Sản xuất chitinchitosan từ vỏ tôm

  • Số trang: 94 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 47 |
  • Lượt tải: 0
thuvientrithuc1102

Đã đăng 15346 tài liệu

Mô tả:

Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm CHÖÔNG I MÔÛ ÑAÀU 1.1. Ñaët vaán ñeà Chitin laø moät polysaccharide ñöùng thöù hai veà löôïng trong töï nhieân chæ sau cellulose. Chitin vaø caùc saûn phaåm cuûa chuùng hieän nay ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong nhieàu lónh vöïc nhö: y hoïc, saûn xuaát myõ phaåm, baûo quaûn noâng saûn, xöû lyù moâi tröôøng. Ngoaøi ra khi ta khöû acetylene trong hôïp chaát chitin seõ taïo thaønh chitosan laø ñôn vò cao phaân töû cuûa glucosamine, laø moät chaát coù öùng duïng roäng raõi trong caùc ngaønh coâng nghieäp nheï, thöïc phaåm, noâng nghieäp. Vieäc nghieân cöùu vaø taùch chieát chitin töø voû giaùp xaùc ñaõ ñöôïc thöïc hieän hôn moät theá kyû nay. Hieän nay, toâm laø maët haøng cheá bieán chuû löïc cuûa ngaønh thuyû saûn Vieät Nam, chuû yeáu laø toâm ñoâng laïnh. Theo baùo caùo cuûa Boä thuyû saûn, saûn löôïng toâm naêm 2003 laø 193973 taán, tuyø thuoäc vaøo saûn phaåm cheá bieán vaø saûn phaåm cuoái cuøng, pheá lieäu toâm coù theå leân tôùi 40 – 70% khoái löôïng nguyeân lieäu. Töông öùng vôùi saûn löôïng toâm haøng naêm seõ coù khoái löôïng pheá lieäu khoång loà goàm ñaàu vaø voû toâm ñöôïc taïo ra. Hieän nay, ôû nöôùc ta nguoàn pheá lieäu ñaàu vaø voû toâm chöa ñöôïc taän duïng treân quy moâ lôùn. Tình traïng treân ñaët ra yeâu caàu caáp baùch cho caùc nhaø khoa hoïc coâng ngheä, cho ngaønh thuyû saûn laø phaûi söû duïng hôïp lyù vaø hieäu quaû löôïng pheá lieäu toâm raát lôùn do caùc nhaø maùy cheá bieán thuyû saûn taïo ra haøng ngaøy ñeå saûn xuaát ra saûn phaåm coù giaù trò cao, chitin – chitosan. Tuy nhieân, quy trình saûn xuaát chitin ñöôïc söû duïng phoå bieán hieän nay laø theo phöông phaùp hoaù hoïc, protein trong ñaàu vaø voû toâm ñöôïc loaïi boû baèng caùch xöû lyù vôùi NaOH. Nhö vaäy, vöøa toán moät löôïng hoaù chaát vöøa coù haïi cho moâi tröôøng, hôn nöõa con GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 1 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm ñöôøng xöû lyù hoaù hoïc laøm giaûm chaát löôïng saûn phaåm chitosan vì phaûn öùng vôùi NaOH laøm giaûm ñi ñoä nhôùt cuûa chitosan. Moät trong nhöõng höôùng giaûi quyeát vaán ñeà treân laø söû duïng cheá phaåm enzyme thuyû phaân protein trong voû toâm ñeå saûn xuaát ra saûn phaåm chitin coù chaát löôïng cao vaø vöøa giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà moâi tröôøng. Nhieàu loaïi enzyme protease ñaõ ñöôïc trích ly töø töï nhieân vaø ñöôïc öùng duïng roäng raõi nhö: protease töø noäi taïng toâm caù, bromelaine töø döùa, papain töø ñu ñuû, protease töø vi sinh vaät ..vv. Vieäc söû duïng enzyme vaøo saûn xuaát coâng nghieäp khoâng nhöõng ñem laïi hieäu quaû cao maø coøn coù theå laøm giaûm chi phí saûn xuaát baèng caùch taùi söû duïng laïi enzyme. Ñeå coù theå taùi söû duïng ñöôïc enzyme ta coù theå tieán haønh coá ñònh enzyme vaøo moät chaát mang baèng phöông phaùp nhoát vaø chitosan laø moät chaát ñöôïc xem laø coù nhieàu trieån voïng trong vieäc coá ñònh enzyme vaø teá baøo. Vôùùi mong muoán goùp phaàn giaûi quyeát nhöõng yeâu caàu treân, chuùng toâi ñaõ thöïc hieän ñeà taøi “saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm” 1.2. Muïc ñích khoaù luaän Saûn xuaát chitin – chitosan baèng caùch söû duïng enzyme protease thu ñöôïc töø nuoâi caáy naám moác Aspergillus oryzae baèng caùc nguyeân lieäu reû tieàn, ñoàng thôøi nghieân cöùu öùng duïng chitosan thu ñöôïc laøm giaù theå coá ñònh enzyme 1.3. Noäi dung Thu nhaän enzyme protease töø Aspergillus oryzae. Khaûo saùt quaù trình keát tuûa cuûa enzyme protease. Söû duïng enzyme protease trong saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm. Khaûo saùt quaù trình thuyû phaân. Öùng duïng chitosan laøm giaù theå coá ñònh enzyme protease. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 2 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm CHÖÔNG II TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU 2.1 Nguoàn goác vaø söï toàn taïi cuûa chitin – chitosan trong töï nhieân Chitin – chitosan laø moät polysaccharide toàn taïi trong töï nhieân vôùi saûn löôïng raát lôùn ñöùng thöù hai sau cellulose. Trong töï nhieân chitin toàn taïi trong caû ñoäng vaät vaø thöïc vaät. Chitin – chitosan laø polysaccharide coù ñaïm khoâng ñoäc, coù khoái löôïng phaân töû lôùn. Caáu truùc cuûa chitin laø taäp hôïp caùc monosaccharide (N-acetyl-β-D-glucosamine) lieân keát vôùi nhau bôûi caùc caàu noái glucozit vaø hình thaønh moät maïng caùc sôïi coù toå chöùc. Hôn nöõa chitin toàn taïi raát hieám ôû traïng thaùi töï do vaø haàu nhö luoân luoân noái bôûi caùc caàu noái ñaúng trò (coralente) vôùi caùc protein, CaCO3 vaø caùc hôïp chaát höõu cô khaùc. Veà maët lòch söû, chitin ñöôïc Braconnot phaùt hieän ñaàu tieân vaøo 1821, trong caën dòch chieát töø moät loaïi naám. OÂng ñaët teân cho chaát naøy laø “Fungine” ñeå ghi nhôù nguoàn goác cuûa noù. Naêm 1823 Odier phaân laäp moät chaát töø boï caùch cöùng maø oâng goïi laø chitin hay “chiton”, tieáng Hy Laïp coù nghóa laø voû giaùp, nhöng oâng khoâng phaùt hieän ra söï coù maët cuûa nitô trong ñoù. Cuoái cuøng caû Odier vaø Braconnot ñeàu ñi ñeán keát luaän chitin coù daïng coâng thöùc gioáng nhö cellulose. 2.1.1 Caáu truùc hoaù hoïc cuûa chitin Chitin coù caáu truùc tinh theå raát chaët cheõ vaø ñeàu ñaën. Baèng phöông phaùp nhieãu xaï tia X. ngöôøi ta coù theå chöùng minh ñöôïc chitin toàn taïi ôû 3 daïng caáu hình: α, β, γchitin. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 3 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Caùc daïng naøy cuûa chitin chæ do söï saép xeáp khaùc nhau veà höôùng cuûa moãi maét xích (N-acetyl-D-glucosamin) trong maïch. Coù theå bieåu dieãn moãi maét xích naøy baèng muõi teân chæ nhoùm –CH 2OH, phaàn ñuoâi chæ nhoùm –NHCOCH3, thì caùc caáu truùc α, β, γ - chitin ñöôïc moâ taû nhö sau: α – chitin β- chitin γ – chitin α – chitin coù caáu truùc caùc maïch ñöôïc saép xeáp ngöôïc chieàu nhau ñeàu ñaën, neân ngoaøi lieân keát hydro trong moät lôùp vaø heä chuoãi, noù coøn coù lieân keát hydro giöõa caùc lôùp do caùc chuoãi thuoäc lôùp keà nhau neân raát beàn vöõng. Do caùc maét xích saép xeáp ñaûo chieàu, xen keõ thuaän lôïi veà maët khoâng gian vaø naêng löôïng. Ñaây cuõng laø daïng phoå bieán trong töï nhieân. β,γ- chitin da maét xích gheùp vôùi nhau theo kieåu song song (β- chitin ) vaø hai song song moät ngöôïc chieàu (γ- chitin ), giöõa caùc lôùp khoâng coù loaïi lieân keát hydro. Daïng β- chitin cuõng coù theå chuyeån sang daïng α – chitin nhôø quaù trình acetyl hoaù cho caáu truùc tinh theå beàn vöõng hôn. Qua nhieàu nghieân cöùu veà söï thuyû phaân chitin baèng enzyme hay acid HCl ñaäm ñaëc thì ngöôøi ta thaáy raèng chitin coù caáu truùc laø moät polymer ñöôïc taïo thaønh töø caùc ñôn vò N-acetyl-β-D-glucosamine lieân keát vôùi nhau bôûi lieân keát β- (1-4) glucozit. Coâng thöùc phaân töû: [C8H13O5N]n Phaân töû löôïng: Mchitin = (230.09)n GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 4 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Hình 1 Coâng thöùc caáu taïo cuûa chitin Teân goïi: poly(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucose Poly(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranose 2.1.2 Tính chaát cuûa chitin Chitin ôû theå raén vaø coù ñoä keát tinh cao do goác –NHCOCH 3 ôû vò trí cacbon thöù hai, laøm taêng lieân keát hydro giöõa caùc maïch vaø trong maïch vôùi nhau Chitin laø moät polysaccharide beàn trong moâi tröôøng kieàm nhöng keùm beàn trong moâi tröôøng acid Chitin coù maøu traéng, khoâng tan trong nöôùc, trong acid loaõng, trong kieàm loaõng, caùc thuoác thöû Schweitzer vaø caùc dung moâi höõu cô nhö röôïu, este,. .. nhöng noù hoaø tan trong moät soá dung dòch nhö hydrochloride, acid ñaäm ñaëc (acid nitrit, formic, acid khan). Ñaëc bieät noù coøn hoaø tan trong dung dòch ñaëc noùng cuûa muoái thioxianat liti (LiSCN) vaø muoái thixianat canxi [Ca(SCN)2] taïo thaønh dung dòch keo Chitin oån ñònh vôùi caùc chaát oxy hoaù khöû nhö KMnO 4, H2O2, NaClO hay Ca(ClO)2, ... lôïi duïng tính chaát naøy ñeå khöû maøu chitin. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 5 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Khi ñun noùng trong moâi tröôøng kieàm ñaäm ñaëc, chitin bò khöû bôûi goác acetyl taïo thaønh chitosan 2.1.3 Caáu truùc hoaù hoïc cuûa chitosan Trong caùc daãn xuaát cuûa chitin thì chitosan laø moät trong nhöõng daãn xuaát quan troïng vì noù coù hoaït tính sinh hoïc cao vaø coù nhieàu öùng duïng trong thöïc teá. Vieäc saûn xuaát chitosan töông ñoái ñôn giaûn, khoâng caàn dung moâi, hoaù chaát ñoäc haïi, ñaét tieàn. Chitosan thu ñöôïc baèng phaûn öùng deacetyl hoaù chitin, bieán ñoåi nhoùm Nacetyl thaønh nhoùm amin ôû vò trí C2. Do quaù trình khöû acetyl xaûy ra khoâng hoaøn toaøn neân ngöôøi ta qui öôùc neáu ñoä deacetyl hoaù (degree of deacetylation) DD > 50% thì goïi laø chitosan, neáu DD < 50% goïi laø chitin Chitosan coù caáu truùc tuyeán tính töø caùc ñôn vò 2-amino-2-deoxy-β-Dglucosamine lieân keát vôùi nhau baèng lieân keát β-(1-4) glucozit. Coâng thöùc phaân töû chitosan [C6H11O4N]n Phaân töû löôïng: Mchitosan = (161.07)n Hình 2 Coâng thöùc caáu taïo cuûa chitosan Teân goïi khoa hoïc: poly(1-4)-amino-2-deoxy-β-D-glucose GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 6 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Poly(1-4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose. Qua caáu truùc cuûa chitin – chitosan ta thaáy chitin chæ coù moät nhoùm chöùc hoaït ñoäng laø –OH ( H ôû nhoùm hydroxyl baäc 1 linh ñoäng hôn H ôû nhoùm hydroxyl baäc 2 trong voøng 6 caïnh) coøn chitosan coù 2 nhoùm chöùc hoaït ñoäng laø –OH, -NH 2, do ñoù chitosan deã daøng tham gia phaûn öùng hoaù hoïc hôn chitin. Trong thöïc teá chitin – chitosan ñan xen nhau, vì vaäy taïo ra nhieàu saûn phaåm ñoàng thôøi, vieäc taùch vaø phaân tích chuùng raát phöùc taïp. 2.1.4 Tính chaát cuûa chitosan Troïng löôïng phaân töû chitosan tuyø thuoäc vaøo ñieàu kieän saûn xuaát, thöôøng naèm trong khoaûng 10.000 – 1.000.000 Da vôùi möùc ñoä deacetyl hoaù thöôøng laø 70 – 90% Chitosan ôû theå raén, maøu traéng ngaø, khoâng muøi, khoâng vò, khoâng tan trong nöôùc, kieàm, aicd ñaäm ñaëc nhöng tan trong acid loaêng, tan toát trong dung dòch acid acetic loaõng (0.5 – 1.5%) taïo thaønh dung dòch keo, trong suoát. Lôïi duïng tính chaát naøy cuûa chitosan ñeå thöïc hieän coá ñònh enzyme baèng phöông phaùp nhoát Chitosan laø moät polyamine, noù ñöôïc xem nhö laø moät polymer cationic coù khaû naêng cho caùc ion kim loaïi naëng baùm dính vaøo caùc beà maët tích ñieän aâm taïo ra phöùc chaát vôùi kim loaïi vaø tuûa xuoáng, loaïi caùc ion kim loaïi naëng ra khoûi dung dòch Chitosan coù taùc duïng khaùng khuaån khaù toát, nhaát laø treân caùc khuaån gaây beänh nhö E.coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa vaø taùc duïng dieät naám nhaát laø naám Candida albicans Chitosan coù nhieät ñoä noùng chaûy laø 309 – 3110C Chitosan coù caáu truùc sieâu loã, deã taïo maøng, taïo haït, khaû naêng haáp phuï toát, coù tính chaát cô lyù beàn vöõng, oån ñònh, thöôøng ñöôïc duøng coá ñònh enzyme qua caàu noái glutaradehyde. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 7 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Chitosan phaûn öùng vôùi caùc acid ñaäm ñaëc taïo thaønh muoái khoù tan, taùc duïng vôùi iod vaø acid sulfuric thaønh phaûn öùng maøu tím, coù theå duøng trong phaân tích ñònh tính chitosan Ngoaøi caùc tính naêng treân cuûa chitosan, noù coøn ñöôïc xem laø nguoàn nguyeân lieäu voâ cuøng quyù giaù ñeå cho ra caùc daãn xuaát chitosan raát haáp daãn trong caùc lónh vöïc thöïc phaåm, döôïc phaåm, sinh hoïc vaø baûo veä moâi tröôøng 2.1.5 Nguoàn thu nhaän chitin Chitin coù maët ôû khaép nôi trong töï nhieân trong ñoâng vaät, thöïc vaät vaø caû vi sinh vaät Trong ñoäng vaät chitin laø moät thaønh phaàn quan troïng cuûa caùc voû moät soá ñoäng vaät khoâng xöông soáng nhö: coàn truøng, nhuyeãn theå, giaùp xaùc vaø giun troøn. Trong ñoäng vaät baäc cao monome cuûa chitin laø moät thaønh phaàn chuû yeáu trong moâ da noù giuùp cho söï taùi taïo vaø gaén lieàn caùc veát thöông ôû da. Trong thöïc vaät chitin coù ôû thaønh teá baøo naám hoï zygenmyctes, vaø caùc sinh khoái naám moác, moät soá loaøi taûo .. . Tuy nhieân treân thöïc teá voû toâm cua laïi chieám thaønh phaàn chitin khaù cao(1435%). Vôùi giaù thaønh reõ neân haàu heát caùc cô sôû saûn xuaát chitin – chitosan ñeàu töø voû toâm. Vì lyù do giaûm thieåu oâ nhieãm moâi tröôøng (saûn xuaát chitin – chitosan chuû yeáu baèng phöông phaùp hoaù hoïc). Naâng cao chaát löôïng saûn phaåm, taän thu caùc pheá phaåm coù giaù trò (voû toâm töø nhaø maùy).. vv goùp phaàn giaûi quyeát oâ nhieãm maø coøn ñem laïi hieäu quaû kinh teá cao. Baûng 2.1: baûng bieåu dieãn thaønh phaàn hoaù hoïc trong ñaàu toâm Thaønh phaàn Haøm Aåm ñoä Ñaïm toaøn Protein Lipide Calci Phosphor 73.22 phaàn 1.86 thoâ 11.64 2.01 2.19 0.37 löôïng 2.2 Phöông phaùp saûn xuaát chitin – chitosan GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 8 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Hieän nay saûn xuaát chitin – chitosan chuû yeáu baèng phöông phaùp hoaù hoïc vaø phaûi qua caùc quaù trình sau: a) Quaù trình khöû khoaùng Trong voû toâm thaønh phaàn chuû yeáu laø muoái CaCO 3, MgCO3 vaø raát ít Ca3(PO4)2. neân ngöôøi ta thöôøng duøng caùc loaïi acid nhö HCL, H 2SO4 .. ñeå khöû khoaùng. Khi khöû khoaùng, neáu duøng HCl thì cho hieäu quaû cao hôn. Neáu duøng H 2SO4 seõ taïo muoái khoù tan neân ít söû duïng. Phaûn öùng cuûa HCl ñeå khöû khoaùng nhö sau: MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2 + H2O. CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O Ca3(PO4)2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2H3PO4 Trong quaù trình röûa thì muoái Cl- taïo thaønh ñöôïc röûa troâi, noàng ñoä acid HCl coù aûnh höôûng lôùn ñeán chaát löôïng cuûa chitosan thaønh phaåm, ñoàng thôøi coù aûnh höôûng lôùn ñeán thôøi gian vaø hieäu quaû khöû khoaùng. Neán noàng ñoä HCl cao seõ ruùt ngaén ñöôïc thôøi gian khöû khoaùng nhöng seõ laøm caét maïch do coù hieän töôïng thuyû phaân caùc lieân keát β(1-4) glucozit ñeå taïo ra caùc polymer coù troïng löôïng phaân töû trung bình thaáp, coù khi bò thuyû phaân trieät ñeå ñeán glucosamin. Ngöôïc laïi neáu noàng ñoä HCl quaù thaáp thì quaù trình khöû khoaùng seõ khoâng trieät ñeå vaø thôøi gian xöû lyù keùo daøi aûnh höôûng ñeán chaát löôïng saûn phaåm. Sau khi khöû khoaùng tieán haønh röûa trung tính, coâng ñoaïn naøy coù taùc duïng röûa troâi heát caùc muoái, acid dö tan trong nöôùc. Quaù trình röûa keát thuùc khi dòch röûa cho pH = 7. b) Quaù trình loaïi protein Sau khi coù voû toâm ñaõ loaïi khoaùng. Ta tieán haønh loaïi boû hoaøn toaøn protein baèng dung dòch NaOH 3%, protein bò kieàm thuyû phaân thaønh caùc amin töï do tan vaø ñöôïc loaïi ra theo quy trình röûa troâi. Löôïng NaOH 3% cho vaøo ñeán khi ngaäp toaøn boä voû toâm vaø GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 9 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm kieåm tra pH = 11 -12 laø ñöôïc ñeå ñaûm baûo vieäc loaïi boû protein ñöôïc hoaøn toaøn. Ñun ôû nhieät ñoä 90 -950C trong 3.5- 4 giôø (trong quaù trình nung löu yù vaán ñeà traøo dung moâi do taïo boät nhieàu vaø muøi bay ra khoù chòu) saûn phaåm sau khi nung ñöôïc röûa saïch baèng nöôùc thöôøng hoaëc nöôùc caát ñeán pH = 7. Tieáp ñoù chuùng toâi tieán haønh röûa trung tính, nhaèm muïc ñích röûa troâi heát caùc, muoái natri, caùc amin töï do vaø NaOH dö. Saáy khoâ ôû 600C thu ñöôïc chitin thoâ. c) Quaù trình taåy maøu (loaïi boû astaxanthin) chitin thoâ coù maøu hoàng nhaït do coøn saéc toá astaxanthin. Do chitin oån ñònh vôùi caùc chaát oxy hoaù nhö thuoác tím (KMnO4) oxy giaø (H2O2) nöôùc javen (NaOCl + NaCl), Na2S2O3, CH3COCH3 .. .. lôïi duïng tính chaát naøy ta söû duïng KMnO 4 vaø H2O2 ñeå khöû maøu cho chitin. d) Ñieàu cheá chitosan quaù trình ñieàu cheá chitin thaønh chitosan thöïc chaát laø quaù trình deacety hoaù chitin, chuyeån hoaù nhoùm –NHCOCH3 thaønh nhoùm NH2 vaø loaïi boû nhoùm –CH3CO, chuyeån hoaù thaønh muoái natri (CH3COONa. Ñeå thöïc hieän ñöôïc quaù trình deacetyl hoaù hoaøn toaøn, ngöôøi ta söû duïng NaOH ñaäm ñaëc 50% thôøi gian 4 giôø nhieät ñoä ôû 110 – 120C . ôû ñaây döïa vaøo tính chaát chitosan tan ñöôïc trong dung dòch acid loaõng taïo thaønh dung dòch keo trong suoát, trong khi chitin khoâng tan do ñoù ta coù theå sô boä kieåm tra möùc ñoä chuyeån hoaù chitin thaønh chitosan baèng caùch laáy moät ít saûn phaåm cho vaøo CH3COOH 1%. Neáu saûn phaåm tan taïo thaønh dung dòch keo trong suoát laø ñöôïc. Sau ñoù röûa trung tính vaø saáy khoâ, chitosan thu ñöôïc coù maøu traéng saùng. Quaù trình ñieàu cheá chitosan töû chitin cho hieäu suaát töông ñoái cao (60 -75%) 2.3 ÖÙng duïng cuûa chitin – chitosan a) Trong coâng nghieäp thöïc phaåm GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 10 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Chitosan duøng ñeå baûo quaûn hoa quaû vaø rau töôi, baûo quaûn thöïc phaåm töôi soáng. Laøm maøng moûng ñeå bao goùi baùnh keïo. Chitosan vaø muoái cuûa noù ñöôïc duøng nhö chaát tinh luyeän nöôùc eùp töø traùi caây nhö nöôùc taùo, caø roát, chaát naøy laøm thay theá caùc chaát cuõ nhö silicasol, gelatin, ... b) Trong myõ phaåm Chitosan duøng laøm chaát phuï gia, laøm kem boâi maët, thuoác laøm meàm da, laøm taêng khaû naêng hoaø hôïp sinh hoïc giöõa kem thuoác vaø da, caáu taïo thuoác ñònh hình toùc, kem boâi da loät maët, ... c) Trong y teá Chitosan duøng laøm chaát phuï gia raát toát cho kyõ ngheä baøo cheá döôïc phaåm (keo keát dính vieân, taù döôïc ñoän, chaát taïo nang meàm, ...) Chitosan laø chaát mang polymer sinh hoïc ñeå gaén thuoác baèng lieân keát cô hoïc hay hoaù hoïc nhaèm taïo ra thuoác polymer coù nhieàu taùc duïng môùi. Chitosan ñöôïc coi laø moät heä thoáng vaän taûi thuoác khaù lyù töôûng. Baûn thaân chitosan vaø caùc daãn xuaát cuûa noù ñöôïc duøng laøm thuoác chöõa beänh: thuoác haï cholesterol trong maùu, thuoác chöõa trò caùc veát thöông, veát boûng. Thuoác chöõa ñau daï daøy, thuoác choáng ñoâng tuï maùu, thuoác duøng taêng cöôøng mieãn dòch cô theå vaø khaû naêng choáng nhieãm HIV, ... d) Ngaønh y Chitosan laø vaät lieäu cho y khoa raát toát nhö: da nhaân taïo, moâ gheùp, chæ khaâu phaãu thuaät töï tieâu, kem chöõa boûng, thuoác chöõa laønh nöôùu sau khi nhoå raêng, .. e) Trong noâng nghieäp GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 11 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Chitosan ñöôïc duøng nhö laø moät thaønh phaàn chính trong thuoác phoøng tröø naám (ñaïo oân, khoâ vaèn, ..), duøng laøm thuoác kích thích sinh tröôûng cho caây luùa, caây coâng nghieäp, caây caûnh, caây aên quaû, .. f) Trong coâng ngheä hoaù hoïc Chitosan ñöôïc duøng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp, coù khaû naêng taïo phöc vôùi caùc kim loaïi naëng ñoäc haïi, duøng ñeå loïc nöôùc saïch tieâu duøng g) Trong coâng ngheä sinh hoïc Chitosan ñöôïc duøng laøm chaát nang ñeå coá ñònh enzyme vaø caùc teá baøo 2.4 Tình hình nghieân cöùu saûn xuaát vaø öùng duïng trong thöïc teá cuûa chitin vaø chitosan ôû vieät nam vaø theá giôùi Tröôùc ñaây ngöôøi ta ñaõ thöû taùch chieát chitin töø thöïc vaät bieån nhöng nguoàn nguyeân lieäu khoâng ñuû ñeå ñaùp öùng nhu caàu saûn xuaát. Tröõ löôïng chitin phaàn lôùn coù nguoàn goác töø voû toâm cua. Trong moät thôøi gian caùc chaát pheá thaûi naøy khoâng ñöôïc thu hoài maø laïi thaûi ra ngoaøi gaây oâ nhieãm moâi tröôøng. Naêm 1977 Vieän kyõ thuaät Masachusetts (Myõ), khi tieán haønh xaùc ñònh giaù trò cuûa chitin vaø protein trong voû toâm, cua ñaõ cho thaáy vieäc thu hoài caùc chaát naøy coù lôïi neáu söû duïng trong coâng nghieäp. Phaàn protein thu ñöôïc seõ duøng ñeå cheá bieán thöùc aên gia suùc, coøn laïi chitin seõ ñöôïc duøng laøm nhö moät chaát khôûi ñaàu ñeå ñieàu cheá caùc daãn xuaát coù nhieàu öùng duïng trong lónh vöïc coâng nghieäp Vieäc nghieân cöùu chitin – chitosan vaø caùc öùng duïng cuûa chuùng trong saûn xuaát phuïc phuï ñôøi soáng laø moät höôùng nghieân cöùu töông ñoái môùi meû ôû nöôùc ta. Vaøo nhöõng naêm 1978 ñeán 1980 tröôøng Ñaïi hoïc thuûy saûn nha trang ñaõ coâng boá quy trình saûn xuaát chitin – chitosan cuûa kyõ sö Ñoã Minh Phuïng, nhö chöa coù öùng duïng cuï theå trong saûn xuaát. Gaàn ñaây tröôùc yeâu caàu xöû lyù pheá lieäu thuyû saûn ñoâng laïnh ñang ngaøy caøng caáp baùch, tröôùc nhöõng thoâng tin kyõ thuaät môùi veà chitin – chitosan cuõng nhö tieàm naêng thò GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 12 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm tröôøng cuûa chuùng ñaõ thuùc ñaåy caùc nhaø khoa hoïc cuûa chuùng ta baét tay vaøo nghieân cöùu hoaøn thieän quy trình saûn xuaát chitin – chitosan ôû böôùc cao hôn, ñoàng thôøi nghieân cöùu caùc öùng duïng cuûa chuùng trong caùc lónh vöïc saûn xuaát coâng nghieäp. Hieän nay ôû Vieät Nam coù nhieàu cô sôû khoa hoïc ñang nghieân cöùu saûn xuaát chitin – chitosan nhö: Tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm – TPHCM. Trung taâm nghieân cöùu polymer – Vieän Khoa Hoïc Vieät Nam, Vieän Hoaù thuoäc phaân Vieän Khoa Hoïc Vieät Nam taïi TPHCM, Trung taâm coâng ngheä vaø sinh hoïc Thuyû saûn - Vieän nghieân cöùu nuoâi troàng thuyû saûn 2. Ôû mieàn Baéc, Vieän Khoa Hoïc Vieät Nam ñaõ keát hôïp vôùi xí nghieäp thuyû saûn Haø Noäi saûn xuaát chitosan vaø öùng duïng trong lónh vöïc noâng nghieäp ôû ñoàng luùa Thaùi Bình vaø ñaõ thu ñöôïc moät soá keát quaû ñaùng kích leä. Ôû mieàn Nam Trung taâm coâng ngheä vaø sinh hoïc thuyû saûn phoái hôïp vôùi moät soá cô quan khaùc: Ñaïi Hoïc Y Döôïc TPHCM, phaân Vieän Khoa Hoïc Vieät Nam. Vieän Khoa Hoïc noâng nghieäp mieàn nam, .. . ñang nghieân cöùu saûn xuaát vaø öùng duïng chitin – chitosan trong lónh vöïc noâng nghieäp, y döôïc vaø myõ phaåm. Trong noâng nghieäp chitosan ñöôïc söû duïng ñeå baûo veä caùc haït gioáng nhaèm muïc ñích ngaên ngöøa söï taán coâng cuûa naám trong ñaát, ñoàng thôøi noù coøn coù taùc duïng coá ñònh phaân boùn, thuoác tröø saâu, taêng cöông khaû naêng naûy maàm cuûa haït Qua nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa chitosan vaø caùc nguyeân toá vi löôïng leân moät soá chæ tieâu sinh hoaù cuûa maï luùa ôû nhieät ñoä thaáp thì keát quaû nghieân cöùu cho thaáy chitosan vi löôïng laøm taêng dieäp luïc vaø haøm löôïng nitô; ñoàng thôøi haøm löôïng caùc enzyme amylase, catalase hay peroxidaza cuõng taêng leân. Ngaøy nay chitosan coøn ñöôïc duøng laøm nguyeân lieäu boå sung vaøo thöùc aên cho toâm, caù, cua ñeå kích thích sinh tröôûng. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 13 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Nhöõng öùng duïng cuûa chitin – chitosan vaø nhöõng daãn xuaát cuûa chuùng ngaøy caøng phaùt trieån. Moät soá ñaõ ñöôïc öùng duïng nhö laø: chæ khaâu töï huyû, da nhaân taïo, thaáu kính chieát xuaát, vaø moät soá öùng duïng khaùc ñang ñöôïc nghieân cöùu nhö : taùc ñoäng kích thích mieãn dòch, choáng söï phaùt trieån cuûa khoái u, ñaëc tính laøm giaûm cholesterol maùu, trò boûng nhieät .. .. Da nhaân taïo coù nguoàn goác töø chitin, noù gioáng nhö moät taám vaûi vaø ñöôïc boïc oáp leân veát thöông chæ moät laàn ñeán khi khoûi. Da nhaân taïo bò phaân huyû sinh hoïc töø töø cho ñeán luùc hình thaønh lôùp bieåu bì môùi. Noù coù taùc duïng giaûm ñau, giuùp cho caùc veát seïo boûng phuïc hoài bieåu bì nhanh choùng. Tröôøng Ñaïi Hoïc Döôïc Haø Noäi, Ñaïi Hoïc Y Döôïc Haø Noäi, Trung taâm khoa hoïc töï nhieân vaø coâng ngheä quoác gia cuõng ñaõ cheá taïo thaønh coâng loaïi da nhaân taïo naøy vaø böôùc ñaàu öùng duïng hieäu quaû. Chitin – chitossan vaø caùc oligo cuûa noù coù ñaëc tính mieãn dòch do noù kích thích caùc teá baøo giöõ nhieäm vuï baûo veä mieãn dòch vôùi caùc teá baøo khoái u vaø caùc taùc nhaân gaây beänh. Nhöõng nghieân cöùu gaàn ñaây höôùng vaøo caùc oligo, N-acetyl-glucosamin vaø glucosamin, caùc chaát naøy coù moät soá tính chaát cuûa caùc polymer töông öùng nhöng laïi coù öu theá laø tan toát trong nöôùc do ñoù deã daøng ñöôïc haáp thuï. Hieän nay treân theá giôùi ñaõ thaønh coâng vieäc söû duïng chitosan laøm chaát mang ñeå coá ñònh enzyme vaø teá baøo. Enzyme coá ñònh ñaõ cho pheùp môû ra vieäc söû duïng roäng raõi enzyme trong coâng nghieäp, y hoïc vaø khoa hoïc phaân tích. Enzyme coá ñònh ñöôïc söû duïng laâu daøi, khoâng caàc thay ñoåi chaát xuùc taùc. Nhaát laø trong coâng ngheä laøm saïch nöôùc, laøm trong nöôc hoa quaû, söû duïng enzyme coá ñònh raát thuaän lôïi vaø ñaït hieäu quaû cao. Chitosan thoaû maõn yeâu caàu ñoái vôùi chaát mang coù phaân töû löôïng lôùn, beàn vöõng khoâng tan vaø oån ñònh vôùi caùc yeáu toâ hoaù hoïc. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 14 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Do coù caáu truùc töông töï nhö cellulose neân chitosan ñöôïc nghieân cöùu boå sung vaøo nguyeân lieäu saån xuaát giaáy cuõng toát hôn. Trong saûn xuaát giaáy qua nghieân cöùu ngöôøi ta thaáy neáu boå sung 1% chitosan thì ñoä beàn cuûa giaáy taêng leân khi bò öôùt hay taêng ñoä neùt khi in. Coù theå thay hoà tinh boät baèng chitosan ñeå hoà vaûi, noù coù taùc duïng laøm tô sôïi beàn, mòn, boùng ñeïp, coá ñònh hình in, chòu ñöôïc acid hay kieàm nheï. Chitosan ñöôïc söû duïng ñeå saûn xuaát kem choáng khoâ da do tính chaát cuûa chitosan laø coù theå coá ñònh deã daøng treân bieåu bì cuûa da nhôø caùc nhoùm –NH 4+ . caùc nhoùm naøy lieân keát vôùi caùc teá baøo söøng hoaù cuûa da, nhaø vaäy caùc nhaø khoa hoïc ñaõ nghieân cöùu söû duïng chitosan laøm caùc loaïi kem döôõng da choáng naéng. Nhôø khaû naêng laøm ñoâng tuï caùc theå raén lô löûng giaøu protein vaø nhôø khaû naêng dính toát caùc ion kim loaïi nhö Pb, Hg .. . do ñoù chitin ñöôïc söû duïng ñeå taåy loïc nguoàn nöôùc thaûi coâng nghieäp töø caùc nhaø maùy cheá bieán thöïc phaåm. Chitosan söû duïng ñeå choáng hieän töôïng maát nöôùc trong quaù trình laøm laïnh, laøm ñoâng thöïc phaåm. Do chitosan coù tính chaát dieät khuaån, do ñoù noù ñöôïc taïo thaønh maøng moûng ñeå bao goùi thöïc phaåm choáng aåm moác, choáng maát nöôùc. Ñaëc tính dieät khuaån cuûa chitosan ñöôïc theå hieän treân caùc maët sau: Khi tieáp xuùc vôùi thöïc phaåm chitin – chitosan seõ laáy ñi töø caùc vi sinh vaät naøy caùc ion thieát yeáu, ví duï nhö ion Cu2+. Nhö vaäy vi sinh vaät seõ bò cheát do söï maát caân baèng lieân quan ñeán caùc ion thieát yeáu. Ngaên chaën phaù hoaïi chöùc naêng maøng teá baøo. Gaây ra söï roø ræ caùc phaàn beân trong teá baøo. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 15 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Nhö vaäy vieäc duøng chaát chitosan bao boïc quanh beà maët thöïc phaåm coù theå keùo daøi thôøi gian baûo quaûn, giaûm söï hö hoûng do khaû naêng khaùng naám, khaùng khuaån cuûa noù. 2.5 Moät soá quy trình saûn xuaát chitin vaø chitosan treân theá giôùi vaø ôû vieät nam Treân Theá Giôùi a) Quy trình thuyû nhieät Yamasaki vaø Nacamichi (nhaät baûn) Nguyeân lieäu laø voû cua ñaõ khoâ, saïch ñöôïc ñem khöû khoaùng baèng HCl 2N trong thôøi gian laø 1 giôø (taùc giaû cho raèng hieäu quaû khöû khoaùng coù theå ñaït ñöôïc 100%). Sau ñoù ñem röûa saïch vaø ñem laøm khoâ. Tieáp theo laø tieán haønh keát hôïp hai coâng ñoaïn khöû protein vaø deacetyl ñoàng thôøi trong dung dòch NaOH 15N ôû nhieät ñoä 1500C trong 1 giôø, keát quaû cho thaáy protein ñöôïc taùch ra trieät ñeå vaø ñoä deacetyl ñaït treân 70%. Sau thôøi gian 1 giôø ñem röûa saïch vaø laøm khoâ seõ thu ñöôïc chitosan thaønh phaåm. Phöông phaùp naøy coù öu ñieåm laø quy trình ñôn giaûn coâng ñoaïn, ruùt ngaén ñaùng keå thôøi gian saûn xuaát so vôùi caùc quy trình khaùc. Hoaù chaát söû duïng ít (HCl vaø NaOH), chitosan thu ñöôïc coù ñoä tinh thieát cao. Tuy nhieân cuõng coù nhöôïc ñieåm laø saûn phaåm chitosan thu ñöôïc coù ñoä nhôùt thaáp, tieâu toán nhieàu naêng löôïng cho caùc khaâu saûn xuaát. b) Quy trình saûn xuaát chitin cuûa Hackman Voû toâm huøm ñöôïc röûa saïch vaø saáy khoâ ôû nhieät ñoä 100 0C tieáp theo ñöôïc khöû khoaùng baèng HCl 2N vôùi tyû leä w/v = 1/10 ôû nhieät ñoä phoøng, sau thôøi gian 5 giôø ñem röûa trung tính vaø saáy khoâ ôû 1000C vaø ñem xay nhoû. Ngaâm tieáp trong dung dòch HCl 2N vôùi tyû leä w/v=1/2.5 ôû nhieät ñoä phoøng. Sau 48 giôø ñem ly taâm thu phaàn baõ vaø ñem röûa trung tính. Ngaâm baõ boät ñaõ röûa trong dung dòch NaOH 1N vôùi tyû leä w/v=1/2.5 ôû nhieät ñoä 100 0C, sau 42 giôø ñem ly taâm thu phaàn baõ. Sau ñoù laïi tieáp tuïc ngaâm trong NaOH 1N vôùi tyû leä vaø nhieät ñoä treân, sau 12 giôø ñem ly taâm thu phaàn baõ. Tieáp theo ñoù röûa trung tính vaø ñem laøm saïch baèng caùch ly GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 16 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm taâm vôùi caùc chaát theo thöù töï: nöôùc, etanol vaø ete. Sau ñoù laøm khoâ ta ñöôïc saûn phaåm daïng boät maøu kem. Vôùi quy trình naøy thì coù nhieàu coâng ñoaïn taêng khaû naêng khöû khoaùng, khöû protein song do coàng keành, chæ thích hôïp cho ñoái töôïng laø voû toâm huøm, toâm muõ ni vaø voû cua, thôøi gian thöïc caùc coâng ñoaïn keùo daøi, do ñoù quy trình Hackman chæ mang tính nghieân cöùu thí nghieäm, khoâng coù tính khaû thi neáu saûn xuaát ñaïi traø, quy trình môùi chæ döøng laïi ñeán saûn phaåm laø chitin. c) Quy trình saûn xuaát chitosan cuûa phaùp Nguyeân lieäu voû toâm saïch ñöôïc ñem ñi haáp chín, phôi khoâ, ta ñem ñi xay nhoû. Khöû protein baèng NaOH 3.5% vôùi tyû leä w/v=1/10, ôû nhieät ñoä 65 0C. sau 2 giôø vôùt ra röûa trung tính, tieáp ñoù ngaâm trong HCl 1N vôùi tyû leä w/v=1/10, ôû nhieät ñoä phoøng sau 2 giôø vôùt ra tieán haønh taåy caùc chaát maøu höõu cô baèng aceton vôùi tyû leä w/v=1/5, ôû nhieät ñoä phoøng sau 30 phuùt vôùt ra röûa saïch vaø taåy maøu laïi baèng nöôùc javen (NaOCl + NaCl) 0.135%, tyû leä w/v=1/10, ôû nhieät ñoä phoøng sau 6 phuùt vôùi ra röûa trung tính, thu ñöôïc chitin saïch. Sau ñoù tieán haønh deacetyl chitin baèng NaOH 40% vôùi tyû leä w/v=1/4, ôû nhieät ñoä 850C sau thôøi gian 4 giôø ñem röûa trung tính thu ñöôïc chitosan. Quy trình coù öu ñieåm laø thôøi gian saûn xuaát ngaén, saûn phaåm coù maøu saéc ñeïp, saïch do coù hai böôùc khöû saéc toá. Tuy nhieân NaOCl laø moät chaát oxy hoaù maïnh, aûnh höôûng ñeán maïch polymer, do ñoù ñoä nhôùt saûn phaåm giaûm roõ reät. Maët khaùc aceton coù giaù trò ñaét tieàn, toån thaát nhieàu, giaù thaønh saûn phaåm seõ cao. Chöa keå caùc yeáu toá trong an toaøn saûn xuaát, coâng ngheä naøy khoù aùp duïng trong ñieàu kieän saûn xuaát ôû nöôùc ta hieän nay. d) Phöông phaùp ñieàu cheá chitin cuûa Capozza Caân 149g nguyeân lieâu voû toâm saïch cho vaøo bình khuaáy vôùi moät maùy khuaáy, theâm töø töø 825ml acid HCl 2N vaøo bình, thöïc hieän phaûn öùng ôû 4 0C trong thôøi gian 48 GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 17 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm giôø. Saûn phaåm sau quaù trình khöû khoaùng ñöôïc röûa saïch baèng nöôùc ñeán pH = 7. xaùc ñònh haøm löôïng tro 0.4 -0.5%. sau ñoù saûn phaåm ñöôïc khuaáy ôû nhieät ñoä phoøng vôùi 1500ml acid fomic HCOOH 90%. Ñeå qua ñeâm. Hoãn hôïp ñöôïc loïc ly taâm laáy phaàn baõ vaø röûa laïi vôùi nöôùc nhieàu laàn cho ñeán khi pH = 7. saûn phaåm saïch sau ñoù ñöôïc ngaâm ñöôïc traùng röûa laïi trong ethanol 960 vaø ether, saáy khoâ ôû 400C döôùi aùp suaát giaûm. Khoái löôïng chitin thoâ saïch thu ñöôïc laø 66g hieäu suaát 44,3% Taïi Vieät Nam a) Quy trình saûn xuaát chitosan cuûa Ñoã Minh Phuïng Nguyeân lieäu laø voû toâm khoâ ñöôïc khöû khoaùng baèng HCl 6N vôùi tyû leä w/v=1/2.5. ôû nhieät ñoä phoøng, sau 48 giôø ñem röûa trung tính, tieáp theo ñun trong NaOH 8% vôùi tyû leä w/v=1/1.5, ôû nhieät ñoä 100 0C, sau 2 giôø khöû protein roài ñem röûa trung tính. Tieán haønh taåy maøu baèng KMnO4 1% trong moâi tröôøng H2SO4 10% sau 1 giôø röûa saïch vaø khöû maøu phuï baèng Na2S2O3 1.5% trong 15 phuùt, vôùt ra röûa saïch thu ñöôïc chitin. Deacetyl chitin baèng NaOH 40% vôùi tyû leä w/v=1/1, ôû nhieät ñoä 80 0C sau 24 giôø ñem röûa saïch vaø cuoái cuøng thu ñöôïc chitosan. Saûn phaåm coù chaát löôïng khaù toát, chitin coù maøu traéng ñeïp. Song thôøi gian coøn daøi, söû duïng nhieàu chaát oxy hoùa deã laøm aûnh höôûng tôùi ñoä nhôùt cuûa saûn phaåm. b) Quy trình saûn xuaát chitosan ôû trung taâm cao phaân töû vieän khoa hoïc Vieät Nam Nguyeân lieäu laø voû gheï hay voû toâm saïch ñöôïc khöû khoaùng laàn 1 baèng HCl 4% ôû nhieät ñoä phoøng, sau thôøi gian 24 giôø ñem röûa trung tính ñeå laøm giaûm löôïng NaOH tieâu hao ôû coâng ñoaïn sau. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 18 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Naáu trong NaOH 3% ôû nhieät ñoä 90 -95 0C sau 3 giôø ñem röûa trung tính, tieáp tuïc khöû khoaùng laàn hai baèng HCl ôû nhieät ñoä phoøng 90 -95 0C sau 3 giôø ñem röûa trung tính. Cuoái cuøng naáu trong NaOH 40%, röûa trung tính vaø saáy khoâ thu ñöôïc chitosan. Saûn phaåm chitosan saûn xuaát theo quy trình naøy coù maøu saéc khoâng ñeïp baèng saûn phaåm theo quy trình cuûa kyõ sö Ñoã Minh Phuïng, thôøi gian thöïc hieän quy trình keùo daøi, nhieàu coâng ñoaïn. c) Quy trình saûn xuaát chitin cuûa xí nghieäp thuûy saûn Haø Noäi Nguyeân lieäu laø voû toâm khoâ hoaëc töôi ñöôïc loaïi boû heát taïp chaát, xöû lyù taùch khoaùng laàn 1 trong HCl 4%, tyû leä w/v=1/2, ôû nhieät ñoä phoøng 24 giôø vôùt ra röûa trung tính. Sau ñoù duøng NaOH 2% ñeå taùch protein laàn 1 vôùi tyû leä w/v=1/2.8 ôû nhieät ñoä 90950C, sau 3 giôø röûa vaø tieán haønh khöû khoaùng laàn 2 cuõng duøng HCl 4%, tyû leä w/v=1/2, ôû nhieät ñoä phoøng sau 24 giôø ñem röûa trung tính. Ñeå taùch protein laàn 2 cuõng duøng NaOH 2%, w/v=1/2.8, ôû nhieät ñoä 90-95 0C, sau 3 giôø röûa trung tính vaø tieán haønh khöû khoaùng laàn 3 cuõng gioáng nhö laàn khöû khoaùng treân. Saûn phaåm ñem laøm khoâ thu ñöôïc chitin. Chitin thu ñöôïc coù ñoä traéng cao maëc duø khoâng coù coâng ñoaïn taåy maøu. Nhöng nhöôïc ñieåm laø thôøi gian saûn xuaát cuûa quy trình keùo daøi, noàng ñoä hoaù chaát polymer trong moâi tröôøng acid daãn ñeán ñoä nhôùt giaûm. d) Quy trình saûn xuaát chitosan theo phöông phaùp sinh hoïc keát hôïp vôùi hoaù hoïc. Vieäc saûn xuaát chitosan theo phöông phaùp sinh hoïc keát hôïp hoaù hoïc cuõng thöïc hieän theo caùc böôùc: khöû khoaùng, khöû protein vaø deacetyl. Coâng ñoaïn khöû khoaùng hieäu quaû nhaát vaø duy nhaát chæ thöïc hieän baèng phöông phaùp hoaù hoïc. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 19 Saûn xuaát chitin – chitosan töø voû toâm Coâng ñoaïn khöû protein vaø deacetyl coù theå thay theá baèng phöông phaùp sinh hoïc, ñoù laø khöû protein baèng enzyme protease vaø deacetyl baèng enzyme deacetylaza. Voû toâm ñöôïc ngaâm trong HCl 10% tyû leä w/v =1/10, ñeå ôû nhieät ñoä phoøng trong thôøi gian 5 giôø. Röûa saïch ñeán pH = 7.sau ñoù khöû protein baèng papain 13% tyû leä w/v =1/5, pH = 5-5,5, ôû nhieät ñoä 70 -800C trong thôøi gian 4 giôø. Röûa saïch, taåy maøu saáy khoâ ôû nhieät ñoä 600C thu ñöôïc chitin thoâ, traéng. Deacetyl chitin baèng NaOH 35%, tyû leä w/v =1/10, ôû 900C trong thôøi gian 5,5 giôø. Röûa saïch vaø saáy khoâ thu ñöôïc chitosan saïch. Chitosan thu ñöôïc coù maøu saéc traéng, ñeïp trong vaø meàm maïi. Quy trình papain cho saûn phaåm coù ñoä nhôùt cao hôn caùc quy trình khaùc. Tuy nhieân ñieàu kieän khoù khaên do vieäc tìm mua hoaëc saûn xuaát enzyem deacetylaza neân coâng ñoaïn deacetyl ñöôïc thöïc hieän baèng vieäc naáu NaOH ñaäm ñaëc. e) Quy trình saûn xuaát chitin – chitosan theo phöông phaùp sinh hoïc Trong vaøi naêm gaàn ñaây ñaõ coù nhieàu phaùt hieän môùi lieân quan ñeán saûn xuaát chitin – chitosan baèng caùch nuoâi caáy naám moùc Rhizopus azygosporus vaø naám moác Actinomucor taiwanensis vaø coâ laäp chitin – chitosan töø söï nuoâi caáy ñoù. Sau khi nuoâi caáy teá baøo naám moác ñöôïc thu nhaän töø canh tröôøng leân men vaø xöû lyù chuùng vôùi NaOH noàng ñoä 1N ôû 1210C thôøi gian 15 phuùt. Sau ñoù troän vôùi nöôùc caát ñem ñi ly taâm röûa laïi baèng nöôùc caát hoaëc coàn roài tieáp tuï xöû lyù vôùi dung dòch acetic 2% uû nhieät ñoä 950C trong 12 giôø. Keát quaû hình thaønh daïng buøn sau ñoù coâ laäp baèng caùch ly taâm. Phaàn tan ôû treân chöùa chitosan phaàn caën laéng xuoáng chöùa chitin. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø ít söû duïng hoaù chaát ít gaây oâ nhieãm moâi tröôøng saûn phaåm chaát löôïng cao. Nhöôïc ñieåm laø giaù thaønh cao quaù trình thöïc hieän phöùc taïp hôn caùc quy trình hoaù hoïc. GVHD: TS Nguyeãn Hoaøi Höông SVTH: Ñaëng Tieán Ñoâng 20
- Xem thêm -