Nghiên cứu sản xuất oligochitosan và ứng dụng trong bảo quản tôm nguyên liệu sau thu hoạch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
------------

VŨ THỊ HOAN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT
OLIGOCHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG
TRONG BẢO QUẢN TƠM NGUN
LIỆU SAU THU HOẠCH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

KHÁNH HỊA - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
------------

VŨ THỊ HOAN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT
OLIGOCHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG
TRONG BẢO QUẢN TƠM NGUN
LIỆU SAU THU HOẠCH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Chun ngành

:

Cơng nghệ chế biến thủy sản

Mã số

:

9540105

Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Trần Thị Luyến
PGS. TS. Vũ Ngọc Bội

KHÁNH HÒA - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu được thực hiện từ kinh phí
của Đề tài Cấp Nhà nước KC07.02/11-15:“Nghiên cứu công nghệ sản xuất và
ứng dụng chế phẩm oligosaccharid (oligochitin và oligochitosan) để bảo quản
sau thu hoạch nguyên liệu thuỷ sản đánh bắt xa bờ” do PGS. TS. Vũ Ngọc Bội
chủ trì và đã được Chủ nhiệm đề tài cho phép sử dụng trong Luận án. Các số liệu,
kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất
kỳ một cơng trình nghiên cứu nào trước đó.

Tác giả luận án


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành Luận án này,
Trước hết, tơi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Lãnh

đạo Khoa Sau đại học và Ban Chủ nhiệm khoa Cơng nghệ Thực phẩm lịng biết
ơn và niềm tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua.
Lòng biết ơn sâu sắc nhất xin được gửi tới GS. TS Trần Thị Luyến – nguyên
Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Nha Trang và PGS. TS. Vũ Ngọc Bội - Trưởng
khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã hết lịng hướng dẫn,
giúp đỡ, tơi trong suốt quá trình thực hiện Luận án này.
Xin chân thành cám ơn PGS. TS. Vũ Ngọc Bội - Chủ nhiệm đề tài Cấp Nhà
nước KC07.02/11-15: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế phẩm
oligosaccharid (oligochitin và oligochitosan) để bảo quản sau thu hoạch nguyên
liệu thuỷ sản đánh bắt xa bờ” đã tạo điều kiện về kinh phí để Luận án hồn thành
có chất lượng.
Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Đàm Sao Mai - Viện trưởng Viện
Công nghệ Sinh học và Thực phẩm - Trường Đại học Cơng nghiệp TP. Hồ Chí
Minh và các thầy cơ trong Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm đã tận tình
giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện luận án.
Xin chân thành cám ơn PGS. TS. Trang Sĩ Trung - Hiệu trưởng - Trường
Đại học Nha Trang, PGS. TS. Nguyễn Anh Tuấn, TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo Bộ môn Công nghệ Chế biến, TS. Nguyễn Thị Mỹ Hương - Trưởng Bộ môn Công
nghệ Sau thu hoạch - Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang,
PGS. TS. Ngô Đăng Nghĩa - Giám đốc - Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường
và các thầy cô phản biện đã cho tơi lời khun q báu để Luận án hồn thành có
chất lượng.
Xin chân thành cám ơn các thầy cơ giáo tại các phịng thí nghiệm - Trung
tâm Thực hành Thí nghiệm và các thầy cơ giáo trong khoa Cơng nghệ Thực phẩm
-Trường Đại học Nha Trang đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong
suốt quá trình thực hiện Luận án.
Xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm,
động viên, cùng tơi chia sẻ khó khăn trong suốt thời gian thực hiện Luận án này.


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. v
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................vii
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... ix
TĨM TẮT NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI CỦA LUẬN ÁN .......................................... xiv
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 3
1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SẢN XUẤT CHITOSAN VÀ OLIGOCHITOSAN ............. 3
1.1.1. Giới thiệu về chitin, chitosan và oligochitosan ..................................................................... 3
1.1.1.1. Chitin và chitosan ............................................................................................................... 3
1.1.1.2. Oligochitosan ...................................................................................................................... 5
1.1.2. Phương pháp sản xuất chitin và chitosan .............................................................................. 6
1.1.3. Phương pháp sản xuất oligochitosan ................................................................................... 21
1.2. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG OLIGOCHITOSAN ....................................... 32
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BIẾN ĐỔI VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN TÔM SAU
THU HOẠCH .......................................................................................................................... 36
1.3.1. Cơ sở lý thuyết về biến đổi của tôm sau thu hoạch ............................................................. 36
1.3.2. Phương pháp bảo quản tôm sau thu hoạch .......................................................................... 38
1.4. GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT BỨC XẠ ........................................................................ 41
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 43
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ...................................................................................................... 43
2.1.1. Đầu vỏ tôm dùng sản xuất oligochitosan ............................................................................ 43
2.1.2. Tôm bạc biển........................................................................................................................ 43
2.1.3. Enzyme protease .................................................................................................................. 43
2.1.4. Nguyên vật liệu để xác định độc chất học ........................................................................... 43
2.1.5. Giống vi khuẩn ..................................................................................................................... 44
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................... 44
2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm ............................................................................................ 44
2.2.2. Các phương pháp phân tích hóa học ................................................................................... 50
2.2.3. Phương pháp xác định hoạt độ enzyme protease ................................................................ 52
i

2.2.4. Phương pháp nghiên cứu vi khuẩn ...................................................................................... 52
2.2.4.1. Phương pháp thu sinh khối vi khuẩn lactic ...................................................................... 52
2.2.4.2. Phương pháp phân tích vi sinh vật ................................................................................... 53
2.2.4.3. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của chế phẩm oligochitosan ................... 53
2.2.5. Phương pháp xác định độc chất học .................................................................................... 54
2.3. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ CHỦ YẾU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN ............ 56
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ...................................................................... 56
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 57
3.1. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA PHẾ LIỆU ĐẦU VỎ TÔM ...... 57
3.2. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ KHỬ PROTEIN VÀ TẠP
CHẤT Ở ĐẦU VỎ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG TRONG SẢN XUẤT CHITIN .................... 57
3.2.1. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHITIN TỪ ĐẦU VỎ TÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SỬ DỤNG ENZYME PROTEASE ........................................................................................ 57
3.2.1.1. Nghiên cứu lựa chọn enzyme protease ............................................................................. 57
3.2.1.2. Nghiên cứu khử protein cịn lại ở đầu vỏ tơm bằng NaOH lỗng và khử khống bằng HCl
lỗng ............................................................................................................................................... 64
3.2.1.3. Đề xuất quy trình sản xuất chitin từ đầu vỏ tôm bằng phương pháp sử dụng enzyme
flavourzyme khử protein ................................................................................................................ 67
3.2.2. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHITIN TỪ ĐẦU VỎ TÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SỬ DỤNG VI KHUẨN LACTIC ĐỂ KHỬ PROTEIN VÀ CÁC TẠP CHẤT .................. 69
3.2.2.1. Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic thích hợp ....................................................................... 69
3.2.2.2. Nghiên cứu sản xuất chitin từ đầu vỏ tôm bằng phương pháp sử dụng vi khuẩn lactic L.
plantarum VTCC-B 431 để khử protein và các tạp chất .............................................................. 74
3.2.2.3. Nghiên cứu khử protein còn lại ở bán chế phẩm chitin bằng enzyme flavourzyme .. 84
3.2.2.4. Nghiên cứu khử khống cịn lại ở chitin thơ bằng HCl ................................................... 87
3.2.2.5. Đề xuất quy trình sản xuất chitin từ đầu vỏ tôm bằng phương pháp sử dụng vi khuẩn lactic
L. plantarum VTCC-B 431 để khử protein và các tạp chất .......................................................... 89
3.2.2.6. Đánh giá chất lượng chitin sản xuất theo quy trình sử dụng vi khuẩn lactic để khử protein

và các tạp chất ................................................................................................................................ 90
3.3. NGHIÊN CỨU DEACETYL CHITIN ĐỂ SẢN XUẤT CHITOSAN CÓ ĐỘ
DEACETYL CAO ......................................................................................................... 92
3.3.1. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NAOH THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH DEACETYL CHITIN . 92
ii


3.3.2. XÁC ĐỊNH THỜI GIAN DEACETYL ..............................................................93
3.3.3. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHITOSAN CĨ ĐỘ DEACETYL CAO ..... 95
3.4. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM OLIGOCHITOSAN BẰNG KỸ THUẬT
BỨC XẠ COBAN 60 .................................................................................................... 99
3.4.1. XÁC ĐỊNH ĐỘ HÒA TAN CỦA CHITOSAN TRONG DUNG DỊCH ACID ........ 99
3.4.2. XÁC ĐỊNH LIỀU XẠ THÍCH HỢP CHO VIỆC CẮT MẠCH CHITOSAN TẠO
OLIGOCHITOSAN ............................................................................................................... 101
3.4.3. TÁCH PHÂN ĐOẠN OLIGOCHITOSAN SAU KHI CHIẾU XẠ ......................... 104
3.4.4. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
CHIẾU XẠ SỬ DỤNG BỨC XẠ GAMMA CO-60 ........................................................... 105
3.4.5. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ TRỌNG LƯỢNG PHÂN TỬ CỦA
OLIGOCHITOSAN SẢN XUẤT BẰNG CÁCH SỬ DỤNG BỨC XẠ ĐỂ PHÂN CẮT
CHITOSAN ........................................................................................................................... 107
3.4.5.1. Đánh giá thành phần các phân đoạn của chế phẩm chiếu xạ chitosan .......................... 107
3.4.5.2. Sử dụng phổ FTIR để đánh giá cấu trúc của sản phẩm sau chiếu xạ chitosan .............. 108
3.4.5.3. Xác định khối lượng phân tử và cấu trúc của oligochitosan .......................................... 111
3.4.6. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA OLIGOCHITOSAN 116
3.4.6.1 Xác định hoạt tính kháng khuẩn của chế phẩm oligochitosan bằng phương pháp MIC 116
3.4.6.2. Xác định hoạt tính kháng khuẩn của chế phẩm oligochitosan bằng phương pháp nuôi cấy
trên đĩa thạch ................................................................................................................................ 117
3.4.7. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH HỒN THIỆN SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG BỨC XẠ GAMMA COBAN 60 ......................................... 119
3.4.8. THỬ NGHIỆM ĐỘC TÍNH CỦA OLIGOCHITOSAN TRÊN CHUỘT LANG

THÍ NGHIỆM..............................................................................................................120
3.5. SỬ DỤNG OLIGOCHITOSAN TRONG BẢO QUẢN TÔM BẠC NGUYÊN
LIỆU ............................................................................................................................ 128
3.5.1. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ OLIGOCHITOSAN THÍCH HỢP CHO Q TRÌNH BẢO
QUẢN TƠM .......................................................................................................................... 128
3.5.2. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ BẢO QUẢN TÔM NGUYÊN LIỆU BẰNG
OLIGOCHITOSAN ............................................................................................................... 133
3.5.2.1. Xác định thời gian nhúng tôm nguyên liệu bằng dung dịch oligochitosan ................... 133
3.5.2.2. Xác định chế độ bao gói thích hợp để bảo quản tơm bạc bằng oligochitosan ............... 138
iii


3.5.3. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN TƠM BẰNG OLIGOCHITOSAN .....144
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.......................................................................... 146
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 149
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... A

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Tiếng Việt

Tiếng Anh

ANOVA

Phân tích phương sai

AOAC

Hiệp hội các nhà hố phân tích Association

Analysis of variance
of

chính thống

Analytical Chemists

BSA

Huyết thanh bị

Bovine Serum Albumin

BHI

Mơi trường ni cấy vi sinh vật Brain Heart Infusion

Official

BHI
CFU

Khuẩn lạc

Colony Forming Units

COSY

Phổ tương quan giữa proton- Correlation Spectroscopy
proton

COS

Chitooligosaccharides

Chitooligosaccharides

CTS

Chitosan

Chitosan

DA

Độ acetyl

Degree of Acetylation

DD

Độ deacetyl

Degree of Deacetylation

DPPH

2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl

2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl

EDTA

Acid Ethylenediaminetetraacetic

Ethylenediaminetetraacetic acid

GlcN

D-glucosamine

D-glucosamine

GlcNAc

N-acetyl glucosamine

N-acetyl glucosamine

GPC

Sắc ký gel thấm qua

Gel Permeation Chromatography

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

High

Performance

Liquid

Chromatography
HQKK

Hiệu quả khử khoáng

HQKP

Hiệu quả khử protein

HSQC

Phổ tương tác dị hạt nhân qua một Heteronuclear Single Quantum

LMWC

liên kết

Correlation

Chitosan khối lượng phân tử thấp

Low Molecular Weight Chitosan

v


Chữ viết tắt
MHS

Tiếng Việt
Phương

trình

Tiếng Anh

Mark-Houwink-

Sakurada
MIC

Nồng độ tối thiểu ức chế vi khuẩn Minimum

Inhibitory

Concentration
MRS

Môi trường nuôi cấy vi sinh vật

Mn

Khối lượng phân tử trung bình số

Mw

Khối lượng phân tử trung bình

de Man, Rogosa, Sharpe

khối
Mv

Khối lượng phân tử trung bình
nhớt

Mz

Khối lượng phân tử trung bình Z

NAG

N- acetyl glucosamine

N- acetyl glucosamine

NMR

Cộng hưởng từ hạt nhân

Nuclear Magnetic Resonance

OD

Mật độ quang

Optical Density

Phổ IR

Quang phổ hồng ngoại

Infrared spectroscopy

PI

Hệ số đa phân tán

Polydispersity Index

TCA

Acid Trichloroacetic

Trichloroacetic acid

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TAA

Hoạt tính chống oxy hóa tổng

Total Antioxidant Activity

V/W

Thể tích/khối lượng

Volume/Weight

W/W

Khối lượng/khối lượng

Weight/Weight

X-ray

Tia X

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng chitin và canxi carbonat trong một số loại tôm............................3
Bảng 1.2. Điều kiện khử protein trong quá trình sản xuất chitin từ các nguồn phế liệu tơm ..7
Bảng 1.3. Các điều kiện để khử khống trong q trình sản xuất chitin từ phế liệu tơm ... 11
Bảng 1.4. Điều kiện tẩy màu chitin từ phế liệu tôm thẻ ................................................13

Bảng 1.5. Điều kiện deacetyl thường dùng đối với chitin từ phế liệu tôm ...................15
Bảng 2.1. Thiết kế nghiên cứu độc tính của oligochitosan ...........................................55
Bảng 2.2. Các tiêu chí đánh giá kết quả trong nghiên cứu độc tính ..............................55
Bảng 3.1. Thành phần hố học cơ bản của phế liệu tôm thẻ .........................................57
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của enzyme và tỷ lệ enzyme đến hiệu suất khử protein đầu vỏ tôm .58
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của enzyme và pH đến hiệu suất khử protein đầu vỏ tôm thẻ chân trắng 60
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của enzyme và nhiệt độ đến hiệu suất khử protein đầu vỏ tôm.... 61
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của enzyme và thời gian đến hiệu suất khử protein đầu vỏ tôm 63
Bảng 3.6. Chất lượng của chitin sản xuất theo quy trình sử dụng enzyme protease để
khử protein .....................................................................................................................64
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian xử lý đến hàm lượng protein còn
lại ở đầu vỏ tôm .............................................................................................................65
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ acid HCl và thời gian xử lý đến hàm lượng khống
cịn lại ở đầu vỏ tơm ......................................................................................................66
Bảng 3.9. Chất lượng cơ bản của chitin thu được theo quy trình kết hợp sử dụng enzyme
flavourzyme ...................................................................................................................69
Bảng 3.10. Quy hoạch thực nghiệm 3 yếu tố theo mơ hình Box - Behnken .................80
Bảng 3.11. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến ảo của quá trình lên
men khử protein bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B431 .........................................80
Bảng 3.12. Quy hoạch thực nghiệm với biến thật của quá trình lên men khử protein đầu
vỏ tôm bằng vi khuẩn L. plantarum ..............................................................................81
Bảng 3.13. Tiên đốn một số thí nghiệm tối ưu cho quá trình lên men ........................84
Bảng 3.14. Kết quả tối ưu theo tiên đoán và kết quả thực nghiệm kiểm chứng số liệu tối
ưu hóa ............................................................................................................................84

vii


Bảng 3.15. So sánh chất lượng chitin sản xuất theo các quy trình đã nghiên cứu và quy
trình tham khảo ..............................................................................................................91

Bảng 3.16. So sánh đánh giá chất lượng chitosan sản xuất theo quy trình đã đề xuất và
quy trình tham khảo .......................................................................................................98
Bảng 3.17. Kết quả tách phân đoạn chế phẩm oligochitosan sau chiếu xạ .................104
Bảng 3.18. Kết quả tách phân đoạn chế phẩm chitosan sau chiếu xạ .........................107
Bảng 3.19. Đặc trưng nhóm chức của các mẫu chitin, chitosan và phân đoạn
oligochitosan ................................................................................................................110
Bảng 3.20. Kết quả xác định phổ sắc ký gel thấm qua (GPC) chế phẩm chitosan chiếu
xạ với liều xạ khác nhau ..............................................................................................111
Bảng 3.21. Kết quả xác định nồng độ pha loãng thấp nhất ức chế vi khuẩn phát triển.... 117
Bảng 3.22. Kết quả xác định hoạt tính kháng khuẩn trên đĩa thạch ............................118
Bảng 3.23. Trọng lượng trung bình của chuột lang nhóm I (đánh giá độc tính cấp) ..121
Bảng 3.24. Trọng lượng trung bình của chuột lang nhóm II (giai đoạn hồi phục) .....121
Bảng 3.25. Kết quả sinh hóa nước tiểu của chuột lang nhóm I ...................................122
Bảng 3.26. Kết quả sinh hóa nước tiểu của chuột lang nhóm II .................................123
Bảng 3.27. Kết quả sinh hóa huyết học của chuột lang nhóm I ..................................124
Bảng 3.28. Kết quả sinh hóa huyết học của chuột lang nhóm II .................................125

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo của chitin và chitosan ........................................................4
Hình 1.2. Cơng thức cấu tạo của oligochitosan ...............................................................6
Hình 1.3. Phương trình phản ứng deacetyl chitin..........................................................14
Hình 1.4. Quy trình sản xuất chitin và chitosan theo phương pháp hóa học.................17
Hình 1.5. Sản xuất chitin và chitosan theo phương pháp sinh học ...............................18
Hình 1.6. Một số phương pháp tạo oligochitosan từ chitosan .......................................21
Hình 1.7. Quy trình sản xuất oligochitosan theo phương pháp hóa học .......................23
Hình 1.8. Sơ đồ thủy phân chitin và chitosan bằng enzyme .........................................25
Hình 1.9. Quá trình biến đổi của chitosan khi chiếu xạ ................................................28

Hình 1.10. Sơ đồ cơ chế bắt hydro của gốc tự do hydroxyl ..........................................28
Hình 1.11. Sự suy giảm khối lượng phân tử của chitosan được chiếu xạ tia gamma Co60 theo liều xạ................................................................................................................29
Hình 1.12. Cơ chế hình thành biến đen của tơm ...........................................................37
Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu tổng qt ...........................................................................45
Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm khử protein và tạp chất ở đầu vỏ tơm bằng enzyme protease ...46
Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm khử protein bằng lên men vi khuẩn lactic .........................47
Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm so sánh khả năng khử protein............................................47
Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm deacetyl chitin để thu nhận chitosan .................................48
Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm sản xuất chế phẩm oligochitosan bằng phương pháp sử dụng
bức xạ Co -60 ................................................................................................................49
Hình 2.7. Bố trí thí nghiệm bảo quản tơm ngun liệu .................................................49
Hình 2.8. Quy trình hoạt hóa vi khuẩn lactic ................................................................ 53
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất chitin từ phế liệu tơm bằng phương pháp sử dụng
enzyme flavourzyme......................................................................................................67
Hình 3.2. Bán chế phẩm chitin sau khi khử protein bằng enzyme flavourzyme ..........69
Hình 3.3. Sản phẩm chitin sản xuất bằng phương pháp sử dụng enzyme flavourzyme69
Hình 3.4. Sự thay đổi độ đục của dịch nuôi cấy vi khuẩn theo thời gian......................70
Hình 3.5. Dịch vi khuẩn L. plantarum sau 28 h nuôi cấy .............................................70
ix


Hình 3.6. Khuẩn lạc vi khuẩn L. plantarum mọc trên đĩa thạch ...................................70
Hình 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch sinh khối vi khuẩn đến hàm lượng protein còn lại ở
đầu vỏ tơm .....................................................................................................................71
Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hàm lượng protein còn lại ở đầu vỏ tơm ........72
Hình 3.9. Ảnh hưởng của pH mơi trường đến hàm lượng protein cịn lại ở đầu vỏ tơm ......73
Hình 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 bổ sung đến
hiệu quả khử khoáng và protein đầu vỏ tơm .................................................................75
Hình 3.11. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hiệu quả khử khoáng và protein đầu
vỏ tơm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431........................................................76

Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH môi trường tới hiệu quả khử khống và protein đầu vỏ
tơm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 .............................................................77
Hình 3.13. Ảnh hưởng tỷ lệ rỉ đường bổ sung đến hiệu quả khử khoáng và protein đầu
vỏ tơm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431........................................................79
Hình 3.14. Đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường và tỷ lệ dịch vi
khuẩn đến hiệu quả khử protein bằng vi khuẩn L. plantarum .......................................83
Hình 3.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường và tỷ lệ dịch vi khuẩn đến hiệu quả khử protein
bằng vi khuẩn L. plantarum...........................................................................................83
Hình 3.16. Đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường và thời gian lên
men đến hiệu quả khử protein bằng vi khuẩn L. plantarum ..........................................83
Hình 3.17. Ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường và thời gian lên men đến hiệu quả khử protein
bằng vi khuẩn L. plantarum...........................................................................................83
Hình 3.18. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme flavourzyme bổ sung đến hàm lượng protein
cịn lại ở chitin thơ .........................................................................................................85
Hình 3.19. Ảnh hưởng của thời gian khử protein bằng enzyme flavourzyme đến hàm
lượng protein cịn lại ở chitin thơ ..................................................................................86
Hình 3.20. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến hàm lượng khống cịn lại ở chế phẩm
chitin ..............................................................................................................................87
Hình 3.21. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả khử khống cịn lại ở chitin thô bằng
HCl.................................................................................................................................88

x


Hình 3.22. Quy trình sản xuất chitin từ đầu vỏ tôm bằng phương pháp sử dụng vi khuẩn
lactic L. plantarum VTCC-B 431 để khử protein và các tạp chất .................................90
Hình 3.23. Chitin sản xuất theo quy trình khử protein chỉ bằng enzyme flavourzyme 92
Hình 3.24. Chitin sản xuất theo quy trình khử protein và tạp chất bằng vi khuẩn lactic . 92
Hình 3.25. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến độ deacetyl của chitosan ....................93
Hình 3.26. Ảnh hưởng của thời gian xử lý NaOH đến độ deacetyl của chitosan .........94

Hình 3.27. Phổ FTIR của chitosan thu được khi thực hiện deacetyl chitin trong 120 giờ
bằng NaOH ở các nồng độ: a: NaOH 50%; b: NaOH 45%; c: NaOH 40%; d: NaOH
35%; e: NaOH 30% .......................................................................................................94
Hình 3.28. Phổ 1H-NMR chế phẩm chitosan thu được khi xử lý bằng NaOH nồng độ
50% trong 120 giờ .........................................................................................................95
Hình 3.29. Quy trình sản xuất chitosan có độ deacetyl trên 90% từ đầu vỏ tơm ..........96
Hình 3.30. Ảnh hưởng của loại acid và nồng độ acid đến khả năng hịa tan của chitosan .........99
Hình 3.31. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến khả năng hòa tan của chitosan trong
dung dịch CH3COOH 1% ............................................................................................100
Hình 3.32. Ảnh hưởng của liều xạ đến độ nhớt của dung dịch chế phẩm sau chiếu xạ
(chitosan dạng vẩy) ......................................................................................................101
Hình 3.33. Ảnh hưởng của liều xạ đến độ nhớt dung dịch chế phẩm sau chiếu xạ
(chitosan dạng dung dịch) ...........................................................................................101
Hình 3.34. Ảnh hưởng của liều xạ đến khối lượng phân tử chế phẩm sau chiếu xạ
(chitosan dạng vẩy) ......................................................................................................102
Hình 3.35. Ảnh hưởng của liều xạ đến khối lượng phân tử chế phẩm sau chiếu xạ
(chitosan dạng dung dịch) ...........................................................................................102
Hình 3.36. Hình ảnh về các phân đoạn oligochitosan với liều chiếu 50 kGy .............105
Hình 3.37. Quy trình sản xuất oligochitosan bằng phương pháp chiếu xạ gamma Coban-60 . 106
Hình 3.38. Phổ FTIR của chitosan ..............................................................................108
Hình 3.39. Phổ FTIR của oligochitosan phân đoạn 1 .................................................109
Hình 3.40. Phổ FTIR của oligochitosan phân đoạn 3 .................................................109
Hình 3.41. Phổ 1H-NMR chế phẩm oligochitosan phân đoạn 2..................................113
Hình 3.42. Phổ 13C-NMR ............................................................................................114
xi


Hình 3.43. Phổ HSQC .................................................................................................115
Hình 3.44. Phổ COSY .................................................................................................115
Hình 3.45. Hình ảnh mơ phỏng cấu trúc hóa học của oligochitosan phân đoạn 2 ......116

Hình 3.46. Một số hình ảnh về khả năng ức chế vi khuẩn của oligochitosan .............119
Hình 3.47. Quy trình sản xuất oligochitosan bằng phương pháp chiếu xạ gamma Coban-60 ... 120
Hình 3.48. Trọng lượng tươi trung bình của gan, lách, thận (chuột lang nhóm I) ......126
Hình 3.49. Trọng lượng tươi trung bình của gan, lách, thận (chuột lang nhóm II) ....126
Hình 3.50. Hình ảnh vi thể của gan, lách, thận chuột lang uống oligochitosan ..........127
Hình 3.51. Hình ảnh dạ dày chuột đối chứng ..............................................................127
Hình 3.52. Hình ảnh dạ dày chuột uống oligochitosan ...............................................127
Hình 3.53. Ảnh hưởng của nồng độ oligochitosan đến chất lượng cảm quan của tôm .129
Hình 3.54. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch oligochitosan đến hàm lượng NH3 trong
tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản lạnh ............................................................130
Hình 3.55. Sự biến đổi hoạt tính chống oxy hóa tổng của tơm ngun liệu được xử lý
bằng oligochitosan ở các nồng độ, sau 6 ngày bảo quản.............................................131
Hình 3.56. Sự biến đổi pH của tơm được xử lý bằng oligochitosan ở các nồng độ, sau 6
ngày bảo quản ..............................................................................................................132
Hình 3.57. Ảnh hưởng của thời gian nhúng đến chất lượng cảm quan tơm bảo quản bằng
oligochitosan 1% .........................................................................................................134
Hình 3.58. Ảnh hưởng của thời gian nhúng oligochitosan đến sự biến đổi hàm lượng
NH3 của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0-4oC.........................................135
Hình 3.59. Ảnh hưởng của thời gian nhúng oligochitosan đến sự biến đổi hoạt tính chống
oxy hóa của tơm ngun liệu theo thời gian bảo quản ở 0 – 4oC ................................136
Hình 3.60. Ảnh hưởng của thời gian nhúng oligochitosan đến sự biến đổi pH của tôm
nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 0 – 4oC............................................................137
Hình 3.61. Ảnh hưởng của chế độ bao gói đến các tổng điểm cảm quan chung của tôm
nguyên liệu theo thời gian bảo quản lạnh ....................................................................139
Hình 3.62. Ảnh hưởng của chế độ bao gói đến sự biến đổi hàm lượng NH3 của tôm
nguyên liệu theo thời gian bảo quản lạnh ....................................................................140

xii

Hình 3.63. Ảnh hưởng của chế độ bao gói đến sự biến đổi hoạt tính chống oxy hóa của
tơm ngun liệu theo thời gian bảo quản lạnh ............................................................141
Hình 3.64. Ảnh hưởng chế độ bao gói đến sự biến đổi pH của tôm theo thời gian bảo
quản ở 0 – 4oC .............................................................................................................142
Hình 3.65. Sự thay đổi tổng số vi sinh vật hiếu khí trên tơm sau 6 ngày bảo quản nếu
bảo quản có và khơng có oligochitosan bề mặt ...........................................................143
Hình 3.66. Sơ đồ quy trình bảo quản tơm ngun liệu bằng oligochitosan ................144

xiii


TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Đề tài luận án: Nghiên cứu sản xuất oligochitosan và ứng dụng trong bảo
quản tôm nguyên liệu sau thu hoạch
Ngành/Chuyên ngành: Công nghệ Chế biến Thủy sản
Mã số: 9540105
Nghiên cứu sinh: ThS. Vũ Thị Hoan
Khóa: 2011
Người hướng dẫn: GS. TS. Trần Thị Luyến
PGS. TS. Vũ Ngọc Bội
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Nha Trang
Nội dung:
Luận án đã thu được một số kết quả mới bổ sung vào lĩnh vực nghiên cứu, sản xuất
và ứng dụng oligichitosan:
1) Luận án đã xác định được các thơng số thích hợp cho quy trình sản xuất chitin
bằng phương pháp sinh học sử dụng phối hợp giữa vi khuẩn lactic L. plantarum VTCCB 431 lên men khử protein, khống chất của đầu vỏ tơm thẻ và enzyme flavourzyme khử
protein cịn lại ở vỏ đầu tơm: vi khuẩn lactic L. plantarum VTCC-B 431 ni hoạt hóa
trong 28 giờ và thu dịch sinh khối có mật độ tế bào 2.109 cfu/ml, tỷ lệ nước/nguyên liệu
là 1/1, tỷ lệ rỉ đường bổ sung 11,15% (w/w), tỷ lệ dịch vi khuẩn L. plantarum VTCC-B
431 bổ sung 11,20% (v/w), lên men ở nhiệt độ phòng, trong thời gian 6,19 ngày với pH

ban đầu là 7,0; Sử dụng enzyme flavourzyme khử protein cịn lại ở đầu vỏ tơm thẻ chân
trắng sau lên men với tỷ lệ enzyme sử dụng 0,06%, nhiệt độ thủy phân 50oC ở pH 7,5,
trong thời gian 8h. Sử dụng acid HCl 3% khử khống cịn lại ở chitin thơ với tỷ lệ dung
dịch acid/chitin thơ: 2/1. Q trình khử khống cịn lại thực hiện ở nhiệt độ phịng trong
thời gian 10h. Chitin sản xuất có chi phí ngun vật liệu là 111.000 đồng/kg.
Quy trình sản xuất này giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng nên giảm nguy cơ gây ô
nhiễm môi trường. Mặt khác sản phẩm phụ: protein, astaxanthin,.. tách ra từ q trình
lên men đầu vỏ tơm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B431 hồn tồn có thể sử dụng
làm thức ăn chăn ni. Do vậy, quy trình sản xuất này vừa có ý nghĩa khoa học và vừa có

xiv


ý nghĩa thực tiễn trong bảo vệ môi trường đồng thời tạo ra sản phẩm chitin sản xuất theo
phương pháp sinh học “xanh” và “sạch” hơn.
2) Luận án đã xác định được các thơng số thích hợp cho quy trình sản xuất chitosan
có độ deacetyl trên 90%: deacetyl chitin bằng NaOH 50% ở nhiệt độ phòng trong thời
gian 120h và tỷ lệ dung dịch NaOH so với chitin 4/1. Chitosan sản xuất theo quy trình
có độ deacetyl trên 93% và có chi phí ngun vật liệu là 361.365 đ/kg.
3) Luận án đã xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm oligochitosan bằng
cách sử dụng bức xạ gamma coban 60 để phân cắt chitosan dạng vẩy với cường độ
166kGy. Oligochitosan thu được sau khi chiếu xạ có 3 phân đoạn và có khả năng kháng
5 loại vi khuẩn: E. coli O157:H7, Salmonella typhimurium, S. aureus, B. subtilis và
Listeria monocytogenes.
Việc sản xuất oligochitosan theo kỹ thuật sử dụng bức xạ gamma coban 60 để phân
cắt chitosan dạng vẩy có ưu điểm là sản phẩm sau phân cắt không cần phải kết tủa bằng
cồn, tinh sạch và sấy khô như các phương pháp phân cắt chitosan thành oligochitosan
bằng enzyme và hóa học. Mặt khác, sản phẩm oligochitosan lại có khả năng kháng 5
loại vi khuẩn. Do vậy về mặt công nghệ, phương pháp này có tính khả thi cao và dễ
dàng triển khai sản xuất đại trà chế phẩm oligochitosan.

4) Luận án đã xác định được cấu trúc phân tử của oligochitosan phân đoạn 2 là
13 monomer.
5) Luận án đã tiến hành thử nghiệm độc tính của oligochitosan trên chuột thí
nghiệm và phân tích máu, nước tiểu, giải phẫu, cắt lát quan sát vi thể gan thận, lách
của chuột sử dụng oligochotosan cho thấy oligochitosan hồn tồn an tồn và khơng
gây độc cho chuột qua con đường tiêu hóa cũng như khơng có bất cứ một ảnh hưởng
nào tới các nội quan của chuột.
Đây là nghiên cứu đầu tiên tiến hành thử nghiệm oligochitosan trên chuột thí
nghiệm. Việc thử nghiệm đã chứng minh rằng chế phẩm oligochitosan sản xuất theo kỹ
thuật phân cắt chitosan bằng bức xạ gamma coban 60 hoàn toàn an tồn với chuột thí
nghiệm tức là an tồn với con người.
6) Luận án đã nghiên cứu và xây dựng quy trình bảo quản tơm bạc biển bằng cách
nhúng chế phẩm oligochitosan với nồng độ 1% trong thời gian 1 phút. Tôm bạc nguyên

xv


liệu sau xử lý oligochitosan 1% có thể bảo quản 6 ngày trong điều kiện nhiệt độ 0oC –
4oC mà vẫn đạt tiêu chuẩn chất lượng dùng làm nguyên liệu chế biến.
Nghiên cứu này cho thấy hồn tồn có thể sử dụng oligochitosan trong bảo quản
thủy sản - nghiên cứu này nếu được triển khai trong thực tế sẽ góp hạn chế việc lạm
dụng hóa chất trong bảo quản nguyên liệu thủy sản.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

GS. TS. Trần Thị Luyến

NGHIÊN CỨU SINH

PGS. TS. Vũ Ngọc Bội

xvi

Vũ Thị Hoan


SUMMARY OF THE DOCTORAL DISSERTATION’S
NEW CONTRIBUTIONS
Dissertation topic: Research to produce oligochitosan and its application in
post-harvest preservation of shrimp materials
Major: Aquatic Products Technology
Code: 9540105
Ph.D. Candidate: MSc. Vũ Thị Hoan
Year: 2011
The scientific advisors: Prof. Dr. Trần Thị Luyến
Assoc. Prof. Dr. Vũ Ngọc Bội
School: Nha Trang University
Content:
The dissertation has obtained some new results added to the field of research,
production and application of oligochitosan:
1) The dissertation has identified the suitable parameters for the production of
chitin by biological methods using lactic acid bacteria L. plantarum VTCC-B431 to
deproteinize the white shrimp waste as follows: Lactic acid bacteria L. plantarum
VTCC-B431 was activated for 28 hours to harvest biomass with cell density of 2.10 9
cfu/ml, water/raw ratio of 1/1, molasses ratio of 11.15% (w/w), the proportion of L.
plantarum VTCC-B431 supplemented with 11.20% (v/w), fermented at room
temperature for a period of 6.19 days with an initial pH of 7.0. After the fermentation,
the flavourzyme enzyme was used to reduce the remaining protein and residues of white
shrimp waste with enzyme ratio of 0.06%, hydrolysis temperature of 50oC at pH 7.5, for
8 hours. Acid HCl 3% was used to demineralize the remaining minerals in raw chitin at
acid/chitin ratio of 2/1 at room temperature for 10 hours. The cost of raw materials is

111,000 VND / kg.
This method has reduced the amount of chemicals used in the experiment: after the
fermentation of L. plantarum and deproteinization with enzyme, the demineralization
process was successfully conducted by using only diluted HCl, no need for diluted
NaOH to deproteinize the remaining protein because the protein content of chitin was
less than 1%. Whereas using protease to deproteinize, it is still necessary to use diluted
NaOH to reduce the remaining protein. Therefore, the method used in this research has
scientific and practical significance in environmental protection.

xvii


2) The dissertation has determined the appropriate parameters for chitosan
production with the degree of deacetylation of more than 90%: deacetylate chitin with
50% NaOH at room temperature for 120 hours and NaOH/chitin ratio of 4/1. Chitosan
produced by this process has the degree of deacetylation of more than 93% and the cost
of raw materials is 361,365 VND/kg.
3) The dissertation has developed a process for the production of oligochitosan by
using cobalt 60 gamma radiation to break the crushed chitosan with a density of 166
kGy. Oligochitosan obtained after the irradiation has three groups and it is resistant to
five bacterial species: E. coli O157: H7, Salmonella typhimurium, S. aureus, B. subtilis
and Listeria monocytogenes.
The cleavage by using cobalt 60 gamma radiation to break down the crushed
chitosan has a great potential for practical application. The large ratio of group 2 which
is an antibacterial substance to five types of bacteria that are often tested in food makes
it a scientific significance in the food products preservation. The application of mass
production of oligochitosan for food preservation is very feasible.
4) The dissertation has identified the oligochitosan structure of group 2 with 13
monomers.
5) The dissertation carried out the oligochitosan toxicity test in mice and

performed blood and urine analysis, surgery, slice observation of livers and kidneys,
spleens of mice using oligochitosan. This experiment showed that this oligochitosan is
completely safe and it is not toxic to mice. This study demonstrates the use of cobalt 60
gamma radiation to produce a very safe oligochitosan.
6) The dissertation has researched and developed shrimp preservation process by
immersing shrimp in 1% oligochitosan fluid for 1 minute. Shrimp material after
treatment with 1% oligochitosan can be stored for 6 days at temperature of 0oC – 4oC
and still qualified for processing.
This research shows that it is possible to use oligochitosan in seafood preservation,
contributing to the enhancement of oligochitosan use, which can not be achieved by
acid-soluble chitosan.
THE SCIENTIFIC ADVISORS

Prof. Dr. Trần Thị Luyến

Assoc. Prof. Dr. Vũ Ngọc Bội

xviii

Ph.D. CANDIDATE

Vũ Thị Hoan


MỞ ĐẦU
Những năm qua, ngành thuỷ sản đã phát triển và vươn lên thành một trong những
ngành kinh tế mũi nhọn của cả nước. Chiến lược phát triển xuất khẩu thuỷ sản Việt Nam
phấn đấu đến năm 2020 đạt mức 10 tỷ USD, đưa Việt Nam trở thành một trong bốn
cường quốc hàng đầu về xuất khẩu thuỷ sản. Theo định hướng này, chính phủ Việt Nam
có chiến lược tăng cường đầu tư cho khai thác, bảo quản nguyên liệu thủy sản đánh bắt

xa bờ vừa góp phần phát triển kinh tế biển vừa giữ vững chủ quyền biển đảo. Hiện nay
việc bảo quản nhiều loại nguyên liệu thủy sản như cá, tơm, mực... sau thu hoạch cịn
nhiều hạn chế. Theo quy định HACCP, để đảm bảo chất lượng, nguyên liệu thủy sản
cần được bảo quản bằng phương pháp ướp đá đủ để giữ nhiệt độ của nguyên liệu ≤ 4oC.
Tuy vậy, người dân thường khơng có đủ dụng cụ, thiết bị và các điều kiện để bảo quản
nguyên liệu thủy sản đúng cách nên thường có xu thế lạm dụng các loại kháng sinh và
các loại phụ gia độc hại như hàn the, urea... trong bảo quản nguyên liệu thủy sản gây
nên tình trạng nguyên liệu thủy sản chứa dư lượng các chất bảo quản và không bảo đảm
yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm. Một trong các hướng bảo quản nguyên liệu thủy sản
đang được các nhà nghiên cứu quan tâm là sử dụng các tác nhân sinh học có nguồn gốc
tự nhiên, khơng độc hại và có khả năng ức chế sự sinh trưởng phát triển của các vi sinh
vật gây hư hỏng để kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu thủy sản.
Oligochitosan là tác nhân sinh học có nguồn gốc từ vỏ tơm, khơng độc hại và có
khả năng kháng khuẩn. Oligochitosan đã được các nhà nghiên cứu nhất là các nhà nghiên
cứu tại Trường Đại học Nha Trang quan tâm nghiên cứu sử dụng trong bảo quản các
loại nguyên liệu thủy sản. Theo hướng nghiên cứu này, dưới sự tài trợ của đề tài cấp nhà
nước KC07.02/11-15: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế phẩm
oligosaccharide (oligochitin và oligochitosan) để bảo quản sau thu hoạch nguyên liệu
thuỷ sản đánh bắt xa bờ” và được sự đồng ý của cán bộ hướng dẫn khoa học, tôi thực
hiện luận án “Nghiên cứu sản xuất oligochitosan và ứng dụng trong bảo quản tôm
nguyên liệu sau thu hoạch”.
Mục tiêu của chung của luận án
Nghiên cứu sản xuất chế phẩm oligochitosan có hoạt tính kháng khuẩn bằng công
nghệ bức xạ Coban 60 và ứng dụng để kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu tôm bạc biển.
Mục tiêu cụ thể
- Sử dụng phương pháp sinh học phối hợp giữa vi khuẩn lactic và enzyme protease
để khử protein và khống chất ở đầu vỏ tơm thẻ trong quá trình sản xuất chitin nhằm
1

giảm thiểu hóa chất sử dụng trong q trình này.
- Sản xuất chitosan có độ deacetyl cao bằng NaOH nồng độ cao trong điều kiện
nhiệt độ thường để dễ dàng triển khai sản xuất ở quy mô lớn.
- Sản xuất được oligochitosan bằng công nghệ bức xạ Coban 60 và sử dụng
oligochitosan sản xuất được trong bảo quản tôm biển.
Nội dung của luận án
1) Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học để khử protein và các tạp chất có
trong đầu và vỏ tôm thẻ chân trắng trong sản xuất chitin.
2) Nghiên cứu deacetyl chitin để sản xuất chitosan có độ deacetyl cao.
3) Nghiên cứu sản xuất chế phẩm oligochitosan bằng kỹ thuật bức xạ Coban 60.
4) Sử dụng oligochitosan trong bảo quản tôm bạc nguyên liệu.
Ý nghĩa khoa học của luận án
Luận án nghiên cứu một cách đầy đủ từ q trình sản xuất chitin từ đầu vỏ tơm thẻ
chân trắng bằng phương pháp sinh học đến sản xuất chitosan có độ deacetyl cao ở nhiệt
độ thường và sản xuất oligochitosan có hoạt tính kháng khuẩn bằng kỹ thuật bức xạ
Coban 60. Điểm mới của luận án là công bố sản xuất chitosan có độ deacetyl cao ở nhiệt
độ thường và luận án cũng sản xuất oligochitosan bằng kỹ thuật sử dụng bức xạ coban
60 để phân cắt chitosan và lần đầu tiên ứng dụng oligochitosan thu được trong bảo quản
tơm bạc ngun liệu. Ngồi ra, luận án cũng lần đầu tiên nghiên cứu đánh giá độc tính
của oligochitosan sau chiếu xạ trên chuột thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu của luận án
đã góp phần làm phong phú thêm các hiểu biết về việc ứng dụng kỹ thuật bức xạ coban
60 trong sản xuất oligochitosan dùng làm phụ gia trong bảo quản tôm nguyên liệu. Mặt
khác kết quả nghiên cứu của luận án còn là tài liệu tham khảo cho nghiên cứu sinh, học
viên cao học và những ai quan tâm, nghiên cứu về lĩnh vực này.
Ý nghĩa thực tiễn của luận án
Kết quả của luận án cho thấy hồn tồn có thể sử dụng oligochitosan sản xuất bằng
kỹ thuật bức xạ Coban 60 để kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu tôm bạc. Kết quả
nghiên cứu của luận án có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần tham gia giải quyết tình trạng
lạm dụng hóa chất trong bảo quản nguyên liệu thủy sản, đảm bảo an toàn vệ sinh thực
phẩm đồng thời góp phần bảo vệ mơi trường do sử dụng phương pháp sản xuất sinh học

để sản xuất chitin nên thân thiện với môi trường.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SẢN XUẤT CHITOSAN VÀ OLIGOCHITOSAN
1.1.1. Giới thiệu về chitin, chitosan và oligochitosan
1.1.1.1. Chitin và chitosan
Chitin là loại polysaccharide đầu tiên được con người sản xuất từ nấm vào năm
1811, trước khi phát hiện ra cellulose khoảng 30 năm [46, 96]. Năm 1859, Giáo sư C.
Rouget lần đầu tiến hành xử lý chitin bằng kiềm đặc và thu được một chất mới khơng
giống như chitin, có khả năng hịa tan được trong acid, sau này được người ta gọi là
“chitosan”. Thuật ngữ “chitosan” lần đầu tiên được Hoppe Seiler công bố vào năm 1894
khi ông tiến hành deacetyl chitin thành “chitosan” [105]. Trong một thời gian dài sau
đó, mặc dù chitin vẫn là một polysaccharid tự nhiên, ít được sử dụng thì chitosan lại là
một polyme được nhiều nhà khoa học quan tâm do đặc tính sinh học, khả năng dễ dàng
thủy phân thành các đơn chất của nó [44, 94, 95, 153].
Chitin có thể được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác nhau nhưng hiện nay
phế liệu vỏ tôm, cua, tôm hùm, nhuyễn thể, mực trong công nghiệp chế biến thủy sản
vẫn là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin [145]. Do q trình chế biến tơm,
cua, tôm hùm, ... thường tạo ra một lượng lớn phế liệu, chiếm tới 45% trọng lượng của
giáp xác [90, 142, 163]. Mỗi năm có khoảng hơn hai mươi triệu tấn phế thải từ thủy sản
thải ra môi trường, tương đương với khoảng 25% tổng sản lượng thủy sản được chế biến
[65].
Tỷ lệ chitin từ nguồn phế liệu thủy sản có thể khác nhau, tùy theo mùa và lồi
nhưng nhìn chung, xương, vỏ thủy sản chứa khoảng 15% - 40% chitin, 20% - 40%
protein, 20% - 50% canxi carbonat và thành phần rất ít các chất khác như sắc tố, chất
béo và muối kim loại khác [92].
Bảng 1.1. Hàm lượng chitin và canxi carbonat trong một số loại tơm [92]

Lồi
Crangon sp. và Pandalus sp.
Penaeus sp.
Nephrops sp. và Homarus sp.

Chitin (%)

CaCO3 (%)

Vị trí

17 – 40

20 – 30

Vỏ

~ 40

20 – 30

Vỏ

60 – 75

20 – 30

Vỏ

3