trong công nghệ thực phẩm 16
I.2.3.2 Trong y dược 18
I.2.3.3 Trong xử lý môi trường 20
I.2.3.4 Trong nông nghiệp 20
I.2.3.5 Trong công nghệ mỹ phẩm 21
I.2.4 Phương pháp thu nhận chitin 21
I.2.4.1 Phương pháp hóa học 21
I.2.4.2 Phương pháp cơ học 23
I.2.4.4 Phương pháp sinh học 23

I.3. Bacillus subtilis 25
I.3.1 Giới thiệu về vi khuẩn Bacillus subtilis 25
I.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến sinh trưởng của Bacillus subtilis 25
I.3.2.1 Môi trường dinh dưỡng 25
I.3.2.2 Nhiệt ñộ 27
I.3.2.3 pH 27
I.3.2.4

Nguồn O2
27

I.3.3 Tình hình nghiên cứu quá trình khử protein phế liệu tôm bằng Bacillus
subtilis tại Việt Nam và trên thế giới 27
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
II.1 VẬT LIỆU 29
II.1.1 Vi sinh vật 29
II.1.2. Vỏ tôm 29
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



4

II.1.3 Các loại thiết bị sử dụng 29
II.1.4 Các môi trường cơ bản sử dụng trong nghiên cứu 30
II.1.5 Các hóa chất sử dụng 30
II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
II.2.1 Phương pháp vi sinh 30

II.2.1.1 Phương pháp nuôi cấy lỏng 30
II.2.1.2 Phương pháp lên men vỏ tôm 30
II.2.2 Phương pháp hóa sinh 30
II.2.2.1 Phương pháp xác ñịnh hoạt ñộ proteaza bằng phương pháp khuyếch
tán ñĩa thạch 30
II.2.2.2 Phương pháp xác ñịnh hoạt ñộ proteaza bằng phương pháp Anson
cải tiến 31
II.2.2.3 Phương pháp xác ñịnh hàm lượng protein bằng phương pháp Biuret
………………………………………………………………………………32
II.2.3. Phương pháp qui hoạch thực nghiệm bề mặt ñáp ứng 34
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35
III.1 Tuyển chọn chủng sinh tổng hợp protease cao 35
III.1.1 ðịnh tính bằng phương pháp ño ñường kính vòng thuỷ phân 35
III.1.2 ðịnh lượng bằng phương pháp ño hoạt lực proteaza tạo thành theo
phương pháp Anson cải tiến 36
III.2 Tối ưu hóa ñiều kiện sinh tổng hợp proteaza 37
III.2.1 Chọn các yếu tố ảnh hưởng 37
III.2.1.1 Ảnh hưởng của pH 37
III.2.1.2 Ảnh hưởng của nồng ñộ CaCl
2
38
III.2.1.3 Ảnh hưởng của nồng ñộ ñường 39
III.2.1.3 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy 39
III.2.2 Tối ưu hóa ñiều kiện nuôi cấy bằng phương pháp bề mặt ñáp ứng 40
III.3 Tìm ñiều kiện thích hợp cho quá trình lên men phế liệu tôm loại protein 43
IV. KẾT LUẬN 47
V. PHỤ LỤC……………………………………………………………………… 47

Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================

==============================================================



5

TÓM TẮT NỘI DUNG
Chitin có rất nhiều trong vỏ của tôm, ñồng thời dẫn xuất của nó là chitosan lại có
hoạt tính sinh học cao và ñược ứng dụng nhiều trong công nghiệp dược, trong nông
nghiệp và trong công nghệ thực phẩm…Qui trình thu hồi chitin từ vỏ tôm gồm hai
quá trình là quá trình loại bỏ chất khoáng và loại bỏ protein. Phương pháp khử
protein sử dụng hiện nay là phương pháp hóa học dùng bazo mạnh như NaOH.
Phương pháp này có nhược ñiểm là chất thải của quá trình có chứa chất ăn mòn, làm
ô nhiễm môi trường, dịch thủy phân có chất lượng kém không thu hồi lại ñược. Hiện
nay nhiều nghiên cứu tập trung vào sử dụng phương pháp sinh học ứng dụng các
chủng vi khuẩn có khả năng sinh enzyme proteaza thuỷ phân loại bỏ protein ra khỏi
nguyên liệu, khắc phục các nhược ñiểm của phương pháp hóa học.
Mục ñích của ñề tài nghiên cứu này là tuyển chọn chủng vi sinh vật có hoạt tính
proteaza cao, tối ưu hóa ñiều kiện nuôi cấy thu dịch enzym có hoạt lực proteaza cao
và ứng dụng trong khử protein của vỏ tôm.
Từ 11 chủng vi khuẩn chúng tôi ñã chọn ñược chủng Bacillus subtilis DT2 có
hoạt lực proteaza cao. Tiến hành qui hoạch thực nghiệm bằng phương pháp bề mặt
ñáp ứng ñã chọn ñược ñiều kiện tối ưu ñể thu dịch enzyme là CaCl
2
0,5g/l, nồng ñộ
glucoza 0,5 g/l, pH 9,37 và thời gian nuôi cấy là 14h. Ứng dụng dịch enzyme của
chủng Bacillus subtilis có thể khử ñược 96,14% protein trong vỏ tôm.

Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



6


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ SƠ ðỒ


Tên bảng Trang


Bảng 1.1: Thành phần hoá học của phế liệu tôm ………………………………….10

Bảng 2.1: Gía trị mã hoá và thực nghiệm…………………………………………. 31

Bảng 3.1: ðuờng kính khuẩn lạc và vòng thuỷ phân 33
Bảng 3.2: ðường kính vòng thuỷ phân…………………………………………….34

Bảng 3.3: Hoạt ñộ proteaza của 3 chủng nghiên cứu………………………………34

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của pH ban ñầu ñến hoạt ñộ proteaza thu ñược…………….35
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy………………………………………39

Bảng 3.6:Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy trong phương pháp quy hoạch thực
nghiệm bề mặt………………………………………………………………………40

Bảng 5.1: Các thì nghiệm thực nghiệm tiến hành trong qui hoạch tối ưu và kết
quả………………………………………………………………………………… 45









Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ðỒ THỊ

Tên hình vẽ Trang

Hình 3.1: Ảnh hưởng của pH ñến hoạt ñộ proteaza của chủng DT2 37
Hình 3.2: Ảnh hưởng của nồng ñộ CaCl
2
ñến hoạt ñộ proteaza của chủng DT2….37
Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng ñộ glucoza ñến hoạt ñộ proteaza của chủng
DT2……………………………………………………………………………… 39
Hình 3.4. Ảnh hưởng của từng yếu tố ñến hoạt ñộ proteaza khi cố ñịnh các yếu tố
còn lai. A, B, C và D là các giá trị của các biến nồng ñộ CaCl
2
, nồng ñộ glucoza,
thời gian và pH tương ứng………………………………………………………….41
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ CaCl
2
ñến hoạt ñộ proteaza 41
Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH và nồng ñộ CaCl
2
ñến hoạt ñộ proteaza…………….42
Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian và nồng ñộ glucoza ñến hoạt ñộ proteaza……43
Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ và thời gian lên men ñến hiệu suất lên men……….45










Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49

=================================================================
==============================================================



8

MỞ ðẦU
Trong những năm gần ñây, ngành nuôi trồng, khai thác và chế biến thủy sản
xuất khẩu Việt Nam ñã phát triển mạnh mẽ, trong ñó tôm ñông lạnh xuất khẩu ñã
ñem lại thu nhập nguồn ngoại tệ cho ñất nước rất ñáng kể. Tuy nhiên, cùng với sự
phát triển ñó thì một lượng lớn phế liệu thải ra cũng rất lớn. Do vậy, một vấn ñể ñặt
ra là nghiên cứu tận dụng nguồn phế liệu ñể sản suất ra các mặt hàng có giá trị gia
tăng, nhằm ñảm bảo yêu cầu sản xuất sạch hơn, ñồng thời cũng ñem lại nguồn kinh
tế ñáng kể.
Hiện nay, việc tận dụng phế liệu tôm ñược thực hiện theo hướng sản xuất
chitin – chitosan. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất chitin và chitosan từ vỏ tôm
cần phải qua các bước xử lý như khử khoáng và protein. Trong nước thải có chứa
một thành phần lớn và quan trọng là protein. Chính vì vậy việc nghiên cứu ñể ñưa ra
quy trình thu hồi protein là rất cần thiết. Nếu thu hồi hỗn hợp này ta có thể sử dụng
ñể bổ sung vào thức ăn gia súc, nuôi trồng thủy sản vừa góp phần làm tăng giá trị
kinh tế cho quy trình sản xuất chitin vừa góp phần giải quyết vấn ñề ô nhiễm môi
trường do dịch thải này gây ra.
Nhận thấy tính cấp thiết của vấn ñề thu hồi protein từ quy trình sản xuất
chitin chúng tôi ñã tiến hành nghiên cứu ñề tài:
“Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn Bacillus subtilis ñể khử protein vỏ tôm”

Mục ñích của ñề tài :
Tối ưu hoá ñiều kiện sinh tổng hợp của Bacillus subtilis nhằm thu ñược
proteaza có hoạt lực cao nhất, ñồng thời ñem ứng dụng vào trong thuỷ phân protein

trong vỏ tôm sao cho hiệu suất thuỷ phân là cao nhất.
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



9


I. TỔNG QUAN
I.1 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN
I.1.1 Thành phần phế phẩm tôm
Tôm là ñối tượng quan trọng của ngành nuôi trồng và chế biến thủy sản Việt
Nam. Thịt tôm có giá trị dinh dưỡng cao và có mùi vị thơm ngon ñặc trưng, rất hấp
dẫn. Hiện nay, sản phẩm tôm ñông lạnh xuất khẩu ñã góp 70-80% tổng kim ngạch
xuất khẩu của toàn ngành (theo thống kê kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản của Việt
Nam trong vòng 6 tháng ñầu năm 2008).
Hiện nay ở nước ta, kỹ thuật khai thác và nuôi tôm rất phát triển và ngày càng
cung cấp nhiều nguyên liệu cho các nhà máy chế biến thủy sản trong nước và xuất
khẩu nhiều mặt hàng như:
Tôm tươi nguyên con cấp ñông IQF hoặc Block
Tôm vỏ bỏ ñầu cấp ñông IQF hay Block
Tôm là surimi
Tôm bỏ vỏ ñóng hộp
Tôm bỏ vỏ, còn ñốt ñuôi cấp ñông IQF
Tôm bỏ vỏ, bỏ chỉ lưng hấp cấp ñông
ðiều này chứng tỏ tôm là một mặt hàng ñem lại nguồn lợi kinh tế lớn cho ñất
nước nhưng ñồng thời cũng thải ra một lượng ñáng kể phế liệu, chủ yếu là vỏ và ñầu
tôm. Ngoài ra, có một lượng ñáng kể thịt vụ do bóc nõn không cẩn thận hoặc một số

tôm bị thải loại do biến màu, chất lượng không ñảm bảo.
Tùy theo giống, loài và phương pháp gia công chế biến mà lượng phế liệu này
có thể thay ñổi từ 40% (ñối với tôm sú) ñến 60% (ñối với tôm càng xanh) lượng
nguyên liệu thu mua. ðối với sản phẩm tôm bóc nõn và rút ruột thì mất mát theo vỏ
tôm và ñuôi khoảng 25%. Nhìn chung, trong phế liệu tôm thì trọng lượng phần ñầu
thường gấp 3 – 4 lần so với phần vỏ và ñuôi.
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



10

I.1.2 Phế thải trong công nghiệp chế biến
Tôm là nguồn Thuỷ sản dồi dào và có giá trị kinh tế cao nhưng việc khai
thác, ñánh bắt phụ thuộc rất lớn vào ñiều kiện tự nhiên và mang tính mùa vụ
vì vậy ngoài ñánh bắt tự nhiên người ta còn ñẩy mạnh theo hướng nuôi trồng
ñảm bảo cung cấp nguyên liệu một cách thường xuyên cho các nhà máy chế
biến Thủy sản xuất khẩu.
Giáp xác là nguồn nguyên liệu Thủy sản dồi dào chiếm từ 30-35% tổng
sản lượng nguyên liệu ở Việt Nam. Trong công nghiệp chế biến Thuỷ sản xuất
khẩu, tỷ lệ cơ cấu các mặt hàng ñông lạnh giáp xác chiếm từ 70-80% công
suất chế biến. Hàng năm các nhà máy chế biến ñã thải bỏ một lượng phế liệu
giáp xác khá lớn khoảng 70.000 tấn. Riêng ở tỉnh Khánh Hòa lượng phế liệu
này vào khoảng 2257 tấn/năm.
Theo số liệu thống kê năm 1999 phế liệu giáp xác trên toàn thế giới
khoảng 5,ll triệu tấn/năm.
Ở ñịa bản tỉnh Khánh Hòa trong những năm gần ñây mặt hàng tôm ñông
lạnh ñược ñẩy mạnh nhất là ở các xí nghiệp chế biến Thủy sản như: Xí nghiệp

ðông lạnh Nam Trung Bộ, Xí nghiệp ðông lạnh Việt Long, Xí nghiệp ðông
lạnh Việt Thắng, Xí nghiệp ðông lạnh Nha Trang (hay công ty F17),…
Việc tiêu thụ một số lượng lớn tôm nguyên liệu của các nhà máy chế biến
thủy sản ñã thải ra một lượng lớn phế liệu trong ñó phế liệu vỏ, ñầu tôm là chủ
yếu. Các loại phế liệu này nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi
trường trầm trọng và nếu ñem xử lý chất thải thì chi phí sẽ rất lớn.
Ngày nay ñã có rất nhiều hướng nghiên cứu sử dụng phế liệu tôm ñể sản
xuất các chế phẩm có giá trị trong ñó quan trọng nhất là việc sản xuất chitin-
chitosan từ vỏ giáp xác.
I.1.3 Cấu tạo và thành phần hoá học của phế liệu tôm
I.1.3.1 Cấu tạo hóa học của phế liệu vỏ tôm

Vỏ chia làm 4 lớp chính:
Lớp biểu bì (epicuticle);
Lớp màu;
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



11

Lớp Canxi hoá;
Lớp không bị Canxi hóa.
Lớp biểu bì, lớp màu, lớp Canxi hóa cứng do sự lắng ñọng của Canxi.
Lớp màu, lớp Canxi hóa, lớp không bị Canxi hóa chứa chitin nhưng lớp biểu
bì thì không. Ta gọi các lớp có chứa chitin là lớp endocuicle.
Lớp màu: Tính chất của lớp này do sự có mặt của những thể hình hạt của
vật chất mang màu giống dạng melanin. Chúng gồm những túi khí hoặc những

không bào. Một vài vùng xuất hiện những hệ thống rãnh thẳng ñứng có phân
nhánh, là con ñường cho Canxi thẩm thấu vào.
Lớp biểu bì (epicuticle): Những nghiên cứu cho thấy lớp màng nhanh
chóng bị biến ñỏ bởi Fucxin, có ñiểm pH=5,1 không chứa chitin. Nó khác với
các lớp vỏ còn lại, bắt màu với Anilin xanh. Lớp epicuticle có lipid vì thế nó
cản trở tác ñộng của acid ở nhiệt ñộ thường trong công ñoạn khử khoáng bằng
acid hơn là các lớp bên trong. Màu của lớp này thường vàng rất nhạt có chứa
Polyphenoloxidase và bị hóa cứng bởi Puinone-tanin. Lớp epicuticle liên kết
với một số màng mỏng bên ngoài cản trở hòa tan ngay cả trong môi trường
acid ñậm ñặc do nó có chứa các mắt xích paratin mạch thẳng.
Lớp canxi hóa: Lớp này chiếm phần lớn vỏ, thường có màu xanh trải ñều
khắp, chitin ở trạng thái tạo phức với Canxi.
Lớp không bị canxi hóa: Vùng trong cùng của lớp vỏ ñược tạo thành bởi
một phần tương ñối nhỏ so với tổng chiều dày bao gồm các phức chitin-
protein bền vững không có Canxi và Quinone.
I.1.3.2 Thành phần hóa học của vỏ tôm
Protein: Thành phần protein trong phế liệu tôm thường tồn tại ở hai dạng
Dạng tự do: Dạng này là phần thịt tôm từ một số tôm bị biến ñổi ñược vứt
lẫn vào phế liệu hoặc phần thịt còn sót lại trong ñầu và nội tạng của ñầu tôm.
Nếu công nhân vặt ñầu không ñúng kỹ thuật thì phần protein bị tổn thất
vào phế liệu nhiều làm tăng ñịnh mức tiêu hao nguyên vật liệu, mặt khác phế
liệu khó xử lý hơn.
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



12

Dạng phức tạp: Ở dạng này protein không hòa tan và thường liên kết với
chitin, Canxi Carbonate, với lipid tạo lipoprotein, với sắc tố tạo
proteincarotenoit… như một phần thống nhất quyết ñịnh tính bền vững của vỏ
tôm.
Chitin: Tồn tại dưới dạng liên kết bởi những liên kết ñồng hóa trị với các
protein dưới dạng phức hợp chitin-protein; liên kết với các hợp chất khoáng và
các hợp chất hữu cơ khác gây khó khăn cho việc tách và chiết chúng.
Canxi: Trong vỏ, ñầu tôm, vỏ ghẹ có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ
yếu là muối CaCO
3
, hàm lượng Ca
3
(PO
4
)
2
mặc dù không nhiều nhưng trong
quá trình khử khoáng dễ hình thành hợp chất CaHPO
4
không tan trong HCl
gây khó khăn cho quá trình khử khoáng.
Sắc tố: Trong vỏ tôm thường có nhiều loại sắc tố nhưng chủ yếu là
Astaxanthin.
Enzyme: Theo tạp chí Thủy sản (số 5/1993) hoạt ñộ enzyme protease của
ñầu tôm khoảng 6,5 ñơn vị hoạt ñộ/g tươi. Các enzyme chủ yếu là enzyme của
nội tạng trong ñầu tôm và của vi sinh vật thường trú trên tôm nguyên liệu.
Ngoài thành phần chủ yếu kể trên, trong vỏ ñầu tôm còn có các thành
phần khác như: Nước, Lipid, Phospho,…
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của phế liệu tôm
Phế

liệu
Protein Chitin

Lipid

Tro Canxi

Photpho

ðầu
tôm

53,10 11,10

8,90 22,60

7,20 1,68
Vỏ
tôm

22,80

27,20

0,40 31,70

11,10 3,16

Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================

==============================================================



13

I.2 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHITIN VÀ CHITOSAN
I.2.1 Tổng quan về chitin
I.2.1.1 Sự tồn tại của chitin trong tự nhiên
Chitin là Polymer hữu cơ phổ biến trong tự nhiên sau cenllulose và chúng
ñược tạo ra trung bình 20g/năm/m
2
bề mặt trái ñất. Trong tự nhiên chitin tồn
tại ở cả ñộng vật và thực vật.
Trong giới ñộng vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của các
vỏ một số ñộng vật không xương sống như: Côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác
và giun tròn. Trong giới thực vật chitin có ở thành tế bào của nấm
Zygemycethers và một số tảo Chlorophiceae.
Trong ñộng vật Thủy sản ñặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, mai mực,
hàm lượng chitin khá cao từ 14 - 35% so với trọng lượng khô. Vì vậy vỏ tôm,
cua, ghẹ, mai mực là nguồn nguyên liệu chính ñể sản xuất chitin-chitosan và
các sản phẩm từ chúng.
I.2.1.2 Cấu tạo của chitin
Chitin là polysaccharite có ñạm không ñộc hại, có khối lượng phân tử
lớn. Cấu trúc của chitin là một tập hợp các phân tử liên kết với nhau bởi các
cầu nối glucoside và hình thành một mạng các sợi có tổ chức. Hơn nữa chitin
tồn tại rất hiếm ở trạng thái tự do và hầu như luôn luôn nối với nhau bởi các
cầu nối ñẳng trị (Coralente) với các protein, CaCO
3
và các hợp chất hữu cơ

khác
Qua nghiên cứu về sự thủy phân chitin bằng enzyme hay HCl ñậm ñặc thì
người ta thấy rằng chitin có cấu trúc là một Polymer ñược tạo thành từ các ñơn
vị N-Acetyl-β-D-Glucosamin liên kết với nhau bởi liên kết β-1,4 glucoside.
Chitin có thể tồn tại ở 3 dạng polymer. Chúng là alpha-, beta- và
gammachitin, sự khác nhau giữa chúng là do sự sắp xếp các nhánh trong vùng
tinh thể.
Alpha-chitin bao gồm các nhánh không song song, trong khi beta-chitin
là các nhánh song song và gamma-chitin là hỗn hợp của các nhánh ñịnh hướng
song song và không song song. Alpha-chitin tìm thấy trong lớp biểu bì ñộng
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



14

vật chân ñốt, beta-chitin tìm thấy trong xương mực và gamma-chitin có trong
lớp dạ dày mực
Công thức cấu tạo của chitin







Công thức phân tử: [C
8

H
13
O
5
N]
n
n: Thay ñổi tùy thuộc từng loại nguyên liệu, chẳng hạn:
Ở tôm thẻ: n = 400 - 500
Ở tôm hùm: n = 700 - 800
Ở cua: n = 500 - 600
- Phân tử lượng: M
Chitin
= (203,09)
n

I.2.1.3 Tính chất của chitin
- Chitin có màu trắng, không tan trong nước, trong kiềm, trong acid loãng
và các dung môi hữu cơ khác như rượu, ete…
Chitin hòa tan ñược trong dung dịch ñậm ñặc nóng của muối Thioxianat
Liti (LiSCN) và muối Thioxianat Canxi Ca(SCN)
2
tạo thành dung dịch keo.
Chitin ổn ñịnh với các chất oxy hóa khử như: KMnO
4
, NaClO, H
2
O
2
,
Ca(ClO)

2
…lợi dụng tính chất này người ta sử dụng các chất oxy hóa trên ñể
khử màu cho chitin.
Chitin khó hòa tan trong thuốc thử Schweizei Sapranora. ðiều này có thể
do nhóm acetamit (-NHCOCH
3
) ngăn cản sự tạo thành các phức chất cần
thiết.
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



15

Khi ñun nóng trong dung dịch HCl ñậm ñặc thì chitin sẽ bị phân hủy
hoàn toàn thành 88,5% D-Glucosamin và 11,5% acid acetic, quá trình thủy
phân bắt ñầu xẩy ra ở mối nối Glucoside, sau ñó là sự loại bỏ nhóm acetyl (-
CO-CH
3
).
(C
32
H
54
N
4
O
21

)
x
+ 2H
2
O → (C
28
H
50
N
4
O
19
)
x
+ 2(CH
3
-COOH)
x

- Khi ñun nóng chitin trong dung dịch NaOH ñậm ñặc thì chitin sẽ bị mất
gốc acetyl tạo thành chitosan.
Chitin + nNaOH (ñậm ñặc) → Chitosan + nCH
3
COONa
- Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng : λ = 884÷ 890
nm.
I.2.2 Tổng quan về chitosan
I.2.2.1 Cấu trúc phân tử của chitosan
Chitosan là một Polymer hữu cơ ñược tạo thành từ chitin khi deacetyl hóa
chitin bằng kiềm ñặc. Chitosan là một Polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính

từ các ñơn vị β-Dglucosamin liên kết với nhau bằng liên kết β-1-4 glucoside.
Công thức cấu tạo của chitosan





-Công thức phân tử [C
6
H
11
O
4
N]
n

Phân tử lượng: M
Chitosan
= (161,07)
n

I.2.2.2 Tính chất của chitosan
Chitosan ở dạng bột có màu trắng ngà, còn ở dạng vẩy có màu trắng hay
hơi vàng. Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước, kiềm nhưng hòa
tan trong acid acetic loãng tạo thành dung dịch keo dương, nhớt và trong suốt,
nhờ ñó mà keo chitosan không bị kết tủa khi có mặt của một số ion kim loại
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================

16

nặng như Pb, Hg… Chitosan còn ñược xem như là một polymecationic có khả
năng bám dính vào bề mặt ñiện tích âm.
Chitosan kết hợp với andehyde trong ñiều kiện thích hợp tạo thành gel,
ñây là cơ sở ñể bẫy tế bào, enzyme.
Loại chitosan có trọng lượng phân tử trung bình (M) từ 200.000 ñến
400.000 hay ñược dùng nhiều nhất trong y tế và thực phẩm.
Nhiệt ñộ nóng chảy 309
0
C-310
0
C, trọng lượng phân tử trung bình 10.000-
500.000 dalton tuỳ loại
Chitosan có nhiều tác dụng sinh học như: Khả năng hút nước, giữ ẩm,
kháng khuẩn, kháng nấm với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích tăng sinh
ở người và ñộng thực vật, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong ñiều kiện
nghèo dinh dưỡng.
Chitosan phản ứng với axít ñậm ñặc, tạo thành muối khó tan, tác dụng
với Iod trong môi trường H
2
SO
4
phản ứng cho màu tím, phản ứng này có thể
dùng ñể phân tích ñịnh tính chitosan.
I.2.3 Ứng dụng của chitin và chitosan
I.2.3.1 Trong công nghệ thực phẩm
PGS-TS Trần Thị Luyến nghiên cứu vật liệu chitosan từ rất sớm. Các

nghiên cứu về chitosan của cô ñược các doanh nghiệp áp dụng rộng rãi và ñã
xuất khẩu chitosan, cùng các sản phẩm từ vật liệu này. Trong ñó nổi bật nhất
là sản phẩm màng mỏng chitosan dùng ñể bao gói thực phẩm.
Vật liệu chitosan còn ñược chế tạo thành thực phẩm bổ dưỡng, có tác
dụng hạ huyết áp, giảm cholesterol và lipid trong máu, chống béo phì, phòng
chống u và ung thư, ñặc biệt là tăng cường miễn dịch cho cơ thể, có thể dùng
cho các bệnh nhân bị nhiễm HIV/AIDS bị suy giảm hệ miễn dịch.
Công trình tiêu biểu mới ñây là sản phẩm bột chitosan từ vỏ thủy hải sản
dùng làm phụ gia thực phẩm an toàn, thay thế hàn the ñộc hại, ñược nhận giải
thưởng VIFOTEC 2004 của PGS. TS. Nguyễn Thị Ngọc Tú và TS. Nguyễn
Hồng Khánh cùng cộng sự, sử dụng trong chế biến giò chả, nem chua, thịt
hộp, bún bánh, bảo quản sữa và nước giải khát.
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



17

Các nhà khoa học Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh, khoa CNTP của
Trường ðHNL TP Hồ Chí Minh ñã nghiên cứu tạo ra một lớp màng vỏ bọc
chitosan, ñây ñược xem như là một loại bao bì có tính năng bảo vệ và có thể
sử dụng như thực phẩm mà không hề ảnh hưởng ñến môi trường chung quanh.
ðặc biệt sản phẩm có thể sử dụng ñể bọc các loại thực phẩm tươi sống giàu
ñạm, dễ hư hỏng như cá, thịt ðồng thời màng bọc chitosan từ vỏ tôm này ñể
làm vỏ bọc xúc xích.
Ngoài việc giúp cho sản phẩm xúc xích có hình dáng ñẹp, lớp vỏ màng
chitosan này còn có tác dụng ñặc biệt là không làm mất màu và mùi ñặc trưng
của hỗn hợp nguyên liệu xúc xích.

Từ thành công này, các nhà khoa học tiếp tục nghĩ tới việc sử dụng vỏ
bọcchitosan ñể bảo quản Thủy sản tươi và khô. Trong công nghệ thực phẩm,
vật liệu chitosan ñược dùng ñể bảo quản ñóng gói thức ăn, ñể bảo quản hoa
quả tươi vì nó tạo màng sinh học không ñộc.
Chitosan là một polymer dùng an toàn cho người, lại có hoạt tính sinh
học ña dạng, chitosan ñã ñược ñưa vào thành phần trong thức ăn: Sữa chua,
bánh kẹo, nước ngọt,…Nhật bản ñã có những sản phẩm ăn kiêng có chứa
chitosan ñể làm giảm cholesterol và lipid máu, giảm cân nặng, chống béo phì,
dùng ñể tránh nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu ñường (bánh mỳ, khoai tây
chiên, dấm, nước chấm ) ñã có bán rộng rãi trên thị trường.
Một liệu pháp y học ñể ñiều trị bệnh béo phì ñã ñược ñề xuất là chế ñộ ăn
kiêng với các thức ăn có chitosan và acid Ascorbic ( vitamin C) cho kết quả
giảm cân tốt. Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ ( USEPA ) ñã cho phép
chitosan không những ñược dùng làm thành phần thức ăn, mà còn dùng cả
trong việc tinh chế nước uống. Năm 1983 Bộ thuốc và thực phẩm ( USFDA)
ñã chấp nhận chitosan ñược dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược
phẩm.
Chitin có tính tẩy màu mà không hấp thụ mùi và các thành phần khác,
nên nó ñược ứng dụng vào việc khử màu thức uống (ñồ uống nước trái cây).
Nghiên cứu của một nhóm sinh viên trường HCM cho thấy bảo quản
bưởi bằng màng chitosan trong vòng 3 tháng, bưởi vẫn tươi, không bị úng vỏ.
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



18

Ðặc tính diệt khuẩn của chitin ñược thể hiện trên các mặt sau ñây:

Khi tiếp xúc với thực phẩm, chitosan sẽ:
Lấy ñi từ các vi sinh vật này các ion quan trọng, như ion Cu
2
+
. Như vậy
vi sinh vật sẽ bị chết do sự mất cân bằng liên quan ñến các ion quan trọng
(Muzzarelli, 1977).
Ngăn chặn, phá hoại chức năng màng tế bào.
Gây ra sự rò rỉ các phần tử bên trong tế bào.
Gây ra sự tổ hợp của polyelectrolyte với Polymer mang tính chất acid
trên bề mặt tế bào vi khuẩn.
Như vậy việc dùng chất chitosan bao bọc quanh bề mặt thực phẩm có thể
kéo dài thời gian bảo quản, giảm sự hư hỏng do khả năng kháng nấm, kháng
khuẩn của nó.
I.2.3.2 Trong y dược
Tạo chỉ khâu phẫu thuật, tự hủy
Trường Ðại học Delaware Mỹ ñã chế tạo thành công chỉ phẫu thuật tự
hủy từ chitosan, nhờ phát hiện ra một dung môi ñặc biệt có khả năng hòa tan
chitosan ở nhiệt ñộ thường mà không làm phá hủy cấu trúc polymer.
Sản xuất thuốc trị viêm loét dạ dày, tá tràng
Khoa Dược của Trường ðại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh ñã
bước ñầu nghiên cứu thành công thuốc trị viêm loét dạ dày, tá tràng từ
chitosan. .
Chống sự phát triển khối u
Theo một số nhà khoa học thì chitosan có khả năng khống chế sự gia tăng
của tế bào ung thư. Qua thí ngiệm thực hiện trên 60 bệnh nhân tuổi từ 35-76
của nhóm các bác sĩ Bệnh viện K Hà Nội vào năm 2003 ñã chứng minh,
chitosan có tác dụng hỗ trợ ñiều trị bệnh ung thư.
Sản xuất băng chống bỏng, da nhân tạo, chống viêm
Da nhân tạo có nguồn gốc từ chitin ñược gọi là Beschitin, nó giống như

một tấm vải và ñược bọc ốp lên vết thương, chỉ một lần ñến khi khỏi hẳn. Tấm
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



19

Beschitn bị phân hủy sinh học từ từ cho ñến khi hình thành lớp biểu bì mới.
Nó có tác dụng giảm ñau, giúp các vết sẹo, vết bỏng phục hồi biểu bì nhanh
chóng và chống nhiễm trùng.
Thuốc kem Pokysan là một trong những công trình nghiên cứu, ứng dụng
vật liệu chitin-chitosan từ dư phẩm của ngành chế biến thủy, hải sản (vỏ tôm,
cua, mai mực) của tập thể cán bộ khoa học nữ Phòng Polymer dược phẩm
(Viện Hóa học- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam). Thuốc kem Pokysan
có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, ñặc biệt là chủng nấm Candila albicans,
không gây dị ứng và tác dụng phụ, có khả năng cầm máu, chống sưng u, kích
thích tái tạo biểu mô và tế bào da ñể làm mau liền các vết thương, vết bỏng,
chóng lên da non và giảm bớt ñau ñớn cho người bệnh.
Ngăn ngừa bệnh tim
Một số chuyên gia ở Trung tâm Huyết học thuộc Viện Hàn lâm Y học
Nga cũng ñã phát hiện, chitosan có thể ngăn chặn sự phát triển của chứng nhồi
máu cơ tim và bệnh ñột quỵ.
Sản xuất thuốc chống nhiễm xạ
Năm 1961, nhà khoa học Nga BousBeloisov ñã khởi xướng việc bào chế
thuốc chống nhiễm xạ từ chitosan. Các nhà khoa học ñã tiến hành thử nghiệm
tiêm thuốc cho ñộng vật là chó và khỉ trước khi chúng bị nhiễm xạ, kết quả
cho thấy, khả năng sống sót tới 45%. Chitosan ñã ñược sử dụng làm vật liệu
kết cấu trong xây dựng các lò phản ứng nguyên tử và làm vỏ cách ngăn cho

các con tầu nguyên tử.
Sản xuất thuốc chữa bệnh khớp, bệnh béo phì
ðiển hình trên thị trường dược hiện nay là loại thuốc chữa khớp làm từ
vỏ tôm có tên Glucosamin ñang ñược thịnh thành trên toàn thế giới. So với
sản phẩm cùng loại thì Glucosamin có ưu thế hơn, do sản xuất từ nguồn vỏ
tôm tự nhiên nên sản phẩm ít gây phản ứng, không ñộc hại và không bị rối
loạn tiêu hoá cho người bệnh.
Một nhóm các nhà khoa học của Viện Vacxin Nha Trang ñã nghiên cứu,
sản xuất ra 2 sản phẩm thuốc chitosan chữa béo phì và Glusivac chuyên ñặc trị
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



20

thoái hoá khớp. Cả hai sản phẩm thuốc này ñã ñược Bộ Y tế ñánh giá rất cao
và cấp phép lưu hành trên toàn quốc ngay từ ñầu tháng 6 năm 2005.
Dùng bào chế dược phẩm
Trong công nghệ bào chế thực phẩm, chitosan có thể dùng làm các chất
phụ gia như làm tá dược ñộn, tá dược dính, chế tạo màng viêm nang, chất
mang sinh học dẫn thuốc… Viện hóa học thực phẩm trung TW2 ñã tiến hành
nghiên cứu thực nghiệm ứng dung chitosan làm tá dược dính trong một số
công thức thuốc viêm có ñược chất dễ bị tác ñộng bởi các ion loại nặng .
ðặc tính làm giảm cholesterol
Năm 1980, Sugano cùng cộng sự ñã chứng minh ñặc tính làm giảm
cholesterol của chitosan trên chuột bạch và nó không gây tác dụng phụ. Khoa
dược ðại học Y Dược Tp. Hồ Chí Minh ñã nghiên cứu sử dụng chitosan và
olygomere chitin ñể sản xuất một số sản phẩm hạ cholesterol trong máu, có

thể dùng riêng biệt hoặc kết hợp với một số chất khác dưới dạng chế phẩm
như thuốc, thực phẩm, nước giải khát…
I.2.3.3 Trong xử lý môi trường
Chitosan dùng ñể xử lý màu trong nước thải (ñặc biệt là nước thải các
nhà máy dệt nhuộm), thu hồi các ion kim loại do nó tạo phức với các kim loại
nặng ñộc hại, xử lý chất huyền phù trong nước thải ñể giảm thể tích nước thải
cần xử lý, ñể lọc trong nước sạch tiêu dùng.
Nhờ khả năng là ñông tụ các thể rắn lơ lửng giàu protein, và nhờ khả
năng kết dính tốt các ion kim loại như: Pb, Hg…do ñó chitosan ñược sử dụng
ñể tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm.
Tại Nhật Bản, năm 1975, chitosan ñã ñược ñưa vào làm chất xúc tác ñể
xử lý nước thải. Công nghệ xử lý nước thải bằng các vật liệu có sử dụng
chitosan cũng ñang ñược một số nhà khoa học Trường Ðại học Nha Trang
nghiên cứu và bước ñầu ñã có kết quả khả quan.
I.2.3.4 Trong nông nghiệp
Trong nông nghiệp Olygoglucosamin ảnh hưởng ñến sinh trưởng của một
số loại rau củ, có tác dụng làm tăng năng suất, tăng khả năng kháng bệnh, hạn
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



21

chế việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, góp phần bảo vệ môi trường và thực
hiện chương trình rau sạch, rau an toàn.
Chitosan ñược sử dụng ñể bọc nang các hạt giống nhằm ngăn ngừa sự tấn
công của nấm trong ñất, ñồng thời nó còn có tác dụng cố ñịnh thuốc trừ sâu,
phân bón, tăng cường khả năng nẩy mầm của hạt. Hiện nay chế phẩm

Olygoglucosamin và Olygochitin ñang ñược nghiên cứu tại ðại học Nha
Trang.
Ngày nay chitosan còn ñược sử dụng làm nguyên liệu bổ sung vào thức
ăn cho tôm, cua, cá ñể kích thích sinh trưởng.
Chimexla một sản phẩm sản xuất từ chitosan ñược sản xuất bởi tập thể
cán bộ khoa học nữ Phòng Polymer dược phẩm (Viện Hóa học-Viện Khoa học
và Công nghệ Việt Nam) ñược dùng trong nông nghiệp, không ñộc hại, an
toàn cho người nông dân và môi trường xung quanh, kích thích cây phát triển,
nhanh ra rễ, hoa, lá, tạo nhiều diệp lục tố, chống bệnh ñạo ôn, khô vằn cho lúa.
Dùng bảo quản hạt giống, tăng cường khả năng nảy mầm của hạt, tác
nhân chống nấm, chống vi khuẩn gây bệnh cho môi trường xung quanh.
I.2.3.5 Trong công nghệ mỹ phẩm
Chitosan ñược sử dụng ñể sản xuất kem chống khô da do tính chất của
chitosan là có thể cố ñịnh dễ dàng trên biểu bì của da nhờ các nhóm –NH
4
+
.
Trong mỹ phẩm chitosan ñược bổ sung vào kem chống khô da, kem lột
mặt ñể tăng ñộ bám dính, tăng ñộ hòa hợp sinh học với da, chống tia cực
tím…
I.2.4 Phương pháp thu nhận chitin
I.2.4.1 Phương pháp hóa học
Quá trình khử khoáng ñược thực hiện bằng việc sử dụng HCl ở nhiệt ñộ
phòng với cơ chế:
CaCO
3
+ 2HCl = CaCl
2
+ CO
2

+ H
2
O
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 6HCl = 3CaCl
2
+ 2H
3
PO
4

Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



22

Quá trình khử khoáng chỉ nên thực hiện trong thời gian 2-3 giờ khi quá
trình khuấy ñảo là ñúng cách. Tuy nhiên, thời gian phản ứng từ 30 phút ñến
trên 2 ngày ñã ñược ghi nhận theo báo cáo của No & Mayer (1997). Qúa trình
khử khoáng có thể ñạt ñược sau 1-3 h với nồng ñộ HCl 1- 8% tại nhiệt ñộ
phòng (23,59). Chấp nhận quá trình khử khoáng ñược tiến hành với acid
formic 90%, HCl 22%, HCl 6N, HCl 37% . ðể tránh quá trình depolymer

chitin acid ethylenediaminetetra-acetic (EDTA) có thể sử dụng ñể khử muối
khoáng. Qúa trình khử khoáng vỏ tôm sử dụng acid acetic hay acid sulfuric
cũng ñã ñược công bố . Kéo dài thời gian phản ứng 24 giờ chỉ có một lượng
nhỏ hàm lượng tro bị lấy ñi, nhưng có thể gây lên sự thủy phân chitin. Quá
trình khử khoáng phụ thuộc vào nồng ñộ acid nhưng nói chung tổng số acid
ñược sử dụng nên bằng hoặc lớn hơn mức cần ñể khử lượng khoáng có trong
nguyên liệu ñể ñảm bảo phản ứng ñược hoàn toàn. Chitin có thể ñược sản xuất
theo phương pháp hoá học như sau:
Phế liệu tôm tươi

Khử protein
(NaOH 4%, τ = 24 giờ, t
0
= 300
0
C)
Cao hơn 1%
Kiểm tra hàm lượng protein

Khử khoáng
(HCl 4%, τ = 24 giờ, t
0
= 300
0
C)
Cao hơn 1%
Kiểm tra hàm lượng khoáng

Chitin
Hiệu quả của quá trình khử protein phụ thuộc vào nhiệt ñộ, nồng ñộ và tỉ

lệ của dung dịch với khối lượng vỏ giáp xác. Nồng ñộ NaOH thường ñược sử
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



23

dụng trong khoảng 1-10% và ở nhiệt ñộ 65-100
0
C. Quá trình khử protein thích
hợp cũng có thể ñạt ñược bằng việc xử lý với dung dịch KOH. Hầu hết tất cả
protein chứa trong phế liệu vỏ tôm và vỏ ghẹ bị tách loại ở 900
0
C với tỉ lệ
1/20 (w/v) khi sử dụng dung dịch KOH 1% hoặc 2%. Thời gian phản ứng
thường trong dải 0,5-6,0 giờ phụ thuộc vào phương pháp chuẩn bị. Kéo dài
thời gian xử lý kiềm sẽ gây ra sự depolymer và deacetyl hoá của
polysaccharite làm ảnh hưởng ñến chất lượng sản phẩm chitin.
I.2.4.2 Phương pháp cơ học
Nguyên lý: Sử dụng các lực cơ học ñể tách một phần protein ra khỏi
nguyên liệu vỏ ñầu tôm. Quá trình ñược tiến hành như sau: ðầu tôm còn tươi
ñem rửa sạch, sau ñó ép bằng trục lăn hoặc trục vít, thu protein ñem sấy khô
và bảo quản. Hiệu quả thu hồi protein của phương pháp này không cao. Tuy
nhiên, quá trình này ñã loại bỏ một phần protein tự do trong ñầu tôm vì vậy
giảm thiểu ñược hóa chất sử dụng cho các công ñoạn tiếp theo.
I.2.4.3 Phương pháp hoá lý
Áp dụng phương pháp này nhằm thu hồi protein từ dịch thủy phân của
công nghệ sản xuất chitin-chitosan theo phương pháp hóa học và phương pháp

sinh học. Nguyên lý dựa trên việc kết tủa protein bằng cách dùng acid ñể ñiều
chỉnh pH dung dịch chứa protein về ñiểm ñẳng ñiện của protein, sau ñó dùng
các phương pháp lắng, lọc ñể thu hồi protein.
Dịch protein → Kết tủa protein → Lắng, gạn → Lọc thu protein → Phơi,sấy
↑ ↓
Dùng axit ñể ñiều chỉnh pH Bột protein
Phương pháp này có ưu ñiểm là ñơn giản, dễ làm, có thể thu hồi với hiệu
suất cao. Cho phép thu ñược hầu hết các protein hoà tan do ñó có thể ứng
dụng ñể thu hồi protein trong nước thải của các nhà máy chế biến thực phẩm,
chế biến thuỷ sản.
I.2.4.4 Phương pháp sinh học
Trong phương pháp sinh học chỉ khác tại công ñoạn khử protein và
deacetyl không sử dụng hoá chất mà có thể sử dụng hệ vi khuẩn, nấm men
Luận văn tốt nghiệp Phạm Thị Trang K49
=================================================================
==============================================================



24

hoặc các enzyme ñể loại bỏ protein một cách triệt ñể. Sản phẩm chitosan thu
ñược có chất lượng cao do không bị ảnh hưởng nhiều bởi hoá chất. Các công
ñoạn cơ bản của phương pháp này ñược thực hiện như sau: Nguyên liệu →
Khử khoáng → Khử protein (bổ sung protease hoặc vi sinh vật có khả năng
sinh protease).
Việc sử dụng phương pháp sinh học cũng gặp phải rất nhiều khó khăn
như giá thành sản phẩm có thể sẽ cao tuỳ thuộc vào loại enzyme sử dụng, việc
loại bỏ hoàn toàn protein có thể ñạt ñược bằng phương pháp hoá học nhưng
không thể ñạt ñược bằng phương pháp sinh học. Vì vậy, người ta có thể kết

hợp hai phương pháp này nhằm khắc phục những nhược ñiểm của từng
phương pháp. Hiện nay, một trong những khó khăn trong phương pháp hoá
học ñể sản xuất chitin là thể tích chất thải có chứa các chất ăn mòn, các chất lơ
lửng khó xử lý quá lớn. Những chất này là do trong công ñoạn khử khoáng và
khử protein sinh ra. Chính vì vậy, cần thiết phải có các biện pháp xứ lý trước
khi thải ra môi trường và ñiều này làm cho giá thành sản phẩm tăng lên. Quá
trình sản xuất chitin bằng phương pháp hoá học có thể gây nên sự thuỷ phân
polymer (Simpson và cộng sự, 1994; Healy và cộng sự, 1994), biến ñổi tính
chất vật lý (Gagne và Simpson, 1993) và gây ô nhiễm môi trường (Allan và
cộng sự, 1978). ðiều này là do không xác ñịnh ñược bản chất hoạt ñộng của
hoá chất cũng như sự khác nhau về hàm lượng chitin trong nguyên liệu.
Ngược lại, trong phương pháp sinh học thì thể tích chất không lớn, protein sau
quá trình thủy phân bằng enzyme có thể ñược thu hồi làm bột dinh dưỡng,
thức ăn cho gia súc, gia cầm, các chất khác như lipid, các sắc tố cũng ñược thu
hồi. Hơn nữa sẽ hạn chế ñược việc xử lý môi trường. Vì vậy, muốn sản phẩm
chitin có ñược sự ñồng nhất hơn về các ñặc tính lý hoá thì chúng ta phải áp
dụng những phương pháp xử lý nhẹ hơn như việc sử dụng enzyme. Legarraeta
và cộng sự (1996) ñã sử dụng enzyme protease và vi khuẩn có khả năng tạo
protease ñể tách protein nhằm thay thế cho phương pháp hoá học. Quá trình
này giúp tận dụng tối ña giá trị của nguồn phế liệu và hạn chế ảnh hưởng ñến
môi trường. Hall & De Silva (1994) ñã ñề xuất một phương pháp khử khoáng
ñơn giản bằng việc sử dụng lên men lactic như là một phương pháp bảo quản
phế liệu. Phương pháp này là dạng ủ chua ban ñầu ñược phát triển cho bảo
quản phế liệu tôm pandan trước quá trình chế biến ở khí hậu nhiệt ñới. Ủ chua