Nghiên cứu hoàn thiện quy trình bảo quản tôm nguyên liệu bằng Oligochitosan sản xuất theo công nghệ bức xạ coban 60

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
o0o




ĐINH THỊ KIỀU HOANH





NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH BẢO QUẢN
TÔM NGUYÊN LIỆU BẰNG OLIGOCHITOSAN SẢN
XUẤT THEO CÔNG NGHỆ BỨC XẠ COBAN 60


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM




GVHD: TS. VŨ NGỌC BỘI

NHA TRANG, 06/2014
i

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Đồ án này
Trƣớc hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang, Ban Chủ
nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, Phòng Đào tạo niềm kính trọng, sự tự hào đƣợc
học tập tại Trƣờng trong những năm qua.
Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin đƣợc giành cho thầy TS.Vũ Ngọc Bội – Trƣởng
khoa công nghệ thực phẩm và cô ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn Đảm bảo
Chất lƣợng và An toàn Thực phẩm - Trƣờng Đại học Nha Trang đã tài trợ kinh phí,
tận tình hƣớng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp
này.
Đặc biệt, xin đƣợc ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các thầy cô giáo trong Bộ
môn Công nghệ Thực phẩm và tập thể cán bộ trong Các phòng thí nghiệm - Trung
tâm Thực hành Thí nghiệm - Trƣờng Đại học Nha Trang đã giúp đỡ nhiệt tình và
tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện đồ án này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân và các bạn bè đã tạo điều kiện,
động viên khích lệ để tôi vƣợt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập vừa qua.


Nha Trang, tháng 06 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Đinh Thị Kiều Hoanh

ii

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH vi
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN, CHITOSAN VÀ OLIGOCHITOSAN: 3
1.1.1. Cấu tạo của chitin, chitosan và oligochitosan: 3
1.1.2. Tính chất của chitin, chitosan và oligochitosan 6
1.1.3. Ứng dụng của chitin - chitosan và oligochitosan 12
1.1.4. Tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chitin – chitosan –
oligochitosan 21
1.2. TỔNG QUAN VỀ THỦY SẢN VIỆT NAM 23
1.3. TỔNG QUAN VỀ TÔM 25
1.3.1. Thành phần hóa học của tôm: 26
1.3.2. Tình hình phân bố của tôm: 28
1.3.3. Các khu vực có nhiều tôm 29
1.4. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP BẢO QUẢN LẠNH 34
1.4.1. Làm lạnh bằng kho lạnh 35
1.4.2. Làm lạnh bằng nƣớc đá 35
1.4.4. Làm lạnh bằng nƣớc 38
1.4.5. Làm mát bằng phƣơng pháp bay hơi 40
1.4.6. Làm lạnh bằng chân không 41
1.4.7. Các phƣơng pháp làm lạnh khác 41
CHƢƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 43
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43
2.2.1. Các phƣơng pháp phân tích 43
2.2.2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 43
2.3. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT SỬ DỤNG 48
iii

2.4. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 48
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49
3.1. XÁC ĐỊNH TỶ LỆ OLIGOCHITOSAN THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH
BẢO QUẢN 49
3.1.1. Xác định tỷ lệ COS thích hợp cho quá trình bảo quản tôm 49
3.1.2. Thử nghiệm sử dụng COS 1 % bảo quản tôm thẻ chân trắng 55
3.2. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ BẢO QUẢN TÔM NGUYÊN LIỆU BẰNG
OLIGOCHITOSAN 62
3.2.1. Xác định thời gian nhúng tôm nguyên liệu bằng dung dịch COS 1%: 62
3.2.2. Xác định chế độ bao gói thích hợp để bảo quản tôm Bạc bằng COS 69
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
PHỤ LỤC 1

iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

COS : Oligochitosan
VASEP : Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam
WTO : Tổ chức Thƣơng mại Thế giới
PE : Polyethylene
VLDDTT : Viêm loét dạ dày-tá tràng

USFDA : Quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm Hoa Kỳ
GlcNAc : N-Acetylglucosamine
VSV : Vi sinh vật

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Các dung môi thƣờng sử dụng để hòa tan chitosan 8
Bảng 1.2. Ảnh hƣởng của hệ dung môi sử dụng đến ứng suất kéo, độ giãn dài giới hạn,
độ trƣơng nở của màng chitosan với độ deacetyl khác nhau (Trung, 2009). 10
Bảng 1.3. Khả năng hấp phụ chất màu, trƣơng nở với nƣớc và hấp phụ chất béo của
một số loại chitosan thƣơng mại (Cho và cộng sự, 1998). 11
Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ COS đến tổng điểm cảm quan chung của tôm
theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 0 - 4
0
C 50
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá tổng điểm cảm quan của tôm bảo quảnbằng COS 1%
theo thời gian bảo quản ở 0 - 4
0
C 56
Bảng 3.3. Kết quả phân tích tổng điểm cảm quan chung theo thời gian bảo quản của
các mẫu tôm nhúng COS 1% với thời gian nhúng khác nhau 63
vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của chitin. 3
Hình1.2. Cấu trúc mạch polymer của chitin và cellulose. 4
Hình 1.3. Cấu trúc phân tử chitin trong không gian. 4

Hình 1.4. Công thức cấu tạo của chitosan. 5
Hình 1.5. Cấu trúc của chitosan. 5
Hình 1.6. Cấu trúc phân tử chitosan trong không gian. 5
Hình 1.7. Công thức cấu tạo của oligochitosan. 6
Hình 1.8. Chitosan. 7
Hình 1.9 Vỏ tôm có khả năng hấp thụ kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp 20
Hình 1.10. Sản lƣợng thủy sản việt nam qua các năm 24
Hình 1.11. Một số loài tôm có giá trị của Việt Nam 30
Hình 2.1: Sơ đồ xác định nồng độ COS thích hợp bảo quản tôm nguyên liệu 44
Hình 2.2: Sơ đồ xác định hiệu quả sử dụng COS có bổ sung chất sẫm màu bảo quản
tôm thẻ chân trắng 45
Hình 2.3: Sơ đồ xác định thời gian nhúng để bảo quản tôm bằng COS 46
Hình 2.4: Sơ đồ xác định chế độ bao gói tối ƣu để bảo quản tôm bạc bằng COS 47
Hình 3.1: Ảnh hƣởng của nồng độ dịch COS đến tổng điểm cảm quan chung của
tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0-4
0
C………………………………… 50
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch COS đến hàm lƣợng NH
3
trong tôm
nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 0 ÷ 4
0
C 52
Hình 3.3. Sự biến đổi hoạt tính chống oxy hóa tổng của tôm nguyên liệu xử lý dung
dịch Oligochitosan ở các nồng độ khác nhau sau 6 ngày bảo quản 53
Hình 3.5. Sự thay đổi tổng điểm cảm quan chung của tôm bảo quản bằng COS 1%
theo thời gian bảo quản ở 0 - 4
0
C 56
Hình 3.6. Sự thay đổi hàm lƣợng NH

3
trong tôm thẻ bảo quản bằng oligochitosan
1% theo thời gian bảo quản ở 0 - 4
0
C. 58
vii

Hình 3.7. Sự biến đổi hoạt tính chống oxy hóa của tôm thẻ bảo quản bằng
oligochitosan theo thời gian bảo quản ở 0 - 4
0
C 59
Hình 3.8. Sự biến đổi pH của tôm thẻ nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở nhiệt
độ 0 - 4
0
C 61
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của thời gian nhúng COS đến tổng điểm cảm quan chung theo
thời gian bảo quản ở 0-40C 63
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của thời gian nhúng oligochitosan đến sự biến đổi hàm
lƣợng NH
3
của tôm

nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0-4
0
C 65
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của thời gian nhúng oligochitosan đến sự biến đổi hoạt tính
chống oxy hóa của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0 - 4
0
C 66
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của thời gian nhúng oligochitosan đến sự biến đổi pH của

tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0 - 4
0
C 68
Hình 3.13. Ảnh hƣởng của chế độ bao gói đến các tổng điểm cảm quan chung của
tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0 - 8
0
C 70
Hình 3.14. Ảnh hƣởng của chế độ bao gói đến sự biến đổi hàm lƣợng NH3 của tôm
nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0-4
0
C 72
Hình 3.15. Ảnh hƣởng của chế độ bao gói đến sự biến đổi hoạt tính chống oxy hóa
của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0 - 4
0
C 73
Hình 3.16. Ảnh hƣởng chế độ bao gói đến sự biến đổi pH của tôm theo 75
Hình 3.17. Sự thay đổi tổng số vi sinh vật hiếu khí trên tôm sau 6 ngày bảo quản
nếu bảo quản có và không có oligochitosan bề mặt 77
Hình 3.18. Sơ đồ quy trình bảo quản tôm nguyên liệu bằng oligochitosan 78


1

LỜI MỞ ĐẦU

Những năm gần đây xuất khẩu thủy sản nƣớc ta ngày càng phát triển, đóng vai
trò quan trọng trong tổng kim ngạch xuất khẩu Viêt Nam. Trong điều kiện nƣớc ta
đã gia nhập WTO việc cạnh tranh xuất khẩu các mặt hàng thủy sản ngày càng trở
nên gây gắt, việc quản lý chất lƣợng các mặt hàng thủy sản càng đƣợc chú trọng và
vấn đề kiểm soát nguồn nguyên liệu thủy sản từ ban đầu cũng đang đƣợc quan tâm

rất lớn.
Tôm là mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế cao nhƣng dễ bị ƣơn hỏng do cơ
thịt tôm dễ bị tác động với hệ protease nội tại và vi sinh vật. Hiện nay chƣa có biện
pháp bảo quản nào khá để có thể giữ tôm sau thu hoạch ít bị giảm chất lƣợng, ngƣời
ta chủ yếu bảo quản tôm theo phƣơng pháp ƣớp đá. Tuy vậy, các tàu thuyền đánh
bắt thủy sản lại không thể đáp ứng đủ đá, do vậy chất lƣợng nguyên liệu tôm vẫn bị
giảm chất lƣợng sau đánh bắt. Hiện nay việc xử lý tôm sau thu hoạch chƣa đƣợc
quan tâm nhiều, tại những nhà máy chế biến thủy sản thƣờng sử dụng hóa chất
chorine để rửa nguyên liệu. Hóa chất chorine có tính sát khuẩn nhƣng dễ kết hợp
với các chất hữu cơ tạo nên các sản phẩm phụ gốc halogen có khả năng gây đột biến
hoặc ung thƣ. Do đó việc nghiên cứu tìm chất thay thế cho chorine là điều kiện cần
thiết và cần khuyến khích hiện nay.
Oligochitosan (COS) có phân tử lƣợng thấp, tan đƣợc trong nƣớc, có khả năng
kháng khuẩn cao nên hiện nay COS đang đƣợc chú ý đến để ứng dụng trong bảo
quản nguyên liệu thủy sản sau thu hoạch.
Vì vậy, Tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện quy trình bảo
quản tôm nguyên liệu bằng Oligochitosan sản xuất theo công nghệ bức xạ coban
60”. Với mục tiêu đánh giá khả năng ảnh hƣởng của Oligochitosan đến độ tƣơi của
tôm nguyên liệu theo phƣơng pháp bảo quản lạnh.
2

Nội dung của đồ án:
1) Xác định một số thông số thích hợp cho quá trình bảo quản tôm nguyên
liệu bằng oligochitosan: tỷ lệ oligochitosan , thời gian nhúng oligochitosan,…
2) Đề xuất quy trình bảo quản tôm nguyên liệu bằng oligochitosan.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Sự thành công của đề tài là số liệu thực tế góp phần khẳng định khả năng sử
dụng Oligochitosan (COS) trong bảo quản tôm 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.

Đồng thời thành công của đề tài sẽ là cơ sở để các tàu đánh bắt thủy sản và các
doanh nghiệp chế biến thủy sản ứng dụng COS trong bảo quản để kéo dài độ tƣơi
của tôm. Đáp ứng nhu cầu của doanh nghiệp không bị gián đoạn trong thời gian
không đúng mùa vụ đánh bắt Tôm hoặc xa vùng nguyên liệu.
Do lần đầu tiên tiếp cận với nghiên cứu khoa học nên đồ án tốt nghiệp của Tôi
còn nhiều hạn chế. Vì vậy Tôi rất mong đƣợc sự đóng góp quý báu của thầy cô và
bạn bè dồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

3

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN, CHITOSAN VÀ OLIGOCHITOSAN:
1.1.1. Cấu tạo của chitin, chitosan và oligochitosan:
1.1.1.1. Cấu trúc hóa học của chitin:
Chitin là polisaccarit mạch thẳng, có thể xem nhƣ là dẫn xuất của xenllulozơ,
trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C(2) đƣợc thay thế bằng nhóm axetyl amino (-
NHCOCH
3
) (cấu trúc I). Nhƣ vậy chitin là poli (N-axety -2-amino-2-deoxi- β-D-
glucopyranozo) liên kết với nhau bởi các liên kết β-(C-1-4) glicozit. Trong đó các
mắt xích của chitin cũng đƣợc đánh số nhƣ của glucozơ:

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của chitin.
Tên gọi: poly (1-4) -2 – axetamido – 2 – deoxy – β- D- Glucose.
Công thức phân tử: [C
8
H
13
O

5
N]
n
. Trong đó có chứa 47,29% C; 6,45% H;
39,37% O và 6,89%N. Phân tử lƣợng: M
chitin
= (203,09)
n
.
Về cấu trúc hóa học của chitin cũng tƣơng tự nhƣ cellulose ngoại trừ nhóm
hydroxyl thứ hai trên nguyên tử carbon alpha (Cα) trên phân tử cenlluloze đƣợc
thay thế bằng nhóm acetoamide. Cũng nhờ vào cấu trúc này mà việc ứng dụng của
chitin vào xử lý nƣớc thải nhà in nhuộm là một việc rất có triển vọng.
4









Hình1.2. Cấu trúc mạch polymer của chitin và cellulose.
Hình 1.3. Cấu trúc phân tử chitin trong không gian.
Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn. Bằng phƣơng pháp nhiễu
xạ tia X, ngƣời ta chứng minh đƣợc chitin tồn tại ở 3 dạng cấu hình α, β, γ – chitin,
các dạng này chỉ khác nhau về hƣớng sắp xếp của mỗi mắt xích N- axety- 2- deoxi-
β- D- glucopyranozo.
α- chitin phổ biến nhất trong tự nhiên, nó có mặt trong vỏ tôm, trong các loài

nhuyễn thể, thức ăn của cá voi, trong dây chằng, và vỏ của tôm hùm, cua cũng nhƣ
5

trong biểu bì của các loại côn trùng. Hiếm hơn là dạng β- chitin, nó đƣợc tìm ra
trong protein của mực ống. Còn γ- chitin là rất hiếm.
1.1.1.2. Cấu trúc hóa học của chitosan
Chitossan là dẫn xuất đề axetyl hóa của chitin, trong đó nhóm (-NH
2
) thay thế
nhóm (-COCH
3
) ở vị trí C(2).
Chitosan đƣợc cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các
liên kết β-(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là poly β-(1-4)-2-amino-2-
deoxi-D-glucozo hoặc là poly β-(1-4)-D-glucozamin.
Hình 1.4. Công thức cấu tạo của chitosan. Hình 1.5. Cấu trúc của chitosan.
Công thức phân tử: [C
6
H
11
O
4
N]
n.
Phân tử lƣợng: M
chitosan
= (161,07)
n

Cấu trúc phân tử

chitosan trong không
gian có hình xoắn ốc,
mỗi đơn vị cơ bản có 2
mắc xích D-
glucosamin. Chiều dài
mỗi đơn vị cơ bản là
10,34 A
0
(theo
). Hình 1.6. Cấu trúc phân tử chitosan trong không gian.
6

1.1.1.3. Cấu trúc hóa học của Oligochitosan:
Oligochitosan là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin, chitosan bằng các
con đƣờng hóa học, sinh học, tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân mà các
oligochitosan có khối lƣợng phân tử khác nhau.
Oligochitosan là một saccharide, đƣợc kết hợp bởi các monosaccharide từ
2÷20 trong cấu trúc của chitin, chitosan.

Hình 1.7. Công thức cấu tạo của oligochitosan.
1.1.2. Tính chất của chitin, chitosan và oligochitosan
1.1.2.1. Tính chất của chitin
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 kiềm, trong acid loãng và các dung
môi hữu cơ nhƣ ete, rƣợu. Tính không tan của chitin là do chitin có cấu trúc chặt
chẽ, có liên kết trong và liên phân tử mạnh thông qua các nhóm hydroxyl và
acetamide. Tuy nhiên, cần lƣu ý là β-chitin, không giống nhƣ α-chitin, có tính
trƣơng nở với nƣớc cao.
- Chitin hòa tan đƣợc trong dung dịch acid đậm đặc nhƣ HCl, H
3

PO
4
và
dimethylacetamide chứa 5% lithium chloride.
- Chitin tự nhiên có độ deacetyl dao động trong khoảng từ 8- 12%, phân tử
lƣợng trung bình lớn hơn 1 triệu Dalton. Tuy nhiên, chitin chiết rút từ vi sinh vật thì
có phân tử lƣợng thấp, chỉ khoảng vài chục ngàn Dalton. Khi đun nóng chitin trong
dung dịch NaOH đặc thì chitin bị mất gốc acetyl tạo thành chitosan.
Chitin + n NaOH
(đậm đặc)
Đun nóng chitosan + nCH
3
COONa.
7

- Khi đun nóng chitin trong dung dịch acid HCl đậm đặc thì chitin sẽ bị
thủy phân hoàn toàn tạo thành 88,5% d- Glucosamine và 21,5% acid acetic, quá
trình thủy phân xảy ra ở cầu nối Glucozid, sau đó là sự loại bỏ nhóm acetyl (- CO-
CH
3).

(C
32
H
54
N
4
O
21
)

x
+ 2(H
2
O)  (C
28
H
50
N
4
O
19
)x + 2(CH
3
- COOH)
- Chitin tƣơng đối ổn định với các chất chống oxy hóa khử, thuốc tím
(KMnO
4
), oxy già, nƣớc Javen (NaClO) hay Ca(ClO)
2
,… lợi dụng tính chất này
ngƣời ta sử dụng các chất chống oxy hóa để khử màu cho chitin.
- Chitin khó tan trong thuốc thử Schweizel Sapranora. Điều này có thể do
nhóm acetamit (- NHCOOCH
3
) ngăn cản sự tạo thành các phức chất cần thiết.
- Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại có bƣớc sóng 884- 890 µm.
1.1.2.2. Tính chất của chitosan:
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.









Hình 1.8. Chitosan.
Không giống nhƣ chitin chỉ tan trong một số ít hệ dung môi, chitosan tan tốt
trong các acid hữu cơ thông thƣờng nhƣ acid formic, acid caetic, acid propionic,
acid citric, acid lactic. pKa của chitosan có giá trị từ 6,2 đến 6,8. Khi hòa tan
chitosan trong môi trƣờng acid loãng tạo thành keo dƣơng. Đây là một điểm rất đặc
8

biệt vì đa số các keo polysaccharit tự nhiên tích điện âm. Chitosan tích điện dƣơng
sẽ có khả năng bám dính bề mặt các ion tích điện âm và có khả năng tạo phức với
các ion kim loại và tƣơng tác tốt với các polymer tích điện âm. Một số dung môi
thƣờng sử dụng để hòa tan chitosan đƣợc trình bày ở bảng 1.1. Chitosan không hòa
tan trong nƣớc, kiềm, cồn.
Bảng 1.1. Các dung môi thƣờng sử dụng để hòa tan chitosan
Dung môi
Nồng độ thƣờng sử dụng
(%)
Acid acetic
1- 2
Acid formic
1- 2

Acid lactic
1- 2
Acid propionic
1- 2
Acid clohydric
0,25- 0,5
Acid citric
5- 10
Acid glutamic
1- 3
Acid ascorbic
1- 2
Tính chất của chitosan nhƣ khả năng hút nƣớc, khả năng hấp phụ chất màu,
kim loại, kết dính với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA,…phụ thuộc
rất lớn vào độ deacetyl hóa. Chitosan có độ deacetyl hóa cao thì có khả năng hấp
phụ chất màu, tạo phức với kim loại tốt hơn. Tƣơng tự, khả năng kháng khuẩn,
kháng nấm của chitosan cao hơn ở các mẫu chitosan có độ deacetyl cao. Cụ thể, khả
năng kháng khuẩn tốt đối với chitosan có độ deacetyl trên 90%. Tuy nhiên, khả
năng hút nƣớc của chitosan thì giảm đi khi tăng độ deacetyl.
9

 Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan:
Chitosan có khả năng ức chế nhiều chủng vi sinh vật: Vi khuẩn Gram âm, vi
khuẩn Gram dƣơng và vi nấm. Khả năng ức chế vi sinh vật của chitosan phụ thuộc
vào độ deacetyl, phân tử lƣợng. So với chitin, chitosan có khả năng kháng khuẩn,
kháng nấm tốt hơn vì chitosan có điện tích dƣơng ở vị trí carbon thứ 2 ở pH nhỏ
hơn 6. Chitosan có độ deacetyl cao trên 85% thì có khả năng kháng khuẩn, kháng
nấm tốt. Chitosan có phân tử lƣợng dƣới 2.000 dalton thì khả năng ức chế vi sinh
vật kém. Chitosan có phân tử lƣợng trên 9.000 dalton thì có khả năng ức chế vi sinh
vật cao (Jeon và cộng sự, 2000). Tuy nhiện, chitosan có phân tử lớn thì khả năng

kháng khuẩn cũng thấp. Chitosan đƣợc hòa tan trong các dung môi hữu cơ nhƣ acid
acetic, acid lactic và đƣợc sử dụng để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm.
Chitosan có khả năng ức chế Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,
Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Rhodotorula glutensis, Botrytis
cinerea, Rhizopus stolonifer, Aspergillus niger. Nồng độ ức chế của chitosan phụ
thuộc vào loại chitosan, loài vi sinh vật, điều kiện áp dụng và thƣờng sử dụng trong
khoảng 0,0075% đến 1,5%. Ngoài ra, các dẫn xuất của chitosan cũng có khả năng
kháng nấm, kháng khuẩn tốt. N- carboxymethylchitosan ở nồng độ 0,1- 5 mg/ml
trong môi trƣờng pH 5,4 làm giảm khả năng sinh độc tố aflatoxin của Aspergillus
flavus và Aspergillus parasiticus (Shahidi và cộng sự, 1999).
 Khả năng tạo màng của chitosan:
Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt. Tính chất cơ lý của màng chitosan nhƣ
độ chịu kéo, độ rắn, độ ngấm nƣớc, phụ thuộc nhiều vào phân tử lƣợng và độ
deacetyl hóa của chitosan. Chitosan độ deacetyl cao có ứng suất kéo và độ giãn dài
giới hạn cao hơn màng chitosan độ deacetyl thấp; tuy nhiên, chúng có độ trƣơng nở
thấp hơn.(Bảng 1.2).
10

Bảng 1.2. Ảnh hưởng của hệ dung môi sử dụng đến ứng suất kéo, độ giãn dài giới
hạn, độ trương nở của màng chitosan với độ deacetyl khác nhau (Trung, 2009).
Dung môi
Ứng suất kéo
(N/mm
3
)
Độ giãn dài
giới hạn (%)
Độ trƣơng nở (%)
Chitosan
độ

deacetyl
thấp
Chitosan
độ
deacetyl
cao
Chitosan
độ
deacetyl
thấp
Chitosan
độ
deacetyl
cao
Chitosan
độ
deacetyl
thấp
Chitosan
độ
deacetyl
cao
Acid formic
18,64
35,35
0,95
1,95
403,90
69,81
Acid acetic

27,91
40,53
0,84
1,70
359,00
65,69
Acid glycolic
18,78
35,71
0,88
2,50
450,39
97,35
Acid citric
24,80
36,55
1,85
3,50
437,24
7,54
Ngoài ra, tính chất của màng chitosan phụ thuộc rất nhiều vào dung môi sử
dụng hòa tan chitosan để tạo màng (Bảng 1.2). Độ rắn (crystallinity) của màng
chitosan cũng phụ thuộc vào dung môi sử dụng.
 Các tính chất khác của chitosan:
Ngoài các tính chất nêu trên, chitosan còn có khả năng chống oxy hóa. Khả
năng chống oxy hóa của chitosan cũng phụ thuộc vào độ deacetyl, phân tử lƣợng và
độ nhớt của chitosan. Chitosan có độ nhớt thấp thì có khả năng chống oxy hóa cao.
Hơn nữa, chitosan có thể gắn kết tốt với lipid, protein, các chất màu. Do chitosan
không tan trong nƣớc nên chitosan ổn định hơn trong môi trƣờng nƣớc so với các
polymer tan trong nƣớc nhƣ alginate, agar. Khả năng tạo phức, hấp phụ với lipid,

protein và chất màu phụ thuộc nhiều vào phân tử lƣợng, độ deacetyl hóa, độ rắn và
độ tinh khiết của chitosan và thƣờng biến động lớn với các mẫu chitosan (Bảng
1.3). Chitosan có độ deacetyl cao thì thƣờng hấp phụ màu tốt.
11

Bảng 1.3. Khả năng hấp phụ chất màu, trƣơng nở với nƣớc và hấp phụ chất
béo của một số loại chitosan thƣơng mại (Cho và cộng sự, 1998).
Sản phẩm
Khả năng hấp
phụ chất mùa
(%)
Khả năng trƣơng
nở với nƣớc (%)
Khả năng hấp
phụ chất béo
(%)
1
80,0 ± 1,8
671 ± 37
446 ± 24
2
35,2 ± 1,7
458 ± 12
314 ± 6
3
40,8 ± 0,6
662 ± 16
444 ± 24
4
85,6 ± 1,4

506 ± 43
344 ± 7
5
72,8 ± 0,8
805 ± 6
535 ± 9
1.1.2.3. Tính chất của oligochitosan
Oligochitosan dạng bột có màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đặc biệt.
Chúng có khả năng tan tốt trong nƣớc, độ nhớt thấp, phân tử lƣợng nhỏ và dễ kết
tinh. Oligochitosan có tính chất hoạt động sinh học cao nhƣ: tăng sức đề kháng,
điều hòa lƣợng 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 thƣ máu,…
Ngoài ra oligochitosan còn tham gia điều trị các bệnh: viêm loét dạ dày, bệnh
tiêu chảy, bệnh táo bón, chuột rút, đặc biệt có khả năng kết hợp với mangan tham
gia vào quá trình hình thành xƣơng sụn rất tốt. Oligochitosan còn có khả năng
kháng bệnh cho cây trồng, vật nuôi, đồng thời cũng là chất kích thích sinh trƣởng
rất tốt.
Các phƣơng pháp sản xuất oligochitosan: Hiện nay có nhiều phƣơng pháp sản
xuất oligochitosan nhƣ:
 Phƣơng pháp sinh học: Dùng enzyme để thủy phân Chitin hoặc Chitosan.
12

 Phƣơng pháp hóa học: Dùng acid để thủy phân nhƣ HCl.
 Phƣơng pháp phóng xạ: Dùng các chất phóng xạ để thủy phân.
1.1.3. Ứng dụng của chitin - chitosan và oligochitosan
Chitin/chitosan và oligochitosan có nhiều đặc tính quý báu nhƣ: Có hoạt tính
kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân hủy sinh học cao, không gây dị ứng,
không gây độc hại cho ngƣời và gia súc, có khả năng tạo phức với một số kim loại
chuyển tiếp nhƣ: Cu(II), Ni(II), Co(II),…Do vậy chitin và một số dẫn xuất của

chúng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: Trong xử lý nƣớc thải và bảo
vệ môi trƣờng, dƣợc học và y học, nông nghiêp, công nghiệp, công nghệ sinh
học,…Ngoài ra chitin và chitosan khi mang trên các vật liệu mao quản có khả năng
ứng dụng lớn trong lĩnh vực xúc tác dị thể.
Khả năng ứng dụng của chitin thƣờng thấp hơn so với các dẫn xuất của nó nhƣ
chitosan, glucosamine, vì vậy chitin thƣờng đƣợc sử dụng để điều chế các dẫn xuất
của nó. Chitosan là một chất có nhiều đặc tính hóa học thích hợp nên đƣợc nghiên
cứu sử dụng trong nhiều ngành lĩnh vực.
1.1.3.1. Ứng dụng trong nông nghiệp
 Ứng dụng trong trong bảo quản hoa quả
Hiện nay, chỉ có một số doanh nghiệp lớn và các siêu thị có phƣơng thức tồn
trữ trái cây ở nhiệt độ lạnh. Còn lại, đa số các vựa thu mua trái cây cũng nhƣ nông
dân đều thu hoạch và bán trái cây theo tập quán, không có qui trình bảo quản sau
thu hoạch. Điều này gây ảnh hƣởng không nhỏ đến chất lƣợng sản phẩm và hiệu
quả kinh tế. Để khắc phục tình trạng này, nhiều trƣờng đại học đã và đang thực hiện
một số công trình nghiên cứu về bảo quản trái cây sau thu hoạch. Những nghiên cứu
này sẽ góp phần mở hƣớng phát triển mới cho thị trƣờng trái cây.
Qua nhiều thí nghiệm, các nhà khoa học đã đƣa ra quy trình bảo quản trái quýt
đƣờng với thời gian tồn trữ đến 8 tuần. Đó là bảo quản trái bằng cách bao màng
chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene ( PE) đục 5 lỗ với đƣờng
kính mỗi lỗ 1 mm và ghép mí lại bằng máy ép. Sau đó bảo quản ở nhiệt độ 12
0
C.
13

Với phƣơng pháp này, phẩm chất bên trong trái nhƣ: hàm lƣợng đƣờng, hàm lƣợng
vitamin C, …luôn ổn định, tỷ lệ hao hụt trọng lƣợng thấp, màu sắc vỏ trái đồng đều
và đẹp. (Theo nghiên cứu của Đại học Cần Thơ).
Ngoài ra chitosan còn đƣợc sử dụng để bảo quản nhiều loại rau quả khác 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.
 Ứng dụng trong trong nuôi cấy cây trồng
Trong nông nghiệp, chitin, chitosan đƣợc sử dụng để tăng cƣờng sự hoạt động
của các vi sinh vật có lợi trong đất, bọc các hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa sự
tấn công của nấm trong đất và tăng cƣờng khả năng nảy mầm của hạt, giảm stress
cho cây, kích thích sinh trƣởng và tăng năng suất thu hoạch. Đặc biệt chitosan đóng
vai trò là chất kích thích hệ miễn dịch của cây và sự hoạt động của enzyme
chitinase.
Viện khoa học nông nghiệp 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 nảy
mầm và góp phần thúc đẩy khả năng sinh trƣởng của cây con. Kết quả là kéo dài
thời gian sống và duy trì khả năng nảy mầm của hạt cà chua và đậu côve sau thời
gian bảo quản là 9÷12 tháng ở điều kiện bình thƣờng, hạt sinh trƣởng và phát triển
tốt.
Qua nghiên cứu ảnh hƣởng của Chitosan và các nguyên tố vi lƣợng lên một số
chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh của lúa mạ, ở nhiệt độ thấp thì kết quả cho thấy Chitosan
vi lƣợng làm tăng hàm lƣợng diệp lục và hàm lƣợng Nitơ tổng số, đồng thời hàm
lƣợng các Enzyme nhƣ Amylase, Catalase hay peroxidase cũng tăng lên.
Ngoài ra Chitosan còn đƣợc làm nguyên liệu bổ sung vào thành phần thức ăn
cho động vật thủy sản, giúp kích thích tăng trƣởng tốt.
Oligochitosan ảnh hƣởng tích cực đến sinh trƣởng của rau cải, đậu côve và
một số rau khác, có tác dụng tăng năng suất, tăng khả năng kháng bệnh, hạn chế sự
14

sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, góp phần bảo vệ môi trƣờng và thực hiện chƣơng
trình rau sạch, ra an toàn.
Oligochitosan (COS) ảnh hƣởng tích cực đến sinh trƣởng và năng suất của
Ngô. Với nồng độ phun thích hợp là 40ppm, số lần phun là 3 lần/vụ, liều lƣợng
phun là 300 l/ha, năng suất sau sử dụng tăng 20% so với đối chứng (Theo nghiên
cứu của Đại học Nông nghiệp I Hà Nội).

1.1.3.2. Ứng dụng trong y dƣợc
 Làm giảm hàm lƣợng cholesterol trong máu
Nhiều nghiên cứu cho thấy Chitosan có những tác dụng sinh học có triển vọng
dùng trong điều trị. Trƣớc hết, Chitosan có tác dụng hạ cholesterol trong máu theo
cơ chế tại chỗ. Trong các nhóm thuốc điều trị rối loạn lipit huyết (trong đó có hạ
cholesterol máu) có thuốc có tác dụng tại chỗ, đó là ezetimide (zetia). Gọi là tại chỗ
vì ezetimide chỉ có tác dụng tại ruột, ức chế sự hấp thu cholesterol từ ruột vào máu,
ezetimide cũng không đƣợc hấp thu vào máu. Chitosan cũng thế, khi uống vào đến
ruột đƣợc dịch tiêu hóa hòa tan tại thành dạng gel, sẽ bẫy chất béo (chứa
triglyceride và cholesterol) có trong thức ăn thức uống không cho hấp thụ vào ruột
(theo Kamauchi, 1995).
 Điều trị viêm loét dạ dày
Về tác dụng trị viêm loét dạ dày-tá tràng (VLDDTT), chitosan cũng có tính hỗ
trợ. Khi uống vào, chitosan nhờ môi trƣờng axit ở dạ dày tạo thành gel che phủ
niêm mạc và phát huy tác dụng bảo vệ niêm mạc. Năm 1999, một số tác giả ngƣời
Nhật đã chứng minh qua mô hình thử trên chuột tác dụng của chitosan bảo vệ chống
loét dạ dày (gây ra bởi rƣợu ethanol và axit acetic), tác dụng bảo vệ này tƣơng
đƣơng thuốc kinh điển trị VLDDTT là sucrafat. Chitosan cũng đƣợc chứng minh có
tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn, trong đó có vi khuẩn gây
VLDDTT là Helicobacter poflori. Tuy nhiên, đó chỉ mới dựa vào dƣợc lý thực
nghiệm. Cho đến nay, chitosan đƣợc dùng nhƣ “Thực phẩm chức năng” hỗ trợ điều
trị VLDDTT, nghĩa là ngƣời bệnh đang đƣợc điều trị không đƣợc bỏ ngang việc
15

điều trị chính thống mà nên hỏi ý kiến bác sĩ để dùng chế phẩm chitosan nhƣ biện
pháp hỗ trợ.
 Ứng dụng trong điều trị bỏng da
Cùng với sự phát triển của y học, ngành bỏng nƣớc ta đã có những bƣớc tiến
đáng kể trong công tác điều trị, chăm sóc cho đối tƣợng ngƣời bệnh đặc thù này.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu sản xuất và ứng dụng màng Chitosan từ vỏ tôm

phục vụ điều trị vết thƣơng bỏng. Ở mức độ cao hơn, các chuyên gia ngành bỏng đã
đạt đƣợc thành công bƣớc đầu trong việc nghiên cứu và xây dựng quy trình nuôi
cấy nguyên bào sợi da đồng loại, quy trình nuôi cấy tế bào sừng da tự thân để điều
trị cho các trƣờng hợp bỏng sâu diện rộng. Mặt khác, cũng trên cơ sở ứng dụng
công nghệ sinh học, Viện Bỏng quốc gia đã bào chế, sản xuất các loại thuốc từ
chitosan,…từ nguyên liệu trong nƣớc với giá thành rất rẽ nên đã góp phần giảm giá
thành thuốc điều trị cho bệnh nhân bỏng xuống nhiều lần so với thuốc nhập ngoại
mà đạt chất lƣợng, hiệu quả rất cao.
 Ứng dụng để điều chế thuốc
Nhờ vào tính ƣu việc của chitosan, cộng với đặc tính không độc, hợp với cơ
thể, tự tiêu hủy đƣợc, nên chitosan đã đƣợc ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong
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 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.
16

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.
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 hóa cho ngƣời
bệnh. Những năm gần đây, loại thuốc này đã đƣợc phổ cập rộng rãi trên nhiều quốc
gia, trong đó có Việt Nam.
1.1.3.3. Ứng dụng trong công nghiệp
 Trong công nghiệp thực phẩm
Nhờ có nhiều tính chất ƣu việt nhƣ không độc, an toàn đối với thực phẩm, có
tính kháng khuẩn, chống ẩm, tạo màng, có khả năng hấp thụ màu tốt, hấp phụ một
số kim loại nặng,… nên Chitin và Chitosan đƣợc nghiên cứu ứng dụng nhiều trong
ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm và bảo quản.
Chitosan có độ chống thấm cao đối với các chất nhƣ chất béo và dầu, kiểm
soát nhiệt độ, củng cố cấu trúc thực phẩm và giữ mùi. Đồng thời màng chitosan có
đặc tính dai, bền, dẻo và rất khó rách nên ngƣời ta sử dụng màng Chitosan bao bọc
thực phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lƣợng thực phẩm tƣơi,
thực phẩm cấp đông đã đƣợc thử nghiệm suốt những năm qua.
Trong sản xuất nƣớc quả, việc làm trong là yêu cầu bắt buộc. Chitosan là tác
nhân tốt loại bỏ đi đục, giúp điều chỉnh acid trong nƣớc quả. Đối với dịch quả táo,
nho, cam, chanh không cần qua xử lý pectin, sử dụng chitosan để làm trong. Đặc
biệt nƣớc táo, độ đục có thể giảm tối thiểu chỉ ở mức xử lý với 0,8 kg/m
3
mà không
hề gây ảnh hƣởng xấu đến các chỉ tiêu chất lƣợng của nó. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng
17

Chitosan có ái lực lớn đối với hợp chất pholyphenol chẳng hạn: catechin,
proanthocianydin, acid cinamic, dẫn xuất của chúng, những chất mà có thể biến
màu nƣớc quả bằng phản ứng oxy hóa.
Các sản phẩm thịt rất dễ bị mất mùi và ôi do sự oxy hóa của các thành phần
lipit không bão hòa. Hiệu quả xử lý của Chitosan để ổn định các chất oxy hóa trên

thịt bò đã đƣợc Daradji 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 4
0
C.
Năm 1983, Thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhận Chitosan đƣợc dùng làm
chất phụ gia trong thực phẩm và dƣợc phẩm. Ngoài ra Chitosan còn dùng để khử
màu các sản phẩm thẩm màu nhƣ dầu cá, nƣớc mắm xuất khẩu.
 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. Đặc điểm quan trọng của các nguyên
liệu đƣợc sử dụng làm chất mang enzyme là diện tích bề mặt rộng trên một đơn vị
thể tích hay trọng lƣợng, không bị phân giải, không tan, bền vững với các yếu tố
hóa học, giá rẽ, dễ kiếm. Trong các loại polimer, Chitin và Chitosan thỏa mãn các
yêu cầu trên, chúng bền vững, không tan, ổn định với các yếu tố hóa học.
Phƣơng pháp cố định enzyme bao gồm: enzyme đƣợc dính trên chất mang
bằng liên kết hấp thụ hay liên kết tĩnh điện, hoặc liên kết vùi trong lƣới gel liên kết
ngang (grosdinking). Enzyme đƣợc cố định trong Chitosan bằng liên kết hấp phụ
hay liên kết ngang qua chất trung gian nhƣ: glutaradehyd, hoặc có khi enzyme bị
vùi trong lớp lƣới 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 lƣới hay bằng liên kết ion qua
nhân tố chức năng trung gian hoặc ở dạng thể vùi.