nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chitin đạt tiêu chuẩn thị trƣờng nhật để sản xuất glucosamine

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
***************

BÙI THỊ MINH PHƢỚC

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT
CHITIN ĐẠT TIÊU CHUẨN THỊ TRƢỜNG NHẬT
ĐỂ SẢN XUẤT GLUCOSAMINE

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
***************

BÙI THỊ MINH PHƢỚC

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT
CHITIN ĐẠT TIÊU CHUẨN THỊ TRƢỜNG NHẬT
ĐỂ SẢN XUẤT GLUCOSAMINE

Chuyên ngành : Công nghệ Sau thu hoạch
Mã số: 60 54 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS. TRANG SĨ TRUNG

KHÁNH HÒA, 2012


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến:
- Thầy PGS. TS. Trang Sĩ Trung – Phó hiệu trƣởng – Trƣờng Đại học Nha
Trang, đã tận tình giúp đỡ và hƣớng dẫn tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài.
- Thạc sỹ Nguyễn Cơng Minh, Bộ Môn Công nghệ sinh học – Viện Công nghệ
sinh học và Môi trƣờng – Trƣờng Đại học Nha Trang đã trợ giúp tôi trong việc thực
hiện các phân tích và xử lý kết quả.
- Tồn thể thầy, cơ Viện Công nghệ sinh học và Môi trƣờng, Bộ môn Hóa sinh
– Vi sinh thực phẩm – Khoa Chế Biến – Trƣờng Đại Học Nha Trang đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tơi trong q trình làm đề tài.
Và xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, ngƣời thân và bạn bè, đồng nghiệp đã
quan tâm động viên, góp ý, giúp đỡ và cùng tơi chia sẻ những khó khăn để hoàn thành
luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Học viên
Bùi Thị Minh Phƣớc

i


LỜI CAM KẾT
Luận văn Thạc sỹ khoa học này đã đƣợc tác giả thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn
khoa học của PGS. TS. Trang Sĩ Trung, Phó hiệu trƣởng, Trƣờng Đại học Nha Trang,
Việt Nam.
Những kết quả thực nghiệm của chúng tôi thu đƣợc trong luận văn Thạc sỹ
khoa học này là hồn tồn mới và chƣa đƣợc ai cơng bố chính thức. Tơi xin cam đoan

đây là sự thật và hoàn toàn chịu trách nhiệm với những kết quả mình đã cơng bố.

Nha Trang, ngày 15 tháng 11 năm 2012
Tác giả thực hiện

Bùi Thị Minh Phƣớc

ii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i
LỜI CAM KẾT ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................vi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 4
I.1 Tổng quan nguồn phế liệu tôm sản xuất chitin .......................................................... 4
I.2 Xuất xứ nguồn gốc và các biện pháp đảm bảo chất lƣợng cho nguyên liệu
(phế liệu tôm) ................................................................................................................... 5
I.2.1 Xuất xứ nguồn gốc nguyên liệu ......................................................................... 5
I.2.2 Biện pháp đảm bảo chất lƣợng cho nguyên liệu trƣớc khi sản xuất chitin ....... 7
I.2.2.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm chitin ............................... 7
I.2.2.2 Phƣơng pháp bảo quản nguyên liệu ............................................................. 8
I.2.2.3 Tiêu chuẩn chất lƣợng cho nguyên liệu ....................................................... 9
I.3 Tổng quan về chitin và glucosamin.......................................................................... 10
I.4 Một số quy trình sản xuất chitin, chitosan thông dụng và hạn chế ......................... 17

............................................................ 27
CHƢƠNG II ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 29
II.1 Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................................. 29
.......................................................... 30
II.3 Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................ 30
II.3.1 Bố trí thí nghiệm tổng quát ............................................................................. 30

pro

..................................................................... 32

II.3.3
........................................................................ 35
II.3.4 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chitin bằng phƣơng pháp kết
hợp hóa học với sinh học (sử dụng enzyme protease) ............................................. 41
iii


........................................................................................................ 42
II.3.6 Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của thành phần nguyên liệu đến
chất lƣợng chitin....................................................................................................... 43
III.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu ..................................................................................... 44
CHƢƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................... 45
....................................................... 45
...... 46
........................................ 51
............................................ 51
............................. 55

.............................................................................................. 59

) ở quy mô 10kg nguyên liệu/mẻ ........................................................... 60
III.6 Ảnh hƣởng của thành phần nguyên liệu đến chất lƣợng chitin ............................. 63
III.6.1 Đánh giá cảm quan chitin thu đƣợc từ các thành phần nguyên liệu ban đầu .......... 64
III.6.2 Chỉ tiêu hóa học cơ bản của chitin từ các thành phần nguyên liệu ban đầu ............ 65
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ............................................................................ 69
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 69
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ....................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 71
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 1

iv


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Phân tích thành phần hố học của đầu và vỏ phế liệu tôm(%) ......................4
Bảng 1.2: Chỉ tiêu chất lƣợng chitin đáp ứng nhu cầu của thị trƣờng Nhật để dùng làm
nguyên liệu sản xuất glucosamine ................................................................................28
Bảng 3.1: Thành phần hóa học cơ bản của

vỏ đầu tơm thẻ chân trắng

(Panaeus vannamei) ......................................................................................................45
Bảng 5.1: Chỉ tiêu chất lƣợng cơ bản của chitin ........................................................... 61

......................61
Bảng 6.1: Chỉ tiêu hóa học cơ bản của đầu tôm và vỏ tôm thẻ chân trắng ...................64
Bảng 6.2: Đánh giá cảm quan cho chitin từ các thành phần nguyên liệu ban đầu ........65

v

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1: 1) Chitin; 2) Chitosan; 3) Cellulose............................................................... 11
Hình 1.2: Cơng thức cấu tạo của chitin .........................................................................11
Hình 1.3: Sự sắp xếp của chuỗi polymer của α-chitin, β-chitin và γ-chitin ..................12
Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo của chitin và glucosamine ...............................................15
Hình 1.5: Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin, chitosan, glucosamine từ phế
liệu thuỷ sản ...................................................................................................................17
Hình 2.1: Phế liệu tơm ...................................................................................................29
Hình 3.1: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất khử protein của phế liệu tôm
bằng Alcalase .................................................................................................................46
Hình 3.2: Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme sử dụng đến hiệu suất khử protein của phế ....48
liệu tôm bằng Alcalase...................................................................................................48
Hình 3.3: Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất khử protein của ..............49
phế liệu tôm bằng Alcalase ............................................................................................ 49
...................51
........................................................................51
........................ 52
......................................................................................52
........................ 54
....................................................................................... 54
Hình

...................55
............................................................................55

Hình

........................ 57
......................................................................................57

Hình 3.9: Hà

........................ 58
....................................................................................... 58
................................................62
................ 63
(chitin 2).............................................63

Hình 3.12: Hàm lƣợng protein cịn lại của chitin đƣợc sản xuất theo thành phần ........65
nguyên liệu ban đầu .......................................................................................................65
vi


Hình 3.13: Hàm lƣợng khống cịn lại của chitin đƣợc sản xuất theo thành phần ........66
nguyên liệu ban đầu .......................................................................................................66
........................................................ 67
(a) .............................................67
(b) .................................................................67

vii


MỞ ĐẦU
Là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn, ngành thủy sản đã đóng góp một
phần khơng nhỏ vào nền kinh tế quốc dân của nƣớc ta. Cùng với nhịp độ phát triển của
nền kinh tế trong và ngoài nƣớc, ngành thủy sản những năm gần đây đã đạt đƣợc
những thành tựu đáng kể trong lĩnh vực nuôi trồng, chế biến thủy sản cũng nhƣ xuất

khẩu. Trong đó, tơm là mặt hàng có giá trị quan trọng, hàng năm chiếm gần 50% tổng
sản lƣợng thủy sản xuất khẩu (Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam),
đã đem về rất nhiều ngoại tệ cho đất nƣớc. Tuy nhiên, song song với q trình gia cơng
chế biến thì lƣợng phế liệu tôm thải ra cũng tƣơng đối lớn, chiếm 34 – 45% tổng khối
lƣợng tôm nguyên liệu. Riêng tỉnh Khánh Hịa sản lƣợng tơm ni năm 2007 là 6478
tấn, năm 2008 là 7569 tấn, đây là những con số rất đáng kể. Vì vậy, nếu lƣợng phế liệu
tơm không đƣợc thu gom xử lý sẽ gây ô nhiễm mơi trƣờng và gây lãng phí.
Theo thống kê của Tổng cục Hải quan, năm 2009, xuất khẩu tôm của Việt Nam
ƣớc đạt 190.000 tấn, trị giá trên 1,5 tỉ USD, tăng 7,4% về lƣợng và 0,73% về giá trị so
với năm 2008. Đây là mặt hàng thủy sản duy nhất tăng trƣởng trong năm 2009. Lƣợng
phế liệu tôm thải ra hàng năm gần 200.000 tấn, chủ yếu đƣợc sử dụng để sản xuất thức
ăn trong chăn nuôi và sản xuất chitin và các chế phẩm từ chitin nhƣ chitosan,
glucosamin,.. Đây là những polyme sinh học đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều
ngành công nghiệp nhƣ thực phẩm, nông nghiệp, môi trƣờng, y học và mỹ phẩm.
Hiện nay, các quá trình sản xuất chitin và chitosan thƣờng sử dụng phƣơng
pháp hóa học, với lƣợng lớn hóa chất xút, acid chlohydric ở nồng độ cao, thời gian sản
xuất dài.. dẫn đến chất lƣợng sản phẩm chitin thu đƣợc chƣa cao và nhiều tạp chất, nên
sản xuất chitosan, glucosamin từ chitin còn chƣa đạt chất lƣợng cao, theo những tiêu
chuẩn yêu cầu phù hợp sử dụng trong một số lĩnh vực, đặc biệt là trong y học. Bên
cạnh đó, lƣợng xút, acid thải ra cùng với các chất hữu cơ trong quá trình sản xuất
khơng có hƣớng xử lý tốt, tận thu thích hợp nên khi xả thải sẽ gây ô nhiễm nghiêm
trọng môi trƣờng xung quanh cơ sở chế biến chitin – chitosan. Việc gây ơ nhiễm này
có thể làm cho nhiều cơ sở chế biến chitin từ phế liệu tôm hiện nay của ta đứng trƣớc
nguy cơ đóng cửa, phá sản. Một số nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp sinh học và kết
hợp sinh học đã đƣợc triển khai (Trần Thị Luyến, 2004; Trang Sĩ Trung, 2008) và kết
quả đã chứng minh cho thấy chất lƣợng chitin, chitosan đƣợc nâng lên, giảm thiểu hóa
1


chất sử dụng, giảm ô nhiễm môi trƣờng. Việc nghiên cứu kết hợp xử lý enzyme để

giảm nhẹ hóa chất sử dụng trong qui trình sản xuất chitin cho thấy là một hƣớng đi phù
hợp. Tuy nhiên, các nghiên cứu này cũng chỉ mới thực hiện ở qui mơ phịng thí
nghiệm, cần tiếp tục hồn chỉnh thực hiện ở qui mơ thử nghiệm và qui mơ lớn để có
thể ứng dụng vào sản xuất thực tế. Đồng thời, các nghiên cứu này chƣa áp dụng biện
pháp xử lý nhiệt trong q trình khử protein cịn lại sau khi xử lý enzyme và khử
khoáng nên thời gian xử lý dài, chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu rút ngắn thời gian xử lý
của các cơ sở sản xuất.
Bên cạnh đó, các nghiên cứu về chitin chỉ mới tập trung ở quy trình chiết rút,
chƣa nghiên cứu có hệ thống các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm chitin
cũng nhƣ chƣa định hƣớng sản phẩm chitin đạt tiêu chuẩn cho các thị trƣờng khó tính
nhƣ Nhật, Hàn Quốc...Do đó, để sản xuất các dẫn xuất từ chitin nhƣ chitosan hay
glucosamin đạt chất lƣợng tốt ứng dụng trong y dƣợc, thực phẩm, mỹ phẩm.. thì trƣớc
tiên cần có chitin đạt chất lƣợng cao (hàm lƣợng tro và protein thấp, độ deacetyl thấp),
các yêu cầu về đảm bảo chất lƣợng nguyên liệu, nguồn gốc nguyên liệu, yêu cầu về
chất lƣợng nƣớc sử dụng trong sản xuất cần đƣợc đảm bảo, hoàn thiện qui trình cơng
nghệ sản xuất chitin từ phế liệu tơm theo hƣớng đảm bảo chất lƣợng sản phẩm và yếu
tố môi trƣờng, yêu cầu về đảm bảo vệ sinh trong quá trình sản xuất. Đặc biệt là sản
xuất chitin đáp ứng theo tiêu chuẩn của thị trƣờng Nhật
, là một thị trƣờng khó tính, hầu nhƣ với các sản phẩm ngoại nhập.
Dựa vào tiêu chí đó, chitin sản xuất ra sẽ đạt chất lƣợng tốt hơn trƣớc khi sản xuất các
chế phẩm sinh học cần thiết khác. Chính vì những điều trên nên việc thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chitin đạt tiêu chuẩn thị trƣờng Nhật
để sản xuất glucosamine” là cần thiết, đáp ứng yêu cầu hiện nay. Xây dựng quy trình
sản xuất chitin hay khác hơn là cải thiện quy trình sản xuất chitin theo hƣớng thân
thiện hơn với môi trƣờng, sản phẩm chitin đạt chất lƣợng cao, lƣợng hóa chất sử dụng
khơng lớn, quy trình sản xuất hiệu quả và khơng q phức tạp.
* Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài
- Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu
học

)

kết hợp phƣơng pháp sinh

phƣơng pháp hóa học trong q trình sản xuất

chitin. Từ đó xây dựng quy trình sản xuất chitin đạt chất lƣợng cao theo tiêu chuẩn
thị trƣờng Nhật, thông qua việc giảm thiểu lƣợng hóa chất sử dụng, hạn chế ô
2


nhiễm môi trƣờng, nâng cao chất lƣợng

chitin trƣớc khi

sản xuất glucosamine.
- Nội dung nghiên cứu:
protein

.

, HCl

enzyme prote
+

.

.
ản xuất chitin

mô 10kg nguyên liệu/mẻ.
.
+ Đánh giá chất lƣợng chitin thu đƣợc và hiệu quả về mặt mơi trƣờng của qui
trình, so sánh với các tiêu chuẩn chất lƣợng chitin của thị trƣờng Nhật. Đề xuất quy
trình sản xuất chitin chất lƣợng cao đạt tiêu chuẩn

thị trƣờng Nhật.

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc nghiên cứu sản xuất chitin từ phế liệu tôm là vấn đề không mới ở nƣớc ta.
Tuy nhiên, việc nghiên cứu nâng cao chất lƣợng chitin đảm bảo các khía cạnh về chất
lƣợng, mơi trƣờng, hạn chế hóa chất, đảm bảo là nguyên liệu tốt để sản xuất
glucosamine là vấn đề mới. Việc nghiên cứu để xây dựng quy trình sản xuất chitin
chất lƣợng cao sẽ góp phần phát triển nền cơng nghiệp sản xuất chitin – chitosan nƣớc
ta, đồng thời thúc đẩy quá trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc trong xã hội
năng động và phát triển hiện nay. Nguồn phế liệu sẽ đƣợc giải quyết, hạn chế ô nhiễm
môi trƣờng, nguồn lao động sẽ tăng thêm, sản phẩm thu đƣợc có chất lƣợng cao, là
thuận lợi cho việc nghiên cứu sâu rộng các ứng dụng của chitin cũng nhƣ những dẫn
xuất từ chitin mang lại.
*Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Nguồn nguyên liệu đƣợc thực hiện tại nguồn phế liệu tôm thẻ chân trắng thu
nhận tại Khánh Hịa, các thí nghiệm đƣợc thực hiện ở qui mô 10 kg nguyên liệu/mẻ.

3


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
I.1 Tổng quan nguồn phế liệu tôm sản xuất chitin

* Phế liệu tôm chủ yếu là đầu và vỏ tơm, cịn kể đến cả phần thịt tôm vụn do
gãy thân, gia công không cẩn thân, lột vỏ sai quy cách hay do tôm bị biến màu. Tùy
từng lồi và từng phƣơng pháp xử lý, gia cơng chế biến khác nhau mà lƣợng phế liệu
tơm có thể vƣợt quá 60% khối lƣợng sản phẩm.
- Phần lớn tôm đƣợc đƣa vào chế biến thƣờng ở dạng bóc vỏ bỏ đầu. Do đó,
trong thành phần phế liệu tơm, phần đầu thƣờng chiếm khoảng 35 45% trọng lƣợng
của tôm nguyên liệu, phần vỏ chiếm 10 15%. Tuy vậy, tỷ lệ này cịn phụ thuộc vào
giống lồi, giai đoạn sinh trƣởng, mùa vụ, phƣơng pháp chế biến…
- Lƣợng phế liệu tôm nhiều hay ít do q trình gia cơng lột vỏ, có thể bằng máy
hay thủ cơng. Khi lột vỏ tơm bằng máy, một lƣợng thịt tôm bị hao hụt ở khâu lột vỏ,
vận chuyển, rửa tôm. Trái lại, khi lột vỏ tôm bằng tay, số lƣợng tôm bị gãy nhiều hơn.
- Ô nhiễm từ chất thải rắn hay phế liệu tôm, nƣớc thải phát sinh từ chế biến đã
trở thành một vấn đề cần đƣợc quan tâm. Giảm thiểu lƣợng phế liệu từ khâu chế biến,
tìm các biện pháp tái sử dụng chúng đang trở nên phổ biến nhƣ một giải pháp làm gia
tăng lợi nhuận kinh tế cho nhà sản xuất, kinh doanh từ nguồn phế liệu thuỷ sản hiện
nay.
* Chiếm tỷ lệ đáng kể trong phế liệu tôm là những thành phần có giá trị nhƣ là:
Chitin, protein, calci cacbonat, sắc tố,.. và tỷ lệ thành phần này không ổn định, chúng
thay đổi theo đặc điểm sinh thái, sinh lý, lồi…
-

:

Bảng 1.1: Phân tích thành phần hố học của đầu và vỏ phế liệu tôm(%) [6]
Phế liệu
Đầu
Vỏ

Protein
53,5

22,8

Chitin
11,1
27,2

Lipid
8,9
0,4

Tro
22,6
11,7

Calci
7,2
11,1

Phospho
1,68
3,16

: Meyer, 1986

- Nguồn phế liệu tôm là nguồn nguyên liệu phong phú để tận dụng thu hồi các
thành phần có giá trị nhƣ protein, chất màu astaxanthin, các chất béo không no có lợi
cho cơ thể và đặc biệt là sản xuất chitin, các dẫn xuất sinh học từ chitin nhƣ là
4

chitosan, glucosamine,… ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau, và quan trọng
hơn là ứng dụng trong y học.
* Chitin trong phế liệu tôm tồn tại dƣới dạng liên kết với protein, khoáng và
những hợp chất hữu cơ khác, chủ yếu là CaCO3 là thành phần chính cấu tạo nên vỏ
tơm. Chính sự liên kết này gây khó khăn trong việc tách chiết và tinh chế chúng.
- Trong thành phần phế liệu tơm có chứa lƣợng lớn chitin (10 – 20% trọng
lƣợng vỏ khô), nên đây là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất chitin,
glucosamine,…đƣợc tiến hành qua các giai đoạn nhƣ khử khoáng, khử protein,
deacetyl bằng acid chlohydric nồng độ cao.
- Hiện nay, chitin và những chế phẩm sinh học từ chitin càng đƣợc ứng dụng
nhiều và phổ biến hơn thông qua những nghiên cứu, thử nghiệm đã đƣợc chứng minh
trong và ngồi nƣớc. Do đó, giá thành của chúng cũng khá cao. Vì vậy, nếu biết tận
dụng đƣợc nguồn phế liệu này để sản xuất chitin một cách hiệu quả, bên cạnh việc hạn
chế ô nhiễm từ quá trình sản xuất, hƣớng tới sản xuất các dẫn xuất chitosan,
glucosamine,…sẽ mở ra một hƣớng phát triển tốt cho phế liệu tôm hiện nay.
* Hiện nay phế liệu tôm đƣợc thu hồi và tận dụng cho các mục đích sau:
- Sản xuất Chitin – Chitosan và Glucosamine
- Sản xuất thức ăn chăn nuôi
- Sản xuất bột màu astaxanthin
- Làm sản phẩm định hình, súp và canh (sử dụng thịt tơm vụn khơng đạt kích
cỡ); bánh phồng tơm (đầu tôm, thịt vụn).
I.2 Xuất xứ nguồn gốc và các biện pháp đảm bảo chất lƣợng cho nguyên liệu (phế
liệu tôm)
I.2.1 Xuất xứ nguồn gốc nguyên liệu
Tôm là nguồn thuỷ sản dồi dào và có giá trị kinh tế cao nhƣng việc khai thác,
đánh bắt phụ thuộc rất lớn vào điều kiện tự nhiên và mang tính mùa vụ vì vậy ngồi
đánh bắt tự nhiên ngƣời ta cịn đẩy mạnh theo hƣớng nuôi trồng đảm bảo cung cấp
nguyên liệu một cách thƣờng xuyên cho các nhà máy chế biến Thủy sản xuất khẩu.
Biển Việt Nam, có rất nhiều lồi tơm, khả năng khai thác từ 25÷30 nghìn tấn/năm.
Tồn vùng biển Nam bộ có trữ lƣợng và khả năng khai thác lớn nhất nƣớc ta; ƣớc tính

khả năng khai thác bằng 50% sản lƣợng của cả nƣớc [8].

5


Hiện nay ở nƣớc ta, quá trình khai thác, đánh bắt và kỹ thuật nuôi tôm ngày
càng phát triển, đã và đang cung cấp nhiều nguyên liệu cho các nhà máy chế biến thủy
sản trong nƣớc để sản xuất nhiều mặt hàng tơm đơng lạnh, có các dạng chính nhƣ:
Tơm tƣơi cịn vỏ, đầu (ngun con) cấp đơng IQF hoặc block; Tôm vỏ bỏ đầu cấp
đông IQF hoặc block; Tôm bóc vỏ bỏ chỉ lƣng cấp đơng IQF; Tơm bóc vỏ bỏ chỉ lƣng
nấu chín cấp đơng IQF; Tơm bóc vỏ cịn đốt đi cấp đơng IQF; Tơm dạng sản phẩm
định hình,

, 2005) [6].

Với sản phẩm tơm lột vỏ, rút chỉ lƣng, lƣợng đuôi và vỏ đuôi của tôm chiếm
khoảng 25% trọng lƣợng tôm [6]. Đối với tôm thẻ, lƣợng phế liệu đầu tôm chiếm 28%
và vỏ chiếm 9%, nhƣ vậy tổng lƣợng phế liệu vỏ đầu tôm thẻ là 37%
, 2003) [16]. Lƣợng phế liệu này có thể giảm ít nhiều bằng cách nâng cao
hiệu quả lột vỏ nhờ các thiết bị và công nghệ chế biến tốt hơn.
Giáp xác là nguồn nguyên liệu thủy sản dồi dào chiếm từ 30-35% tổng sản
lƣợng nguyên liệu ở Việt Nam. Trong công nghiệp chế biến Thuỷ sản xuất khẩu, tỷ lệ
cơ cấu các mặt hàng đông lạnh giáp xác chiếm từ 70-80% công suất chế biến. Hàng
năm các nhà máy chế biến đã thải bỏ một lƣợng phế liệu giáp xác khá lớn khoảng
70.000 tấn. Riêng ở tỉnh Khánh Hòa lƣợng phế liệu này vào khoảng 2.300 tấn/năm. [48].
Ở tỉnh Khánh Hịa trong những năm gần đây mặt hàng tơm đơng lạnh đƣợc đẩy
mạnh nhất là ở các xí nghiệp chế biến Thủy sản nhƣ: Nha Trang seafood (F17, F90), xí
nghiệp chế biến Khaspexco, xí nghiệp đơng lạnh Việt Thắng, xí nghiệp chế biến Vân
Nhƣ, xí nghiệp chế biến Anh Đào,…Do đó, việc tiêu thụ một số lƣợng lớn tơm ngun
liệu của các nhà máy chế biến Thủy sản đã thải ra một lƣợng lớn phế liệu chủ yếu là vỏ

và đầu tôm. Các loại phế liệu này nếu thải trực tiếp ra môi trƣờng sẽ gây ô nhiễm môi
trƣờng trầm trọng và nếu đem xử lý chất thải thì chi phí sẽ rất lớn.
Ngày nay đã có rất nhiều hƣớng nghiên cứu sử dụng phế liệu tôm để sản xuất
các chế phẩm có giá trị trong đó quan trọng nhất là việc sản xuất chitin-chitosan từ vỏ
giáp xác. Giảm lƣợng phế liệu từ khâu chế biến hoặc tìm giải pháp tái sử dụng chúng
đang trở nên phổ biến nhƣ một phƣơng cách giúp làm tăng lợi nhuận cho ngành thuỷ
sản, đẩy mạnh sản xuất các sản phẩm có giá trị gia tăng từ nguồn phế liệu hay phần
còn lại sau nguyên liệu chính theo hƣớng mới.

6


I.2.2 Biện pháp đảm bảo chất lƣợng cho nguyên liệu trƣớc khi sản xuất chitin [1] [6]
I.2.2.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm chitin
a. Loại nguyên liệu và trạng thái chất lƣợng
Đặc điểm của phế liệu tôm là chứa nhiều enzyme và vi sinh vật. Do đó, khi
chƣa đƣợc sử dụng để sản xuất mà khơng áp dụng các biện pháp bảo quản cho nguyên
liệu đầu vào thì phế liệu tơm sẽ nhanh chóng bị hƣ hỏng. Bên cạnh đó, phế liệu tơm
cịn chứa nội tạng, nƣớc thải kèm theo trong q trình gia cơng, chế biến do vậy rất dễ
tạo mùi hôi thối nếu không qua

xử lý kịp thời. Trong đó, lƣợng protrein

ở trong đầu tơm theo thời gian bị ƣơn thối cũng góp phần tạo ra sự hƣ hỏng cho
nguyên liệu.
Qua thực tế nghiên cứu cho thấy nguyên liệu có ảnh hƣởng rất lớn đến chất
lƣợng và chế độ xử lý để tạo ra sản phẩm chitin. Tùy theo từng loại vỏ nguyên liệu
giáp xác cần có một chế độ xử lý khác nhau để tạo thành thành phẩm có chất lƣợng
khác nhau. Vỏ tơm có chế độ xử lý nhẹ hơn đầu tơm vì phần đầu tơm có cấu tạo phức
tạp, có chứa nhiều tạp chất sắc tố và nhất là protein, vậy nên cần có chế độ xử lý mạnh

hơn vỏ thân tơm.
+ Ngun liệu tƣơi thì cho chất lƣợng sản phẩm chitin tốt hơn.
+ Nguyên liệu khô đã qua bảo quản dƣới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng, oxy,
enzyme nội tạng làm protein bị biến tính, cấu trúc bị biến đổi gây trở ngại cho hoạt
động thủy phân kiềm sau này.
+ Với nguyên liệu bị ố đen, mốc để có đƣợc sản phẩm thì cần tốn nhiều hóa
chất, nhất là ở khâu tẩy màu và khâu khử khoáng. Chất lƣợng sản phẩm đạt đƣợc cũng
không nhƣ mong muốn, tỷ lệ sản phẩm thu đƣợc trên nguyên liệu rất thấp, giá thành
cao sản xuất có thể bị thua lỗ.
b. Các giai đoạn xử lý hóa chất
- Nồng độ hóa chất: Nếu nồng độ q thấp sẽ khơng khử đƣợc hết khống hay
protein có trong nguyên liệu, sản phẩm chitin thu đƣợc còn nhiều tạp chất, sản xuất
chitosan hay glucosamin cho chất lƣợng không cao. Nếu nồng độ quá cao sẽ gây đứt
mạch chitin và cũng làm giảm chất lƣợng sản phẩm về sau.
- Tỷ lệ hóa chất/nguyên liệu: Nếu tỷ lệ này q nhỏ sẽ khơng khử hết protein
hay khống do khơng đủ diện tích tiếp xúc giữa hóa chất và ngun liệu, q trình
khuấy đảo khơng thuận lợi. Nếu tỷ lệ này quá lớn sẽ gây tốn hóa chất, ảnh hƣởng xấu
7


đối với mạch chitin, làm giảm độ nhớt của sản phẩm, vấn đề xử lý nƣớc thải khó khăn,
ơ nhiễm môi trƣờng.
- Nhiệt độ, thời gian xử lý: Đây là hai yếu tố cũng ảnh hƣởng rất lớn đến chất
lƣợng của chitin.
+ Nếu thời gian xử lý dài và nhiệt độ lại cao thì sản phẩm sẽ bị nát, gây tổn thất
sản phẩm trong quá trình rửa, đồng thời ảnh hƣởng đến độ nhớt của chitin.
+ Nhiệt độ thấp, thời gian ngắn thì sẽ khơng xử lý đƣợc triệt để khoáng hay
protein.
,
.

I.2.2.2 Phƣơng pháp bảo quản nguyên liệu
Việc nghiên cứu và đƣa ra phƣơng pháp bảo quản nguyên liệu trƣớc khi sản
xuất chitin là rất cần thiết. Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để bảo quản nguyên liệu
đầu vào nhƣ: phơi (sấy) khô, làm lạnh, cấp đông, luộc hay sử dụng hóa chất bảo quản…
- Làm lạnh: Nhiệt độ của nguyên liệu giảm dần xuống gần nhƣ không thấp hơn
nhiệt độ điểm băng. Cách làm này hạn chế đƣợc một phần sự phát triển của vi sinh vật
và enzyme. Tuy nhiên, thời gian bảo quản ngắn không đảm

cho chất lƣợng nguyên

liệu trong quá trình vận chuyển đến nơi sản xuất. Có thể áp dụng trong trƣờng hợp cơ
sở sản xuất chitin gần với nơi chế biến.
- Phơi (sấy) khô là phƣơng pháp làm giảm độ ẩm của nguyên liệu. Từ đó góp
phần kìm hãm hoạt động của enzyme và vi sinh vật. Đây là phƣơng pháp đƣợc sử dụng
phổ biến hiện nay, thích hợp cho q trình vận chuyển đƣờng dài đến cơ sở sản xuất chitin.
- Sử dụng hóa chất bảo quản: Đây là phƣơng pháp đang đƣợc nghiên cứu để áp
dụng r ng rãi trong thực tế. Nguyên tắc chung của phƣơng pháp này là dùng hóa chất
để ức chế hoạt động của vi sinh vật và enzyme. Hóa chất sử dụng có thể là acid hữu
cơ, acid vơ cơ và các chất có tác dụng bảo quản khác. Khi sử dụng các acid để bảo
quản nguyên liệu hay phế liệu tơm, chúng có tác dụng phịng thối, làm giảm pH của
môi trƣờng xuống, tạo điều kiện bất lợi cho hoạt động của các tác nhân gây hƣ hỏng
nguyên liệu. Mặt khác các acid này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của
enzyme protease nội tại hoạt động, nguyên liệu sẽ giảm đƣợc lƣợng protein và khoáng
sau thời gian sử dụng acid để bảo quản, việc xử lý sản xuất chitin ít tốn chi phí hơn…

8


Do đó việc sử dụng các acid khơng những có tác dụng để bảo quản ngun liệu
mà nó cịn đƣợc coi là một bƣớc tiền xử lý, góp phần làm giảm nồng độ của các hoá

chất đƣợc sử dụng trong quá trình sản xuất chitin & chitosan sau này. Điều này vừa
giúp giảm ơ nhiễm mơi trƣờng do lƣợng hố chất thải ra vừa làm giảm giá thành
của sản phẩm.
Thông thƣờng acid formic với hàm lƣợng 3% (w/v) đƣợc sử dụng làm tác nhân
acid hoá để hạ pH xuống 4,0 hay thấp hơn nữa. Acid formic chứa một số thành phần
có tác dụng khử trùng, ức chế vi khuẩn và bảo quản phế liệu. Ngồi ra cịn có thể sử
dụng hỗn hợp acid hữu cơ và vô cơ nhƣ aicd formic, acid acetic, acid clohydric
và/hoặc acid sulfuric, acid propionic…với tỷ lệ và nồng độ thích hợp
, 2005), [6].
- Phƣơng pháp luộc, cấp đơng phế liệu thƣờng ít hoặc khơng đƣợc sử dụng do
chi phí sản xuất cao.
I.2.2.3 Tiêu chuẩn chất lƣợng cho nguyên liệu
Trong quá trình thu mua, nguyên liệu nếu bảo quản khơng tốt, vi sinh vật xâm
nhập có thể gây những tác hại nhƣ:
+ Sản sinh sắc tố làm việc tẩy màu khó khăn, màu sắc sản phẩm chitin không trắng.
+ Sản sinh các sản phẩm phụ mà quy trình xử lý khơng loại bỏ đƣợc làm cho
tạp chất còn trong sản phẩm còn rất nhiều.
+ Sản sinh enzyme gây biến tính protein và tấn cơng lên mạch polysaccharide
của chitin làm gãy mạch và dẫn đến giảm sản lƣợng và độ nhớt của sản phẩm.
Do vậy, để sản xuất sản phẩm chitin có chất lƣợng tốt, tiêu chuẩn chất lƣợng
cho nguyên liệu đầu vào phải đảm bảo theo các yếu tố sau:
- Màu sắc: màu tự nhiên của vỏ, đầu tơm tƣơi. Có thể bị biến màu nhƣng
khơng quá nhiều.
- Trạng thái: Vỏ đầu tôm ở trạng thái càng tƣơi thì chất lƣợng thành phẩm
càng cao.
+ Nếu đã qua cấp đông: tiến hành rã đông, kiểm tra trạng thái vỏ, đầu tôm (chắc
hay mềm do bị hƣ hỏng từ vi sinh vật), kiểm tra mùi của nguyên liệu sau khi rã (hơi,
nồng…hay mùi cịn tự nhiên của vỏ tôm).
+ Nếu là vỏ tôm khô: tiến hành kiểm tra mốc, nguyên liệu bị hỏng do côn trùng
g m nhấm, vẫn cịn giữ mùi tự nhiên của vỏ, đầu tơm khô…

9


- Mùi: có mùi tự nhiên của tơm tƣơi, khơng có mùi lạ do vi sinh vật gây thối
tạo nên.
Bên cạnh, cũng cần kiểm tra không lẫn quá nhiều tạp chất rắn khác ngồi vỏ đầu
tơm: PE, giấy, kim loại, mảnh san hơ, rong,…sẽ gây cản trở cho q trình sản xuất chitin.
Thực tế, một số các nhà máy chế biến thƣờng đổ đống vỏ, đầu tôm đƣợc chuyển vào
một kho riêng phía sau xƣởng sản xuất chế biến. Phế liệu tôm tập trung tại kho thƣờng
bị lẫn các tạp chất rắn nhƣ PE, vỏ ốc, giấy carton..lẫn cát sạn ở nền nhà, nguy cơ
nhiễm bẩn cao, tạo môi trƣờng cho vi sinh vật gây thối dễ hoạt động,…Tuy nhiên, các
xí nghiệp chế biến thƣờng ít chú trọng đến việc bảo quản phế liệu tôm. Nếu biết cách
bảo quản tốt, chi phí bán cho nơi cần thu mua sẽ cao hơn, tạo thu nhập tăng thêm cho
công nhân. Phế liệu tôm thƣờng đƣợc chở đi tới các nơi thu mua để vận chuyển đến
các nơi cần sản xuất hay chở trực tiếp tới cơ sở sản xuất. Do đó, việc bảo quản nguyên
liệu đầu vào là một việc làm cần thiết để đảm bảo cho chất lƣợng thành phẩm về sau.
I.3 Tổng quan về chitin và glucosamin [12], [13], [14], [16], [45]
* Chitin
- Nguồn gốc và sự tồn tại của chitin trong tự nhiên
Chitin là một trong ba loại polysacchride phong phú nhất trong thiên nhiên
(cellulose, tinh bột và chitin). Trong tự nhiên chitin tồn tại trong cả động vật và thực
vật, vi sinh vật và đặc biệt nhiều trong vỏ giáp xác (Rinaudo, 2006) [40].
Trong động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của các vỏ một số
động vật không xƣơng sống nhƣ: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong
động vật bậc cao monome của chitin là một thành phần chủ yếu trong mơ da nó giúp
cho sự tái tạo và gắn liền các vết thƣơng ở da. Trong thực vật chitin có ở thành tế bào
nấm họ zygenmyctes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo...

,

1995) [2].
Chitin đƣợc nhà dƣợc hóa học ngƣời Pháp Henri Braconnot phát hiện đầu tiên vào
năm 1811, trong cặn dịch chiết từ 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 cơng thức giống với cellulose (Braconnot, 1811) [22].

10


Hình 1.1: 1) Chitin; 2) Chitosan; 3) Cellulose
Chitin có cơng thức phân tử: (C8H13O5)n , n thay đổi tùy thuộc vào nguyên liệu.
Ở tôm thẻ :

n = 400 500

Ở tôm hùm:

n = 700 800

Ở cua

n = 500 600

:

Phân tử lƣợng: MChitin = (203,09)n
Chitin có cấu trúc polymer tuyến tính từ các đơn vị N-acetyl- -D Glucosamine
nối với nhau nhờ cầu nối -1,4 Glucoside với cơng thức cấu tạo:

Hình 1.2: Cơng thức cấu tạo của chitin
Qua công thức cấu tạo, thấy rằng Chitin có thể đƣợc coi nhƣ là một dẫn xuất
của cellulose ở nhóm hydroxy của C2 đã bị thay thế bởi nhóm acetamide (NHCOCH3).
- Tính chất của chitin [12], [16]
Tính chất của chitin phụ thuộc vào cấu trúc của chitin. Chitin có cấu trúc tinh
thể rất chặt chẽ và đều đặn. Bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X. Ngƣời ta đã chứng
11


minh đƣợc chitin tồn tại ở ba dạng cấu hình: α-chitin, β-chitin và γ-chiti
Trung, 2010) [12].
Các dạng này của chitin chỉ do sự sắp xếp khác nhau về hƣớng của mỗi mắt
xích (N-acetyl-D-glucosamin) trong mạch chitin. Có thể biểu diễn mỗi mắt xích này
bằng mũi tên sao cho phần đầu của mũi tên chỉ nhóm –CH2OH, phần đi chỉ nhóm –
NHCOCH3, thì các cấu trúc α, β, γ-chitin đƣợc mơ tả nhƣ sau:

Hình 1.3: Sự sắp xếp của chuỗi polymer của α-chitin, β-chitin và γ-chitin
Ba dạng chitin nêu trên có sự khác nhau về tính hydrat hóa, kích thƣớc của mỗi
đơn vị cấu trúc và số mạch chitin trong mỗi đơn vị cấu trúc.
α-chitin có độ rắn phân tử cao nhất và ở dạng rắn chắc, các mạch đƣợc sắp xếp
ngƣợc chiều nhau đều đặn, nên ngoài liên kết hydro trong một lớp và hệ chuỗi, nó cịn
có liên kết hydro giữa các lớp do các chuỗi thuộc lớp kề nhau nên rất bền vững. Do các
mắt xích sắp xếp đảo chiều, xen kẽ thuận lợi về mặt không gian và năng lƣợng.
β-chitin bao gồm các mạch chitin song song cùng chiều nhau, có độ rắn thấp,
tính hydrat hóa cao.
γ-chitin sắp xếp cứ 2 mạch song song cùng chiều thì có 1 mạch ngƣợc chiều.
Dạng β - chitin cũng có thể chuyển sang dạng α - chitin nhờ quá trình axetyl
hóa cho cấu trúc tinh thể bền vững hơn. Trong tự nhiên, α-chitin phổ biến nhất và
thƣờng rất cứng, trong khi β-chitin và γ-chitin thì tạo nên tính dai, dẻo.

Chitin có màu trắng, cũng giống cellulose, chitin có tính kỵ nƣớc cao (đặc biệt
đối với α-chitin) và không tan trong nƣớc, trong mơi trƣờng kiềm, axit lỗng và các
dung dịch hữu cơ nhƣ este, rƣợu…Tuy nhiên, cần lƣu ý là β-chitin, khơng giống nhƣ
α-chitin, có tính trƣơng nở với nƣớc cao

, 2010) [12].

Chitin hịa tan trong dung dịch đặc nóng của muối thyoxyanat liti (LiSCN) và
thyoxanat Canxi (Ca(SCN)2) tạo thành dung dịch keo. Chitin còn hòa tan đƣợc trong
dung dịch acid đậm đặc nhƣ HCl, H3PO4 và dimethylacetamide chứa 5% lihtium
chloride

, 2003) [16], [12].
12


Chitin tƣơng đối ổn định với các chất chống oxyhóa-khử: KMnO4, nƣớc Javen
(NaClO) hay Ca(ClO)2, oxy già (H2O2)…Do đó, lợi dụng tính chất này, ngƣời ta sử
dụng các chất oxy hóa trên để tẩy màu cho Chitin.
Chitin kết tinh ở dạng vơ định hình, khó hịa tan trong dung dịch amoniac,
khơng hịa tan trong thuốc thử Schweizei Sapranora.
Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bƣớc sóng:

= 884 890 m.

Chitin là polysaccharide nguồn gốc tự nhiên, có hoạt tính sinh học cao, có tính
hịa hợp sinh học và tự phân hủy trên da. Chitin bị một loại men lyzozyme - một loại
men chỉ có trên da ngƣời, phân giải thành monome N-acetyl-D-Glucosamine.
Chitin khi đun nóng trong acid HCl đậm đặc thì bị thủy phân hồn tồn tạo
thành 88,5% D-Glucosamine và 22,5% acid acetic, quá trình thủy phân xảy ra bắt đầu

ở mối nối glucoside, sau đó là sự loại bỏ nhóm acetyl (-CO-CH3).
Khi đun nóng Chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc thì Chitin bị mất gốc
acetyl tạo thành Chitosan.
Chitin + n NaOH (đậm đặc)

Chitosan + n CH3COONa.

- Ứng dụng
Do tính chất khơng tan trong nƣớc mà chitin ít đƣợc sử dụng trực tiếp. Nhƣng
từ chitin trải qua nhiều giai đoạn xử lý hóa chất có thể điều chế ra đƣợc các dẫn xuất
nhƣ chitosan, glucosamine…, thì đƣợc ứng dụng rất rộng rãi.
Chitin đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, một số ứng dụng quan trọng nhƣ:
- Dùng làm phân bón trong nơng nghiệp và bổ sung vào thức ăn cho gia súc.
- Dùng trong ngành dệt: Làm cho vải hoa, tơ sợi bền màu, bền sợi, chịu đƣợc cọ xát.
- Làm chất chống nƣớc: Vải sợi sau lúc xử lý bằng chitin ngồi tính năng chống
nƣớc, cịn có những tính năng khác nhƣ: chống lửa, cách nhiệt, chịu nắng và chống
thối, những tính chất đó làm cho chitin có khả năng dùng làm nguyên liệu để sản xuất
vải bao dây điện, những dụng cụ bảo hộ trong sản xuất, nghiên cứu.
- Dùng trong công nghiệp thực phẩm để sản xuất giấy trong suốt và những
màng mỏng. Vi thể chitin là chất tạo gel hay chất làm đặc để tạo liên kết, ổn định và
tăng cƣờng kết cấu thực phẩm, dùng làm màng mỏng có thể thay thế polyetylen để sản
xuất giấy bọc thực phẩm cao cấp.
- Sản xuất sợi chitin khơng tan trong acid, có độ dai tăng rõ rệt, không độc, ứng
dụng làm chỉ khâu tự tiêu trong y học.
13


- Dùng làm màng mỏng polymer sinh học trong chữa lành vết thƣơng, vết bỏng
và dùng trong phẫu thuật vá da.
- Chitin kết hợp với muối kim loại tạo thành hợp chất associated. Nếu kết hợp

với muối của Pb, Cd, Zn tạo thành cellulose, loại cellulose này có tính năng chống tia
phóng xạ (chủ yếu là

và ), mở ra con đƣờng mới cho việc sử dụng chitin.

- Xử lý bùn thải cơng nhiệp: Chitin có khả năng thu giữ các kim loại nặng, các
cao phân tử linh động và các nhóm amin hoạt tính cao đƣợc sử dụng nhƣ mạng cố
định. Sau khi xử lý bùn thải bằng chitin, kim loại nặng có thể đƣợc giải hấp bằng các
acid để thu hồi. Chitin cũng có khả năng tái hấp phụ các kim loại nặng. Việc sử dụng
chitin có nguồn gốc từ vỏ tôm để khử kim loại nặng trong công nghiệp không những
giúp giảm lƣợng chất thải độc hại ra mơi trƣờng mà cịn giúp giải quyết lƣợng lớn phế
liệu thủy sản [48].
- Từ chitin có thể sản xuất các dẫn xuất quan trọng: chitosan, glucosamine,...
Các dẫn xuất sinh học này đƣợc ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong nhiều lĩnh vực.
Chitosan và các dẫn xuất của chúng có rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: nông
nghiệp, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, y học và một số ngành khác.
biệt là glucosamine đƣợc nghiên cứu và ứng dụng trong y học để điều trị viêm khớp
xƣơng, phục hồi và tái tạo mô sụn, chất nhờn giúp khớp linh động hơn,….
* Glucosamine
Glucosamine là một dẫn xuất sinh học từ chitin, đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực và đặc biệt là trong y học.
Khi đun nóng chitin trong acid chlohydric đặc có thể thu đƣợc hơn 85% Dglucosamine. Quá trình deacetyl xảy ra đồng thời

phân cắt mạch chitin đến

monomer sẽ thu đƣợc D-glucosamine. Loại sản phẩm này có kết tinh màu trắng, vị
ngọt, dễ hoà tan trong nƣớc.
Glucosamine là một amino-mono-saccharide có trong mọi mơ của cơ thể con
ngƣời. Glucosamine đƣợc cơ thể dùng để sản xuất ra các proteoglycan. Glucosamine
kích thích tế bào tăng tổng hợp và trùng hợp nên cấu trúc proteoglycan bình thƣờng.

Kết quả của quá trình trùng hợp là tạo ra mucopolysaccharit, hình thành mơ sụn, thành
phần cơ bản tạo nên sụn khớp. Bình thƣờng sụn khớp đƣợc cấu tạo chủ yếu bởi nƣớc,
collagen và proteoplycan.

14


Glucosamin đồng thời ức chế các enzym phá hủy sụn khớp nhƣ collagenase,
phospholipase A2 và giảm các gốc tự do superoxid phá hủy các tế bào sụn.
Glucosamin cịn có tác dụng kích thích sinh sản mơ liên kết của xƣơng, giảm quá trình
mất canxi của xƣơng. Khi thiếu glucosamin thì sụn đặc biệt là sụn khớp háng, đầu gối
bị hỏng, cứng, tạo gai xƣơng gây biến dạng khớp làm hạn chế vận động, dẫn đến bệnh
viêm xƣơng khớp phát triển. Do glucosamin làm tăng sản xuất chất nhầy dịch khớp
nên tăng độ nhớt, khả năng bôi trơn của dịch khớp, vì thế khơng những làm giảm triệu
chứng của thối hóa khớp (đau, khó vận động) mà cịn ngăn chặn q trình thối hóa
khớp, ngăn chặn bệnh tiến triển

, 2006) [7].

Nguồn cung cấp để tổng hợp Glucosamine lấy từ glucose trong cơ thể. Trong
các khớp bị viêm, lớp mô sợi của bao khớp và màng hoạt dịch làm giảm sự khuếch tán
glucose vào mô sụn. Hơn nữa hiện tƣợng viêm trong khớp đã tiêu thụ lƣợng glucose có
giới hạn của cơ thể. Chính vì thế có sự thiếu hụt glucosamine [45].
Các muối của glucosamin có khả năng giải phóng và sản sinh mucopolysacharit
khuếch tán tốt vào dịch khớp, phát huy tốt tác dụng chống viêm khớp.
Các dẫn xuất glucosamin thông dụng đƣợc dùng phổ biến ngày nay là:
• Glucosamin hydroclorua.
• Glucosamin sulfat.
• Acetyl glucosamin
+ Cơng thức phân tử: (C6H11O4N)n, n = 7÷10

+ Cơng thức cấu tạo:
CH2OH
H

CH2OH
O

H

H
O

OH

H

H

NHCOCH3

O

H

H
OH

H

CH2

OH

H

O
H

NHCOCH3

Chitin

n

OH

H

H

OH

H

O

H
H,OH

NH 2

Glucosamine

Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo của chitin và glucosamine
- Tính chất:
+ Dạng bột có màu

, có khả năng hịa tan trong nƣớc, có vị.

+ Đƣợc cắt mạch từ chitin hay chitosan, nên cũng có tính chất kháng khuẩn rất tốt.
15


Lấy đi từ các vi sinh vật này các ion quan trọng Cu2+ vì các vi sinh vật sẽ bị
chết do sự mất cân bằng liên quan đến các ion quan trọng.
Ngăn chặn phá hoại chức năng màng tế bào gây ra sự rò rỉ các phân tử trong
tế bào.
Gây ra sự tổ hợp cầu polyelectrolyte với polymer mang tính chất acid trên bề
mặt tế bào vi khuẩn.
Do cắt mạch thành mạch ngắn hơn chitosan nên khả năng thấm sâu vào bề
mặt nguyên liệu cao nên khả năng kháng khuẩn tốt hơn chitosan.
Do có khả năng tan trong nƣớc điều này rất khác biệt so với chitosan nên khi đem
làm chất bảo quản thì nó khơng gây mùi chua mất đi tính chất tự nhiên của sản phẩm.
- Ứng dụng [7], [13], [45]

, xƣơng. Nhờ vào những tính chất của
glucosamine, ngƣời ta nghiên cứu, thử nghiệm và sản xuất các chế phẩm thuốc, thực
phẩm chức năng…để phục vụ cho việc điều trị các bệnh về khớp, thoái hoá và đau
viêm khớp xƣơng (Chen, 2010) [23], (Matheson, 2003) [30], (Reginster, 2001) [38].
Ở Việt Nam hiện nay cũng đang sử dụng một số loại thuốc có chứa glucosamin
nhƣ : Lubrex, Lubrex-F, Glucosamin, Glusivac,... Nhƣng các thuốc này chủ yếu vẫn

nhập khẩu từ nƣớc ngoài [7].
Glucosamine là một loại đƣờng hiếm rất cần cho cơng nghiệp dƣợc và những
nghiên cứu hóa sinh. Nó làm tăng khả năng hấp thu kháng sinh vào máu cũng nhƣ góp
phần điều trị bệnh viêm khớp và các khối u. Ngồi ra, glucosamin cịn là ngun liệu
ban đầu để điều chế các chất trung gian nhƣ D - arabrinose và D- arabonic acid cần
thiết để sản xuất riboflavin và vitamine B6 [45].
Glucosamine là chất có nhiều ứng dụng trong y học. Nó đóng vai trị sinh lý
sinh hố trong cơ thể ngƣời, tham gia vào chức năng giải độc của gan và thận, chống
viêm gan, chống dị ứng và chống thiếu oxi trong máu. Glucosamine là nguyên liệu chủ
yếu để tổng hợp các chất nhờn và sụn ở các khớp của cơ thể. Khi các khớp bị tổn
thƣơng, nó là nguyên liệu để cơ thể sản xuất các chất cần thiết nhƣ collagen,
proteoglycan và glucosaminoglycan để phục hồi sụn khớp và tái cung cấp chất nhờn
16