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 (120C). 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 309-311C, 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 -