Thử nghiệm sử dụng Oligochitosan trong bảo quản măng tây tươi

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



NGUYỄN THỊ HƢƠNG


THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG
OLIGOCHITOSAN TRONG BẢO QUẢN
MĂNG TÂY TƯƠI


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



GVHD: TS. VŨ NGỌC BỘI




Nha Trang, tháng 07 năm 2013


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 cô: TS. Vũ Ngọc Bội -
Trƣởng khoa Công nghệ 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.
Xin cám ơn: ThS. Thái Văn Đức - Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực
phẩm, ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn Đảm bảo Chất lƣợng và An
toàn Thực phẩm và các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí
báu để công trình nghiên cứu đƣợc hoàn thành có chất lƣợng.
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.



DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

COS
: Oligochitosan
PTLT
: Phân tử lƣợng thấp
VSVHK

: Vi sinh vật hiếu khí






DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
Tên bảng
Trang
Bảng 2.1
Mô tả tiêu chuẩn cảm quan cho măng tây nguyên
liệu
34
Bảng 2.2
Bảng hệ số quan trọng của các chỉ tiêu cảm quan
của măng tây
35
Bảng 3.1
Chi phí nguyên vật liệu cho sản xuất 100g
oligochitosan
48
Bảng 3.2
Sơ bộ tính toán chi phí nguên vật liệu cho 100g
Oligochitosan
49
Bảng 3.3
Tổng điểm trung bình chung cảm quan theo thời
gian bảo quản của các mẫu măng tây xử lý bằng

oligochitosan với nồng độ khác nhau
51




DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình
Tên hình
Trang
Hình 1.1
Hình ảnh về Chitin
3
Hình 1.2
Hình ảnh về Chitosan
5
Hình 1.3
Minh họa cơ chế cắt mạch chitosan bằng H
2
O
2

19
Hình 1.4
Hình ảnh măng tây xanh
28
Hình 1.5
Hình ảnh măng tây trắng
28
Hình 1.6

Hình ảnh măng tây tím
29
Hình 2.1
Hình ảnh về măng tây nguyên liệu
32
Hình 2.2
Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan
33
Hình 2.3
Hình ảnh về chitosan đồ án
34
Hình 2.4
Sơ đồ quy trình sản xuất Oligochitosan
37
Hình 2.5
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy
phân chitosan
38
Hình 2.6
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ cồn để
kết tủa oligochitosan
39
Hình 2.7
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ COS để
bảo quản măng tây
40
Hình 2.8
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian bảo
quản măng tây
41

Hình 3.1
Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến hiệu quả
thủy phân chitosan
43
Hình 3.2
Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất
44


thu hồi Oligochitosan
Hình 3.3
Ảnh hƣởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thu hồi
oligochitosan
45
Hình 3.4
Sơ đồ quy trình sản xuất Oligochitosan
47
Hình 3.5
Sự thay đổi về mức độ hao hụt khối lƣợng theo
thời gian bảo quản của các mẫu măng tây xử lý
bằng oligochitosan với nồng độ khác nhau
50
Hình 3.6
Ảnh hƣởng của nồng độ COS đến chất lƣợng cảm
quan của các mẫu măng tây xử lý bằng
oligochitosan với nồng độ khác nhau
51
Hình 3.7
Ảnh hƣởng COS 0,8% đến tổng số vi sinh vật hiếu
khí trên bề mặt măng tây sau 10 ngày bảo quản

53
Hình 3.8
Sự biến đổi chất lƣợng cảm quan của măng tây
theo thời gian bảo quản
54
Hình 3.9
Sơ đồ quy trình bảo quản măng tây nguyên liệu
55



MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 3
1.1. Giới thiệu về chitin 3
1.2. Tổng quan về Chitosan 4
1.3. Sơ lƣợc về Chitosan oligosaccharide 7
1.4. Ứng dụng của chitin, chitosan và COS 8
1.5.Tình hình nghiên cứu sản xuất của chitin- chitosan- COS 15
1.6. Tổng quan về nghiên cứu sản xuất chitosan phân tử lƣợng thấp hoặc COS 17
1.7. Tổng quan về một số phƣơng pháp bảo quản rau sau thu hoạch. 20
1.8. Tổng quan về măng tây 26
CHƢƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 32
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34
2.2.1. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan 34
2.2.2. Phƣơng pháp phân tích hóa học 36
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích vi sinh 36
2.2.4. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 37

2.2.4.1. Quy trình dự kiến sản xuất oligochitosan 37
2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm 38
2.3. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 41
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43
3.1. SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN THEO QUY TRÌNH SỬ DỤNG H
2
O
2
43
3.1.1. Xác định thời gian thủy phân chitosan bằng H
2
O
2
43
3.1.2. Xác định nồng độ cồn sử dụng để kết tủa oligochitosan 45
3.1.3. Đề xuất quy trình thủy phân chitosan để thu nhận oligochitosan 46
3.1.4. Tính toán sơ bộ chi phí nguyên vật liệu 48


3.2. THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG OLIGOCHITOSAN ĐỂ BẢO QUẢN MĂNG
TÂY 49
3.2.1. Xác định tỷ lệ COS sử dụng xử lý măng tây 49
3.2.2. Đánh giá khả năng kháng khuẩn của oligochitosan 0,8% trong quá trình
bảo quản măng tây 53
3.2.3. Xác định thời gian bảo quản măng tây 54
3.3. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN MĂNG TÂY NGUYÊN LIỆU 55
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
PHỤ LỤC

-1-

LỜI MỞ ĐẦU
Măng tây là một loại rau có giá trị dinh dƣỡng và giá trị kinh tế cao. Hiện
măng tây đƣợc phát triển canh tác và trở thành loại cây trồng có giá trị kinh tế cao,
giúp xóa đói giảm nghèo ở một số địa phƣơng nhƣ Ninh Thuận, Bình Thuận,…Do
giàu dinh dƣỡng nên măng tây dễ bị hƣ hỏng. Hiện ngƣời dân chủ yếu bảo quản
theo phƣơng pháp tự nhiên nên thời gian bảo quản măng tây ngắn.
Oligochitosan là một dạng oligosaccharid cờ nguồn gốc từ vỏ tôm, có khả
năng tan trong nƣớc, độ nhớt thấp, phân tử lƣợng nhỏ, có hoạt tính sinh học: chống
vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, tăng sức đề kháng, điều hòa lƣợng, chống ung thƣ
máu, chống oxy hóa, chống bƣớu, chống bệnh tim mạch [14]. Hiện oligochitosan
bƣớc đầu đã đƣợc một số tác giả nghiên cứu sử dụng trong bảo quản thịt, cá, dứa,
thanh long,… Kết quả của các nghiên cứu này cho thấy oligochitosan an toàn với
ngƣời sử dụng và có thể sử dụng trong bảo quản rau quả.
Vì những tính năng ƣu việc trên nên việc nghiên cứu và ứng dụng
oligochitosan trong nhiều lĩnh vực nông nghiệp đặc biệt là bảo quản rau quả đang
đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm.
Từ cơ sở trên, đƣợc phép của Khoa Công nghệ Thực phẩm và Giáo viên
hƣớng dẫn, em thực hiện đề tài “Thử nghiệm sử dụng oligochitosan trong bảo
quản măng tây tươi”. Mục đích của đề tài đánh giá khả năng sử dụng oligochitosan
để kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu măng tây.
Nội dung của đề tài bao gồm:
1) Sản xuất oligochitosan theo quy trình thủy phân bằng H
2
O
2
;
2) Thử nghiệm sử dụng oligichitosan trong bảo quản măng tây tươi;
3) Đề xuất quy trình bảo quản măng tây tươi bằng oligichitosan;

Ý nghĩa khoa học của đề tài:
-2-

Đề tài lần đầu nghiên cứu sử dụng oligichitosan (COS) trong xử lý măng tây
nhằm ức chế vi khuẩn sống bám trên thân măng. Kết quả nghiên cứu đề tài là các số
liệu mới về khả năng sử dụng COS trong bảo quản rau quả.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Kết quả của đề tài góp phần mở ra một hƣớng mới trong việc ứng dụng COS
trong công nghệ bảo quản măng tây nguyên liệu và là cơ sở để các doanh nghiệp
chế biến rau quả sử dụng các chất ức khuẩn tự nhiên, không độc trong bảo quản
măng tây sau thu hoạch.
-3-


CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về chitin
Chitin là polyme hữu cơ phổ biến trong tự nhiên sau cellulose. Chitin ít khi ở
dạng tự do mà luôn liên kết với protein dƣới dạng phức hợp, cacbonat canxi và nhiều
hợp chất hữu cơ khác, gây khó khăn cho việc tách chiết. Chitin là một polysaccharit
đƣợc cấu tạo bởi các monosaccharit liên kết với nhau bằng cầu nối 1,4- glucosid.

Hình 1.1. Hình ảnh về Chitin
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. [1]
Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử của chitin: (C
8
H
13

O
5
N)
n

-4-

Trong đó n: thay đổi tùy thuộc từng loại nguyên liệu, chẳng hạn. Tôm thẻ:
n=400-500, Tôm hùm: n=700-800, Cua: n=500-600.
Phân tử lƣợng trung bình của chitin: (203,09)n
Chitin đóng vai trò là thành phần chính tạo nên độ cứng chắc của vỏ của giáp
xác. Chitin đƣợc tách chiết lần đầu tiên vào năm 1811 bở nhà dƣợc hóa học ngƣời
Pháp Henri Braconnot từ nấm ( Braconnot, 1811). [1]
Tính chất của chitin [1], [2]
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 và các
dung môi hữu cơ nhƣ ête, rƣợu. Tính không tan của chitin là do chitin có cấu trúc
chặt chẽ, có liên kết trong và liên kết phân tử mạnh thông qua các nhóm hydroxyl
và acetamide. Tuy nhiên, β-chitin thì không giống nhƣ α-chitin, có tính nở với
nƣớc cao.
Chitin hòa tan đƣợc trong dung dịch acid đậm đặc nhƣ HCl, H
3
PO
4
và
dimethyacetamide 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 khử mất gốc acetyl tạo thành chitosan.

Khi đun nóng chitin trong dung dịch HCl đặc thì chitin sẽ bị thủy phân tạo
thành các phân tử glucosamin có hoạt tính sinh học cao.
1.2. Tổng quan về Chitosan
Chitosan là một dẫn xuất của chitin đƣợc hình thành khi tách nhóm acetyl (quá
trình deacetyl hóa chitin) khỏi chitin nên chitosan chứa rất nhiều nhóm amino.
Chitosan đƣợc phát hiện lần đầu tiên bởi Rouget vào năm 1859. Chitosan thƣờng ở
dạng vẩy hoặc dạng bột có màu trắng ngà. Công thức cấu tạo của chitosan gần giống
nhƣ chitin và cellulose, chỉ khác là chitosan chứa nhóm amin ở cacbon thứ 2. [1]
-5-


Hình 1.2. Hình ảnh về Chitosan
Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử của chitosan: [C
6
H
11
N]
n

Phân tử lƣợng trung bình của chitosan: M= (161,07)
n

Phân tử lƣợng của chitosan là một thông số cấu trúc quan trọng, nó quyết định
tính chất của chitosan nhƣ khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp phụ
màu , đặc biệt là khả năng ức chế vi sinh vật. Chitosan có phân tử lƣợng càng lớn
thì có độ nhớt càng cao. Thông thƣờng phân tử lƣợng của chitosan nằm trong
khoảng 100.000 dalton đến 1.200.000 dalton (Li và cộng sự, 1997). Phân tử lƣợng
của chitosan phụ thuộc vào nguồn chitin, điều kiện deacetyl và thƣờng rất khó kiểm

soát. Tuy nhiên, chitosan có phân tử lƣợng thấp thì thƣờng có hoạt tính sinh học cao
hơn, thƣờng có nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, y học và công nghệ sinh học.
Chitosan có phân tử lƣợng lớn, có khả năng tạo màng tốt và màng chitosan tạo
-6-

thành có sức căng tốt. Độ nhớt của chitosan phụ thuộc vào phân tử lƣợng. Chitosan
có phân tử lƣợng thấp có độ nhớt từ 30-200 cps và chitosan có phân tử lƣợng lớn
hơn 1 triêu dalton có độ nhớt lên đến 3.000-4.000 cps. Ngoài ra, độ nhớt của
chitosan còn phụ thuộc vào độ deacetyl, cƣờng độ ion, pH, nhiệt độ. [1]
Tính chất của chitosan [1], [2], [3]
Chitosan dạng bột có màu trắng ngà, dạng vẩy màu trắng trong hay hơi vàng.
Chitosan có tính kiềm nhẹ, không hoà tan trong nƣớc, trong kiềm và cồn
nhƣng hoà tan trong axit axetic loãng tạo thành một dung dịch keo nhớt trong suốt.
Chitosan khi hoà tan trong dung dịch axit axetic loãng sẽ tạo thành dung dịch keo
dƣơng nhờ đó mà keo chitosan không bị kết tủa khi có mặt của một số ion kim loại
nặng nhƣ Pb
3
+
, Hg
+
. pKa của chitosan có giá trị từ 6,2 đến 6,8.
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 axit đậm đặc tạo muối khó tan, Chitosan kết hợp với
iot trong môi trƣờng 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 dƣơng nên có tính chất kháng khuẩn, kháng
nấm. Chitosan là một polymer mang điện tích dƣơng nên đƣợc xem nhƣ là
một polycationic có khả năng bám dính vào bề mặt các điện tích âm. Chính vì vậy
mà chitosan có thể tƣơng tác với các polymer có điện tích âm nhƣ alginic và tạo
lƣới gel dẻo bền nhƣ lực liên kết tĩnh điện.
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 cao thì khả năng hấp phụ chất
màu, tạo phức với kim loại tốt hơn. Tƣơng tự khả năng kháng khuẩn, kháng nấm
của chitosan 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.
-7-

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
polyme tan trong nƣớc nhƣ alginat, 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. Chitosan có độ deacetyl cao thì thƣờng hấp phụ màu tốt.
1.3. Sơ lƣợc về Chitosan oligosaccharide
COS là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin-chitosan bằng các con đƣờng
hóa học hoặc sinh học. Tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân mà các COS 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 và chitosan.
Oligochitosan đƣợc xem nhƣ một thực phẩm chức năng. Ngoài việc COS có khả
năng chống vi khuẩn, nấm mốc, nâm men, COS còn có khả năng chống cholesterol,

chống ung thƣ, chống oxy hóa, chống bƣớu, chống bệnh tim mạch. [4],[13]
Công thức cấu tạo COS

Công thức phân tử: (C
6
H
11
O
4
N)n ; n= 0 ÷ 6
Tính chất của COS
COS 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, có tính
-8-

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 COS còn
tham gia điều trị các bệnh: viêm loét dạ dày, bệnh tiêu chảy, bệnh táo bón, chuột
rút, đặt biệt có khả năng kết hợp với mangan tham gia vào quá trình hình thành
xƣơng sụn rất tốt. [14]
COS còn có khả năng kháng bệnh cho cây trồng vật nuôi, đồng thời cũng là
chất kích thích sinh trƣởng rất tốt. [4]
1.4. Ứng dụng của chitin, chitosan và COS
1.4.1. Ứng dụng của chitin, chitosan
Do tính chất không tan trong nƣớc mà chitin ít đƣợc sử dụng trực tiếp. Nhƣng
từ nó trải qua nhiều giai đoạn xử lý hóa chất có thể điều chế dẫn xuất nhƣ
Glucosamine, Chitosan… Thì nó đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
1.4.1.1. Trong nông nghiệp
Trong nông nghiệp, chitosan dƣợc sử dụng để bọc các hạt giống nhằm mục

đích ngăn ngừa sự tấn công của nấm gây hỏng hạt trong đất, đồng thời nó còn có tác
dụng cố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cƣờng khả năng nảy mầm cho hạt. [1]
Các nhà khoa học Nguyễn Thị Huệ, Lâm Ngọc Thụ, Nguyễn Văn Hoan đã sử
dụng các chất có hoạt tính sinh học cao từ chitin để kích thích nảy mầm những hạt
lúa giống Quốc gia ĐH 60 đã bảo quản sau thời gian 19 –21 tháng, đặc biệt là các
hạt gần nhƣ mất khả năng nảy mầm. Đồng thời khi sử dụng các chất có hoạt tính
sinh học này nó còn kích thích cho sức sống của hạt giống tốt hơn, chất lƣợng cây
mầm tốt hơn, góp phần nâng cao giá trị gieo trồng của hạt giống. [5]
Viện Khoa học nông nghiệp Miền nam và Trung tâm công nghệ sinh học thuỷ
sản cùng tham gia nghiên cứu tác dụng của chitosan lên một loài hạt dễ mất khả
năng nảy mầm và góp phần thúc đẩy sinh trƣởng, phát triển của cây trồng ngoài
đồng. Kết quả là kéo dài thời gian sống và duy trì khả năng nảy mầm tốt của hạt
giống cà chua và hạt giống đậu côve sau thời gian bảo quản là 9 đến 12 tháng trong
-9-

điều kiện bình thƣờng. [4]
Nghiên cứu ảnh hƣởng của chitosan và các nguyên tố vi lƣợng lên một số chỉ
tiêu sinh lý– sinh hoá của mạ lúa CR 203 ở nhiệt độ thấp của Lê Thu Hiền và Lê
Thị lan Oanh, kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan vi lƣợng làm tăng diệp lục tổng
số và hàm lƣợng nitơ; đồng thời hàm lƣợng các enzyme nhƣ amylaza, catalaza hay
peroxidaza cũng tăng lên. Kết quả này còn cho biết khi xử lý hạt giống bằng
chitosan thì cây mạ có khả năng chống rét và phát triển tốt ở nhiệt độ 5- 8
0
C. [6]
Năm 1987, Bentech đã đƣợc cấp bằng sáng chế nghiên cứu thành công khi
dùng chitosan để bọc nang hạt giống. Kết quả cho thấy ở vùng đất mà cây trồng
thƣờng bị nấm tấn công vào hệ rễ, khi bọc nang hạt giống bằng chitosan thì năng
suất thu hoạch tăng lên 20%.
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. Chitosan còn đƣợc làm nguyên liệu bổ sung
vào thành phần thức ăn cho động vật thủy sản, giúp kích thích tăng trƣởng tốt.
1.4.1.2. Trong y học
Trong y học chitin và chitosan đã đƣợc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực.
Những ứng dụng tiềm năng của chitin – chitosan và dãn xuất của chúng rất
nhiều. Một số đã đƣa vào ứng dụng là: chỉ khâu phẫu thuật tự huỷ, da nhân tạo, thấu
kính chiết xuất, và một số ứng dụng khác còn đang nghiên cứu nhƣ tác động kích
thích miễn dịch, chống sự phát triển của khối u, đặc tính làm giảm cholesterol hay
nghiên cứu làm thuốc chữa bệnh viêm loét dạ dày, tá tràng.
Chitosan là một polyme tự nhiên có thời gian phân huỷ nhanh hơn rất nhiều so
với các hợp chất tổng hợp. Mặt khác, nó có tính kháng khuẩn tan trong môi trƣờng
axit axetic loãng, không độc hại và có khả năng tạo sợi nên đƣợc ứng dụng tạo chỉ
khâu phẫu thuật.
Học viện nghiên cứu biển thuộc trƣờng Đại học Delaware đã chế tạo thành
-10-

công chỉ khâu phẫu thuật tự tiêu từ chitin nhờ phát hiện ra một dung môi đặc biệt có
khả năng hoà tan chitin ở nhiệt độ thƣờng mà không làm phân huỷ cấu trúc
polymer.
Nhật Bản đã sản xuất ra ra “Da nhân tạo” có nguồn gốc từ chitin đƣợc gọi là
Beschitin.W, nó giống nhƣ một tấm vải (có kích thƣớc 10cm x 10cm) và đƣợc bọc
ốp lên vết thƣơng chỉ một lần đến khi khỏi. Tấm Beschitin.W bị phân huỷ sinh học
từ từ cho đến lúc hình thành lớp biểu bì mới. Nó có tác dụng giảm đau, giúp cho các
vết sẹo bỏng phục hồi biểu bì nhanh chóng.[7]
Tại Mỹ, chất chitosan là nguyên liệu cơ bản sản xuất băng cứu thƣơng mới với
tác dụng quan trọng khi sử dụng ngoài chiến trƣờng cũng nhƣ trong dân sự. Phát
minh này của công ty Hemcon ở Porland, Oregon vừa đƣợc cục quản lý thực phẩm
và dƣợc phẩm mỹ (FDA) công nhận vào 4/11/2002. Theo công ty Hemcon, loại
băng cầm máu này có công dụng lớn nó dễ dàng tháo ra khỏi túi vô trùng gắn kín và

dán vào vết thƣơng. Các nhà nghiên cứu cho rằng sản phẩm này có thể kiểm soát
đƣợc tình trạng xuất huyết nhanh, hạn chế hẳn số ca tử vong nặng dẫn đến chết chỉ
trong vòng 5- 10 phút trên chiến trƣờng. [15]
Ở Việt Nam, các nhà khoa học thuộc Viện Hoá Học, Trung tâm khoa học tự
nhiên và Công nghệ quốc gia và các bác sĩ Trƣờng Đại học Y hà Nội đã nghiên cứu
thành công Da nhân tạo có tên Vinachitin. Vinachitin đƣợc dùng trong các trƣờng
hợp bệnh nhân bị thƣơng, bỏng trên diện tích rộng, bệnh nhân bị choáng do mất
nƣớc dẫn đến đẽ bị nhiễm trùng. Có tác dụng bảo vệ, chống nhiễm trùng, chống mất
nƣớc tăng khả năng tái tạo da và đặc biệt khi vết thƣơng lành không để sẹo.[2]
Các bác sỹ bệnh viên U bƣớu Hà Nội vừa cho biết, chế phẩm chitosan có thể
làm giảm tác dụng phụ của hoá trị và xạ trị. Đây là kết quả nghiên cứu mới của tiến
sĩ Lê Văn Thảo và cộng sự trên các bệnh nhân mắc nhiều loại ung thƣ nhƣ ung thƣ
vú, phế quản , dạ dày,… Các bệnh nhân này đƣợc điều trị bằng hóa trị, xạ trị hoặc
kết hợp cả hai liệu pháp này. [30]
Chitosan đƣợc nghiên cứu ứng dụng trong việc điều trị viêm loét dạ dày do có
tác dụng kháng khuẩn đối với chủng vi khuẩn Helicobacter pylori với kết quả khả
-11-

quan (Dodane và Vilivalam, 1998; Đức và Anh, 2005) [1]. Hội dƣợc học Thành phố
Hồ Chí Minh thuộc Khoa dƣợc trƣờng Đại học Y dƣợc Thành phố Hồ Chí Minh đã
bƣớc đầu nghiên cứu thành công thuốc trị viêm loét dạ dày– tá tràng từ chitosan. [8]
Trong kỹ nghệ điều chế dƣợc phẩm, chitosan làm chất tạo màng, viên nang,
làm tá dƣợc độn hay các chất mang sinh học dẫn thuốc,…Trên thế giới việc ứng
dụng chitin – chitosan trong công nghệ sản xuất thuốc rất mạnh mẽ và hiệu quả. Tác
dụng của chitosan là bao bọc tá dƣợc hay cố định thuốc để kéo dài thời gian sử dụng
thuốc cũng nhƣ tác dụng phụ của thuốc.
Ngoài việc gắn thuốc vào chất mang polymer – chitosan sẽ tạo ra một hợp chất
mới là thuốc polymer do Nguyễn Thị Ngọc Tú– Viện Hoá học và Lê Thị Hải Yến,
Trần Bình Nguyên – Công ty Dƣợc liệu Trung Ƣơng I hợp tác nghiên cứu. Thuốc
polymer cóƣu điểm là : làm thay đổi dƣợc động học của thuốc; thuốc có thể ở lâu

trong cơ thể đồng thời có thể làm tăng tính hoà tan, giảm độc tính, giảm bớt mùi vị
khó chịu. Hiện nay Tổng Công ty Dƣợc Việt Nam đang tiếp nhận công nghệ sản
xuất dung dich bao phim thuốc viên bằng chitosan. [31]
1.4.1.3. Trong công nghiệp
 Trong công nghiệp thực phẩm
Chitin, Chitosan là một polymer tự nhiên, không độc, rất an toàn cho thực phẩm.
Nó có tính chất rất đặc trƣng nhƣ có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống ẩm, tạo
màng, có khả năng hấp phụ màu mà không hấp phụ mùi, hấp phụ một số kim loại
nặng do đó nó ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ sản xuất. [16]
Chitosan có khả năng hấp thụ các chất màu, không hấp phụ mùi nên ứng dụng
trong khử màu nƣớc uống. Chitosan có tính diệt khuẩn, không hoà tan trong nƣớc,
trong kiềm, alcol và trong acetone nhƣng lại tan trong axit acetic loãng và tráng
mỏng khi khô tạo màng. Do dó nó đƣợc tạo thành màng mỏng dùng trong bao gói
sản phẩm thực phẩm cao cấp chống ẩm mốc, chống mất nƣớc.
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
-12-

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 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 nhƣ 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 với bản chất là một polymer dƣơng, nó có khả năng “bắt giữ” các
keo âm trong dich quả, bia, rƣợu vang, nƣớc giải khát nên chúng đƣợc sử dụng nhƣ
một chất trợ lọc mang lại hiệu quả lọc cao.
Năm 1983, Thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhận Chitosan đƣợc dùng làm
chất phụ gia trong thực phẩm và dƣợc phẩm. Chitosan tạo màng mỏng bao gói bảo
quản thực phẩm, ngoài ra chúng còn dùng để khử màu các sản phẩm thẩm màu nhƣ

dầu cá, nƣớc 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 đƣợc dùng an toàn cho ngƣời, vì có hoạt tính
sinh học đa dạng nên Chitosan đã đƣợc đƣa vào thành phần trong thức ăn nhƣ sữa
chua, bánh kẹo và nƣớc ngọt [4]
 Trong công nghệ sinh học [1]
Chitin, chitosan với tính chất tƣơng thích sinh học cao, tự hủy sinh học, kháng
nấm, kháng khuẩn, tạo màng, tạo gel, có nguồn gốc sinh học đã có rất nhiều ứng
dụng trong công nghệ sinh học nhƣ trong nuôi cấy mô, cố định tế bào, làm chất
mang DNA trong kỹ thuật liệu pháp gene, chất kháng khuẩn, kháng nấm sinh học,
cảm biến sinh học.
- Ứng dụng chitin, chitosan trong công nghệ cố định enzym và tế bào.
Chitin, chitosan có thể sử dụng làm chất mang ở dạng hạt, dạng vẩy hoặc dạng
keo để cố định nhiều loại enzym và tế bào bằng nhiều phƣơng pháp cố định khác
nhau. Các enzym cố định rất đa dạng (phosphatase, protease, oxidase, cellulase,
chitosanase…). Các enzym cố định trên chất mang chitin/chitosan có khả năng chịu
nhiệt, pH tốt hơn và các tác động vật lý tốt hơn so với enzym tự do. Việc cố định
-13-

enzym cho phép sử dụng đƣợc enzym nhiều lần với độ ổn định cao.
- Ứng dụng chitosan và dẫn xuất chitosan trong việc chế tạo màng bao, màng
vi bao, chất mang sinh học và nuôi cấy mô.
Trong việc ứng dụng chitosan để bảo vệ, duy trì hoạt tính của các chất có giá
trị, chitosan đã đƣợc nghiên cứu bảo vệ, tăng cƣờng độ ổn định của các chất hoạt
tính sinh học nhƣ thuốc, chất màu, vitamin, DNA.
Chitosan đƣợc nghiên cứu rất nhiều trong công nghệ làm chất mang DNA
(DNA-carrier) trong lĩnh vực hệ phân phối không dùng vi rút (Non- viral delivery
system) trong liệu pháp gen. Trong các nghiên cứu này DNA đƣợc cố định trong
các hạt nano chitosan. Công nghệ cố định DNA vào chất mang chitosan có rất nhiều
ƣu điểm nhƣ an toàn hơn so với dùng véc tơ vi rút, ổn định hơn, dễ dàng sản xuất ở

quy mô lớn.
Trong lĩnh vực nuôi cấy mô, chitosan đƣợc sử dụng nghiên cứu ứng dụng làm
giá thể vì chitosan có cấu trúc xốp, có tính chất tạo gen (gel), dễ dàng thực hiện cải
biến học, có ái lực cao đối với các đại phân tử. Rất nhiều nghiên cứu ứng dụng
chitosan đã đƣợc triển khai trong kỹ thuật mô xƣơng, chủ yếu tập trung vào hợp
chất chitosan- phốt phát canxi.
 Ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác:
- Trong công nghệ xử lý nƣớc thải: Nhờ khả năng làm ngƣng kết các thể rắn lơ
lửng, thể keo (chủ yếu trong nƣớc thải là keo âm) và nhờ khả năng kết dính tốt cac
ion kim loại nặng nhƣ Pb
2
+
, Hg
+
(khả năng tạo phức). Do đó chitin- chitosan đƣợc
sử dụng để tẩy lọc nguồn nƣớc thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực
phẩm, các nguồn nƣớc nhiễm độc.
- Trong công nghiệp giấy: Do chitosan có cấu trúc tƣơng tự cellulose nên
chitosan đƣợc nghiên cứu bổ sung vào làm nguyên liệu giấy. Sự có mặt của
chitosan có tác dụng làm tăng độ bền dai của giấy, tăng khả chống thấm của giấy,
đồng thời việc in ấn trên giấy cũng tốt hơn.
- Trong công nghiệp dệt: dung dịch chitosan có thể thay thế hồ tinh bột để hồ
vải, chitosan thấm vào sợi vải có tác dụng làm cho tơ sợi bền, mịn, bóng đẹp, cố
-14-

định hình in, chịu đƣợc axit và kiềm nhẹ. Chitosan kết hợp với một số thành phần
khác để sản xuất vải chịu nhiệt, vải chống thấm.
- Trong hoá mỹ phẩm: Chitosan đƣợc sử dụng để sản xuất kem giữ ẩm chống
khô da, do tính chất của chitosan dễ dàng cốđịnh trên biểu bì của da nhờ nhóm –
NH

3
+
. Các nhóm này liên kết với các tế bào sừng hoá của da, nhờ vậy mà các nhà
khoa học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm kem dƣỡng da chống nắng bằng cách
ngăn cách tia cực tím với các nhóm –NH
3
+
của chitosan.
- Trong công nghệ phim ảnh, công nghệ điện tử và bán dẫn: làm màng lọc lót
các linh kiện điện tử, hãng kỹ thuật của Matsushita còn dùng chitosan trong việc
chế tạo máy phát thanh.
1.4.2. Ứng dụng của Oligochitosan [4], [9], [14]
COS đƣợc các nhà khoa học trên thế giới và trong nƣớc nghiên cứu, ứng dụng
và ngày càng có nhiều thông tin khoa học, nhiều đặc tính quý của COS đƣợc công
bố. Đặc điểm khác của COS so với chitin, chitosan là nó có khả năng tan trong
nƣớc, có hoạt tính sinh học nên đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và đời sống.
1.4.2.1. Trong nông nghiệp
COS tạo nên một lớp phủ ngoài bảo quản hạt, điều hòa đất, làm tăng trƣởng lá,
cành, tiêu diệt mầm bệnh, chống lại vi sinh vật…
COS đƣợc ứng dụng vào quá trình sinh trƣởng và phát triển của cải bắp, đậu
cove và một số loại rau khác. Nó có tác dụng tăng năng suất, tăng khả năng kháng
bệnh, hạn chế dƣợc việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật bằng hóa chất, góp phần bảo
vệ môi trƣờng.
Chế phẩm COS ảnh hƣởng tích cực đến sinh trƣởng và phát triển làm tăng năng
suất của Ngô. Theo các nhà khoa học trƣờng Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội đã nghiên
cứu phun chế phẩm từ COS với nồng độ khoảng 40ppm, với 3 lần/vụ, ở liều lƣợng
phun 300 l/ha. Kết quả cho năng suất sau khi sử dụng COS tăng 20% so với đối chứng.
COS có tính hòa tan cao, dễ dàng phát triển- chế biến thực phẩm có lợi cho
sức khỏe, đặc biệt thực phẩm dinh dƣỡng và những loại đồ uống khác nhau
-15-

COS có tính kháng khuẩn cao nên đƣợc sử dụng làm tăng thời hạn bảo quản
sản phẩm.
1.4.2.2. Trong y học
COS và các chế phẩm 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.
Đồng thời COS còn đƣợc sử dụng làm thuốc để hạ Cholesterol trong máu.
COS đƣợc xem nhƣ một thực phẩm chức năng, có khả năng chống vi khuẩn,
nấm mốc, nấm men, chống cholesterol, chống ung thƣ, chống oxy hóa, có khả năng
làm tăng chức năng miễn dịch, chống bƣớu, chống bệnh tim mạch.
1.5. Tình hình nghiên cứu sản xuất của chitin- chitosan- COS
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Ở nƣớc ta, Trƣờng Đại học Thủy sản bắt đầu nghiên cứu chiết tách đƣợc Chitin –
Chitosan từ năm 1978 với qui trình của kỹ sƣ Đỗ Minh Phụng nhƣng chƣa có ứng dụng
cụ thể trong sản xuất. Sau một thời gian, khi phát hiện ra nhiều ƣu điểm của Chitin –
Chitosan thì chúng đã trở thành nhu cầu trong nhiều ngành công nghiệp và trở thành
mặt hàng có giá trị thì nhiều cơ quan nghiên cứu khác cũng tập trung vào nghiên cứu
ứng dụng công nghệ này nhƣ trƣờng Đại học Bách Khoa Thành phô Hồ Chí Minh,
Trung tâm Công nghệ sinh học thuộc Trung tâm nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản II,
trƣờng Đại học Y Dƣợc thành phố Hồ Chí Minh, Phân viện khoa học Việt Nam Cho
đến nay việc tận dụng các nguồn phế liệu giáp xác nói chung và tận dụng phế liệu từ vỏ
tôm nói riêng đang dần đƣợc mở rộng và đƣợc đánh giá là có tiềm năng lớn.
Hiện nay một số cơ sở đang nghiên cứu sản xuất chitin, chitosan trong đó Trung
Tâm chế biến Trƣờng Đại học Nha Trang là nơi sản xuất chitosan có chất lƣợng cao.
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 miền Nam, Trung tâm Công nghệ Sinh học và Sinh học Thủy sản phối hợp
với một số cơ quan khác nhau nhƣ: ĐH Y Dƣợc TP.HCM, Phân viện Khoa học Việt
Nam, Viện Khoa học Nông Nghiệp Việt Nam… đang nghiên cứu sản xuất và ứng
-16-

dụng chitin, chitosan trong các lĩnh vực nông nghiệp, y dƣợc và mỹ phẩm.
Trƣờng Đại học Nha Trang đã nghiên cứu thành công các quy trình: Quy trình
công nghệ sản xuất Chitosan từ vỏ nghẹ (Trần Thị Luyến), Quy trình công nghệ sản
xuất Chitosan tử vỏ tôm Mũ ni (Huỳnh Nguyễn Duy Bảo), Quy trình sử dụng
papain để sản xuất Chitosan (Trần Thị Luyến).
Năm 2005 Trần Thị Luyến nghiên cứu sản xuất COS từ chitin-chitosan bằng
phƣơng pháp hóa học.
Trần Thị Luyến và cộng tác viên trƣờng Đại học Nha Trang đã nghiên cứu sản
xuất Oligoglucosamin từ Chitosan bằng phƣơng pháp hóa học và đã nghiên cứu sử
dụng Chitosan, Oligoglucosamin vào bảo quản dứa, cá ngân, thịt heo, thịt bò (2006)
cho thấy Chitosan, Oligoglucosamin có khả năng bảo quản thực phẩm cao.
1.5.2. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nƣớc
Nghiên cứu sự tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hóa và công nghệ tách chiết chitin
đã có từ những năm 30 của thế kỷ này. Theo Hiranol công nghệ sản xuất chitin lần
đầu tiên trên thế giới bởi Kyowa Yushi.Inc (1988), từ đó một vài công ty Nhật tham
gia sản xuất chitin, chitosan thƣơng mại. Công nghệ chitin, chitosan cũng đƣợc sản
xuất với quy mô vừa và nhỏ ở Mỹ và một số quốc gia khác.[17]
Mãi đến năm 1975 những ứng dụng chitin, chitosan mới phát hiện. Kể từ đó,
chúng đƣợc đƣa vào ứng dụng có hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Do những hạn chế về khả năng hòa tan của chitin, chitosan nên ngƣời ta tiến
hành nghiên cứu các chế phẩm từ chitin, chitosan.
Năm 1859 nhờ vào phát minh đầu tiên của Rouget khi đun sôi chitin trong
dung dịch HCl đậm đặc. Và về sau đã có nhiều công trình nghiên cứu về chitin,
chitosan và các sản phẩm thủy phân chitin, chitosan. [18]
Năm 1997 Muzzarelli cũng cho rằng hemicellulase, papain và lipase thủy phân
Chitosan ở những độ nhớt rất khác nhau, hemicellulase thủy phân Chitosan, sản
lƣơng (GlcNAc)n n=6 thu đƣợc 18%, Muzzarelli (1997) cũng cho rằng Strepmyces
-17-

griseus Hut 6037 tiết ra enzyme ngoại bào chitinase và chitosanase ứng dụng thủy
phân Chitin và Chitosan của loài giáp xác. [19]
Một nghiên cứu khác của Zhu cùng cộng tác viên (2001) cho rằng dùng
hemicellulase thủy phân Chitosan, sản lƣợng hexaose thu đƣợc 18% và dùng
cellulase thủy phân Chitosan cho sản lƣợng GlcNAc là 37%. [19]
Murakami cùng cộng tác viên (1992) cho rằng mỗi enzyme thủy phân
Chitosan khác nhau sẽ có kết quả về sản lƣợng khác nhau do mức độ deacetyl của
Chitosan khác nhau. [2], [20]
1.6. Tổng quan về nghiên cứu sản xuất chitosan phân tử lƣợng thấp hoặc COS
1.6.1. Các phƣơng pháp thủy phân
Có rất nhiều phƣơng pháp để sản xuất chitosan phân tử lƣợng thấp hoặc COS,
nhƣng ngƣời ta phân loại chúng thành các phƣơng pháp sau: phƣơng pháp sinh học,
hóa học và vât lý. Trong đó, phƣơng pháp hóa học và sinh học đƣợc ứng dụng nhiều
nhất trong cuộc sống bởi chúng có một số ƣu điểm vƣợt trội.
1.6.1.1. Dùng tác nhân hóa học
Là phƣơng pháp dùng các tác nhân hóa học để thủy phân chitosan thành
chitosan PTLT hoặc COS.
Có nhiều tác nhân hóa học đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng nhƣ: acid nitrous,
acid acetic, acid sunfuric, acid phosphotungtic và acid hydrofluoric [21], [22], [23]
Ngoài ra, các tác giả Allan, Chang, Tanioka đã sản xuất thành công chitosan PTLT
bằng việc cắt mạch chitosan ở trạng thái lỏng (sau khi đã pha loãng trong môi
trƣờng acid) bởi các tác nhân oxy hóa nhƣ: ozone, natri nitrite và hydroperoxit
(H
2
O
2
). [24], [25]
Phƣơng pháp hóa học thƣờng cho hiệu quả cắt mạch cao. Tuy nhiên các nhà
khoa học lo ngại về hoạt tính sinh học của sản phẩm thủy phân tạo thành (hoạt tính
kháng khuẩn, chống oxy hóa, khả năng hấp thụ chất béo) không cao và có nguy cơ

gây ô nhiễm môi trƣờng. Do đó cần phải tìm ra một phƣơng pháp hóa học hoàn hảo
hơn có thể khắc phục đƣợc hai nhƣợc điểm trên.