Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng phân tử, độ deacetyl và dạng tồn tại của chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa in vitro

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------

NGUYỄN THỊ THÚY VI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG
PHÂN TỬ, ĐỘ DEACETYL VÀ DẠNG TỒN TẠI CỦA
CHITOSAN ĐẾN HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA INVITRO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------

NGUYỄN THỊ THÚY VI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG
PHÂN TỬ, ĐỘ DEACETYL VÀ DẠNG TỒN TẠI CỦA
CHITOSAN ĐẾN HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA INVITRO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

GVHD: TS. HUỲNH NGUYỄN DUY BẢO

NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2017


i

LỜI CÁM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại Trƣờng Đại học Nha Trang đến
nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học. 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 cho em học tập và nghiên cứu chuyên môn của mình. Lời
cám ơn chân thành tới TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo đã trực tiếp, tận tình hƣớng dẫn
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 tận tình giúp đỡ giải đáp những thắc mắc khó khăn
tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án.
Cám ơn cán bộ các phòng thí nghiệm Công nghệ Chế biến, Công nghệ Thực
phẩm, Công nghệ Sinh học thuộc Trung tâm Thí nghiệm Thực hành, Trƣờng Đại
Học Nha Trang 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 trong thời
gian vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn.
Nha Trang, tháng 06 năm 2017
Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ THÚY VI

\

ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..............................................v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... vi
DANH MỤC H NH ................................................................................................. vii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................4
1.1. CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN .........................4
1.1.1. Cấu tạo ..............................................................................................................4
1.1.2. Tính chất của chitosan .......................................................................................5
1.1.2.1. Tính chất vật lý...............................................................................................6
1.1.2.2. Tính chất hóa học .........................................................................................12
1.1.2.3. Hoạt tính sinh học ........................................................................................13
1.1.3. Ứng dụng của chitosan ....................................................................................16
1.1.3.1. Ứng dụng chitosan trong thực phẩm ............................................................16
1.1.3.2. Ứng dụng chitosan trong nông nghiệp và thủy sản ......................................17
1.1.3.3. Ứng dụng chitosan trong xử lý nƣớc. ..........................................................18
1.1.3.4. Ứng dụng chitosan trong y học và công nghệ sinh học ...............................18
1.2. HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA CHITOSAN .....................................19
1.2.1. Cơ chế chống oxy hóa của chitosan. ...............................................................19
1.2.2. Ảnh hƣởng của độ deacetyl (DD) chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa ......20
1.2.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử (MW) chitosan đến hoạt tính chống oxy
hóa............... .............................................................................................................................. 21
1.2.4. Ảnh hƣởng của dạng tồn tại chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa ...............23
1.2.4.1 Hoạt tính chống oxy hóa của muối chitosan (chitosan hydrochloride) ........23
1.2.4.2. Hoạt tính chống oxy hóa của nano chitosan ................................................25

1.3. QUÁ TR NH OXY HÓA VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA .............................28
1.3.1. Quá trình oxy hóa ............................................................................................28


iii

1.3.2. Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa ......................................................30
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA .......31
1.4.1. Các phƣơng pháp quang phổ. ..........................................................................31
1.4.1.1. Phƣơng pháp khử gốc tự do DPPH (Scavenging ability towards DPPH
radicals): ....................................................................................................................31
1.4.1.2. Phƣơng pháp tổng năng lực khử (Total reducing power ability) .................32
1.4.1.3. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa dựa và khả năng khử gốc
hydroxyl tự do. ..........................................................................................................32
1.4.1.4. Phƣơng pháp Fenton: Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa dựa
vào phản ứng Fenton trong hệ Lipid/Metmyoglobin/H2O2 ......................................33
1.4.1.5. Phƣơng pháp TEAC (Trolox equivalent antioxydant capacity): Xác định
hoạt tính chống oxy hóa so với khả năng chống oxy hóa của Trolox.......................34
1.4.1.6. Phƣơng pháp ORAC (Oxygen radical absorbance capacity): Xác định khả
năng hấp thụ gốc chứa oxy hoạt động. ......................................................................34
1.4.1.7. Phƣơng pháp TRAP (Total radical-trapping antioxydant potential): Xác
định khả năng bẩy các gốc tự do ...............................................................................35
1.4.1.8. Phƣơng pháp FRAP (Ferric reducing-antioxydant power): Lực chống oxy
hóa bằng phƣơng pháp khử sắt..................................................................................35
1.4.1.9. Xác định chỉ số acid thiobarbituric (TBARS) hay molodialdehyde
(MDA)............. ..........................................................................................................36
1.4.2. Các phƣơng pháp điện hóa ..............................................................................37
1.4.2.1. Cyclic voltammetry ......................................................................................37
1.4.2.2. Phƣơng pháp amperometric .........................................................................37
1.4.2.3. Phƣơng pháp biamperometric: .....................................................................37

1.4.3. Các phƣơng pháp sắc ký .................................................................................38
1.4.3.2. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (high performance liquid chromatography): .....39
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN
VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT. ...................................................................................40
2.1.1. Nguyên vật liệu ...............................................................................................40


iv

2.1.2. Hóa chất. .........................................................................................................43
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................43
2.2.1. Bố trí thí nghiệm. ............................................................................................43
2.2.1.1. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử chitosan đến
khả năng chống oxy hóa. ...........................................................................................43
2.2.1.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của độ deacetyl chitosan đến khả
năng chống oxy hóa. .................................................................................................44
2.2.1.3. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của dạng tồn tại (tự nhiên, muối,
nano) chitosan đến khả năng chống oxy hóa. ...........................................................46
2.2.2. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ......................................................................48
2.2.2.1. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của chitosan bằng phƣơng pháp khử gốc
tự do DPPH. ..............................................................................................................48
2.2.2.2 Phƣơng pháp phân tích hoạt tính chống oxy hóa của chitosan dựa vào tổng
năng lực khử ..............................................................................................................49
2.2.2.3. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của chitosan bằng phƣơng pháp phản ứng
fenton.........................................................................................................................51
2.3. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ..................................................................52
CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..........................................................53
3.1. ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG PHÂN TỬ CHITOSAN ĐẾN HOẠT
TÍNH CHỐNG OXY HÓA .......................................................................................53
3.2. ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ DEACETYL CHITOSAN ĐẾN HOẠT TÍNH

CHỐNG OXY HÓA. ................................................................................................59
3.3. ẢNH HƢỞNG DẠNG TỒN TẠI CỦA CHITOSAN ĐẾN HOẠT TÍNH
CHỐNG OXY HÓA. ................................................................................................67
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH . ...........................................................76
4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................76
4.2. KIẾN NGH .......................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................78
PHỤ LỤC


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu viết tắt

Viết đầy đủ

BHT

: Butylated hydroxytoluen

CTS

: Chitosan

DD

: Deacetyl degree

DPPH

: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

DPPH-H

: 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl

EPA

: Acid eicosapentaenoic

FerrylMb

: Ferrylmyoglobin

HMWC

: Hight Molecular Weight Chitosan

MDA

: Malondialdehyde

LMWC

: Low Molecular Weight Chitosan

Mb

: Myoglobin

MetMb

: Metmyoglobin

MMWC

: Medium Molecular Weight Chitosan

MW

: Molecular Weight

TBARS

: Acid thiobarbituric

TCA

: Tricloacetic acid

TPP

: Tripolyphosphate-pentasodium


vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Đặc điểm của các loại Chitosan .......................................................................... 41

vii

DANH MỤC H NH
Hình 1.1. Sự chuyển đổi cấu trúc khi deacetyl hóa chitin ..........................................4
Hình 1.2. Công thức hóa học của chitosan..................................................................5
Hình 1.3. Tỉ lệ nhóm chức trong cấu trúc của chitin và chitosan ...............................8
Hình 1.4. Sơ đồ cơ chế depolyme hóa chitosan dƣới tác nhân hóa học....................11
Hình 1.5. Cấu tạo phân tử của chitosan hydrochloride .............................................24
Hình 1.6. Liên kết ion giữa chitosan và TPP ............................................................26
Hình 1.7. Sơ đồ chuyển đổi cấu trúc của DPPH trong hệ phản ứng .........................31
Hình 1.8. Phản ứng tạo phức màu xanh dƣơng .........................................................32
Hình 1.9. Sơ đồ tóm tắt cơ chế phản ứng ..................................................................33
Hình 1.10. Cơ chế phản ứng của phƣơng pháp FRAP (MDA) .................................36
Hình 1.11. Phản ứng tạo màu của MDA và TBA .....................................................36
Hình 2.1. Đặc điểm các mẫu chitosan .......................................................................42
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử
chitosan đến khả năng chống oxy hóa. ....................................................44
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của độ deacetyl chitosan. đến
khả năng chống oxy hóa. .........................................................................45
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của dạng tồn tại (tự nhiên,
muối, nano) chitosan đến khả năng chống oxy hóa. ................................47
Hình 2.5. Đƣờng chuẩn DPPH ..................................................................................49
Hình 2.6. Đƣờng chuẩn BHT ....................................................................................51
Hình 3.1. Hoạt tính khử gốc tự do DPPH của chitosan có khối lƣợng phân tử khác
nhau. .........................................................................................................53
Hình 3.2. Tổng năng lực khử của chitosan có khối lƣợng phân tử khác nhau..........56
Hình 3.3. Hoạt tính ức chế sự oxy hóa lipid của chitosan có khối lƣợng phân tử khác
nhau. . .......................................................................................................57

Hình 3.4. Hoạt tính khử gốc tự do DPPH của chitosan có độ deacetyl khác nhau. ..60
Hình 3.5. Tổng năng lực khử của chitosan có độ deacetyl khác nhau. .....................62
Hình 3.6. Hoạt tính ức chế sự oxy hóa lipid của chitosan có độ deacetyl khác nhau. ...... 64


viii

Hình 3.7. Hoạt tính khử gốc tự do DPPH của chitosan tồn tại ở các dạng khác nhau. ...... 68
Hình 3.8. Tổng năng lực khử của chitosan tồn tại ở các dạng khác nhau.................71
Hình 3.9. Hoạt tính ức chế sự oxy hóa lipid của chitosan tồn tại ở các dạng khác
nhau.. ........................................................................................................74


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Quá trình oxy hóa nói chung và oxy hóa chất béo nói riêng là một trong những
phản ứng phổ biến xảy ra ở sản phẩm thực phẩm. Đặc biệt là quá trình oxy hóa chất
béo hóa học, đây là quá trình tự oxy hóa của lipid trong nguyên liệu thực phẩm dƣới
sự tấn công các gốc tự do cũng nhƣ kết hợp với oxy phân tử. Sản phẩm đầu tiên của
quá trình là hydroperoxyt và sau đó là các sản phẩm thứ cấp khác nhƣ rƣợu, xeton,
aldehyt,… Đây chính là nguyên nhân bắt nguồn của sự suy giảm giá trị, chất lƣợng
của thực phẩm. Ở nhiều trƣờng hợp, sự oxy hóa lipid còn ảnh hƣởng đến các giá trị
dinh dƣỡng khác của thực phẩm chẳng hạn nhƣ nhƣ vitamin và protein, ngƣời ta
còn cho rằng sản phẩm của quá trình oxy hóa chất béo là nguyên nhân gián tiếp gây
ra những căn bệnh mãn tính cho cơ thể trong đó có xơ vữa động mạch [8]. Một
trong những cách hiệu quả nhất để làm chậm quá trình oxy hóa trong thực phẩm là
sử dụng chất chống oxy hóa.
Hiện nay, trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm ngƣời ta thƣờng

dùng chất chống oxy hóa tổng hợp nhƣ BHT, BHA, TBHQ. Tuy nhiên, việc sử
dụng các chế phẩm tổng hợp gần đây đã đặt ra nhiều vấn đề lo ngại đối với sức
khỏe ngƣời tiêu dùng. Do đó, việc nghiên cứu các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên
có tác dụng ngăn chặn quá trình oxy hóa nhằm kéo dài thời gian bảo quản thực
phẩm đang đƣợc đẩy mạnh. Bên cạnh các chống oxy hóa từ tự nhiên nhƣ:
Anthocyanin, Pterostilbene, β-caroten, chất khoáng selen, các hợp chất flavonoid,
polyphenol,… một số hợp chất polymer trong tự nhiên nữa cũng có hoạt tính chống
oxy hóa. Trong đó, đáng chú ý

là các dẫn xuất từ chitin, chúng tồn tại rất nhiều

trong tự nhiên và sản lƣợng lên tới khoảng vài nghìn tấn mỗi năm.
Chitin là một polysaccharide đƣợc tìm thấy trong vỏ cua và tôm và các tế bào
của nấm, dẫn xuất deacetyl từ chitin là chitosan có nhiều tính chất hóa lý và hoạt
tính sinh học có thể ứng dụng nhƣ một chất bảo quản thực phẩm tự nhiên tiềm năng
đã đƣợc công nhận là an toàn (GRAS) của Cục Thực phẩm và Dƣợc phẩm Hoa Kỳ


2

(FDA) vào năm 2001 [20]. Chitosan đã đƣợc quan tâm trong ngành công nghiệp
thực phẩm và đƣợc sử dụng rộng rãi vì tính chất tạo màng của nó, sự tƣơng thích
sinh học tốt, kháng khuẩn, chống oxy hóa, chi phí thấp, an toàn và là một nguồn tài
nguyên tái tạo. Việc sử dụng chitosan nhƣ phụ gia chống oxy hóa đã đƣợc báo cáo
trong nhiều nghiên cứu, năng lực của polymer này đƣợc thể hiện thông qua tƣơng
tác giữa ion các nhóm amin của nó với các gốc tự do. Chitosan đã đƣợc ứng dụng
nhƣ chất chống oxy hóa trong bảo quản dâu tây, cam, các loại nƣớc ép táo, đậu
phộng, khoai tây chiên, bánh hamburger và thịt bò [19], [20]. 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 của nó trong bảo
quản thịt, cá. Các nghiên cứu ứng dụng khả năng chống oxy hóa của chitosan 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 ở Việt Nam
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
sản xuất từ phế liệu chế biến tôm tại Việt Nam mang ý nghĩa thực tiễn cao, có cơ sở
khoa học và tiềm năng.
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử, độ deacetyl và dạng
tồn tại (tự nhiên, muối, nano) chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa in vitro” nhằm
mục đích đánh giá khả năng chống oxy hóa của các loại chitosan khác nhau đƣợc
tách chiết từ vỏ tôm sú (Penaeus monodon) ở Việt Nam để có cơ sở sản xuất và ứng
dụng chitosan làm chất chống oxy hóa trong bảo quản và chế biến thực phẩm.
2. Nội dung nghiên cứu.
- Khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử chitosan đến khả năng chống
oxy hóa.
- Khảo sát ảnh hƣởng của độ deacetyl chitosan đến khả năng chống oxy hóa.


3

- Khảo sát ảnh hƣởng của dạng tồn tại (tự nhiên, nuối, nano) chitosan đến khả
năng chống oxy hóa.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử, độ deacetyl và dạng tồn tại (tự
nhiên, muối, nano) chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa, nhằm mục đích đánh giá
khả năng chống oxy hóa của các loại chitosan khác nhau để có cơ sở sản xuất và
ứng dụng chitosan làm chất chống oxy hóa trong bảo quản và chế biến thực phẩm.
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài.

- Xác định đƣợc ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử, độ deacetyl và dạng tồn
tại (tự nhiên, muối, nano) chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa.
- Tạo ra dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho sinh viên và cán bộ kỹ
thuật trong ngành công nghệ thực phẩm.
5. Ý nghĩa thực tiễn.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để sản xuất và ứng dụng chitosan làm
chất chống oxy hóa trong bảo quản và chế biến thực phẩm.
- Đa dạng hóa các chất chống oxy hóa tự nhiên để thay thế cho các chất chống
oxy hóa tổng hợp ứng dụng vào bảo quản thực phẩm.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành các nội dung của đề tài đƣợc giao,
nhƣng do thời gian nghiên cứu có hạn và bƣớc đầu làm quen với nghiên cứu khoa
học, kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
nhận đƣợc những góp ý từ quý thầy cô để báo cáo đƣợc hoàn chỉnh hơn.


4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN
1.1.1. Cấu tạo
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 vảy 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
[10].
Chitosan là polimer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị β-D
glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glucoside [7].

Hình 1.1. Sự chuyển đổi cấu trúc khi deacetyl hóa chitin.

Trong thực tế thƣờng có mắt xích chitin đan xen trong mạch cao phân tử
chitosan khoảng 10%. Vậy công thức chính xác của phân tử chitossan:


5

CH2OH

CH2OH
O

O

O
O

OH
NH2

O

OH
n

NHCOCH 3

m

Hình 1.2. Công thức hóa học của chitosan.
(Trong đó tỷ lệ m/n phụ thuộc vào mức độ deacetyl hóa.)

Công thức phân tử: ( C6H11O4 )n
Phân tử lƣợng: Mchitosan = (161,07)n[6].
Chitosan có tên khoa học là poly [-(1-4)-2-amido-2-deoxy-D glucopyranose].
Cấu trúc phân tử của chitosan là polysacarit mạch thẳng đƣợc cấu tạo từ các 2amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose (D-glucosamine, đơn vị đã deacetyl hóa), 2acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranose (N-acetyl-D-Glucosamine, đơn vị chứa
nhóm acetyl) liên kết tại vị trí β (1,4)[53].
Các nhóm chức năng phản ứng của chitosan bao gồm nhóm amino và các
nhóm hydroxyl ở các vị trí C2, C3 và C6 tƣơng ứng. Lƣợng gốc amin của chitosan
chính là yếu tố ảnh hƣởng đến cấu trúc và các tính chất hóa lý của chúng [45].
1.1.2. Tính chất của chitosan
Chitosan ở dạng bột có màu trắng ngà, còn ở dạng vảy có màu trắng hay hơi
vàng, không mùi vị. Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nƣớc. Chitosan
đƣợc biết là một polymer tự nhiên không có độc tính, có đặc tính tƣơng thích sinh
học [10], [18].
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 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


6

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 [10].
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 [10] 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% [10]. Các tính chất hóa lý của chitosan phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc của
chitin và các điều kiện quả quá trình sản xuất Chitin/ Chitosan. Ngoài ra, những đặc
tính của Chitosan còn đƣợc quyết định bởi khối lƣợng phân tử (MW), độ deacetyl
(DD) và các thông số hóa lý khác [10], [31].
1.1.2.1. Tính chất vật lý
Khả năng hòa tan của chitosan
Trong khi chitin không có khả năng hòa tan trong hầu hết các dung môi hữu
cơ thì chitosan lại dễ dàng hòa tan trong dung dịch axit loãng có pH dƣới 6. Các axit
hữu cơ nhƣ acetic, formic, axit lactic đƣợc sử dụng để hòa tan chitosan và thông
dụng nhất là dung dịch axit axetic 1% có pH khoảng 4. Chitosan cũng là hòa tan
trong axit hydrocloric (HCl) 1% nhƣng không tan trong axit sulfuric (H2SO4) và
photphoric (H3PO4). Khả năng hòa tan của chitosan trong các axit vô cơ là khá hạn
chế. Dung dịch axit axetic đậm đặc ở nhiệt độ cao có thể gây ra depolymer hóa
mạch chitosan [28], [53]. Ở pH lớn hơn 7, khả năng hòa tan của chitosan rất kém.
Tại pH cao hơn, sự kết tủa hay gel hóa có xu hƣớng xảy ra và dung dịch chitosan
tạo phức ion cao phân tử với các anion hydrocolloid dẫn đến sự hình thành gel [29].
Khả năng hòa tan của chitosan thƣờng đƣợc kiểm tra bằng axit axetic bằng
cách hoà tan nó trong 1% hoặc 0,1 M axit axetic. Chúng tôi đã chứng minh rằng


7

lƣợng axit cần thiết phụ thuộc vào lƣợng chitosan đƣợc hòa tan. Nồng độ proton ít
nhất bằng với nồng độ của các đơn vị NH2 liên quan [34].
Trong các axit loãng, proton của các nhóm amin tự do tạo thuận lợi cho sự hòa
tan của phân tử chitosan. Chỉ số pKa của các nhóm amin phụ thuộc chặt chẽ vào
DA (độ deacetyl hóa), vì vậy tính tan của chitosan cũng phụ thuộc vào DA. Đặc
tính tan hạn chế này cũng cho thấy pH có tác động đáng kể đến trạng thái điện tích

và tính chất của chitosan đặc biệt là tính hòa tan. Chitosan trong môi trƣờng axit trở
thành một chất điện ly cao phân tử do các nhóm -NH2 chuyển thành –NH3+ (dạng
proton). Quá trình phân ly ion của chitosan diễn ra theo phƣơng trình:
Chit-NH2 + H+  Chit-NH3+
Tính chất này của chitosan còn đƣợc sử dụng để xác định độ deacetyl của
chitosan thông qua phƣơng pháp chuẩn độ pH. Lƣợng ion H+ cần thiết để chuẩn độ
dung dịch chitosan vào khoảng giá trị pH 6-6.5 tƣơng ứng với số nhóm –NH2 trong
chitosan [36].
Ở môi trƣờng pH > 6,5 Sự hòa tan của chitosan bị kìm hãm, trong khi tại
pH < 6 chitosan có khả năng hòa tan, mang điện tích dƣơng bởi sự hiện diện của các
nhóm amin proton. Tại khoảng pH giữa 6.0 và 6.5 trong dung dịch, phân tử chitosan
trở nên ít các nhóm amin tự do dƣơng hơn và các nhóm kỵ nƣớc tăng dần dọc theo
chuỗi phân tử. Các lực đẩy (repulsive forces) giữa các nhóm ion trong mạch
polymer phát sinh do tác dụng của một điện trƣờng cao (high electric field) trong
quá trình xoay chiều hạn chế (electrospinning restrict) sự hình thành của các sợi liên
tục và thƣờng hình thành trạng thái hạt [29].
Do đó, sự kết lắng của chitosan (chitosan self-aggregates) có thể đƣợc hình
thành trong dung dịch đệm acetate bởi các tƣơng tác kỵ nƣớc nội phân tử và liên
phân tử. Ở dạng là một cation điện ly cao phân tử, tại độ pH thấp (dƣới 6) chitosan
có thể tƣơng tác tĩnh điện với các phân tử tích điện âm hoặc các polymer. Ở pH cao
hơn (trên 6.5) nhóm amin của chitosan đƣợc deproton hóa (mất dần tính dƣơng cực)
và tƣơng tác kỵ nƣớc với một số chất (ví dụ, các axit béo và cholesterol) [18]


8

Độ deacetyl của chitosan
Quá trình deacetyl hóa liên quan đến việc loại bỏ các nhóm acetyl từ chuỗi phân
tử chitin, tạo thành một hợp chất chitosan với nhóm amin (-NH2) có khả năng tƣơng tác
hóa học cao. Mức độ acetyl hóa là tỷ lệ giữa 2-acetamido-2-deoxy-D-glucopyranose

với các đơn vị cấu trúc 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose. Mức độ deacetyl hóa có
thể đƣợc sử dụng để phân biệt giữa chitin và chitosan vì nó quyết định hàm lƣợng các
nhóm amin tự do trong các polysaccharide. Tỷ lệ này ảnh hƣởng đến khả năng hòa tan
của chitin và tính chất dung dịch [47]. Chitin có độ deacetyl thấp còn chitosan thì có độ
deacetyl cao, tức là chứa nhiều nhóm amino [10]
Về mặt định lƣợng thì ĐĐA là tỉ số giữa số nhóm -NH2 so với tổng số nhóm NH2 và nhóm -NHCOCH3 trong phân tử chitin/CTS. ĐĐA là thông số cơ bản dùng
để phân biệt chitin với CTS. CTS thƣờng có ĐĐA > 50%, nghĩa là số nhóm NH2 >
số nhóm -NHCOCH3 Sự khác biệt về số lƣợng của các nhóm trên dẫn tới sự khác
biệt rõ rệt về tính chất của hai loại polyme này. CTS có ĐĐA khác nhau dẫn tới sự
khác nhau về KLPT, độ nhớt, khả năng hòa tan trong axit... Khi chitin đƣợc đề
axetyl hóa, do điều kiện khắt khe của sự đề axetyl hóa nhƣ nồng độ NaOH, nhiệt độ,
thời gian... dẫn đến sự cắt mạch làm cho CTS tạo thành có độ dài mạch ngắn hơn so
với chitin gốc. ĐĐA càng cao thì KLPT và độ nhớt càng giảm [4].

Hình 1.3. Tỉ lệ nhóm chức trong cấu trúc của chitin và chitosan


9

Trong thực tế để hòa tan chitin, ngƣời ta phải sử dụng các dung môi độc hại
cao nhƣ liticlorua (LiCl) và dimetylacetamin, trong khi chitosan lại dễ dàng hòa tan
trong dung dịch axit axetic loãng. Ngoài ra chitosan sở hữu nhóm amin tự do là một
nhóm rất hoạt động trong nhiều phản ứng hóa học. Mức độ deacetyl hóa chitosan
dao động trong khoảng từ 56% đến 99% với mức trung bình là 80% tùy thuộc vào
nguồn gốc nguyên liệu và phƣơng pháp sản xuất.
Nhiều phƣơng pháp đã đƣợc biết đến để xác định mức độ deacetyl hóa của
chitosan. Bao gồm phƣơng pháp kiểm ninhydrin, chuẩn độ điện thế tuyến tính,
quang phổ cận hồng ngoại, quang phổ cộng hƣởng hạt nhân, chuẩn độ hydro
bromua (HBr), quang phổ hồng ngoại, phổ UV. Trong đó, phƣơng pháp quang phổ
hồng ngoại (IR spectroscopy) lần đầu tiên đƣợc nghiên cứu bởi Moore và Roberts

[43], là phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để tính toán độ deacetyl hóa (DD) của
chitosan. Phƣơng pháp này có một số ƣu và nhƣợc điểm nhất định. Phƣơng pháp
này tƣơng đối nhanh và khác với các phƣơng pháp quang phổ khác, không đòi hỏi
độ tinh khiết của mẫu đƣợc thử nghiệm và sự hòa tan của mẫu chitosan trong dung
môi lỏng. Tuy nhiên, phƣơng pháp IR sử dụng đƣờng chuẩn (baseline) để tính toán
DD, nhƣ vậy có thể làm thay đổi trong giá trị DD đƣợc tính toán do sự khác biệt về
các đƣờng chuẩn trong thí nghiệm. Đối với chuẩn bị mẫu, loại dụng cụ đƣợc sử
dụng và điều kiện có thể ảnh hƣởng đến việc phân tích mẫu. Chitosan có tính hút
ẩm, mẫu phân tích có DD thấp hơn có thể hấp thụ ẩm nhiều hơn so với những mẫu
có DD cao hơn, Cho nên việc đảm bảo các mẫu đƣợc phân tích phải khô hoàn toàn
là rất quan trọng [4], [43].
Ngoài độ deacetyl thì sự phân bố của các nhóm glucosamine cũng ảnh hƣởng
đến tính chất của chitosan. Cụ thể, chitosan phân bố dạng rời rạc dễ tan hơn
chitosan phân bố dạng khối [10].
D-D-A-D-D-A-A-D-D-D-A-D-D-A-D-D-A-A- Phân bố dạng random (rời rạc)
của phân tử chitosan D-D-D-D-D-D-D-D-D-A-A-A-A-A-A-A-A-A- Phân bố dạng
block (dạng khối) của phân tử chitosan.


10

Trong đó: D: D-glucosamine
A: N-acetyl glucosamine
Phân tử lƣợng của chitosan
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
chất 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 từ 100000 dalton đến 1200000 dalton. Phân tử lƣợng của chitosan phụ
thuộc vào nguồn chitin và điều kiện deacetyl va 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 thành
có sức căng tốt. Độ nhớt của chitosan phụ thuộc và phân tử lƣợng. Chitosan có phân
tử lƣợng thấp có độ nhớt từ 32-200cps và có phân tử lƣợng lớn hơn 1 triệu dalton có
độ nhớt lên đến 3000-4000 cps. Ngoài ra, độ nhớt của chitsosan còn phụ thuộc vào
độ deacetyl, cƣờng độ ion, pH, nhiệt độ [10].
Về mặt ứng dụng, do bị hạn chế bởi các tính chất nhƣ độ nhớt cao và kém hòa
tan ở pH trung tính mà ngƣời ta sử dụng nhiều phƣơng pháp để làm giảm khối
lƣợng phân tử của chitosan bằng cách thủy phân mạch polymer chitosan (cắt mạch).
Tách mạch polymer có thể đƣợc thực hiện dƣới các tác nhân hóa học, enzym hay
vật lý. Depolymer hóa hóa học (hình 1.4) chủ yếu là dƣới tác động thủy phân của
HCl hay phản ứng oxy hóa dƣới tác động của HNO2 và H2O2, HNO2 tấn công vào
nhóm amino, tiếp theo là sự phân tách của các liên kết lycoside liền kề. Đối với
phƣơng pháp enzym, nhiều loại enzym nhƣ chitinase, chitosanase, gluconase and
một số proteases. Ngoài ra, còn một số enzym không đặc trƣng bao gồm lysozyme,
cellulase, lipase, amylase và pectinase có khả năng phân tách mạch polymer của
chitosan. Depolymer vật lý sử dụng tia phóng xạ (tia gamma Co-60) để phân tách
mạch thành dạng dimer (nhị trùng hợp), trimer và tetramer [28].


11

Hình 1.4. Sơ đồ cơ chế depolyme hóa chitosan dƣới tác nhân hóa học
Độ nhớt
Một số yếu tố trong quá trình sản xuất nhƣ mức độ của deacetylation, khối
lƣợng phân tử, nồng độ của dung dịch, khả năng ion hóa, độ pH và nhiệt độ ảnh
hƣởng đến các tính chất của chitosan. Độ nhớt chitosan giảm khi quá trình khử
khoáng kéo dài. Chitosan có phân tử khối cao tạo thành dung dịch có độ nhớt cao
trong trạng thái hòa tan. Độ nhớt của chitosan tăng cùng với độ giảm pH của axit

acetic nhƣng giảm với độ giảm pH của axit HCl, đƣa đến định nghĩa về độ nhớt bên
trong của chitosan, đây là một hàm phụ thuộc vào mức độ ion hóa cũng nhƣ lực ion.
Quá trình loại protein trong dung dịch NaOH 3% và sự khử trong quá trình khử
khoáng làm giảm độ nhớt của dung dịch chitosan thành phẩm. Tƣơng tự nhƣ vậy,
độ nhớt của chitosan bị ảnh hƣởng đáng kể bởi các biện pháp xử lý vật lý (nghiền,
gia nhiệt, hấp khử trùng, siêu âm) và hóa học (sử lý bằng ozon), trừ quá trình làm
lạnh thì nó sẽ giảm khi thời gian và nhiệt độ xử lý tăng. Dung dịch chitosan bảo
quản ở 4°C đƣợc cho là ổn định nhất [43].
Độ nhớt của CTS trong axit axetic bị ảnh hƣởng bởi nhiều yếu tố nhƣ ĐĐA,
KLPT, pH, nhiệt độ ... Các hằng số về độ nhớt trong phƣơng trình Mark – Houwink


12

([η] = k×Mvα) là k và α phụ thuộc vào sự thay đổi của ĐĐA. Khi ĐĐA tăng, k tăng
và α giảm [4].
1.1.2.2. Tính chất hóa học
Qua những nghiên cứu về chitosan và dẫn xuất chitosan, có thể thấy đƣợc
điểm khác biệt quan trọng giữa chitosan với polymer trong tự nhiên khác nhau là
nhóm NH2 ở vị trí C2. Và đây là vị trí khơi nguồn của những phản ứng hóa học của
chitosan nhƣ: phản ứng este hóa, phản ứng amin hóa, tạo phức ion kim loại [34].
Chitosan có khả năng tạo phức tốt nhờ các nhóm –NH2 trên chuỗi tham gia
vào các tƣơng tác đặc trƣng với các kim loại. Bản chất của các cation là rất quan
trọng trong cơ chế tƣơng tác tạo thành phức chất, ái lực của chitosan đối với các
cation đƣợc hấp thụ trên màng thể hiện tính chọn lọc theo thứ tự sau:
Cu2+

Hg2+ > Zn2+ > Cd2+ > Ni2+ > Co2+

Eur3+ > Nd3+ > Cr3+

Co2+

Ca2+

Pr3+

Các cation hóa trị 2 và hóa trị 3 đƣợc đƣợc dùng dƣới dạng muối clorua của
chúng. Theo nghiên cứu, chitosan có khả năng tạo phức với đồng (Cu) trong dung
dịch loãng cho ra hai dạng phức chất khác nhau phụ thuộc vào độ pH và hàm lƣợng
đồng. Khả năng bắt giữ kim loại lại tùy thuộc vào trạng thái vật lý của chitosan
(dạng bột, gel, sợi hay màng). Khả năng kìm hãm kim loại cao hơn đối với các
chitosan có độ deacetyl hóa cao hơn, do đó khả năng tạo phức liên quan đến hàm
lƣợng nhóm
-NH2 cũng nhƣ sự phân bố của các nhóm -NH2. Hai dạng phức chất của
chitosan và đồng là [Cu(-NH2)]2+, 2OH-, H2O và [Cu(-NH2)2]2+, 2OH-. Dạng phức
chất thứ nhất đƣợc hình thành tại giá trị pH trong khoảng 5-5.8, trong khi dạng hai
đƣợc hình thành ở pH trên 5.8. Hàm lƣợng đồng tối đa phù hợp là [Cu]/[-NH2]=
0.5mol/mol [34]. Phức chất của chitosan với Fe3+ đƣợc tạo thành bằng cách trộn bột
chitosan trong 1.5 M sắt clorua (FeCl3), Chất sắn sau phản ứng đƣợc rữa sạch, sấy
khô và phân tích. Thu đƣợc một phức chất chitosan – Fe (III) có khả năng tan trong
nƣớc, và xác định đƣợc trong cấu tạo phân tử có một Fe3+ kết hợp với hai chitosan,


13

ba phân tử nƣớc và một ion Cl-, phức chất có công thức tổng quát là [Fe(H2O)3
(Glu)2Cl]Cl2. H2O, trong đó Glu đại diện cho glucosamin. Ngoài ra, chitosan còn có
thể hình thành phức tĩnh điện trong điều kiện acid nhƣ: chất hoạt động bề mặt và
phức polyelectrolyte [34].

1.1.2.3. Hoạt tính sinh học
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. 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 dung, 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 aflatoxyn của
Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus [10].
Hoạt tính kháng khuẩn của chitin, chitosan và các dẫn xuất của nó chống lại
các nhóm vi sinh vật khác nhau, chẳng hạn nhƣ vi khuẩn, nấm men, và nấm, đã
nhận đƣợc sự chú ý đáng kể trong những năm gần đây. Hai cơ chế chính đã đƣợc đề
xuất nhƣ nguyên nhân gây ra sự ức chế các tế bào vi khuẩn của chitosan. Sự tƣơng
tác với các nhóm anion trên bề mặt tế bào, do bản chất polycationic của nó, gây ra


14

sự hình thành của một lớp không thấm nƣớc xung quanh các tế bào, giúp ngăn chặn
việc vận chuyển các chất hòa tan cần thiết. Cơ chế thứ hai liên quan đến sự ức chế

của RNA và protein tổng hợp bằng cách thẩm thấu vào nhân tế bào [28].
Khả năng tạo màng của chitosan
Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt. Tính chất cơ lý của màng chitosan nhƣ
độ chịu kéo, độ rắn, độ ngấm nƣớc, phụ thuộc nhiều vào phân tử lƣợng và độ
deacetyl hóa của chitosan. Chitosan độ deacetyl cao có ứng suất kéo và độ giãn dài
giới hạn cao hơn màng chitosan độ deacetyl thấp. Tuy nhiên, chúng có độ trƣơng nở
thấp hơn. Ngoài ra, tính chất của màng chitosan phụ thuốc 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 [10].
Vật liệu chitosan có thể đƣợc sử dụng làm phim hoặc màng ăn đƣợc. Cho đến
nay, các lớp màng ăn đƣợc từ chitosan đã đƣợc sử dụng cho các loại thực phẩm
khác nhau nhƣ cà chua, cá trích và cá tuyết Đại Tây Dƣơng, trứng, Phô mai
Emmental và tôm thô. Màng chitosan bền, kéo dài, linh hoạt, và khó bị rách [18].
Trong một nghiên cứu hoàn thành bởi Arai [18] lớp màng chitosan trên trái cây và
rau cải làm thay đổi không khí bên trong, do đó làm chậm chín và giảm sự thoát
hơi. Kittur [18] đã chứng minh rằng màng chitosan có độ thấm nƣớc vừa phải và có
thể làm tăng tuổi thọ của sản phẩm tƣơi và thực phẩm với hoạt động nƣớc cao. Theo
nghiên cứu Bhale [18] lớp màng chitosan trên trứng cung cấp một hàng rào bảo vệ
chống nhiễm khuẩn và chuyển độ ẩm qua vỏ trứng, do đó kéo dài tuổi thọ của
trứng. Trong nghiên cứu này, Bhale kiểm tra ảnh hƣởng của hai nồng độ chitosan
khác nhau (1% và 2%) trên chất lƣợng trứng. Kết quả chỉ ra rằng lớp màng chitosan
có hiệu quả trong việc bảo quản chất lƣợng bên trong của trứng, do đó tăng tuổi thọ
của trứng lên 3 tuần ở 25°C So với thời hạn sử dụng của trứng không tráng (2 tuần).
Khả năng chống oxy hóa
Khả năng chống oxy hóa của chitosan vẫn đang đƣợc nghiên cứu và các kết
quả đƣa ra về cơ chế chống oxy hóa của chúng vẫn còn nhiều bàn cãi. Chitosan có


15

khả năng loại bỏ các gốc tự do hoặc kìm hãm các ion kim loại nhờ sự góp mặt của
hydro nguyên tử và các electron tự do. Sự tƣơng tác giữa chitosan với ion kim loại
liên quan đến nhiều phản ứng phức tạp khác nhau, bao gồm sự hấp thụ, trao đổi ion
và tạo phức. Nhóm hydroxyl (OH) và amino (NH2) trong cấu trúc của chitosan là
những nhóm chức năng chính thể hiện hoạt tính chống oxy hóa của chúng [40].
Chitosan có thể làm giảm đáng kể nồng độ axit béo tự do và malondialdehyde, nâng
cao hoạt tính dismutases superoxyde và hỗ trợ hoạt động của catalase, glutathione
peroxydase, là các enzym chống oxy hóa quan trọng trong cơ thể. Điều này cho
thấy rằng chitosan có khả năng điều hòa hoạt động của các enzyme chống oxy hóa
và giảm peroxy lipid [45].
Nhƣ vậy, chitosan có khả năng chống oxy hóa chất béo bậc một, tức là loại bỏ,
hạn chế sự hình thành các gốc tự do đƣợc tạo thành từ các phản ứng oxy hóa trƣớc
đó, ngăn chặn phản ứng của giai đoạn dây chuyền. Đồng thời, chitosan cũng thể
hiện khả năng chống oxy hóa bậc hai ở khả năng kìm hãm tác động của ion kim
loại, không cho chúng kích thích các phản ứng oxy hóa đồng thời hỗ trợ hoạt động
của các enzyme chống oxy hóa, không cho các gốc tự do hình thành.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng chống oxy hóa của chitosan chủ yếu là
khối lƣợng phân tử (MW) và độ deacetyl (DD), ngoài ra còn có nồng độ của hỗn
hợp chitosan, độ pH, loại dẫn xuất.
- Khối lƣợng phân tử (MW): chitosan có khối lƣợng phân tử càng thấp thì khả
năng chống oxy hóa càng cao. Chitosan có khối lƣợng phân tử càng cao, kích thƣớc
cồng kềnh, tính linh hoạt kém vì vậy dẫn đến nhóm chức hoạt động chậm trong hệ
phản ứng làm hạn chế khả năng chống oxy hóa. Mặt khác, khối lƣợng phân tử cao
thì khả năng hòa tan khó khăn, độ nhớt cao hạn chế sự phân bố chitosan trong dung
dịch [10].
- Độ đề acetyl (DD): chitosan có khả năng hòa tan trong dịch acid loãng tạo ra
một hệ keo dƣơng cực, do vậy chitosan có độ deacetyl hóa càng cao thì khả năng
hòa tan càng lớn, điều này tạo điều kiện cho quá trình tƣơng tác và bẩy các nhân tố