Khảo sát sự biến đổi tính chất của chitin thu hồi từ mai mực trong môi trường kiềm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

HUỲNH THỊ THÙY TRANG THANH

KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT
CỦA CHITIN THU HỒI TỪ MAI MỰC
TRONG MÔI TRƯỜNG KIỀM
Chuyên ngành: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

TS. Tống Thanh Danh
GVC: Vương Ngọc Chính

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ..................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2 : ..................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày… tháng … năm 2011
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ..............................................................
2. ..............................................................
3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau
khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ môn quản lý chuyên ngành


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

---------

--------Tp.HCM, ngày

tháng

năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: HUỲNH THỊ THÙY TRANG THANH Phái: Nữ
Ngày, tháng, năm sinh: 04/ 07/ 1985

Nơi sinh: Tp.HCM

Chuyên ngành: Cơng Nghệ Hóa Học.

MSHV: 09050119

I. TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát sự biến đổi tính chất của chitin thu hồi từ mai mực
trong môi trường kiềm.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
 Thu hồi chitin từ mai mực ốngPTVN bằng việc phối hợp giữa loại protein bằng
NaOH và loại khoáng bằng HCl và thu hồi phụ phẩm protein.
 Khảo sát sự biến đổi tính chất của chitin trong mơi trường kiềm (ảnh hưởng
của nồng độ kiềm, nhiệt độ và tỷ lệ tác kích, thiết bị đồng hóa).
 Thăm dị điều chế các dẫn xuất chitin như chitin gel, chitosan vảy, chitosan
tinh thể, chitosan oligomer.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

15/07/2010

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

06/12/2010

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

TS. Tống Thanh Danh
GVC: Vương Ngọc Chính

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


i

LỜI CÁM ƠN
Lời đầu tiên, con xin gởi lời cảm ơn trân trọng đến ba mẹ, người đã nuôi nấng
dạy dỗ và hết lịng u thương con để con có được ngày hôm nay.
Xin chân thành cảm ơn đến các thầy cơ khoa Cơng nghệ Hóa học trường Đại
học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh đã tận tâm truyền đạt cho tôi những kiến
thức quý báo trong thời gian học tập tại trường.
Trong quá trình thực hiện luận văn tại phịng thí nghiệm, tơi vơ cùng biết ơn sự
quan tâm chỉ dẫn của thầy Tống Thanh Danh, cô Vương Ngọc Chính thuộc khoa
Cơng Nghệ Hóa học, đã tận tình hướng dẫn giúp tơi có thêm những vốn kiến thức
có ích, tiếp cận với các trang thiết bị hiện đại, và tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn
thành tốt luận văn. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn q thầy cơ và chúc thầy cơ
nhiều sức khỏe.
Xin cám ơn các anh chị và các bạn đã giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Với thời gian hạn chế, nên trong q trình thực hiện luận văn khơng tránh khỏi
những thiếu sót. Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè để
luận văn được hồn thiện hơn.
Cuối cùng xin kính chúc thầy cơ trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí
Minh ln vui, khỏe và thành công trong cuộc sống.
Học viên
Huỳnh Thị Thùy Trang Thanh


ii

TÓM TẮT
Chitin là một trong những polysaccharide tự nhiên phong phú nhất với khả
năng tương hợp sinh hoc, không độc tính và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau. Thu hồi β-chitin từ mai mực ống Phan Thiết bằng việc phối hợp giữa
loại protein và loại khoáng là một hướng nghiên cứu mới trong hóa học. Sự biến đổi
tính chất của chitin phụ thuộc vào các yếu tố như nồng độ kiềm, nhiệt độ và tỷ lệ tác
kích, thiết bị đồng hóa. Khả năng hấp phụ của chitin tăng khi giảm nhiệt độ và tăng
nồng độ kiềm. Thăm dò điều chế các dẫn xuất chitin như chitosan vảy, chitosan tinh
thể, chitosan oligomers. Các kết quả đạt được rất hữu ích cho các nghiên cứu lý
thuyết cũng như các ứng dụng thực tế của chitin và dẫn xuất chitosan trong thực
phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm,..

ABSTRACT
Chitin is one of the most abundant natural polysaccharides with the ability to
biocompatibility, non-toxicity and is applied in many different fields. Withdrawal of
β-chitin from squid pens Phan Thiet in the coordination between the deproteination
and decalcification is a new direction of research in chemistry. The transformation
properties of chitin depends on factors such as alkali concentration, temperature and
chitin/ solution of alkali system, equipment homogenizer. Absorption behaviors of
chitin increases as the temperature decreased or increased concentrations of alkali.
Exploring the preparation of chitin derivatives such as chitosan flakes, chitosan
crystals, chitosan oligomers. The results obtained are useful for theoretical research
and practical applications of chitin and chitosan derivatives in food, cosmetics,
pharmaceuticals, ..


iii

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN ......................................................................................................... i
TÓM TẮT ..............................................................................................................ii
ABSTRACT ...........................................................................................................ii
MỤC LỤC.............................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................... xii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU ...................................................xiii
DANH SÁCH CÁC BẢNG PHỤ LỤC ............................................................... xv
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................. 3
1. Tổng quan về chitin và chitosan ....................................................................... 3
1.1 Giới thiệu về chitin và chitosan .................................................................. 3
1.1.1 Lược sử phát triển của chitin ............................................................... 3
1.1.2 Chitin .................................................................................................. 4
1.1.3 Chitosan .............................................................................................. 5
1.1.4 Chitosan tinh thể ................................................................................. 6
1.1.5 Chitosan oligomer ............................................................................... 6
1.2 Tính chất của chitin và chitosan ................................................................. 7
1.2.1 Tính chất lý hóa của chitin .................................................................. 7
1.2.2 Tính chất lý hóa của chitosan .............................................................. 9
1.2.3 Phân biệt giữa  - chitin và  - chitin ................................................ 10
1.3 Qui trình thu hồi chitin và điều chế chitosan ............................................ 12
1.3.1 Sơ đồ qui trình tổng quát thu hồi chitin và điều chế chitosan ............. 12
1.3.2 Thu hồi chitin .................................................................................... 12


iv

1.3.3 Điều chế chitosan .............................................................................. 14
1.3.4 Điều chế chitosan tinh thể ................................................................. 15

1.3.5 Điều chế chitosan oligomer ............................................................... 15
1.4 Ứng dụng của chitin và dẫn xuất chitosan ................................................ 16
1.4.1 Ứng dụng trong y học ....................................................................... 16
1.4.2 Ứng dụng trong công nghiệp dược .................................................... 19
1.4.3 Ứng dụng trong mỹ phẩm ................................................................. 19
1.4.4 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và công nghệ sinh học ........ 19
1.4.5 Ứng dụng trong thực phẩm chức năng............................................... 21
1.4.6 Ứng dụng trong nông nghiệp ............................................................. 23
1.4.7 Ứng dụng trong xử lý nước ............................................................... 23
1.4.8 Ứng dụng trong các lĩnh vực khác ..................................................... 24
2. Tổng quan về nguyên liệu mai mực ............................................................... 24
2.1 Mực ống (squid) ...................................................................................... 24
2.2 Mai mực (squid pen) ................................................................................ 25
2.3 Ứng dụng của mai mực ............................................................................ 26
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................ 29
1. Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 29
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................ 29
1.2 Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 29
1.3 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 30
1.3.1 Phương pháp nhiệt trọng lượng và quang phổ hấp thụ nguyên tử ...... 30
1.3.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM(Scanning electron
microscopy) ............................................................................................... 31
1.3.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM (Transmission
electron microscopy).................................................................................. 31
1.3.4 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại FTIR ...................................... 31
1.3.5 Phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen (XRD) ..................................... 32
1.3.6 Đo độ hấp phụ nước(Absorbency value) ........................................... 33


v

1.3.7 Đo độ truyền suốt bằng máy hấp thu UV-VIS ................................... 34
1.3.8 Đo độ nhớt – Xác định trọng lượng phân tử ...................................... 34
2 Phương tiện tiến hành thực nghiệm ................................................................. 34
2.1 Nguyên liệu ............................................................................................. 34
2.2 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị........................................................................ 34
3. Thực nghiệm.................................................................................................. 35
3.1 Thu hồi chitin từ mai mực ốngPTVN .......................................................... 35
3.1.1 Đánh giá nguyên liệu mai mực ốngPTVN ............................................ 35
3.1.2 Khảo sát quá trình loại protein và loại khoáng để thu hồi chitin từ mai
mực ốngPTVN .............................................................................................. 37
3.1.3 Khảo sát sự biến đổi hàm lượng tro và khả năng hấp phụ nước của
chitin thu hồi từ mai mực ống PTVN ............................................................. 38
3.1.4 Đánh giá chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN ...................................... 39
3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ và nồng độ kiềm đến khả
năng hấp phụ và độ truyền suốt của chitin .................................................. 39
3.2 Sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm ở điều kiện nhiệt độ
thấp (nhỏ hơn 00C) - Điều chế chitin gel ........................................................ 40
3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ (nhỏ hơn 00C) và nồng độ
kiềm đến khả năng hấp phụ và độ truyền suốt của chitin ............................ 40
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của tỷ lệ chitin/dung dịch kiềm và nồng
độ kiềm đến khả năng hấp phụ và độ truyền suốt của chitin ....................... 40
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ và nồng độ kiềm đến khả
năng hấp phụ và độ truyền suốt của chitin khi dùng thiết bị đồng hóa hỗ trợ
.................................................................................................................. 41
3.2.4 Đánh giá sản phẩm chitin gel ............................................................ 42
3.3 Sự biến đổi tính chất chitin trong môi trường kiềm ở điều kiện nhiệt độ cao
(900C) - Điều chế các dạng chitosan .............................................................. 42
3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kiềm lên quá trình tạo chitosan vảy
và chitosan oligomer .................................................................................. 42

vi

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tác kích tới quá trình tạo chitosan
vảy và chitosan oligomer ........................................................................... 43
3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa tới quá trình tạo chitosan
vảy và chitosan oligomers .......................................................................... 43
3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acetic acid tới quá trình tạo chitosan
tinh thể từ chitosan vảy .............................................................................. 44
3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thoái biến tới quá trình tạo chitosan
tinh thể....................................................................................................... 44
3.3.6 Đánh giá sản phẩm chitosan vảy, chitosan oligomer và chitosan tinh
thể.............................................................................................................. 45
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .......................................................... 47
A KẾT QUẢ ....................................................... Error! Bookmark not defined.
1 Thu hồi chitin từ mai mực ốngPTVN ................................................................. 47
1.1 Đánh giá nguyên liệu mai mực ốngPTVN ................................................... 47
1.2 Thu hồi chitin từ mai mực ốngPTVN .......................................................... 50
1.2.1 Khảo sát q trình loại protein và loại khống để thu hồi chitin từ mai
mực ốngPTVN theo các phương án ............................................................... 50
1.2.2 Khảo sát sự biến đổi hàm lượng tro và khả năng hấp phụ nước của
chitin thu hồi từ mai mực ống PTVN theo các phương án ............................. 53
1.3 Sự biến đổi tính chất của chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN trong môi
trường kiềm ................................................................................................... 54
1.3.1 Đánh giá sản phẩm chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN ...................... 54
1.3.2 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ và nồng độ kiềm đến khả
năng hấp phụ và độ truyền suốt của chitin .................................................. 59
2 Sự biến đổi tính chất chitin trong môi trường kiềm ở điều kiện nhiệt độ thấp
(nhỏ hơn 00C) - Điều chế chitin gel.................................................................... 64

2.1 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ (nhỏ hơn 00C) và nồng độ kiềm
đến khả năng hấp phụ và độ truyền suốt của chitin ........................................ 64


vii

2.2 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của tỷ lệ chitin/dung dịch kiềm và nồng độ
kiềm đến khả năng hấp phụ và độ truyền suốt của chitin ................................ 66
2.3 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ và nồng độ kiềm đến khả năng
hấp phụ và độ truyền suốt của chitin khi dùng thiết bị đồng hóa hỗ trợ .......... 68
2.4 Đánh giá sản phẩm chitin gel ................................................................... 71
3 Sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm ở điều kiện nhiệt độ cao
(900C) - Điều chế các dạng chitosan .................................................................. 75
3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kiềm lên quá trình tạo chitosan vảy và
chitosan oligomer .......................................................................................... 75
3.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tác kích tới q trình tạo chitosan vảy và
chitosan oligomer .......................................................................................... 76
3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa tới quá trình tạo chitosan vảy
và chitosan oligomer ...................................................................................... 77
3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acetic acid tới quá trình tạo chitosan tinh
thể từ chitosan vảy ......................................................................................... 79
3.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thoái biến tới quá trình tạo chitosan tinh
thể.................................................................................................................. 80
3.6 Đánh giá sản phẩm chitosan vảy, chitosan oligomer và chitosan tinh thể . 81
B BÀN LUẬN ..................................................... Error! Bookmark not defined.
1. Thu hồi chitin từ mai mực ốngPTVN .................. Error! Bookmark not defined.
1.1 Nguyên liệu mai mực ốngPTVN ................... Error! Bookmark not defined.
1.2 Thu hồi chitin từ mai mực .......................... Error! Bookmark not defined.
1.3 Sự biến đổi tính chất chitin thu hồi từ mai mực trong môi trường kiềm
........................................................................ Error! Bookmark not defined.

2 Sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm ở điều kiện nhiệt độ thấp
(nhỏ hơn 00C) - Điều chế chitin gel...................... Error! Bookmark not defined.
2.1 Ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ (nhỏ hơn 00C) và nồng độ kiềm .. Error!
Bookmark not defined.


viii

2.2 Ảnh hưởng đồng thời của tỷ lệ chitin/dung dịch kiềm và nồng độ kiềm
........................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.3 Ảnh hưởng của thiết bị đồng hóa hỗ trợ ..... Error! Bookmark not defined.
3 Sự biến đổi tính chất chitin trong môi trường kiềm ở điều kiện nhiệt độ cao
(900C) - Điều chế các dạng chitosan .................... Error! Bookmark not defined.
3.1 Chitosan vảy .............................................. Error! Bookmark not defined.
3.2 Chitosan oligomer ...................................... Error! Bookmark not defined.
3.3 Chitosan tinh thể ........................................ Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ................................................................................... 87
1 Thu hồi chitin từ mai mực ốngPTVN ................................................................. 87
2 Điều chế chitin gel .......................................................................................... 87
3 Điều chế chitosan vảy, chitosan oligomer và chitosan tinh thể ........................ 88
KIẾN NGHỊ ......................................................................................................... 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 90
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 94


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc phân tử của chitin ...................................................................... 5 
Hình 1.2: Cấu trúc phân tử của chitosan .................................................................. 6 

Hình 1.3: Qui trình tổng quát thu hồi chitin, điều chế chitosan .............................. 12 
Hình 1.4: Qui trình tổng quát điều chế chitosan oligomer ..................................... 16 
Hình 1.5: Mực ống ................................................................................................ 24 
Hình 1.6: Vị trí mai mực trong cơ thể con mực ..................................................... 26 
Hình 2.1: Sơ đồ qui trình khảo sát sự biến đổi tính chất chitin thu hồi từ mai mực
ốngPTVN trong mơi trường kiềm ............................................................................. 36 
Hình 2.2: Sơ đồ qui trình thu hồi chitin từ mai mực ốngPTVN ................................. 37 
Hình 3.1: Hình ảnh mai mực ốngPTVN .................................................................... 47 
Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ XRD của nguyên liệu mai mực ốngPTVN ........................... 48 
Hình 3.3: Hình ảnh SEM của nguyên liệu mai mực ốngPTVN ................................. 49 
Hình 3.4: Phổ hồng ngoại FTIR của nguyên liệu mai mực ốngPTVN ....................... 50 
Hình 3.5: Đồ thị hiệu suất thu hồi chitin và protein từ mai mực ốngPTVN theo các
phương án tác kích ................................................................................................ 52 
Hình 3.6: Đồ thị hàm lượng tro và khả năng hấp phụ nước của chitin theo các
phương án tác kích ................................................................................................ 53 
Hình 3.7: Hình ảnh chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN .......................................... 55 
Hình 3.8: Phổ nhiễu xạ XRD của chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN ..................... 56 
Hình 3.9: Hình ảnh SEM của chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN ........................... 57 
Hình 3.10: Phổ hồng ngoại FTIR của chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN ............... 58 
Hình 3.11: Đồ thị ảnh hưởng đồng thời nhiệt độ (từ 00C đến 900C) và nồng độ kiềm
đến khả năng hấp phụ của chitin ............................................................................ 60 
Hình 3.12: Đồ thị ảnh hưởng đồng thời nhiệt độ (từ 00C đến 900C) và nồng độ kiềm
đến độ truyền suốt của chitin ................................................................................ 60 


x

Hình 3.13: Hình ảnh các mẫu sản phẩm của chitin sau khi tác kích ở nhiệt độ 900C
trong mơi trường kiềm ........................................................................................... 61 
Hình 3.14: Hình ảnh các mẫu sản phẩm của chitin sau khi tác kích ở nhiệt độ 00C

trong mơi trường kiềm ........................................................................................... 61 
Hình 3.15: Đồ thị ảnh hưởng đồng thời nhiệt độ (từ 00C đến -700C) và nồng độ
kiềm đến khả năng hấp phụ của chitin ................................................................... 65 
Hình 3.16: Đồ thị ảnh hưởng đồng thời nhiệt độ (từ 00C đến -700C) và nồng độ
kiềm đến độ truyền suốt của chitin ....................................................................... 65 
Hình 3.17: Đồ thị ảnh hưởng đồng thời tỷ lệ chitin/dung dịch kiềm và nồng độ kiềm
đến khả năng hấp phụ của chitin ............................................................................ 67 
Hình 3.18: Đồ thị ảnh hưởng đồng thời tỷ lệ chitin/dung dịch kiềm và nồng độ kiềm
đến độ truyền suốt của chitin ................................................................................ 67 
Hình 3.19: Đồ thị ảnh hưởng đồng thời nhiệt độ và nồng độ kiềm đến khả năng hấp
phụ của chitin (sử dụng thiết bị đồng hóa hỗ trợ) ................................................... 69 
Hình 3.20: Đồ thị ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ và nồng độ kiềm đến độ truyền
suốt của chitin (sử dụng thiết bị đồng hóa hỗ trợ) .................................................. 69 
Hình 3.21: Hình ảnh các mẫu sản phẩm của chitin (sử dụng thiết bị đồng hóa) sau
khi tác kích ở nhiệt độ tác -100C trong mơi trường kiềm ........................................ 70 
Hình 3.22: Hình ảnh mẫu sản phẩm chitin gel điều chế từ β-chitin ........................ 71 
Hình 3.23: Phổ nhiễu xạ XRD: a β-chitin, b chitin gel(mẫu A), c chitin gel sử dụng
thiết bị đồng hóa(mẫu B) ....................................................................................... 72 
Hình 3.24: Hình ảnh SEM: a chitin gel(mẫu A), b chitin gel sử dụng thiết bị đồng
hóa (mẫu B). Độ phóng đại 1.000, 12kW, 10µm) .................................................. 73 
Hình 3.25: Phổ hồng ngoại FTIR: a FTIR β-chitin,b FTIR chitin gel(mẫu A),c FTIR
chitin gel(mẫu B) ................................................................................................... 74 
Hình 3.26: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến hiệu suất tạo chitosan vảy và
chitosan oligomer .................................................................................................. 75 
Hình 3.27: Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất tạo chitosan vảy và
chitosan oligomer trong môi trường kiềm .............................................................. 76 


xi

Hình 3.28: Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến hiệu suất tạo chitosan vảy
và chitosan oligomer trong mơi trường kiềm ......................................................... 78 
Hình 3.29: Đồ thị ảnh hưởng nồng độ acetic acid đến độ hấp phụ của chitosan ..... 79 
Hình 3.30: Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ thối biến đến khả năng hấp phụ của chitosan
.............................................................................................................................. 80 
Hình 3.31: Phổ XRD: a) chitosan vảy, b) chitosan oligomer, c) chitosan tinh thể .. 82 
Hình 3.32: Hình ảnh SEM: a) chitosan vảy, b) chitosan tinh thể ............................ 83 
Hình 3.33: Hình ảnh TEM: a) chitosan oligomer chụp khơ, b) chitosan oligomer
chụp hịa tan trong nước ........................................................................................ 83 
Hình 3.34: Phổ FTIR: a) chitosan vảy, b) chitosan oligomer, c) chitosan tinh thể .. 84 
Hình 3.35: Cấu trúc α-chitin và β-chitin .................. Error! Bookmark not defined. 


xii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: So sánh sự khác nhau của  - chitin và  - chitin[18]............................... 11 
Bảng 3.1: Đánh giá nguyên liệu mai mực ốngPTVN ................................................. 47 
Bảng 3.2: Phương án tác kích trên mai mực ốngPTVN loại protein và loại khoáng... 51 
Bảng 3.3: Đánh giá chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN .......................................... 55 
Bảng 3.4: Giá trị thông số ICR và Dap[110] của chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN so
sánh với -chitin Loligo plei[17], -chitin[17]. .......................................................... 57 
Bảng 3.5: Giá trị DA(%) và Mw(Dalton) của chitin thu hồi từ mai mực ốngPTVN so
sánh với -chitin Loligo plei[17], -chitin[17]. .......................................................... 59 
Bảng 3.6: Đánh giá tính chất chitin dưới tác dụng của nhiệt độ và nồng độ kiềm .. 62 
Bảng 3.7: Đánh giá chất lượng chitin gel ............................................................... 71 
Bảng 3.8: Đánh giá chitosan vảy, chitosan oligomer, chitosan tinh thể .................. 81 
Bảng 4.1: Điều kiện tạo chitin gel ......................................................................... 87 
Bảng 4.2: Điều kiện điều chế chitosan vảy, chitosan oligomer, chitosan tinh thể ... 88 

xiii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU
STT

Tên

Kí hiệu

1

Mai mực ống ở vùng Phan Thiết Việt Nam

Mai mực ốngPTVN

2

Nhiệt độ tác kích

t (0C)

3

Thời gian tác kích

T (giờ)

4

Tỷ lệ nguyên liệu/dung dịch

ng /dd

5

Thời gian ủ

T’ (giờ)

6

Thời gian đồng hóa

Tdh(phút)

7

Nhiệt độ phịng

t0phịng

8

Nồng độ NaOH

CNaOH(M)

9

Nồng độ HCl

CHCl(M)

10

Khối lượng nguyên liệu (ướt) ban đầu

m0(g)

11

Khối lượng nguyên liệu (qui khô) ban đầu

m0’ (g)

12

Độ ẩm

x(%)

13

Khối lượng sản phẩm cịn lại (ướt) sau tác kích

m1(g)

14

Khối lượng sản phẩm cịn lại (quikhơ) sau tác kích

m1’ (g)

15

Chênh lệch khối lượng trước và sau tác kích

Δmi(g)

16

Tổng chênh lệch khối lượng

∑Δm(g)

17

Hiệu suất chênh lệch trước và sau tác kích

Δm(%)

18

Tổng hiệu suất chênh lệch trước và sau tác kích

∑Δm(%)

19

Hàm lượng protein (ướt)

mpro(g)

20

Hàm lượng protein (qui khô)

mpro’(g)

21

Hiệu suất thu hồi protein

mpro’(%)

22

Hiệu suất thu hồi chitin

Hchitin (%)

23

Khối lượng bì

mbì(g)

24

Khối lượng sản phẩm sau tác kích

mSTK(g)

25

Hiệu suất điều chế chitosan vảy

Hchito (%)

26

Hiệu suất điều chế chitosan oligomer

Holigo (%)


xiv

27

Hiệu suất thu hồi chitin gel

Hchitin gel (%)

28

Trọng lượng phân tử trung bình

Mw (Dalton)

29

Khối lượng chitosan vảy thơ

mchito(g)

30

Khối lượng chitosan oligomer

moligo(g)

31

Khối lượng chitosan tinh thể

mcrytal(g)

32

Hiệu suất điều chế chitosan vảy

Hchito(%)

33

Hiệu suất điều chế chitosan oligomer

Holigo(%)

34

Hiệu suất điều chế chitosan tinh thể

Hcrytal(%)

35

Đánh giá khả năng tan trong acetic acid 2%

ĐGHOAc

36

Đánh giá khả năng tan trong nước

ĐGH2O

37

Hiệu suất hao hụt sản phẩm

Hhh(%)

38

Acetic acid

HOAc

39

Khối lượng chitosan không tan trong acetic acid

mKT(g)

40

Khối lượng chitosan vảy tinh

m'chito(g)

41

Độ acetyl

DA(%)

42

Độ deacetyl hóa

DD(%)


xv

DANH SÁCH CÁC BẢNG PHỤ LỤC
A. Phụ lục quá trình thu hồi chitin từ mai mực ốngPTVN ................................. 95

A.1 Khảo sát q trình loại protein và loại khống theo các phương án...... 95
A.2 Khảo sát hàm lượng tro ....................................................................... 96
A.3 Khảo sát khả năng hấp phụ nước ......................................................... 96
B. Phụ lục khảo sát sự biến đổi tính chất của chitin (thu hồi từ mai mực
ốngPTVN ) trong môi trường kiềm ................................................................... 97
B.1 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong môi trường kiềm ở nhiệt độ
900C........................................................................................................... 97
B.2 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm ở nhiệt độ
600C........................................................................................................... 97
B.3 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong môi trường kiềm ở nhiệt độ
300C........................................................................................................... 98
B.4 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm ở nhiệt độ
00C............................................................................................................. 98
B.5 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm ở nhiệt độ 100C........................................................................................................... 99
B.6 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong môi trường kiềm ở nhiệt độ 400C........................................................................................................... 99
B.7 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm ở nhiệt độ 700C......................................................................................................... 100
B.8 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với thời
gian ủ 1h .................................................................................................. 100
B.9 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với thời
gian ủ 2h .................................................................................................. 101
B.10 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong môi trường kiềm với thời
gian ủ 4h .................................................................................................. 101


xvi

B.11 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong môi trường kiềm với thời
gian ủ 24h ................................................................................................ 102
B.12 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với tỷ lệ
tác kích (chitin/NaOH) = 1:30 .................................................................. 102

B.13 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với tỷ lệ
tác kích (chitin/NaOH) = 1:45 .................................................................. 103
B.14 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với tỷ lệ
tác kích (chitin/NaOH) = 1:60 .................................................................. 103
B.15 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với tỷ lệ
tác kích (chitin/NaOH) = 1:75 .................................................................. 104
B.16 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với tỷ lệ
tác kích (chitin/NaOH) = 1:90 .................................................................. 104
B.17 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với thời
gian tác kích 1h ........................................................................................ 105
B.18 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với thời
gian tác kích 2h ........................................................................................ 105
B.19 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong mơi trường kiềm với thời
gian tác kích 6h ........................................................................................ 106
B.20 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến khả năng hấp phụ
nước của chitin ........................................................................................ 106
B.21 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong kiềm ở nhiệt độ 300C (sử
dụng thiết bị đồng hóa hỗ trợ) .................................................................. 107
B.22 Khảo sát sự biến đổi tính chất chitin trong kiềm ở nhiệt độ -100C (sử
dụng thiết bị đồng hóa hỗ trợ) .................................................................. 107
C. Phụ lục khảo sát tạo các dạng chitosan trong môi trường kiềm ................ 108
C.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kiềm tới quá trình tạo chitosan vảy và
chitosan oligomer .................................................................................... 108
C.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tác kích tới q trình tạo chitosan vảy
và chitosan oligomer ................................................................................ 108


xvii

C.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa tới quá trình tạo chitosan

vảy và chitosan oligomer ......................................................................... 109
C.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acetic acid tới quá trình tạo chitosan
tinh thể từ chitosan vảy ............................................................................ 109
C.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thoái biến tới quá trình tạo chitosan
tinh thể từ chitosan vảy ............................................................................ 110
C.6 Kết quả độ nhớt và trọng lương phân tử của các sản phẩm chitin và
chitosan ................................................................................................... 110
D. Phụ lục kết quả phân tích mẫu ................................................................. 111
D.1 Hàm lượng protein trong mai mực ốngPTVN và trong chitin thu hồi .... 111
D.2 Hàm lượng kim loại trong mai mực ốngPTVN và trong chitin thu hồi .. 112 
 
 
 
 


1

LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam có bờ biển dài rộng lớn, là nơi cư trú của rất nhiều loài thủy hải sản có
giá trị cao. Trong những năm gần đây việc khai thác, đánh bắt, nuôi trồng và chế
biến thủy hải sản xuất khẩu đang ngày càng phát triển. Xuất khẩu thủy sản năm
2009 đạt 4,4 tỷ USD(VNExpress 5/06/2010). Về thị trường, thủy sản Việt Nam đã
xuất khẩu sang 155 nước trên thế giới. Do đó, hàng năm các nhà máy chế biến thủy
hải sản đông lạnh phải vứt bỏ một lượng khá lớn vỏ phế phẩm. Hiện nay phần lớn
lượng phế phẩm này được phơi khô làm thức ăn gia súc hoặc khơng được sử dụng
và lúc đó chúng được xem là chất thải rắn có khả năng gây ơ nhiễm cao. Trong khi
đó, nếu tận dụng nguồn phế phẩm này để thu hồi chitin và các dẫn xuất của nó sẽ
tạo nên những mặt hàng giá trị đem lại lợi nhuận kinh tế cao và giảm được tình
trạng ơ nhiễm mơi trường.

Như chúng ta biết, thành phần chính trong lớp vỏ các lồi giáp xác ( mực, tơm,
cua, ghẹ,…) là chitin – một loại polymer thiên nhiên. Chitosan là dẫn xuất của
chitin cũng có những đặc tính q giá nên chitin và chitosan ngày càng được khám
phá và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y học, công nghiệp dược, mỹ phẩm,
xử lý nước thải, bảo quản thực phẩm, nông nghiệp….Theo thống kê, hàng năm trên
thế giới tiêu thụ khoảng 1100 – 1300 tấn chitin, chitosan.
Trên thế giới, các nhà khoa học đã nghiên cứu thành công nhiều quy trình thu
hồi chitin từ vỏ các lồi giáp xác (tôm, cua, ghẹ,…) và đã được ứng dụng vào thực
tế sản xuất nhưng hầu hết các vấn đề nghiên cứu cịn chung chung, khơng có tính hệ
thống. Thu hồi chitin từ mai mực tương đối mới. Mặc khác, hàm lượng chitin có
trong mai mực là gần 8 %, chỉ đứng sau vỏ tôm (11.2%) và là một tỉ lệ khá cao so
với vỏ hến (0,48 %), vỏ ốc (1,24 %)….
Xuất phát từ những vấn đề trên mà tôi chọn đề tài: “khảo sát sự biến đổi tính
chất của chitin thu hồi từ mai mực trong môi trường kiềm” với mục tiêu thu hồi
chitin từ mai mực và hệ thống lại các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất chitin trong
mơi trường kiềm, nhằm tạo cơ sở vững chắc để áp dụng vào thực tế sản xuất các sản
phẩm có giá trị như chitin gel và các dẫn xuất chitosan có độ deacetyl hóa cao.


2

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Tổng quan về chitin và chitosan

1.1 Giới thiệu về chitin và chitosan
1.1.1 Lược sử phát triển của chitin
Từ “chitin” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “chiton” hay “envenlopen” có nghĩa là
lớp vỏ giáp hay sự bao bọc.
Chitin là thành phần cấu trúc quan trọng trong vỏ một số động vật giáp xác, côn
trùng, động vật thân mềm, động vật khơng chân đốt,…Trong thực vật chitin có ở
thành tế bào nấm họ zygenmyctes, trong một vài loài tảo,…
Chitin được phát hiện bởi giáo sư Henri Braconnot vào năm 1811. Lần đầu tiên
ông phân lập được chitin như một hợp chất không tan trong kiềm của một số loại
nấm. Hợp chất do Henri Braconnot phân lập còn lẫn rất nhiều tạp chất nhưng ông
khẳng định đây không phải là gỗ.
Đến năm 1823, Odier đã cô lập được chitin từ cánh của con bọ cánh cứng và
cũng phân lập được chitin khi loại khống vỏ cua. Từ đó Odier cho rằng đây là hợp
chất cơ bản trong vỏ giáp xác và cơn trùng.
Năm 1834, Chilren phát hiện sự có mặt của nitơ trong chitin. Đến năm 1843 tức
9 năm sau đó sự tồn tại của nitơ trong chitin đã được Lassaigne chứng minh một lần
nữa.
Năm 1859, C.Rouget phát hiện ra một hợp chất mới khi đun hoàn lưu chitin
trong dung dịch KOH đặc có tính chất khác chitin, ơng gọi nó là “modified chitin”.
Năm 1876, Ledderhose thủy phân vỏ tôm hùm bằng dung dịch HCl trong 30
phút và nhận được một muối Clorua của amine 6C. Ông đề nghị cấu trúc
CHO.(CHOH)4.CH2NH2.HCl.
Năm 1894, Winterstein phát hiện ra khi xử lý nấm với H2SO4 hay NaOH rồi
thủy phân trong HCl thì đều thu được cùng một loại monosaccharide và acetic acid.
Tuy nhiên, ông vẫn gọi hợp chất này là cellulose. Cũng trong năm này, khi đun
chitin trong dung dịch KOH ở nhiệt độ cao, Hope – Seyler thu được một hợp chất
mới có số nguyên tử giống như trong chitin và gọi nó là chitosan.


4

Năm 1912, Brach và Furth phát hiện ra polymer mono acetyl glucosamine.
Năm 1928, Meyer và Mark dựa trên phổ nhiễu xạ tia X kết luận rằng chitin và
chitosan nằm ở dạng liên kết (1 – 4) giữa các mắt xích.
Từ những năm 1930 đến năm 1940 có rất nhiều nghiên cứu về chitin và
chitosan, khoảng 50 phát minh được đăng ký. Với những nghiên cứu của mình,
Purchase và Braum chứng minh được chitin là một polysaccharide của glucosamine
bằng cách thủy phân chitin theo nhiều cách khác nhau, hay với nghiên cứu của
Rammelberg đã xác định một cách chính xác nguồn gốc của chitin.
Vào năm 1948, Matsusshima cũng đã có một phát minh sản xuất glucosamine từ
vỏ cua.
Năm 1950, người ta đã sử dụng tia X để phân tích nhằm nghiên cứu sâu hơn sự
hiện diện của chitin trong nấm và trong thành tế bào.
Đến năm 1951, quyển sách đầu tiên viết về chitin đã được xuất bản. Lúc bấy giờ
người ta đã phát hiện tiềm năng của các polymer thiên nhiên này.
Vào năm 1978, một hội nghị đầu tiên nói về chitin và chitosan diễn ra tại Mỹ và
thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới.
Hiện nay, các nghiên cứu về chitin và chitosan đã đạt được những thành công
nhất định. Tại Nhật Bản, một chương trình nghiên cứu dài hơn 10 năm cũng bắt đầu
khởi động. Tại Trung Quốc tuy bắt đầu nghiên cứu chitin và chitosan chậm hơn so
với những nước khác nhưng lại đang phát triển rất nhanh chóng trong lĩnh vực này.
Nhiều sản phẩm chitin và chitosan đã được thương mại hóa ở Việt Nam và trên
thế giới dưới dạng dược phẩm và thực phẩm chức năng.
1.1.2 Chitin
Chitin - một thành phần quan trọng của lớp vỏ cứng bao bọc bên ngoài của các
loài sinh vật sống dưới nước và trên cạn, chitin là polysaccharides mạch thẳng có
nhiều trong tự nhiên được xem như là dẫn xuất của cellulose[7]. Trong đó, nhóm
(OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm acetyl amino(-NHCOCH3). Như
vậy, chitin là poly (-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-D-glucosamine) liên kết với nhau
bởi các liên kết -(C-1-4) glucosides[3,10]. Các mắt xích của chitin cũng được đánh

5

số như glucose. Chitin có cấu trúc tinh thể và nó cấu tạo thành một mạng lưới sợi
hữu cơ[7]. Vì thế mà chitin làm tăng độ bền, độ cứng và là điểm tựa cho các sinh vật.
Trong lớp vỏ cứng của sâu bọ và lồi giáp xác chitin khơng tồn tại trong thiên nhiên
như một chất riêng biệt mà xuất hiện dưới dạng phức chất với nhiều chất khác, đặc
biệt là tạo phức với protein. Trong các loài nấm mốc, chitin tạo phức với các
polysaccharides khác.
Chitin trung hòa điện, chỉ có khoảng dưới 10% nhóm amino (-NH2), cịn lại hơn
90% là nhóm N-acetyl (-NHCOCH3).
Cơng thức hóa học tổng qt của chitin: (C8H13O5N)n.
Khối lượng phân tử của chitin: Mchitin = (203)n.

Hình 1.1: Cấu trúc phân tử của chitin
1.1.3 Chitosan
Chitosan:

poly[((1-4)-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose],

là

sản

phẩm

deacetyl hóa của chitin. Chitosan cũng có mặt ở một số lồi nấm mốc nhưng không
phổ biến bằng chitin[7].
Cả chitin và chitosan đều là copolymer, tỉ lệ giữa hai nhóm monomer này cũng

là tỉ lệ giữa nhóm amino và nhóm acetamido và được gọi là độ deacetyl hóa (DD)
của sản phẩm. Nếu DD > 50 %, đó là chitosan ngược lại là chitin.
Cơng thức hóa học tổng quát của chitosan: (C6H11O4N)n.
Khối lượng phân tử của chitosan: Mchitosan = (161)n.