Nghiên cứu chế tạo màng chitosan gelatin ứng dụng làm bao bì thực phẩm

MỞ ĐẦU
1> Tính cấy thiết của đề tài:
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành công nghệ chế biến thủy sản cũng
phát triển vượt bậc và đóng góp một phần không nhỏ vào việc phát triển nền kinh tế đất nước.
Tuy nhiên, công nghệ chế biến thủy sản phát triển bên cạnh những thuận lợi như chế biến ra
các mặt hàng thủy sản có chất lượng cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm phục vụ cho
xuất khẩu và tiêu thụ trong nước còn có bất lợi là lượng phế liệu thủy sản thải ra rất nhiều làm
ô nhiễm môi trường. Một trong những nguồn phế liệu thải ra là vỏ của các động vật giáp xác
như tôm, cua, ghẹ Nguồn phế liệu này hiện nay chủ yếu dùng làm thức ăn chăn nuôi hay
làm phân bón nên hiệu quả kinh tế rất thấp. Mục tiêu đặt ra cho các nhà công nghệ là nghiên
cứu để tận dụng tốì đa những thành phần có trong phế liệu thủy sản nhằm nâng cao hiệu quả
kinh tế của chúng và tránh được ô nhiễm môi trường do chúng gây nên.
Trong các mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế thì các mặt hàng thủy sản đông lạnh từ
giáp xác chiếm từ 70 - 80% công suất chế biến. Vì vậy, lượng phế liệu từ vỏ giáp xác do các
nhà máy thủy sản thải ra khá lớn khoảng 70.000 tấn / năm. Nguồn phế liệu này chứa một
lượng lớn chitin - là nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp sản xuất chitosan và các sản
phẩm có giá trị khác.
Chitosan là một dẫn xuất của Chitin, nó là một polyme hữu cơ phổ biến trong tự nhiên
và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ. Một trong những ứng dụng của
chitosan là làm màng mỏng bao gói thực phẩm. Trong thực tế sản xuất hiện nay, vật liệu
chính dùng bao gói thực phẩm là màng nhựa PE (polyethylen), p. (polyprothylen). Tuy nhiên
dùng các vật liệu này bao gói thực phẩm thì có một sô" hạn chế là thời gian phân hủy chúng
kéo dài, khó xử lý và gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, người ta nghiên cứu dùng màng
1
chitosan để bao gói thực phẩm thay thế cho bao PE, p. nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường do
rác thải là các polyme tổng hợp.
Màng Chitosan có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, không sinh độc tô, giữ nước tốt
cho thực phẩm trong quá trình bảo quản nhưng màng Chitosan khá đắt tiền nên dùng nó bao
gói thực phẩm chưa đem lại hiệu quả kinh tế. Việc nghiên cứu phôi trộn Chitosan với các chất
khác nhằm tạo ra màng Chitosan có độ bền cao, giá thành phù hợp dùng làm bao gói thực
phẩm là vấn đề đang được quan tâm hiện nay.

Có nhiều nghiên cứu dùng Gelatin để chế tạo màng bao thực phẩm vì nguồn Gelatin
dồi dào, giá thành thấp lại có khả năng tạo màng cao, khi sử dụng làm màng thực phẩm nó
làm tăng giá trị cảm quan, hạn chế quá trình giảm trọng lượng do bốc hơi nước. Tuy nhiên,
màng Gelatin yếu về mặt cơ học, không bền khi gặp môi trường nước, dễ bị vi khuẩn, nâm
tấn công nên khả năng bảo quản đôi với thực phẩm thâp.
Việc nghiên cứu kết hợp giữa các polyme tự nhiên để sản xuất màng bảo quản thực
phẩm đã được thực hiện nhiều như màng chitosan với xenlulose, chitosan với alginate,
chitosan với tinh bột, vv có thể tạo nên một sô tính chất mới của màng. Tuy nhiên các
nghiên cứu này cũng cần mở rộng với các polyme khác và kỹ thuật tạo màng cho từng hỗn
hợp polyme là rất khác nhau và phức tạp đòi hỏi sự đầu tư nghiên cứu nhiều trước khi tính
đến khả năng thương mại hóa sản phẩm.
Màng chitosan khi phôi trộn với các gelatin tạo nên một sô" tính chất mới của màng
nên có thể làm thay đổi một sô tính năng của màng chitosan như tính kháng khuẩn, kháng
nấm nên trong luận văn này nghiên cứu bổ sung thêm Natri benzoat nhằm tăng cường khả
năng kháng khuẩn của màng chitosan phôi trộn gelatin.
Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài “ Nghiên cứu chế tạo màng Chitosan - Gelatin ứng
dụng làm bao bì thực phẩm” nhằm tạo ra màng bao thực phẩm vừa có tính kháng nấm, kháng
2
khuẩn, khả năng giữ nước cho thực phẩm vừa có giá thành hợp lý ở Việt Nam hiện nay là vấn
đề có ý nghĩa thực tiễn rất lớn.
2> Ỷ nshĩa khoa hoc của đề tài:
- Xác định được nồng độ Chitosan, nồng độ Gelatin, nồng độ Natri benzoat phù hợp để
có thể tạo ra màng mỏng vừa đáp ứng được các yêu cầu làm bao gói thực phẩm vừa
có giá thành phù hợp.
- Đưa ra công thức phôi trộn tôi ưu cho quy trình sản xuất thích hợp đôi với màng
Chitosan - Gelatin sử dụng làm bao gói thực phẩm.
- Xác định được những biến đổi về chất lượng và dinh dưỡng của sản phẩm cá ngừ đại
dương fillet trong quá trình cấp đông và bảo quản đông.
3> Ý nghĩa thưc tiễn của đề tài:
- Dùng màng Chitosan - Gelatin để bao gói thực phẩm thay thế cho màng nhựa PE, p. vì

màng mỏng bao gói từ Chitosan có tính kháng khuẩn và chông mất nước cho thực
phẩm rất tốt.
- Góp phần giải quyết lượng phế liệu thủy sản có nguồn gốc từ vỏ giáp xác từ các xí
nghiệp chế biến thủy sản đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của các loại phế liệu thủy
sản so với việc chỉ dùng chúng làm thức ăn gia súc hay làm phân bón.
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN:
1.1.1 Cấu trúc phân tử của chitosan:
Chitosan là một amino polysaccarit, được hình thành từ quá trình tách gốc acetyl của
chitin bằng xử lý bằng xút đặc. Chitosan được phát hiện lần đầu tiên bởi Rouget vào năm
1859. Công thức cấu tạo của chitosan gần giông như chitin và xellulose nhưng không giông vì
chitin chỉ tan trong một sô ít hệ dung môi, mà điển hình là Lithium Chloride-Tertiary Amides,
3
chitosan thì dễ tan trong các axít hữu cơ, thông thường dùng axit acetic nên có nhiều ứng
dụng hơn chitin.
Chitosan là một polyme hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ
các đơn vị ß - D - glucosamin liên kết với nhau bằng liên
kết ß - 1,4 Glucozit. Chitosan là sản phẩm được sản xuất
từ chitin sau khi xử lý chitin trong kiềm đặc nóng (quá
trình deacetyl hóa Chitin) [34], [43].
Hình 1.2: Sơ đồ quá trình
deacetyl hóa chitin.
1.1.2 Các loai nguvên vât
liêu sán xuất chỉtin và chitosan chính:
Chitin và chitosan có thể được chiết rút từ nhiều nguồn nguyên liệu như từ vỏ tôm
cua, tảo, nấm, vi khuẩn và sâu bọ. Nguồn phế thải tôm, cua, ghẹ, nang mực trong quá
Hình 1.1 : Câu trúc chitin, chitosan, xellulose
4
NHCÒCHa J
n

CHITIN
NH3+
CHÍTOSAN
NH2
CHtTOSAN
trình chế biến thủy sản là nguồn nguyên liệu sẵn có, nhiều, chứa hàm lượng chitin,
chitosan cao.
Bảng 1.1: Thành phần hóa học chủ yếu của các nguyên liệu chính sản xuất chitin
và chitosan ( Muzzarelli, 1997)
Nguyên liệu Thành phần
Độ ẩm Protit Tro Lipit Chitin
Cua
/. Cal l i n ec t e s s a pi du s 4,5 24 56
2
12,9
2. C h i n o n e c et e s op i l i o 29,19 40,6 1,35 26,65
3. P o r t un u s tr i t u be r c ula t u s 12,9 10,3 57,9 0,3 17,1
Tô m
1. P e nae u s mon o d o m 9,1 26,8 29,3 0,5 34,9
Phần vỏ giáp đầu ngực 9,7 42,8
20,8 1,2
36,5
Ph ầ n v ỏ
2. Pa n d a l us b o re al i s 23,5 33,9 14,7 30,0
Tôm càng 9,24 61,6
26,67
1,4 30
Tôm sông nước ngọt 5,7 28,1 44 4,4 12,5
Con moi lân
44,6

24,7
1,8
19,9
5
6
1.1.3 Tính chất của chỉtosan:
Đăc tính cơ bản của Chitosan:
Chitosan có nguồn gốc thiên nhiên, không độc, an toàn cho người khi sử dụng làm
thực phẩm, dược phẩm, có tính hòa hợp sinh học cao đôi với cơ thể, có khả năng tự phân hủy
sinh học.
Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: khả năng hút nước, giữ ẩm, kháng
nấm, kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau [18], [25], [29], [36], kích thích tăng sinh
tế bào ở người và động thực vật, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh
dưỡng.
Tính chất hoá hoc:
- Chitosan là chất rắn, xốp, nhẹ, ở dạng bột có màu trắng ngà, dạng vẩy có màu trắng
trong hay hơi vàng.
- Không mùi, không vị.
- Chitosan có tính kiềm nhẹ, không hoà tan trong nước và trong kiềm nhưng hoà tan dễ
dàng trong các dung dịch axit loãng như axit acetic, axit propionic, axit lactic, axit
citric Khi hoà tan chitosan trong môi trường axit loãng tạo thành keo dương. Đây
là một điểm rất đặc biệt vì phần lớn các keo polyssacharit có điện tích âm. Chitosan
được xem như là một polycation có khả năng bám dính vào bề mặt các điện tích âm
và có khả năng tạo phức với một sô ion kim loại.
- Chitosan khi hoà tan trong dung dịch axit acetic loãng có pH = 6 - 6 . 5 tạo thành một
dung dịch keo dương, nhờ đó mà keo Chitosan không bị kết tủa khi có mặt của một sô
ion kim loại nặng như Pb
3+
, Hg
2+

.
- Chitosan kết hợp với aldehyt trong điều kiện thích hợp để hình thành gel, đây là cơ sở
để bẫy tê bào, enzym.
7
Tính chất của chitosan phụ thuộc rất nhiều vào độ tinh khiết, độ deacetyl hóa, phân tử
lượng và độ rắn. Chitosan có độ tinh khiết càng cao thì càng dễ tan, màu sắc dung dịch hòa
tan có độ trong cao, có tính kết dính cao và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực hơn. Độ
deacetyl hóa là một thông sô" quan trọng, đặc trưng cho tỉ lệ giữa 2- acetamido-2-deoxy-D-
glucopyranose với 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose trong phân tử chitosan. Khả năng thâm
nước của màng chitosan có độ deacetyl hóa thấp thì sẽ cao hơn so với màng chitosan có độ
deacetyl hóa cao [58]. Phân tử lượng của chitosan cũng là một thông sô" quan trọng [59], nó
quyết định tính chất của chitosan như khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp phụ
chất màu [60]. Độ rắn của chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tô như nguồn gốc chitin, độ
deacetyl hóa, phân tử lượng và thường có 2 peak chính ở khoảng 9 - 10° và 20° quét khi xác
định bằng nhiễu xạ tia X (Hình 1.3).
Hình 1.3. Phổ nhiễu xạ tia X của các loại chitosan khác nhau, a: Phân tử
lượng thấp, độ deacetyl trung bình; b: Độ nhớt thấp, độ deacetyl cao c: Độ nhớt cao, độ
deacetyl hóa trung bình; d: Độ nhớt cao, độ deacetyl hóa cao Nguồn: Nunthanid et a l .
(2001)
8
20

0
Hình 1.4: Phổ hồng ngoại-IR và phổ cộng hưởng từ hạt
nhân-MNR của chitosan
9
Wavenumbe r/cm"
1
Phổ hồng ngoại-IR của chitin (A) và chitosan (B)
1.2 TỔNG QUAN VE GELATIN

1.2.1 Nguồn gốc Gelatỉn:
Gelatin là chế phẩm được tạo thành từ quá trình thủy phân Colagen (có loại Colagen
lúc đun nóng trong nước có thể biến thành Gelatin như Colagen vẩy cá nhưng cũng có loại
phải qua bước xử lý mới có thể biến thành Gelatin) [23].
Khi làm biến tính collagen dưới tác động của tác nhân biến tính như nhiệt, vật lý và
hóa học ta thu được gelatin.
1.2.2. Câu trủc của gelatin:
Giông như cấu trúc của colagen, gelatin có cấu trúc dạng chuỗi. Chuỗi gelatin gồm
những phân tử có kích thước siêu nhỏ liên kết lại với nhau bằng liên kết hydro tạo thành
mạng lưới gelatin [40], [50].
- Công thức tiêu biểu của gelatin là - Alanin - Glycin - Prolin - Arginin - Glycin -
Glutamic - 4 Hydroxyproline - Glycin - Prolin - [60]
NHj
Hình 1.5: Cấu trúc phân tử gelatin

Phân tích thành phần axit amin của một sô" loại gelatin ta được kết quả trình bày trong Bảng 1.2
Bảng 1.2: Thành phần axit amin của một sô" loại gelatin [49]
Tên axit amin Sô" lượng axit amin / 1000 g gelatin
Gelatin da cá chép Gelatin da cá tuyết Gelatin da cá chó
Glycin 317 345 328
Alanin
120
107 114
Valin 19 19 18
Isoleucin
12 11
9,2
Leucin 25 23
20
Prolin 124

102
129
Hydroxyprolin 73 53 70
Phenylalanin 14 13 14
Tyrosin 3,2 3,5
1,8
Serin 43 69 41
Threoinin 27 25 25
Methionin
12
13
12
Cystin
<1 <1 <1
Hydroxylysin 4,5
6
7,9
Lyzin 27 25
22
Histidin 4,5 7,5 7,4
Arginin 53 51 45
Aspartic axit 47 52 54
Glutamic axit 74 75 81
Dựa vào cấu trúc phân tử gelatin và thành phần các axit amin của một sô" loại geletin trình bày
trong Bảng 1.2 ta thấy các axit amin chủ yếu cấu tạo nên phân tử gelatin là Alanin, Glycin, Prolin,
Arginin, Glutamic axit, Hydroxyprolin.
Công thức cấu tạo chung của axit amin là [9], [10] ^ “ COOH
NH
2
Cho nên khi phôi trộn chitosan và gelatin sẽ xảy ra tương tác hóa học giữa nhóm - NH

2
của
chitosan và nhóm - COOH của gelatin.
1.2.3 Tính chất Gelatỉn:
Gelatin không tan trong nước dưới 20°c mà chỉ hút nước và trương nở. Khi nhiệt độ tăng lên, nó
tan ra và hình thành dung dịch thể keo. Dung dịch này đem làm lạnh, dù nồng độ rất thấp (0,25%) cũng
có thể đông đặc.
Trong nước lạnh Gelatin không hoà tan, một phần nở ra, hút từ 5 - 15 lần nước đồng thời hình
thành keo đông. Trong môi trường nước Gelatin hút vào lượng nước kết hợp chừng 66 - 71% (so với
chất khô tuyệt đôi). Lấy lg Gelatin ngâm vào lOOml nước, xác định độ hoà tan của nó cho kết quả như
Bảng 1.3 sau:
Bảng 1.3: Độ hoà tan của Gelatin theo nhiệt độ
Nhiệt độ (°C)
10
15
20
24 27 30
SÔ g trong 100ml nước 0,030 0,055 0,080
0,200
0,700 0,870
Lực liên kết keo đông của Gelatin là liên kết Hydro thông qua cầu nối Hydrat được thể hiện như
hình vẽ sau:
N - H OH - H o = (|
Khi nhiệt độ tăng lên, keo đông tan ra hết do liên kết hydro không bền nhiệt, nồng độ dung dịch trên
1% khi làm lạnh thì đông đặc trở lại.
Sức đông của dung dịch keo ngoài quan hệ với nồng độ ra còn liên quan tới nguyên liệu và độ thuần
khiết của nguyên liệu. Trong điều kiện áp lực, nhiệt độ cao thì sức đông của nó giảm đi nhanh chóng do
gelatin bị thủy phân cắt thành mạch ngắn dần làm giảm liên kết hydro tạo gel.
- Nhiệt độ đông đặc của Gelatin phụ thuộc vào nồng độ của nó.
- Axit, kiềm, Cl

2
, Ca, Pb(CH
3
COO)
2
, MgCl
2
, FeS0
4
không làm cho Gelatin kết tủa. Nhưng axit
Photphotungstic hoặc muôi thủy ngân có thể làm cho Gelatin kết tủa. Cho (NH
4
)
2
S0
4
, MgS0
4
, ZnS0
4
vào
dung dịch Gelatin cho đến khi bão hoà thì Gelatin kết tủa hoàn toàn. Tanin và fomaldehyt cũng có thể
làm cho Gelatin kết tủa.
Gelatin có thể làm giảm độ hoà tan của một sô" muôi dễ hoà tan như NH4CI, MgCl
2
nhưng lại
làm tăng độ hoà tan của một sô" muôi khó hoà tan như CaS0
4
, CaCƠ
3

Cho chất điện phân vào dung dịch Gelatin thì có thể làm thay đổi tốc độ và nhiệt độ đông đặc của
nó (rút ngắn thời gian đông đặc). Trong đó, sự ảnh hưởng của các ion âm rất lớn, các ion của các axit
sulfuric, axit nitric, axit tartaric và axit acetic có thể rút ngắn thời gian đông đặc, đồng thời nhiệt độ đông
đặc của nó lại tăng lên. Nhưng ion âm của axit chlohydric thì có tác dụng ngược lại.
Độ dính của dung dịch Gelatin chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tô như thời gian, nhiệt độ,
khuấy trộn, mức độ thủy phân, môi trường thủy phân bằng axit hay kiềm, ảnh hưởng của tỷ lệ muôi.
Gelatin có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm. Người ta ứng dụng gelatin làm tác nhân
chuyển thể của sữa trong sản xuất kem, làm tác nhân tạo bọt, tạo màng, làm tác nhân trợ lọc trong công
nghệ sản xuất rượu vang và nước ép trái cây.
- Người ta nghiên cứu dùng Gelatin để chế tạo màng bao thực phẩm vì nguồn Gelatin dồi dào, giá
thành thấp lại có khả năng tạo màng cao, khi sử dụng làm màng thực phẩm nó làm tăng giá trị
cảm quan, hạn chê quá trình giảm trọng lượng do bốc hơi nước[26], [32]. Tuy nhiên, màng
Gelatin yếu về mặt cơ học, không bền khi gặp môi trường nước, dễ bị vi khuẩn, nấm tấn công
dẫn đến khả năng bảo quản đôi với thực phẩm thấp [23], [37], [38].
1.2.4 So sánh Chitosan và Gelatin:
Chitosan là 1 polyme tự nhiên có nhiều đặc tính rất độc đáo như khả năng kháng khuẩn, kháng
nấm, không sinh độc tô, tạo màng, tạo sợi. Màng Chitosan có độ bền cao, khả năng kháng khuẩn, kháng
nấm, khả năng giữ nước cho thực phẩm tốt nhưng giá thành còn rất cao [41].
Gelatin cũng có khả năng tạo màng nhưng màng Gelatin không bền về mặt cơ học, không bền khi
gặp môi trường nước, dễ bị vi khuẩn, nâm tân công, khả năng bảo quản đôi với thực phẩm thấp [40].
Chitosan có trong nhiều loại nấm hoặc trong lớp vỏ của nhiều động vật giáp xác như tôm, cua, ghẹ.
Gelatin có trong vẩy, xương, bong bong cá và da cá và da của động vật.
Chitosan không tan trong nước mà chỉ tan trong các dung dịch axit hữu cơ loãng.
Gelatin không tan trong nước dưới 20°c mà chỉ hút nước và trương nở.
Kết hợp khả năng ưu việt của màng Chitosan là khả năng kháng nấm, kháng khuẩn, khả năng giữ
nước cho thực phẩm với khả năng dễ tạo màng và giá thành rẻ của Gelatin để chê tạo màng Chitosan -
Gelatin bao gói thực phẩm có giá thành phù hợp nhằm làm giảm mức độ mất nước của thực phẩm trong
quá trình bảo quản lạnh và bảo quản đông.
1.3 TÖNG QUAN VÊ CÁC CHAT BẢO QUẢN DỪNG TRONG SÁN PHÄM THựC PHẨM

NHẰM TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG KHÁNG KHUAN CỦA THựC PHẨM
Theo quy định danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm, các chất bảo quản
thực phẩm cho vào thực phẩm nhằm tăng cường khả năng kháng khuẩn của thực phẩm bao gồm 2 nhóm
chính:
- Axit sorbic và các muôi của nó như natri sorbat, kali sorbat, canxi sorbat.
- Axit benzoic và các muôi của nó nhưnatri benzoat, kali benzoat, canxi benzoat.
Tuy nhiên đã có công trình của tác giả Pranoto và các cộng tác viên (2005) nghiên cứu bổ sung một
sô" tác nhân kháng khuẩn như dầu tỏi, kali sorbat, nisin làm tăng cường khả năng kháng khuẩn của
màng chitosan nên trong luận văn này nghiên cứu bổ sung chất kháng khuẩn là natri benzoat vào màng
chitosan - gelatin.
1.4 TỔNG QUAN VE BENZOAT
Benzoat là muôi của axit benzoic [44]. Axit benzoic có tác dụng ức chế mạnh nấm men, nấm môc,
vi khuẩn. Vì axit benzoic khó hòa tan trong nước nên người ta thường sử dụng muôi của nó là Natri
benzoat.
❖ Công thức câu tạo
Benzoic axit Natri benzoat Hình 1.6 : Axit benzoic và Natri benzoat
❖ Công thức cấu tạo: C
7
H
5
0
2
Na
❖ Khôi lượng phân tử: 144.11
♦♦♦ Tính chất lý hóa:
Natri benzoat ở dạng bột màu trắng, có mùi hăng, tan tcít trong nước (55g/100ml H
2
0, ở 20°C)
Tính kháng khuẩn, kháng nấm của lg Natri benzoat tương đương 0,827g axit benzoic.
*♦♦ Tính kháng khuẩn, kháng nâm:

Natri benzoat có tác dụng ức chế mạnh nấm men, nấm mốc, vi khuẩn. Có tác dụng bảo quản mạnh
trong môi trường axit (pH = 3,5 - 4).
♦> Cơ chê ức chế vi sinh vật:
Cơ chế tác dụng của axit benzoic và những dẫn xuất của chúng là làm ức chế quá trình hô hâp của
tế bào, ức chế quá trình oxi hóa gluco và pyruvat. Mặt khác, axit benzoic làm tăng nhu cầu oxi trong suốt
quá trình oxi hóa gluco. Benzoat tác động làm hạn chế khả năng nhận cơ chất của tế bào.
♦♦♦ ứng dụng:
Natri benzoat được dùng để bảo quản nước quả, bánh kẹo, mứt Nồng độ benzoat được phép sử
dụng trong thực phẩm theo khuyến nghị của WHO là không được quá 0,1% tính theo khôi lượng (ở Mỹ,
FDA quy định lượng sử dụng trong thực phẩm là 0,05 - 0 ,1% tính theo khôi lượng). Nhược điểm của
việc sử dụng benzoat trong việc bảo quản một sô" sản phẩm thực phẩm như mứt, mứt đông, tương cà
chua, tương ớt, tương quả là có thể làm cho sản phẩm bị thâm đen và dễ nhận biết dư vị.
OH O-Na
*♦♦ Độc tính:
Ở các nồng độ cho phép sử dụng như trên, chưa có bằng chứng cụ thể nào cho thây tác động không
tốt đến sức khỏe của người tiêu dùng. Tiến hành thí nghiệm trên chó cho thấy mức sử dụng dưới lg/lkg
thì không ảnh hưởng nhưng khi sử dụng vựot quá mức trên thỉ chó bắt đầu có biểu hiện co giật thần
kinh, một vài trường hợp có thể dẫn đến chết. Đôi với người, nếu sử dụng các sản phẩm thực phẩm có
nồng độ Natri benzoat cao sẽ ảnh hưởng đến thần kinh nhất là đôi với trẻ em.
1.5TỔNG QUAN VE CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG
1.5.1 Giới thiêu môt sô' loài cá ngừ đai dương:
Cá ngừ đại dương là động vật máu nóng. Chúng có kích thước, màu sắc rất đa dạng và giá trị
kinh tế cao. Cá ngừ đại dương có rất nhiều loài nhưng hiện nay chỉ có 5-6 loài cá ngừ cho sản lượng
lớn và là đôi tượng khai thác chính:
- Cá ngừ vằn (Thunnus pelanus) - Cá ngừ vây vàng (Thunnus abbacares)
- Cá ngừ mắt to ( T h unn us o be s u s ) - Cá ngừ vây dài (T h u n nu s a l al u g a )
- Cá ngừ xanh (Thunnus thunnus)
Loại cá ngừ có sản lượng lớn và phân bô" rộng ở vùng biển miền Trung, Đông
Nam Bộ, đặc biệt là vùng biển Khánh Hòa là cá ngừ vây vàng. Đây cũng chính là
đôi tượng nghiên cứu trong luận văn này.

1.5.2 Thành phần hóa hoc của cá ngừ đai dương:
Cá ngừ đại dương là một trong những loài hải sản được ưa chuộng và quí hiếm trên thê giới
hiện nay. Theo nghiên cứu của ủy ban đào tạo nghề cá Queenland, thành phần hóa học của cá ngừ theo
Bảng 1.4
Bảng 1.4 : Thành phần hóa học của cá ngừ
Đơn vị tính: g/100g phần ăn được
TT Loài
Nưởc
Protein Lipid Gluxid Tro
1
Cá ngừ vây xanh - Cơ thịt đỏ
68,7
28,3
1,4
0,1
1,5
- Cơ thịt trắng 52,6 21,4
24,6
0,1 1,3
2
Cá ngừ vây xanh phưưng nam -
Cơ thịt đỏ
5,6
23,6
9,3 од 1,4
- Cơ thịt trắng
63,9 23,1
11,6 од 0,3
3
Cá ngừ vây vàng - Cơ thịt đỏ

74,2
22,2 2,1 0,1 1,4
4 Cá ngừ vằn
70,4 25,8
2,0
0,4 1,4
Điểm đặc biệt là thành phần lipid của cá ngừ đại dương có hàm lượng cholesterol rất thấp. Đây
là ưu điểm rất lớn của cá ngừ đại dương và góp phần để cá ngừ đại dương được sử dụng chế biến các
món ăn cao cấp (sashimi, sushi )
Bảng 1.5: Thành phần hóa học của lipid cá ngừ đại dương
Đơn vị tính: g/100g của phần ăn được
Các thành phần dinh dưỡng trong cá ngừ đại dương rất dễ tổn thất trong quá trình chế biến và
bảo quản nên cần có biện pháp hạn chế tổn thất chất dinh dưỡng. Mục đích của luận văn là nghiên cứu
dùng màng chitosan phôi trộn phụ liệu tốì ưu làm màng bao cá ngừ đại dương fillet.
1.6 ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN
Chitosan và dẫn xuất của chúng có rất nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm,
công nghiệp nhẹ, y học và một sô ngành khác. Chitosan có thể được bào chế ra nhiều hình thức khác
nhau: chất dẻo, bột nhuyễn, lát mỏng, sợi chất lỏng hoặc hơi xịt
1.6.1. ứng dung trong nông nghiêp:
- Chitosan được dùng như một thành phần chính trong thuốc phòng trừ nấm bệnh (đạo ôn, khô
văn ), làm thuốc kích thích sinh trưởng cây trồng như lúa, cây công nghiệp cây ăn quả, cây
STT Thành phần lipid Khôi lượng
1
Axit béo không no (một nối đôi) 0,197
2
Axit béo không no (nhiều nối đôi) 0,363
(trong đó có Cholesterol) (0,058)
3 Axit béo bão hòa 0,301
Ngoài ra, thịt cá ngừ đại dương chứa đầy đủ, cân đôi lượng axit amin thay thế và không thay
thế nên cá ngừ đại dương là loại nguyên liệu tuyệt vời để cung cấp dinh dưỡng cho cơ thể.

cảnh Chitosan không độc hại, giữ tác dụng lâu trên lá, cây, làm tăng độ nẩy mầm của hạt, tăng
việc tạo diệp lục trên lá, tăng khả năng đâm rễ, thúc đẩy quá trình ra hoa kết quả và làm tăng
năng suất thu hoạch của cây trồng.
- Các nhà khoa học Nguyễn Thị Huệ, Lâm Ngọc Thụ - trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên,
ĐHQG Hà Nội và Nguyễn Văn Hoan - trường ĐH Nông Nghiệp 1 đã sử dụng các chât có hoạt
tính sinh học cao từ chitin để kích thích nảy mầm những hạt lúa giông quốc gia ĐH 60 đã bảo
quản được 1 9 - 2 1 tháng, đặc biệt là các hạt gần như mất hết khả năng nảy mầm. Đồng thời khi
sử dụng các chất có hoạt tính sinh học này còn có khả năng kích thích cho sức sông của hạt
giông cao hơn, chất lượng cây mầm tốt hơn, góp phần nâng cao giá trị gieo trồng của hạt giông
[16].
Viện Khoa học nông nghiệp Miền Nam và Trung tâm công nghệ sinh học Thủy sản cùng tham gia
nghiên cứu tác dụng của chitosan lên một sô loài hạt dễ mất khả năng nảy mầm và góp phần thúc đẩy
sinh trưởng, phát triển của cây trồng ngoài đồng. Kết quả là có khả năng kéo dài thời gian sông và duy
trì khả năng nảy mầm tốt của hạt giông cà chua và hạt giông đậu cô ve sau thời gian bảo quản 9 - 1 2
tháng trong điều kiện bình thường [11].
- Năm 1987, Bentech đã được cấp bằng sáng chế nhờ nghiên cứu dùng chitosan trong việc bọc
nang hạt giông để ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong đất. Trong những vùng mà cây trồng
thường bị nấm tấn công vào hệ rễ, nếu hạt giông được bọc nang bằng chitosan sẽ nâng cao được
hiệu suất thu hoạch lên 20% so với không dùng chitosan. Ngoài ra, chitosan có tác dụng cô"
định phân bón, thuốc trừ sâu.
1.6.2 ứng dung trong V dươc:
- Từ chitosan sản xuất glucozamin có khả năng thúc tiến thuôc kháng sinh tô và có thể dùng làm
nguyên liệu để nuôi vi trùng và chế thuôc.
- Trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm, chitosan có thể dùng làm chất phụ gia như làm tá dược độn,
tá dược dính, chất tạo màng viên nang mềm và cứng và chất mang sinh học dẫn thuốc Theo
nghiên cứu dùng chitosan làm tá dược dính trong một sô công thức viên có dược chất dễ bị tác
động bởi các ion kim loại nặng của Nguyễn Thị Ngọc Tú, Nguyễn Phúc Khuê và Nguyễn Thị
Thanh Hải cho kết quả chitosan làm tá dược dính trên viên Vitamin c tốt ngang PVP (dung dịch
cồn polyvinyl pirovidin) và là tác nhân khoá ion kim loại nặng tương tự EDTA_Na
2

(Etylen
Diamin Tetra Natriacetat). Chitosan có khả năng dùng thay thế hỗn hợp PVP, EDTA_Na
2
trong
tế bào thuôc viên vì có khả năng tạo màng phim trên viên, thích hợp để bao các viên có thành
phần trung tính hoặc axit nhẹ.
• Chitosan và các dẫn xuất của nó được dùng làm thuốc chữa bệnh,thuốc hạ
Cholesterol trong máu, thuôc chữa vết thương, vết bỏng, thuôc chữa đau dạdày,
thuốc chông đông tụ máu, tác dụng tăng cường miễn dịch cơ thể.
• Khoa dược trường Đại Học Y Dược Thành Phô Hồ Chí Minh đã nghiên cứu thuốc chữa viêm
loét dạ dày tá tràng từ chế phẩm của chitosan: Gel chitosan, gel chitin, gel chitosan và Al(OH)
3
[22].
• Chitosan đã được nghiên cứu và bào chế thành sản phẩm thuốc kem chữa bỏng Polysan [17],
[19], [24]. Khảo sát trên súc vật thực nghiệm cho thấy thuốc này không có tác dụng phụ, không gây dị
ứng , lại có tác dụng kích thích mô để tạo điều kiện cho vết thương nhanh liền, không bị nhiễm trùng,
không để lại sẹo.
1.6.3 ứng dung trong công nghê sinh hoc:
- Dùng chitsan trong cô định tế bào và enzym.
+ Chitin-chitosan là một chất mang phù hợp cho sự cô định enzym tê bào. Enzym cô" định tế
bào là một chất xúc tác sinh học hoạt động trong một không gian linh hoạt. Enzym cô" định cho phép mở
ra việc sử dụng rộng rãi enzym trong công nghiệp, trong y học, khoa học phân tích Enzym cô" định
được sử dụng lâu dài, không cần thay đổi chất xúc tác, nhất là trong công nghệ làm sạchnước, làm
trong
nước quả, sử dụng enzym cô định rất thuận lợi và đạt hiệu quả cao
+ Đặc điểm quan trọng của các nguyên liệu được sử dụng làm chất mang enzym là diện tích
bề mặt trên một đơn vị thể tích hay trọng lượng phải rộng, không bị phân giải, không tan, bền vững với
các yếu tô" hoá học, giá rẻ, dễ kiếm. Trong các loại polyme thì chitin và chitosan thoả mãn yêu cầu trên.
+ Phương pháp cô định enzym bao gồm: enzym được dính trên chât mang bằng liên kết hâp
phụ hay liên kết tĩnh điện (liên kết ion), hoặc liên kết vùi trong lưới gel, liên kết ngang (Cross linking).

Enzym được cô" định trong chitosan bằng liên kết hấp phụ hay liên kết ngang qua cầu nốì trung gian như
Glutaraldehyt hoặc có khi enzym bị vùi trong lưới gel tạo thành liên kết ngang giữa chitosan và
Glutaraldehyt.
- Qua nhiều nghiên cứu cho thấy chitosan có các đặc điểm sau:
+ Chitosan là một nguyên liệu dẻo, linh hoạt, nó có thể cô định enzym bằng các hấp phụ đơn
giản, bằng hấp phụ dạng lưới gel hay bằng liên kết ion qua
nhân tô" chức năng trung gian hoặc ở dạng thể vùi.
+ Sự liên kết ion NH
3
+
của chitosan với các ion âm tự do khác trên enzym, là nhân tô hình
thành liên kết hâp phụ hay ion.
Hiệu suất cô định theo phương pháp hâp phụ có khuynh hướng cao hơn theo liên kết ion, cho phép
thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng.
+ Khi so sánh với các chất mang khác thì chitosan có khả năng chứa đựng lượng protein 10 -
30mg/g chitosan
1.6.4 ứng dung trong công nghiẽp thức phẩm:
Chitosan có nguồn gốc tự nhiên, không độc và rất an toàn cho người khi sử dụng làm thực phẩm
[28], [33]. Chitosan có những tính chất rất đặc trưng như có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, tạo
màng, có khả năng hấp thụ màu mà không hấp thụ mùi, hâp thụ một sô kim loại nặng., nên nó được ứng
dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dùng để bảo quản thực phẩm.
- Do chitosan có tính kháng khuẩn, không hoà tan trong nước, trong kiềm, rượu và aceton nhưng
lại tan trong dung dịch axit acetic loãng. Dùng hỗn hợp chitosan hòa tan trong axit acetic loãng
tráng mỏng trên tâm kính hay tâm nilon phẳng rồi làm khô ở nhiệt độ 40-60°C hoặc phơi nắng
khi đã khô bóc ra ta được màng mỏng chitosan. Màng mỏng này được thay thế polyetylen để sản
xuất giây bóng kính, làm màng bao bọc thực phẩm cao cấp hoặc để bọc lót các linh kiện khác.
- Chitosan bột có tính tẩy màu mà không hấp thụ mùi và các thành phần khác nên người ta ứng
dụng nó vào việc khử màu nước uông ở nồng độ Ig chitosan bột cho lOOml nước uông.
- Chitosan dùng để lọc trong các loại nước ép hoa quả, rượu bia, nước ngọt và có thể tẩy lọc các
nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm nhờ khả năng làm đông các thể

lơ lững, rắn giàu protein trong nước thải của quá trình chế biến thịt, rau cải và công nghệ chế
biến tôm nhờ khả năng kết dính tốt các ion kim loại nặng Hg, Pb của keo dương chitosan. Vì
vậy các ion kim loại trên bị giữ lại mà keo chitosan không bị keo tụ [33].
Dung dịch keo chitosan có thể bọc hạt Gel Alginat trong việc cô định tế bào nấm men để lên men
rượu và dịch quả nhiều lần.
1.6.5 ứng dung trong môt sô" ngành công niíhiẽp khác:
*♦♦ Trong công nghiệp giấy:
Chỉ cần bỏ 1 % Chitin tính theo trọng lượng vào bột giấy cũng đã đủ làm tăng sức dẻo dai của giấy,
giảm thời gian cần thiết để rút nước ra khỏi bột, để gia tăng sô lượng chất sợi trong giấy. Nhờ đó các nhà
máy có thể dùng dùng ít chất sợi hơn nhưng vẫn giữ được phần tốt của giấy. Loại giấy được chế tạo bằng
chitin dễ in hơn loại giấy bình thường và khó rách hơn khi bị ướt nên có thể được dùng trong việc chế
tạo tã lót thay cho trẻ em, khăn giấy và bao giấy gói hàng.
*♦♦ Trong công nghiệp dệt:
-Chitin dùng để hồ vải, cô định hình in hoa, màu sắc. Ưu điểm là làm cho vải hoa, tơ sợi bền màu,
bền sợi, chịu được cọ xát mặt ngoài thì ánh đẹp.
-Chitosan là nguyên liệu quan trọng được dùng để hồ vải chông nước. Hoà tan chitosan trong dung
dịch CH3COOH loãng 1,5% dùng với acetat nhôm và axit stearic đem sơn trên vải, khi khô tạo thành
màng mỏng chắc bền chịu được nước, chông lửa, cách nhiệt, chịu nắng và chông thôi, vải này được sử
dụng để sản xuất vải bao dây điện, những dụng cụ bảo hộ trong sản xuất, nghiên cứu.
-Từ chitin có thể sản xuất ra sợi chitin theo phương pháp sản xuất sợi keo dính hoặc acetat xellulose
rồi cho tác dụng với cs
2
chế thành Sulfonate. Sau đó qua những quá trình lọc tẩy bột thành sợi chitin
Sợi chitin có ưu điểm là chịu được axit, ánh sáng, không độc hạL.Nhưng khuyết điểm là khó nhuộm, giá
thành cao.
♦♦♦ Dùng trong mỹ phẩm:
Chitosan dùng làm chất phụ gia, làm kem bôi mặt, thuôc làm mềm da, làm tăng khả năng hoà hợp
sinh học giữa thuôc và da, chế tạo thuốc định hình tóc, kem bôi da lột mặt.
Từ năm 1969: chitin dã được dùng nhiều trong kỹ thuật bào chế mỹ phẩm. Vài hãng đã đùng nó
trong kem và thuôc bôi ngoài da để làm cho kem đặc lại và những hãng khác đang thí nghiệm nó trong

việc bào chế thuôc trị sôt và sơn móng tay. Chitosan được cho thêm vào trong thuốc gội đầu để làm cho
nước loãng hơn bằng cách khoá các ion Fe, Ca,và Mg lại với nhau.
*♦♦ Dùng trong phim ảnh và một sô ngành công nghiệp khác:
Phim chitosan có độ nét cao, không tan trong nước, axit nhưng tan trong axit loãng như axit
acetic .
Chitosan được dùng làm mực in trong công nghệ in.
Chitin - chitosan làm tăng độ bền gỗ trong công nghệ chế biến gỗ.
Hãng kỹ thuật của Matsushita còn dùng chitosan trong việc chế tạo máy phát
thanh.
Chitosan còn dùng trong xử lý nước thải công nghiệp, nó có khả năng tạo phức với kim loại nặng
độc hại, dùng để lọc trong nước sạch tiêu dùng, thanh lọc nước nhiễm chất độc hại và chất phóng xạ do
chitosan khoá chặt các ion kim loại như: Hg, Pb và Uranium.
1.7 TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG CỦA MÀNG CHITOSAN
1.7.1 Nghiên cứu trong nưđc:
Tác giả Đông Thị Anh Đào và Châu Trần Diễm Ái (Khoa Công Nghệ Hoá Học Và Dầu Khí -
Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM) đã nghiên cứu chê tạo một sô màng bán thấm polysaccaride như
CMC, Chitosan dùng bao gói bảo quản nhãn trong môi trường có nồng độ CƠ2 cao hơn môi trường khí
quyển [7]. Kết quả là nhãn được bao gói bằng màng bán thâm vẫn giữ được giá trị thương phẩm sau 45
ngày bảo quản (kéo dài thời gian bảo quản nhãn lên gấp 3-9 lần so với cùng điều kiện bảo quản không
có bao bì).
Các nhà khoa học thuộc Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên đã nghiên cứu dùng màng mỏng
Chitosan để chế ra các đồ dùng sinh hoạt hàng ngày như cốc, bát, dĩa thức ăn, giấy gói kẹo dùng một lần
thì thây sau khi sử dụng chỉ cần bỏ chúng vào trong thùng rác có nước là chúng tự phân hủy trong một
thời gian ngắn [13].
Tác giả Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh (Khoa công nghệ thực phẩm trường Đại Học Nông
Lâm) đã nghiên cứu dùng Chitosan tạo màng để bao gói thực phẩm [2], [12]. Màng Chitosan có tính
kháng khuẩn, tính giữ nước dùng bao gói các loại thực phẩm tươi sông giàu đạm như cá, thịt Đồng
thời, bổ sung phụ gia là các chất hoá dẻo (Ethylen Glycol - EG, Polyethylen Glycol - PEG) để tăng tính
dẻo dai và đàn hồi cho màng. Các tác giả đã ứng dụng màng này bao gói xúc xích thì thấy rằng ngoài
việc giúp cho sản phẩm xúc xích có hình dáng đẹp lớp màng Chitosan này còn có tác dụng không làm

mất màu và mùi đặc trứng của xúc xích.
Các tác giả này cũng nghiên cứu dùng vỏ bọc Chitosan bảo quản các loại thủy sản tươi và khô
[1]. Bảo quản cá tươi bằng Chitosan hạn chế được hiện tượng mất nước và tổn thất chất dinh dưỡng của
cá khi cấp đông và sau khi rã đông. Đôi với thủy sản khô như cá khô, cá mực thì tiến hành pha dung
dịch Chitosan 2% trong dung dịch axit acetic 1,5%. Sau đó nhúng cá khô và mực khô vào dung dịch
được pha, làm khô bằng cách sấy ở nhiệt độ 30°c có quạt gió. Sản phẩm thu được có thể bảo quản tốt ở
nhiệt độ bình thường. Tùy theo độ ẩm của cá và mực mà sản phẩm có thời gian bảo quản khác nhau, với
độ ẩm 26 - 30%, cá khô bảo quản được 83 ngày, mực khô 85 ngày còn độ ẩm 41 - 45% thì cá khô giữ
được 17 ngày, mực khô giữđược 19 ngày.
- Tác giả Châu Văn Minh, Phạm Hữu Điển, Đặng Lan Hương, Trịnh Đức Hưng, Hoàng Thanh
Hương đã nghiên cứu dùng màng Chitosan để bảo quản hoa quả tươi [3], [4] thì thấy dùng màng
Chitosan bảo quản thì thời gian bảo quản hoa quả kéo dài hơn so với hoa quả chỉ được bảo quản
lạnh. Kiểm tra sô" lượng vi sinh vật thì thấy hoa quả được bảo quản bằng màng Chitosan có khả
năng kháng khuẩn rất tốt.
1.7.2 Nghiên cứu ngoài nừởc:
Krasavtsev và các cộng tác viên đã nghiên cứu ứng dụng màng Chitosan làm bao gói để bảo
quản cá và các sản phẩm từ cá [45]. Người ta dùng Chitosan được chiết rút từ các nguồn phế liệu thủy
sản khác nhau như tôm, cua, ghẹ lần lượt làm màng mỏng bao gói cá thì thấy màng Chitosan chiết rút từ
vỏ tôm có độ dày, độ bền kéo, đàn hồi cao nhất. Màng Chitosan giúp cho sản phẩm giữ nước rất tốt và
giữ được các đặc tính tự nhiên của sản phẩm.
Attaya Kungsuwan và các cộng tác viên đã nghiên cứu sử dụng dung dịch Chitosan (hoà tan 5g
Chitosan trong 500 ml axit acetic ỉ % ) làm bao gói bảo quản cá [27] thì thấy cá có bảo quản bằng màng
Chitosan kéo dài thời gian bảo quản tới 2 tháng trong khi cá không được bảo quản bằng màng Chitosan
thì thời gian bảo quản chỉ kéo dài tôi đa 1 tháng trong cùng một điều kiện bảo quản.
Blaise Ouattara và các cộng sự đã nghiên cứu dùng màng Chitosan bao gói thịt thì có thể ức chế
được sự phát triển của các vi sinh vật gây thôi rữa nhằm kéo dài thời gian bảo quản thịt và các sản phẩm
từ thịt [29].
Lopez - Caballero và các cộng sự đã nghiên cứu dùng hỗn hợp chitosan- gelatin bao gói bảo quản
chả cá thì thấy sau 20 ngày bảo quản mùi vị của chả cá hầu như không biến đổi nhiều và các tính chất
khác như độ cứng, độ cô kết, độ mềm dẻo hầu như không đổi [ 39]

Sobral và các cộng sự đã nghiên cứu các tính chất cơ lý của màng Gelatin ảnh hưởng bởi nguồn
gốc Gelatin và chất tạo dẻo sorbitol. Cụ thể là khi tăng hàm lượng sorbitol thì tính ngăn cản thoát hơi
nước của màng giảm [40]. Ảnh hưởng của nồng độ Gelatin sử dụng để tạo màng và các chất tạo dẻo
khác nhau như glycerol, PEG và EG được nghiên cứu với nhiều nồng độ khác nhau từ 10 đến 30 g/100 g
Gelatin [26], [32]. Việc nghiên cứu tính chất của màng tạo từ hỗn hợp Gelatin và một sô" polyme khác
cũng được thực hiện như kết hợp Gelatin với carrageenan, tinh bột, alginate cho phép chúng ta thay đổi
tính chất cơ học, lý học của màng, làm màng có độ bền thích hợp, khả năng chịu được hơi ẩm tốt hơn,