Thử nghiệm sản xuất Oligochitosan và sử dụng Oligochitosan trong bảo quản tôm thẻ chân trắng nguyên liệu

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

VÕ THỊ NHÀN












THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT
OLIGOCHITOSAN VÀ SỬ DỤNG
OLIGOCHITOSAN TRONG BẢO QUẢN
TÔM THẺ CHÂN TRẮNG NGUYÊN LIỆU



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

KHÁNH HÒA - 2013

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

VÕ THỊ NHÀN











THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT
OLIGOCHITOSAN VÀ SỬ DỤNG
OLIGOCHITOSAN TRONG BẢO QUẢN
TÔM THẺ CHÂN TRẮNG NGUYÊN LIỆU

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



Mã số sinh viên : 51131116
Lớp : 51CBTP2
Cán bộ hướng dẫn : ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang


KHÁNH HÒA – 2013

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: ThS. Nguyễn Thị Mỹ
Trang - Bộ môn Đảm bản Chất lượng và An toàn 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.

Nha Trang, tháng 7 năm 2013
Sinh viên thực hiện


Võ Thị Nhàn




i

MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT iii
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về chitin, chitosan và oligochitosan 3
1.1.1. Cấu tạo và tính chất của chitin, chitosan và oligochitosan 3
1.1.2. Ứng dụng của chitin – chitosan và Oligochitosa. 9
1.1.3. Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan – oligochitosan 17
1.2. Tổng quan về thủy sản Việt Nam. 21
1.3. Tổng quan về tôm thẻ chân trắng 24
1.4. Tổng quan về phương pháp bảo quản lạnh 26
CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU 29
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 29
2.2. Phương pháp nghiên cứu 30

2.2.1. Các phương pháp phân tích 30
2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 31
2.3. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT SỬ DỤNG 35
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 35
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36
3.1. THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN 36
3.1.1. Xác định nồng độ cồn tối ưu để kết tủa oligochitosan 36
3.1.2. Xác định thời gian thủy phân oligochitosan 37
3.1.3. Đề xuất quy trình sản xuất olgochitosan 40
3.2. SƠ BỘ TÍNH TOÁN CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU CHO SẢN
XUẤT OLIGOCHITOSAN 41
ii

3.3. THỬ NGHIỆM SỦ DỤNG OLIGOCHITOSAN BẢO QUẢN TÔM
THẺ CHÂN TRẮNG 42
3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ COS đến các chỉ tiêu cảm quan của tôm 43
3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch oligochitosan đến sự biến đổi
của NH
3
44
3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ oligochitosan đến chỉ tiêu vi sinh vật của
nguyên liệu tôm thẻ chân trắng trong quá trình bảo quản 46
3.4. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN TÔM THẺ CHÂN TRẮNG
NGUYÊN LIỆU 47
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 48
1. KẾT LUẬN 48
2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO 49
PHỤ LỤC 51

iii

DANH MỤC VIẾT TẮT

COS : Oligochitosan
XK : Xuất khẩu
VASEP

: Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam
ASEAN

: Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á
EU : Liên minh Châu Âu
TF : Thủy phân

iv

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 : Thành phần dinh dưỡng của tôm thẻ chân trắng 26
Bảng 3.1: Hiệu suất thu hồi oligochitosan ở các nồng độ cồn khác nhau 37
Bảng3.2: Số liệu phần chitosan chưa được cắt mạch theo thời gian thủy phân 38
Bảng3.3: Hiệu suất thu hồi Oligochitosan theo thời gian thủy phân 39
Bảng 3.2 Số lượng nguyên vật liệu cho 100g oligochitosan 42
Bảng 3.3 Sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu cho 100g oligochitosan 42
Bảng 3.4: Bảng điểm tổng hợp đánh giá cảm quan của các kiểm nghiệm viên
đã có trọng lượng 43

v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: công thức cấu tạo của chitin 3
Hình 1.2: cấu tạo chitosan 5
Hình 1.3: sơ đồ quá trình biến đổi chitin thành chitosan 7
Hình 1.4: công thức cấu tạo của oligochitosan 9
Hình 1.5: Tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) 26
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan 29
Hình 2.2: Sơ đồ quy quy trình dự kiến sản xuất chitosan 31
Hình 2.3: Sơ đồ xác định nồng độ cồn tối ưu để kết tủa oligochitosan 32
Hình 2.4: Sơ đồ xác định thời gian thủy phân oligochitosan 33
Hình 2.5: Sơ đồ xác định nồng độ COS thính hợp cho bảo quản tôm thẻ chân
trắng 34
Hình 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thu hồi oligochitosan 38
Hình 3.2: Thời gian thủy phân ảnh hưởng đến lượng chitosan chưa cắt mạch .39
Hình 3.3: Thời gian thủy phân ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi Oligochitosan 40
Hình 3.4: Sơ đồ quy trình sản xuất oligochitosan 40
Hình 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Oligochitosan đến chất lượng
cảm quan của tôm thẻ chân trắng ở nhiệt độ 0÷4
o
C 44
Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch COS đến hàm lượng NH
3
trong
tôm thẻ chân trắng bảo quản ở nhiệt độ 0÷4
o
C 45
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng nồng độ COS đến tổng số vi sinh vật

hiếu khí bề mặt. 46
Một số hình ảnh 69


1
LỜI MỞ ĐẦU
Những năm gần đây xuất khẩu thủy sản nước ta ngày càng phát triển, đóng
vai trò quan trọng trong tổng kim ngạch xuất khẩu Việt Nam. Tổng giá trị kim
ngạch xuất khẩu Thủy sản năm 2012 đạt khoảng 6,15 tỷ USD, tăng 0,7% so với
năm 2011 nhưng chỉ bằng 94,2% so với kế hoạch. Kim ngạch xuất khẩu tôm năm
2013 có thể đạt 2,4 tỷ USD, tăng 6,5% so với năm 2012.
Tuy nhiên, lượng phế liệu thủy sản thải ra từ các nhà máy là rất lớn lên tới
70.000 tấn/ năm (2011). Nếu không có biện pháp xử lý thích hợp sẽ gây ra ô nhiễm
môi trường nghiêm trọng. Ở Việt Nam, phế liệu thủy sản chủ yếu để dùng sản xuất
thức ăn chăn nuôi gia súc, chitosan thô với chất lượng thấp để xuất khẩu. Tuy nhiên
việc ứng dụng chúng chitosan vào trong cuộc sống còn nhiều hạn chế. Nguyên nhân
là do chitosan có trọng lượng phân tử cao, không tan trong nước nên có nhiều hạn
chế cho việc ứng dụng. Để cải thiện khả năng hòa tan và hoạt tính sinh học của
chitosan, người ta đã sản xuất ra chitosan phân tử lượng thấp có khả năng hòa tan
trong nước gọi là oligochitosan.[7]
Oligochitosan (COS) có phân tử lượng thấp có một số đặc tính đặc biệt như
kháng khuẩn, kháng nấm, tăng cường hệ miễn dịch và có nhiều ứng dụng trong y
dược như ngăn ngừa được sự phát triển của bệnh đái tháo đường, ngăn ngừa được
sự gia tăng của cholesterol của chuột khi sự dụng thức ăn đã được bổ sung
oligochitosan.[8]
Với các tính chất đặc biệt của oligochitosan các nhà khoa học cho rằng khả
năng ứng dụng của COS trong lĩnh vực sản xuất đời sống sẽ được mở rộng hơn. Với
tình hình hiện nay, việc lạm dụng các hóa chất bảo quản thực phẩm độc hại với
người tiêu dùng như Hàn the, Urea, Borat, sunfit…đã ở mức báo động. Mặc dù nhà
nước có nhiều biện pháp song việc lạm dụng hóa chất trong bảo quản thực phẩm

không giảm mà có chiều hướng gia tăng. Nguyên nhân của hiện tường này có nhiều
nhưng một trong những nguyên nhân là chúng ta không có các chất thay thế có tính
năng tương tự và không độc hại. Trước thực tế này việc nghiên cứu sử dụng
2
oligochitosan trong bảo quản thực phẩm nhất là nguyên liệu thủy sản cần phải đặt
ra và đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu ứng dụng trong thực tế. Chính vì thế, được sự
cho phép của khoa Công nghệ Thực phẩm và cán bộ hương dẫn, em tiến hành thực
hiện đề tài: “ Thử nghiệm sản xuất oligochitosan và sử dụng oligochitosan trong
bảo quản tôm thẻ chân trắng nguyên liệu”. Với mục tiêu đánh giá khả năng sử dụng
COS trong bảo quản tôm thể chân trắng nguyên liệu nhằm kéo dài thời gian bảo
quản tôm trong điều kiện bảo quản lạnh.
Nội dung của đồ án:
1) Thử nghiệm sản xuất oligochitosan;
2) Sơ bộ tính chi phí nguyên vật liệu cho quá trình sản xuất oligochitosan;
3) Thử nghiệm sử dụng oligochitosan trong bảo quản tôm thẻ chân trắng
nguyên liệu.
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 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 doanh nghiệp chế biến thủy
sản ứng dụng COS trong bảo quản để kéo dài độ tươi của tôm.
Do lần đầu tiên tiếp cận với nghiên cứu khoa học nên đồ án tốt nghiệp của em
còn nhiều hạn chế. Vì vậy em rất mong được sự góp ý chân thành của các thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn.

3
CHƯƠNG I. 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
Chitin là một polymer phổ biến trong tự nhiên,sau cellulose, chúng được tạo
rất trung bình 20g trong 1 năm/1m
2
bề mặt trái đất. Chitin ít khi ở dạng tự do mà
luôn liên kết với protein ở dạng phức hợp, cacbonat canxi và nhiều hợp chất hữu cơ
khác, gây khó khăn cho việc tách chiết. Chitin là một polysachrid dược cấu tạo bởi
các monosaccharit liên kết với nhau bằng cầu nối 1,4-glucosid, có công thức phân
tử là (C
8
H
13
O
5
N)
n
. Chitin có cấu trúc hóa học giống cellulose và có thể xem là một
dẫn xuất của cellulose với nhóm acetamide ở cacbon số 2
Trong tự nhiên chitin tồn tại ở cả động vật và thực vật. Trong giới động vật
chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của vỏ một số động vật không xương
sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giấp xác, và giun tròn. Trong giới thực vật chitin
có ở thành tế bào của nấm Zygemycethers và một số tảo chlorophiceae.
Động vật thủy sản đặc biệt là vỏ tôm, cua, ghẹ, là nguồn nguyên liệu tiềm
năng sản xuất chitin, từ đó sản xuất các sản phẩm khác từ chúng
Chitin có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị N-acetyl-β-D Glucozamin nối với
nhau nhờ cấu trúc β-1.4 Glucozit
Công thức cấu tạo:

Hình 1.1: công thức cấu tạo của chitin.[9]
4
Công thức phân tử: (C
8
H
13
O
5
N)
n

Trong đó n thay đổi tùy thuộc vào loại nguyên liệu
ở tôm thẻ chân trắng: n=400-500
ở tôm hùm: n=700-800
ở cua n=500-600
phân tử lượng: M
chitin
=(203,09)
n

Chitin có màu trắng, cũng giống cellulose, chitin có tính kỵ nước cao (đặc
biệt đối với α-chitin) và không tan trong nước, trong kiềm, trong acid loãng và các
dung môi hữu cơ như ete, rượu. Tính không tan của chitin là do chitin có cấu trúc
chặt chẽ, có liên kiết trong và liên phân tử mạnh mẽ thông qua các nhóm hydroxyl
và acetamide. Tuy nhiên, cần lưu ý là β-chitin, không giống như α- chitin, có tính
trương nở với nước cao.
- Chitin hòa tan được trong dung dịch acid đậm đặc như 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
lượng lớn hơn 1 triệu dalton. Tuy nhiên, chitin chiết rút từ vi sinh vật thì có phân tử
lượng thấp, chỉ khoảng vài chục ngàn dalton. Khi đun nóng chitin trong dung dịch
NaOH đặc thì chitin bị khử mất gốc acetyl tạo thành chitosan.
- Khi đun nóng chitin trong dung dịch HCl đặc thì chitin sẽ bị thủy phân tạo
thành các phân tử tạo thành các phân tử glucosamine có hoạt tính sinh học cao.
- Chitin tương đối ổn định với các chất chống oxyhoa khử, thuốc tím
(KMnO
4
), oxy già, nước Javen (NaClO) hay Ca(ClO)
2
…lợi dụng tính chất này
người 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.
- Khi đun nóng trong acid HCl đậm đặc thì chitin sẽ bị thủy phân hoàn toàn
tạo thành 88.5% d-Glucosamin và 21.5% acid acetic, quá trình thủy phân xảy ra ở
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)

5
Khi đun nóng Chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc thì chi tin sẽ bị mất gốc
acetyl tạo thành chitosan
Chitin + n NaOH
(đậm đặc)

đun nóng
chitosan + n CH
3
COONa

Chitin có khả năng hấp thụ hồng ngoại ở bước song: λ=884÷890µm.[2]
1.1.1.2. Chitosan
Chitosan là một dạng của polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn
vị D-Glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucozide. Các liên kết này rất
dễ bị cắt đứt bởi các tính chất hóa học như acid, bazo, tác nhân oxy hóa và các
enzyme thủy phân.[3]
công thức cấu tạo:

Hình 1.2: cấu tạo chitosan.[9]
công thức phân tử: [C
6
H
11
O]
n

phân tử lượng trung bình của chitisan: M=(161,07)
n
Phân tử lượng của chitosan làm
một thông số cấu trúc quan trọng, nó
quyết định tính chất của chitosan như
khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả
năng hấp phụ chất màu, đăc biệt là khả
năng ức chế vi sinh vật. Chitosan có
phân tử lượng càng lớn thì có độ nhớt
càng cao. Thông thường, phân tử lượng
của chiotosan nằm trong khoảng từ
6
100.000 dalton đến 1.200.000 dalton (Li và cộng sự,1997). Phân tử lượng chitosan
phụ thuộc vào nguồn chitin, điều kiện deacetyl và thường rất khó kiệm soát. Tuy

nhiên, chitosan phân tử lượng thấp thường có hoạt tính sinh học cao hơn, thường có
nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, y học, công nghệ sinh học. Chitosan có phân tử
lượng lớn, có khả năng tạo màng tốt và màng chitosan tạo thành có sức căng tốt. Độ
nhớt của chitosan phụ thuộc vào phân tử lượng. Chitosan có phân tử lượng thấp có
độ nhớt từ 30-200 cps và chitosan có phân tử lượng lớn hơn 1 triệu dalton có độ
nhớt lên đến 3.000-4.000 cps. Ngoài ra, độ nhớt của chitosan còn phụ thuộc vào độ
deacetyl, cường độ ion, pH, nhiệt độ.[2]

Chitosan là chất rắn, xốp, nhẹ, ở dạng bột màu trắng ngà, không mùi, không
vị ở dạng vảy có màu trắng trong hay màu hơi vàng. Loại chitosan hay được dùng
trong y tế, thực phẩm có trọng lượng trung bình từ 2.000 đến 4.000 Dalton.
Không giống như chitin chỉ tan trong một số ít hệ dung môi, chitosan tan
tốt trong các acid hữu cơ thông thường như acid focmic, acid acetic, acid
propinic, acid citric, acid lactic. pKa của chitosan có giá trị từ 6.2 đến 6,8. Khi
hòa tan chitosan trong môi trường acid loãng tạo thành keo dương. Đây là điểm rất
đặc biệt vì đa số các keo polysaccharide tự nhiên tích điện âm. Chitosan tích điện
dương sẽ có khả năng bám dính bề mặt các ion có điện tích điện âm và có khả năng
tạo phức với các ion kim loại và tương tác tốt với các polymer tích điện âm.

Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt. Tính chất cơ lý của màng chitosan
như độ chịu kéo, độ rắn, độ ngấm nước, phụ thuộc nhiều vào phân tử lượng và độ
deacetyl hóa của chitosan. Chitosan độ deacetyl cao có ứng suất kéo và độ kéo giãn
dài giới hạn cao hơn màng chitosan có độ deacetyl thấp.[3]
Tính chất của chitosan như khả năng hút nước, khả năng hấp thụ chất màu,
kim loại, kết dính với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang AND….phụ thuộc
rất lớn vào độ deacetyl hóa. Chitosan có độ deacetyl cao thì có khả năng hấp thụ
chất màu, tạo phức với kim loại tốt hơn. Tương 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 với chitosan có độ deacetyl trên 90%. Tuy nhiên khả năng hút
7

nước của chitosan giảm đi khi tăng độ deacetyl. Kết quả nghiên cứu của Trung và
cộng sự (2006) cho thấy khả năng hút nước của chitosan có độ deacetyl hóa thấp
(75%) đạt đến 659% cao hơn nhiều so với chitosan có độ deacety hóa cao chỉ đạt
486%.[3]

Hình 1.3. Sơ đồ quá trình biến đổi chitin thành chitosan.[9]
Chitosan có khả năng ức chế nhiều chủng vi sinh vật: vi khuẩn Gram âm, vi
khuẩn Gram dương và vi nấm. Khả năng ức chế vi sinh vật của chitosan phụ thuộc
vào độ deacetyl, phân tử lượng. So với chitin, chitosan có khả năng kháng khuẩn,
kháng nấm tốt hơn vì chitosan tích điện dương ở vị trí cacbon 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 lượng dưới 2000 dalton thì khả năng ức chế vi sinh vật kém.
Chitosan có phân tử lượng trên 9000 dalton thì có khả năng ức chế vi sinh vật cao
(Jeon và cộng sự).
Ngoài các tính chất trên chitosan còn có khả năng chống oxy hóa. Khả năng
chống oxi hóa của chitosan cũng phụ thuộc vào độ deacetyl, phân tử lượng và độ
nhớt của chitosan. Chitosan có độ nhớt thì có khả năng chống oxi hóa cao hơn. Hơn
nữa, chitosan có thể gắn kết với lipid, protein, các chất màu.
8
Chitosan có nguồn gốc tự nhiên, không độc, an toàn khi sử dụng, làm thực
phẩm, dược phẩm, có tính hòa hợp sinh học cao đối với cơ thể và có khả năng tự
phân hủy sinh học. Chitosan và oligomer của nó có đặc tính miễn dịch, do đó nó
kích thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ hệ miễn dịch đối với các khối u và các tác
nhân gây bệnh. Ngoài ra, chitosan còn có khả năng hút nước, giữ ẩm, có tính kháng
khuẩn, kháng nấm. Chúng có khả năng liên kết với protein, lipid nên có tác dụng
làm giảm cholesterol và lipid trong máu. Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các
peptide – insulin, kích thích việc tiết ra insulin ở tuyến tụy nên chitosan được dùng
để điều trị bệnh tiểu đường. 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 của các tế bào ung thư, u….[3]

1.1.1.3. Oligochitosan
Oligochitosan là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin, chitosan bằng các
con đường hóa học, 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, chitosan.
Oligochitosan được xem như là 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 oxi hóa, chống bướu, chống tim mạch. Công thức
cấu tạo oligochitosan:

Hình 1.4: công thức cấu tạo của oligochitosan.[9]
9
Công thức phân tử:(C
6
H
11
O
4
N)
n
; n=0÷6
COS dạng bột có màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị không 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, làm tăng khả năng hấp thụ canxi, thúc đẩy quá trình
bài tiết, điều hòa huyết áp, thúc đẩy bài tiết acid Uric, chống ung thư máu…Ngoài
ra COS còn tham gia điều trị các bệnh: Viên 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.[3]
Các phương pháp sản xuất COS: Hiện nay có nhiều phương pháp sản xuất
COS như:
• Phương pháp sinh học: Dùng enzyme để thủy phân chitin hoặc chitosan.
• Phương pháp hóa học: Dùng acid để thủy phân như HCl.
• Phương pháp chiếu xạ: Dùng các chất phóng xạ để thủy phân.
1.1.2. Ứng dụng của chitin – chitosan và Oligochitosa.
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.[6]
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 trưởng của cây non. Kết quả là kéo
dài thời gian sống và duy trì khả năng nảy mầm của hạt cà chua và đậu côve sau
10
thời gian bảo quản là 9÷12 tháng ở điều kiện bình thường, hạt sinh trưởng và phát
triển tốt.[3]
Qua nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một
số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa của lúa mạ, ở nhiệt độ thấp thì kết quả cho thấy chitosan
vi lượng làm tăng hàm lượng diệp lục và hàm lượng Nitơ tổng số, đồng thời hàm
lượng các Enzyme như Amylase, Catalase, hay Peroxidase cũng tăng lên. 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.[3]

Oligochitosan có khả kích thích kháng bệnh cho cây trồng vật nuôi. Các nhà
khoa học thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ (Viện Năng
lượng Nguyên tử Việt Nam) đã chế tạo thành công chế phẩm oligochitosan có tác
dụng kích thích kháng bệnh cho cây trồng, vật nuôi.
Khi xử lý hạt giống lúa bằng oligochitosan sẽ làm gia tăng tỷ lệ nảy mầm từ
88% (đối chứng không xử lý oligochitosan) lên 94,4% và sinh khối tươi của cây mạ
non từ 1,18 g/cây (đối chứng) lên 1,70 g/cây.
Sử dụng oligochitosan bổ sung vào thức ăn cho gia súc (lợn, gà ) sẽ tạo
hiệu ứng kích kháng bệnh, làm gia tăng hiệu quả sử dụng thức ăn thông qua sự gia
tăng vi khuẩn đường ruột có ích Lactobacillus, làm giảm số lượng vi khuẩn có hại
E. coli, giúp cho lợn, gà, cá tăng trọng và đạt hiệu quả kinh tế cao hơn. Ngoài ra,
khi sử dụng oligochitosan sẽ giúp giảm thiểu hoặc không sử dụng các chất kháng
sinh và chất tăng trọng tổng hợp, góp phần nâng cao chất lượng và độ an toàn của
thịt lợn, gà, cá [9]
COS ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng của rau cải, đậu cove và một số
rau khác, có tác dụng tăng năng suất, tăng khả năng kháng bệnh, hạn chế việc sử
dụng thuốc bảo vệ thực vật, góp phần bảo vệ môi trường và thực hiện chương trình
rau sạch, rau an toàn.
11
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
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 là một tấm vải (có kích thước 10x10cm) và được bao
bọc ốp lên vết thương chỉ một lần đến khi khỏi. Tấm Beschitin.W bị phân hủy sinh

học từ từ cho đến lúc hình thành lớp biểu bì mới. Nó có tác dụng giảm đau, giúp
các vết sẹo, bỏng phục hồi biểu bì nhanh chóng và chống nhiễm trùng.[3]
Ở Việt Nam, các nhà khoa học thuộc viện hóa học, Trung tâm Khoa học tự
nhiên và công nghệ quốc gia và bác sĩ Trường Đại học Y Hà Nội đã nghiên cứu
thành công da nhân tạo có tên là Vinachitin dùng trong các trường hợp bệnh nhân bị
thương, bỏng trên diện tích rộng, bệnh nhân bị choáng do mất nước dẫn đến bị
nhiễm trùng. Có tác dụng chống mất nước, khả năng tái tạo da và đặc biệt khi vết
thương lành không để lại sẹo.[2]
Chitin – chitosan và các oligomer của nó có đặc tính miễn dịch do nó có
kích thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác
nhân gây bệnh, Chitosan – oligosaccharide được sản suất từ chitin được sự dụng
làm thuốc giảm cholesterol trong máu.
Thời gian qua Khoa Dược của trường Đại Học Y Dược Thành Phố HCM đã
bước đầu nghiên cứu thành công thuốc trị viên loét dạ dày, tá tràng từ chitosan.
Nhật Bản đã sản suất 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 nhó
m
12
-N
+
(CH
3
), các nhóm này có khả năng kết hợp với Cl
-
của các acid béo trong muối
mật và được đào thải ra khỏi cơ thể. Làm giảm lipid trong máu, giảm cân nặng và
chống béo phì với mục đích để tránh nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu đường như
bánh mỳ, khoai tây chiên, dấm, nước chấm…được bán rộng rãi trên thị trường.
Do đó có khả năng kháng khuẩn và tạo màng chitosan được ứng dụng phối

hợp với một số thành phần phụ liệu khác để tạo da nhân tạo chống nhiễm khuẩn và
cầm máu.[3]
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 suất 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 tránh các tác dụng phụ của thuốc.
Nhìn chung chitin –chitosan có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong y học.
Hiện nay các nhà khoa học đang nghiên cứu ứng dụng khác của nó như: tác động
kích thích miễn dịch, chống sự phát triển của khối u, đặc biệt làm giảm cholesterol
hay nghiên cứu làm thuốc chữa bệnh viêm loét dạ dày, tá tràng…đang mở ra
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 để làm thuốc 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 năng kháng khuẩn, chống ẩm, tạo màng, có khả năng hấp thụ
một số kim loại nặng, nên chitosan được nghiên cứu ứng dụng trong nghành công
nghệ sản suất thực phẩm và bảo quản.
Sử dụng chitosan bao bọc thực phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và cải
thiện chất lượng thực phẩm tươi, thực phẩm đã cấp đông đã được thủ nghiệm suốt
13
những năm qua. Những lớp màng ngoài này có thể cung cấp bổ sung và còn là
công cụ cần thiết để kiểm soát những thay đổi về sinh lý, hình thái, lý hóa ở các sản
phẩm thực phẩm.[3]
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, tôm cá nhờ khả năng kết dính tốt các ion kim loại nặng như
Hg, Pb của keo dương chitosan. Vì vậy các ion kim loại trên bề mặt bị giữ lại mà
keo chitosan không bị keo tụ.
Các sản phẩm thịt rất dễ bị mất mùi và ôi do sự oxi hóa của các thành phần
lipid không bão hòa. Hiệu quả sử lý của chitosan để ổn định các chất oxi 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 70% giá trị 2-thiobarbi-turic acid (TBA) sau 3
ngày bảo quản ở 4
o
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 màu như dầu
cá, nước mắn xuất khẩu.
Tại Canada và Mỹ từ lâu đã cho phép sự dụng vỏ bọc thực phẩm bằng màng
chitosan, là một dạng polymer được dùng an toàn cho người, vì có hoạt tính sinh
học cao đa dạng nên chitosan đã được đưa vào thành phần trong thức ăn như sữa
chua, bánh kẹo và nước ngọt…[3]
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 nghiêp cứu của cô Trần Thị Luyến và cộng
14
sự dùng oligoglucozamin làm chất bảo quản xúc xích gà surimi. Năm 2009, cô Trần
Thị Luyến và Đỗ Hải Lưu đã nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan, oligochitosan đến
một số vi sinh vật gây bệnh trên cá bảo quản bằng nước.
• Trong công nghệ sinh học

Trong lĩnh vực công nghệ sinh học, chitin – chitosan là một chất mang phù
hợp cho sự cố định enzyme tế bào. Enzymer cố định tế bào là một chất xúc tác sinh
học hoạt động trong một không gian linh hoạt. Enzymer cố định đã cho phép mở ra
việc sử dụng rộng rãi enzymer trong công nghiệp, y học, khoa học phân
tích…enzymer 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 enzymer cố định
rất thuận lợi và đạt hiệu quả cao.[6]
Đặc điểm quan trọng của các nguyên liệu được sử dụng làm chất cố định
enzymer là diện tích bề mặt rộng trên một đơn vị thể tích hay trọng lượng, không bị
phân giải, không bị hòa 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 enzymer bao gồm: enzymer được dính trên các chất
mang bằng liên kết hấp thụ hay liên kết tĩnh điện (liên kết ion), hoặc liên kết vùi
trong lưới gel liên kết ngang (grosdinking). Enzymer được cố định trong chitosan
bằng liên kết hấp thụ hay liên kết ngang qua các chất trung gian như: glutaradeh
hoặc có khi enzymer 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 cố định enzymer
bằng liên kết hấp thụ đơn giản, bằng hấp thụ dạng lưới hay bằng liên kết ion qua các
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 enzymer là các
nhân tố hình thành liên kết hấp thụ và liên kết ion
15
- Hiệu suất cố định theo phương pháp hấp thụ có khuynh hướng cao hơn theo
phương pháp ion, cho phép thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng.

- Khi so sánh với các chất nang khác thì chitosan có khả năng chứa đựng
lượng protein 10÷30 mg/gram chitosan.
• Trong công nghiệp giấy
Chỉ cần bỏ ra 1% chitin tính theo trọng lượng vào bột giấy cũng làm đã đủ
làm tăng sức dẻo dai của giấy. Nhờ đó các nhà máy có thể dùng ít chất sợi hơn
nhưng vẫn giữ được phần tốt của giấy. Theo ước tính các nhà sản suất 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 từ chitin dễ in hơn 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 cho trẻ em, khăn giấy và bao giấy gói hàng.[6]
Do cấu trúc chitosan tương tự như cellulose nên người ta bổ sung chitosan vào
nguyên liệu làm giấy, chúng giúp giấy có độ bền dai, đồng thời chất lượng in trên
giấy cũng tốt hơn. Ngoài ra còn ứng dụng chitosan để sản suất giấy chịu nhiệt, giấy
hoa dán tường.[3]
• 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 màu trắng.
Chitosan là nguyên liệu quan trọng để hồ hóa lên vải chống nước. Hòa tan
Chitosan trong CH
3
COOH loãng 1,5% cùng với acetat nhôm và acid 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 suất, nghiên cứu…
• Trong công nghiệp hóa mỹ phẩm.
16
Chitosan được sử dụng trong thành phần sản xuất kem chóng 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 lột mặt nạ.[3]
Từ năm 1969, chitin được bắt đầu sử dụng nhiều trong kỹ thuật bào chế mỹ
phẩm. Vài hãng đã sử dụng 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 dầu gội đầu để làm cho nước loãng hơn
bằng cách khóa các ion Fe, Ca, Mg lại với nhau.
• Bảo vệ môi trường
Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) đã cho phép chitosan không những
dùng được trong 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.
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 để xử lý nước thải như: để hấp phụ, tạo
phức trong việc xử lý kim loại, thu hồi protein trong nước thải, xử lý chất màu của
nước thải từ nhà máy dệt nhuộm.[6]
• Dùng trong phim ảnh và một số nghành công nghệ khác: Phim chitosan có
độ nét cao, không tan trong nước, acid nhưng tan trong acid loãng như acid acetic.
Chitosan được làm mực in cao cấp trong công nghệ in. Chitin, chitosan làm
tăng độ bền của gỗ trong công nghiệp chế biến gỗ
Chitosan dùng để cố định enzymer và các tế bào vi sinh vật, làm chất
mang sắc ký chọn lọc, trong công nghệ sinh học.
Hãng kỹ thuật của Matsushita còn dùng chitosan trong việc chế tạo
máy phát nhanh.
17
1.1.3. Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan – oligochitosan
1.1.3.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Thế giới đã biết đến chitin – chitosan từ những năm 60 của thế kỷ XIX nhờ
phát minh đầu tiên vào năm 1859 của Rouger, khi ông đun sôi chitin trong dung

dịch KOH đậm đặc. Về sau có nhiều công trình nghiên cứu về chitin, chitosan và
các sản phẩm thủy phân chitin – chitosan.
Shigermase cùng cộng tác viên (1994) cho rằng lyozyme có khả năng thủy
phân chitin – chitosan rất tốt trong điều kiện t=38
o
C, pH=5,4
Aiba và Muraka (1996) cho rằng (GlcNAc)
n
, n=1÷7, có thể sản xuất được
bằng cách dùng enzymer , enzymer cellulose và hemicellulase thủy phân chitosan.
Muzzarelli (1997) cũng cho rằng hemicellulase, papain và lipase thủy
phân chitosan ở những độ nhớt rất khác nhau, hemicellulase thủy phân chitosan
ở những độ nhớt rất khác nhau, hemicellulase thủy phân chitosan, sản lượng
(GlcNAc)
n
, n=6 thu được 18%, Muzzarelli (1997) cũng cho rằng Strepmyces
griseus Hut 6037 tiết ra enzymer ngoại bào chitinase và chitosanase ứng dung
thủy phân của loài giáp xác
.
Một nghiên cứu khác của Zhu cùng cộng tác viên (2001) cho rằng dùng
hemicellulase thủy phân chitosan, sản lượng hexaose thu được 18% và dùng
cellulose thủy phân chitosan cho sản lượng GlcNAc là 37 %.
Murakami cùng cộng tác viên (1992) cho rằng mỗi enzymer thủy phân
chitosan khác nhau sẽ có kết quả về sản lượng khác nhau do mức độ deacetyl của
chitosan khác nhau.
1.1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Ở nước ta, trường Đại học Thủy Sản bắt đầu nghiên cứu chiết tách được
Chitin – Chitosan từ năm 1978 với quy trình của kỹ sư Đỗ Minh Phụng nhưng chưa
có ứng dụng cụ thể trong sản suất. Sau một thời gian, khi phát hiện ra nhiều ưu
điểm của chitin – chitosan thì chúng ta đã trở thành nhu cầu trong nhiều nghành

công nghiệp và trở thành mặt hàng có giá trị thì nhiều cơ quan nghiên cứu khác
cũng tập trung vào nghiên cứu khác ứng dụng công nghệ này như trường Đại học