Đánh giá khả năng áp dụng phản ứng Fenton để phân tích hoạt tính chống oxy hóa của chitosan và chitosan phân tử lượng thấp

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



NGUYỄN ĐỨC NHẪN


ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG PHẢN ỨNG FENTON
ĐỂ PHÂN TÍCH HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA
CỦA CHITOSAN VÀ CHITOSAN PHÂN TỬ LƢỢNG THẤP


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN


GVHD: TS. HUỲNH NGUYỄN DUY BẢO



Nha Trang, năm 2013
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 2
MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 5
DANH MỤC HÌNH 6
LỜI MỞ ĐẦU 9

Chƣơng 1: TỔNG QUAN 11
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN 11
1.2. TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN 12
1.2.1. Tính chất của Chitosan. 13
1.2.2. Ứng dụng của chitosan 15
1.3. TỔNG QUAN VỀ COS 16
1.3.1. Một số ứng dụng của COS 17
1.3.2. Một số phƣơng pháp sản xuất chitosan phân tử lƣợng thấp 19
1.3.3. Sản xuất Chitosan phân tử lƣợng thấp bằng H
2
O
2
20
1.4. QUÁ TRÌNH OXY HÓA VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA 21
1.4.1. Gốc tự do 21
1.4.2. Định nghĩa chất chống oxy hóa 21
1.4.3. Ảnh hƣởng của gốc tự do tới cơ thể [16] 22
1.4.4. Chất chống oxy hóa [8], [9], [18] 23
1.4.5. Cơ chế chống oxy hóa của chitosan [4] 24
1.4.6.Tình hình nghiên cứu khả năng chống oxy hoá của chitosan trên thế giới và Việt Nam 25
1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA 26
1.5.1. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH. 27
1.5.2. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa dựa vào tổng năng lực khử. 28
1.5.3. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa dựa và khả năng khử gốc hydroxyl tự do. 28
1.5.4. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa dựa vào khả năng khử H
2
O
2
28
1.5.5. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa lipid bằng mô hình phản ứng Fenton trong hệ

lipid/FeCl
2
/H
2
O
2.
29
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT 30
2.1.1. Nguyên vật liệu 30
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31
2.2.1. Đánh giá khả năng áp dụng mô hình phản ứng Fenton trong hệ lipid/FeCl
2
/H
2
O
2
để phân tích hoạt tính
chống oxy hóa của chitosan và COS. 31
2.2.2. Các phƣơng pháp phân tích 33
2.3. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 41
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42
3.1. KHẢ NĂNG KHỬ GỐC TỰ DO DPPH CỦA CHITOSAN VÀ CÁC COS 42
3.1.1. Khả năng khử gốc tự do DPPH của chitosan 42
3.1.2. Khả năng khử gốc tự do DPPH của COS1 42
3.1.3. Khả năng khử gốc tự do DPPH của COS2 43
3.1.4. Khả năng khử gốc tự do DPPH của COS3 45
3.2. TỔNG NĂNG LỰC KHỬ CỦA CHITOSAN VÀ CÁC COS 46
3.2.1. Tổng năng lực khử của chitosan 46
3.2.2. Tổng năng lực khử của COS1 47

Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 3
3.2.3. Tổng năng lực khử của COS2 48
3.2.4 Tổng năng lực khử của COS3 49
3.3. KHẢ NĂNG KHỬ H
2
O
2
CỦA CHITOSAN VÀ COS 50
3.3.1. Khả năng khử H
2
O
2
của chitosan 50
3.3.2. Khả năng khử gốc tự do H
2
O
2
của COS1 50
3.3.3. Khả năng khử gốc tự do H
2
O
2
của COS2 51
3.3.4. Khả năng khử gốc tự do H
2
O
2
của COS3 52
3.4. PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA CHITOSAN VÀ COS DỰA VÀO CHỈ SỐ TBARS

THEO MÔ HÌNH PHẢN ỨNG FENTON 54
3.4.1. Khả năng chống oxy hóa lipid của chitosan 54
3.4.2. Khả năng chống oxy hóa lipid của COS1 54
3.4.3. Khả năng chống oxy hóa lipid của COS2 55
3.4.4. Khả năng chống oxy hóa lipid của COS3 56
3.5. SỰ TƢƠNG QUAN GIỮA KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA LIPID THEO MÔ HÌNH PHẢN ỨNG FENTON
VÀ KHẢ NĂNG KHỬ GỐC TỰ DO DPPH 58
3.5.1. Tƣơng quan giữa Fenton và DPPH (mẫu chitosan) 58
3.5.2. Tƣơng quan giữa Fenton và DPPH (mẫu COS1) 59
3.5.3. Tƣơng quan giữa Fenton và DPPH (mẫu COS2) 59
3.5.4. Tƣơng quan giữa Fenton và DPPH (mẫu COS3) 60
3.6. TƢƠNG ĐƢƠNG GIỮA KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA LIPID THEO MÔ HÌNH PHẢN ỨNG FENTON
VÀ PHƢƠNG PHÁP TỔNG NĂNG LỰC KHỬ 61
3.6.1. Tƣơng quan giữa Fenton và tổng năng lực khử (mẫu chitosan) 61
3.6.2. Tƣơng quan giữa Fenton và tổng năng lực khử (mẫu COS1) 62
3.6.3. Tƣơng quan giữa Fenton và tổng năng lực khử (mẫu COS2) 63
3.6.4. Tƣơng quan giữa Fenton và tổng năng lực khử (mẫu COS3) 64
3.7. TƢƠNG QUAN GIỮA KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA LIPID THEO MÔ HÌNH PHẢN ỨNG FENTON
VÀ KHẢ NĂNG KHỬ H
2
O
2
65
3.7.1. Tƣơng quan giữa Fenton và phƣơng pháp khử H
2
O
2
(mẫu chitosan) 65
3.7.2. Tƣơng quan giữa Fenton và phƣơng pháp khử H
2

O
2
(mẫu COS1) 66
3.7.3. Tƣơng quan giữa Fenton và phƣơng pháp khử H
2
O
2
(mẫu COS2) 67
3.7.4. Tƣơng quan giữa Fenton và phƣơng pháp khử H
2
O
2
(mẫu COS3) 68
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 70
1. KẾT LUẬN 70
2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO 71
PHỤ LỤC 73


Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 4
LỜI CÁM ƠN

Trải qua 4 năm dƣới mái trƣờng Trƣờng Đại học Nha Trang, đó là khoảng thời gian
vô cùng ý nghĩa đối với mỗi sinh viên, tại đây em đã đƣợc học tập, nghiên cứu và tìm tòi
những kiến thức mới góp phần cũng cố và nâng cao tầm hiểu biết của mình trong lĩnh vực
chuyên môn. Em xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang, Ban
Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, hỗ trợ để em
hoàn thành khóa học và làm tốt đồ án tốt nghiệp.

Lời cám ơn chân thành tới TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo đã trực tiếp hƣớng dẫn tận
tình trong suốt thời gian làm thực tập tốt nghiệp.
Xin chân thành cám ơn quý thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ Thực phẩm trƣờng
Đại học Nha Trang đã nhiệt tình giải đáp những thắc mắc khó khăn gặp phải trong quá trình
thực hiện đồ án.
Cám ơn cán bộ phòng thí nghiệm các bộ môn Công nghệ Chế biến, Công nghệ Thực
phẩm, Công nghệ Sinh học, Hóa-Vi sinh, viện Công nghệ Sinh học và Môi trƣờng đã tạo
điều kiện cho em hoàn thành đề tài của mình.
Cám ơn sự giúp đỡ của gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ và hỗ trợ trong thời
gian vừa qua.
Nha Trang, tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Nhẫn
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
STT
TÊN BẢNG
TRANG

Bảng 1. Khả năng khử gốc tự do DPPH của chitosan
73
2
Bảng 2. Khả năng khử gốc tự do DPPH của COS1
73
3
Bảng 3. Khả năng khử gốc tự do DPPH của COS2
74
4

Bảng 4. Khả năng khử gốc tự do DPPH của COS3
74
5
Bảng 5. Tổng năng lực khử của chitosan.
75
6
Bảng 6. Tổng năng lực khử của COS1
75
7
Bảng 7. Tổng năng lực khử của COS2
76
8
Bảng 8. Tổng năng lực khử của COS3
76
9
Bảng 9. Khả năng khử H
2
O
2
của chitosan.
77
10
Bảng 10. Khả năng khử H
2
O
2
của COS1
77
11
Bảng 11. Khả năng khử H

2
O
2
của COS2
78
12
Bảng 12. Khả năng khử H
2
O
2
của COS3
78
13
Bảng 13. Phân tích khả năng chống oxy hóa lipid dựa vào chỉ số
TBARS của chitosan theo mô hình Fenton trong hệ FeCl
2
/ H
2
O
2
/ lipid.
79
14
Bảng 14. Phân tích khả năng chống oxy hóa lipid dựa vào chỉ số
TBARS của COS1 theo mô hình Fenton trong hệ FeCl
2
/ H
2
O
2

/ lipid.
79
15
Bảng 15. Phân tích khả năng chống oxy hóa lipid dựa vào chỉ số
TBARS của COS2 theo mô hình Fenton trong hệ FeCl
2
/ H
2
O
2
/ lipid.
80
16
Bảng 16. Phân tích khả năng chống oxy hóa lipid dựa vào chỉ số
TBARS của COS3 theo mô hình Fenton trong hệ FeCl
2
/ H
2
O
2
/ lipid
80

BẢNG MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
COS
Chitosan oligosaccharide
DPPH
1,1-diphenyl-2-pycrylhydrazyl
TBA
Thiobarbituric acid

Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 6
DANH MỤC HÌNH
STT
TÊN HÌNH
TRANG
1
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của Chitin
11
2
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của Chitosan
12
3
Hình 1.3. Chitosan olygosaccharide
17
4
Hình 1.4. Minh họa cơ chế cắt mạch chitosan bằng H
2
O
2

21
5
Hình 1.5. Cơ chế tác động của gốc tự do đến tế bào
22
6
Hình 1.6. Cơ chế mất màu của DPPH
28
7

Hình 1.7. Phƣơng trình phản ứng giữa MDA và thiobarbituric
30
8
Hình 2.1. Sơ đồ minh họa phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống
oxy bằng mô hình phản ứng Fenton trong hệ lipid/FeCl
2
/H
2
O
2.

33
9
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá khả năng áp dụng môi
hình phản ứng Fenton trong hệ lipid/FeCl
2
/H
2
O
2
để phân tích hoạt
tính chống oxy hóa của chitosan và COS.
34
10
Hình 2.3. Phản ứng bắt gốc tự do DPPH.
35
11
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm phân tích khả năng khử gốc tự do
DPPH của dung dịch chitosan và COS
35

12
Hình 2.5. Đƣờng chuẩn DPPH
36
13
Hình 2.6. Phản ứng tạo phức màu xanh dƣơng
37
14
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm phân tích tổng năng lực khử của
dung dịch chitosan và COS.
37
15
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm phân tích khả năng khử H
2
O
2
của
dung dịch chitosan và COS
39
16
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chống oxy hóa bằng mô hình
phản ứng Fenton trong hệ Lipid/FeCl
2
/H
2
O
2
.
41
17
Hình 3.1: Khả năng khử gốc tự do DPPH của chitosan ở các nồng

độ khác
43
18
Hình 3.2: Khả năng khử gốc tự do DPPH của cos1 ở các nồng độ
khác nhau
44
19
Hình 3.3. Khả năng khử gốc tự do DPPH của COS2 ở các nồng độ
khác nhau
45
20
Hình 3.4. Khả năng khử gốc tự do DPPH của COS3 ở các
nồng độ khác nhau
46
21
Hình 3.5. Tổng năng lực khử của chitosan ở các nồng độ
khác nhau
47
22
Hình 3.6. Tổng năng lực khử của COS1 ở các nồng độ khác
nhau Error! Bookmark not defined.
48
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 7
23
Hình 3.7. Tổng năng lực khử của COS2 ở các nồng độ khác
nhau
49
24
Hình 3.8. Tổng năng lực khử của cos3 ở các nồng độ khác

nhau
50
25
Hình 3.9. Khả năng khử H
2
O
2
của chitosan
51
26
Hình 3.10. Khả năng khử H
2
O
2
của COS1
52
28
Hình 3.11. Khả năng khử H
2
O
2
của COS2
53
29
Hình 3.12. Khả năng khử H
2
O
2
của COS3
54

30
Hình 3.13. Khả năng chống oxy hóa lipid cua chitosan
55
31
Hình 3.14. Khả năng chống oxy hóa lipid của COS1
56
32
Hình 3.15. Khả năng chống oxy hóa lipid của COS2
57
33
Hình 3.16. Khả năng chống oxy hóa lipid của COS3
58
34
Hình 3.17. Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo phản ứng Fenton và khả năng khử gốc tự do
DPPH của chitosan
59
35
Hình 3.18. Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipit theo phản ứng Fenton và khả năng khử gốc tự do
DPPH của COS1
60
36
Hình 3.19. Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipit theo phản ứng Fenton và khả năng khử gốc tự do
DPPH của COS2
61
37
Hình 3.20: Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipit theo phản ứng Fenton và khả năng khử gốc tự do

DPPH của COS3
62
38
Hình 3.21. Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo mô hình phản ứng Fenton và phƣơng pháp tổng
năng lực khử của mẫu chitosan
63
39
Hình 3.22: Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo mô hình phản ứng Fenton và phƣơng pháp tổng
năng lực khử của mẫu COS1
64
40
Hình 3.23. Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo mô hình phản ứng Fenton và phƣơng pháp tổng
năng lực khử của mẫu COS2
65
41
Hình 3.24: Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo mô hình phản ứng Fenton và phƣơng pháp tổng
năng lực khử của mẫu COS3
66
42
Hình 3.25: Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo mô hình phản ứng Fenton và khả năng khử gốc
tự do H
2
O
2
của mẫu chitosan

67
43
Hình 3.26: Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo mô hình phản ứng Fenton và khả năng khử gốc
68
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 8
tự do H
2
O
2
của mẫu COS1
44
Hình 3.27. Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo mô hình phản ứng Fenton và khả năng khử gốc
tự do H
2
O
2
của mẫu COS2
69
45
Hình 3.28. Sự tƣơng quan giữa khả năng chống oxy hóa
lipid theo mô hình phản ứng Fenton và khả năng khử gốc
tự do H
2
O
2
của mẫu COS3
70

Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 9
LỜI MỞ ĐẦU

Nhƣ chúng ta đã biết gốc tự do là một thuật ngữ từ lâu đã quen thuộc với giới y khoa,
nhƣng vẫn còn rất mới mẻ đối với cộng đồng. Phần lớn hiện vẫn chƣa lƣờng hết đƣợc sự
nguy hiểm của gốc tự do đối với sức khỏe, đặc biệt là với bộ não – cơ quan quan trọng nhất
của cơ thể.Vậy gốc tự do là gì và tại sao chúng lại có sự nguy hiểm rất lớn với cơ thể nhƣ
vậy?
Gốc tự do (free radical) là những nguyên tử hay phân tử bị mất đi một điện tử ở lớp
vỏ ngoài cùng. Chúng sinh ra liên tục trong quá trình chuyển hóa của cơ thể hoặc hình thành
dƣới tác động của các yếu tố bên ngoài nhƣ ô nhiễm môi trƣờng, stress, rƣợu bia, thuốc
lá…Do bị mất điện tử nên gốc tự do rất không ổn định và luôn có xu hƣớng chiếm đoạt điện
tử từ các cấu trúc lân cận, tạo ra hàng loạt gốc tự do mới. Quá trình này diễn ra theo phản
ứng dây chuyền, gây tổn thƣơng màng tế bào, các phân tử protein và ngay cả ADN Hậu
quả là xuất hiện những biến đổi làm tổn hại, rối loạn chức năng, thậm chí gây chết tế bào.
Chính vì nguy hại nhƣ vậy, gốc tự do đƣợc xem là “sát thủ giấu mặt” gây ra quá trình
lão hóa và phần lớn các bệnh tật. Y học hiện đại đã thống kê, sự tấn công của gốc tự do gây
ra hơn 60 loại bệnh khác nhau, trong đó đặc biệt nguy hiểm là các bệnh ảnh hƣởng đến não
bộ nhƣ suy giảm trí nhớ, sa sút trí tuệ, Alzheimer, tai biến mạch máu não.
Theo thời gian, gốc tự do không ngừng sản sinh và gây hại. Theo một nghiên cứu
mới đây cho biết mỗi ngày một tế bào phải hứng chịu 10.000 đợt tấn công của các gốc tự
do. Và trong suốt 70 năm cuộc đời, chúng ta sẽ phải liên tục chống chọi với 17 tấn gốc tự
do,trong khi hệ thống phòng vệ của cơ thể lại từng bƣớc suy yếu dần. Do đó, để bảo vệ sức
khỏe - đặc biệt là bộ não, cần hạn chế các yếu tố tăng sinh gốc tự do, và bổ sung các
chất chống gốc tự do cho cơ thể.

Để chống lại sự bội tăng các gốc tự do sinh ra quá nhiều mà hệ thống "chất chống
ôxy hoá nội sinh" không đủ sức cân bằng để vô hiệu hoá, các nhà khoa học đặt vấn đề dùng
các "chất chống ôxy hóa ngoại sinh" (tức là từ bên ngoài đƣa vào cơ thể) với mục đích
phòng bệnh, nâng cao sức khoẻ, chống lão hoá. Các chất chống ôxy hoá ngoại sinh đó đã
đƣợc xác định, đó là beta-caroten, chất khoáng selen, các hợp chất flavonoid, polyphenol.
Các chất ôxy hoá ngoại sinh đó thật không xa lạ, chúng có từ các nguồn thiên nhiên là thực
phẩm nhƣ rau cải, trái cây tƣơi và một số loại dƣợc thảo.và gần đây, các nhà khoa học Mỹ
đã chiết xuất thành công chất chống gốc tự do từ thiên nhiên, nổi bật nhƣ Anthocyanin,
Pterostilbene có trong Blueberry sinh trƣởng ở Bắc Mỹ. Anthocyanin, Pterostilbene có khả
năng tiêu diệt gốc tự do mạnh mẽ, hạn chế sự tổn thƣơng thành mạch, cải thiện lƣu lƣợng
máu lên não, giảm thiểu các triệu chứng của bệnh lý mạch máu não, cải thiện tình trạng đau
đầu, chóng mặt, hoa mắt, mất thăng bằng, mất ngủ, ù tai, rối loạn cảm giác, yếu liệt nửa
ngƣời Đồng thời, các chất chống gốc tự do này giúp bảo vệ và tăng cƣờng hoạt động tế
bào thần kinh, cải thiện trí nhớ, tăng khả năng tập trung, chống căng thẳng/stress
Song hành cùng với sự phát triển của con ngƣời là những nhu cầu sử dụng thực phẩm
có chất lƣợng cao mà đi kèm với nó là những yêu cầu, những đòi hỏi tuyệt đối về nguồn
gốc, chất lƣợng và giá trị của thực phẩm. Để đáp ứng đƣợc những nhu cầu đó thì trong công
nghệ chế biến và bảo quản cần hạn chế những biến đổi, trong đó quá trình oxy hóa gây ra
nhiều ảnh hƣởng đến thực phẩm. Nên việc tìm ra và sử dụng hợp lý các chất chống oxy hóa
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 10
là rất cần thiết.
Hiện nay trong quá trình sản xuất đã sử dụng các chất chống oxy hóa tổng hợp nhƣ:
BHA, BHT, Propyl gallate… Tuy nhiên, các chất chống oxy hóa tổng hợp dù ít hay nhiều
cũng đều có ảnh hƣởng gây hại tới sức khỏe con ngƣời. Vì vậy, tìm kiếm và sử dụng chất
chống oxy hóa từ tự nhiên để hạn chế sự oxy hóa của thực phẩm là rất cần thiết.
Bên cạnh các chống oxy hóa từ tự nhiên nhƣ: Anthocyanin, Pterostilbene, beta-
caroten, chất khoáng selen, các hợp chất flavonoid, polyphenol… còn có một hợp chất
polymer trong tự nhiên nữa cũng có khả năng chống oxy hóa, khử gốc tự do… và quan
trong hơn hết là chúng tồn tại rất nhiều trong tự nhiên, sản lƣợng khoảng lên tới khoảng vài

nghìn tấn mỗi năm. Đó là chitin, chitosan và các dẫn xuất của nó.
Chitosan đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhƣ công nghệ sinh học, y tế,
xử lý nƣớc, mỹ phẩm, nông nghiệp, thực phẩm và ngành dệt. Tuy nhiên, chitosan có trọng
lƣợng phân tử lớn do khả năng hoà tan thấp của nó trong nhiều dung môi. Điều này đã giới
hạn những ứng dụng của nó đặc biệt trong ngành thực phẩm và y tế. Để cải thiện khả năng
hoà tan và đặc tính sinh học, hoá học và vật lý nhiều phƣơng pháp đã đƣợc tiến hành để sản
xuất ra loại chitosan có trọng lƣợng phân tử thấp với việc không làm biến đổi cấu trúc hoá
học
Chitosan trọng lƣợng phân tử thấp có một số đặc tính đặc biệt nhƣ kết hợp với lipid,
ngăn cản sự phát triển của u biếu, là tác nhân miễn dịch và có nhiều các ứng dụng trong y
tế. Chitosan có trọng lƣợng phân tử thấp (5-20kDa) dƣờng nhƣ có tác dụng lên chức năng
sinh hoá so với chitosan có trọng lƣợng phân tử cao hơn. Chitosan có trọng lƣợng phân tử
thấp trong khoảng 5-10kDa có khả năng ức chế mạnh với nhiều loại tác nhân gây bệnh bao
gồm: Fusarium oxyporum, Phomopsis fukushi, Alternaria alternate.
Với đặc tính kháng khuẩn và chống oxi hóa, chitosan đƣợc coi là hoạt chất sinh học
rẻ tiền, sẵn có và có nguồn gốc tự nhiên ứng dụng trong bảo quản thực phẩm. Đã có một vài
nghiên cứu ứng dụng tính kháng khuẩn của chitosan trong bảo quản thực phẩm nhƣ các loại
hoa quả và rau, các loại thịt cá, nƣớc quả. Tuy vậy các nghiên cứu còn chƣa nhiều và chƣa
đƣa ra đƣợc các quy trình ứng dụng chitosan và dẫn xuất trong bảo quản thịt. Các nghiên
cứu ứng dụng khả năng chống oxi hóa của chitosan và COS trong bảo quản thực phẩm còn
rất hiếm. Gần đây, khi chitosan trở thành nhu cầu trong nhiều ngành công nghiệp và có giá
trị thì rất nhiều cơ quan nghiên cứu nhƣ: Đại học Nha Trang, Đại học Nông Lâm, Đại học
Bách khoa Hà Nội… đã tập trung vào nghiên cứu và ứng dụng hợp chất này. Tuy nhiên,
chất lƣợng sản xuất và ứng dụng của nó chƣa đƣợc đánh giá đầy đủ. Vì vậy, nghiên cứu ứng
dụng chitosan và dẫn xuất của chitosan là hƣớng đi mới, có cơ sở khoa học và đúng đắn.
Xuất phát từ những lý do trên nên đề tài: “Đánh giá khả năng áp dụng phản ứng
Fenton để phân tích hoạt tính chống oxy hóa của chitosan và chitosan phân tử lƣợng thấp’’
là một hƣớng nghiên cứu cần thiết và mang tính khoa học rất cao.
Nội dung của đề tài bao gồm:
 Phân tích hoạt tính chống oxy hóa của chitosan và chitosan phân tử lƣợng

thấp áp dụng mô hình phản ứng Fenton.
 Phân tích hoạt tính chống oxy hóa của chitosan và chitosan phân tử lƣợng
thấp dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH, tổng năng lực khử và khả năng khử H
2
O
2
.
 Phân tích mối tƣơng quan giữa hoạt tính chống oxy hóa áp dụng theo mô
hình phản ứng Fenton với khả năng khử DPPH, tổng năng lực khử và khả năng khử
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 11
H
2
O
2.


Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN
Chitin là một polymer sinh học rất phổ biến trong tự nhiên, chỉ đứng sau cellulose,
chúng đƣợc tạo ra trung bình 20g trong 1 năm/1m
2
bề mặt trái đất. Trong tự nhiên chitin tồn
tại cả ở động vật, thực vật.

Đối với cơ thể động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của vỏ một số
động vật không xƣơng sống nhƣ: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong thế
giới thực vật chitin có ở thành tế bào của một số nấm và tảo nhƣ nấm Zygemycether, một số
tảo Chlorophiceae, nấm bất toàn (Fugiimperfecti), tảo khuẩn (Phycomycetes),
Trong động vật thủy sản đặc biệt trong vỏ tôm, cua, ghẹ và xƣơng mực hàm lƣợng

chitin chiếm tỷ lệ cao, từ 14 – 35% so với trọng lƣợng khô. Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ, xƣơng
mực là nguồn nguyên liệu tiềm năng sản xuất chitin và các sản phẩm từ chúng.
Chitin là polysaccharide chứa đạm không độc hại, có khối lƣợng phân tử lớn. Cấu
trúc của chitin là một tập hợp các phân tử liên kết với nhau bởi các cầu nối glucozit và hình
thành một mạng các sợi có tổ chức. Chitin rất hiếm tồn tại ở trạng thái tự do, hầu nhƣ luôn
liên kết bởi các cầu nối đẳng trị với protein, CaCO
3
và các hợp chất hữu cơ khác trong vỏ
tôm, vỏ cua, vỏ ghẹ. [6] chitin có cấu trúc polymer tuyến tính từ các đơn vị N – acetyl – β –
D Glucosamin nối với nhau nhờ cầu nối β – 1,4 Glucozit. Có công thức phân tử là
[C
8
H
13
O
5
]
n
, trong đó n thay đổi phụ thuộc vào nguyên liệu.
Ví dụ: Ở tôm thẻ: n = 400-500
Ở tôm hùm: n = 700-800
Ở cua: n = 500-600.
Phân tử lƣợng: Mchitin = (203.09)
n
Chitin là một polysaccharide có tính kiềm, bền trong môi trƣờng kiềm nhƣng kém
bền trong môi trƣờng aci Chitin kết tinh ở dạng tinh thể, màu trắng ngà không định hình,
không tan trong nƣớc, trong acid loãng, kiềm. Chitin khó hòa tan trong thuốc thử Schweizei
Sapranora. Điều này có thể do nhóm acetamit (-NHCOCH
3
) ngăn cản sự tạo thành phức

chất cần thiết. Chitin hòa tan trong dung dịch đặc nóng của các muối: thioxianat Liti
(LiSCN), thioxianat Canxi Ca(SCN)
2
, tạo thành dung dịch keo.


Hình 1.1. Công thức cấu tạo của Chitin
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 12
1.2. TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN
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 Glucozit. Có công thức phân tử là
[C
6
H
11
O
4
N]
n
với phân tử lƣợng : Mchitosan = (161.07)
n
. [6].

Hình 1.2 : Công thức cấu tạo của Chitosan

Trong thực tế thƣờng có mắt xích chitin đan xen trong mạch cao phân tử chitosan
khoảng 10%. Vì vậy công thức chính xác của phân tử chitosan nhƣ sau [7].

CH

2
OH CH
2
OH
O O
O OH OH
O O
NH
2
n NHCOCH
3
m

Trong đó tỷ lệ thuộc vào mức độ đề acetyl hóa
Công thức phân tử của chiotan là: ( C
6
H
11
O
4
)
n
. Phân tử lƣợng: M=1000-5000 Dalton
tùy loại. Trong mỗi mắt xích phân tử của chitosan có chứa nhóm amin nên nó là một
polyamin. Chitosan là dẫn xuất của chitin, đƣợc sản xuất từ chitin sau khi xử lý chitin trong
môi trƣờng kiềm đặc nóng. Chitosan có những tính chất đặc biệt hơn chitin: có tính kiềm
nhẹ, không tan trong nƣớc, môi trƣờng kiềm nhƣng tan trong môi trƣờng acid acetic loãng
tạo thành dung dịch dạng keo, nhớt và trong suốt, chitosan có thể kết hợp với aldehyde để
tạo gel Vì vậy, khả năng ứng dụng của chitosan rất rộng rãi.

Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 13



Deacetyl











Chitosan phản ứng với acid đậm đặc, tạo thành muối khó tan, tác dụng với iod trong
môi trƣờng H
2
SO
4
cho phản ứng màu tím, phản ứng này có thể dùng để phân tích định tính
chitosan. Keo chitosan là một keo dƣơng nên có tính kháng khuẩn, kháng nấm. Chitosan là
một polymer mang điện tích dƣơng nên đƣợc xem 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 nhờ lực liên kết tĩnh điện. [4].

1.2.1. Tính chất của Chitosan.
Chitosan tan tốt trong các acid hữu cơ thông thƣờng nhƣ acid formic, acid acetic,
acid propionic, acid citric, acid lactic. pKa của chitosan có giá trị từ 6,2 đến 6,8. Khi hòa tan
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 14
chitosan trong môi trƣờng acid loãng tạo thành keo dƣơng. Đây là một điểm rất đặc biệt vì
đa số các keo polysaccharide tự nhiên tích điện âm. Chitosan tích điện dƣơng sẽ có khả
năng bám dính bề mắt các ion tích điện âm và có khả năng tạo phức với các kim loại và
tƣơng tác tốt với các polyme tích điên âm.
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 có khả năng hấp phụ chất màu, tạo phức với
kim loại tốt hơn. Tƣơng tự, khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan cao hơn ở các
mẫu chitosan có độ deacetyl cao. Cụ thể, khả năng kháng khuẩn tốt đối với chitosan có độ
deacetyl trên 90%. Tuy nhiên, khả năng hút nƣớc chỉ chitosan thì giảm đi khi tăng độ
deacetyl. Kết quả nghiên cứu của Trung và cộng sự (2006) cho thấy khả năng hút nƣớc của
chitosan có độ deacetyl thấp (75%) đạt đến 659% cao hơn nhiều so với chitosan có độ
deacetyl hóa cao (96%) chỉ đạt 486%.
1.2.1.1. Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan
Chitosan có khả năng ức chế nhiều chủng vi sinh vật: vi khuẩn gram âm, vi khuẩn
gram dƣơng và vi nấm. Khả năng ức chế vi sinh vật của chitosan phụ thuộc vào độ deacetyl,
phân tử lƣợng. So với chitin, chitosan có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm tốt hơn vì
chitosan tích điện dƣơng ở vị trị carbon thứ 2 ở pH nhở hơn 6. Chitosan có độ deacetyl cao
trên 85% thì có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm tốt.
Chitosan có phân tử lƣợng dƣới 2000 dalton thì khả năng tức chế vi sinh vật kém.
Chitosan có phân tử lƣợng trên 9000 dalton có khả năng ức chế vi sinh vật cao (Jeon và
cộng sƣ, 2000). Tuy nhiên, chitosan có phân tử lƣợng lớn thì khả năng kháng khuẩn cũng
thấp. Chitosan đƣợc hòa tan trong dung môi hữu cơ nhƣ acid acetic, acid lactic và đƣợc sử
dụng để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm.

Chitosan có khả năng ức chế Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia
coli, saccharomyces cerevisiae, Rhodotorula glutensis, Botrytis cinerea, Rhizopus
stolonifer, Aspergillus niger. Nồng độ ức chế phụ thuộc vào loại chitosan, loài vi sinh vật,
điều kiện áp dụng, và thƣờng đƣợc sử dụng trong khoảng 0,0075% đến 1,5%. Ngoài ra các
dẫn xuất của chitosan cũng có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn tốt. N-
carboxymethylchitosan ở nồng độ 0,1-5 mg/ml trong môi trƣờng pH 5,4 làm giảm khả năng
sinh độc tố aflatoxin của Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus (Shahidi và cộng sự,
1999).
1.2.1.2. Khả năng tạo màng của chitosan
Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt. Tính chất cơ lý của màng chitosan nhƣ độ
chịu kéo, độ rắn , độ ngấm nƣớc, phụ thuộc nhiều vào phân tử lƣợng và độ deacetyl hóa của
chitosan. Chitosan độ deacetyl cao có ứng suất kéo và độ giãn dài hạn cao hơn màng
chitosan độ deacetyl thấp. Tuy nhiên, chúng có độ trƣơng nở thấp hơn.
Ngoài ra, tính chất của màng chitosan phụ thuộc rất nhiều vào dung môi sử dụng hòa
tan chitosan. Để tạo màng, độ rắn (crystallinity) của màng chitosan cũng phụ thuộc vào
dung môi sử dụng
1.2.1.3. Các tính chất khác của chitosan
Ngoài các tính chất nêu trên, chitosan còn có khả năng chống oxy hóa. Khả năng
chống oxy hóa của chitosan cũng phụ thuộc vào độ deacetyl, phân tử lƣợng và độ nhớt của
chitosan. Chitosan có độ nhớt thấp thì có khả năng chống oxy hóa cao.
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 15
Hơn nữa, Chitosan có thể gắn kết tốt với lipid, protein, các chất màu. Do chitosan
không tan trong nƣớc nên chitosan ổn định hơn trong môi trƣờng nƣớc so với các polymer
tan trong nƣớc nhƣ alginat, agar. Khả năng tạo phức, hấp phụ với protein, lipid và chất màu
phụ thuộc nhiều vào phân tử lƣợng, độ deacetyl hóa, độ rắn và độ tinh khiết của chitosan và
thƣờng biến động lớn với các mẫu chitosan. Chitosan có độ deacetyl cao thì thƣờng hấp phụ
màu tốt.
1.2.2. Ứng dụng của chitosan
1.2.2.1. Ứng dụng chitosan trong thực phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm, chitosan là hợp chất polymer tự nhiên an toàn với
những tính chất đặc trƣng nhƣ khả năng kháng nấm, kháng khuẩn, chống oxy hóa, tạo
màng, tạo gel, hấp phụ màu nên chitosan đƣợc ứng dụng nhiều trong lĩnh vực chế biến vào
bảo quản thực phẩm.
Nhiều kết quả nghiên cứu đã đƣợc công bố trên thế giới về khả năng kéo dài thời
gian bảo quản cảu nhiều đối tƣợng rau quả tƣơi, thịt, nƣớc quả của chitosan và các dẫn
xuất của nó. Chitosan cũng đƣợc sử dụng để bảo quản quả tƣơi (đào, lê, kiwi, dƣa chuột, ớt
chuông, dâu tây, cà chua, quả vải, xoài, nho ). Ở Việt nam, chitosan cũng đã đƣợc sử dụng
trong bảo quản xúc xích. sản xuất chả giò [7].
1.2.2.2. Ứng dụng chitosan trong nông nghiệp và thủy sản
+ Trong nông nghiệp
Trong nông nghiệp, chitosan đƣợc sử dụng để tăng cƣờng sự hoạt động của các vi
sinh vật có lợi trong đất, bọc các hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa sự tấn công của nấm
trong đất và tăng cƣờng khả năng nẩy mầm của hạt, giảm stress cho cây, kích thích sinh
trƣởng và tăng năng suất thu hoạch. Đặc biệt, chitosan có đóng vai trò là chất kích thích hệ
miễn dịch của cây (plant defence booster) và sự hoạt động của enzyme chitinase. Chitosan
đƣợc nghiên cứu thử nghiệm phun lên rau cải (Brassica campestrissp.). cho lƣợng cải thu
hoạch tăng lên. Hạt giống ngâm bằng chitosan và phun chitosan lên lá có thể tăng năng suất
lên 1,6 lần. Đối với hạt giống lúa mì, khi đƣợc xử lý trong dung dịch chitosan thì tỷ lên nảy
chồi hình thành cây con tăng lên 25%, rễ và lá phát triển mạnh hơn so với mấu không xử lý
chitosan.
Để mở rộng ứng dụng của chitin, chitosan cần phát triển nghiên cứu thử nghiệm trên
các đối tƣợng cây trồng khác nhau, thử nghiệm nhiều loại chitosan, tìm ra loại chitosan,
lƣơng sự dụng cho từng loại cây và từng giai đoạn phát triển của cây. Phát triển lợi thế đa
chức năng, đa tác dụng khi sử dụng chitosan nhƣ bảo vệ hạt giống, bảo vệ cây trồng, tăng
năng suất.
+ Trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản:
Chitosan đƣợc nghiên cứu bổ sung vào thức ăn cho tôm, cá để kích thích sinh trƣởng,
tăng miễn dịch và cải thiện môi trƣờng ao nuôi. Thức ăn bổ sung chitosan có khả năng làm
tăng sự phát triển và tỷ lệ sống của cá so với thức ăn bình thƣờng. Ngoài ra chitosan cũng

đƣợc ứng dụng làm màng bao, làm chất kết dính để làm tăng độ ổn định của thức ăn tôm.
1.2.2.3. Ứng dụng chitosan trong xử lý môi trƣờng
Chitosan đƣợc ứng dụng khá phổ biến trong xử lý môi trƣờng nhờ khả nănghấp 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 đƣợc sử dụng nhƣ là một trong các
tác nhân chình để xử lý nƣớc thải .
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 16
1.2.2.4.Ứng dụng chitosan trong y học và công nghệ sinh học
Chitosan và dẫn xuất có các tính chất quan trọng nhƣ tƣơng thích sinh học cao, tự
phân hủy sinh học, khả năng tạo màng, không độc, có khả năng làm lành vết thƣơng, kháng
khuẩn, kháng nấm và kháng virus nên chúng đƣợc nghiên cứu và triển khai ứng dụng nhiều
trong y học. Hiện nay, chitin và chitosan đã đƣợc nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực kiểm
soát quá trình giải phóng thuốc (drug release control), vận chuyển làm chất mang DNA
trong liệu pháp gene, thuốc giảm béo, thuốc chữa khớp, trị bỏng, da, chỉ nhân tạo, kháng
viêm. Tƣợng tự, trong lĩnh vực công nghệ sinh học, chitin, chitosan và dẫn xuất đƣợc ứng
dụng trong công nghệ nuôi cấy mô tế bào động thực vật, cố định enzyme, cố đinh tế bào,
làm chất mang DNA.
1.2.2.5. Ứng dụng của chitosan trong công nghiệp
Các kỹ nghệ làm giấy, chế biến gỗ, điện tử, mực in, phim ảnh: Chitosan dung làm
phụ gia để tăng cƣờng chất lƣợng sản phẩm. Trong công nghiệp giấy, do cấu trúc tƣơng tự
cellulose nên chitosan đƣợc nghiên cứu bổ sung vào làm nguyên liệu sản xuất giấy.
Chitosan làm tăng độ bền dai của giấy, đồng thời việc in trên giấy cũng tốt hơn [6].
Trong công nghiệp dệt, dung dịch chitosan có thể thay hồ tinh bột để hồ vải. Nó có
tác dụng làm sợi tơ bền, mịn, bóng đẹp, cố định hình in, chịu đƣợc acid và kiềm nhẹ.
Chitosan có thể kết hợp với một số thành phần khác để sản xuất vải chịu nhiệt, vải chống
thấm, sản xuất vải cold.
Trong hoá mỹ phẩm: Chitosan đƣợc sử dụng để sản xuất kem giữ ẩm chống khô da,
làm mềm 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 tế bào sừng hoá của da, nhờ vậy mà các nhà khoa
học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm các loại kem dƣỡng da ngăn ngừa tia cực tím.

1.3. TỔNG QUAN VỀ COS
COS có nguồn gốc từ chitin – chitosan bởi sự thủy phân của enzyme hoặc acid. COS
có khối lƣợng phân tử thấp vì vậy có khả năng hòa tan tốt trong nƣớc và là một chất có hoạt
tính sinh học.
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.
COS là một saccharide, đƣợc kết hợp bởi các monosaccharide từ 2 đến 10 trong cấu
trúc của chitin và chitosan.
COS ở dạng bột, có màu trắng hoặc hơi vàng, không có 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 chất
hoạt động sinh học: 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 thƣ, bƣớu, tham gia hình thành xƣơng sụn, trị đƣợc các bệnh: viêm
loét dạ dày, bệnh tiêu chảy, bệnh táo bón, chuột rút, đặc biệt có khả năng kết hợp với
mangan tham gia vào quá trình hình thành xƣơng sụn rất tốt. Khi thủy phân chitin, chitosan
bằng acid hoặc enzyme sẽ cắt đứt các liên kết glucozit giải phóng các COS.
Cơ chế sản xuất COS từ chitosan [10].
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 17


Thủy phân

Hình 1.3: Chitosan olygosacchalride
1.3.1. Một số ứng dụng của COS
1.3.1.1. Trong công nghiệp thực phẩm
Ở Mehico, các loại bánh bắp thƣờng đƣợc bảo quản nhân tạo không đảm bảo sức
khỏe con ngƣời. Trong một nghiên cứu sử dụng khả năng kháng nấm của chitosan
oligosaccharide để bảo quản bánh bắp. Ngƣời ta tiến hành phân cắt chitosan bằng
chitosanase trong 2, 4, 8 và 14h. Kết quả cho thấy khả năng kháng nấm Aspergillus của
chitosan oligosaccharide đƣợc phân cắt sau 4h là tốt nhất.Vì thế, chitosan oligosaccharide
có thể đƣợc dùng thay thế các chất bảo quản nhân tạo trong bảo quan bánh bắp cũng nhƣ
các thực phẩm khác. Đối với thực phẩm chức năng, chitosan oligosaccharide có thể sử dụng
làm thành phần trong thực phẩm tốt hơn chitosan và chitin do khả năng tan hoàn toàn trong
nƣớc. Chất này có độ ngọt thấp, năng lƣợng thấp, không gây ra phản ứng phụ, có khả năng
hạ thấp lƣợng mỡ và đƣờng trong máu và tăng cƣờng khả năng của hệ miễn dịch. Chitosan
oligosaccharide không chỉ kích thích sự phát triển của nhóm bacillus mà còn kìm hãm quá
trình sinh sản của vi sinh vật gây bệnh và nắm gây độc trong ruột ngƣời.
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 18
1.3.1.2. Ứng dụng trong mỹ phẩm
Chitosan oligosaccharide phát huy tính năng giữ ẩm hiệu quả trong lĩnh vực này.
Chất này đƣợc sử dụng trong các sản phẩm sữa rửa mặt và kem. Chitosan oligosaccharide
trong thành phần mỹ phẩm không những ngăn ngừa đƣợc sự mất đi độ ẩm của sản phẩm
trƣớc và sau khi sử dụng trên da mà còn dễ dang thâm sâu vào da, mang theo các thành
phần chăm sóc da khác trong sản phẩm và tăng tuần hoàn máu.
Trong lĩnh vực y dƣợc :
Diệt khuẩn gây hại : Chitosan oligosaccharide có khả năng tăng cƣờng hoạt tính diệt
khuẩn so với chitosan.
Ngăn ngừa ung thƣ : chitosan oligosaccharide đóng góp khả năng ngăn ngừa ung thƣ
bằng cách hoạt hóa các tế bào lympho trong cơ thể và điều khiển sự tăng sinh và lan rộng

của tế bào ung thƣ. Ngoài ra cũng theo cách tăng cƣờng hệ thống miễn dịch (gián tiếp) và
tính kháng khuẩn (trực tiếp mà chitosan oligosaccharide có khả năng giúp cơ thể chống lại
ký sinh trùng gây bệnh).
Tác động tế bào: chitosan oligosaccharide tăng cƣờng sự sinh sản và tiết ra kháng thể
IgM của tế bào lai HB4C5 trên ngƣời trong thử nghiệm invitro. Còn thử nghiệm in vivo,
chitosan oligosaccharide có tác dụng tăng mức IgM và IgG trong huyết tƣơng, tăng cƣờng
lƣợng lectin kích thích phân bào và khả năng tăng cƣờng khả năng phân bào của chuột.
Bảo vệ gan: trong khi chitosan thƣờng chỉ có tác dụng trong vùng dạ dày và ruột và
không đƣợc hấp thụ vào trong hệ thống tiêu hóa, chitosan oligosaccharide có thể đi đến ruột
kết và đƣợc cắt nhỏ trƣớc khi hấp thụ vào trong cơ thể.
Chitosan oligosaccharide bảo vệ gan rất hiệu quả. Một ví dụ điển hình là khi uống
rƣợu, thông thƣờng, sau khi vào cơ thể, rƣợu sẽ đƣợc chia nhỏ và sẽ thành các acetaldehyde
gây ra nhức đầu, mệt mỏi và hại gan. Chitosan oligosaccharide có thể phân cắt nhanh các
acetaldehyde thành những chất không độc, giảm đƣợc độ thấm của rƣợu và acetaldehyde,
giảm nồng độ rƣợu trong máu và thúc đẩy quá trình hồi phục trong những rối loạn sau khi
uống rƣợu. Vì thế, chitooligosaccharide có thể đƣợc thêm vào thức uống có cồn nhƣ bia,
rƣợu.
Tác động đến các chỉ số huyết học: chitooligosaccharide có khả năng giảm lƣợng mỡ
và đƣờng trong máu, hạ cholesterol, giảm nồng độ uric acid trong máu, điều chỉnh huyết áp,
tăng sự hấp thụ canxi vào cơ thể, ngăn ngừa táo bón và bệnh tim. Hiệu quả chống bệnh tiểu
đƣờng của chitooligosaccharide đã đƣợc chứng minh dựa trên mô hình chuột sơ sinh bị tiểu
đƣờng không phụ thuộc insulin do kích thích streptozotocin. Hàm lƣợng đƣờng trong máu
giảm khoảng 19% khi cho chuột uống 0,3% chitooligosaccharide. Sau khi uống chất này
trong 4 tuần, hàm lƣợng đƣờngtriglyceride giảm 49% so với nhóm đối chứng. Mức
cholesterol trong máu chuột thí nghiệm giảm khoảng 10%. Các triệu chứng của bệnh tiểu
đƣờng nhƣ tạo không bào ti thể, hiện tƣợng phân tách và thoái hóa cơ giảm hẳn nhờ uống
chito-oligosaccharide.
Chitosan trọng lƣợng phân tử thấp có một số đặc tính đặc biệt nhƣ kết hợp với lipid,
ngăn cản sự phát triển của u bƣớu, là tác nhân miễn dịch và có nhiều các ứng dụng trong y
tế. Chitosan có trọng lƣợng phân tử thấp (5-20kDa) dƣờng nhƣ có tác dụng lên chức năng

sinh hoá so với chitosan có trọng lƣợng phân tử cao hơn.
Những chitosan có trọng lƣợng phân tử khoảng 20 kDa ngăn ngừa đƣợc sự phát triển
của bệnh đái tháo đƣờng và biểu hiện ái lực cao với lipopolysaccharides hơn là chitosan có
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 19
trọng lƣợng phân tử 140 kDa. Chitosan có trọng lƣợng phân tử thấp trong khoảng 5-10kDa
có khả năng ức chế mạnh với nhiều loại tác nhân gây bệnh bao gồm Fusarium oxyporum,
Phomopsis fukushi, Alternaria alternate trong máu chuột thí nghiệm giảm rõ rệt so với
nhóm đối chứng. Bên cạnh đó, hàm lƣợng insulin đƣợc tạo thành do sự hiện diện của đƣờng
tăng rõ rệt, mức Chitosan với trọng lƣợng phân tử thấp (khoảng 5kDa) ngăn ngừa đƣợc sự
gia tăng của cholesterol của chuột khi sử dụng thức ăn đã đƣợc bổ sung cholesterol.
Suzuki và cộng sự, 1986 đã phát hiện rằng chito-hexamer ngăn chặn sự phát triển của
khối u Sarcoma-180 và Meth-A trong chuột. Chitosan oligomer cũng nhƣ chitosan thể hiện
khả năng ức chế sự phát triển của nhiều nấm mốc và vi khuẩn và đặc biệt là vi khuẩn gây
bệnh. Hinaro và Nagao đã nghiên cứu về mối quan hệ giữa mức độ polymer hoá (DP) của
chitosan với hiệu quả kháng khuẩn của chitosan. Nghiên cứu kết luận rằng chitosan oligome
(DP 2÷8), nhƣ chitosan trọng lƣợng phân tử thấp, thể hiện khả năng ức chế hiệu quả hơn
chitosan phân tử lƣợng cao đối với hầu hết vi khuẩn gây bệnh nhƣ Fusariumoxyporum,
Phomopsis fukushi, Alternaria alternata và nhiều chủng khác. Kendra cũng đã giải thích
rằng sự hiện diện của một số chitosan oligome có hoạt tính sinh học trên đậu hà lan đã hạn
chế sự phát triển của nấm mốc.
1.3.2. Một số phƣơng pháp sản xuất chitosan phân tử lƣợng thấp
Chitosan đƣợc nghiên cứu thủy phân bằng nhiều phƣơng pháp, có thể sử dụng
phƣơng pháp sinh học hoặc hoá học. Có hơn 30 loại enzyme có thể đƣợc sử dụng để cắt
mạch chitosan. Tuy vậy phƣơng pháp này vẫn còn những hạn chế khi sản xuất ở quy mô
lớn. Chitosan có trọng lƣợng phân tử thấp đạt đƣợc bằng việc depolymer bởi enzyme đã
đƣợc nghiên cứu bởi Nagasawa và cộng sự. Acid hydrochloric đã đƣợc dùng để thuỷ phân
chitosan và sau đó những nổ lực khác trong việc sử dụng acid nitrous, acetic acid, acid
sulfuric và acid hydrofluoric để cắt mạch chitosan cũng đã đƣợc tiến hành. Các tác giả
Allan, Chang, Tanioka và cộng sự 1995, đã sản xuất thành công chitosan có trọng lƣợng

phân tử thấp bằng việc cắt mạch bởi các tác nhân oxy hóa nhƣ ozone, Natri nitrite và
hydroperoxit. Dƣới đây là một số phƣơng pháp sản xuất chitosan phân tử lƣợng thấp thông
dụng:
- Lấy 2g chitosan hoà tan trong 100ml dung dịch acid acetic, sau đó sấy khô
đến khối lƣợng không đổi thu đƣợc dạng keo. Sau đó lấy 100ml dung dịch
HCl(đđ) 37% bổ sung vào khuấy đều và nâng lên nhiệt độ 72
0
C trong 30 phút
khuấy đảo. Phản ứng đƣợc kết thúc bằng cách cho vào trong nƣớc đá. Phần
lớn các dung môi và acid HCl bay hơi trong điều kiện hút chân không. Bã còn
lại hoà tan trong nƣớc và cô đặc, sau cùng tách ra làm hai, phần cặn hoà tan
trong nƣớc điều chỉnh pH=6,5 bằng NaOH 10M. Dịch thuỷ phân sau khi trung
hoà đƣợc kết tủa bằng metanol 90% và tách rửa sạch, sấy khô chân không thì
thu đƣợc chitosan hoà tan trong nƣớc .
- Lấy 0,25g chitosan trộn với 25ml dung dịch acid H2SO4 có 72, 216 360mM
trong bình thủy tinh 100ml đậy kín đun 120
0
C trong 5-24 phút. Hỗn hợp làm
nguội bằng nƣớc đá và điều chỉnh pH về 8-10 bằng dung dịch NaOH 30ml
(150, 450, 750mM) kết tủa chitosan đƣợc tách ra và rửa bằng nƣớc cho đến
trung tính. Sau đó lọc tách chitosan rửa về trung tính và sấy chân không thăng
hoa.
- Lấy chitosan hòa tan trong axit acetic 1% sau đó cho ENZYME
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 20
HEMICELLULASE vào thủy phân ở nhiệt độ 37
0C
, trong thời gian 5 ngày, ở
pH = 5 và nồng độ của enzyme so với cơ chất là 2%. Sau đó mang sản phẩm
thủy phân đi đun cách thủy rồi đem di sấy phun ở 160

0
C và thu đƣợc sản
phẩm cuối cùng ở dạng bột min, màu trắng và độ ẩm thấp.
1.3.3. Sản xuất Chitosan phân tử lƣợng thấp bằng H
2
O
2

1.3.3.1. Quy trình sản xuất
Chitosan  Thủy phân bằng H
2
O
2
 Lọc Sấy

1.3.3.2. Cơ chế cắt mạch chitosan của H
2
O
2
[11]
Trong qúa trình thủy phân chitosan bằng hydroperoxit, liên kiết glucoside 1,4 trong
chuỗi polysaccharide bị bẻ gẫy làm giảm trọng lƣợng phân tử của chitosan.
Quá trình cắt mạch chitosan diễn ra theo một loạt các phản ứng hóa học. Chitosan ƣu
tiên nhận thêm một proton do H
2
O
2
sinh ra để ion hóa nhóm NH
2
trong phân tử thành NH

3
+

theo phản ứng:
R–NH
2
+ H
+
= R–NH
3
+
H
2
O
2
= H
+
+ HOO
-
Hoặc: H
2
O
2
+ R –NH
2
+ H
+
=R –NH
3
+

+ HOO
-
+ H
+
Nồng độ ion H
+
giảm dần làm tăng pH trong suốt quá trình thủy phân. Thêm vào đó
anion hydroperoxit rất linh động, dễ dàng phân phủy tạo ra gốc HO*, O* và nhóm OH-,
điều đó có nghĩa H2O2 bị phân hủy liên tục. Quá trình diễn ra theo phản ứng sau:
HOO
-
→ OH
-
+ O*
H
2
O
2
+ HOO
-
→ HO* + O
2
*- + H
2
O
Gốc hydroxyl có khả năng oxy hóa rất mạnh, nó phản ứng với carbohydrates rất
nhanh. Nhóm HO* lấy hydro nguyên tử của mạch phân tử chitosan và nƣớc đƣợc hình
thành tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thủy phân tạo thành glucosamine (GlcN). Phản
ứng:
(GlcN)m−(GlcN)n + HO*→ (GlcN)m−(GlcN)n + H

2
O
(GlcN)m−(GlcN)n + H
2
O → (GlcN)m+(GlcN)n



Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 21
Hình 1.4: Minh họa cơ chế cắt mạch chitosan bằng H
2
O
2

(a) quá trình phá vỡ cấu trúc kết tinh, (b)quá trình phân cắt phần không kết tinh

Trong suốt quá trình phản ứng cấu trúc của chitosan không có sự thay đổi. Mạch
chitosan chỉ bị ngắn lại do liên kết glucoside 1,4 bị cắt đứt, còn các nhóm amino đƣợc bảo
vệ bởi axit.

1.4. QUÁ TRÌNH OXY HÓA VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA
Quá trình oxy hóa là quá trình xảy ra phản ứng hóa học trong đó electron đƣợc
chuyển sang chất oxy hóa.
1.4.1. Gốc tự do
Theo định nghĩa, gốc tự do ( free radical ) là bất cứ phân tử hóa chất nào chỉ có một
điện tử duy nhất (electron mang điện âm) hay một số lẻ điện tử.
Về khía cạnh hóa học, phần nhỏ nhất của vật thể gọi là nguyên tử. Mỗi nguyên tử có
một nhân với một số chẵn điện tử xoay chung quanh, giống nhƣ các hành tinh quay chung
quanh mặt trời. Phân tử gồm một số nguyên tử dính với nhau do tác dụng của các đôi điện

tử. Một vài khi, trong diễn tiến hóa học, một điện tử bị tách rời khỏi nhóm và phân tử đó trở
thành một gốc tự do, với số lẻ điện tử. Do đó, nó không cân bằng, đầy đủ
nên rất bất ổn, dễ tạo ra phản ứng. Nó luôn luôn tìm cách chiếm đoạt điện tử mà nó thiếu từ
các phân tử khác, và lần lƣợt tạo ra một chuỗi những gốc tự do mới, gây rối loạn cho sinh
hoạt bình thƣờng của tế bào. Trong cuộc đời của một ngƣời sống tới 70 tuổi, thì có chừng
17 tấn gốc tự do đƣợc tạo ra nhƣ vậy.
Năm 1954, bác sĩ Denham Harman thuộc Đại học Berkeley, California, là khoa học
gia đầu tiên nhận ra sự hiện hữu của gốc tự do trong cơ thể với nguy cơ gây ra những tổn
thƣơng cho tế bào.Trƣớc đó, ngƣời ta cho là gốc này chỉ có ở ngoài cơ thể.
1.4.2. Định nghĩa chất chống oxy hóa
Chất chống oxy là chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxy hóa chất khác.
Làm giảm tác dụng của các quá trình oxy hóa nguy hiểm bằng cách liên kết với nhau và với
các phân tử có hại, giảm sức mạnh phá hủy của chúng. Chất chống oxy hóa ngăn quá trình
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 22
phá hủy này bằng cách khử đi các gốc tự do, kìm hãm sự oxy hóa bằng cách oxy hóa chính
chúng.
1.4.3. Ảnh hƣởng của gốc tự do tới cơ thể [17]
Gốc tự do có tác dụng không tốt cho cơ thể liên tục ngay từ lúc con ngƣời mới sanh
ra và mỗi tế bào chịu sự tấn công của cả chục ngàn gốc tự do mỗi ngày. Ở tuổi trung niên,
cơ thể mạnh, trấn áp đƣợc chúng, nhƣng tới tuổi cao, sức yếu, gốc tự do lấn át, gây thiệt hại
nhiều gấp mƣời lần ở ngƣời trẻ. Nếu không bị kiểm soát, kiềm chế, gốc tự do gây ra các
bệnh thoái hóa nhƣ ung thƣ, xơ cứng động mạch, làm suy yếu hệ thống miễn dịch gây dễ bị
nhiễm trùng, làm giảm trí tuệ, teo cơ quan bộ phận ngƣời cao niên.

Hình 1.5. Cơ chế tác động của gốc tự do đến tế bào
Nó phá rách màng tế bào khiến chất dinh dƣờng thất thoát, tế bào không tăng trƣởng,
tu bổ, rồi chết. Nó tạo ra chất lipofuscin tích tụ dƣới da khiến ta có những vết đồi mồi trên
mặt, trên mu bàn tay. Nó tiêu hủy hoặc ngăn cản sự tổng hợp các phân tử chất đạm, đƣờng
bột, mỡ, enzyme trong tế bào. Nó gây đột biến ở gene, ở nhiễm thể, ở DNA, RNA. Nó làm
chất collagen, elastin mất đàn tính, dẻo dai khiến da nhăn nheo, cơ khớp cứng nhắc.
Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn tiến sau đây: Trƣớc hết, gốc
tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất bã và tiếp nhận thực phẩm,
dƣỡng khí; rồi gốc tự do tấn công các ty lập thể, phá vỡ nguồn cung cấp năng lƣợng. Sau
cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do làm suy yếu kích thích tố, enzym khiến cơ thể không
tăng trƣởng đƣợc.
Trong tiến trình hóa già, gốc tự do cũng dự phần và có thể là nguy cơ gây tử vong.
Hóa già đƣợc coi nhƣ một tích tụ những đổi thay trong mô và tế bào. Theo bác sĩ Denham
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 23
Harman, các gốc tự do là một trong nhiều nguyên nhân gây ra sự hoá già và sự chết của các
sinh vật. Ông ta cho là gốc tự do phản ứng lên ty lạp thể, gây tổn thƣơng các phân tử bằng
cách làm thay đổi hình dạng, cấu trúc, khiến chúng trở nên bất khiển dụng, mất khả năng
sản xuất năng lƣợng. Do quan sát, ngƣời ta thấy gốc tự do có ít ở các sinh vật chết non, có

nhiều hơn ở sinh vật sống lâu. Ngƣời cao tuổi có nhiều gốc tự hơn là khi ngƣời đó còn trẻ.
Theo các nhà khoa học thì gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra tới trên 60 bệnh, đáng
kể nhất gồm có: bệnh vữa xơ động mạch, ung thƣ, Alzheimer, Parkinson, đục thuỷ tinh thể,
bệnh tiểu đƣờng, cao huyết áp không nguyên nhân, xơ gan.
Trong cơ thể có rất nhiều loại gốc tự do, mà các gốc nguy hiểm hơn cả là superoxide,
ozone, hydrogen peroxide, lipid peroxy nhất là hydroxyl radical, một gốc rất phản ứng và
gây ra nhiều tổn thƣơng.
Gốc tự do đƣợc tạo ra bằng nhiều cách. Nó có thể là sản phẩm của những căng thẳng
tâm thần, bệnh hoạn thể xác, mệt mỏi, ô nhiễm môi trƣờng, thuốc lá, dƣợc phẩm, tia phóng
xạ mặt trời, thực phẩm có chất mầu tổng hợp, nƣớc có nhiều chlorine và ngay cả oxygen.
1.4.4. Chất chống oxy hóa [15], [16], [19]
Trong cơ thể, phản ứng oxy hóa tạo ra những gốc tự do. Nhƣng may mắn là cơ thể ta
tạo ra đƣợc mấy loại enzym có khả năng trung hòa gốc tự do và mỗi phân tử enzym có thể
vô hiệu hóa nhiều ngàn gốc. Các enzym đó túc trực trong cơ thể trƣớc khi có phản ứng tạo
ra gốc tự do nên nó kịp thời đối phó với những gốc tự do này. Các enzym chính là
superoxide dismutase (SOD), catalase và glutathione. Mỗi enzym liên hệ vào từng phản ứng
hóa học riêng biệt.
Ngoài ra ta có thể trung hòa gốc tự do bằng cách dùng chất chống oxy hóa
(antioxidant). Các chất này chỉ mới đƣợc nhắc nhở nhiều trong dân chúng cũng nhƣ y giới
khoảng mƣơi năm gần đây. Đã có nhiều khoa học gia để tâm nghiên cứu về công dụng của
chất chống oxy hóa và tây y học cũng đã có thái độ thiện cảm hơn với các chất này.
Trong một cuộc hội thảo của các bác sĩ chuyên môn về tim năm 1995, 90 % tham dự
viên nhận là mình có uống chất chống oxy hoá nhƣng chỉ có 75 % biên toa cho bệnh nhân.
Lý do là nhiều ngƣời vẫn cho là không có đủ dữ kiện xác đáng để khuyến khích bệnh nhân
dùng thêm các chất này. Hiệp Hội Tim Mạch Hoa Kỳ đã khuyến cáo: Một chỉ dẫn thận
trọng và khoa học nhất về vấn đề này là ngƣời dân nên ăn thực phẩm có nhiều chất chống
oxy hóa trong rau, trái cây và các loại hạt, thay vì uống thêm chất antioxidant.
Chất này có khả năng làm mất hoạt tính của gốc tự do tích tụ trong cơ thể, biến
chúng thành những phân tử vô hại, đồng thời cũng có khả năng duy trì cấu trúc và chức
năng của tế bào.

Tuy cơ thể có khả năng tổng hợp nên các emzyme có khả năng vô hiệu các gốc tự do
nhƣng các gốc tự do đó sinh ra quá nhiều khiến cơ thể không thể tổng hợp đủ các emzyme
để bảo vệ cơ thể trƣớc nhƣng mối nguy cơ này. Do đó cần phải bổ sung cho cơ thể những
chất có công dụng thay thế các emzym vô hiệu gốc tự do gây hại cho cơ thể.
Chất chống oxy hóa đƣợc phân thành hai loại, tuỳ thuộc vào việc chúng đƣợc hòa tan
trong nƣớc hoặc trong lipid. Các hợp chất này có thể đƣợc tổng hợp trong cơ thể hoặc đƣa
vào cơ thể qua thức ăn hoặc các loại thực phẩm bổ sung. Chất chống oxy hóa đƣợc sử dụng
rộng rãi nhƣ là thành phần trong chế độ ăn uống bổ sung để duy trì sức khỏe và ngăn ngừa
bệnh nhƣ ung thƣ và bệnh tim mạch.
Chất chống oxy hóa cũng đƣợc sử dụng làm phụ gia thực phẩm để giúp bảo vệ chống
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 24
lại hƣ hỏng thực phẩm. Bởi vì oxy và ánh sáng mặt trời là hai yếu tố chính trong quá trình
oxy hóa làm cho thực phẩm dễ bị hƣ hỏng. Các chất chống oxy hóa thƣờng dùng bao gồm
các hợp chất tự nhiên có sẵn trong các loại thực phẩm cũng nhƣ các chất chống oxy hóa
tổng hợp nhƣ propyl gallate (PG, E310) butylhydroquinone (TBHQ), butylated
hydroxyanisole (BHA, E320) và butylated hydroxytoluene (BHT, E321). Ngoài ra, trong
dịch chiết của một số thực phẩm, tertiary nhƣ trà, tim sen, rong biển và một số sản phẩm
thủy sản cũng có khả năng chống oxy hoá
[14].
Các yếu tố kìm hãm sự oxy hóa :
Kìm hãm sự oxy hóa bằng cách làm đứt mạch oxy hóa
Phản ứng oxy hóa:
R* + O
2
RO
2
RO2 + RH ROOH + R*
Để giảm tốc độ phản ứng này có thể đƣa vào phản ứng chất chống oxy hóa InH, có
khả năng dễ dàng xảy ra phản ứng với RO

2
hơn, khi đó:
RO
2
+ InH ROOH + In*
Gốc In* là gốc kém hoạt động, không thể tƣơng tác với phân tử lipit. Sau đó gốc In
sẽ bị vô hoạt bởi tổ hợp
RO
2
+ InH ROOH + In*
In* + In* In – In
RO* + In
*
ROIn (chất kém hoạt động)
Kìm hãm phản ứng oxy hóa bằng cách vô hoạt các hợp chất chứa kim loại có hoạt
động xúc tác. Các ion kim loại chuyển tiếp là yếu tố xúc tiến quá trình oxy hóa các phản
ứng:
Fe
2+
+ ROOH Fe
3+
+ RO*+ OH*
Fe
3+
+ ROOH Fe
3+
+ RO
2
* + H*
Vì vậy, có thể chọn các chất có khả năng tạo phức với kim loại, qua đó loại trừ đƣợc

khả năng chuyển hóa trị của kim loại. Các chất chống oxy hóa dạng này nhƣ acid malic,
acid fitic, BHT, BHA, chitosan…
1.4.5. Cơ chế chống oxy hóa của chitosan [5]
Cơ chế chống oxy hóa của chitosan có thể giải thích bằng nhiều cơ chế khác nhau:
- Park và cộng sự (2004) cho rằng chitosan có thể khử các gốc tự do khác nhau do tác
động của nitơ vào vị trí cacbon số 2 của chitosan.
- Xie và cộng sự (2001) báo cáo rằng cơ chế xử lý của chitosan có liên quan đến một
thực tế là các gốc tự do có thể phản ứng với các ion hydro từ các ion amoni NH3+ để
tạo thành một phân tử ổn định. Các NH
3
+
đƣợc hình thành bởi các nhóm amin hấp
thụ một ion hydro từ các dung dịch.
- Jeon và cộng sự (2002) cũng cho rằng cơ chế chống oxy hóa của chitosan có thể là
do hoạt tính tạo phức với các ion kim loại hoặc do chitosan kết hợp với lipid. Màng
chitosan cũng thể hiện tác dụng hạn chế oxy hóa lipid do màng chitosan làm rào cản
đối với oxy.
- Trần Thị Luyến cho rằng do các nhóm amino của phân tử chitosan có thể kìm hãm sự
oxy hóa lipid do tác động kiềm hãm vậy mới hạn chế đƣợc sự hoạt động oxy hóa của
nhóm kim loại [7].
Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Nhẫn. Lớp 51cb Trang 25
1.4.6.Tình hình nghiên cứu khả năng chống oxy hoá của chitosan trên thế giới và
Việt Nam
1.4.6.1.Tình hình nghiên cứu khả năng chống oxy hóa chitosan trên thế giới
Nghiên cứu về ứng dụng của chitosan, rất nhiều tác giả cho rằng chitosan có hoạt
tính sinh học tự nhiên, không độc đƣợc sử dụng trong thực phẩm với vai trò là một tác nhân
tách chiết, tác nhân làm trong thành phần cho chế độ ngƣời ăn kiêng. Ngoài ra, chitosan có
khả năng hình thành màng đặc biệt để bao gói thực phẩm. Các tính chất chức năng của
màng bao chitosan bao gồm: khả năng tiêu diệt vi sinh vật, chống oxy hóa và là màng ngăn

chặn sự xâm nhập của oxy rất tốt. Thịt và các sản phẩm từ thịt rất dễ bị hƣ hỏng do vi sinh
vật và quá trình oxy hóa lipid do đó các chất bảo quản thịt cần phải có cả hai đặc tính kháng
khuẩn và chống oxy hóa lipid. Chitosan có tính kháng khuẩn và hạn chế quá trình oxy hóa
lipid nên đƣợc dùng để bảo quản thịt nhằm hạn chế quá trình hƣ hỏng của thịt. Đặc biệt,
chitosan rất phù hợp trong việc ứng dụng để bảo quản các sản phẩm khô, sản phẩm ăn liền.
Sản phẩm thủy sản rất nhạy cảm với sự biến đổi giảm chất lƣợng do sự oxy hóa lipid
của các acid béo chƣa bão hòa, các acid chƣa bão hòa là do sự có mặt với nồng độ cao của
thành phần Hematin và các ion kim loại trong cơ thịt thủy sản. Hơn nữa, chất lƣợng của
thực phẩm thủy sản bị ảnh hƣởng rất lớn bởi sự tự phân giải, sự lây nhiễm và phát triển của
vi sinh vật và sự mất dần chức của protein. Trong suốt quá trình bảo quản đông sự oxy hóa
vẫn xảy ra làm thay đổi màu sắc, mùi vị của cá. Màng chitosan rất quan trọng nhằm hạn chế
sự vận chuyển oxy từ môi trƣờng bảo quản đến thực phẩm.
Kamil và cộng sự (2002) đã nghiên cứu về hoạt tính chống oxy hóa của chitosan ở
các nồng độ khác nhau đến thịt cá trích (Clupea harengus) đƣợc bảo quản ở 40C trong 8
ngày. Tác dụng này đƣợc so sánh với các mẫu đối chứng sử dụng chất chống oxy hóa BHA,
BHT.
Các nghiên cứu tƣơng tự của tác giả Kim và Thomas (2007) với việc sử dụng
chitosan với nồng độ (0,2%, 0,5% và 1%) và trọng lƣợng phân tử (30, 90 và 120kDa) đến
việc bảo quản cá hồi. Jeon và công sự (2002) đã nghiên cứu về ảnh hƣởng của 3 độ nhớt
khác nhau của chitosan: 360, 57 và 14cp tƣơng ứng với trọng lƣợng phân tử 1800, 960 và
660kDa đến sự kéo dài thời gian bảo quản cá tƣơi fille đó là: cá tuyết Đại Tây Dƣơng
(Gadus morhua) và cá trích (Clupea harengus) trên 12 ngày bảo quản lạnh ở nhiệt độ 40C.
Tác dụng của chitosan đƣợc so sánh với mãu đối chứng (không có màng bao).[5].
Khả năng chống oxy hóa của chitosan, các tác giả trên điều cho rằng sản phẩm đƣợc
bào màng chitosan có tác dụng giảm đáng kể đến sự oxy hóa lipid, sự phân hủy (nitơ bay
hơi, Trimethylamin, hypoxanthin) và sự phát triển vi sinh vật trên cá. Mẫu sử dụng chitosan
có hiệu quả chống oxy hóa và giữ đƣợc chất lƣợng cá tốt hơn so với mẫu đối chứng. Khả
năng chống oxy hóa của chitosan đến cơ thịt cá phụ thuộc vào trọng lƣợng phân tử và nồng
độ chitosan. Ở nồng độ cao trọng lƣợng phân tử thấp, chitossan có tác dụng chống oxy hóa
cao hơn và ngƣợc lại.

Về cơ chế chống oxy hóa của chitosan theo Trần Thị Luyến thì do các nhóm amino
của phân tử chitosan có thể kiềm hãm, hạn chế sự hoạt động oxy hóa của nhóm kim loại.
Jeon và cộng sự (2002) cho rằng, chitosan đóng vao trò nhƣ một tấm chắn chống lại sự xâm
nhập oxy và vi sinh vật từ bên ngoài môi trƣờng, vì vậy giúp cho quá trình bảo quản các sản
phẩm đƣợc lâu hơn.