Nghiên cứu chế tạo hạt chitosan kích thước nhỏ

  • Số trang: 61 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 10 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT CHITOSAN KÍCH THƢỚC NHỎ CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN TS. Lê Thanh Phƣớc Nguyễn Thị Phƣơng An MSSV: 3077133 Ngành: Hóa Học K33 Tháng 05 - 2011 Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ Môn Hóa Học  Cần Thơ, ngày tháng năm 2011 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN NĂM HỌC 2010 – 2011 1. Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước. 2. Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hạt chitosan kích thƣớc nhỏ” 3. Địa điểm thực hiện: phòng thí nghiệm Hóa học – Bộ môn Hóa – Khoa Khoa Học Tự Nhiên – Trường Đại Học Cần Thơ. 4. Số lượng sinh viên thực hiện: 01 5. Họ và tên sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An (MSSV: 3077133) 6. Mục đích yêu cầu: Ly trích chitin từ vỏ tôm, từ chitin tiếp tục điều chế chitosan. Từ chitosan tiến hành tạo hạt chitosan kích thước nhỏ, ứng dụng xử lý nước thải. 7. Nội dung chính và giới hạn của đề tài: Đề tài gồm các phần: Chương 1: PHẦN TỔNG QUAN Chương 2: PHẦN THỰC NGHIỆM Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8. Các yêu cầu hổ trợ: Trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm và kinh phí để thực hiện đề tài. 9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 800.000 đồng. Sinh viên đề nghị (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Thị Phương An Ý kiến của bộ môn Ý kiến của cán bộ hướng dẫn TS. Lê Thanh Phước Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ Môn Hóa Học  Cần Thơ, ngày tháng năm 2011 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1. Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước 2. Tên đề tài: Nghiên cƣ́u chế tạo hạt chitosan kích thƣớc nhỏ 3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An (MSSV: 3077133). 4. Lớp: Cử Nhân Hóa Học K33. 5. Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức của luận văn tốt nghiệp: ..................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... b. Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): ...... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................  Những vấn đề còn hạn chế: .................................................................................. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... c. Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài: ............................................................. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... d. Kết luận đề nghị và điểm: ......................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày tháng năm 2011 Cán bộ chấm hướng dẫn TS. Lê Thanh Phước Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ Môn Hóa Học  Cần Thơ, ngày tháng năm 2011 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1. Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước 2. Tên đề tài: Nghiên cƣ́u chế tạo hạt chitosan kích thƣớc nhỏ 3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An (MSSV: 3077133) 4. Lớp: Cử Nhân Hóa Học K33. 5. Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức của luận văn tốt nghiệp: ..................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... b. Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): ...... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................  Những vấn đề còn hạn chế: .................................................................................. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... c. Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài: ............................................................. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... d. Kết luận đề nghị và điểm: ......................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày tháng năm 2011 Cán bộ chấm phản biện LỜI CAM ĐOAN Tất cả những dữ liệu và số liệu sử dụng trong nội dung bài luận văn được tôi tham khảo nhiều nguồn khác nhau và được ghi nhận từ những kết quả thí nghiệm mà tôi tiến hành. Tôi xin cam đoan về sự tồn tại và tính trung thực khi sử dụng những dữ liệu và số liệu này. Nguyễn Thị Phương An LỜI CẢM ƠN  Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp ý kiến chân thành của các Thầy Cô trong và ngoài Khoa cùng với các bạn, các anh chị cao học cùng làm luận văn. Lời đầu tiên tôi xin chân thành gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Thanh Phước đã dành nhiều thời gian hướng dẫn tận tình, giúp tôi biết cách tìm tòi và nghiên cứu để hoàn thành tốt luận văn. Những lời Thầy chỉ dẫn, gợi ý khi tôi thắc mắc là những tia sáng mở đường giúp tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô của Bộ Môn Hóa và Bộ Môn Sinh, Khoa Khoa Học Tự Nhiên, Trường Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt tiến trình thí nghiệm. Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình luôn là chỗ dựa tinh thần nguồn động viên giúp tôi vượt qua những khó khăn. Luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi, hỗ trợ để tôi hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Nguyễn Thị Phương An Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước TÓM TẮT Nội dung luận văn sẽ trình bày cách tách chiết chitin từ vỏ tôm tạo chitosan, từ sản phẩm đó tiếp tục điều chế hạt gel chitosan kích thước nhỏ. Đồng thời khảo sát những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành hạt, sau đó so sánh khả năng hấp phụ đồng của hạt tạo được với hạt có kích thước lớn hơn. Phần giới thiệu trình bày lý do chọn đề tài. Chương 1: Phần tổng quan chứa đựng cơ sở kiến thức cơ bản và các nghiên cứu có liên quan đến nội dung của đề tài. Chương 2: Trình bày phương pháp để tiến hành thí nghiệm cũng như các phương tiện phục vụ cho quá trình thí nghiệm. Chương 3: Trình bày các nhận xét và kết quả thí nghiệm đã đạt được. Và cuối cùng, những kết luận và kiến nghị rút ra từ quá trình thực hiện luận văn. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An i Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước MỤC LỤC Trang GIỚI THIỆU ....................................................................................................................1 Chương 1 PHẦN TỔNG QUAN .....................................................................................3 1.1 VÀI NÉT VỀ CHITIN-CHITOSAN .........................................................................3 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu và phát triển của chitin-chitosan .............................................3 1.1.2 Khát quát về chitin-chitosan ...................................................................................6 1.1.2.1 Chitin ...................................................................................................................6 1.1.2.2 Chitosan ...............................................................................................................7 1.1.3 Tính chất của chitin-chitosan..................................................................................9 1.1.3.1 Tính chất vật lý của chitin-chitosan.....................................................................9 1.1.3.2 Tính chất hóa học của chitin-chitosan .................................................................9 1.1.4 Phương pháp điều chế chitin-chitosan..................................................................11 1.1.5 Ứng dụng của chitin-chitosan ...............................................................................14 1.2 HẠT GEL CHITOSAN KÍCH THƯỚC NHỎ .......................................................16 1.2.1 Các phương pháp tạo hạt gel chitosan kích thước nhỏ .........................................16 1.2.1.1 Tạo hạt bằng phương pháp cơ học ....................................................................16 1.2.1.2 Tạo hạt bằng phương pháp nhũ tương ...............................................................17 1.2.1.3 Ảnh hưởng của quá trình khuấy trộn lên kích thước và hình dạng hạt .............19 1.2.2 Vai trò chất tạo liên kết ngang ..............................................................................20 1.2.3 Chất khâu mạng natri tripolyphosphat (TPP) .......................................................21 Chương 2 PHẦN THỰC NGHIỆM ..............................................................................23 2.1 Địa điểm và thời gian thực hiện ..............................................................................23 2.2 Điều chế chitin-chitosan từ vỏ tôm .........................................................................23 2.2.1 Nguyên liệu, phương tiện và hóa chất sử dụng ....................................................23 2.2.2 Phương pháp thực hiện .........................................................................................23 2.3 Điều chế hạt gel chitosan kích thước nhỏ................................................................25 2.3.1 Nguyên liệu, phương tiện và hóa chất sử dụng ....................................................25 2.3.2 Phương pháp thực hiện .........................................................................................26 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An ii Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước 2.3.2.1 Tạo hạt bằng phương pháp nhũ tương ...............................................................26 2.3.2.2 Tạo hạt bằng phương pháp biến tính hóa học ...................................................27 2.4 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt và hình dạng hạt .....................28 2.4.1 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy ................................................................................28 2.4.2 Ảnh hưởng của thời gian khuấy ...........................................................................28 2.5 Tiến hành khảo sát khả năng hấp thụ Cu2+ của hạt chitosan liên kết ngang kích thước nhỏ với hạt có kích thước lớn hơn.......................................................................29 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................30 3.1 Sản phẩm thu được từ quá trình điều chế chitin-chitosan từ vỏ tôm.......................30 3.1.1 Chitin ....................................................................................................................30 3.1.2 Chitosan ................................................................................................................30 3.2 Kết quả các thí nghiệm điều chế chitosan kích thước nhỏ ......................................31 3.2.1 Phương pháp nhũ tương .......................................................................................31 3.2.2 Phương pháp biến tính hóa học ............................................................................32 3.3 Kết quả các thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng .......................................................................................................................................34 3.3.1 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy ................................................................................34 3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian khuấy ...........................................................................36 3.4 Khảo sát khả năng hấp phụ Cu2+ của hạt chitosan kích thước nhỏ. ........................39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................44 PHỤ LỤC ......................................................................................................................46 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An iii Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1 Công thức phân tử của chitin ...............................................................................6 Hình 2 Sự định hướng chuỗi phân tử của , , -chitin ..................................................7 Hình 3 Công thức cấu tạo của chitosan ...........................................................................8 Hình 4 Cấu trúc hóa học của chitin, chitosan và cellulose ..............................................9 Hình 5 Sự tạo phức của chitin và chitosan với ion Niken .............................................10 Hình 6 Giai đoạn deacetyl hóa chitin ............................................................................14 Hình 7 Hệ dầu trong nước (a) và hệ nước trong dầu (b) ...............................................17 Hình 8 Cấu trúc của phân tử chất hoạt động bề mặt .....................................................17 Hình 9 Sự hình thành hạt bởi tác động của quá trình khuấy trộn ..................................20 Hình 10 Quá trình hình thành liên kết ngang giữa các mạch polymer của chitosan với TPP ................................................................................................................................22 Hình 11 Chitin trước và sau khi sấy khô .......................................................................30 Hình 12 Chitosan khô và dung dịch nhớt chitosan........................................................31 Hình 13 Ảnh hiển vi của hạt chitosan hình thành bằng phương pháp nhũ tương .........32 Hình 14 Ảnh hiển vi của hạt chitosan hình thành bằng phương pháp biến tính hóa học .......................................................................................................................................33 Hình 15 Ảnh hiển vi của hạt chitosan hình thành bằng phương pháp biến tính hóa học sử dụng vận tốc khuấy 900 rpm ....................................................................................34 Hình 16 Ảnh hiển vi của hạt chitosan hình thành bằng phương pháp biến tính hóa học sử dụng vận tốc khuấy 1200 rpm ..................................................................................35 Hình 17 Ảnh hiển vi của hạt chitosan hình thành bằng phương pháp biến tính hóa học sử dụng vận tốc khuấy 1500 rpm ..................................................................................35 Hình 18 Ảnh hiển vi của hạt chitosan hình thành bằng phương pháp biến tính hóa học – thời gian khuấy 60 phút ..............................................................................................37 Hình 19 Ảnh hiển vi của hạt chitosan hình thành bằng phương pháp biến tính hóa học – thời gian khuấy 90 phút ..............................................................................................37 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An iv Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước Hình 20 Ảnh hiển vi của hạt chitosan hình thành bằng phương pháp biến tính hóa học – thời gian khuấy 120 phút ............................................................................................38 Hình 21 Đồ thị so sánh hiệu suất hấp phụ giữa hạt chitosan kích thước nhỏ và hạt chitosan kích thước 2.5 mm ..........................................................................................40 MỤC LỤC CÁC BẢNG VẼ Trang Bảng 1 Một số nghiên cứu tiêu biểu của chitin-chitosan ................................................4 Bảng 2 Tình hình nghiên cứu chitin-chitosan vào thực tế trên thế giới và Việt Nam.....5 Bảng 3 Hàm lượng chitin trong một số loại giáp xác ở nước ta .....................................7 Bảng 4 Tính chất vật lý của chitin-chitosan ....................................................................9 Bảng 5 Một số ứng dụng cụ thể của chitin-chitosan trong các lĩnh vực .......................15 Bảng 6 Ảnh hưởng của giá trị HLB đến khả năng phân tán và ứng dụng ....................18 Bảng 7 Kết quả hấp phụ Cu2+ bằng hạt chitosan ...........................................................39 MỤC LỤC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1 Quy trình điều chế chitin-chitosan ...................................................................11 Sơ đồ 2 Quy trình thực hiện điều chế chitin-chitosan ...................................................24 Sơ đồ 3 Quy trình tạo hạt bằng phương pháp nhũ tương ..............................................26 Sơ đồ 4 Quy trình điều chế hạt chitosan bằng phương pháp biến tính hóa học ............27 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An v Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT AcOH Acid acetic TPP Sodium tripolyphosphate rpm Vòng/phút dd Dung dịch HLB Hydrophilic Lipophilic Balance W/O Các giọt nước phân tán trong dầu O/W Các giọt dầu phân tán trong nước Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An vi Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước GIỚI THIỆU Chitin là một polymer sinh học có nguồn gốc tự nhiên được tìm thấy trong một số loài thực vật bậc thấp như: nấm (Henri Braconnot, 1811), tảo (Frey, 1951),…(với vai trò giống cellulose ở các loài cây), chitin còn xuất hiện trong vỏ mai (bộ xương ngoài) của loài động vật không xương sống như: tôm, cua, mực, lớp bao ngoài của côn trùng cánh cứng,… Chitosan là dẫn xuất của chitin, được tạo thành bởi phản ứng deacetyl hóa chitin trong dung dịch kiềm mạnh ở nhiệt độ cao (120C). Chitosan đã được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực dược phẩm và y học (Akbuga, 1995) do có những đặc tính tốt như: không độc, tính tương hợp sinh học cao, có thể tự phân hủy,… Do trong cấu trúc của chitosan có sự hiện diện của nhóm hydroxyl (-OH) và nhóm amine (-NH2) có khả năng tạo liên kết với các nhóm chức khác nên chitosan được dùng làm chất dẫn truyền trong ngành dược phẩm. Bên cạnh đó, chitosan còn ứng dụng trong lĩnh vực môi trường, dùng làm chất hấp phụ sinh học để tách các ion kim loại nặng ra khỏi nước thải. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu các các chất hấp phụ để xử lý nước thải như: than hoạt tính, zeolite, tro than, chitin và chitosan,…từ quan điểm này, các chất hấp phụ từ chất liệu thiên nhiên, vật liệu sinh học, phế liệu công nghiệp được đề xuất và triển khai ứng dụng trong việc loại ion kim loại nặng trong nước thải. Trong số các chất hấp phụ sinh học, chitin và chitosan được biết đến nhờ dung lượng hấp phụ cao, được điều chế nhiều từ vỏ tôm phế liệu nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi giàu, tương đối rẻ, có sẵn quanh năm. Đồng thời, góp phần tận dụng một khối lượng lớn chất thải rắn từ các nhà máy chế biến thủy sản, tăng thêm thu nhập cho nhà máy và góp phần giải quyết ô nhiễm môi trường. Đã có một số đề tài nghiên cứu đề cập khả năng hấp phụ kim loại trong nước thải của chitosan, đồng thời khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ như: pH, nhiệt độ môi trường, nồng độ kim loại, thời gian tiếp xúc của chất hấp phụ với ion kim loại, tốc độ khuấy,…nhưng sử dụng chất hấp phụ là những hạt chitosan liên kết ngang với kích lớn (từ 2.5 mm đến 4 mm).[1] Trên lý thuyết, khi đường kính của chất hấp phụ càng nhỏ thì hiệu suất hấp phụ càng lớn do tổng diện tích bề mặt hấp phụ tăng lên, do đó khả năng hấp phụ của hạt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An 1 Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước chitosan liên kết ngang kích thước nhỏ sẽ lớn hơn hạt có kích thước lớn hơn. Do đó, đề tài luận văn này sẽ tiến hành nghiên cứu điều chế hạt gel chitosan kích thước nhỏ đi từ nguyên liệu ban đầu là vỏ tôm, khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng hạt. Sau đó, tiến hành thử nghiệm hấp phụ kim loại trong dung dịch để so sánh hiệu suất hấp phụ giữa các hạt thu được với các hạt từ các đề tài trước. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An 2 Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước Chƣơng 1 PHẦN TỔNG QUAN 1.1 VÀI NÉT VỀ CHITIN-CHITOSAN 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu và phát triển của chitin-chitosan[1][5][8][15-17] Cho đến nay, chitin-chitosan đã được nghiên cứu ở rất nhiều nơi trên thế giới và có những ứng dụng cụ thể trong các lĩnh vực: y học, môi trường, thực phẩm, mỹ phẩm,…. Nhưng ở Việt Nam, chitosan chỉ được quan tâm và đẩy mạnh nghiên cứu trong vài năm trở lại đây, khi xu hướng sử dụng các polymer có nguồn gốc tự nhiên ngày càng phát triển mạnh mẽ. Chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1811, trong cặn dịch chiết từ một loại nấm. Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc của nó. Năm 1823 Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi là “chitin” hay “chiton”, tiếng Hy Lạp có nghĩa là vỏ giáp, nhưng ông không phát hiện ra sự có mặt của nguyên tố nitrogen trong đó. Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết luận chitin có công thức giống cellulose. Quá trình phát triển các hoạt động nghiên cứu chitin-chitosan được tóm tắt trong bảng sau: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An 3 Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước Bảng 1 Một số nghiên cứu tiêu biểu về chitin-chitosan[1][5] Năm Tác giả 1811 Henri Braconnot 1823 Odier 1834 Children Phát hiện sự có mặt của nitơ trong chitin 1843 Lassaigne Chứng minh sự tồn tại của nitơ trong chitin 1859 C.Rouget Khám phá ra chitosan 1878 Ledderhorse 1894 Hope – Seyler 1936 Rigby 1950 Thành quả Phát hiện chitin trong nấm Tìm ra chitin trong cánh của bọ cánh cứng Chứng minh được chitin được cấu tạo từ glucosamine và acid acetic Đặt tên chitin bị deacetyl hóa là chitosan Phát minh chitosan đầu tiên ở Mỹ Dùng tia X để phân tích sự hiện diện của chitin trong nấm và thành tế bào 1951 Quyển sách đầu tiên về chitin được xuất bản 1990 Hơn 1000 bằng sáng chế từ chitin-chitosan Trong những thập kỷ qua, nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã không ngừng thúc đẩy nghiên cứu về chitin, các dẫn xuất và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực. Cùng với xu hướng trên các nhà khoa học Việt Nam cũng đã và đang thúc đẩy những nghiên cứu mới mẻ mang tính ứng dụng vào thực tiễn của chitin và chitosan. Dưới đây là một số nghiên cứu tiêu biểu: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An 4 Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước Bảng 2 Tình hình nghiên cứu chitin-chitosan vào thực tế trên thế giới và Việt Nam [1][2][7] Nơi nghiên cứu Đại Học Y – Dược Hà Nội Đại Học Y – Dược Tp. Hồ Chí Minh Đai Học Quốc Gia Hà Nội Tên đề tài Chế tạo da nhân tạo Beschitin dùng chữa lành vết thương. Thuốc trị viêm loét dạ dày tá tràng từ chitosan. Độ độc của chitin-chitosan. Phối trộn chitosan và alginat làm chất mang cố Đại Học Thủy Sản Nha Trang định tế bào Sacaromyces cerevisiae để lên men rượu từ glucose. Đại Học Cần Thơ Đại Học Delaware US Đại Học Quốc Gia Tenaga Sản xuất chitosan liên kết ngang để xử lý nước thải. Chế tạo chỉ khâu phẩu thuật tự tiêu từ chitin. Phương pháp thu hồi chitosan và các sản phẩm phụ từ vỏ sò. Phủ vỏ than dầu cọ lên chitosan để loại bỏ kim loại nặng trong nước thải công nghiệp. Hai nước nghiên cứu nhiều về chitosan hiện nay là Trung Quốc và Nhật Bản. Ở Việt Nam, những nghiên cứu gần đây chúng ta đã thành công với những ứng dụng chitosan làm vỏ bảo quản thực phẩm tươi sống, dễ hư hỏng như cá, thịt, rau quả,...mà không làm mất màu, mùi vị của sản phẩm, và sử dụng thay hàn the trong sản xuất bánh cuốn, bánh su sê,... Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An 5 Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước 1.1.2 Khát quát về chitin-chitosan[3][6][7][11] 1.1.2.1 Chitin Chitin là polymer hữu cơ phổ biến trong thiên nhiên sau cellulose và chúng được tạo ra trung bình 20 g/năm/1 m2 bề mặt trái đất. Trong tự nhiên chitin tồn tại ở cả động vật và thực vật. Trong động vật chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của vỏ một số loài động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Nó tham gia vào các thành phần của mô cứng hay bộ khung ngoài của động vật. Trong thực vật chitin có ở thành tế bào của nấm và một số loại tảo chlorophiceae. Hơn nữa chitin ít khi tồn tại ở trạng thái tự do và hầu như luôn kết hợp với các protein, CaCO3 và các chất hữu cơ khác. Cấu trúc của chitin là một tập hợp các phân tử liên kết với nhau bởi các cầu nối glucoside và hình thành một mạng các sợi có tổ chức. Chitin được tạo thành từ các đơn vị N-acetyl-D-glucosamine chúng liên kết với nhau bằng liên kết (1-4) glycoside. OH OH O O O HO HO NH C OH O HO NH O CH3 C O O NH O CH3 C O CH3 Hình 1 Công thức phân tử của chitin Công thức phân tử: (C8H13O5N)n; trong đó: n thay đổi tùy theo từng loại nguyên liệu  Tôm thẻ: n = 400-500  Tôm hùm: n = 700-800  Cua: n = 500-600 Phân tử lượng của chitin: M=203.9  n Tên hóa học của chitin: 2-acetamido-2-deoxy--D-glucose-(N-acetylglucan) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An 6 Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước Bảng 3 Hàm lƣợng chitin trong một số loại giáp xác ở nƣớc ta[3] Nguyên liệu Khối lượng (g) Chitin (g) Hàm lượng (%) Vỏ hến 80 0.39  0.01 0.48 Vỏ ốc 80 0.99  0.02 1.24 Cua đồng 80 18.65  0.27 18.2 Vỏ tôm đồng 80 24.05  0.15 30 Vỏ tôm biển 80 26.52  0.24 33.1 Chitin tồn tại dưới 3 hình thức: , , , trong đó dạng  là phổ biến nhất. Các mạch  chitin xếp đối song song, mỗi mạch có nhiều nhóm -OH tự do vì vậy giữa các sợi cạnh nhau kết hợp với nhau nhờ liên kết hydro được tạo nên giữa hydroxyl giữa C-3 và oxy của vòng glucose liền kề. Chitin không độc, trọng lượng phân tử lớn, không tan trong nước, dễ bị phân huỷ sinh học. Nó không tan trong hầu hết các dung môi, tuy nhiên chitin lại tan trong môi trường acid vô cơ mạnh. Trong môi trường kiềm đun nóng chitin chuyển thành chitosan khi đó một nhóm acetyl được tách ra khỏi phân tử. Hình 2 Sự định hƣớng chuỗi phân tử của , , -chitin 1.1.2.2 Chitosan Chitin sau khi chiết tách được deacetyl hoá với kiềm hay enzyme sẽ cho chitosan. Chitosan là một polymer sinh học có hoạt tính cao, màu trắng hay vàng nhạt, không tan trong nước, dung dịch kiềm hay acid đậm đặc nhưng tan trong acid loãng (pH = 6), tạo dung dịch keo trong, nhiệt độ nóng chảy 309-311C, độc tính thấp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An 7 Luận văn tốt nghiệp Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước (LD50=16 g/Kg thể trọng), có tính kháng nấm và khả năng tự phân huỷ. Khi tạo thành màng mỏng có tính bán thấm. Nó được xem như một polymer cation có khả năng bám dính vào các bề mặt điện tích âm và khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại. Trong thực tế chitosan được sản xuất ở dạng bột hay vảy mịn, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau. Chính nhờ những đặc tính sinh học trên mà chitosan được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực y học xử lý nước, mỹ phẩm, thực phẩm,... OH OH O O HO HO NH2 OH O O HO NH2 O O NH2 Hình 3 Công thức cấu tạo của chitosan Công thức phân tử: (C6H11O4N)n Phân tử lượng của chitosan: M=161.07  n Tên hóa học của chitosan: (2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucose-(N-acetylglucosamine) Về cơ bản, chitin-chitosan có cấu trúc gần giống nhau giống celulose, điểm khác nhau nằm ở vị trí carbon thứ 2. Qua cấu trúc của chitin-chitosan ta thấy chitin có một nhóm chức hoạt động là -OH (H ở nhóm hydroxyl bậc 1 linh động hơn H ở nhóm hydroxyl bậc 2 trong vòng 6 cạnh). Còn chitosan có 2 nhóm chức hoạt động là nhóm -OH, -NH2, do đó chitosan dễ dàng tham gia phản ứng hơn chitin. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương An 8
- Xem thêm -