Nghiên cứu chế tạo hạt chitosan cấu trúc xốp ứng dụng làm vật liệu hấp phụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT CHITOSAN CẤU TRÚC
XỐP - ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ

GVHD

: TS. Trần Quang Ngọc

Họ và tên : Võ Nhật Thăng
MSSV

: 55133935

Lớp

: 55 Công nghệ hóa học

Nha Trang, tháng 6, năm 2017


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Để luận văn này đạt kết quả tốt đẹp, tôi đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ của
nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân. Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép tôi được

bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các cá nhân và cơ quan đã tạo điều kiện giúp đỡ
trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Trước hết tôi xin gởi tới các thầy cô khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học
Nha Trang và các thầy cô Bộ môn Hóa lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe và lời
cảm ơn sâu sắc. Với sự quan tâm, dạy dỗ, chỉ bảo tận tình chu đáo của thầy cô, đến
nay tôi đã có thể hoàn thành luận văn, đề tài: ”Nghiên cứu chế tạo hạt chitosan cấu trúc
xốp - ứng dụng làm vật liệu hấp phụ”.
Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo TS.Trần Quang
Ngọc đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành tốt luận văn này trong thời gian
qua.
Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại học Nha Trang,
Phòng thí nghiệm khu Công Nghệ Cao, các Khoa Phòng ban chức năng đã trực tiếp
và gián tiếp giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một học viên, đồ
án này không thể tránh được những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo,
đóng góp ý kiến của các thầy cô để tôi có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của
mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này.
Xin chân thành cảm ơn!

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................. 3
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU .............................................................................................. 9
1.1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 9

1.2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 11
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 11
1.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ............................................................... 11
1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................... 11
1.6. Bố cục đề tài ................................................................................................... 11
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN .................................................................................... 12
2.1. Tổng quan về chitosan ...................................................................................... 12
2.1.1. Tổng quan về chitin – chitosan..................................................................... 12
2.1.2. Cấu trúc hoá học của chitosan ...................................................................... 12
2.1.3. Tính chất vật lý của chitin/chitosan .............................................................. 13
2.1.4. Tính chất hoá học của chitin/chitosan ........................................................... 14
2.1.5. Tính chất sinh học chitin/chitosan ................................................................ 19
2.1.6. Một số ứng dụng chitosan ............................................................................ 19
2.17 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ứng dụng của chitosan.............................. 23
2.2. Tổng quan về vật liệu composite trên nền chitosan ............................................ 26
2.2.1. Nanocompozit chitosan/nano kim loại. ......................................................... 26
2.2.2. Ứng dụng trong chế tạo gốm y sinh. ............................................................. 29
2.2.3. Ứng dụng trong hệ dẫn thuốc. ...................................................................... 30
2.2.4. Ứng dụng trong liệu pháp nhiệt trị ung thư ................................................... 30
2.2.5. Ứng dụng trong hấp phụ kim loại nặng trong dung dịch ................................ 31
2.2.6. Ứng dụng trong chế tạo dung dịch/gel kháng khuẩn ...................................... 31
2.3. Tổng quan về vỏ trấu – tro trấu ......................................................................... 32
2.3.1. Giới thiệu.................................................................................................... 32
2.3.2. Thành phần của vỏ trấu ............................................................................... 32
2.3.3. Ứng dụng của vỏ trấu .................................................................................. 34

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 3

Đồ án tốt nghiệp
2.3.4. Thành phần của tro trấu ............................................................................... 35
2.3.5. Ứng dụng của tro trấu .................................................................................. 35
2.3.6. Sơ lược về Silica ......................................................................................... 37
2.4. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ .................................................................. 38
2.4.1. Các khái niệm ............................................................................................. 39
2.4.2. Cân bằng hấp phụ......................................................................................... 40
2.4.3. Động học hấp phụ ........................................................................................ 42
2.4.4. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt ................................................................... 43
2.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ................................................. 47
2.4.6. Hấp phụ trong môi trường nước .................................................................... 47
2.5. Xanh Methylen ................................................................................................. 48
2.5.1. Khái quát về Xanh methylen ......................................................................... 48
2.5.2. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ xanh methylen ......................................... 50
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 52
3.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 52
3.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 52
3.2.1. Phương pháp thu thập số liệu ........................................................................ 52
3.2.2. Phương pháp phân tích trắc quang ................................................................ 52
3.2.3. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................ 54
3.2.4. Hóa chất và thiết bị ...................................................................................... 55
3.2.5. Tổng hợp chitosan ........................................................................................ 55
3.2.6. Tách Silica (SiO2) từ tro trấu ........................................................................ 57
3.2.7. Tổng hợp vật liệu hấp phụ từ chitosan và SiO2 .............................................. 60
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................... 62
4.1. Tách Silica từ tro trấu ....................................................................................... 62
4.2. Tổng hợp vật liệu hấp phụ chitosan từ chitosan và SiO2 ..................................... 63
4.3. Khảo sát khả năng hấp phụ xanh metylen của chitosan ...................................... 64
4.3.1. Dựng đường chuẩn xanh metylen ................................................................. 64

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp
4.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xanh metylen của VLHP .......... 64
4.4. So sánh khả năng hấp phụ xanh metylen của VLHP (Chitosan) với Silica
và Composite (Chitosan + SiO2) .............................................................................. 73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 76

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Cấu trúc phân tử của chitin.......................................................................... 12
Hình 2.2: Cấu trúc phân tử của chitosan...................................................................... 12
Hình 2.3: Sự tạo thành chitin từ chitosan .................................................................... 13
Hình 2.4: Cấu trúc phân tử chitosan trong không gian ................................................. 13
Hình 2.5: Hình thái tự nhiên của chitin, chitosan ......................................................... 14
Hình 2.6: Thành phần hóa học của vỏ tôm .................................................................. 14
Hình 2.7: Phổ IR của Chitin (A) và Chitosan (B) ......................................................... 15
Hình 2.8: Màng bao NOCC ........................................................................................ 21
Hình 2.9: Ứng dụng nanocomposite polyme/kim loại trong y sinh ............................... 27

Hình 2.10: Vỏ trấu ..................................................................................................... 33
Hình 2.11: Thạch anh alpha ....................................................................................... 39
Hình 2.12: Tridimit .................................................................................................... 39
Hình 2.13: Cristobalit ................................................................................................ 39
Hình 2.14: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir......................................................... 46
Hình 2.15: Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf........................................................................... 46
Hình 2.16: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ....................................................... 47
Hình 2.17: Sự phụ thuộc lg q vào lg Ccb ...................................................................... 47
Hình 2.18: Công thức hóa học của xanh methylen ...................................................... 49
Hình 2.19: Dạng oxy hóa và khử của Xanh methylen .................................................. 49
Hình 3.1: Phương trình thủy phân Protein ................................................................... 56
Hình 3.2: Sơ đồ tổng hợp Chitosan ............................................................................. 57
Hình 3.3: Bột Silica (SiO2) thu được........................................................................... 58
Hình 3.4: Bột Silica (SiO2) thu được........................................................................... 58
Hình 3.5: Sơ đồ quy trình tổng hợp SiO2 ..................................................................... 59
Hình 3.6: Sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu hấp phụ .................................................... 60
Hình 3.7: Kết tủa được lọc, rửa bằng thiết bị lọc hút chân không ................................. 61
Hình 3.8: Vật liệu hấp phụ thu được ........................................................................... 61

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp
Hình 4.1: Đun khuấy tro trấu với NaOH ..................................................................... 62
Hình 4.2: Tro trấu sau khi đun .................................................................................... 62
Hình 4.3: Silica trước khi được sấy, nghiền................................................................. 62
Hình 4.4: Sản phẩm Silica thu được............................................................................ 62
Hình 4.5: Hỗn hợp Chitosan và SiO2 .......................................................................... 63

Hình 4.6: Trung hòa bằng hỗn hợp bằng NaOH .......................................................... 63
Hình 4.7: Kết tủa được lọc rửa bằng nước cất ............................................................. 63
Hình 4.8: Vật liệu hấp phụ thu được ........................................................................... 63
Hình 4.9: Đường chuẩn xác định nồng độ Xanh metylen ............................................. 64
Hình 4.10: Mối quan hệ của hiệu suất hấp phụ vào thời gian và VLHP ........................ 66
Hình 4.11: Mối quan hệ của hiệu suất hấp phụ vào pH của dd Xanh metylen ............... 67
Hình 4.12: Mối quan hệ của hiệu suất hấp phụ vào nhiệt độ của dd Xanh metylen ........ 69
Hình 4.13: Mối quan hệ của hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP .......................... 70
Hình 4.14: Mối quan hệ của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ của dd Xanh metylen ........ 71
Hình 4.15: Đường đẳng nhiệt Langmuir đối với Xanh metylen .................................... 72
Hình 4.16: Sự phụ thuộc của C1/q vào C1 đối với Xanh metylen .................................. 72

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Hàm lượng chitin trong vỏ một số loại giáp xác ở nước ta ............................ 21
Bảng 2.2: Thành phần hữu cơ của vở trấu ................................................................... 34
Bảng 2.3: thành phần hóa học của vỏ trấu ................................................................... 34
Bảng 2.4: Các thành phần oxit có trong tro trấu........................................................... 35
Bảng 2.5: Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng ............................................. 44
Bảng 4.1: Các tỉ lệu giữa Chitosan và SiO2 để tạo ra vật liệu hấp phụ .......................... 63
Bảng 4.2: Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Xanh metylen ................... 64
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của thời gian và VLHP đến độ hấp phụ đo được ........................ 65
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của thời gian và VLHP đến nồng độ còn lại của MB .................. 65
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của thời gian và VLHP đến hiệu suất hấp phụ ............................ 65

Bảng 4.6: Ảnh hưởng của thời gian và VLHP đến dung lượng hấp phụ ........................ 66
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của pH dd MB đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ ................. 67
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ dd MB đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ .......... 68
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ ...... 69
Bảng 4.10: Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu dd Xanh metylen đến hiệu suất hấp phụ
và dung lượng hấp phụ............................................................................................... 71
Bảng 4.11: Các thông số hấp phụ của VLHP và Silica ................................................ 73

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành công nghệ chế biến thủy
sản cũng phát triển vượt bậc và đóng góp một phần không nhỏ vào việc phát triển nền
kinh tế đất nước. Tuy nhiên, công nghệ chế biến thủy sản phát triển bên cạnh những
thuận lợi như chế biến ra các mặt hàng thủy sản có chất lượng cao, đảm bảo vệ sinh an
toàn thực phẩm phục vụ cho xuất khẩu và tiêu thụ trong nước còn có bất lợi là lượng
phế liệu thủy sản thải ra rất nhiều làm ô nhiễm môi trường. Một trong những nguồn
phế liệu thải ra là vỏ của các động vật giáp xác như tôm, cua, ghẹ... Nguồn phế liệu
này hiện nay chủ yếu dùng làm thức ăn chăn nuôi hay làm phân bón nên hiệu quả kinh
tế rất thấp. Mục tiêu đặt ra cho các nhà công nghệ là nghiên cứu để tận dụng tối đa
những thành phần có trong phế liệu thủy sản nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của
chúng và tránh được ô nhiễm môi trường do chúng gây nên.
Trong các mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế thì các mặt hàng thủy sản đông
lạnh từ giáp xác chiếm từ 70-80% công suất chế biến. Vì vậy, lượng phế liệu từ vỏ

giáp xác do các nhà máy thủy sản thải ra khá lớn khoảng 70.000 tấn/năm. Nguồn phế
liệu này chứa một lượng lớn chitin-là nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp sản xuất
chitosan và các sản phẩm có giá trị khác.[1]
Trong số các polyme sinh học, chitosan đã và đang thu hút sự quan tâm của các
nhà nghiên cứu. Chitosan là sản phẩm deacetyl hóa chitin, có nguồn gốc từ phế phẩm
của ngành chế biến thủy hải sản, là polyme có hàm lượng đứng thứ 2 trong tự nhiên
(sau xenlulo). Chitosan mang đầy đủ đặc trưng ưu việt của chitin như: có tính tương
thích sinh học và không độc hại, có khả năng phân hủy sinh học, có tính hấp phụ
cao.[2]
Trong những năm gần đây, cùng với việc tìm ra những ứng dụng mới của chitin,
chitosan và dẫn xuất, việc sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm nguồn gốc chitin, chitosan
không ngừng gia tăng. Bên cạnh việc hạn chế ô nhiễm từ vỏ động vật giáp xác, trong
lĩnh vực môi trường, chitosan còn có thể được tận dụng làm vật liệu hấp phụ để loại bỏ
các kim loại nặng và hợp chất ô nhiễm hữu cơ khác nhờ sự có mặt của các nhóm chức
linh động amino và hydroxyl trong mạch phân tử của nó. Chitosan và một số dẫn xuất
của nó có ái lực rất cao đối với các chất nhuộm phân tán và hoạt tính do nhóm amino

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp
của nó dễ dàng bị cation hóa, từ đó hấp phụ mạnh các chất nhuộm anion có trong môi
trường axit thông qua tương tác tĩnh điện.[10]
Ngày nay với sự phát triển của thế giới về mọi mặt, đặc biệt trong lĩnh vực công
nghiệp đã tạo ra ngày càng nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu con người, nhưng mặc
trái của nó là thải ra môi trường nhiều chất thải độc hại. Trong số các dạng ô nhiễm
môi trường, ô nhiễm môi trường nước đang là vấn đề nóng bỏng hiện nay. Chất gây ô
nhiễm có thể là các chất vô cơ hoặc các chất hữu cơ. Sự có mặt của các chất ô nhiễm

này trong nước là do nguồn nước thải công nghiệp từ nhà máy khai thác mỏ, tinh lọc
dầu, sản xuất sợi, sơn, thuốc nhuộm… Các hợp chất hữu cơ như phenol, xanh metylen,
alizarin red S thuộc loại phổ biến trong nước thải công nghiệp. Các hợp chất này có
độc tính cao đối với người và loài vật, bởi chúng khó bị phân hủy trong tự nhiên, dễ
hấp phụ qua da, đi vào trong cơ thể phát huy độc tính, tàn phá hủy hoại tế bào sống.
Nghiên cứu để loại bỏ các hợp chất này và các hợp chất hữu cơ độc hại khác ra khỏi
môi trường nước là góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hiện nay, có nhiều
phương pháp để tách loại xử lý chất hữu cơ trong nước: trao đổi ion, thẩm thấu ngược
và màng, keo tụ và hấp phụ. Trong đó, phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi do
giá thành thấp và hiệu quả cao. Các vật liệu hấp phụ bao gồm các khoáng chất vô cơ:
đất sét, zeolile, đá ong, diatomite; các chất hữu cơ: chiti/chitosan, alginate; các oxit vô
cơ: nano oxit sắt, nano oxit silic… Các nghiên cứu về tiềm kiếm, tổng hợp chất hấp
phụ để xử lý chất hữu cơ nói chung và phẩm nhuộm nói riêng đã và đang được nghiên
cứu nhiều trong nước cũng như ngoài nước
Việc nghiên cứu kết hợp giữa các polyme tự nhiên và các oxit vô cơ cũng đã
được chế tạo và ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên các nghiên cứu
này cũng cần mở rộng với các polyme khác. Vật liệu polyme compozite kết hợp oxit silic
trên nền polyme chitosan hứa hẹn sẽ tăng cường ứng dụng của loại vật liệu này trong
nhiều lĩnh vực. Chính vì vậy mục tiêu là chế tạo vật liệu composite chứa oxit silic trên
nền chitosan nhằm kết hợp các tính chất quý báu riêng rẽ của các vật liệu thành phần,
tạo ra hệ polyme composite đa chức năng có tiềm năng ứng dụng trong vật liệu hấp
phụ.
Được sự giúp đỡ của GVHD thầy Trần Quang Ngọc, em đã tiến hành thực hiện
đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hạt Chitosan cấu trúc xốp – ứng dụng làm vật liệu hấp
phụ”.

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 10

Đồ án tốt nghiệp
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong vỏ tôm kết hợp với SiO2 trong tro trấu để
chế tạo hạt chitosan có cấu trúc xốp. Khảo sát khả năng hấp phụ của hạt chitosan.

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu chế tạo Chitosan từ vỏ tôm và Silica từ vỏ trấu. Tổng hợp vật liệu
hấp phụ (chitosan cấu trúc xốp) từ Chitosan và Silica chế tạo được
Chất lượng và ứng dụng của vật liệu hấp phụ kết hợp từ chất nền chitosan và chất
cốt SiO2

1.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
 Nghiên cứu lý thuyết
-

Nghiên cứu nguồn gốc, trạng thái tồn tại của chitin – chitosan, SiO2 trong tro
trấu.

-

Nghiên cứu các các tính chất hóa lý của chitin – chitosan, SiO2 trong tro trấu.

-

Nghiên cứu khả năng sử dụng chitin – chitosan và SiO2 để chế tạo vật liệu hấp
phụ.

-

Nghiên cứu khả năng hấp phụ của Xanh metylen với các lại vật liệu hấp phụ

 Nghiên cứu thực nghiệm
-

Chiết suất SiO2 từ tro trấu, tính toán hiệu suất kết quả thu được.

-

Nghiên cứu tỉ lệ pha trộn thích hợp giữa chitosan với SiO2 từ tro trấu để tạo vật
liệu hấp phụ có khả năng hấp phụ màu và hấp thụ các kim loại nặng.

-

Khảo sát khả năng hấp phụ của hạt chitosan cấu trúc xốp đối với Xanh metylen

1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu ứng dụng mới của chitosan


Ý nghĩa thực tiễn: Tạo ra vật liệu hấp phụ có khả năng hấp phụ các chất màu và
hấp thụ các kim loại nặng.

1.6. Bố cục đề tài
Bố cục luận văn được chia làm 4 phần:
Chương 1: Mở đầu
Chương 2: Tổng quan
Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về Chitin - Chitosan
2.1.1. Cấu trúc của chitin:
Chitin là polisaccarit mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenlulozơ,
trong đó nhóm (–OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm axetyl amino (–
NHCOCH3). Như vậy chitin là poli (N–axety–2–amino–2–deoxi–β–D–glucopyranozơ)
liên kết với nhau bởi các liên kết β–(C–1–4)–glicozit. Trong đó các mắt xích của chitin
cũng được đánh số như của glucozơ.[3,5]

Hình 2.1: Cấu trúc phân tử của chitin
2.1.2. Cấu trúc của chitosan:
Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế
nhóm (–COCH3) ở vị trí C(2).
Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các
liên kết β–(1–4)–glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là poly β–(1–4)–2-amino-2deoxi–D–glucozơ hoặc là poly β–(1–4)–D– glucozamin.[3,5]

Hình 2.2: Cấu trúc phân tử của chitosan

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 12

Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.3: Sự tạo thành chitin từ chitosan.[6]

Hình 2.4: Cấu trúc phân tử chitosan trong không gian.[11]
2.1.3. Tính chất vật lý của chitin/chitosan:[3,5,6,11,15]
 Chitin và chitosan là những polymer sinh học có khối lượng phân tử lớn.
 Chitosan có màu trắng ngà hoặc vàng nhạt, không mùi, không vị, nhiệt độ nóng
chảy 309 - 311o C.[3]
 Chitin có hình thái tự nhiên ở dạng rắn. Màu của vỏ giáp xác hình thành từ hợp
chất của chitin ( dẫn xuất của 4-xeton và 4,4’ di xeton-ß-carotene ).
 Còn chitosan là chất rắn vô định hình, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ thành
các kích cỡ khác nhau.
 Chitosan có thể tan trong Ordimethylactamine (DMA) có chứa 8% lithium
choloride hoặc axit hữu cơ như acetic acid, citric acid, chlohydrite acid, không
tan trong nước, xút, cồn hoặc các dung môi hữu cơ khác. Bột chitosan có dạng
hơi sệt trong tự nhiên và màu sắc của nó biến đổi từ vàng nhạt đến trắng.
 Giống như cellulose, chitosan là chất xơ, nhưng không giống chất xơ thực vật,
chitosan có khả năng tạo màng, có các tính chất của cấu trúc quang học…
 Chitosan có khả năng tích điện dương do đó nó có khả năng kết hợp với những
chất tích điện âm như chất béo, lipid và acid mật...

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp
 Chitosan là chất có độ nhớt cao. Độ nhớt của chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như mức độ deacetyl hóa, khối lượng nguyên tử, nồng độ dung dịch, độ mạnh

của lực ion, pH và nhiệt độ...
 Tỷ trọng của chitin từ tôm và cua thường là 0,06 và 0,17 g/ml, điều này cho thấy
chitin từ tôm xốp hơn từ cua, từ nhuyễn thể xốp hơn từ cua 2,6 lần. Tỷ trọng của
chitin và chitosan từ giáp xác rất cao (0,39g/cm3), nó phụ thuộc vào phương pháp
chế biến, ngoài ra, mức độ deacetyl hóa cũng làm tăng tỷ trọng của chúng.

Hình 2.4: Hình thái tự nhiên của chitin, chitosan
2.1.4. Tính chất hoá học của chitin/chitosan: [3,5,6,11,15]
- Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức –OH, –NHCOCH3 trong
các mắt xích N–axetyl–D–glucozamin và nhóm –OH, nhóm –NH2 trong các mắt
xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit. Phản
ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O–, dẫn xuất thế
N–, hoặc dẫn xuất thế O–, N–.[3]
- Mặt khác chitin/chitosan là những polime mà các monome được nối với nhau bởi
các liên kết β–(1–4)–glicozit; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hoá
học như: axit, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzim thuỷ phân.[3]

Hình 2.6: Thành phần hóa học của vỏ tôm.[11]

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.7: Phổ IR của Chitin (A) và Chitosan (B).
 Độ deacetyl (DD).[6]
Một trong những chỉ số quan trọng của chitosan là độ deacetyl hoá (DD) hoặc độ
acetyl hoá (DA = 100 – DD). Chitosan có độ DD khác nhau dẫn đến sự khác nhau về

khối lượng phân tử, độ nhớt, khả năng hoà tan trong acid,...
Hiện nay có nhiều phương pháp để xác định DD và sau đây là những phương
pháp phổ biến nhất.
 Phương pháp xác định phổ hồng ngoại:
Khi khảo sát phổ IR của chitin và chitosan, các nhà nghiên cứu nhận thấy dao
động hấp thu của nhóm –OH không phụ thuộc vào DD trong khi ở nhóm amide(I) có
hiện tượng này. Từ đó các nhà nghiên cứu đưa ra nhiều công thức thực nghiệm tính
DD của sản phẩm. Các công thức này khá lặp lại về kết quả và phù hợp với kết quả
của phương pháp chuẩn độ keo.
DD = 100 – (A1655/A3450)X115
Trong đó:
A1655: diện tích phần phổ hấp thu do dao động của nhóm amide (I)
A3450: diện tích phần phổ hấp thu do dao động của nhóm –OH
115: hệ số thực nghiệm
Hoặc:

DD = 100 x (1 – A1655/A3450/1,33)

Ngoài ra trong một số tài liệu khác, người ta cũng đề cập đến công thức sau:
DD = 97,67 – 26,486 x (A1655/A3450)

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp
 Phương pháp phản ứng với ninhydrin.
Nhóm amino của chitin và chitosan có khả năng phản ứng với ninhydrin tạo ra
hợp chất khử và amoni. Hai hợp chất này phản ứng với nhau tạo hợp chất mang màu.

Định độ hấp thu màu bằng phương pháp quang phổ UV-Vis, từ đó xác định DD.
o Phương pháp xác định độ keo.
Phương pháp này dựa trên phương pháp định lượng độ keo do Terayama dùng để
phân tích các hợp chất đa điện tích trong dung dịch. Dung dịch của một anionic đã biết
nồng độ được mang đi tác dụng với dung dịch chitosan trong HCl, dùng methylen blue
để xác định điểm cuối.
o Phương pháp chưng cất với acid phosphoric
Khi tác dụng với acid phosphoric ở nhiệt độ cao, gốc acetyl trong chitosan sẽ bị
tách ra dưới dạng acid acetic và định lượng bằng NaOH theo phương pháp chuẩn độ
thể tích.
Cách tiến hành như sau: cho 0,3g vào dung dịch chứa 50ml H2O và 50ml H3PO4
85%, tiến hành chưng cất với nhiệt độ tăng dần 1oC trong 1 phút cho đến 160°C, duy
trì nhiệt độ này trong 60 phút, định lượng dịch chưng cất bằng dd NaOH 0,1 N với
chất chỉ thị màu phenolphtalein.
Độ deacetyl được tính theo công thức:
DD = 100 – 2.03.V/m
Trong đó:
2.03: hệ số liên quan đến phân tử lượng của chitin tính theo lý thuyết.
V: thể tích thực chuẩn độ mẫu.
m: khối lượng mẫu thử.
 Dung môi và tính tan.[6]
Chitosan là một bazơ, dễ tạo muối với các acid, hình thành những chất điện ly
cao phân tử (polyelectrolyt) có tính tan phụ thuộc vào bản chất của các anionic có liên
quan. Quá trình hoà tan chitosan có thể xảy ra 2 giai đoạn: hình thành muối và hoà tan
muối. Tuy nhiên, thường cho acid và chitosan đã ở dạng huyền phù trong nước để hai
quá trình xảy ra đồng thời. Tính tan của muối chitosan phụ thuộc vào trọng lượng phân
tử, mức độ deacetyl hoá, tổng lượng acid có mặt và nhiệt độ dung dịch.

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp
 Thuỷ phân bằng acid.[6]
Trong môi trường acid, chitin – chitosan đều bị thuỷ phân. Khả năng bị thuỷ
phân phụ thuộc vào các nhóm thế trong chitin theo thứ tự sau:
–NHCOCH3< –OH < –NH2
Mức độ thuỷ phân phụ thuộc vào loại acid, nồng độ acid, nhiệt độ và thời gian
phản ứng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy trong môi trường H2SO4, sự thuỷ phân
chitosan luôn kèm theo quá trình O < N– sulfate hoá, cho sự cắt mạch phân tử chitosan
một cách ngẫu nhiên.
Trong dung dịch HCl, chitosan bị cắt mạch nhưng không như trong dung dịch
H2SO4. HCl thủy phân chitosan sản phẩm cuối cùng chủ yếu là monomer, dimer,
trimer. Trong môi trường khác như HF, H3PO4 chitosan vẫn bị thủy phân nhưng ở mức
độ khác nhau. Trong dung dịch CH3COOH, sự thuỷ phân chitosan ở nhiệt độ thường
xảy ra là không đáng kể.
 Phản ứng nitrat hoá.[6]
Chitosan tương tự celluloze có đặc tính tạo nitrat. Tuy nhiên, hỗn hợp HNO3–
H2SO4 được dùng làm tác nhân để điều chế celluloze nitrat lại không thích hợp cho
chitosan vì H2SO4 gây phản ứng cắt mạch chitosan. Có hai hướng điều chế chitosan
nitrat như sau:
Chitosan phản ứng với HNO3 loãng. Chitosan tác dụng với hỗn hợp của acid
acetic loãng: anhydric acetic: acid nitric nguyên chất ở nhiệt độ thấp hơn 5°C theo tỉ lệ
1:1:1:3.
Sản phẩm thu được từ hai quá trình trên đều là muối acid của chitosan nitrat, có
mức độ thế là 1.65 dưới tác dụng của kiềm loãng sẽ chuyển sang chitosan nitrat có
hàm lượng O-nitrat không đổi, thường thực hiện trong aceton 50%.
 Phản ứng photphat hoá.[6]
Phản ứng photphat hóa xảy ra khi cho chitosan tác dụng với 15 phần pyridine và

5 phần phosphorus axychlorid ở 40°C trong 5 giờ. Sản phẩm có hàm lượng P là 24%.
Có hai phương pháp điều chế ester phosphat của chitosan:
Dựa trên phương pháp điều chế celluloze phosphat, gia nhiệt chitosan với hỗn
hợp acid phosphoric và ure. Thường dùng một chất lỏng trơ để xúc tiến phản ứng như
DMF, toluen.

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp
Thực hiện phản ứng của chitosan với pentoxid P ở nhiệt độ từ 0 → 5°C. Trong
đó, chitosan đã được hoà tan trước trong methan sulphonic acid.
 Phản ứng Sulfat hoá.[6]
Quá trình Sulfat hoá xảy ra bằng cách xử lý chitosan, tái tạo tủa, chuyển hoá
dung môi thông qua chuỗi: nước → ethanol → ethanol nguyên chất → diethylether →
DMF và phức SO3 - DMF trong lượng thừa DMF, phản ứng được duy trì ở nhiệt độ
phòng. Sản phẩm tạo thành một nhóm N-sulphate và O-sulphate:
Chitosan –NH2 + O3S–O–CH = N(CH3)2 → Chitosan –NH-SO2OH + HCON(CH3)2
 Phản ứng khử nhóm amin và cắt mạch bằng HNO2.[6]
Acid nitrơ được sử dụng để thực hiện phản ứng deamin hoá và depolymer hoá
chitosan, phản ứng xảy ra càng mạnh khi có mặt của AgNO3. Khi thực hiện phản ứng
depolymer hoá chitosan ở nhiệt độ phòng bằng HCl 3M thì cần 160 giờ. Trong khi đó
nếu dùng HNO2 thì chỉ cần 5 phút ở nhiệt độ phòng. Tuy nhiên để thực hiện tốt phản
ứng deamin hoá chitosan, người ta thay bằng anhydrid N2O3. Cơ chế phản ứng như
sau: trước hết hình thành ion diazonium, ion này phân hủy tạo ion carbonium, gây ra
sự cắt mạch.
 Tính tạo phức.[6]
Trong môi trường acid, chitosan bị proton hoá nên nó phản ứng được với các

polyanion tạo phức. Khi pH > 4, nó tạo phức được với các hợp chất màu và kim loại
nặng. Các nhà khoa học giả thuyết rằng do đôi electron tự do của nhóm amin đã giúp
chitosan tạo được liên kết cho nhận với các đối chất. Tuy nhiên, còn phải xem xét tới
các hiện tượng đơn giản như hấp phụ, tương tác tĩnh điện và sự trao đổi ion. Bên cạnh
đó, môi trường nhóm chức amin cũng làm tăng hiệu lực phức của chitosan.
Sự tạo phức giữa chitosan và các ion kim loại nói chung rất khác nhau, cấu trúc
của phức chất theo đó cũng ít được công nhận. Tuy nhiên, phức chất giữa chitosan và
đồng, niken đã được rất nhiều nhà nghiên cứu xác định và chỉ ra ion Cu(II) hoặc Ni(II)
là ion trung tâm, một ligand là nhóm –NH2, 2 ligand còn lại là nhóm –OH ở C3và C6.
Tuy nhiên, ligand thứ tư vẫn có hai ý kiến trái ngược nhau, một ý kiến cho rằng đó là
một phân tử nước, một ý kiến cho ràng đó là OH nối giữa 2 vòng D – Glucoz.

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp
Theo Tanja Becker, Michael Schlaak và Henry Strasdeit (2000), khả năng hấp
phụ của chitosan đối với từng ion kim loại như sau: Cu(II) > Cd(II) ~ Ni(II) > Pb(II).
2.1.5. Tính chất sinh học chitin/chitosan.[6]
Chitosan không độc, dùng an toàn cho người, có khả năng tự phân hủy sinh học.
Nó là chất mang lý tưởng trong hệ tống vận chuyển thuốc, không những sử dụng trong
đường uống, tiêm tĩnh mạch, mà còn sử dụng an toàn trong ghép mô
Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: tính kháng nấm, tính kháng
khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào,
cầm máu, chống sưng u.
Ngoài ra chitosan có tác dụng làm giảm cholesterol và lipit trong máu, hạ huyết
áp, điều trị thận mãn tính.
Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptit - insulin, kích thích việc tiết ra

insulin ở tuyến tụy nên nó được dùng để điều trị bệnh tiểu đường.
2.1.6. Một số ứng dụng của chitosan.[3,5,6,11,15]

a. Ứng dụng của chitosan trong công nghệ thực phẩm:


Chất làm trong - Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất nước quả:[3]

Trong sản xuất nước quả, việc làm trong là yêu cầu bắt buộc. Thực tế hiện nay
đang sử dụng các chất làm trong như: genatin, bentonite, kalicaseinat, tannin,
polyvinyl pirovinyl. Chitosan là tác nhân tốt loại bỏ đi đục, giúp điều chỉnh acid trong
nước quả. Đối với dịch quả táo, nho, chanh, cam không cần qua xử lý pectin, sử dụng
chitosan để làm trong. Đặc biệt nước táo, độ đục có thể giảm tối thiểu chỉ ở mức xử lý
với 0,8 kg/m3 mà không hề gây ảnh hưởng xấu tới chỉ tiêu chất lượng của nó.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chitosan có ái lực lớn đối với hợp chất polyphenol
chẳng hạn: catechin, proanthocianydin, acid cinamic, dẫn xuất của chúng, những chất
mà có thể biến màu nước quả bằng phản ứng oxy hóa.


Sử dụng trong thực phẩm chức năng:[3]

Chitosan có khả năng làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu. Nếu sử dụng
thực phẩm chức năng có bổ sung 4% chitosan thì lượng cholesterol trong máu giảm đi
đáng kể chỉ sau 2 tuần. Ngoài ra chitosan còn xem là chất chống đông tụ máu. Nguyên
nhân việc giảm cholesterol trong huyết và chống đông tụ máu được biết là không cho

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 19

Đồ án tốt nghiệp
tạo các mixen. Điều chú ý là ở pH = 6 – 6,5 chitosan bắt đầu bị kết tủa, toàn bộ chuỗi
polysacchrite bị kết lắng và giữ lại toàn bộ lượng mixen trong đó. Chính nhờ đặc điểm
quan trọng này chitosan ứng dụng trong sản phẩm thực phẩm chức năng.


Thu hồi protein:[3]

Whey coi là chất thải của trong công nghiệp sản xuất format, nó có chứa lượng
lớn lactose và protein ở dạng hòa tan. Nếu thải trực tiếp ra ngoài nó gây ô nhiễm môi
trường, còn nếu xử lý nước thải thì tốn kém trong vận hành hệ thống mà hiệu quả kinh
tế không cao. Việc thu hồi protein trong whey được xem là biện pháp làm tăng hiệu
quả kinh tế của sản xuất format. Whey protein khi thu hồi được bổ sung vào đồ uống,
thịt băm, và các loại thực phẩm khác. Đã đưa ra nhiều phương pháp khác nhau nhằm
thu hồi hạt protein này và chitosan được coi mang lại nhiều hiệu suất tách cao nhất. Tỷ
lệ chitosan để kết bông các hạt lơ lửng là 2,15% (30mg/l); độ đục thấp nhất ở pH 6,0.
Nghiên cứu về protein thu được bằng phương pháp này: Không hề có sự khác biệt về
giá trị giữa protein có chứa chitosan và protein thu được bằng đông tụ casein hoặc
whey protein.
Ngoài thu hồi protein từ whey, người ta sử dụng chitosan trong thu hồi các axit amin trong nước của sản xuất đồ hộp, thịt, cá…


Phân tách rượu- nước:[3]

Chitosan đã được xử lý đặc biệt để tạo ra dạng màng rỗng. Với việc điều chỉnh
tốc độ thẩm thấu (lượng chất lỏng đi qua màng khoảng 1 m3/h). Màng này được sử
dụng trong hệ thống phản ứng đòi hỏi không dùng nhiệt độ không quá cao. Việc phân
tách này chỉ loại đi nước, kết quả là hàm lượng ethanol có thể lên đến 80%.


Ứng dụng làm màng bao (bảo quản hoa quả, thực phẩm):[3,14]

Lớp màng không độc bao quanh bên ngoài bao toàn bộ khu cư trú từ bề mặt khối
nguyên liệu nhằm hạn chế sự phát triển vi sinh vật bề mặt - một nguyên nhân chính
gây thối hỏng thực phẩm.
N-O carboxymethy (NOCC) được xử lý đặc biệt từ phản ứng của chitosan và
monochloroacetic acid trong điều kiện kiềm, NOCC bị hòa tan trong dung dịch ở pH >
6 hoặc pH < 2. Màng NOCC dẻo có thể tạo thành ngay trong dung dịch nước đó. Lớp
màng này có tính thấm chọn lọc các khí như oxy, cacbon dioxide mà còn có khả năng
phân tách hỗn hợp khí như: ethylene, ethane, acetylence. Nghiên cứu về tính độc tố

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp
của NOCC cho thấy ở nồng độ 50.000 ppm có thể gây chết chuột trong 14 ngày.
Tương tự như vậy, các nghiên cứu ở thỏ cũng chỉ ra rằng: con đường chính để loại đi
các polymer trong máu là thông qua con đường nước tiểu. Tuy nhiên không có dẫn
chứng đáng chú ý hơn được nhắc tới nữa.[14]

Nguyên liệu
Vỏ hến
Vỏ ốc
Vỏ cua đồng
Vỏ tôm đồng
Vỏ tôm biển

Khối lượng (g)
80
80
80
80
80

Chitin (g)
0,39 ± 0,01
0,99 ± 0,02
18,65 ± 0,27
24,05 ± 0,15
26.52 ± 0,24

Hàm lượng(%)
0,48
1,24
18,2
30,0
33,1

Bảng 2.1. Hàm lượng chitin trong vỏ một số loại giáp xác ở nước ta.[11]
Quả táo được nhúng hoặc phun bởi màng NOCC có thể giữ độ tươi hơn 6 tháng
và độ acid trong khoảng 250 ngày nếu ở điều kiện bảo quản lạnh. Màng này mang lại
cho quả độ bóng sáng nhưng trong và không nhớt khi cầm. Chúng dễ dàng loại đi bằng
rửa với nước, NOCC cũng có hiệu quả đối với bảo quản các loại trái cây khác như lê,
đào, mận. Lê được xử lý với NOCC tỷ lệ bị mắc hỏng thịt cùi và thối ít hơn sao với lê
ở không khí có tỷ lệ oxygen là 1-2%. Viện bảo vệ và chăm sóc sức khỏe Canada đã
chứng minh rằng việc sử dụng NOCC trên quả , khi sử dụng không cần phải rửa và lột
vỏ trước khi ăn. Bởi vì NOCC vẫn chứa lượng amin tự do, nó có thể có nhiều ở tính

chất chitosan và ứng dụng trong chữa lành vết thương đang lên da non, giảm hàm
lượng cholesterol trong máu.

Hình 2.8: Màng NOCC

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp
Màng chitosan cũng có lợi ích lớn với việc làm cứng thịt quả, ổn định axit. Điều
này được chỉ ra bởi nó làm giảm lượng anthocyanin chứa trong quả. Nấm là thủ phạm
chính dễ gây thối quả nhất trong khi đó ưu điểm của chitosan nó có thể kháng nấm .
Thêm vào đó, màng chitosan gần giống như môi trường bên ngoài mà không gây ra
nguyên nhân hô hấp kị khí, nó có thể hấp thụ chọn lọc tới oxy nhiều hơn là carbonic.
Có các kiểm tra trên hạt tiêu xanh, khoai tây, cà rốt, củ cải, hành tây. Trong
những sản phẩm đó chỉ có khoai tây và hạt tiêu xanh có phản ứng lại với màng. Không
làm giảm sự mất hạt, làm chậm lại sự lão hóa đồng thời ngăn chặn thối cũng đã tìm
thấy ở củ cải, cà rốt, măng tây được phủ màng. Chất màng này cũng có thể gây hại đến
các loại quả bằng cách làm tăng khả năng thối hỏng. Việc sử dụng 2% (w/v) màng
chitosan cho hạt tiêu xanh làm giảm việc thối, giảm nâu, tăng CO2 và làm giảm O2 bên
trong màng. Trong khi đó nó cũng không có hiệu quả với quả, củ có hơi nước bị mất
thông qua các sẹo trên củ như khoai tây. Tuy vậy lớp màng này giảm tỷ lệ nâu hóa
trong hơn 12 ngày của quá trình bảo quản.
Ngoài việc sử dụng một mình màng chitosan, hiện nay ở Việt Nam có sự kết
hợp giữa bảo quản bởi màng chitosan và PE.
Quy trình bảo quản trái quýt đường có thời gian tồn trữ đến 8 tuần.Với phương
pháp này, phẩm chất bên trong trái như: hàm lượng đường, hàm lượng vitamin C...
luôn ổn định, tỷ lệ hao hụt trọng lượng thấp, màu sắc vỏ trái đồng đều và đẹp.

b. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác:


Trong y dược:[3]

 Từ Chitosan, vỏ cua, vỏ tôm có thể sản xuất Glucosamin, một dược chất quý dùng
để chữa khớp đang phải nhập khẩu ở nước ta.
 Dùng làm thuốc chữa bệnh viêm loét dạ dày – tá tràng.
 Chỉ phẫu thuật tự hoại.
 Chito-olygosaccarit.
 Da nhân tạo.
 Kem chống khô da.
 Kem dưỡng da ngăn chặn tia cực tím phá hoại da.
 Dùng bào chế dược phẩm.
 Thuốc giảm béo.

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp


Trong công nghiệp:[3]

 Vải col dùng cho may mặc.
 Vải chịu nhiệt, chống thấm.
 Vải Chitosan dùng cho may quần áo diệt khuẩn trong y tế.

 Làm tăng độ bền của giấy.
 Dùng làm thấu kính tiếp xúc.
 Góp phần tăng tính bền của hoa vải.
 Sử dụng trong sản xuất sơn chống mốc và chống thấm.
 Dùng làm mực in cao cấp trong công nghệ in.
 Tăng cường độ bám dính của mực in.


Trong nông nghiệp:[3]

 Bảo quản quả, hạt giống mang lại hiệu quả cao.
 Dùng như một thành phần chính trong thuốc trừ nấm bệnh (đạo ôn, khô vằn...).
 Dùng làm thuốc kích thích sinh trưởng cây trồng cho lúa, cây công nghiệp, cây ăn
quả, cây cảnh…


Trong công nghệ môi trường:[3]

 Xử lý nước thải công nghiệp rất hiệu quả.
 Xử lý nước thải trong công nghiệp nhuộm vải.
 Xử lý nước trong ngành nuôi tôm, cá.
2.1.7. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ứng dụng của chitosan.

a. Nghiên cứu trong nước.[16]
Tác giả Đông Thị Anh Đào và Châu Trần Diễm Ái (Khoa Công Nghệ Hoá Học
Và Dầu Khí - Trường Đại Học Bách Khoa tp.HCM) đã nghiên cứu chế tạo một số
màng bán thấm polysaccaride như CMC, Chitosan dùng bao gói bảo quản nhãn trong
môi trường có nồng độ CO2 cao hơn môi trường khí quyển. Kết quả là nhãn được bao
gói bằng màng bán thấm vẫn giữ được giá trị thương phẩm sau 45 ngày bảo quản (kéo
dài thời gian bảo quản nhãn lên gấp 3-9 lần so với cùng điều kiện bảo quản không có

bao bì).
Các nhà khoa học thuộc Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên đã nghiên cứu
dùng màng mỏng Chitosan để chế ra các đồ dùng sinh hoạt hàng ngày như cốc, bát,

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp
dĩa thức ăn, giấy gói kẹo dùng một lần thì thấy sau khi sử dụng chỉ cần bỏ chúng vào
trong thùng rác có nước là chúng tự phân hủy trong một thời gian ngắn.
Tác giả Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh (Khoa công nghệ thực phẩm
trường Đại Học Nông Lâm) đã nghiên cứu dùng Chitosan tạo màng để bao gói thực
phẩm . Màng Chitosan có tính kháng khuẩn, tính giữ nước dùng bao gói các loại thực
phẩm tươi sống giàu đạm như cá, thịt... Đồng thời, bổ sung phụ gia là các chất hoá dẻo
(Ethylen Glycol – EG, Polyethylen Glycol – PEG) để tăng tính dẻo dai và đàn hồi cho
màng. Các tác giả đã ứng dụng màng này bao gói xúc xích thì thấy rằng ngoài việc
giúp cho sản phẩm xúc xích có hình dáng đẹp lớp màng Chitosan này còn có tác dụng
không làm mất màu và mùi đặc trưng của xúc xích.
Các tác giả này cũng nghiên cứu dùng vỏ bọc Chitosan bảo quản các loại thủy
sản tươi và khô. Bảo quản cá tươi bằng Chitosan hạn chế được hiện tượng mất nước và
tổn thất chất dinh dưỡng của cá khi cấp đông và sau khi rã đông. Đối với thủy sản khô
như cá khô, cá mực… thì tiến hành pha dung dịch Chitosan 2% trong dung dịch axit
Acetic 1,5%. Sau đó nhúng cá khô và mực khô vào dung dịch được pha, làm khô bằng
cách sấy ở nhiệt độ 30°C có quạt gió. Sản phẩm thu được có thể bảo quản tốt ở nhiệt
độ bình thường. Tùy theo độ ẩm của cá và mực mà sản phẩm có thời gian bảo
quản khác nhau, với độ ẩm 26 – 30%, cá khô bảo quản được 83 ngày, mực khô 85 ngày
còn độ ẩm 41– 45% thì cá khô giữ được 17 ngày, mực khô giữ được 19 ngày.
Tác giả Châu Văn Minh, Phạm Hữu Điển, Đặng Lan Hương, Trịnh Đức Hưng,

Hoàng Thanh Hương đã nghiên cứu dùng màng Chitosan để bảo quản hoa quả tươi, thì
thấy dùng màng Chitosan bảo quản thì thời gian bảo quản hoa quả kéo dài hơn so với
hoa quả chỉ được bảo quản lạnh. Kiểm tra số lượng vi sinh vật thì thấy hoa quả được
bảo quản bằng màng Chitosan có khả năng kháng khuẩn rất tốt.

b. Nghiên cứu ngoài nước.[16,17]
Krasavtsev và các cộng tác viên đã nghiên cứu ứng dụng màng Chitosan làm bao
gói để bảo quản cá và các sản phẩm từ cá. Người ta dùng Chitosan được chiết rút từ
các nguồn phế liệu thủy sản khác nhau như tôm, cua, ghẹ lần lượt làm màng mỏng bao
gói cá thì thấy màng Chitosan chiết rút từ vỏ tôm có độ dày, độ bền kéo, đàn hồi cao
nhất. Màng Chitosan giúp cho sản phẩm giữ nước rất tốt và giữ được các đặc tính
tự nhiên của sản phẩm.[16]

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp
Attaya Kungsuwanvà các cộng tác viên đã nghiên cứu sử dụng dung dịch
Chitosan (hoà tan 5g Chitosan trong 500 ml axit acetic 1%) làm bao gói bảo quản cá
thì thấy cá có bảo quản bằng màng Chitosan kéo dài thời gian bảo quản tới 2 tháng
trong khi cá không được bảo quản bằng màng Chitosan thì thời gian bảo quản chỉ kéo
dài tối đa 1 tháng trong cùng một điều kiện bảo quản.[16]
Blaise Ouattara và các cộng sự đã nghiên cứu dùng màng Chitosan bao gói thịt
thì có thể ức chế được sự phát triển của các vi sinh vật gây thối rữa nhằm kéo dài thời
gian bảo quản thịt và các sản phẩm từ thịt.[16]
Lopez – Caballero và các cộng sự đã nghiên cứu dùng hỗn hợp chitosan –
gelatin bao gói bảo quản chả cá thì thấy sau 20 ngày bảo quản mùi vị của chả cá hầu
như không biến đổi nhiều và các tính chất khác như độ cứng, độ cô kết, độ mềm dẻo…

hầu như không đổi.[16]
Sobral và các cộng sự đã nghiên cứu các tính chất cơ lý của màng Gelatin ảnh
hưởng bởi nguồn gốc Gelatin và chất tạo dẻo sorbitol. Cụ thể là khi tăng hàm lượng
Sorbitol thì tính ngăn cản thoát hơi nước của màng giảm. Ảnh hưởng của nồng độ
Gelatin sử dụng để tạo màng và các chất tạo dẻo khác nhau như glycerol, PEG và EG
được nghiên cứu với nhiều nồng độ khác nhau từ 10 đến 30 g/100g Gelatin. Việc
nghiên cứu tính chất của màng tạo từ hỗn hợp Gelatin và một số polyme khác cũng được
thực hiện như kết hợp Gelatin với Carrageenan, tinh bột, alginate cho phép chúng ta thay
đổi tính chất cơ học, lý học của màng, làm màng có độ bền thích hợp, khả năng chịu
được hơi ẩm tốt hơn, phù hợp hơn cho việc ứng dụng trong thực phẩm, thường có độ
ẩm cao.[16]
Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học quốc gia Singapore (NUS) đã phát triển
thành công vật liệu đóng gói thực phẩm thân thiện với môi trường, không sử dụng các
chất phụ gia hóa học bằng cách củng cố màng composite từ chitosan tự nhiên với chiết
xuất hạt bưởi (GFSE). Vật liệu bao gói thực phẩm mới này có thể làm chậm sự sinh
trưởng của nấm, tăng gấp đôi thời hạn sử dụng của thực phẩm dễ bị hỏng như bánh mì.
Chitosan, polime tự nhiên và phân hủy sinh học có nguồn gốc từ vỏ tôm và các loài
giáp xác khác, có tiềm năng to lớn cho các ứng dụng trong công nghệ thực phẩm vì nó
không độc tính, có khả năng tương thích sinh học, phân hủy sinh học trong thời gian
ngắn và tạo màng tuyệt vời. Chitosan còn có tính kháng khuẩn và chống nấm. Mặt

GVHD: TS. Trần Quang Ngọc

Trang 25