Thử nghiệm sản xuất olygochitosan và sử dụng olygochitosan trong bảo quản cá nục nguyên liệu

i

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án này
Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha
Trang, phòng Đào tạo Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm lời cảm
ơn, niềm tự hào đã được học tập tại trường trong những năm qua.
Lòng biết ơn chân thành xin được giành cho thầy TS. Vũ Ngọc Bội - Trưởng
khoa Công nghệ Thực phẩm, đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian em thực
hiện đề tài vừa qua.
Xin chân thành biết ơn các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm
đã giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức q báu trong suốt q trình học
tập tại Trường Đại học Nha Trang để em làm hành trang sau này.
Xin cảm ơn các thầy cơ giáo ở các phịng thí nghiệm của Bộ mơn Cơng nghệ
Thực phẩm, phịng thí nghiệm Cơng nghệ Sinh học, phịng thí nghiệm Hóa sinh-Vi
sinh, Trung tâm thực hành thí nghiệm, Viện Nghiên cứu Cơng nghệ Sinh học đã tạo
điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực tập.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thành viên trong gia đình, các bạn cùng
làm thí nghiệm đã nhiệt tình giúp đỡ em thực hiện đề tài.

Nha Trang, tháng 06 năm 2012
Sinh viên thực hiện

Lê Thị Cẩm Ny


ii

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ....................................................................................3
1.1
Tổng quan về Chitin, Chitosan và Chitosan olygosacharide........................3
1.1.1 Cấu tạo và tính chất của Chitin, Chitosan và Chitosan olygosacharide........3
1.1.1.1 Chitin .........................................................................................................3
1.1.1.2 Chitosan .....................................................................................................5
1.1.1.3 Chitosan oligosacchride (COS)...................................................................7
1.1.2 Ứng dụng của Chitin-Chitosan và Oligochitosan ........................................8
1.1.2.1 Trong nông nghiệp .....................................................................................8
1.1.2.2 Trong Y học ...............................................................................................9
1.1.2.3 Trong cơng nghiệp ................................................................................... 11
1.1.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất Chitin – Chitosan – Oligoglucozamin....... 15
1.1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở ngồi nước .......................................................... 15
1.1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước........................................................... 17
1.2
Tổng quan về thủy sản Việt Nam.............................................................. 20
1.3
Tổng quan về cá nục................................................................................. 21
1.4
Tổng quan về phương pháp bảo quản lạnh................................................ 23
Chương II: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu ....................................... 26
2.1
Nguyên vật liệu ........................................................................................ 26
2.2
Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 27
2.2.1 Các phương pháp phân tích ...................................................................... 27
2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................................. 27
2.2.2.1 Quy trình dự kiến sản xuất Oligochitosan ................................................. 27
2.2.2.2 Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ COS đến khả năng giữ tươi cho cá. ... 29
2.3

Thiết bị và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu.......................................... 30
2.4
Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................ 30
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 31
3.1
Thử nghiệm sản xuất oligochitosan theo quy trình dự kiến ....................... 31
3.1.1 Xác định loại acid sử dụng ....................................................................... 31
3.1.2 Đề xuất quy trình sản xuất thực tế. ........................................................... 32
3.2
Tính tốn sơ bộ chi phí ngun vật liệu. ................................................... 34
3.3
Thử nghiệm ứng dụng oligochitosan để bảo quản cá nục........................... 35
3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ COS đến các chỉ tiêu cảm quan của cá. .............. 35
3.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Oligochitosan đến sự biến đổi của đạm
bazơ bay hơi ( đạm thối NH3). ............................................................................... 36


iii

3.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ Oligochitosan đến chỉ tiêu vi sinh vật của nguyên
liệu cá trong quá trình bảo quản............................................................................. 38
3.4
Đề xuất quy trình bảo quản cá nục nguyên liệu......................................... 39
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN................................................. 41
4.1 Kết luận........................................................................................................... 41
4.2 Đề xuất ý kiến ................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 42


iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
COS

Oligochitosan

XK

Xuất khẩu

VASEP

Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam

ASEAN

Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á

EU

Liên minh Châu Âu

TF

Thủy phân


v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của cá Nục Gai ................................................ 23
Bảng 3.1: Trạng thái chitosan dưới tác động của các chế độ thủy phân khác nhau . 31
Bảng 3.2: Chi phí nguyên vật liệu cho 100g Oligochitosan.................................... 34
Bảng 3.3: Sơ bộ tính tốn chi phí ngun vật liệu cho 100g Oligochitosan ............ 34
Bảng 3.4: Bảng điểm tổng hợp đánh giá cảm quan của các kiểm nghiệm viên đã có
trọng lượng............................................................................................................ 35


vi

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Cấu tạo Chitin .........................................................................................3
Hình 1.2: Cấu tạo Chitiosan ....................................................................................5
Hình 1.3: Sơ đồ quá trình biến đổi chitin thành Chitosan .........................................6
Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo của Oligochitosan .......................................................7
Hình 1.5: Cá Nục (Round scad) ............................................................................ 22
Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Chitosan
Oligosaccharie đến chất lượng cảm quan của cá ở nhiệt độ 0 ÷ 4oC....................... 35
Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các nồng độ dung dịch COS đến hàm
lượng NH3 ở nhiệt độ 0oC ÷4oC. ............................................................................ 37
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ COS đến tổng số vi sinh vật
hiếu khí trên bề mặt. .............................................................................................. 38


1

LỜI MỞ ĐẦU

Những năm gần đây xuất khẩu các mặt hàng thủy sản nước ta ngày càng phát

triển, đóng vai trò quan trọng trong tổng kim ngạch xuất khẩu Việt Nam. Tuy nhiên,
lượng phế liệu thủy sản thải ra từ các nhà máy rất lớn lên tới 70.000 tấn/năm
(2011). Nếu khơng có biện pháp xử lý thích hợp sẽ gây ra ơ nhiễm mơi trường
nghiêm trọng. Vì vậy, những u cầu xử lý phế liệu thủy sản đông lạnh mà chủ yếu
là vỏ tôm, cua, ghẹ đang ngày càng trở nên cấp bách. Đây là nguồn nguyên liệu chủ
yếu để sản xuất Chitin, Chitosan và Oligochitosan (COS). Do vậy, việc nghiên cứu
và phát triển sản xuất Chitosan và COS là rất quan trọng để nâng cao giá trị sử dụng
phế liệu này và làm sạch môi trường.
Chitosan là một polysaccharide có nguồn gốc từ vỏ tơm, cua, ghẹ. Đặc tính
của Chitosan là khơng tan trong nước, có thể hịa tan trong acid nhẹ và có khả năng
kháng khuẩn cao. Hiện nay, Chitosan đã được ứng dụng khá rộng trong các ngành
như: y dược, nông nghiệp và nhiều ngành công nghiệp khác. Tuy vậy, tiềm năng
lớn của nó ta vẫn cần nghiên cứu và khai thác sâu hơn, rộng hơn.
Để mở rộng phạm vi ứng dụng trong ngành Công nghệ Thực phẩm nói
chung và trong việc bảo quản thực phẩm nói riêng, cô Trần Thị Luyến đã nghiên
cứu thủy phân Chitosan thành Oligochitosan (COS)- một loại Oligosaccharid có đặc
tính gần giống Chitosan thậm chí có nhiều đặc tính ưu việt hơn như khả năng kháng
khuẩn tốt hơn nhưng lại dễ sử dụng hơn do đặc tính hịa tan trong nước. Do đó, các
nhà khoa học cho rằng khả năng ứng dụng của COS trong lĩnh vực sản xuất đời
sống sẽ được mở rộng hơn. Với tình hình hiện nay, các hóa chất bảo quản thực
phẩm như hàn the, Urea... bị cấm sử dụng trong lĩnh vực xuất khẩu thủy sản, thì đây
là một con đường mới để chúng ta nghiên cứu và áp dụng trong thực tế sản xuất.
Tuy vậy, hiện nay các cơng trình nghiên cứu ứng dụng Oligochitosan trong các lĩnh
vực của đời sống cịn rất ít. Chính vì thế, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Thử
nghiệm sản xuất olygochitosan và sử dụng olygochitosan trong bảo quản cá nục


2

nguyên liệu”. Với mục tiêu đánh giá khả năng ảnh hưởng của COS đến độ tươi của

Cá trong thời gian bảo quản Cá theo phương pháp bảo quản lạnh.
Nội dung của luận văn: luận văn nghiên cứu một số nội dung sau
1) Thử nghiệm sản xuất Oligochitosan;
2) Thử nghiệm sử dụng Oligochitosan trong bảo quản cá nục nguyên liệu;
3) Đề xuất quy trình bảo quản cá nục nguyên liệu bằng oligochitosan;

Ý nghĩa khoa học và thực tế của luận văn
Sự thành công của đề tài là số liệu thực tế góp phần khẳng định khả
năng kháng khuẩn của COS trong bảo quản cá sau thu hoạch. Các số liệu thực
tế này sẽ góp phần làm phong phú thêm kiến thức về khả năng ứng dụng COS
trong lĩnh vực chế biến thủy sản.
Và đồng thời nó sẽ là cơ sở để các doanh nghiệp chế biến thủy sản ứng dụng
Oligochitosan vào bảo quản để kéo dài độ tươi của Cá. Đáp ứng nhu cầu của doanh
nghiệp không bị gián đoạn trong thời gian không đúng mùa vụ đánh bắt Cá.


3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1

Tổng quan về Chitin, Chitosan và Chitosan olygosacharide

1.1.1 Cấu tạo và tính chất của Chitin, Chitosan và Chitosan olygosacharide
1.1.1.1 Chitin
Chitin là một polymer phổ biến trong thiên nhiên, sau cellulose, chúng được
tạo ra trung bình 20g trong 1 năm/1m2 bề mặt trái đất. Trong thiên nhiên chitin tồn
tại ở cả động vật và thực vật.
Trong giới động vật chitin là một thành phần cấu trúc qua trọng của vỏ một
số động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xát và giun tròn.

Trong giới thực vật chitin có ở thành tế bào của nấm Zygemycethers và một số tảo
chlorophiceae.
Trong động vật thủy sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ là nguồn nguyên
liệu tiềm năng sản xuất chitin, từ đó sản xuất các sản phẩm khác từ chúng.
Chitin có cấu trúc polimer tuyến tính từ các đơn vị N-acetyl-β-D Glucozamin
nối với nhau nhờ cấu trúc β-1,4 Glucozit.
Cơng thức cấu tạo:

Hình 1.1: Cấu tạo Chitin [10]
Cơng thức phân tử: [ C8H13O5]n
Trong đó: thay đổi tùy thuộc vào loại ngun liệu
- Ở tơm Thẻ: n=400÷500
- Ở tơm Hùm: n= 700÷800
- Ở Cua: n= 500÷600


4

Phân tử lượng: Mchitin = (203,09)n
Chitin có màu trắng, cũng giống cellulose, chitin có tính kỵ nước cao (đặc
biệt đối với α-chitin) và không tan trong nước, trong kiềm, trong acid lỗng và các
dung mơi hữu cơ như ête, rượu. Tính khơng tan của chitin là do chitin có cấu trúc
chặt chẽ, có liên kết trong và liên phân tử mạnh thơng qua các nhóm hydroxyl và
acetamide. Tuy nhiên, cần lưu ý là β-chitin, khơng giống như α-chitin, có tính
trương nở với nước cao.
- Chitin hòa tan được trong dung dịch acid đậm đặc như HCl, H3PO4 và
dimethylacetamide chứa 5% lithium chloride.
- Chitin tự nhiên có độ deacetyl dao động trong khoảng từ 8-12%, phân tử
lượng trung bình lớn hơn 1 triệu dalton. Tuy nhiên, chitin chiết rút từ vi sinh vật thì
có phân tử lượng thấp, chỉ khoảng vài chục ngàn dalton. Khi đun nóng chitin trong

dung dịch NaOH đặc thì chitin bị khử mất gốc acetyl tạo thành chitosan.
- Khi đun nóng chitin trong dung dịch HCl đặc thì chitin sẽ bị thủy phân tạo
thành các phân tử glucosamin có hoạt tính sinh học cao.
Chitin tương đối ổn định với các chất oxy hóa khử, như thuốc tím (KMnO4),
oxy già (H2O2), nước Javen (NaClO) hay Ca(ClO)2...lợi dụng tính chất này người ta
sử dụng các chất oxy hóa trên để khử màu cho Chitin.
Chitin khó tan trong thuốc thử Schweizel Sapranora. Điều này có thể do
nhóm acetamit (-NHCOCH3) ngăn cản sự tạo thành các phức chất cần thiết.
Khi đun nóng trong acid HCl đậm đặc thì Chitin sẽ bị thủy phân hoàn toàn
tạo thành 88,5% D-Glucosamin và 21,5% acid acetic, quá trình thủy phân xảy ra ở
mối nối Glucozit, sau đó là sự loại bỏ nhóm acetyl (-CO-CH3).
(C32H54N4O21)x + 2(H2O)x

(C28H50N4O19)x + 2(CH3-COOH)x

Khi đun nóng Chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc thì Chitin sẽ bị mất gốc
acetyl tạo thành Chitosan.
Đun nóng
Chitin + n NaOH (đậm đặc)

Chitosan + n CH3COONa

Chitin có khả năng hấp thụ hồng ngoại ở bước sóng: = 884ữ890àm. [4]


5

1.1.1.2 Chitosan
Chitosan là một dạng của polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn
vị D-Glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucozide. Các liên kết này rất

dễ bị cắt đứt bởi các chất hóa học như: acid, bazơ, tác nhân oxy hóa và các enzyme
thủy phân. [6]
Cơng thức cấu tạo:

Hình 1.2: Cấu tạo Chitiosan [9]
Cơng thức phân tử của chitosan: [C6H11N]n
Phân tử lượng trung bình của chitosan: M= (161,07)n
Phân tử lượng của chitosan là một thơng số cấu trúc quan trọng, nó quyết
định tính chất của chitosan như khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp
phụ chất màu, đặc biệt là khả năng ức chế vi sinh vật. Chitosan có phân tử lượng
càng lớn thì có độ nhớt càng cao. Thơng thường, phân tử lượng của chitosan nằm
trong khoảng từ 100.000 dalton đến 1.200.000 dalton (Li và cộng sự, 1997). Phân
tử lượng của chitosan phụ thuộc vào nguồn chitin, điều kiện deacetyl và thường rất
khó kiểm sốt. Tuy nhiên, Chitosan có phân tử lượng thấp thì thường có hoạt tính
sinh học cao hơn, thường có nhiều ứng dụng trong nơng nghiệp, y học và cơng
nghệ sinh học. Chitosan có phân tử lượng lớn, có khả năng tạo màng tốt và màng
chitosan tạo thành có sức căng tốt. Độ nhớt của chitosan phụ thuộc vào phân tử
lượng. Chitosan có phân tử lượng thấp có độ nhớt từ 30-200 cps và chitosan có
phân tử lượng lớn hơn 1 triệu dalton có độ nhớt lên đến 3.000- 4.000 cps. Ngồi ra,
độ nhớt của chitosan cịn phụ thuộc vào độ deacetyl, cường độ ion, pH, nhiệt độ.


6

Chitosan là chất rắn, xốp, nhẹ, ở dạng bột có màu trắng ngà, khơng mùi,
khơng vị ở dạng vảy có màu trắng trong hay màu hơi vàng. Loại Chitosan hay
được dùng trong y tế và thực phẩm có trọng lượng phân tử trung bình từ 200.000
đến 400.000 Dalton.
Chitosan mang tính kiềm nhẹ, khơng hịa tan trong nước và kiềm nhưng hịa
tan trong acid lỗng (pH=6÷6,5) sẽ tạo thành dung dịch keo nhớt trong suốt hơi sền

sệt. Chitosan khi hòa tan trong dung dịch acid acetic loãng sẽ tạo dung dịch keo
dương, do vậy keo chitosan không kết tủa với ion dương. Chitosan tác dụng với iốt
trong môi trường H2SO4 cho phản ứng lên màu tím. Đây là phản ứng dùng trong
phân tích định tính chitosan. [5]

Hình 1.3: Sơ đồ q trình biến đổi chitin thành Chitosan[9]
Chitosan

là một polymer mang điện tích dương nên được xem là

polycationic (pH<6,5), có khả năng bám dính trên bề mặt có điện tích âm như
protein, aminopolysaccharide (alginate), acid béo và phospholipids do có mặt của
nhóm amino (NH2).
Chitosan có nguồn gốc tự nhiên, khơng độc, an tồn khi sử dụng làm thực
phẩm, dược phẩm, có tính hòa hợp sinh học cao đối với cơ thể và có khả năng tự
phân hủy sinh học. Chitosan và có oligomer của nó có đặc tính miễn dịch, do đó nó
kích thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch đối với các khối u và các tác
nhân gây bệnh. Ngồi ra, chitosan cịn có khả năng hút nước, giữ ẩm, có tính kháng


7

khuẩn, kháng nấm. Chúng có khả năng liên kết với protein, lipid nên có tác dụng
làm giảm cholesterol và lipid trong máu. Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các
peptide-insulin, kích thích việc tiết ra insulin ở tuyến tụy nên Chitosan được dùng
để trị bệnh tiểu đường. Nhiều công trình đã cơng bố khả năng kháng đột biến, kích
thích làm tăng cường hệ thống miễn dịch cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự
phát triển các bào u, ung thư...[6]
1.1.1.3 Oligochitosan
Oligochitosan là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin, chitosan bằng các

con đường hóa học hoặc sinh học. Tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân mà
các Oligochitosan có khối lượng phân tử khác nhau.
Oligochitosan là một saccharide, được kết hợp bởi các monosaccharide từ 2
÷ 20 trong cấu trúc của chitin và chitosan.
Oligochitosan được xem như một thực phẩm chức năng. Ngồi việc COS có
khả năng chống vi khuẩn, nấm mốc, nâm men, COS còn có khả năng chống
cholesterol, chống ung thư, chống oxy hóa, chống bướu, chống bệnh tim mạch.
Cơng thức cấu tạo Oligochitosan

Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Oligochitosan
Công thức phân tử: (C6H11O4N)n ; n= 0 ÷ 6
COS dạng bột có màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đặc biệt. Chúng có
khả năng tan tốt trong nước, độ nhớt thấp, phân tử lượng nhỏ và dễ kết tinh, có tính
chất hoạt động sinh học cao như: tăng sức đề kháng, điều hòa lượng Cholesterol,
cải thiện thiếu máu, bệnh gan, điều hòa huyết áp trong máu, làm tăng khả năng hấp
thụ canxi, thúc đẩy quá trình bài tiết acid Uric, chống ung thư máu...Ngoài ra COS


8

còn tham gia điều trị các bệnh: viêm loét dạ dày, bệnh tiêu chảy, bệnh táo bón,
chuột rút, đặt biệt có khả năng kết hợp với mangan tham gia vào q trình hình
thành xương sụn rất tốt. COS cịn có khả năng kháng bệnh cho cây trồng vật nuôi,
đồng thời cũng là chất kích thích sinh trưởng rất tốt.[6]
Các phương pháp sản xuất COS: Hiện nay có nhiều phương pháp sản xuất
COS như:
- Phương pháp sinh học: Dùng enzyme để thủy phân Chitin hoặc Chitosan.
- Phương pháp hóa học: Dùng acid để thủy phân như HCl
- Phương pháp phóng xạ: Dùng các chất phóng xạ để thủy phân
1.1.2 Ứng dụng của Chitin-Chitosan và Oligochitosan

1.1.2.1 Trong nông nghiệp
Trong nông nghiệp, Chitin, Chitosan được sử dụng để tăng cường sự hoạt
động của các vi sinh vật có lợi trong đất, bọc các hạt giống nhằm mục đích ngăn
ngừa sự tấn cơng của nấm trong đất và tăng cường khả năng nảy mầm của hạt,
giảm stress cho cây, kích thích sinh trưởng và tăng năng suất thu hoạch. Đặc biệt,
Chitosan có đóng vai trị là chất kích thích hệ miễn dịch của cây và sự hoạt động
của enzyme chitinase.[8]
Viện khoa học nông nghệp Miền Nam và Trung tâm công nghệ sinh học thủy
sản đã nghiên cứu tác dụng của Chitosan đối với các hạt giống dễ mất khả năng
nẩy mầm và góp phần thúc đẩy khả năng sinh trưởng của cây con. Kết quả là kéo
dài thời gian sống và duy trì khả năng nẩy mầm của hạt cà chua và đậu côve sau
thời gian bảo quản là 9÷12 tháng ở điều kiện bình thường, hạt sinh trưởng và phát
triển tốt.[6]
Qua nghiên cứu ảnh hưởng của Chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một
số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa của lúa mạ, ở nhiệt độ thấp thì kết quả cho thấy
Chitosan vi lượng làm tăng hàm lượng diệp lục và hàm lượng Nitơ tổng số, đồng
thời hàm lượng các Enzyme như Amylase, Catalase hay peroxidase cũng tăng lên.
Ngồi ra trong nơng nghiệp còn sử dụng Chitosan đẻ bảo quản thực phẩm, trái cây,


9

do dịch keo Chitosan có tác dụng chống mốc, chống sự phá hủy của một số nấm
men, vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả.
Ngồi ra Chitosan cịn được làm nguyên liệu bổ sung vào thành phần thức ăn
cho động vật thủy sản, giúp kích thích tăng trưởng tốt.[6]
Oligochitosan ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng của rau cải, đậu cove và
một số rau khác, có tác dụng tăng năng suất, tăng khả năng kháng bệnh, hạn chế
việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, góp phần bảo vệ mơi trường và thực hiện
chương trình rau sạch, rau an tồn.

COS ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và năng suất của Ngơ. Với nồng độ
phun thích hợp là 40ppm, số lần phun là 3 lần/vụ, liều lượng phun là 300 l/ha, năng
suất sau khi sử dụng tăng 20% so với đối chứng ( theo nghiên cứu của Đại học
Nông nghiệp I Hà Nội).[1]
1.1.2.2 Trong Y học
Ở một số nước đã sản xuất chỉ khâu phẫu thuật từ Chitin nhờ việc phát hiện
ra một số dung môi đặc biệt có khả năng hịa tan Chitin ở nhiệt độ thường mà
không làm phá hủy cấu trúc polymer.[1]
Nhật Bản đã sản xuất ra “Da nhân tạo” có nguồn gốc từ Chitin được gọi là
Beschitin. W, nó giống như là một tấm vải (có kích thước 10x10cm) và được bọc
ốp lên vết thương chỉ một lần đến khi khỏi. Tấm Beschitin.W bị phân hủy sinh học
từ từ cho đến lúc hình thành lớp biểu bì mới. Nó có tác dụng giảm đau, giúp các
vết sẹo, bỏng phục hồi biểu bì nhanh chóng và chống nhiễm trùng.[6]
Ở Việt Nam, các nhà khoa học thuộc Viện Hóa học, Trung tâm Khoa học tự
nhiên và công nghệ quốc gia và bác sĩ Trường Đại học Y Hà Nội đã nghiên cứu
thành công Da nhân tạo có tên Vinachitin. Vinachitin dùng trong các trường hợp
bệnh nhân bị thương, bỏng trên diện tích rộng, bệnh nhân bị chống do mất nước
dẫn đến dễ bị nhiễm trùng. Có tác dụng chống mất nước, tăng khả năng tái tạo da
và đặc biệt khi vết thương lành không để lại sẹo.[4]
Chitin – Chitosan và các Oligomer của nó có đặc tính miễn dịch do nó kích
thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác


10

nhân gây bệnh, Chito-Oligosaccarid sản xuất từ Chitin được sử dụng làm thuốc
giảm đau Cholesterol trong máu.
Thời gian qua Khoa Dược của trương Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí
Minh đã bước đầu nghiên cứu thành cơng thuốc trị viêm loét dạ dày, tá tràng từ
Chitosan.

Nhật Bản đã sản xuất các sản phẩm, hàng hóa cho người ăn kiêng có chứa
Chitosan để làm giảm Cholesterol, theo các nhà khoa học thì tác dụng hạ
cholesterol của N,N,N-Trimetylchitosan (TMC) là do trong phân tử của nó có chứa
nhóm –N+ (CH3), các nhóm này có khả năng kết hợp với Cl- của các axit béo có
trong muối mật và được đào thải ra khỏi cơ thể. Làm giảm lipid trong máu, giảm
cân nặng và chống béo phì với mục đích để tránh nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu
đường như bánh mỳ, khoai tây chiên, dấm, nước chấm... được bán rộng rãi trên thị
trường.
Do có khả năng kháng khuẩn và tạo nên màng Chitosan được ứng dụng phối
hợp với một số thành phần phụ liệu khác để tạo da nhân tạo chống nhiễm khuẩn và
cầm máu.[6]
Trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm, Chitosan được sử dụng làm chất tạo
màng, chất tạo dính, viên nang, làm tá dược độn hay các chất mang sinh học dẫn
thuốc... Trên thế giới việc ứng dụng Chitosan trong công nghệ sản xuất thuốc rất
mạnh mẽ và hiệu quả. Tác dụng của Chitosan là bao bọc tá dược hay cố định thuốc
để kéo dài thời gian sử dụng thuốc cũng như tránh các tác dụng phụ của thuốc.
Nhìn chung Chitin- Chitosan có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong y học.
Hiện nay các nhà khoa học đang nghiên cứu các ứng dụng khác của nó như: tác
động kích thích miễn dịch, chống sự phát triển của khối u, đặc biệt đặc tính làm
giảm Cholesterol hay nghiên cứu làm thuốc chữa bệnh viêm loét dạ dày, tá tràng...
đang mở ra những hướng đi mới.
COS và các chế phẩm của nó có đặc tính miễn dịch do nó kích thích các tế
bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác nhân gây bệnh.
Đồng thời COS còn được sử dụng làm thuốc để hạ cholesterol trong máu.


11

1.1.2.3 Trong công nghiệp
 Trong công nghiệp thực phẩm

Chitin, Chitosan là một polymer tự nhiên không độc và rất an tồn đối với
thực phẩm với tính chất khá đặc biệt kháng khuẩn, chống ẩm, tạo màng, có khả
năng hấp thụ màu tốt, hấp phụ một số kim loại nặng, nên chitosan được nghiên cứu
ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm và bảo quản.
Sử dụng màng Chitosan bao bọc thực phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và
cải thiện chất lượng thực phẩm tươi, thực phẩm cấp đông đã được thử nghiệm suốt
những năm qua. Những lớp màng ngồi này có thể cung cấp bổ sung và cịn là
cơng cụ cần thiết để kiểm sốt những sự thay đổi về sinh lý, hình thái, lý hóa ở các
sản phẩm thực phẩm.[6]
Chitosan có độ chống thấm cao đối với các chất như chất béo và dầu, kiểm
soát nhiệt độ, củng cố cấu trúc thực phẩm và giữ mùi. Màng Chitosan dai, bền, dẻo
và rất khó rách.
Chitosan dùng để lọc trong các loại nước ép hoa quả, rượu bia, nước ngọt và
có thể lọc các nguồn nước thải cơng nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm
nhờ khả năng làm đơng có thể lơ lửng, rắn giàu protein trong nước thải của quá
trình chế biến thịt, rau cải và công nghệ chế biến tôm, cá 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.
Các sản phẩm thịt rất dễ bị mất mùi và ôi do sự oxy hóa của các thành phần
lipid khơng bão hịa. Hiệu quả sử lý của Chitosan để ổn định các chất oxy hóa trên
thịt bị đã được Darmadji và Izumimoto nghiên cứu, họ quan sát thấy rằng sử dụng
Chitosan nồng độ 1% dẫn đến giảm 70% giá trị 2-thiobarbi-turic acid (TBA) sau 3
ngày bảo quản ở 40C.
Năm 1983, Thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhận Chitosan được dùng làm
chất phụ gia trong thực phẩm và dược phẩm. Chitosan tạo màng mỏng bao gói bảo
quản thực phẩm, ngồi ra chúng cịn dùng để khử màu các sản phẩm thẩm màu như
dầu cá, nước mắm xuất khẩu.


12

Tại Canada và Mỹ từ lâu đã cho phép sử dụng vỏ bọc thực phẩm bằng màng
Chitosan, là một dạng của polymer được dùng an tồn cho người, vì có hoạt tính
sinh học đa dạng nên Chitosan đã được đưa vào thành phần trong thức ăn như sữa
chua, bánh kẹo và nước ngọt... [6]
Oligochitosan có phân tử lượng thấp, tan được trong nước, có khả năng
kháng khuẩn cao nên hiện nay COS đang được chú ý đến để ứng dụng vào các
ngành cơng nghiệp. Năm 2005, Hồng Ngọc Anh đã nghiên cứu về
oligoglucozamin để bảo quản thịt heo. Năm 2006, có cơng trình nghiên cứu của cơ
Trần Thị Luyến và cộng sự dùng oligoglucozamin làm chất bảo quản xúc xích gà
surimi. Năm 2009, Cô Trần Thị Luyến và Đỗ Hải Lưu đã nghiên cứu ảnh hưởng
của Chitosan, Oligochitosan đến một số vi sinh vật gây bệnh trên cá bảo quản bằng
nước.
 Trong công nghệ sinh học
Trong lĩnh vực công nghệ sinh học, Chitin- Chitosan là một chất mang phù
hợp cho sự cố định enzyme tế bào. Enzyme cố định tế bào là một chất xúc tác sinh
học hoạt động trong một không gian linh hoạt. Enzyme cố định đã cho phép mở ra
việc sử dụng rộng rãi enzyme trong công nghiệp, y học, khoa học phân tích...
enzyme cố định được sử dụng lâu dài, không cần thay đổi chất xúc tác, nhất là tỏng
công nghệ làm sách nước, làm trong nước quả. Sử dụng enzyme cố định rất thuận
lợi và đạt hiệu quả cao.[8]
Đặc điểm quan trọng của các nguyên liệu được sử dụng làm chất mang
enzyme là diện tích bề mặt rộng trên một đơn vị thế tích hay trọng lượng, không bị
phân giải, không tan, bền vững với các yếu tố hóa học, giá rẻ, dễ kiếm. Trong các
loại polymer, Chitin và Chitosan thỏa mãn các yêu cầu trên, chúng bền vững,
không tan, ổn định với các yếu tố hóa học.
Phương pháp cố định enzyme bao gồm: enzyme được dính trên chất mang
bằng liên kết hấp thụ hay liên kết tĩnh điện ( liên kết ion), hoặc liên kết vùi trong
lưới gel liên kết ngang (grosdinking). Enzyme được cố định trong Chitosan bằng
liên kết hấp phụ hay liên kết ngang qua chất trung gian như: glutaradehyd, hoặc có

13

khi enzyme bị vùi trong lớp lưới gel tạo thành liên kết ngang giữa Chitosan và
glutaradehyd.
Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, Chitosan có các đặc điểm sau:
- Chitosan là nguyên liệu linh hoạt, dẻo. Nó có thể dùng để cố định enzyme
bằng liên kết hấp phụ đơn giản, bằng hấp phụ dạng lưới hay bằng liên kết ion qua
nhân tố chức năng trung gian hoặc ở dạng thể vùi.
- Sự liên kết ion NH3+ của Chitosan với các ion âm tự do trên enzyme là các
nhân tố hình thành liên kết hấp phụ và liên kết ion.
- Hiệu suất cố định theo phương pháp hấp phụ có khuynh hướng cao hơn theo
phương pháp ion, cho phép thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng.
- Khi so sánh với các chất nang khác thì Chitosan có khả năng chứa đựng
lượng protein 10÷30mg/gram Chitosan.
 Trong công nghiệp giấy
Chỉ cần bỏ ra 1% Chitin tính theo trọng lượng vào bột giấy cũng đã đủ làm
tăng sức dẻo dai của giấy, cắt giảm thời gian cần thiết để rút nước ra khỏi bột, để
gia tăng số lượng chất sợi trong giấy. Nhờ đó các nhà máy có thể dùng ít chất sợi
hơn nhưng vẫn giữ được phần tốt của giấy. Theo ước tính các nhà sản xuất giấy có
thể tiết kiệm được 90% năng lượng tiêu thụ vì bây giờ họ khơng cần đánh bột giấy
để rút nước ra nữa. Loại giấy được chế tạo bằng chất Chitin dễ in hơn lại giấy bình
thường và khó rách hơn khi bị ướt. Với đặc tính này Chitin có thể được dùng trong
việc chế tạo tã lót thay cho trẻ em, khăn giấy và bao giấy gói hàng.[8]
Do cấu trúc của Chitosan tương tự cellulose nên người ta bổ sung Chitosan
vào nguyên liệu làm giấy, chúng giúp giấy có độ bền dai, đồng thời chất lượng in
trên giấy cũng tốt hơn. Ngồi ra, cịn ứng dụng Chitosan để sản xuất giấy chịu
nhiệt, giấy hoa dán tường.[6]
 Trong công nghiệp dệt

Chitosan được dùng để hồ vải, cố định hình in hoa, màu sắc. Ưu điểm là làm
cho vải hoa, tơ sợi bền màu, bền sợi, chịu được cọ sát, mặt ngồi thì ánh đẹp. Tuy
nhiên nhược điểm duy nhất là màu sắc hơi vàng, khơng thích hợp với vải trắng.


14

Chitosan là nguyên liệu quan trọng để hồ lên vải chống nước. Hịa tan Chitosan
trong CH3COOH lỗng 1,5% cùng với acetat nhơm và axit stearic thì được hỗn
hợp. Hỗn hợp này đem sơn lên vải, khi khô tạo thành màng mỏng chắc bền chịu
được nước, chống lửa, cách nhiệt, chịu nắng và chống thối. Vải này được sử dụng
để sản xuất vải bao dây điện, những dụng cụ bảo hộ trong sản xuất, nghiên cứu.
Dung dịch keo Chitosan có thể trực tiếp tiến hành làm sợi và loại sợi này dễ hịa
tan trong axit tính năng kém, cần phải dùng Propenoic Nitrite, độ dai cũng tăng rõ
rệt. Sợi Chitin có ưu điểm là chịu được axit, ánh sáng, không độc,... nhưng khuyết
điểm là khó nhuộm, giá thành cao.
 Trong cơng nghiệp hóa mỹ phẩm
Chitosan được sử dụng trong thành phần sản xuất kem chống khô da, làm
kem dưỡng da, làm khả năng hòa hợp sinh học giữa kem thuốc và da, chế tạo thuốc
định hình tóc, kem bột da lột mặt. [6]
Từ năm 1969, Chitin đã được bắt đầu sử dụng nhiều trong kỹ thuật bào chế
mỹ phẩm. Vài hãng đã dùng nó trong kem và thuốc bơi ngồi da để làm cho kem
đặc lại và những hãng khác đang thí nghiệm để dùng nó trong việc bào chế thuốc
tri sốt và vecni sơn móng tay.
Chitosan cịn được cho thêm vào trong thuốc gội đầu để làm cho nước loãng
hơn bằng cách khóa các ion Fe, Ca và Mg lại với nhau.
 Trong bảo vệ môi trường
Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) đã cho phép Chitosan không những
được dùng làm thành phần thức ăn, mà còn dùng cả trong việc tinh chế nước uống,
tẩy lọc nguồn và hấp phụ các kim loại nặng trong các nhà máy chế biến.

Nhiều cuộc hội nghị quốc tế về Chitosan đã khẳng định tác dụng điều trị và
tính an tồn của Chitosan. Chitosan đã được tổ chức y tế thế giới (WHO) đánh giá
cao và được gọi là “ yếu tố thứ sau của sự sống con người” và đã chính thức được
WHO cho phép dùng trong y học và thực phẩm.
Chitin, Chitosan được ứng dụng khá phổ biến trong xử lý môi trường nhờ khả
năng hấp phụ, tạo phức với các ion kim loại ( pb, Hg, Cd, Fe, Cu...) các chất màu,


15

khả năng keo tụ, tạo bông rất tốt với các chất hữu cơ. Do đó, Chitin, Chitosan được
sử dụng như là một trong các nhóm tác nhân chính để xử lý nước thải như dùng
Chitin, Chitosan làm chất hấp phụ, tạo phức trong việc xử lý kim loại trong nước
thải; thu hồi protein trong nước thải; trong xử lý chất màu của nước thải từ nhà
máy dệt nhuộm.[8]
 Dùng trong phim ảnh và một số ngành công nghệ khác
Phim Chitosan có độ nét cao, khơng tan trong nước, axit nhưng tan trong axit
loãng như axit axetic.
Chitosan được làm mực in cao cấp trong công nghệ in.
Chitin, Chitosan làm tăng độ bền của gỗ trong công nghệ chế biến gỗ.
Chitosan dùng để cố định Enzyme và các tế bào vi sinh vật, làm chất mang
trong sắc ký chọn lọc, trong công nghệ sinh học.
Hãng kỹ thuật của Matsushita còn dung Chitosan trong việc chế tạo máy phát
nhanh.
Chitosan còn dùng để xử lý nước thải cơng nghiệp, 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 khóa chặt các ion kim loại như
Hg, Pb và Uranium.[1]
1.1.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất Chitin – Chitosan – Oligoglucozamin
1.1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước

Thế giới đã biết đến Chitin – Chitosan từ những năm 60 của thế kỉ XIX nhờ
phát minh đầu tiên vào năm 1859 của Rouger, khi ông đun sơi Chitin trong dung
dịch KOH đậm đặc. Về sau có nhiều cơng trình nghiên cứu về Chitin, Chitosan và
các sản phẩm thủy phân Chitin – Chitosan.
Shigermase cùng cộng tác viên (1994) cho rằng lyozyme có khả năng thủy
phân Chitin – Chitosan rất tốt trong điều kiện t= 38oC, pH= 5,4
Aiba và Muraki (1996) cho rằng (GlcNAc)n n=1 ÷ 7, có thể sản xuất được bằng
cách dùng enzyme lipase, cellulase và hemicellulase thủy phân Chitosan.


16

Muzzarelli (1997) cũng cho rằng hemicellulase, papain và lipase thủy phân
Chitosan ở những độ nhớt rất khác nhau, hemicellulase thủy phân Chitosan, sản
lương (GlcNAc)n n=6 thu được 18%, Muzzarelli (1997) cũng cho rằng Strepmyces
griseus Hut 6037 tiết ra enzyme ngoại bào chitinase và chitosanase ứng dụng thủy
phân Chitin và Chitosan của loài giáp xác.
Một nghiên cứu khác của Zhu cùng cộng tác viên (2001) cho rằng dùng
hemicellulase thủy phân Chitosan, sản lượng hexaose thu được 18% và dùng
cellulase thủy phân Chitosan cho sản lượng GlcNAc là 37%.
Murakami cùng cộng tác viên (1992) cho rằng mỗi enzyme thủy phân
Chitosan khác nhau sẽ có kết quả về sản lượng khác nhau do mức độ deacetyl của
Chitosan khác nhau.


17

1.1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Ở nước ta, Trường Đại học Thủy sản bắt đầu nghiên cứu chiết tách được
Chitin – Chitosan từ năm 1978 với qui trình của kỹ sư Đỗ Minh Phụng nhưng chưa

có ứng dụng cụ thể trong sản xuất. Sau một thời gian, khi phát hiện ra nhiều ưu
điểm của Chitin – Chitosan thì chúng đã trở thành nhu cầu trong nhiều ngành công
nghiệp và trở thành mặt hàng có giá trị thì nhiều cơ quan nghiên cứu khác cũng tập
trung vào nghiên cứu ứng dụng công nghệ này như trường Đại học Bách Khoa
Thành phơ Hồ Chí Minh, Trung tâm Cơng nghệ sinh học thuộc Trung tâm nghiên
cứu nuôi trồng Thủy sản II, trường Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh, Phân
viện khoa học Việt Nam... Cho đến nay việc tận dụng các nguồn phế liệu giáp xác
nói chung và tận dụng phế liệu từ vỏ tơm nói riêng đang dần được mở rộng và
được đánh giá là có tiềm năng lớn.
Trường Đại học Nha Trang đã nghiên cứu thành công các quy trình: Quy
trình cơng nghệ sản xuất Chitosan từ vỏ nghẹ (Trần Thị Luyến), Quy trình cơng
nghệ sản xuất Chitosan tử vỏ tôm Mũ ni (Huỳnh Nguyễn Duy Bảo), Quy trình sử
dụng papain để sản xuất Chitosan (Trần Thị Luyến).
Hiện nay chủ yếu Chitin và Chitosan được sản xuất theo phương pháp hóa
học theo quy trình cơng nghệ cơ bản sau:


18

Vỏ tơm/cua
Khử protein bằng NaOH
Rửa trung
Khử khống bằng HCl
Rửa trung
Tẩy màu bằng NaOCl hoặc H2O2
Rửa
Sấy
Chitin
Deacetyl trong NaOH đặc
Rửa trung

Sấy
Chitosan
Nguyên liệu đưa vào quy trình có thể là phế liệu tơm, cua, ghẹ, nang mực
ống. Trước khi thực hiện công đoạn khử protein, cần phải rửa sạch nguyên liệu,
loại bỏ tạp chất. Đây là bước cần thiết để nâng cao hiệu quả của quá trình xử lý tiếp
theo và chất lượng của Chitin và Chitosan. Quá trình protein được thực hiện hoặc


19

bằng ngâm trong Na2CO3 hoặc NaOH. Nồng độ NaOH được dùng tùy theo tùy
theo từng loại nguyên liệu và điều kiện xử lý, thông thường nồng độ NaOH được
sử dụng là 4%, lượng dung dịch NaOH gấp 4-5 lượng nguyên liệu. Nếu áp dụng
nhiệt độ cao thì có thể giảm nồng độ NaOH xử lý. Cơng đoạn khử khống, thơng
thường q trình khử khống được thực hiện trong dung dịch HCl, nồng độ được
sử dụng là 4% lượng dung dịch HCl gấp 4-5 lượng ngun liệu, q trình khử
khống thường diễn ra rất nhanh trong giai đoạn đầu của quá trình xử lý nên cần
khuấy đảo tốt để phản ứng diễn ra đồng đều.
Để tăng độ trắng của Chitin, có thể sử dụng chất tẩy màu NaOCl hoặc H2O2
với chế độ xử lý phù hợp theo từng loại nguyên liệu, tuy nhiên phải xét tới ảnh
hưởng của quá trình tẩy màu đến chất lượng Chitosan như phân tử lượng và độ nhớt.
Quá trình khử acetyl được tiến hành với các điều kiện xử lý khác nhau nên
cho ra các sản phẩm Chitosan cuối cùng với tính chất rất đa dạng, khác nhau về độ
khử acetyl, phân tử lượng, độ nhớt.
Theo phương pháp hóa học thường tổn khá nhiều hóa chất và gây ơ nhiễm
mơi trường. Do vậy, hiện nay có một số quy trình cải tiến đã được nghiên cứu và
ứng dụng thành cơng như sau:
Quy trình sử dụng enzyme papain để khử protein của Trần Thị Luyến. Ngồi
ra cịn có các quy trình dùng vi khuẩn lactic của Bùi Văn Tú và quy trình sử dụng
vi khuẩn Bacillus subtiles để khử protein của Lê Thị Thủy. Gần đây có một số

cơng trình nghiên cứu sản xuất Chitosan bằng phương pháp sử dụng enzyme để
thủy phân Chitosan như cơng trình nghiên cứu sản xuất Chitosan bằng phương pháp
sử dụng enzyme để thủy phân Chitosan như cơng trình nghiên cứu của Lê Thị
Tưởng (2007) sử dụng enzyme hemicellulase thủy phân Chitin, Chitosan. Việc kết
hợp giữa phương pháp sinh học với hóa học đã cho sản phẩm có chất lượng cao hơn.
Trong nơng nghiệp Chitosan được sử dụng để bên ngồi các hạt giống nhằm
mục đích ngăn ngừa sự tấn cơng của nấm trong đất, đồng thời nó cịn có tác dụng
cố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cường khả năng nảy mầm của hạt. Qua
nghiên cứu ảnh hưởng của Chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một số chỉ tiêu