Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất Oligochitosan bằng phương pháp sử dụng Enzyme Chitinase

i

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG







NGUYỄN THỊ NGỌC TRÂM


NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT
OLIGOCHITOSAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ
DỤNG ENZYME CHITINASE



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM


CÁN BỘ HƯƠNG DẪN: TS. Vũ Ngọc Bội


KHÁNH HÒA – 2013
ii

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG







NGUYỄN THỊ NGỌC TRÂM


NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT
OLIGOCHITOSAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ
DỤNG ENZYME CHITINASE


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM


Mã số sinh viên : 51131760
Lớp : 51CBTP3
Cán bộ hướng dẫn : TS. Vũ Ngọc Bội


KHÁNH HÒA – 2013
i

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành Đồ án này

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang,
Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, Phòng Đào tạo niềm kính trọng,
sự tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua.
Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho thầy: TS. Vũ Ngọc Bội -
Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã tài trợ
kinh phí, tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện
đồ án tốt nghiệp này.
Xin cám ơn: ThS. Thái Văn Đức - Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực
phẩm và các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công
trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng.
Đặc biệt, xin được 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 - Trường 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, người thân và các bạn bè đã tạo
điều kiện, động viên khích lệ để tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình
học tập vừa qua.






ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC BẢNG vi

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN iv
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2
1.1 Tổng quan về Chitin, Chitosan và Oligochitosan 2
1.1.1 Cấu tạo và tính chất của Chitin, Chitosan và Oligochitosan. 2
1.1.1.1 Chitin. 2
1.1.1.2 Chitosan. 3
1.1.1.3 Oligochitosan. 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 công nghiệp. 10
1.1.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất Chitin-Chitosan-Oligochitosan ở
Việt Nam và trên thế giới. 15
1.2 Enzyme chitinase và ứng dụng trong công nghệ sản xuất Oligochitosan. 18
1.2.1 Sơ lược về enzyme chitinase. 18
1.2.2 Phân loại enzyme chitinase. 18
1.2.3 Các nguồn thu nhận enzyme chitinase: 19
1.2.4 Các đặc tính cơ bản của enzyme chitinase. 20
1.2.4.1 Trọng lượng phân tử: 20
1.2.4.2 Điểm đẳng điện – Phổ hấp thu - Hằng số Michaelis: 20
1.2.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ: 21
1.2.4.4 Ảnh hưởng của pH: 21
1.2.4.5 Chất tăng hoặc chất ức chế: 21
1.2.4.6 Sự ổn định: 23
1.2.5 Các loại cơ chất của enzyme chitianase. 23
1.2.6 Cơ chế tác động của các loại enzyme chitinase. 24
iii
CHƯƠNG II 25
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 25
2.2. Phương pháp nghiên cứu 26
2.2.1. Phương pháp phân tích 26
2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 28
2.2.2.1. Quy trình dự kiến 28
2.2.2.2. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số của quy trình 29
2.3. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu 31
2.4. Phương pháp xử lý số liệu 31
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32
3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUY TRÌNH SẢN
XUẤT OLIGOCHITOSAN 32
3.1.1. Xác định nồng độ, thời gian thích hợp 32
3.1.2. Xác định nhiệt độ thủy phân chitosan 34
3.2. Đề xuất quy trình thủy phân chitosan bằng enzyme chitinase 37
3.3. Sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu 39
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 40
4.1. KẾT LUẬN 40
4.2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 40

iv
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
BSA Bovine serum albumin
COS Oligochitosan
ĐVHĐ Đơn vị hoạt độ
GlcNAc N-acetyl glucosamine
đđ

đậm đặc
HPLC High Pressure Liquid Chromatography
pp Phương pháp

v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cấu tạo Chitin 2
Hình 1.2. Cấu tạo Chitosan 4
Hình 1.3. Liên kết gel giữa chitosan và alginic. 5
Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Oligochitosan 7
Hình 2.1. Hình ảnh về chitin dạng bột 25
Hình 2.2. Hình ảnh về chitosan dạng bột 26
Hình 2.3. Hình ảnh về enzyme chitinase từ Streptomyces griseus. 26
Hình 2.4. Sơ đồ quy trình dự kiến thủy phân chitosan bằng enzyme chitinase 28
Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ enzyme chitinase và thời gian
thủy phân 29
Hình 2.6: Sơ đồ thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân 30
Hình 3.1. Ảnh hưởng nồng độ enzyme chitinase đến hiệu suất thu hồi COS 32
Hình 3.2. Ảnh hưởng nồng độ enzyme và thời gian đến độ nhớt của dung dịch
chitosan 33
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất thu hồi COS 35
Hình 3.4. Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân đến độ nhớt của dung dịch chitosan 35
Hình 3.5. Quy trình thủy phân chitosan bằng enzyme chitinase 37

vi
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Tính toán sơ bộ chi phí nguyên vật liệu cho sản xuất 100 gam COS 39
1
LỜI MỞ ĐẦU
Chitosan là một polysaccharide có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua, ghẹ. Được ứng
dụng khá rộng rãi trong các ngành y dược, nông nghiệp và nhiều ngành công nghiệp
khác. Nhược điểm của chitosan là không tan trong nước, hòa tan trong acid acetic 1-
2% nên việc ứng dụng chitosan bị hạn chế. Chính vì thế người ta có xu thế nghiên

cứu thủy phân chitosan thành oligochitosan (COS) nhằm mở rộng khả năng ứng
dụng. COS có đặc tính hòa tan tốt hơn chitosan, có tính kháng khuẩn, có hoạt tính
chống oxy hóa… nên có khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống. Hiện
nay việc lạm dụng các hóa chất bảo độc hại như hàn the, urea… trong quản thực
phẩm đang ở mức báo động. Vì vậy việc nghiên cứu tìm kiếm các chất bảo quản
thực phẩm không độc dại cho con người và có nguồn gốc tự nhiên nhằm thay thế
cho các chất cấm trong bảo quản thực phẩm và nguyên liệu thủy sản là cần thiết. Vì
thế, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất oligochitosan
bằng phương pháp sử dụng enzyme chitinase “.
Nội dung đồ án:
1) Xác định các thông số thích hợp cho quy trình sản xuất oligochitosan
bằng phương pháp sử dụng enzyme chitinase: tỷ lệ enzyme, nhiệt độ thủy phân, pH,
thời gian thủy phân, …
2) Đề xuất quy trình sản xuất và sản xuất thử sản phẩm.
Ý nghĩa khoa học đồ án
Đề tài lần đầu sử dụng chitinase thương mại trong thủy phân chitosan. Do
vậy kết quả nghiên cứu của đề tài là số liệu thực tế bổ sung làm phong phú lý thuyết
về enzyme.


2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về Chitin, Chitosan và Oligochitosan.
1.1.1 Cấu tạo và tính chất của Chitin, Chitosan và Oligochitosan.
1.1.1.1 Chitin. [9]
Chitin theo tiếng Hy Lạp nghĩa là vỏ trong hay lớp bọc ngoài được ODIER
đặt cho mà ông chiết ra được từ cánh cứng của những con bọ da vào những năm
1823. Nó cũng chính là chất mà BRACONNOT tìm ra từ nấm mốc bậc cao. Tên gọi
Chitin được dùng cho đến ngày nay cho cả chitin có nguồn gốc động vật và thực vật.
Chitin là polymer hữu cơ phổ biến trong tự nhiên sau cellulose. Chitin ít khi

ở dạng tự do mà luôn liên kết với protein dưới dạng phức hợp, cacbonat canxi và
nhiều hợp chất hữu cơ khác, gây khó khăn cho việc tách chiết. Chitin là một
polysaccharit được cấu tạo bởi các monosaccharit liên kết với nhau bằng cầu nối
1,4-glucosid, có công thức phân tử là (C
18
H
13
O
5
N)
n
. Chitin có cấu trúc hóa học
giống cellulose và có dẫn xuất của cellulose với nhóm acetamino ở cacbon số 2.
Công thức phân tử: (C
18
H
13
O
5
N)
n
Trong đó: n phụ thuộc vào nguồn gốc của nguyên liệu
 Ở cua: n = 500 ÷ 600
 Ở tôm thẻ: n = 400 ÷ 500
 Ở tôm hùm: n = 700 ÷ 800
Phân tử lượng: M
chitin
=(203.09)
n
Công thức cấu tạo

Hình 1.1: Cấu tạo Chitin
3
 Tính chất của chitin:
Chitin là một polysaccharide có tính kiềm trong môi trường kiềm nhưng kém
bền trong môi trường acid. Nó kết tinh ở dạng tinh thể màu trắng không định hình,
không tan trong nước, trong môi trường kiềm, acid loãng và các dung môi hữu cơ
như ete, rượu… Khi bị thủy phân tại liên kết amit do kiềm hoặc acid tạo ra amin và
cacbonyl chitin khó hòa tan trong dung dịch amoniac, khó hòa tan trong thuốc thử
schweizeisapramona. Điều này có thể là do nhóm acetamit (-NHCOCH
3
) ngăn cản
sự tạo thành các phức chất cần thiết. Chitin có thể hòa tan trong dung dịch đặc nóng
của muối thioxianat Liti (LiSCN) và thioxianat canxi Ca(SCN)
2
tạo thành dung dịch
keo. Độ phân tán của dung dịch keo này được xếp theo mức độ sau:
LiSCN > Ca(SCN)
2
> CaI
2
> CaBr
2
> CaCl
2
LiSCN > LiI > LiBr > LiCl
Tính ổn định hóa học đáng kể của chitin được kết hợp với đặc tính hấp thụ
đối với nước và chất béo. Chitin vi tinh thể (có trọng lượng phân tử nhỏ) dễ phân
tán được tạo thành do thủy phân trong hỗn hợp acid photphoride / 2propanol cũng
có đặc tính nhũ tương hóa hơn cả cellulose vi tinh thể.

Chitin tương đối ổn định với các chất oxy hóa khử, như thuốc tím (KMNO
4
),
oxy già (H
2
O
2
), 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.
Khi đun nóng chitin trong acid HCl đậm đặc thì chitin bị thủy phân hoàn
toàn tạo thành 88.5% D-Glucosamin và 22.5% acid acetic, quá trình thủy phân bắt
đầu xảy ra ở cầu nối glucoside, sau đó loại bỏ nhóm acetyl (-CO-CH
3
).
(C
32
H
54
N
4
O
21
)
x
+ 2(H
2
O)
x

 (C
28
H
50
N
4
O
19
)
x
+ 2(CH
3
-COOH)
x

Khi đun nóng chitin trong môi trường kiềm đặc chitin bị khử gốc acetyl tạo
thành chitosan.
Chitin + nNaOH(đậm đặc) Chitosan + nCH
3
COONa
Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng: λ = 884 ÷ 890 µm
1.1.1.2 Chitosan. [9]
Chitosan là sản phẩm biến tính của chitin khi xử lý chitin với kiềm đặc nóng.
Đun nóng
4
Chitosan là một polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị β-D
Glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glucoside.
Công thức cấu tạo của chitosan được biễu diễn như sau:

Hình 1.2. Cấu tạo Chitosan

Công thức phân tử: (C
6
H
11
O
4
N)
n
Trong đó: n nằm trong khoảng 700 ÷ 4500 (đôi khi đến 6000).
Phân tử lượng: M
chitosan
=(161.07)
n
Do chitosan được điều chế từ sự khử acetyl hóa chitin nên khối lượng biểu
kiến của nó tùy thuộc vào giá trị của n và phần trăm nhóm acetyl và cả điều kiện
điều chế của nó.
 Tính chất của chitosan.
 Tính chất vật lý:
Là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác
nhau, có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi, không vị.
Có khả năng tạo màng tốt.
Nhiệt độ nóng chảy 309 – 311
0
C.
Trọng lượng phân tử trung bình: 10.000-500.000 dalton tùy loại.
 Tính chất hóa học:
Có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước, dung dịch kiềm và acid đậm đặc
nhưng tan trong acid acetic loãng tạo dung dịch keo trong.
5
Chitosan khi hòa tan trong dung dịch axit axetic loãng sẽ tạo thành dung dịch

keo dương nhờ đó mà keo chitosan không bị kết tủa khi có mặt của một số ion kim
loại nặng như Pb
3+
, Hg
+
.
Chitosan kết hợp với aldehyt trong điều kiện thích hợp để hình thành gel, đây
là cơ sở để bẫy tế bào enzyme.
Chitosan phản ứng với acid đậm đặc tạo muối khó tan.
Chitosan kết hợp với iot trong môi trường H
2
SO
4
cho phản ứng lên màu tím.
Đây là phản ứng dùng trong phân tích định tính chitosan.
Keo chitosan là một keo dương nên có tính chất kháng khuẩn, kháng nấm.
Loại chitosan có trọng lượng phân tử trung bình (M) từ 200.000 đến 400.000
hay được dung nhiều nhất trong y tế và thực phẩm.
 Tính chất sinh học:
Chitosan là một polymer mang điện tích dương nên được xem như là một
polycationic có khả năng bám dính vào bề mặt các điện tích âm. Chính vì vậy mà
chitosan có thể tương tác với các polymer có điện tích âm như alginic và tạo lưới
gel dẻo bền như lực liên kết tĩnh điện. Liên kết tạo gel giữa chitosan và alginic được
biểu diễn như sau:

Hình 1.3. Liên kết gel giữa chitosan và alginic.
6
Tuy nhiên gel này thuộc loại gel dẻo chảy không có độ đặc. Nếu trong môi
trường có thêm Ca
2+

thì gel dẻo bền định hình tốt , gel có độ đặc và khả năng áp
dụng vào việc tạo thành microcapsule.
Vật liệu chitosan không độc, dùng an toàn cho người. Chúng có tính hòa hợp
sinh học cao với cơ thể.
Có khả năng tự phân hủy sinh học.
 Đặc tính sinh học:
Có nguồn gốc thiên nhiên.
Không độc, dùng an toàn cho người trong thức ăn, thực phẩm, dược phẩm.
Có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể.
Có khả năng tự phân hủy sinh học.
Có nhiều tác dụng sinh học đa dạng: có khả năng hút nước, giữ ẩm, kháng
nấm, kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích tăng sinh tế bào
người, động vật, thực vât, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo
dinh dưỡng. Ngoài ra, còn có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid máu, làm to vi
động mạnh và hạ huyết áp, điều trị thận mãn tính, chống rồi loạn nội tiết.
Nhiều công trình đã công 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 tế
bào u, ung thư, HIV/AIDS.
Chống tia tử ngoại, chống ngứa.
 Độc tính
Để dùng trong y tế và thực phẩm, đã có nhiều công trình nghiên cứu về độc
tính của chitosan.
Ngay từ năm 1968, K.Arai và cộng sự đã xác định Chitosan hầu như không
độc (almost non-toxic), chỉ số LD 50=16g/kg cân nặng cơ thể, không gây độc trên
xúc vật thực nghiệm và người, không gây đọc tính trường diễn.
Chitosan là vật liệu hòa hợp sinh học cao, nó là chất mang lý tưởng trong hệ
thống vận tải thuốc, không những sử dụng cho đường ống, tiêm tĩnh mạch, tiêm
bắp, tiêm dưới da, mà còn ứng dụng an toàn trong ghép mô.
7
1.1.1.3 Oligochitosan. [5]

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. Ngoài việc COS có
khả năng chống vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, COS còn có khả năng chống
cholesterol, chống ung thư, chống oxy hóa, chống bướu, chống bệnh tim mạch.
Công thức cấu tạo Oligochitosan:

Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Oligochitosan
Công thức phân tử: (C
6
H
11
O
4
N)
n
; n= 0 ÷ 6
COS có dạng bột 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
còn tham gia điều trị các bênh: 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 xương sụn rất tốt. COS còn có khả năng kháng bệnh cho cây trồng vật nuôi,
đồng thời cũng là chất kích thích sinh trưởng rất tốt.
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.
8
Phương pháp hóa học:dùng acid để thủy phân như HCl, oxy già H
2
O
2.
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 công 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 trò là chất kích thích hệ miễn dịch của cây và sự hoạt động
của enzyme chitinase.[7]
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 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 nảy 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.[4]
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 nhưu Amylase, Catalase hay peroxidase cũng tăng lên.
Ngoài ra trong nông nghiệp còn sử dụng Chitosan để bảo quản thực phẩm, trái cây,
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.
Ngoài ra Chitosan còn được làm nguyên liệu bổ sung vào thành phần thức ăn

cho động vật thủy sản, giúp kích thích tăng trưởng tốt.[4]
Oligochitosan ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng của rau cải, đậu côve 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 môi trường và thực hiện
chương trình rau sạch, rau an toàn.
9
COS ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và năng suất của Ngô. Với nồng độ
phun thích hợp là 40ppm, số lần phun là 3 lần/vụ, liều lượng phun là 300l/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 hòa 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 một tấm vải ( có kích thước 10x10cm) và được bọc ốp
lên vết thương chỉ một lần cho 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.[4]
Ở Việt Nam, các ngành khoa học thuộc Viện Hóa học, Trung tâm Khoa học
tự nhiên và công nghệ quốc gia và bác sỹ 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 choáng do mất nước
dẫn đến 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.[3]
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
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 trườg Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí

Minh đã bước đầu nghiên cứu thành công 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
10
nhóm -N
+
(CH
3
), 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 mì, khoai tây chiên, dấm, nước chấm… được bán rộng rãi trên thị trường.
Do đó 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 nhiểm
khuẩn và cầm máu.[4]
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 rất lớn trong y học. Hiện nay các
nhà khoa học đang nghiên cứu ứng dụng khác của nó như: tác động kích thích miễn
dịch, chống sự phát triển của khối u, đặc biệt là tính làm giảm Cholesterol hay
nghiên cứu làm thuốc chữa 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.
1.1.2.3 Trong công nghiệp.
 Trong công nghiệp thực phẩm:
Chitin, Chitosan là một polymer tự nhiên không độc và rất an toàn 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 ngoài này có thể cung cấp bổ sung và còn là công
11
cụ cần thiết để kiểm soát những sự thay đổi về sinh lý, hình thái, lý hóa ở các sản
phẩm thực phẩm.[4]
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 công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm
nhờ khả năng làm đông 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 không bão hòa. Hiệu quả xử lý của Chitosan để ổn định các chất oxy hóa trên
thịt bò đã được Darmadji và Izumimoto nghiên cứu, họ quan sát thấy rằng sử dụng
Chitosan nồng độ 1% dẫn đến giảm đến 70% giá trị 2-thiobarbi-turic acid (TBA)
sau 3 ngày bảo quản ở 4˚C.
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, ngoài ra chúng còn dùng để khử màu các sản phẩm thẫm màu như

dầu cá, nước mắm xuất khẩu.
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 toàn 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… [4]
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 công nghiệp. Năm 2005, Hoàng Ngọc Anh đã nghiên cứu về
oligoglucozamin để bảo quản thịt heo. Năm 2006, có công trình nghiên cứu của cô
Trần Thị Luyến và cộng sự dùng oligoglucozamin làm chất bảo quản xúc xích gà
12
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 trong công nghệ làm sạch nước, làm trong nước quả. Sử dụng enzyme cố định rất
thuận lợi và đạt hiệu quả cao.[7]
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 thể 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 phụ hay liên kết tĩnh điện (liên kết ion), hoặc 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 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 phụ đơn giản, bằng cách hấp thụ dạng lưới hay bằng liên kết ion qua
nhân tố chức năng trung gian hoặc ở dạng thể vùi.
 Sự liên kết ion NH
3
+
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
so với phương pháp ion, cho phép thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng.
13
 Khi so sánh với các chất mang 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 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. Theo ước tính các nhà sản xuất giấy có thể tiết
kiệm được 90% năng lượng tiêu thụ vì bây giờ họ không cần đánh bột giấy để rút
nước ra nữa. Loại giấy được chế tạo bằng chất Chitin dễ in hơn loại 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.[7]
Do cấu trúc của Chitosan tương tự cellulose nên người ta bổ sung Chitosan
vào nguyên liệu lằm giấy, chúng giúp giấy có độ bền dai, đồng thời chất lượng in
trên giấy cũng tốt hơn. Ngoài ra, còn ứng dụng Chitosan để sản xuất giấy chịu nhiệt,
giấy hoa dán tường.[4]
 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 ngoài thì ánh đẹp. Tuy
nhiên nhược điểm duy nhất là màu sắc hơi vàng, không thích hợp với vải trắng.
Chitosan là nguyên liệu quan trọng để hồ lên vải chống nước. Hòa tan
Chitosan trong CH
3
COOH loãng 1.5% cùng với acetat nhôm 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 hòa 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 sang, không độc,… nhưng khuyết điểm
là khó nhuộm, giá thành cao.


14
 Trong công 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.[4]
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 bôi ngoài da để làm cho
kem đặc lại và những hãng khác đang thí nghiệm để dùng nó trong việc bào chế
thuốc trị sốt và vecni sơn móng tay.
Chitosan còn được 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 toàn của Chitosan. Chitosan đã được tổ chức y tế thế giới (WHO) đánh
giá cao và được gọi là “yếu tố thứ sáu 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, 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, không tan trong nước, axit nhưng tan trong axit
loãng như axit axetic.
Chitosan được làm mực in cao cấp trong công nghệ in.
15
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 Matsushita còn dùng Chitosan trong việc chế tạo máy phát nhanh.
Chitosan còn dùng để xử lý nước thải công 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-Oligochitosan ở Việt
Nam và trên thế giới. [6]
Trữ lượng chitin phần lớn có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua. Trong một thời gian,
các chất phế thải này không được thu hồi mà lại thải ra ngoài gây ô nhiễm môi
trường.
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 sôi Chitin trong dung
dịch KOH đậm đặc. Về sau đó có nhiều công trình nghiên cứu về Chitin, Chitosan
và các sản phẩm thủy phân Chitin-Chitosan. Năm 1977, Viện kỹ thuật Masachusetts
(Mỹ), khi tiến hành xác định giá trị của chitin và protein trong vỏ tôm, cua đã cho
thấy việc thu hồi các chất này có lợi nếu sử dụng trong công nghiệp. Phần protein
thu đươc sẽ dùng để chế biến thức ăn gia súc, còn phần chitin sẽ được dùng như
một chất khởi đầu để điều chế các dẫn xuất nhằm ứng dụng trong các lĩnh vực.
Việc nghiên cứu chitin- chitosan và các ứng dụng của chúng trong sản xuất
phục vụ đời sống là một hướng nghiên cứu tương đối mới mẻ ở nước ta. Vào những
năm 1978 đến 1980, Trường Đại học Thủy sản Nha Trang đã công bố quy trình sản
xuất chitin-chitosan của kỹ sư Đỗ Minh Phụng, nhưng chưa có ứng dụng cụ thể
trong sản xuất. Gần đây, trước yêu cầu xử lý phế liệu thủy sản đông lạnh đang ngày
càng cấp bách, trước những thông tin kỹ thuật mới về chitin-chitosan, cùng những
tiềm năng thị trường của chúng đã thúc đẩy các nhà khoa học bắt tay vào nghiên
16
cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chitin-chitosan ở các bước cao hơn, đồng thời
nghiên cứu ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp.
Hiện nay, ở Việt Nam có nhiều cơ sở khoa học đang nghiên cứu sản xuất
chitin-chitosan như: Trường Đại học Nông lâm – Thành phố Hồ Chí Minh; Trung
tâm nghiên cứu polime – Viện Khoa học Việt Nam; Viện Hóa thuộc phân Viện
Khoa học Việt Nam tại thành phố Hồ Chí Minh; Trung tâm Công nghệ và sinh học
Thủy sản – Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 2.
Ở miền Bắc, Viện Khoa học Việt Nam đã kết hợp với Xí nghiệp Thủy sản
Hà Nội sản xuất chitosan và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp ở đồng lúa Thái
Bình và đã thu được một số kết quả đáng khích lệ.
Ở miền Nam, Trung tâm Công nghệ và Sinh học thủy sản phối hợp với một
số cơ quan khác: Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh, Phân viện Khoa học
Việt Nam, Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam,… đang nghiên cứu sản xuất và
ứng dụng chitin-chitosan trong lĩnh vực nông nghiệp, y dược và mỹ phẩm.
Qua nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một

số chỉ tiêu sinh hóa của mạ lúa ở nhiệt độ thấp thì kết quả nghiên cứu cho thấy
chitosan vi lượng làm tăng hàm lượng diệp lục và hàm lượng nito; đồng thời hàm
lượng các enzyme như amylaza, catalaza hay peroxidaza cũng tăng lên.
Ngày nay chitosan còn được dùng làm nguyên liệu bổ sung vào thức ăn cho
tôm, cua, cá để kích thích sự sinh trưởng.
Những ứng dụng của chitin-chitosan và những dẫn xuất của chúng ngày càng
phát triển. Một số đã đưa vào ứng dụng như là: chỉ khâu tự hủy, da nhân tạo, thấu
kính chiết xuất, và một số ứng dụng khác còn đang nghiên cứu như: tác động kích
thích miễn dịch, chống sự phát triển của khối u, đặc tính làm giảm cholesterol máu;
trị bỏng nhiệt.
Da nhân tạo có nguồn gốc từ chitin, nó giống như một tấm vải và được bọc
ốp lên vết thương chỉ một lần cho đến khi khỏi. Da nhân tạo bị phân hủy sinh học từ
từ cho đến lúc hình thành lớp biểu bì mới. Nó có tác dụng làm giảm đau, giúp cho
các vết sẹo bỏng phục hồi biểu bì mới. Nó có tác dụng làm giảm đau, giúp cho các
17
vết sẹo bỏng phục hồi biểu bì một cách nhanh chóng. Trường Đại học Dược Hà
Nội, Đại học Y Hà Nội, Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia cũng
đã chế tạo thành công loại da nhân tạo này và bước đầu ứng dụng có hiệu quả.
Chitin-chitosan và các oligomer của nó có đặc tính miễn dịch do nó kích thích các
tế bào có tác dụng bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác nhân gây bệnh.
Những nghiên cứu gần đây có hướng vào các oligomer, N-acetyl-glucosamin
và glucosamine, các chất này có tính chất của polymer tương ứng nhưng lại có ưu
thế là tan tốt trong nước do đó dễ dàng được hấp thụ.
Hiện nay trên thế giới thành công việc sử dụng chitosan làm chất tan để cố
định enzyme và tế bào. Enzyme cố định đã cho phép mở ra việc sử dụng enzyme
trong công nghiệp, y học và khoa học phân tích. Enzyme cố định được sử dụng lâu
dài, không cần thay đổi chất xúc tác. Nhất là trong công nghệ làm sạch nước, làm
trong nước hoa quả, sử dụng enzyme cố định rất thuận lợi và đạt hiệu quả cao.
Chitosan thõa mãn yêu cầu đối với một chất mang có phân tử lượng lớn, bền vững,
không tan và ổn định với các yếu tố hóa học.

Do có cấu trúc tương tự xenlulozo nên chitosan được nghiên cứu bổ sung
vào nguyên liệu sản xuất giấy. Chitosan kết hợp với một số thành phần khác để sản
xuất vải chịu nhiệt, vải chống thấm, sản xuất vải col,…
Chitosan được sử dụng để sản xuất kem chống khô da do tính chất của
chitosan là có thể cố định dễ dàng trên biểu bì của da nhờ các nhóm NH
4
+
. Các
nhóm này liên kết với các tế bào sừng hóa của da, nhờ vậy mà các nhà khoa học đã
nghiên cứu sử dụng chitosan làm các loại kem dưỡng da chống nắng. Nhờ khả năng
làm đông tụ các thể rắn lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt các ion
kim loại như Pb, Hg,… do đó chitin được sử dụng để tẩy lọc nguồn nước thải công
nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm. Chitosan được sử dụng để chống hiện
tượng mất nước trong quá trình làm lạnh, làm đông thực phẩm.
Do chitosan có tính chất diệt khuẩn, kháng nấm, do đó nó được tạo thành
màng mỏng để bao gói thực phẩm chống ẩm mốc, chống mất nước, kéo dài thời
gian bảo quản và giảm sự hư hỏng của thực phẩm.