Báo cáo bao bì thực phẩm: bao bì chitin và chitosan

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
Tiểu luận
Bao gói thực phẩm

ĐỀ TÀI:
TÌM HIỂU
BAO BÌ CHITIN VÀ CHITOSAN
GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI
SVTH: DHTP6C
NHÓM: 6
Tp HCM, ngày 24 tháng 10 năm 2013
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 2
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Hiện nay bên cạnh việc thu hoạch các loại rau quả vấn đề chúng ta cần quan tâm hơn hết
là làm sao để bảo quản chúng, để giữ hoàn toàn chất lượng bên trong. Trong việc bảo
quản các loại rau quả tươi rất khó khăn, cùng với xu hướng hiện nay là con người hướng
đến sử dụng các sản phẩm, chế phẩm tự nhiện, thân thiện với môi trường, an toàn cho
người sử dụng. Đây là điều mà có rất nhiều nghiên cứu cũng như ứng dụng vào thực tế,
để chúng ta tìm ra một phương pháp khác thay thế cho cách bảo quản hiện nay, để giảm
việc con người tiếp xúc sử dụng các hóa chất, và phù hợp với xu hướng tiêu dùng an toàn
thực phẩm trên thế giới.
Trong những năm gần đây các cơ quan nghiên cứu Khoa học Nông nghiệp nước ta liên
tục cho ra đời nhiều chế phẩm có tác dụng bảo quản rau tươi đưa lại hiệu quả sử dụng và
kinh tế cao: Giảm được tỉ lệ hư hao, tăng thời gian bảo quản nhằm kéo dài thời gian thu
hoạch và tiêu thụ. Hầu hết các chế phẩm này đều có nguồn gốc sinh học, đơn giản, dễ sử
dụng, sản phẩm được bảo quản bằng các chế phẩm này hoàn toàn không độc hại, an toàn

cho người sản xuất lẫn người sử dụng. Rau quả nói chung là một loại sản phẩm thực
phẩm có tính thời vụ. Chính vì thế, để đáp ứng cho lưu thông, tàng trữ và sử dụng thì. vấn
đề quan trọng nhất đó chính là kéo dài thời gian sử dụng của chúng. Yêu cầu cơ bản trong
bảo quản đó là giữ được trạng thái tự nhiên một cách tốt nhất, tính chất của rau quả
không bị biến đổi trong thời gian bảo quản.
Chitin và Chitossan là những hợp chất sinh học có tính ưu việt rất phù hợp cho việc bảo
quản rau quả, ngoài khả năng kháng vi sinh vật, chitossan còn có khả năng hạn chế quá
trình hô hấp hiếu khí tự nhiên của rau quả vì. thế trái cây sẽ được bảo quản lâu hơn và
trạng thái tự nhiên biến đổi ít hơn- điều này đã. được nhiều đề tài chứng minh bằng thực
nghiệm. Việc kết hợp bảo quản lạnh cùng với sử dụng chitossan để bảo quản trái cây sẽ
mang lại hiệu quả cao hơn, thời gian bảo quản dài hơn, đặc tính tự nhiên biến đổi ít hơn.
Để hiểu rõ hơn về các ứng dụng của chitin và chitosan trong việc bảo quản thực phẩm,
nhóm em xin tìm hiểu về đề tài “Bao bì chitin và chitosan”.
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CHITIN, CHITOSAN VÀ CÁC TÍNH CHẤT
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 3
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
1.1. Khái quát về chitin và chitosan
Chitin và chitosan là những polysaccarit tồn tại trong tự nhiên với sản lượng rất lớn
(đứng thứ 2 sau xenlulose).
Trong tự nhiên chitin tồn tại trong cả động vật và thực vật. Trong động vật, chitin là một
thành phần quan trọng của một số động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn
thể, giáp xác và giun tròn. Trong động vật bậc cao monome của chitin là một thành phần
chủ yếu trong mô da giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da. Trong thực vật
chitin có trong thành tế bào nấm họ zygenmyetes, các sinh khối nấm mốc, một số loại
tảo. Trong các loại thủy sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ hàm lượng chitin chiếm
khá cao, dao động từ 14-35% so với trọng lượng khô. Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là nguyên
liệu chính để sản xuất chitin.
Chitin lần đầu tiên được tìm thấy trong nấm bởi nhà khoa học người pháp Braconnot vào
năm 1811, nó cũng được tách ra từ biểu bì sâu bọ và được đặt tên là Chitin, có nghĩa là

bao bọc tức là vỏ bọc của cuộc sống trong tiếng Hy-Lạp, bởi nhà khoa học người Pháp
Odier vào năm 1823. Và chất được khử acetyl từ chitin đã được khám phá bởi Rougher
vào năm 1859, nó được đặt tên là chitosan bởii nhà khoa học người đức Hoppe Seyler
vào năm 1894. Chitosan (được chuyển hóa từ chitin) rất độc đáo, là polime hữu cơ tự
nhiên duy nhất mang điện tích dương do những nhóm amino tự do tích điện dương, điều
này khiến cho chitosan có những thuộc tính đặc biệt, hơn là nhóm amit và chitin.
Chitin và xellulose đều là những polisaccarit thiên nhiên có cấu trúc hóa học gần giống
nhau, cả hai đều có trữ lượng rất lớn trong thiên nhiên, lượng chitin được tạo ra trong
thiên nhiên ước tính khoảng 100 tỉ tấn/năm, chỉ đứng sau xellulose. Mặc dù chitin có rất
nhiều, được xem là hợp chất không độc, rất ít gây dị ứng, có khả năng tự phân hủy sinh
học và tương hợp sinh học, nhưng quá trình nghiên cứu chitin chỉ thực sự có hệ thống
vào giữa thế kỷ 20.
Viêc nghiên cứu về dạng tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hóa ứng dụng của chitosan được
công bố từ những năm 30 của thế kỷ XX. Những nước đã thành công trong lĩnh vực
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 4
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
nghiên cứu sản xuất chitosan đó là Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Ấn độ, Pháp. Nhật Bản là
nước đầu tiên trên thế giới năm 1973 sản xuất 20 tấn/năm. Và đến nay lên tới 700
tấn/năm, Mỹ sản xuất trên 300 tấn/năm.
Trước đây, người ta đã thử chiết tách chitin từ thực vật biển nhưng nguồn nguyên liệu
không đủ đáp ứng nhu cầu sản xuất, trữ lượng chitin phần lớn có nguồn gôc từ vỏ tôm,
cua. Trong một thời gian, các chất phế thải này không được thu hồi mà thải ra ngoài gây
ô nhiễm môi trường. Năm 1977, viên kỹ thuật masachusetts (Mỹ) khi tiến hành xác định
giá trị của chitin và protein trong vỏ tôm, cua đã cho thấy việc thu hồi các chất này có lợi
nếu sử dụng trong công nghiệp. Phần protein thu được sẽ dùng để chế biến thức ăn gia
súc, còn phần chitin sẽ được dùng như một chất khởi đầu để các dẫn xuất có nhiều ứng
dụng.
Việc nghiên cứu sản xuất chitin và chitosan và các ứng dụng của chúng trong sản xuất
phục vụ đời sống là một hướng nghiên cứu tương đối mới mẻ ở nước ta.
1.2. Cấu trúc hóa học của Chitin và Chitosan

1.2.1. Cấu trúc hóa học của chitin
Chitin là polisaccarit mạch thẳng, có thể xem là dẫn xuất của xenlulozo, trong đó nhóm (-
OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bởi nhóm axetyl amino (-NHCOCH
3
). Như vậy
chitin là poli (N-axety-2 amino-2 deoxi-β-D-glucopyranozơ ) liên kết với nhau bởi các
liên kết β-(C-1-4) glicozit.
Tên gọi: poly (1-4) -2 –axetamido-2 deoxy-β-D-Glucose
Công thức phân tử: (C
8
H
13
O
5
N)
n
Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn. Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X,
người ta chứng minh được chitin tồn atij ở 3 dạng cấu hình α, β, γ-chitin, các dạng này
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 5
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
chỉ khác nhau về hướng sắp xếp của mỗi mắt xích N-axetyl-2-amino-2-deoxi-β-1)-
glucopyranozo. α-chitin phổ biến nhất trong tự nhiên, nó có mạt trong vỏ tôm, trong các
loài nhuyễn thể, thức ăn của cá voi, trong dây chằng, và vỏ của tôm hùm, nó được tìm ra
trong protein của mực ống. Còn α-chitin thì rất hiếm.
1.2.2. Cấu trúc hóa học của Chitosan
Chitosan là dẫn xuất để axetyl hóa của chitin, trong đó nhóm (-NH
2
) thay thế nhóm (-
COCH
3

) ở vị trí C(2).
Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết β-
(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là poly β-(14)-2-amino-2-deoxi-D-glucozo hoặc
là poly β-(1-4)-D-glucozamin.
Tên gọi:poly(1-4)-2- amino-2-deoxi-β-d-gucose
Công thức phân tử: (C
6
H
11
O
4
N)
n
Qua cấu trúc hóa học của chitin và chitosan ta thấy chỉ có chitin chỉ có một nhóm chức
hoạt động là –OH (H ở nhóm hydroxyl bậc 1 linh động hơn H ở nhóm hidroxyl bậc 2
trong vòng 6 cạnh), còn chitosan có 2 nhóm chức hoạt động –OH và NH2, do đó dễ dàng
tham gia phản úng hóa học hơn chitin.
1.2.3. Tác dụng của chitosan
Phân huỷ sinh học dễ hơn chitin.
Chitosan và các dẫn xuất của chúng đều có tính kháng khuẩn, như ức chế hoạt động của
một số loại vi khuẩn như E.Coli, diệt được một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và có
tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng bên ngoài
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 6
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Khi dùng màng chitosan, dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực phẩm
(Nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng đọng tạo
môi trường cho nấm mốc phát triển)
Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo
vẫn được dùng làm bao gói.
Màng chitosan làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả sau khi thu hoạch sẽ

dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men
tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức
chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthocyamin,
flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn.
1.3. Các tính chất
1.3.1. Tính chất vật lí
Chitin và chitosan là những polymer sinh học có khối ượng phân tử lớn.
Chitin có hình thái tự nhiên ở dạng rắn. Màu của vỏ giáp xác hình thành từ hợp chất của
chitin ( dẫn xuất của 4-xeton và 4, 4’ dixeton-β-carotene), có màu trắng hoặc phớt hồng,
dạng vảy hoặc dạng bột, không mùi không vị, không tan trong nước, trong môi trường
kiềm, axit loãng và các dung môi hữu cơ như ete, rượu nhưng tan trong dung dịch đặc
nóng của muối thioxianat liti (LiSCN) và thioxianat canxi tạo thành dung dịch keo, nó
cũng có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại có bước sóng 884-890 cm
-1
.
Chitosan có màu trắng ngà hoặc màu vàng nhạt, tồn tại dạng bột hoặc dạng vảy không
mùi không vị nhiệt nóng chảy 309-311
o
C.
Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước nhưng hòa tan được trong dung dịch
axit hữu cơ loãng như axit axetic, axit fomic, axit lactic tạo thành dung dịch keo nhớt
loãng.
Giống như cellulose, chitosan là chất xơ, nhưng không giống chất xơ thực vật có khả
năng tạo màng, có các tính chất của cấu trúc quang học. Chitosan có khả ăng tích điện
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 7
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
dương do đó nó có khả năng kết hợp với những chất tích điện âm như chất béo, lipid và
acid mật
Chitosan là chất có độ nhớt cao. Độ nhớt của chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như
mức độ deacetyl hóa, khối lượng nguyên tử, nồng độ dung dịch, độ mạnh của lực ion, pH

và nhiệt độ
Tỷ trọng của chitin từ tôm và cua thường là 0.06 và 0.17 g/ml, điều này cho thấy chitin
từ tôm xốp hơn từ cua, từ nhuyễn thể xốp hơn từ cua 2.6 lần. Tỷ trọng của chitin và
chitosan từ giáp xác rất cao (0.39 g/cm
3
) nó phụ thuộc vào phương pháp chế biến ngoài
ra mức độ deacetyl hóa cũng làm tăng tỷ trọng của chúng.
1.3.2. Tính chất sinh học
Chitosan không độc, dùng an toàn cho người, chúng có tính hòa hợp sinh học cao với cơ
thể, có khả năng tự phân hủy sinh học. Nó là chất mang lý tưởng trong hệ thống vận tải
thuốc, không những sử dụng cho đường ống, tiêm tĩnh mạch, tiêm bắp, tiêm dưới da, mà
còn sử dụng an toàn trong ghép mô.
Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: tính kháng nấm, tính kháng khuẩn với
nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào cầm máu, chống
sưng u.
Ngoài ra Chitosan có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid trong máu, hạ huyết áp, điều
trị thận mãn tính.
Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptit-insulin, kích thích việc ra insulin ở tuyến
tụy nên nó được dùng để điều trị bệnh tiểu đường.
1.3.3. Tính chất hóa học
Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức –OH, -NHCOCH
3
trong các mắt
xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm –OH,nhóm –NH
2
trong các mắt xích D-
Glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit. Phản ứng hóa học có
thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế
O-, N
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 8

Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Mặt khác chitin/chitosan là những polime mà các monome được nối với nhau bởi các liên
kết β-(1-4)-glicozit, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hóa học như: axit, bazơ,
tác nhân oxy-hóa và các enzyme thủy phân.
Chitin ổn định với các chất oxy hóa mạnh như thuốc tím, nước oxy già , nước Giaven
nhờ những tính chất này mà người ta sử dụng các chất oxy hóa để khử màu cho chitin.
Khi đun nóng trong dung dịch NaOH đậm đặc (40-50%) ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị
mất gốc axetyl tạo thành chitosan:
Khi đun nóng trong axit HCl đậm đặc, ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị cắt mạch thu được
glucosamin
Phản ứng este hóa:
Chitin tác dụng với HNO
3
đậm đặc cho sản phẩm chitin nitrat.
Chitin tác dụng với anhidrit sunfunric trong piridin,dioxan và N,N-dimetylanilin cho sản
phẩm chitin sunfonat.
Chitosan phản ứng với axit đậm đặc tạo muối khó tan,tác dụng với iot trong môi trường
H
2
SO
4
cho phản ứng lên màu tím.Chitosan tham gia phản ứng dễ dàng hơn so với chitin.
1.3.4. Khả năng tạo màng
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 9
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Chitosan có khả năng tạo màng sử dụng trong bảo quản thực phẩm nhằm hạn chế cáctác
nhân gây bệnh trong các sản phẩm đóng gói khi áp suất thay đổi của thịt, cá tươi hay đã
qua chế biến
Khi dùng màng Chitosan, dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực
phẩm. Nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cắp oy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng đọng

tạo môi trường cho nấm phát triển
Màng Chitosan khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo dùng
bao gói thực phẩm
Màng Chitosan làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả sau khi thu hoạch sẽ
bị thâm dần dần làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men
tạo các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói bằng Chitosan mà ức chế được
hoạt tính oy hóa của polyphenol, thành phần của anthocyanin, flavonoid và tổng hợp các
hợp chất phenol ít biến đổi, ưiux cho rau quả tươi lâu hơn. Táo có phủ màng Chitosan có
thể giữ tươi trong 6tháng, nó cũng làm chậm quá trình chín chuối hơn 30 ngày, chuối có
màu vàng nhạt khác hẳn với màu thâm như bảo quản thông thường.
1.4. Ưu điểm của màng chitosan:
Dễ phân huỷ sinh học.
Vỏ tôm phế liệu là nguồn nguyên liệu tự nhiên rất dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên
rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan.
Tận dụng phế thải trong chế biến thủy sản để bảo quản thực phẩm ở nước ta. Thành công
này còn góp phần rất lớn trong việc giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường do các chất
thải từ vỏ tôm gây ra.
1.5. Ứng dụng của chitin và chitosan
1.5.1. Ứng dụng chung
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 10
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Sản phẩm chitin và chitosan đã có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng trong thực tế.
Chitin có ứng dụng làm da nhân tạo và là nguyên liệu trung gian cho các chất quan trọng
như chitosan, glucosamin và các chất có giá trị khác. Chitosan có nhiều ứng dụng trong
các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dược và bảo vệ môi trường như: sản xuất
glucosamin, chỉ khâu phẫu thuật, thuốc kem, vải, sơn, chất bảo vệ hoa quả, bảo vệ môi
trường,
1.5.2. ứng dụng trong công nghệ thực phẩm
Bảng 1.1: một vài ứng dụng của chitin và chitosan trong công nghiệp thực phẩm.
Lĩnh vực ứng dụng Ví dụ

Tác nhân chống vi sinh vật Vi khuẩn.
Nấm mốc.
Đo lường mức độ nhiễm mốc trong nông sản.
Màng công nghiệp ăn được Hạn chế di chuyển ẩm giữa thực phẩm và môi
trường xung quanh.
Ngăn chặn sự thất thoát của các tác nhân chống vi
sinh vật.
Hạn chế thất thoát chất chống oxy hóa.
Hạn chế mất mát chất dinh dưỡng và mùi.
Giảm áp suất riêng phần của oxy.
Kiềm chế hoạt động của enzyme hóa nâu.
Màng thẩm thấu ngược.
Chất phụ gia Làm sáng và tăng cảm quan trái cây, thức uống.
Tăng mùi tự nhiên.
Tác nhân nhũ hóa.
Tác nhân tạo đông và ổn định.
Chất lượng inh dưỡng Chất xơ cho ăn kiêng.
Tác dụng giảm cholesterol.
Giảm hấp thu lipid.
Tạo vách protein.
Tác nhân chống viêm dạ dày.
Thu hồi nguyên liệu rắn từ phế thải của quá
trình chế biến thực phẩm
Tác nhân tạo đông.
Thành phần trong agar.
Xử lý nước Thu hồi ion kim loại, thuốc trừ sâu, phenol và các
chất thải dẻo.
Các ứng dụng khác Ức chế hoạt động của enzyme.
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 11
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Dùng trong sắc ký.
Thuốc thử phân tích.
Công nghiệp mỹ phẩm.
Công nghệ in, phim ảnh.
Phụ gia trong sản xuất giấy cao cấp.
Y học: phụ gia bào chế dược phẩm, bao bì sơ cấp,
vật liệu y sinh,
(Nguồn: shaha et aL, 1999)
Trong thực tế người ta đã dùng màng chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả như
đào, dưa chuột, đậu, quả kiwi v.v
CHƯƠNG 2: MÀNG BAO CHITOSAN
2.1. Đặc điểm của màng bao chitosan
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 12
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Là một lớp màng mờ bao bọc bên ngoài rau quả.
Được tạo thành bằng cách nhúng rau quả vào dung dịch chitosan pha sẵn với nồng độ xác
định.
Màng bao chitosan có thể dùng để bảo quản các loại rau quả đông lạnh, các sản phẩm
fresh-cut,
2.2. Tác dụng bảo quản của màng bao chitosan
2.2.1. Kiểm soát thành phần không khí bên trong màng bao.
Một số dẫn xuất của Chitosan có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng
bên ngoài. Nó có thể dùng để bảo quản các loại thực phẩm tươi sống, đông lạnh khi bao
gói chúng bằng các màng mỏng dễ phân hủy sinh học và thân thiện môi trường. Thông
thường, người ta hay dùng màng Polyethylene (PE) để bao gói các loại thực phẩm khô.
Nếu dùng PE để bao gói các thực phẩm tươi sống thì có nhiều bất lợi do không khống
chế được độ ẩm và độ thoáng không khí (oxy) cho thực phẩm. Trong khi bảo quản, các
thực phẩm tươi sống vẫn "thở", nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cấp oxy bị hạn
chế, nước sẽ bị ngưng đọng tạo môi trường cho nấm mốc phát triển. Màng bao bọc bằng
Chitin và Chitosan sẽ giải quyết được các vấn đề trên. Trong thực tế, người ta đã dùng

màng Chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả như đào, dưa chuột, đậu, bưởi v.v
Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo
vẫn được dùng làm bao gói.
N- O carboxymethy (NOCC) được xử lý đặc biệt từ phản ứng của chitosan và
monochloroacetic acid trong điều kiện kiềm, NOCC bị hòa tan trong dung dịch ở pH >6
hoặc pH <2. Màng NOCC dẻo có thể tạo thành ngay trong dung dịch nước đó. Lớp màng
này có tính thấm chọn lọc các khí như oxy, cacbon dioxide mà còn có khả năng phân tách
hỗn hợp khí như: ethylene, ethane, acetylence
2.2.2. Hạn chế quá trình hô hấp và quá trình chín
Nhờ khả năng thấm chọn lọc O
2
hơn CO
2
nên tỷ lệ O
2 bên
trong màng bao thấp hơn CO
2,
nhờ đó quá trình hô hấp của hoa quả bị hạn chế.
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 13
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Tỷ lệ CO
2
làm cho sự sản sinh khí etylen bị hạn chế, nhờ đó làm giảm quá trình chín của
hoa quả.
2.2.3. Hạn chế sự thoát hơi nước và đảm bảo cấu trúc sản phẩm
Do có cấu trúc mạng, màng chitosan có khả năng hạn chế hơi nước thấm qua, nhờ đó hạn
chế sự thất thoát hơi nước -> Hạn chế giảm trọng lượng, đảm bảo cấu trúc của hoa quả.
Màng chitosan cũng có lợi ích lớn với việc làm cứng thịt quả, ổn định axit bởi nó làm
giảm lượng anthocyanin chứa trong quả.
2.2.4. Làm rau quả lâu bị thâm, đảm bảo màu sắc cho quả

Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị
thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói
bằng màng chitosan mà ức chế hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của
anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho màu sắc
của rau quả tươi lâu hơn.
2.2.5. Hạn chế giảm lượng đường và acid
Rau quả bị giảm lượng đường và acid trong quá trình bảo quản là do các phản ứng hô
hấp, sử dụng đường và acid, giải phóng năng lượng. màng bao chitosan ức chế hô hấp
nên cũng hạn chế giảm lượng đường và acid trong quá trình bảo quản.
2.2.6. Kháng nấm và vi khuẩn
Lớp màng không độc bao quanh bên ngoài bao toàn bộ khu cư trú từ bề mặt khối nguyên
liệu nhằm hạn chế sự phát triển vi sinh vật bề mặt- một nguyên nhân chính gây thối hỏng
thực phẩm.
 Cơ chế kháng khuẩn của chitin và chitosan:
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 14
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Cơ chế chính xác của hoạt động kháng khuẩn của chitin, chitosan và các dẫn xuất của
chúng vẫn chưa được biết đến đầy đủ. Tuy nhiên hiện nay có hai cơ chế được quan tâm:
• Cơ chế thứ nhất:
Chitosan là đại phân tử tích điện dương, trong khi màng tế bào vi sinh vật đa số tích điện
âm, do đó xảy ra tương tác tĩnh điện làm cho màng tế bào vi sinh vật bị hư hỏng, ngăn
cản quá trình trao đổi chất qua màng tế bào, đồng thời làm xuất hiện những lỗ hổng trên
thành tế bào, tạo điều kiện cho protein và các thành phần cấu tạo nên tế bào thoát ra
ngoài -> Tiêu diệt vi sinh vật (Shahidi, Arachchi và Jeon,1999).
Trong một nghiên cứu khá rộng về tính kháng khuẩn của chitosan từ tôm chống lại E.coli,
người ta đã tìm ra rằng nhiệt độ cao và pH acid của thức ăn làm tăng ảnh hưởng của
chitosan đến vi khuẩn. Nó cũng chỉ ra cơ chế ức chế vi khuẩn của chitosan là do liên kết
giữa chuỗi polymer của chitosan với các ion kim loại trên bề mặt vi khuẩn làm thay đổi
tính thấm của màng tế bào. Khi bổ sung chitosan vào môi trường, tế bào vi khuẩn sẽ
chuyển từ tích điện âm sang tích điện dương. Quan sát trên kính hiển vi huỳnh quang cho

thấy rằng chitosan không trực tiếp hoạt động ức chế vi khuẩn E.coli đó mà là do sự kết lại
của các tế bào và sự tích điện dương ở màng của vi khuẩn. Chitosan N-carboxybutyl, một
polycation tự nhiên, có thể tương tác và hình thành polyelectrolyte với polymer acid tính
có trên bề mặt vi khuẩn, do đó làm dính kết một lượng vi khuẩn với nhau.
Cũng từ thí nghiệm này, người ta thấy rằng có rất nhiều ion kim loại có thể ảnh hưởng
đến đặc tính của chitosan như K+, Na+, Mg2+ và Ca2+. Nồng độ lớn các ion kim loại có
thể khiến mất tính chất này, ngoại trừ ảnh hưởng của Na+ đối với hoạt động kháng
Staphylococcus aureus. Người ta cũng thấy rằng chitosan có thể làm yếu đi chức năng
bảo vệ của thành tế bào nhiều vi khuẩn. Khi sử dụng chitosan thì một lượng lớn các ion
K+ với ATP bị rò rỉ ở vi khuẩn Staphylococcus aureus và nấm candida albicans. Cả
chitosan phân tử lượng 50kDa và 5kDa đều kháng tốt hai loại trên nhưng chitosan phân
tử lượng 50kDa làm mất nhiều gấp 2-4 lần ion K+ với ATPso với chitosan 5kDa. Điều
này thể hiện cơ chế kháng khuẩn khác nhau ở chitosan khối lượng phân tử thấp và cao.
Ngoài ra, cơ chế kháng khuẩn còn phụ thuộc vào nồng độ chitosan và loài vi khuẩn.
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 15
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
• Cơ chế thứ hai:
Các phân tử chitosan khi phân tán xung quanh ế bào vi sinh vật sẽ tạo ra các tương tác
làm biến đổi ADN, ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp ARN thông tin và tổng hợp protein,
ngăn cản sự hình thành bào tử, ngăn cản trao đổi chất, hấp thu các thành phần dinh dưỡng
của vi sinh vật, (Shudarshan và cộng sự, 1992).
2.3. Ứng dụng màng bao chitosan trong bảo quản rau, củ, quả
Những vỏ bọc đầu tiên ra đời được chế tạo để nhồi xúc xích. Người ta dùng máy nhồi
quay tay để cho hỗn hợp nguyên liệu xúc xích vào những vỏ bọc này. khi nhồi hốn hợp
nguyên liệu vào vỏ bọc xong thì buộc lại ở hai đầu. với áp lực của máy nhồi tay, vỏ bọc
không bị nứt mà bám sát vào nguyên liệu bên trong tạo cho xúc xích có bề ngoài cảm
quan đẹp. lớp màng chitosan còn có tác dụng đặc biệt là không làm mất màu và mùi đặc
trưng của xúc xích. Từ thành công này, màng bao chitosan đã được các nhà khoa học tiếp
tục nghiên cứu để bảo quản các loại thực phẩm tươi.
2.3.1. Bảo quản hoa quả

Quả táo được nhúng hoặc phun bởi màng NOCC có thể giữ độ tươi hơn 6 tháng và độ
acid trong khoảng 250 ngày nếu ở điều kiện bảo quản lạnh. Màng này mang lại cho quả
độ bóng sáng nhưng trong và không nhớt khi cầm. Chúng dễ dàng loại đi bằng rửa với
nước.
NOCC cũng có hiệu quả đối với bảo quản các loại trái cây khác như lê, đào, mận. Lê
được xử lý với NOCC tỷ lệ bị mắc hỏng thịt cùi và thối ít hơn sao với lê ở không khí có
tỷ lệ oxygen là 1-2%.
Viện bảo vệ và chăm sóc sức khỏe Canada đã chứng minh rằng việc sử dụng NOCC trên
quả, khi sử dụng không cần phải rửa và lột vỏ trước khi ăn. Bởi vì NOCC vẫn chứa lượng
amin tự do, nó có thể có nhiều ở tính chất chitosan và ứng dụng trong chữa lành vết
thương đang lên da non, giảm hàm lượng cholesterol trong máu.
2.3.2. Bảo quản các loại củ, gia vị
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 16
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Các kiểm tra trên hạt tiêu xanh, khoai tây, cà rốt, củ cải, hành tây. Trong những sản phẩm
đó chỉ có khoai tây và hạt tiêu xanh có phản ứng lại với màng. Không làm hao hụt hạt,
làm chậm lại sự lão hóa đồng thời ngăn chặn quá trình thối cũng đã được chứng minh
trên củ cải, cà rốt, măng tây được phủ màng. Việc sử dụng 2%(w/v) màng chitosan cho
hạt tiêu xanh làm giảm việc thối, giảm nâu, tăng CO
2
và làm giảm O
2
bên trong màng.
Lớp màng này giảm tỷ lệ nâu hóa trong hơn 12 ngày của quá trình bảo quản khoai tây.
Ngoài việc sử dụng một mình màng chitosan, hiện nay ở Việt Nam có sự kết hợp giữa
bảo quản bởi màng chitosan và PE.
Quy trình bảo quản trái quýt đường có thời gian tồn trữ đến 8 tuần. Với phương pháp này,
phẩm chất bên trong trái như: hàm lượng đường, hàm lượng vitamin C luôn ổn định, tỷ
lệ hao hụt trọng lượng thấp, màu sắc vỏ trái đồng đều và đẹp.
Chuối rất dễ bị mất độ tươi, độ ngọt tự nhiên và thối rữa sau vài ngày được mua về từ các

cửa hàng rau quả do loại vi khuẩn và nấm “chuyên” gây thối rữa thực phẩm nói chung,
trái cây nói riêng như nấm mốc aspergillusniger, vi khuẩn gram âm - pseudomonas
aeruginosa và vi khuẩn gram dương- staphylococcus aureus.
Một ứng dụng nữa của chitosan là làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả
sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là
do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói bằng
màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của
anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả
tươi lâu hơn.
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 17
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
CHƯƠNG 3: SẢN XUẤT CHITOSAN VÀ CÁCH TẠO MÀNG BAO
3.1. Sản xuất Chitosan
Nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu phong phú nhất để sản xuất chitosan là từ phế liệu của ngành thủy
sản: từ vỏ các loài giáp xác ( tôm, cua, hến, trai, sò, mai mực, đỉa biển…)
Bảng 3.1: Hàm lượng Chitin trong một số loài giáp xác
STT Phân loại Hàm lượng chitin theo trọng
lượng (%)
1 Đầu tôm 11
2 Vỏ tôm 27
3 Vỏ tôm phế thải hỗn hợp 12-18
4 Vỏ tôm hùm 37
5 Càng cua tuyết 24
6 Chân cua tuyết 32
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 18
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
7 Mai mực ống 30-35
8 Đỉa biển 34-49
( Theo: Chitosan- Its producttinal and potential zakaria M.B)

3.1.1. Quy trình công nghệ sản xuất Chitosan bằng phương pháp hóa học
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 19
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Hiện nay chitin-chitosan được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp hóa học bao gồm các
quá trình chính sau:
 Quá trình loại protein:
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 20
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Ta tiến hành loại bỏ protein bằng dung dịch NaOH 3%, protein bị kiềm thủy phân thành
các acid amin tự do tan và được loại ra theo quy trình rửa trôi. Lượng NaOH 3% cho vào
đến khi ngập toàn book vỏ tôm và kiểm tra pH= 11-12 là được để đảm bảo việc loaij bỏ
protein hoàn toàn. Đun ở nhiệt độ 90-95
0
C trong 3.5-4h, sản phẩm sau khi nung được rửa
sạch bằng nước thường hoặc nước cất đến pH=7.
Tiếp đó rửa trung tính, nhằm mục đích rửa trôi hết các muối natri, acid amin tự do và
NaOH dư. Sấy khô ở 60
0
C thu được chitin thô.
 Quá trình khử khoáng:
Trong vỏ tôm thành phần chủ yếu là muối CaCO
3
, MgCO
3
và rất ít Ca
3
(PO
4
)
2

nên người
ta thường dùng các loại acid như HCl, H
2
SO
4
để khử khoáng. Khi khử khoáng, nếu dùng
H
2
SO
4
sẽ tạo muối khó tan nên ít sử dụng, người ta dùng HCl để khử khoáng thep phản
ứng.
MgCO
3
+ 2HCl = MgCl
2
+CO
2
+ H
2
O
CaCO
3
+ 2HCl = CaCl
2
+CO
2
+ H
2
O

Ca
3
(PO
4
)
2
+6HCl= 3CaCl
2
+ 2H
3
PO
4
Trong quá trình rửa thì muối Cl
-
tạo thành được rủa trôi, nồng độ acid HCl có ảnh hưởng
lớn đến chất lượng của chitosan thành phẩm, đồng thời có ảnh hưởng đến thời gian và
hiệu quả khử khoáng. Nếu nồng độ HCl cao sẽ rút ngắn được thời gian khử khoáng
nhưng sẽ làm cắt mạch do có hiện tượng thủy phân các liên kết β-(1-4) glucozit để tạo
thành các polime có trọng lượng phân tử thấp, có khi thủy phân triệt để đến glucosamine.
Ngược lại nếu nồng độ HCl quá thấp thì quá trình khử khoáng sẽ không triệt để và thời
gian xử lý kéo dài ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Sau khi khử khoáng tiến hành rửa trung tính, công đoạn này có tác dụng rủa trôi hết các
muối, acid dư tan trong nước. Quán trình rửa kết thúc khi dịch rửa cho pH=7.
 Phương pháp cơ học:
Nguyên liệu được sấy khô và nghiền sau khi đã tách tạp chất, sau đó dùng quạt gió để
phân loại, phần protein nặng hơn được tách ra khỏi hỗn hợp.
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 21
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Ưu điểm của phương pháo này là có thể thu được lượng protein để tái sử dụng vào việc
khác nhưng nhược điểm chính là tách không triệt để nên chitin thu được có độ tinh khiết

không cao.
 Quá trình tẩy màu ( loại bỏ astaxanthin):
Chitin thô có màu hồng nhạt do có sắc tố astaxanthin. Do chitin ổn định với các chất oxy
hóa như thuốc tím (KMnO
4
), H
2
O
2
, nước Javen, Na
2
S
2
O
3
, CH
3
COCH
3
lợi dụng tính chất
này để khử màu chitin.
 Điều chế chitosan:
Quá trình điều chế chitin thành chitosan thực chất là quá trình deacetyl hóa chitin, chuyển
hóa nhóm –NHCOCH
3
thành nhóm NH
2
và loại bỏ nhóm –CH
3
CO

2
chuyển hóa thành
nhóm Natri CH
3
COONa. Để thực hiện được quá trình deacetyl hóa hoàn toàn, người ta sử
dụng NaOH 50% thời gian 4h ở nhiệt độ 110-120
0
C.
Ở đây dựa vào tính chất chitosan tan được trong dung dịch acid loãng tạo thành dung
dịch keo trong suốt, trong khi chitin không tan do đó ta có thể sơ bộ kiểm tra mức độ
chuyển hóa chitin thành chitosan bằng cách lấy một ít sản phẩm cho vào CH
3
COOH 1%.
Nếu sản phẩm tan tạo thành dung dịch keo trong suốt là được. Sau đó rủa trung tính và
sấy khô, chitosan thu được có màu trắng sáng. Quá trình điều chế chitosan từ chitin cho
hiệu suất tương đối cao (60-75%).
3.1.2. Quy trình công nghệ sản xuất chitosan sử dụng enzyme protease
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 22
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
 Giải thích quy trình
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 23
Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Việc sản xuất chitosan theo phương pháp sinh học kết hợp hóa học cũng thực hiện theo
các bước: khử protein, khử khoáng và deacetyl.
Công đoạn khử protein dùng phương pháp sinh học, đó là khử protein bằng enzyme
protease với nồng độ 13% với nồng độ pH thích hợp từ 5-5.5 ở nhiệt độ 70-80
0
C trong 4
giờ. Trong phương pháp này người ta có thể dùng các chế phẩm enzyme protease hoặc
hiện nay người ta đang nghiên cứu các chủng vi sinh vật để phân hủy protein.

Ưu điểm của phương pháp sinh học là sạch, giảm chi phí, tạo những chất thải hữu cơ dễ
phân hủy.
Quá trình khử khoáng, các phương pháp cơ học, quá trình tẩy màu, quá trình deacetyl hóa
được thực hiện tương tự như quy trình sản xuất chitosan bằng phương pháp hóa học.
3.2. Cách tạo màng bọc từ chitosan.
• Chitosan được nghiền nhỏ bằng máy để gia tăng bề mặt tiếp xúc.
• Pha dung dịch chitosan 3% trong dung dịch acid axetic 1,5%.
• Sau đó bổ sung chất phụ gia PEG-EG 10% tỉ lệ 1:1 vào và trộn đều và để yên một lúc
để loại bọt khí.
• Sau đó đem hỗn hợp thu được quét đều lên một ống inox đã được nung nóng ở nhiệt
độ 64-65
0
C ( ống inox được nâng nhiệt bằng hơi nước).
• Để khô màng trong 35 phút rồi tách màng.
• Lúc này ta thu được một vỏ bong có màu vàng ngà, không mùi vị, đó là lớp màng
chitosan có những tính năng mới ưu việt.
 Yêu cầu:
- Vật liệu bao bì chitosan có nguồn gốc tự nhiên, không độc, dùng an toàn cho người
- Chúng có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phân huỷ sinh học.
- Dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực phẩm
- Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo
- Có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn cao
- Tránh mất ẩm của quả khi bảo quản lạnh
- Hạn chế oxi cung cấp, giảm hô hấp hiếu khí và tránh yếm khí
- Làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả
- Có khả năng kết hợp với các chất bảo quản khác (axit benzoic…)
- Dễ phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường
- Có khả năng hấp phụ màu mà không hấp phụ mùi, hấp phụ một số kim loại nặng.
 Cách kiểm tra
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 24

Bao gói thực phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Đối với màng chitosan ta cần kiểm tra lực bền kéo căng, lực bền xé rách, độ cứng, trở lực
va đập, độ chịu nhiệt, tính chịu được độ ẩm, tính ngăn cản khí, xử lý bề mặt…
KẾT LUẬN
Chitin và chitosan có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dược
và bảo vệ môi trường. Hiện nay trên thế giới, chitin và chitosan đang ngày càng được ứng
dụng rộng rãi, nhất là ở các nước phát triển như châu Âu, Mỹ, Nhật Bản và Hàn Quốc.
Việc sử dụng chitin và chitosan đã mang lại giá trị kinh tế to lớn. Đặc biệt là trong ngành
công nghiệp thực phẩm, với màng bao chitin và chitosan đã giúp bảo quản các loại thực
phẩm tươi, giảm được tỉ lệ hư hao, tăng thời gian bảo quản nhằm kéo dài thời gian thu
DHTP6C_ Nhóm 6_Bao bì chitin và chitosan 25