Điều chế chitinchitosan từ vỏ tôm và nghiên cứu ứng dụng của màng chitosan trong bảo quản táo ta

Khóa luận tốt nghiệp 1 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH



ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HÓA



ĐIỀU CHẾ CHITIN/CHITOSAN TỪ VỎ TÔM
VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA MÀNG
CHITOSAN TRONG BẢO QUẢN TÁO TA



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƢ PHẠM



SVTH: CHẾ THỊ PHƢƠNG THẢO
GVHD: TS. TRẦN MẠNH LỤC
Khóa luận tốt nghiệp 2 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài

Việt Nam là một quốc gia có biển lớn nằm trong vùng Biển Đông − với chỉ số
biển khoảng 0,01 − gấp 6 lần giá trị trung bình của thế giới. Với đƣờng bờ biển dài,
lại chứa đựng nhiều nguồn tài nguyên phong phú và đa dạng với trữ lƣợng, quy mô

thuộc loại khá, cho phép phát triển nhiều lĩnh vực kinh tế biển quan trọng, đặc biệt
trong đó phải nói tới ngành nuôi trồng, khai thác và chế biến thủy sản.
Kinh tế biển ngày càng phát triển, phế thải từ các nhà máy chế biến thủy hải sản
thải ra cũng ngày càng nhiều. Trƣớc đây, các loại phế thải này chủ yếu dùng để làm
thức ăn cho gia súc nên giá trị kinh tế rất thấp và còn gây ra ô nhiễm môi trƣờng khi
lƣợng phế thải không đƣợc sử dụng hết. Việc tận dụng phế thải đó vào việc tái sản
xuất đang đƣợc nhiều ngƣời quan tâm và đầu tƣ.
Qua nhiều nghiên cứu, ngƣời ta đã chứng minh đƣợc trong vỏ của các loài giáp
xác nhƣ tôm, cua, mai mực, vỏ côn trùng, cũng nhƣ ở một số loài nấm có chứa
chitin - một polisaccarit mà chính bản thân nó và dẫn xuất của nó có khá nhiều đặc
tính quý báu nhƣ: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virut, chống viêm, tính hòa hợp
sinh học cao và đặc biệt có khả năng tự phân hủy sinh học.
Với khả năng ứng dụng rộng rãi của chitin – chitosan mà nhiều nƣớc trên
thế giới và cả Việt Nam đã nghiên cứu sản xuất các sản phẩm này.
Để góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn phế thải thủy hải sản ở trong
nƣớc và ứng dụng sản phẩm đƣợc tạo ra từ nguồn phế thải
trong công nghệ thực
phẩm,
chúng tôi đã chọn đề tài “Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm và nghiên cứu
ứng dụng của màng chitosan trong bảo quản táo ta”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm.
- Nghiên cứu ứng dụng của màng chitosan trong bảo quản táo ta.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng: vỏ tôm, táo ta
3.2. Phạm vi nghiên cứu: Quy mô phòng thí nghiệm

Khóa luận tốt nghiệp 3 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

4.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Phân tích và tổng hợp lý thuyết: nghiên cứu cơ sở khoa học của đề tài.
- Nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo có liên quan đến đề tài.
- Trao đổi với giáo viên hƣớng dẫn.
- Dùng toán học thống kê để xử lý kết quả.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm.
- Nghiên cứu ảnh hƣởng của màng chitosan đến sự thay đổi các chỉ tiêu vật lý, hóa
học của táo ta sau khi bảo quản.
5. Cấu trúc khóa luận gồm các phần
Mở đầu 2 trang (trang 1 – 2)
Chƣơng I: Tổng quan 24 trang (trang 3 – 27)
Chƣơng II: Nguyên liệu và phƣơng pháp nghiên cứu 5 trang (trang 28 – 32)
Chƣơng III: Kết quả và bàn luận 15 trang (trang 33 – 48)
Kết luận và kiến nghị 1 trang (trang 49)














Khóa luận tốt nghiệp 4 Khoa Hóa

Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
A - Chitin, chitosan
1.1. Chitin [1][2]
1.1.1. Nguồn gốc, cấu trúc
a. Nguồn gốc
Chitin là một polysaccharide có nhiều trong tự nhiên, sản lƣợng đứng thứ hai
sau xenlulozo. Tên khoa học là poli−β−(1,4)2−axetamido−2−deoxy−D−glucose,
trong phân tử có chứa nhóm amino. Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với
xenlulozo. Chitin bao gồm các β(1−4) liên kết các đơn vị của các amino đƣờng N –
acetyl − glucosamine, và là nguồn chính của sản xuất.
Chitin là thành phần cấu trúc chính trong vỏ (bộ xƣơng ngoài) của các động vật
không xƣơng sống trong đó có loài giáp xác (tôm, cua). Khi chế biến những loại hải
sản giáp xác, lƣợng chất thải (chứa chitin) chiếm tới 50% khối lƣợng đầu vào và
con số này tính trên toàn thế giới là 5,11 triệu tấn/năm. Ngoài ra còn đƣợc tìm thấy
nhiều trong tế bào, nấm, trong các loài động vật thân mềm và da ngƣời.
Trong nấm, chitin là một thành phần thiết yếu của bên tƣờng bao quanh và bảo
vệ các tế bào nấm và môi trƣờng. Chitin là tham gia vào độ cứng của các thành tế
bào. Các polymer chitin nguồn gốc sinh học đƣợc tổng hợp bởi một hoạt động
enzym gọi là enzym tổng hợp chitin (CHS). Ở nấm men bánh mì, một số hoạt động
CHS tổng hợp chitin trong nội bào địa điểm khác nhau và ở những giai đoạn đặc
biệt của loại nấm này vừa chớm nở của đơn bào.
Về mặt lịch sử, chitin đƣợc Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1821 trong
cặn dịch chiết của một loại nấm. Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ
nguồn gốc của nó. Năm 1823 Odier phân lập đƣợc một chất từ bọ cánh cứng mà
ông gọi là chitin hay “chiton”, tiếng Hy Lạp có nghĩa là vỏ giáp, nhƣng ông không
phát hiện ra sự có mặt của nitơ trong đó. Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi
đến kết luận chitin có dạng công thức giống với xenlulozơ.
Từ các kết quả nghiên cứu trƣớc đây về chitin, thống kê đƣợc hàm lƣợng chitin
có trong vỏ các loài động vật giáp xác đƣợc thể hiện qua bảng sau:

Khóa luận tốt nghiệp 5 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Bảng 1.1. Hàm lượng chitin có trong vỏ các loài động vật giáp xác
Nguồn
% CaCO
3

% Protein
% Chitin
Vỏ tôm nâu
48.97
29.5
21.53
Vỏ tôm hồng
42.26
34.02
23.72
Nang mực
88.48
6.12
5.40
Mai mực ống
4.74
46.23
49.00
Vỏ cua
66.58
16.68
16.73

Vỏ loài tép nhỏ
63.94
15.46
20.06

Từ bảng trên, ta nhận thấy hàm lƣợng chitin ở mai mực ống là nhiều hơn cả.
Mặt khác, trong mai mực ống lại chứa chủ yếu là β−chitin, do đó mai mực ống đƣợc
chọn làm nguồn sản xuất β−chitin. Vỏ tôm hồng cũng chứa một lƣợng α-chitin khá
lớn, do đó để sản xuất α-chitin ngƣời ta thƣờng chọn vỏ tôm hồng làm nguyên liệu.
b. Cấu trúc
Chitin là polisaccarit mạch thẳng, có thể xem nhƣ là dẫn xuất của xenlulozơ,
trong đó nhóm (− OH) ở nguyên tử C
2
đƣợc thay thế bằng nhóm axetyl amino
(−NHCOCH
3
). Nhƣ vậy chitin là poli (N – axety – 2 – amino – 2 – deoxi – β − D
−glucopyranozo) liên kết với nhau bởi các liên kết β−(1,4) glicozit. Trong đó các
mắt xích của chitin cũng đƣợc đánh số nhƣ của glucozơ.

Hình 1.1. Cấu trúc của chitin
1.1.2. Tính chất vật lý
Chitin là tinh thể màu trắng hoặc màu ngà, vô định hình và không mùi. Không
tan trong hầu hết các dung môi thông dụng (do chitin có liên kết hidro chặt chẽ
CH
3

CH
3

CH
3

CH
3

Khóa luận tốt nghiệp 6 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
giữa các phân tử nên chitin thể hiện ái lực còn hạn chế đối với hầu hết các dung
môi). Chỉ có thể tan trong các dung môi đặc biệt nhƣ N, N − dimetylaxetamit có
chứa 5 − 10% LiCl, hay một số dung môi đã flo hóa nhƣ hexafloaxeton hay
hexaflo−2−propanol với mức tan phụ thuộc vào nguồn gốc điều chế. Ngoài ra để có
thể hòa tan đƣợc chitin ngƣời ta còn có thể sử dụng một số hệ dung môi khác nhƣ:
axit fomic – axit dicloaxetic, axit tricloaxetic − dicloetan,
Do chitin có khối lƣợng phân tử lớn, nên nó dễ bị cắt mạch làm giảm khối
lƣợng trong phản ứng với kiềm đặc ở nhiệt độ cao, có khả năng phân hủy sinh học
trong tự nhiên bởi nhiều loài sinh vật, có khả năng sát trùng, kháng khuẩn, kích
thích sinh trƣởng,
Liên kết hidro giữa các phân tử của β-chitin yếu hơn so với α-chitin nên nó có
ái lực mạnh hơn đối với nƣớc và dung môi hữu cơ. Chính vì thế mà β-chitin có thể
trƣơng đáng kể trong nƣớc và tan đƣợc trong axit fomic hoặc axit axetic loãng.
1.1.3. Mật độ điện tử trên nguyên tử Nitơ của mạng tinh thể chitin
Trong chitin mật độ điện tử trên nguyên tử nitơ của mạng polime đƣợc xác định
bằng phƣơng pháp kinh nghiệm của Zindols cho kết quả nhƣ sau:
Bảng 1.2. Mật độ điện tử trên nguyên tử nitơ của α-chitin và β-chitin tính theo
phương pháp Zindols (Vòng* = vòng N−axetyl−D−glucosamin)
Cấu hình
Mật độ điện tử trên nguyên tử nitơ
2 vòng*
3 vòng*

Α-chitin
-0.262
-0.196
-0.281
-0.259
-0.231
Β-chitin
-0.272
-0.125
-0.306
-0.483
-0.251

1.2. Chitosan
1.2.1. Nguồn gốc, cấu trúc [1][2]
a. Nguồn gốc
Chitosan là một dạng chitin đã bị khử axetyl trong môi trƣờng kiềm. Chitosan
còn có tên là poli β−(1−4)−2−amino−2−deoxi−D−glucozo hoặc là poli β − (1 − 4)
– D − Glucosamin. Trong tự nhiên, chitosan chỉ tồn tại trong thành phần tế bào của
Khóa luận tốt nghiệp 7 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
một số loài nấm nên chitosan chủ yếu đƣợc tạo ra bằng phƣơng pháp nhân tạo nhằm
phục vụ cho đời sống, công nghiệp, cho sự nghiệp khoa học kĩ thuật của con ngƣời.
b. Cấu trúc
Trong số các dẫn xuất của chitin thì chitosan là một trong những dẫn xuất
quan trọng vì nó có hoạt tính sinh học cao và có nhiều ứng dụng trong thực tế.
Việc sản xuất chitosan tƣơng đối đơn giản, không cần dung môi, hóa chất độc
hại, đắt tiền. Chitosan thu đƣợc bằng phản ứng deacetyl hóa chitin, biến đổi nhóm
N−acetyl thành nhóm amin ở vị trí C
2

.
Do quá trình khử acetyl xảy ra không hoàn toàn nên ngƣời ta quy ƣớc nếu độ
deacetyl hóa (degree of deacetylation) DD > 50% thì gọi là chitosan, nếu DD <
50% gọi là chitin.
Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị 2−amino−2−deoxy−β−D−
glucosamine liên kết với nhau bằng liên kết β− (1−4) glucozit.

Hình 1.2. Cấu trúc của chitosan
Chitin và chitosan có cấu trúc tƣơng tự nhƣ cellulose, chỉ khác nhóm OH ở vị
trí C
2
của xenlulozơ đƣợc thay bởi nhóm amin. Do đó, chitosan và chitin đƣợc coi là
chất xơ có nguồn gốc động vật.
Qua cấu trúc của chitin – chitosan ta thấy chitin chỉ có một nhóm chức hoạt
động là −OH (H ở nhóm hydroxyl bậc 1 linh động hơn H ở nhóm hydroxyl bậc 2
trong vòng 6 cạnh) còn chitosan có 2 nhóm chức hoạt động là −OH, −NH
2
, do đó
chitosan dễ dàng tham gia phản ứng hóa học hơn chitin. Trong thực tế các mạch
chitin – chitosan đan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời, việc
tách
và phân tích chúng rất phức tạp.

Khóa luận tốt nghiệp 8 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Chitosan chứa nhiều nhóm –NH
2
nên có thể tan trong dung dịch axit. Khi tan
trong dung dịch axit, chitosan tạo gel có thể tráng mỏng thành màng. Ứng dụng tính
chất này nên chitosan đƣợc dùng để tạo màng không thấm bảo quản trái cây hay

dùng hỗ trợ trong điều trị viêm loét dạ dày, tá tràng (trong môi trƣờng axit của dạ
dày, chitosan tạo gel che phủ, bảo vệ niêm mạc).
Một số dẫn xuất của chitosan dạng acetate, ascorbate, lactate, malate và một số
dạng khác có thể hòa tan trong nƣớc. Chính vì thế mà chitin đã đƣợc biến đổi thành
chitosan và các dẫn xuất của chitosan để đáp ứng các yêu cầu sử dụng khác nhau
trong đời sống.
1.2.2. Tính chất vật lý
Công thức phân tử: [C
6
H
11
O
4
N]
n

Phân tử lƣợng: M
chitosan
= (161,07)
n
Chitosan có màu trắng ngà hoặc màu vàng nhạt, tồn tại dạng bột hoặc dạng
vảy, không mùi, không vị, nhiệt độ nóng chảy 309 - 311
0
C.
Chitosan ở thể rắn, xốp nhẹ, tồn tại ở hai dạng: dạng tinh thể chiếm tỉ lệ cao
(50-60%) và dạng vô định hình. Chitosan có màu vàng hoặc màu trắng, không mùi,
hút ẩm nhiều, không tan trong nƣớc, axit đặc, kiềm đặc và loãng, không tan trong
cồn axeton và các dung môi hữu cơ khác. Chitosan tan nhiều trong axit loãng tạo
dung dịch keo trong suốt các muối tan trong nƣớc. Độ nhớt của dung dịch chitosan
trong axit loãng liên quan đến kích thƣớc và trọng lƣợng phân tử trung bình của

chuỗi polime. Độ nhớt thay đổi theo nguồn gốc của chitin và phƣơng pháp điều chế
chitosan
1.2.3. Tính chất sinh học của chitosan
Chitosan không độc, dùng an toàn cho ngƣời. Chúng có tính hoà hợp sinh học
cao với cơ thể, có khả năng tự phân huỷ sinh học.
Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng nhƣ: tính kháng nấm, tính
kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh
của tế bào, có khả năng nuôi dƣỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dƣỡng, tác
dụng cầm máu, chống sƣng u.
Khóa luận tốt nghiệp 9 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Ngoài ra, chitosan còn có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid máu, hạ
huyết áp, điều trị thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết.
Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptit–insulin, kích thích việc tiết
ra insulin ở tuyến tụy nên chitosan đã đƣợc dùng để điều trị bệnh tiểu đƣờng.
Nhiều công trình đã công bố khả năng kháng đột biến, kích thích làm tăng cƣờng
hệ thống miễn dịch cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển các tế bào u,
ung thƣ, HIV/AIDS, chống tia tử ngoại, chống ngứa… của chitosan.
1.2.4. Độc tính của chitosan
Vào năm 1968, K. Arai và cộng sự đã xác định chitosan hầu nhƣ không
độc, chỉ số LD
50
=16g/kg cân nặng cơ thể, không gây độc trên súc vật thực
nghiệm và ngƣời, không gây độc tính trƣờng diễn.
Nghiên cứu tiêm chitosan theo đƣờng tĩnh mạch trên thỏ, các tác giả đã kết
luận: chitosan là vật liệu hoà hợp sinh học cao, nó là chất mang lý tƣởng trong hệ
thống vận tải thuốc, không những sử dụng cho đƣờng uống, tiêm tĩnh mạch, tiêm
bắp, tiêm dƣới da, mà còn sử dụng an toàn trong ghép mô.
Dùng chitosan loại trọng lƣợng phân tử trung bình thấp để tiêm tĩnh mạch,
không thấy có tích luỹ ở gan. Loại chitosan có DD ≈ 50%, có khả năng phân huỷ

sinh học cao, sau khi tiêm vào ổ bụng chuột, nó đƣợc thải trừ dễ dàng, nhanh
chóng qua thận và nƣớc tiểu, chitosan không phân bố tới gan và lá lách.
Nhiều tác giả đã chỉ rõ những lợi điểm của chitosan: tính chất cơ học tốt,
không độc, dễ tạo màng, có thể tự phân hủy sinh học, hòa hợp sinh học không
những đối với động vật mà còn đối với các mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm
mau liền vết thƣơng.
1.3. Tính chất hóa học và sự khác nhau giữa chitin và chitosan
1.3.1. 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
hoá 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.
Khóa luận tốt nghiệp 10 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Mặt khác chitin/chitosan là những polime mà các monome đƣợc nối với nhau
bởi các liên kết β−(1− 4)−glicozit; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hoá
học nhƣ: axit, bazơ, tác nhân oxy hóa và các enzim thuỷ phân.
+ Các phản ứng của nhóm –OH
- Dẫn xuất sunfat.

- Dẫn xuất O − axyl cuả chitin/chitn.
- Dẫn xuất O – tosyl hoá chitin/chitosan.
+ Phản ứng ở vị trí N.
- Phản ứng N − axetyl hoá chitosan.
- Dẫn xuất N − sunfat chitosan.
- Dẫn xuất N − glycochitosan (N – hidrroxy − etylchitosan).
- Dẫn xuất acroleylen chitossan.
- Dẫn xuất acroleylchitosan.
+ Phản ứng xảy ra tại vị trí O, N.
- Dẫn xuất O,N – cacboxymetylchitosan.
- Dẫn xuất N,O − cacboxychitosan.
- Phản ứng cắt đứt liên kết β – (1− 4) glicozit
Ta xét một số phản ứng cụ thể:
1.3.1.1. Phản ứng axetyl hóa (axyl hóa)
Chitin không tan trong các dung môi thích hợp cho phản ứng axetyl hóa nên
phản ứng này chủ yếu xảy ra trong điều kiện dị thể.
Phản ứng axetyl hóa hoàn toàn chitin bằng anhidrit axetic (Ac
2
O) có thể thực
hiện đƣợc trong môi trƣờng axit metasunfonic (CH
3
SO
2
OH). β-chitin cũng không
tan trong các dung môi thông thƣờng nhƣ α-chitin nhƣng trƣơng đáng kể trong
nhiều dung môi hữu cơ (methanol). Do đó, nhóm amino tự do có trong β-chitin có
thể đƣợc axetyl hóa trực tiếp trong methanol bởi Ac
2
O tạo thành chitin thuần nhất
poli-N-axetyl-D-glucosamin. Đối với α-chitin trong cùng điều kiện này thì phản

ứng axetyl hóa không diễn ra.
Phản ứng axetyl hóa có thể xảy ra hoàn toàn mà không có phản ứng phụ khi xử
lý β–chitin ở dạng huyền phù với Ac
2
O trong piridin dƣới tác dụng của xúc tác
Khóa luận tốt nghiệp 11 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
4−dimetylaminopiridin (DMAP). Phản ứng này phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, thời
gian, chất xúc tác và đặc biệt là nguyên liệu điều chế chitin.
Ngoài ra, còn có các phản ứng axyl hóa khác nhƣ: cacbonyl hóa chitin trong
môi trƣờng DMAC/LiCl tạo ra các sản phẩm đƣợc dùng để sản xuất thuốc diệt cỏ.
1.3.1.2. Phản ứng deaxetyl hóa
Nhóm axetyl của chitin có thể loại trừ bằng cách thủy phân với kiềm. Phản ứng
dùng để điều chế chitosan, chitin tan trong nƣớc từ chitin. Tiến hành phản ứng
deaxetyl hóa α−chitin bằng NaOH hoặc KOH ở 100-106
o
C thu đƣợc chitosan có
DD = 0,7÷0,95. Nếu muốn thu đƣợc chitosan có mức độ deaxetyl hóa hoàn toàn
(Da ≈ 0) phải rửa sạch mẫu rồi xử lý kiềm lặp lại. Phản ứng phân hủy mạch chính
cũng diễn ra song song với phản ứng deaxetyl hóa. Vì vậy, để ngăn chặn sự phân
hủy mạch trong quá trình phản ứng deaxetyl hóa thì một số chất chống oxy hóa nhƣ:
thiophenol (1ml/g chitosan) hay natri bohydrua NaBH
4
(0,1 g/g chitosan) đƣợc cho
thêm vào hỗn hợp phản ứng. NaBH
4
là chất chống oxy hóa đƣợc dùng để ngăn chặn
sự phân hủy mạch polime tốt hơn thiophenol. Trong điều kiện đồng thể, phản ứng
xảy ra một cách ngẫu nhiên trên mạch chính, khi chitin có DD≈0,5 thì khả năng ƣa
nƣớc đặc biệt lớn, dẫn đến có khả năng tan đƣợc trong nƣớc trung tính. Cũng với

chitin với DD≈0,5 nhƣng nếu đƣợc điều chế trong điều kiện dị thể thì lại không tan
trong nƣớc (có lẽ do trong mạch có những khối tập trung các nhóm axetyl). Sự phân
bố nhóm axetyl của chitin với DD ≈ 0,5 điều chế trong điều kiện dị thể và đồng thể
khác nhau, nên các thông số vật lý và khả năng thủy phân hóa bởi lyozim cũng khác
nhau.
1.3.1.3. Phản ứng đồng trùng hợp ghép
Chitin là một polime sinh học đặc biệt có nguồn gốc từ thiên nhiên, nhƣng tính
không tan của nó trong hầu hết các dung môi hữu cơ đã gây cản trở cho việc nghiên
cứu và ứng dụng nó. Vấn đề đặt ra cho các nhà nghiên cứu khoa học là làm thế nào
để có thể tạo ra các dẫn xuất của chitin để có thể ứng dụng trong khoa học cũng
nhƣ trong đời sống. Do đó, khả năng ghép tổng hợp các polime từ chitin và chitosan
đã thu hút sự quan tâm của cả thế giới nhƣ một phƣơng pháp mới và lý thú để cải
biến khả năng ứng dụng của chitin. Tuy nhiên, phản ứng ghép đồng trùng hợp
Khóa luận tốt nghiệp 12 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
polime lên chitin và chitosan chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều, do đó chƣa có một hệ
thống thƣơng mại lớn ứng dụng chitin/chitosan ghép đồng trùng hợp polime.
Sản phẩm đồng trùng hợp ghép từ chitin/chitosan có các tính chất khác nhau
phụ thuộc vào bản chất chitin/chitosan (mức độ deaxetyl hóa, khối lƣợng phân tử
trung bình, ) và đặc điểm cấu trúc phân tử (loại mạch nhánh, độ mạch nhánh, vị trí
gắn mạch nhánh vào mắt xích của chitin/chitosan, ) cũng nhƣ điều kiện phản ứng
đồng trùng hợp ghép. Sản phẩm của đồng trùng hợp ghép polime lên chitin/chitosan
đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhƣ: xử lý nƣớc, hấp phụ các cation kim loại,
trong y học, nông nghiệp, chế biến thực phẩm, xúc tác cho phản ứng tạo vòng càng.
1.3.1.4. Phản ứng ankyl hóa
2−hydroxyetyl−chitin (glycol−chitin) là một dẫn xuất tan trong nƣớc trung tính
đã đƣợc thƣơng mại hóa. Glycol−chitin đƣợc điều chế bằng cách xử lý chitin kiềm
với etylenoxit. Vì phản ứng này diễn ra trong môi trƣờng kiềm mạnh nên phản ứng
N−deaxetyl hóa cũng diễn ra đồng thời. Deaxetyl hóa glycol−chitin bằng kiềm
mạnh thu đƣợc glycol−chitosan.

Một dẫn xuất tan trong nƣớc khác nữa của chitin là dihidroxy propyl−chitin
đƣợc điều chế bằng phản ứng giữa chitin kiềm và 3−clopropan−1,2−diol (glyxerol
α−monoclohydroxyl) trong môi trƣờng isopropanol.
1.3.1.5. Phản ứng tạo bazơ Schiff
Nhóm amino tự do ở chitosan phản ứng với andehit tạo thành bazơ Schiff. Phản
ứng loại này đƣợc tiến hành trong dung dịch nƣớc của axit axetic với methanol và
dễ dàng đạt đến DS =1.
Glutarandehit là một diandehit thƣờng đƣợc dùng để liên kết ngang với chitosan
dùng cho mục đích cố định enzyme. Liên kết ngang với glutarandehit làm tăng khả
năng hấp phụ ion kim loại nặng của chitosan và đƣợc sử dụng làm màng bán thấm.
1.3.1.6. Phản ứng thủy phân đề polime hóa
a. Phương pháp hóa học:
Sự đề polime của chitin/chitosan dùng H
2
O
2
là phản ứng đồng thể có số lƣợng
các liên kết gluco bị phá tỷ lệ với lƣợng axit HNO
2
đƣợc dùng. Cơ chế gồm sự tách
nhóm amin của các gốc deaxetyl glucosamine hình thành 2,5−anhydro−D−mantozơ,
Khóa luận tốt nghiệp 13 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
sau đó tạo 2,5−anhydro−D−manitol bằng cách dùng NaBH
4
. Các phân tử HNO
2
tấn
công vào các nhóm amino của các gốc deaxetylglucosamin sau khi đã tách liên kết
gluco gần kề.

Tuy nhiên, các phƣơng pháp thoái biến axit không đặc trƣng lắm do quá trình
thủy phân tiến hành một cách lộn xộn, kích thích một số lƣợng lớn các monome và
vấn đề loại bỏ axit khó khăn, không kinh tế. Xử lý hóa học, dùng axit mạnh là một
phƣơng pháp nhanh, phổ biến để sản xuất các chitoligome, nhƣng không thuận lợi ở
chỗ giá thành cao, năng suất thấp và lƣợng axit thừa gây ô nhiễm môi trƣờng.
b. Phương pháp vật lý
Sự bức xạ là một phƣơng pháp hữu hiệu để depolime tạo ra các oligome. Các tia
sáng tác dụng lên chitin/chitosan trong dung dịch axit axetic (CH
3
COOH) với các
tốc độ khác nhau và cho hiệu quả khác nhau. Dùng H
3
PO
4
85% ở các nhiệt độ khác
nhau, thời gian khác nhau thì chitosan có khối lƣợng phân tử thấp điều chế đƣợc có
độ nhớt và khối lƣợng trung bình khác nhau từ 7,1.10
4
.
c. Phương pháp dùng enzyme
Phƣơng pháp dùng enzym là rất quan trọng vì khi xử lý bằng phƣơng pháp này
thì cho phép quá trình depolime xảy ra trong điều kiện nhẹ nhàng hơn phƣơng pháp
hóa học và phƣơng pháp vật lý.
Các chitin/chitosan có độ tan cao đƣợc sản xuất bằng chitinase, chitosanase,
gluconase, lipase và một vài protease. Ngoài ra, các enzyme không đặc trƣng nhƣ
lyozym, cellnase, papain, pectinase cũng đƣợc dùng để điều chế chitin/chitosan có
độ tan cao, trong đó papain đƣợc quan tâm đặc biệt bởi nguồn gốc thực vật của nó.
1.3.2. Một số điểm khác nhau giữa chitin và chitosan
Bảng 1.3. Một số điểm khác nhau giữa chitin và chitosan
Thông số

Chitin
Chitosan
Monome
N-axetyl-D-glucosamin (NADG)
D-glucosamin
Bản chất cấu tạo
hóa học
Trung hòa điện (chỉ 10% là nhóm
amin −NH
2
ở C
2
, còn lại 90% là
nhóm N-axetyl –NHCOCH
3

Là một cantionit, có
khoảng 70-90% là nhóm
amino
Khóa luận tốt nghiệp 14 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Nguồn gốc
Thiên nhiên
Nhân tạo
Trữ lƣợng
Thứ hai sau xenlulozơ, khoảng
10
13
tấn/năm
Hầu nhƣ không có

Độ kết tinh
Rất cao, do nhóm –NHCOCH
3
ở
vị trí C
2
làm tăng liên kết hidro
giữa các mạch và trong mạch
Gần nhƣ vô định hình khi
DA =0 do –NH
2
ở C
2

Vai trò trong
thiên nhiên
Vỏ bảo vệ: vỏ tôm, cua, vỏ côn
trùng, vỏ nhộng, vỏ tế bào vi
khuẩn, vỏ một số loài sâu ở đáy
biển, kể cả da ngƣời.
Không có
Độ độc với 200
mg/kg chó
Chấp nhận đƣợc (chó sống)
Độc khá nghiêm trọng
(tác động lên hệ miễn
dịch, gây ra hiện tƣợng
xung huyết phổi).
Công nghệ chế
tạo

Đơn giản
Phức tạp, tốn vốn đầu tƣ
(hóa chất, nƣớc rửa, nhân
công, thiết bị)
Môi trƣờng
Ít gây ô nhiễm
Gây ô nhiễm do NaOH
có nồng độ cao
Thị trƣờng
Đã dùng cho ngƣời
Chỉ dùng cho động vật
Giá cả
Rẻ hơn
Đắt gấp 3 lần chitin

1.4. Điều chế chitin/chitosan
1.4.1. Điều chế chitin [12]
a. Nguyên tắc
Chitin đƣợc điều chế nhìn chung phải dựa trên nguyên tắc: Loại bỏ protein,
canxi, các loại chất màu ra khỏi vỏ của các loại giáp xác và làm sạch phần chitin
còn lại. Theo phƣơng pháp hóa học protein đƣợc loại bỏ bằng cách ngâm nguyên
liệu đã nghiền nhỏ trong môi trƣờng (NaOH 1M) còn muối khoáng đƣợc loại bỏ
bằng cách ngâm nguyên liệu trong axit (HCl 1M). Phƣơng pháp này khá đơn giản,
Khóa luận tốt nghiệp 15 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
không nguy hiểm nhƣng thời gian xử lý lâu, một lƣợng lớn axit và kiềm phế thải
không sử dụng đƣợc gây ô nhiễm ở môi trƣờng.
Khi xử lý chitin trong môi trƣờng kiềm thì nhóm axetamit trong đại mạch phân
tử chitin bị thay thế bởi nhóm amino do phản ứng deaxetyl hóa, do đó chitin sau khi
xử lý có độ deaxetyl hóa trung bình ≈ 0,1. Mặt khác, song song với quá trình loại bỏ

muối khoáng thì mạch chitin cũng bị thủy phân, cắt mạch tạo ra mạch có khối lƣợng
phân tử trung bình thấp hơn ban đầu.
a. Điều chế chitin keo
Do tính không tan trong hầu hết các loại dung môi, nguyên liệu đầu trong một
phản ứng hóa học có sự tham gia của chitin là bột chitin mịn. Bột chitin mịn đƣợc
gọi là chitin keo và nó đƣợc điều chế bằng cách: hòa tan chitin và axit HCl đậm đặc
rồi rót dung dịch vào nƣớc. Chitin kết tủa thành một loại vật liệu bột có thể phân tán
vào nƣớc. Và do xử lý bằng axit nên ta thu đƣợc bột chitin có khối lƣợng phân tử
trung bình thấp hơn ban đầu do quá trình thủy phân depolime hóa.
b. Điều chế chitin tan trong nước (water soluble chitin – WSC)
Chitin không tan trong nƣớc nhƣng có thể hòa tan trong dung dich nƣớc của
NaOH đƣợc gọi là chitin kiềm. Khi ngâm chitin vào dung dịch NaOH đặc và xử lý
với tinh thể nƣớc đá vụn thì tạo thành dung dịch chitin kiềm. Trong điều kiện này,
phản ứng deaxetyl hóa diễn ra nhanh trong dung dịch. Một mẫu dung dịch chitin
kiềm với nồng độ NaOH 10% để ở nhiệt độ phòng trong 70 giờ sẽ cho chitin với
DD≈0,5 tan hoàn toàn trong nƣớc trung tính. Với DD lớn hoặc nhỏ hơn 0,5 thì
chitin sẽ không tan hoàn toàn và dẫn đến tạo thành gel trƣơng. Với chitin có
DD≈0,45÷0,5 thì độ tan trong nƣớc là tốt nhất.
Khi tiến hành N−axetyl hóa chitosan đến độ axetyl hóa trung bình ≈0,5 thì cũng
thu đƣợc WSC. Theo nghiên cứu của tác giả Trần Thái Hòa cùng các đồng sự thấy
rằng sự hòa tan của chitin (chitosan sau khi deaxetyl) chính là do kích thƣớc hạt của
nó.
1.4.2. Điều chế chitosan
Chitosan tự nhiên tồn tại trong thành tế bào của một số loại nấm, đƣợc tạo thành
nhờ hoạt động của một loại enzyme đã deaxetyl hóa chitin.
Khóa luận tốt nghiệp 16 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Hầu hết chitosan thƣơng mại với độ DD khác nhau đều đƣợc điều chế bằng
cách deaxetyl hóa α-chitin trong môi trƣờng kiềm (NaOH/NaHB
4

) với nồng độ 40%
ở 110
o
C trong thời gian vài giờ. Và để có thể thu đƣợc chitosan đã deaxetyl hóa
hoàn toàn, ngƣời ta phải tiến hành phản ứng deaxetyl chitin lặp lại nhiều lần. Ngoài
phƣơng pháp điều chế chitosan bằng phƣơng pháp xử lý kiềm thì ngƣời ta cũng có
thể lợi dụng sự hoạt động của một số loại enzyme nhƣ chitanase, lyozim có khả
năng loại nhóm axetyl của chitin tạo thành chitosan. Việc sử dụng công nghệ enzym
để điều chế chitosan sẽ giảm thiểu nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng do sử dụng
nhiều hóa chất có nồng độ cao.
1.5. Tình hình nghiên cứu chitin/chitosan ở Việt Nam và trên thế giới [1] [9]
Trữ lƣợng chitin phần lớn có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua. Trong một thời gian,
các chất phế thải này không đƣợc thu hồi mà lại thải ra ngoài gây ô nhiễm môi
trƣờng. Năm 1977, Viện 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 đƣợc sẽ dùng để chế biến thức ăn
gia súc, còn phần chitin sẽ đƣợc dùng nhƣ một chất khởi đầu để điều chế các dân
xuất có nhiều dẫn xuất ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp.
Việc nghiên cứu sản xuất chitin/chitosan và các ứng dụng của chúng trong sản
xuất phục vụ đời sống là một hƣớng nghiên cứu tƣơng đối mới mẻ ở nƣớc ta. Vào
những năm 1978 đến 1980, Trƣờng Đại học Thủy sản Nha Trang đã công bố quy
trình sản xuất chitin/chitosan của kỹ sƣ Đỗ Minh Phụng, nhƣng chƣa có ứng dụng
cụ thể trong sản xuất. Gần đây, trƣớc yêu cầu xử lý phế liệu thủy sản đông lạnh
đang ngày càng cấp bách, trƣớc những thông tin kỹ thuật mới về chitin/chitosan,
cùng những tiềm năng thị trƣờng của chúng đã thúc đẩy các nhà khoa học bắt tay
vào nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chitin/chitosan ở các bƣớc cao hơn,
đồng thời nghiên cứu ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp.
Hiện nay, ở Việt Nam có nhiều cơ sở khoa học đang nghiên cứu sản xuất
chitin/chitosan nhƣ: Trƣờng Đại học Nông lâm − Thành hố Hồ Chí Minh; Trung
tâm nghiên cứu polime − Viện Khoa học Việt Nam; Viện Hóa thuộc phân Viện

Khóa luận tốt nghiệp 17 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Khoa học Việt Nam tại thành phố Hồ Chí Minh; Trung tâm Công nghệ và sinh học
Thủy sản – Viện Nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản 2.
Ở miền Bắc, Viện Khoa học Việt Nam dã kết hợp với Xí nghiệp Thủy sản Hà
Nội sản xuất chitosan và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp ở đồng lúa Thái Bình
và đã thu đƣợc một số kết quả đáng khích lệ.
Ở miền Nam, Trung tâm Công nghệ và Sinh học thủy sản phối hợp với một số
cơ quan khác: Đại học Y Dƣợc Thành phố Hồ Chí Minh, Phân viện Khoa học Việt
Nam, Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam, đang nghiên cứu sản xuất và ứng
dụng chitin/chitosan trong lĩnh vực nông nghiệp, y dƣợc và mỹ phẩm.
Qua nghiên cứu ảnh hƣởng của chitosan và các nguyên tố vi lƣợng lên một số
chỉ tiêu sinh hóa của mạ lúa ở nhiệt độ thấp thì kết quả nghiên cứu cho thấy
chitosan vi lƣợng làm tăng hàm lƣợng diệp lục và hàm lƣợng nitơ; đồng thời hàm
lƣợng các enzyme nhƣ amylaza, catalaza hay peroxidaza cũng tăng lên.
Ngày nay chitosan còn đƣợc dùng làm nguyên liệu bổ sung vào thức ăn cho
tôm, cá, cua để kích thích sinh trƣởng.
Những ứng dụng của chitin/chitosan và những dẫn xuất của chúng ngày càng
phát triển. Một số đã đƣa vào ứng dụng nhƣ là: chỉ khâu tự hủy, da nhân tạo, thấu
kính chiết xuất, và một số ứng dụng khác còn đang nghiên cứu nhƣ: tác động kích
thích miễn dịch, chống sự phát triển của khối u, đặc tính làm giảm cholesterol máu;
trị bỏng nhiệt.
Da nhân tạo có nguồn gốc từ chitin, nó giống nhƣ một tấm vải và đƣợc bọc ốp
lên vết thƣơng chỉ một lần cho đến khi khỏi. Da nhân tạo bị phân hủy sinh học từ từ
cho đến lúc hình thành lớp biểu bì mới. Nó có tác dụng làm giảm đau, giúp cho các
vết sẹo bỏng phục hồi biểu bì một cách nhanh chóng. Trƣờng Đại học Dƣợc Hà
Nội, Đại học Y Hà Nội, Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia cũng
đã chế tạo thành công loại da nhân tạo này và bƣớc đầu ứng dụng có hiệu quả.
Chitin/chitosan và các oligome của nó có đặc tính miễn dịch do nó kích thích các tế
bào có tác dụng bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác nhân gây bệnh.

Những nghiên cứu gần đây hƣớng vào các oligome, N−axetyl−glucosamin và
Khóa luận tốt nghiệp 18 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
glucosamine, các chất này có tính chất của polyme tƣơng ứng nhƣng lại có ƣu thế là
tan tốt trong nƣớc do đó dễ dàng đƣợc hấp thụ.
Hiện nay trên thế giới thành công việc sử dụng chitosan làm chất tan để cố định
enzyme và tế bào. Enzym cố định đã cho phép mở ra việc sử dụng enzym trong
công nghiệp, y học và khoa học phân tích. Enzym cố định đƣợc sử dụng lâu dài,
không cần thay đổi chất xúc tác. Nhất là trong công nghệ làm sạch nƣớc, làm trong
nƣớc hoa quả, sử dụng enzym cố định rất thuận lợi và đạt hiệu quả cao. Chitosan
thỏa mãn yêu cầu đối với một chất mang có phân tử lƣợng lớn, bền vững, không tan
và ổn định với các yếu tố hóa học.
Do có cấu trúc tƣơng tự nhƣ xenlulozo nên chitosan đƣợc nghiên cứu bổ sung
vào làm nguyên liệu sản xuất giấy. Chitosan làm tăng độ bền dai của giấy, đồng thời
việc in trên giấy cũng tốt hơn. Trong sản xuất, qua nghiên cứu ngƣời ta thấy nếu bổ
sung 1% chitosan thì độ bền của giấy tăng lên khi bị ƣớt hay tăng độ nét khi in. Có
thể thay hồ tinh bột bằng chitosan để hồ vải, nó có tác dụng làm tơ sợi bền, mịn,
bong đẹp, cố định hình in, chịu đƣợc axit và kiềm nhẹ. Chitosan kết hợp với một số
thành phần khác để sản xuất vải chịu nhiệt, vải chống thấm, sản xuất vải col,
Chitosan đƣợc sử dụng để sản xuất kem chống khô da do tính chất của chitosan
là có thể cố định dễ dàng trên biểu bì của da nhờ các nhóm NH
4
+
. Các nhóm này
liên kết với các tế bào sừng hóa của da, nhờ vậy mà các nhà khoa học đã nghiên cứu
sử dụng chitosan làm các loại kem dƣỡng da chống nắng. Nhờ khả năng làm đông
tụ các thể rắn lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt các ion kim loại nhƣ
Pb, Hg, do đó chitin đƣợc sử dụng để tẩy lọc nguồn nƣớc thải công nghiệp từ các
nhà máy chế biến thực phẩm. Chitosan đƣợc sử dụng để chống hiện tƣợng mất nƣớc
trong quá trình làm lạnh, làm đông thực phẩm.

Do chitosan có tính chất diệt khuẩn, do đó nó đƣợc tạo thành màng mỏng để
bao gói thực phẩm chống ẩm mốc, chống mất nƣớc.
Đặc tính diệt khuẩn của chitosan thể hiện trên các mặt sau:
 Khi tiếp xúc với thực phẩm chitin/chitosan sẽ lấy đi từ các vi sinh vật này
các ion thiết yếu, ví dụ nhƣ ion Cu
2+
. Nhƣ vậy vi sinh vật sẽ bị chết do mất cân bằng
liên quan đến các ion thiết yếu.
Khóa luận tốt nghiệp 19 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
 Ngăn chặn phá hoại chức năng màng tế bào.
 Gây ra sự rò rỉ các phần bên trong tế bào.
Nhƣ vậy, việc dùng chitosan bao bọc xung quanh thực phẩm có thể kéo dài thời
gian bảo quản, giảm sự hƣ hỏng của thực phẩm do khả năng kháng nấm, kháng
khuẩn của nó.
1.6. Ứng dụng của chitosan [10]
1.6.1. Bảo quản thực phẩm
Một số dẫn xuất của chitosan diệt đƣợc 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. Có thể bảo
quản các loại thực phẩm tƣơi sống, đông lạnh khi bao gói chúng bằng các màng
mỏng dễ phân hủy sinh học và thân môi trƣờng. Thông thƣờng ngƣời ta hay dùng
màng PE để bao gói các loại thực phẩm khô. Nếu dùng PE để bao gói các thực
phẩm tƣơi sống thì có nhiều bất lợi do không khống chế đƣợc độ ẩm và độ thoáng
không khí (oxy) cho thực phẩm. Trong khi bảo quản, các thực phẩm tƣơi sống vẫn
"thở", nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nƣớc sẽ bị
ngƣng đọng tạo môi trƣờng cho nấm mốc phát triển. Màng bao bọc bằng chitin và
chitosan sẽ giải quyết đƣợc các vấn đề trên. Trong thực tế ngƣời ta đã dùng màng
chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả nhƣ đào, dƣa chuột, đậu, bƣởi v.v
Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tƣơng đƣơng với một số chất
dẻo vẫn đƣợc dùng làm bao gói.

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 lƣợng 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 đƣợc hoạt tính oxy hóa của các
polyphenol, làm thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lƣợng các hợp chất
phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tƣơi lâu hơn.
1.6.2. Dƣợc phẩm
a. Màng sinh học
Nhờ vào tính ƣu việt của chitosan, cộng với đặc tính không độc, hợp với cơ
thể, tự tiêu huỷ đƣợc, nên chitosan đã đƣợc ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong
Khóa luận tốt nghiệp 20 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
kỹ nghệ bào chế dƣợc phẩm, làm thuốc chữa bỏng, giảm đau, thuốc hạ cholesterol,
thuốc chữa bệnh dạ dày, chống đông tụ máu, tăng sức đề kháng, chữa xƣơng khớp
và chống đƣợc cả bệnh ung thƣ Theo một số nhà khoa học thì chitosan có khả
năng khống chế sự gia tăng của tế bào ung thƣ.
Qua thí nghiệm thực hiện trên 60 bệnh nhân tuổi từ 35-76 của nhóm các bác sĩ
Bệnh viện K Hà Nội vào năm 2003 đã chứng minh, chitosan có tác dụng hỗ trợ điều
trị bệnh ung thƣ. Một công trình nghiên cứu thí nghiệm tiêm chitosan với liều
100mg/kg trên da chuột cống, sau đó gây viêm bằng Canageenin. chitosan còn có
khả năng chống viêm cấp trên mô lành.
Tại cuộc chiến Iraq vừa qua, Mỹ cũng đã sử dụng loại băng cứu thƣơng kiểu
mới, kỹ thuật cao, có thành phần cấu tạo bởi chất chitosan. So với các loại băng
thƣờng, tốc độ cầm máu, tính sát khuẩn và thời gian lành mô khi sử dụng loại băng
này có hiệu quả hơn gấp nhiều lần. Và từ lâu, một số chuyên gia ở Trung tâm Huyết
học thuộc Viện Hàn lâm Y học Nga cũng đã phát hiện, chitosan có thể ngăn chặn sự
phát triển của chứng nhồi máu cơ tim và bệnh đột quỵ.
b. Thuốc
Điển hình trên thị trƣờng dƣợc hiện nay là loại thuốc chữa khớp làm từ vỏ tôm
có tên glucosamin đang đƣợc thịnh hành trên toàn thế giới.

So với sản phẩm cùng loại thì glucosamin có ƣu thế hơn, do sản xuất từ nguồn
vỏ tôm tự nhiên nên sản phẩm ít gây phản ứng phụ, không độc hại và không bị rối
loạn tiêu hoá cho ngƣời bệnh (rất quan trọng). Nƣớc Mỹ đã tiêu thụ đƣợc hơn 1 tỷ
viên nang glucosamin. Những năm gần đây, loại thuốc chữa khớp này còn đƣợc phổ
cập rộng ở nhiều nƣớc trong đó có cả nƣớc ta.
1.6.3. Xử lý nƣớc thải
+ Về ứng dụng của chitosan trong việc xử lí nƣớc thải, dùng chitosan để hấp
phụ các ion kim loại nặng gây ô nhiễm môi trƣờng sinh thái nhƣ Cu, Hg, Cr, Pb, Ni,
Cd, trong đó có lẽ Cr gây nguy hiểm cho sinh thái nhất. Cr có thể tồn tại ở nhiều
dạng với nhiều số oxi hoá khác nhau, trong số đó, chỉ có những hợp chất hóa trị 3
với hóa trị 6 là thân thiện, quan trọng với môi trƣờng. Cr(VI) có thể gây hại vì nó
phân tán ở dạng CrO
4
2-
hay HCrO
4
-
có thể oxi hoá những phân tử sinh học. Mặt
Khóa luận tốt nghiệp 21 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
khác, do có khả năng hoà tan cao, Cr(VI) có thể gây hại cho sự sống của sinh vật
hơn Cr(III).
+ Kỹ thuật cổ điển để khử ion kim loại trong nƣớc thải bao gồm các công đoạn
nhƣ kết tủa, tách qua màng, thẩm thấu ngƣợc, bay hơi và xử lí điện hoá. Tuy nhiên,
với những cách làm nhƣ vậy thì không hiệu quả lắm đối với những nƣớc thải có
hàm lƣợng ion kim loại quá thấp, mà cần phải có kinh tế cao. Hiện nay, ngƣời ta tìm
cách hạ giá thành của qui trình bằng cách cho những vật liệu có khả năng hấp thụ
các ion kim loại độc hại. Và khâu mạch chitosan là chìa khoá vấn đề.
+ Với sự hiện diện của nhóm amino ở vị trí 2 và hydroxyl ở vị trí 3, chitosan dễ
hình thành phức chelate với hầu hết các ion kim loại. Nhƣng chitosan dùng trong

công đoạn hấp phụ phải là crosslinked (khâu mạch) chitosan. Qui trình crosslinking
cũng khá đơn giản, với những tác nhân nhƣ glutraldehyde hay epichlorohydrin. Gần
đây ngƣời ta hay dùng sóng gamma dƣới sự hiện diện của carbon tetrachloride
(CCl
4
) nhƣ là một chất sensitizer.

Bảng 1.4. Tóm tắt một số ứng dụng của chitosan trong một số lĩnh vực
Lĩnh vực ứng
dụng
Sử dụng cụ thể
Xử lý nƣớc
Làm đông/hóa keo hóa học cho các chất thải ô nhiễm vùng
nƣớc
Loại bỏ/thu hồi của các ion kim loại từ dung dịch nƣớc thải
nƣớc
Nông nghiệp

Phủ lên cây
Chất kháng khuẩn
Lớp bao phủ hạt cây
Phân bón
Dệt may và giấy

Sợi cho ngành dệt và vải dệt thoi
Giấy và phim ảnh
Thực phẩm chức
năng/ Y tế
Chất cô đặc tự nhiên
Phụ gia thực phẩm bao gồm cả thức ăn vật nuôi

Khóa luận tốt nghiệp 22 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Thực phẩm chế biến (ví dụ: đƣờng tinh luyện)
Lọc và xác định
Chất Hypocholesterol (chất giảm béo)
Mỹ phẩm
Thành phần cho mái tóc và chăm sóc da (kem dƣỡng ẩm)
Y Sinh
Bao phủ các vết bỏng và các vết thƣơng cho ngƣời và động vật
Biomaterial (ví dụ: hấp thu chỉ khâu)
Thuốc chống đông hoặc các vật liệu antithrombogenic (Nhƣ
các dẫn xuất sunfat hóa-chitin)
Chất cầm máu(nhƣ chitosan)
Vận chuyển thuốc, vận chuyển gen
Công nghiệp thực
phẩm
+ Loại bỏ các chất nhuộm màu, chất rắn lơ lửng,
+ Chất bảo quản
+ Ổn định màu sắc
+ Phụ gia thức ăn gia súc
Công nghệ sinh
học
+ Cố định enzyme
+ Tách protein
+ Phục hồi tế bào
+ Bao phủ sắc ký
+ Cố định tế bào
Nông nghiệp
+ Phủ giống
+ Phân bón

+ Kiểm soát hóa chất nông nghiệp
Màng
+ Kiểm soát độ thấm
+ Thẩm thấu ngƣợc

1.7. Màng chitosan [2] [5]
* Khả năng tạo màng chitosan
Thông thƣờng, ngƣời ta hay dùng màng polyethylene (PE) để bao gói các loại
thực phẩm khô. Nếu dùng PE để bao gói các thực phẩm tƣơi sống thì có nhiều bất
lợi do không khống chế đƣợc độ ẩm và độ thoáng không khí (oxy) cho thực phẩm.
Khóa luận tốt nghiệp 23 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
Trong khi bảo quản, các thực phẩm tƣơi sống vẫn "thở", nếu dùng bao gói bằng PE
thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nƣớc sẽ bị ngƣng đọng tạo môi trƣờng cho nấm
mốc phát triển.
Chitosan có khả năng tạo màng sử dụng trong bảo quản thực phẩm nhằm hạn
chế các tác nhân gây bệnh tâm thần trong các sản phẩm đóng gói trong áp suất
thay đổi của thịt, cá tƣơi 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 cấp oxy bị hạn chế, nƣớc
sẽ bị ngƣng đọng tạo môi trƣờng cho nấm mốc phát triển.
- Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tƣơng đƣơng với một
số chất dẻo vẫn đƣợc 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 lƣợng 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 đƣợc hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm
thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lƣợng các hợp chất phenol ít biến

đổi, giữ cho rau quả tƣơi lâu hơn. Táo có phủ màng chitosan có thể giữ tƣơi trong
6 tháng, nó cũng làm chậm quá trình chín chuối hơn 30 ngày, chuối có màu vàng
nhạt khác hẳn với màu thâm nhƣ bảo quản thông thƣờng.
Màng bao bọc bằng chitin và chitosan sẽ giải quyết đƣợc các vấn đề của màng
PE. Trong thực tế, ngƣời ta đã dùng màng chitosan để đựng và bảo quản các loại
rau quả nhƣ đào, dƣa chuột, đậu, bƣởi v.v Màng chitosan cũng khá dai, khó xé
rách, có độ bền tƣơng đƣơng với một số chất dẻo vẫn đƣợc dùng làm bao gói.
Chế phẩm sinh học chitosan đƣợc tạo ra bằng cách hòa tan 1g chitosan trong
giấm ăn (CH
3
COOH) loãng 1% và dùng làm dung dịch gốc (hay còn gọi là dung
dịch nguyên). Tùy theo loại trái cây và chủng vi sinh vật gây nhiễm mà pha dung
dịch nguyên thành các dung dịch thứ cấp có nồng độ khác nhau để ứng dụng cho
việc bảo quản. Sau đó, dùng phƣơng pháp phun chế phẩm sinh học chitosan lên bề
mặt trái cây. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là kéo dài thời gian bảo quản độ tƣơi
của chuối gấp 3 lần so với các mẫu chuối làm đối chứng (không ứng dụng chế phẩm
Khóa luận tốt nghiệp 24 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
sinh học chitosan). Ngoài ra, nhờ dùng phƣơng pháp phun sƣơng lên trái cây nên có
thể ứng dụng phƣơng pháp này trên diện rộng và với khối lƣợng trái cây lớn.
* Ƣu 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 nƣớc ta.
Thành công này còn góp phần rất lớn trong việc giải quyết tình trạng ô nhiễm môi
trƣờng do các chất thải từ vỏ tôm gây ra.
B – Quả táo ta [16][17]
1.8. Đặc điểm
Táo ta, còn gọi là táo đƣờng có danh pháp khoa học là Ziziphus mauritiana.

Đây là loại cây ăn quả của vùng nhiệt đới, thuộc về họ Táo (Rhamnaceae). Quả là
loại quả hạch, khi chín nó mềm, chứa nhiều nƣớc, có vị ngọt. Các quả chín vào các
khoảng thời gian khác nhau ngay cả khi chỉ trên một cây và có màu lục nhạt khi còn
xanh và vàng nhạt khi chín. Kích thƣớc và hình dạng quả phụ thuộc vào các giống
khác nhau trong tự nhiên cũng nhƣ loại đƣợc trồng. Quả đƣợc dùng để ăn khi đã
chín hoặc ngâm rƣợu hay sử dụng để làm đồ uống. Nó là một loại quả giàu chất
dinh dƣỡng và chứa nhiều vitamin C.

Hình 1.3. Quả táo ta
Các loài cây này là các loài cây lớn nhanh và phát triển mạnh rễ cái. Chúng có
thể là loại cây bụi rậm rạp, cao từ 1,2-1,8 m hoặc cây thân gỗ cao từ 3–9 m hay
Khóa luận tốt nghiệp 25 Khoa Hóa
Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH
thậm chí tới 12 m; mọc thẳng hoặc tỏa tán rộng, với các cành rủ xuống và có hoặc
không có lông bao phủ, các cành nhánh ngoằn ngoèo, không gai hoặc có các gai
nhỏ, thẳng và sắc.
Chúng có thể là loại cây thƣờng xanh hoặc không có lá trong vài tuần trong
mùa hè nóng bức.
Lá so le, hình trứng hoặc elip thuôn dài, kích thƣớc 2,5-6,25 cm, chiều dài 2–
4 cm chiều rộng; dễ phân biệt với táo tàu (Ziziphus jujuba) bởi sự có mặt của các
sợi lông tơ dày dặc, mềm nhƣ lụa, có màu nâu hay trắng ở mặt dƣới cũng nhƣ cuống
lá non thì ngắn và có lông. Ở mặt trên, chúng có màu xanh lục thẫm, bóng mặt và
với 3 gân lá theo chiều dọc, dễ thấy và bị nén xuống cũng nhƣ các răng cƣa rất rõ
nét ở mép lá.
Hoa nhỏ, có 5 cánh hoa, màu vàng nhạt, tạo cụm 2-3 hoa trong nách lá.
Quả của loại mọc hoang có kích thƣớc dài 1,25-2,5 cm. Các loại đƣợc nuôi
trồng tốt có thể đạt kích thƣớc dài tới 6,25 cm và rộng tới 4,5 cm. Quả có thể có
dạng hình trứng xuôi, hình trứng ngƣợc, tròn hay thuôn dài; lớp vỏ trơn, bóng hay
sần sùi, mỏng nhƣng cứng, chuyển từ lục nhạt sang vàng, nếu để chín kỹ sẽ trở
thành một trong các màu nhƣ cam cháy/nâu đỏ/đỏ một phần hay toàn bộ.

Khi chƣa chín, lớp cùi thịt có màu trắng, giòn, nhiều nƣớc, vị từ chua tới ngọt,
có tính chất làm se nhẹ, tƣơng tự nhƣ ở quả táo tây dại. Quả đã chín ít giòn hơn và
chuyển dần sang dạng bột; quả quá chín nhăn nhúm, lớp cùi thịt có màu vàng sẫm,
mềm, xốp và có mùi thơm. Quả chứa một hột cứng. Hột chứa 2 hạt hình elip, màu
nâu, dài 6 mm.
1.9. Giá trị dinh dƣỡng và thành phần hóa học [9]
Năng lƣợng của quả táo: 52 kcal/100 g
Trong lĩnh vực hoạt động thể chất, các thành phần của táo có lợi cho cơ thể cả
trƣớc, trong và sau khi tập thể dục: nƣớc táo cung cấp trung bình 5mg/100g vitamin
C, nhƣng có thể từ 2-25 mg tùy thuộc vào sự đa dạng: ở phần ngoài của vỏ và nhiều
hơn nữa trong ruột, vì nó có nhiều gấp 4-5 lần các vitamin còn lại chứa trong quả.
Vitamin khác đƣợc tìm thấy trong quả táo: B1, B2, PP, B5, B6, B9, tiền vitamin A