Luận văn Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình sản xuất Chitin theo phương pháp sinh học kết hợp hóa học

Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sản xuất chitin-chitosan theo phương pháp hoá học có sử dụng các loại hoá chất với nồng độ cao, thời gian xử lý dài gây ảnh hưởng tới chất lượng chitin-chitosan và các chế phẩm khác được sản xuất từ phế liệu giáp xác. Vì vậy, việc nghiên cứu một quy trình kết hợp phương pháp hoá học với phương pháp sinh học đồng thời giảm tối đa lượng hoá chất sử dụng là rất cần thiết góp phần giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, còn có rất nhiều hướng nghiên cứu sử dụng phế liệu giáp xác sản xuất các mặt hàng có giá trị khác như: Astaxanthin, thức ăn chăn nuôi, chiết rút chất mùi nhưng công nghệ gây ô nhiễm nên không cho phép tận dụng các chất có hoạt tính khác. Do đó việc sử dụng nguồn phế liệu từ vỏ tôm đã được triển khai tại rất nhiều các khu vực trong nước. Việc tận dụng phế liệu vỏ tôm tập trung chủ yếu vào sản xuất thức ăn cho gia súc, các sản phẩm Chitin-Chitosan, glucosamine, oligosaccharide Tuy nhiên theo điều tra ban đầu thì trong công nghệ sản xuất Chitin-Chitosan trong nước hiện nay đều thực hiện chủ yếu theo phương pháp hóa học dẫn đến chất lượng chưa cao, hầu hết các cơ sở sản xuất Chitin-Chitosan chưa có một hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn. Nguyên nhân chủ yếu là do hàm lượng chất lơ lửng, trong đó chủ yếu là các chất có nguồn gốc từ protein. Chúng có tính chất là rất khó lắng trong quá trình xử lí. Như vậy, nếu chúng ta có thể thu hồi protein sau quá trình thủy phân bằng enzyme Alcalase thì sẽ tận dụng được nguồn chất dinh dưỡng trong phế liệu đầu vỏ tôm để làm bột dinh dưỡng cho người, thức ăn cho gia súc, gia cầm, từ đó nâng cao nâng cao được giá trị của nguyên liệu, giảm tải cho quá trình xử lí nước thải, hạn chế sự ô nhiễm môi trường. Đồng thời việc sử dụng thủy phân bằng enzyme sẽ hạn chế việc sử dụng hóa chất, gây ô nhiễm môi trường. Trong thực tế hiện nay tại các cơ sở sản xuất phải thu nhân nguyên liệu từ các khu vực xa, không tập trung và khối lượng không lớn gây khó khăn về chi phí vận chuyển. Do vậy việc nghiên cứu ứng dụng chế độ thủy phân bằng enzyme góp phần kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu, giảm chi phí do phơi hoặc sấy khô nguyên liệu, giảm sự ô nhiễm môi trường do không vận chuyển tạm thời, đồng thời loại bỏ một phần các chất khoáng, protein. Xuất phát từ thực tế trên, được sự đồng ý của Bộ môn Công nghệ Chế biến-Khoa Chế biến-Trường Đại học Nha Trang, dưới sự hướng dẫn của cô Thạc sĩ Ngô Thị Hoài Dương, em đã thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình sản xuất Chitin theo phương pháp sinh học kết hợp hóa học

doc95 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 17/10/2013 | Lượt xem: 5443 | Lượt tải: 30download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình sản xuất Chitin theo phương pháp sinh học kết hợp hóa học, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Luận văn Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình sản xuất Chitin theo phương pháp sinh học kết hợp hóa học LỜI CẢM ƠN Qua 2 tháng nỗ lực phấn cuối cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô và bạn bè em đã hoàn tất đề tài này. Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ: Nguyễn Duy Nhứt và cô giáo: Phan Thị Thương người đã tận tình truyền đạt những kiến thức trong quá trình thự tập và trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành tốt đề tài. Em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng nhất tới các thầy cô trong khoa công nghệ hoá phân tích đã nhiệt tình truyền đạt cho em những kiến thức trong những năm học vừa qua. Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô phụ trách phòng thí nghiệm hoá phân tích, cùng thầy cô bộ môn công nghệ hoá, bộ môn hoá phân tích và công nghệ thực phẩm, các anh chị và cô chú ở Viện nghiên cứư và ứng dụng công nghệ Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian thực tập. Chân thành cảm ơn các bạn sinh viên lớp CĐH 29, cùng các bạn sinh viên thực tập tại phòng thí nghiệm ở Viện đã nhiệt tình giúp đỡ động viên em. Cuối cùng con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bố, mẹ kính mến cùng anh chị em thân yêu. Những người đã ủng hộ nhiệt tình cả vật chất lẫn tinh thần trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Sinh viên Trần Thị Mỹ Châu MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Một số chỉ tiêu chất lượng của chitosan từ vỏ tôm sú theo phương pháp xử lý kiềm một giai đoạn (Trần Thị Luyến, 2003) 23 Bảng 2. Một số chỉ tiêu chất lượng của chitosan sản xuất theo quy trình Papain (Trần Thị Luyến, 2003) 27 Bảng 3.Bố trí thí nghiệm chạy đường chuẩn của phương pháp Microbiuret 34 Bảng 4. Bố trí thí nghiệm chạy đường chuẩn của phương pháp Biuret 34 Bảng 5. Bố trí thí nghiệm theo qui hoạch thực nghiệm với biến ảo của công đoạn khử protein bằng enzyme Alcalase. 36 Bảng 6. Bố trí thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử protein bằng enzyme Alcalase 36 Bảng 7. Bố trí thí nghiệm theo qui hoạch thực nghiệm với biến ảo của công đoạn khử protein bằng NaOH 38 Bảng 8. Bố trí thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử protein bằng NaOH. 38 Bảng 9. Bố trí thí nghiệm theo qui hoạch thực nghiệm với biến ảo của công đoạn khử khoáng bằng C6H5COOH 39 Bảng 10. Bố trí thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử khoáng bằng C6H5COOH 40 Bảng 11. Bố trí thí nghiệm theo qui hoạch thực nghiệm với biến ảo của công đoạn khử khoáng bằng HCl. 41 Bảng 12. Bố trí thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử khoáng bằng HCl 41 Bảng 13. Thành phần hóa học của phế liệu tôm thẻ chân trắng (%) 46 Bảng 14. Kết quả hàm lượng protein còn lại ở các chế độ khử protein bằng enzyme Alcalase 47 Bảng 15. Thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử protein bằng enzyme Alcalase 47 Bảng 16. Kết quả hàm lượng protein các thí nghiệm tối ưu theo đường dốc nhất 48 Bảng 17. Kết quả hàm lượng protein ở các chế độ khử protein bằng NaOH 49 Bảng 18. Thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử protein bằng NaOH 50 Bảng 19. Kết quả hàm lượng protein các thí nghiệm tối ưu theo đường dốc nhất 50 Bảng 20. Thành phần hóa học của phế liệu tôm thẻ Chân Trắng sau khi khử lý khử protein bằng enzyme Alcalase và NaOH ở điều kiên tối ưu 52 Bảng 21. Kết quả hàm lượng khoáng còn lại trong phế liệu tôm ở các chế độ khử khoáng bằng C6H5COOH 53 Bảng 22. Thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử khoáng bằng C6H5COOH 53 Bảng 23. Thành phần hóa học của phế liệu tôm thẻ Chân Trắng sau khi khử protein bằng enzyme Alcalase, NaOH và C6H5COOH ở điều kiên tối ưu. 55 Bảng 24. Kết quả hàm lượng khoáng còn lại trong phế liệu tôm ở các chế độ khử khoáng bằng HCl 55 Bảng 25. Thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử khoáng bằng HCl 55 Bảng 26. Kết quả đo OD330nm 1 Bảng 27. Kết quả đo OD570nm 1 Bảng 28. Bảng bố trí thí nghiệm 2 Bảng 29.Các thí nghiệm ở tâm phương án 3 Bảng 30. Các thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử protein bằng enzyme Alcalase. 3 Bảng 31.Các số liệu dùng để tính toán 4 Bảng 32. Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa công đoạn thủy phân khử protein bằng enzyme . 6 Bảng 33.Các thông số tối ưu. 6 Bảng 34. Bảng bố trí thí nghiệm 7 Bảng 35.Các thí nghiệm ở tâm phương án 7 Bảng 36.Các thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử protein bằng NaOH 8 Bảng 37. Các số liệu dùng để tính toán 9 Bảng 38.Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa công đoạn khử protein bằng NaOH 10 Bảng 39.Các thông số tối ưu 10 Bảng 40. Bảng bố trí thí nghiệm 11 Bảng 41. Các thí nghiệm ở tâm phương án 12 Bảng 42. Các thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử khoáng bằng C6H5COOH 12 Bảng 43.Các số liệu dùng để tính toán 13 Bảng 44. Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa công đoạn khử khoáng bằng C6H5COOH . 14 Bảng 45. Các thông số tối ưu 15 Bảng 46. Bảng bố trí thí nghiệm 15 Bảng 47. Các thí nghiệm ở tâm phương án 16 Bảng 48. Các thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn khử protein bằng NaOH 16 Bảng 49. Các số liệu dùng để tính toán 17 Bảng 50. Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa công đoạn khử khoáng bằng HCl. 18 Bảng 51. Các thông số tối ưu 19 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.Cấu tạo của Chitin. 4 Hình 2. Cấu tạo của Chitosan. 5 Hình 3.Quy trình của Stevens (2002) Học Viện Công Nghệ Châu Á 15 Hình 4.Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm hùm của Hackman 17 Hình 5.Quy trình nhiệt của Yamashaki và Nakamichi (Nhật Bản) 17 Hình 6.Quy trình sản xuất của Pháp 18 Hình 7.Quy trình của Đỗ Minh Phụng, trường Đại học Thủy Sản. 20 Hình 8. Quy trình sản xuất Chitosan ở Trung tâm cao phân tử thuộc Viện khoa học Việt Nam 21 Hình 9. Quy trình sản xuất Chitosan từ vỏ tôm Sú bằng phương pháp hóa học với một công đoạn xử lý kiềm (Trần Thị Luyến, 2003) 22 Hình 10. Quy trình của Trung tâm Chế biến Đại học Thủy sản 24 Hình 11. Quy trình sản xuất chitin của Holanda và Netto (2006) 25 Hình 12. Quy trình sử dụng Enzyme papain để sản xuất chitosan 26 Hình 13.Quy trình dự kiến sản xuất. 32 Hình 14.Quy trình sản xuất Chitin không dùng acid benzoic.(đối chứng) 33 Hình 15.Công thức của phức Biuret. 42 Hình 16. Phương trình đường chuẩn của phương pháp Microbiuret 45 Hình 17. Phương trình đường chuẩn của phương pháp Biuret. 46 Hình 18. Kết quả nghiên cứu tối ưu hóa chế độ thủy phân bằng enzyme theo phương pháp đường “lên dốc” của BoxWillson. 49 Hình 19. Kết quả nghiên cứu tối ưu hóa chế độ ngâm NaOH theo phương pháp đường “lên dốc” của BoxWillson 51 Hình 20. Kết quả nghiên cứu tối ưu hóa chế độ ngâm C6H5COOH theo phương pháp đường “lên dốc” của BoxWillson. 54 Hình 21. Kết quả nghiên cứu tối ưu hóa chế độ ngâm HCl theo phương pháp đường “lên dốc” của BoxWillson. 57 Hình 22.Thiết bị ổn nhiệt Memmert. 19 Hình 23. Thiết bị đo Uvmini-1240. 19 Hình 24.Máy li tâm. 20 Hình 25.Thiết bị Vortex. 20 Hình 26.Sự bắt màu của dung dịch BSA sau khi cho thuốc thử Biuret. 20 Hình 27. Công thức cấu tạo của Sodium citrate. 21 Hình 28. Mono Sodium Citrate Anhydrous. 21 Hình 29. Dung dịch protein và thuốc thử Biuret 21 Hình 30. Thủy phân đầu tôm 21 Hình 31. Đầu tôm đã được vô hoạt enzyme sau khi thủy phân(dùng nhiệt) 22 Hình 32. Phế liệu tôm sau khi thủy phân 22 Hình 33. Phế liệu tôm sau khi thủy phân bằng enzyme Alcalase và xử lý NaOH 22 Hình 34. Phế liệu tôm đã khử protein và khư khoáng lần 1 bằng C6H5COOH 23 Hình 35. Phế liệu tôm(PLT) đã khử protein bằng enzyme(trái), PLT đã khử protein bằng enzyme và NaOH 23 Hình 36. PLT đã khử protein bằng enzyme và NaOH(trái), PLT đã khử protein và khử khoáng bằng C6H5COOH 23 LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sản xuất chitin-chitosan theo phương pháp hoá học có sử dụng các loại hoá chất với nồng độ cao, thời gian xử lý dài gây ảnh hưởng tới chất lượng chitin-chitosan và các chế phẩm khác được sản xuất từ phế liệu giáp xác. Vì vậy, việc nghiên cứu một quy trình kết hợp phương pháp hoá học với phương pháp sinh học đồng thời giảm tối đa lượng hoá chất sử dụng là rất cần thiết góp phần giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, còn có rất nhiều hướng nghiên cứu sử dụng phế liệu giáp xác sản xuất các mặt hàng có giá trị khác như: Astaxanthin, thức ăn chăn nuôi, chiết rút chất mùi…nhưng công nghệ gây ô nhiễm nên không cho phép tận dụng các chất có hoạt tính khác. Do đó việc sử dụng nguồn phế liệu từ vỏ tôm đã được triển khai tại rất nhiều các khu vực trong nước. Việc tận dụng phế liệu vỏ tôm tập trung chủ yếu vào sản xuất thức ăn cho gia súc, các sản phẩm Chitin-Chitosan, glucosamine, oligosaccharide… Tuy nhiên theo điều tra ban đầu thì trong công nghệ sản xuất Chitin-Chitosan trong nước hiện nay đều thực hiện chủ yếu theo phương pháp hóa học dẫn đến chất lượng chưa cao, hầu hết các cơ sở sản xuất Chitin-Chitosan chưa có một hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn. Nguyên nhân chủ yếu là do hàm lượng chất lơ lửng, trong đó chủ yếu là các chất có nguồn gốc từ protein. Chúng có tính chất là rất khó lắng trong quá trình xử lí. Như vậy, nếu chúng ta có thể thu hồi protein sau quá trình thủy phân bằng enzyme Alcalase thì sẽ tận dụng được nguồn chất dinh dưỡng trong phế liệu đầu vỏ tôm để làm bột dinh dưỡng cho người, thức ăn cho gia súc, gia cầm, từ đó nâng cao nâng cao được giá trị của nguyên liệu, giảm tải cho quá trình xử lí nước thải, hạn chế sự ô nhiễm môi trường. Đồng thời việc sử dụng thủy phân bằng enzyme sẽ hạn chế việc sử dụng hóa chất, gây ô nhiễm môi trường. Trong thực tế hiện nay tại các cơ sở sản xuất phải thu nhân nguyên liệu từ các khu vực xa, không tập trung và khối lượng không lớn gây khó khăn về chi phí vận chuyển. Do vậy việc nghiên cứu ứng dụng chế độ thủy phân bằng enzyme góp phần kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu, giảm chi phí do phơi hoặc sấy khô nguyên liệu, giảm sự ô nhiễm môi trường do không vận chuyển tạm thời, đồng thời loại bỏ một phần các chất khoáng, protein. Xuất phát từ thực tế trên, được sự đồng ý của Bộ môn Công nghệ Chế biến-Khoa Chế biến-Trường Đại học Nha Trang, dưới sự hướng dẫn của cô Thạc sĩ Ngô Thị Hoài Dương, em đã thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình sản xuất Chitin theo phương pháp sinh học kết hợp hóa học.” 2.Mục đích của đề tài: Xác định các điều kiện tối ưu để khử protein từ phế liệu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) bằng enzyme Alcalase và NaOH, đồng thời xác định các điều kiện tối ưu để khử khoáng bằng acid benzoic kết hợp HCl nhằm giảm thiểu hóa chất sử dụng, giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao chất lượng Chitin. 3. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài: Thành công của đề tài sẽ được áp dụng tại các cơ sở sản xuất chitin với mục đích tận dụng nguồn protein từ đầu tôm, hạn chế sử dụng hóa chất nhằm giảm ô nhiễm môi trường và sản xuất ra chitin-chitosan có chất lượng cao và ứng dụng vào các lĩnh vực đặc biệt như ứng dụng trong y học, mỹ phẩm…. Đề tài cũng là nguồn tài liệu hữu ích phục vụ cho công tác nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này. 4. Nội dung của đề tài: - Tổng quan về công nghệ sản xuất chitin-chitosan - Nghiên cứu sản xuất Chitin bằng phương pháp sinh học Tối ưu hóa quá trình khử protein bằng enzyme kết hợp với NaOH Tối ưu hóa quá trình khử khoáng có sử dụng acid benzoic - Đề xuất quy trình. PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHITIN-CHITOSAN. TỔNG QUAN VỀ CHITIN-CHITOSAN Sự tồn tại của Chitin-Chitosan trong tự nhiên Chitin và dẫn xuất của nó là Chitosan là những polysaccharide mạch thẳng, chúng phổ biến trong tự nhiên chỉ sau cellulose, Chitin tồn tại ở cả động vật và thực vật. Ở động vật thủy sản, Chitin tồn tại rất nhiều, đặc biệt là ở vỏ tôm, cua, ghẹ,… Vì vậy, chúng là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất Chitin-Chitosan. Trong động vật: Chitin là thành phần cấu trúc quan trọng của vỏ bao của một số động vật không xương sống như côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác, giun tròn, Chitin được coi là chất tạo xương hữu cơ chính ở động vật không xương sống. Trong thực vật: Chitin có trong vách tế bào của nấm và một số loài tảo chlorophyceae. Chitin tồn tại trong tự nhiên ở dạng tinh thể. Nó có cấu trúc gồm nhiều phân tử được nối với nhau bằng cầu nối hydro và tạo thành một hệ thống dạng sợi ít nhiều có tổ chức. Trong tự nhiên rất ít gặp dạng tồn tại tự do của Chitin, nó liên kết dưới dạng phức hợp Chitin-protein,Chitin với các hợp chất hữu cơ,… khi tồn tại như thế Chitin có sự đề kháng đối với các chất thủy phân, hóa học và enzyme. Do đó nó gây khó khăn cho việc tách chiết và tinh chế. Tùy thuộc vào đặc tính của cơ thể và sự thay đổi từng giai đoạn sinh lý mà trong cùng một loài, người ta có thể thấy sự thay đổi về hàm lượng cũng như chất lượng của Chitin. Trong tự nhiên, Chitosan rất hiếm gặp, chỉ có trong vách ở một số lớp vi nấm (đặc biệt: zygomycetes, mucor,…) và ở vài loại côn trùng như ở thành bụng của mối chúa. Sự deacetyl bằng kiềm, Chitin tạo thành Chitosan và tan được trong dung dịch acid acetic loãng. Cấu trúc và tính chất của Chitin-Chitosan Cấu trúc của Chitin-chitosan Chitin-Chitosan là một polysaccharide nên có cấu trúc dạng chuỗi. Trong đó : Chitin : R : -NH-COCH3 Chitosan : R : -NH2 CHITIN: Chitin là một polysaccharide mạch thẳng, nó có cấu trúc tuyến tính gồm các đơn vị N-acetyl-glucosamine nối với nhau nhờ cầu β-1,4glucoside. Công thức phân tử: (C8H13O5N)n Phân tử lượng : M = (203,19)n Trong đó n phụ thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu: Đối với tôm hùm : n = 700÷800 Đối với cua : n = 500÷600 Đối với tôm thẻ: n = 400÷500 Công thức cấu tạo: Hình 1.Cấu tạo của Chitin. CHITOSAN: Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng, gồm các phân tử D-1,4glucosamine. Khi xử lý kiềm đặc từ Chitin ta thu được Chitosan. Công thức phân tử : (C6H11O4N)n Phân tử lượng: M= (161,07)n Công thức cấu tạo : Hình 2. Cấu tạo của Chitosan. Tính chất của Chitin-Chitosan CHITIN: Chitin có màu trắng, không tan trong nước, trong kiềm, trong acid loãng và các dung môi hữu cơ khác như ete, rượu. Chitin hòa tan được trong dung dịch đậm đặc, nóng của muối thyoxyanat liti (LiSCN) và muối thyoxyanat canxi (Ca(SCN)2) tạo thành dung dịch keo. Chitin ổn định với chất oxy hóa như KMnO4, nước javen, NaClO, …người ta lợi dụng tính chất này để khử màu cho Chitin. Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng 884÷890 cm. Chitin là một polysaccharide nguồn gốc tự nhiên, có hoạt tính sinh học cao, có tính hòa hợp sinh học và tự phân hủy trên da. Chitin bị men lysozyme, một loại men chỉ có ở cơ thể người, phân giải thành monome N-acetyl-D-glucosamine. Chitin kết tinh ở dạng vô định hình, khó hòa tan trong dung dịch amoniac (NH3), không hòa tan trong thuốc thử Schueizer-Sacrpamonia. Điều này có thể là do sự thay đổi nhóm hydroxy (-OH) tại vị trí C2 bằng nhóm acetamic (NHCOCH3) đã ngăn cản sự tạo thành các phức hợp cần thiết. Khi nung nóng Chitin trong dung dịch NaOH đặc thì Chitin sẽ bị khử mất gốc acetyl tạo thành Chitosan. Khi đun nóng Chitin trong acid HCl đặc thì Chitin sẽ bị thủy phân tạo thành Glucosamine 85,5%, acid acetic 14,5%. CHITOSAN: Đặc tính cơ bản của Chitosan: Chitisan có nguồn gốc thiên nhiên, không độc, dùng an toàn cho người trong thức ăn, thực phẩm, dược phẩm, có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phân hủy sinh học, có nhiều tác dụng sinh học đa dạng: có khả năng hút nước, giữ ẩm, kháng nấm, kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích tăng sinh tế bào ở người, động vật, thực vật, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng. Tính chất hóa học : Chitosan là chất rắn, xốp, nhẹ, màu trắng ngà, không mùi, không vị, hòa tan dễ dàng trong dung dịch acid loãng. Loại Chitosan có khối lượng trung bình thấp từ 100000÷400000 hay được dùng nhiều nhất trong y tế và trong thực phẩm. Tính chất sinh học: Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như : tính kháng nấm, tính kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống sưng u. Ngoài ra, Chitosan còn có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid máu, làm to vi động mạch và hạ huyết áp, điều trị thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết. Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptid- insulin, kích thích việc tiết ra insulin ở tuyến tụy nên Chitosan được dùng để điều trị bệnh tiểu đường. Nhiều công trình đã công bố khả năng kháng đột biến, kích thích làm tăng cường hệ thống miễn dịch cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển của các tế bào u, ung thư, HIV/AISD, chống tia tử ngoại, chống ngứa,… của Chitosan. Ứng dụng của Chitin-Chitosan:[2][5][10] Trong y học và mỹ phẩm Dùng làm phụ gia trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm: Tá dược độn, tá dược chính, tá dược dẫn thuốc, màng bao phim, viên nang mềm, nang cứng…làm chất mang sinh học để gắn thuốc, tạo ra thuốc polymer tác dụng chậm kéo dài, làm hoạt chất chính để chữa bệnh như: Thuốc điều trị liền vết thương, vết phỏng, vết mổ vô trùng, thuốc bổ dưỡng cơ thể: Hạ lipid và cholesterol máu, thuốc chữa bệnh đau dạ dày, tiểu đường, xưng khớp, viêm khớp, viêm xương, loãng xương, chống đông tụ máu, kháng nấm, kháng khuẩn, điều trị suy giảm miễn dịch, có khả năng hạn chế sự phát triển của tế bào u, tế bào ung thư và chống HIV. Dùng làm vật liệu y sinh: Da nhân tạo, màng sinh học, chất nền cho da nhân tạo, chỉ khâu phẫu thuật, mô cấy ghép… Trong mỹ phẩm chitosan được bổ sung vào kem chống khô da, kem lột mặt để tăng độ bám dính, tăng độ hòa hợp sinh học với da, chống tia cực tím… Trong công nghiệp thực phẩm[3] Chitosan được xem như một phụ gia tạo độ cứng, tạo keo, phân lớp và khử axit của trái cây và đồ uống, tăng cường mùi vị tự nhiên. Tạo màng để bao gói thực phẩm, hoa quả, rau tươi. Là một polyme dùng an toàn cho người, lại có hoạt tính sinh học đa dạng, chitosan được coi là thành phần bổ dưỡng đưa vào thực phẩm, bánh kẹo, nước giải khát, thức ăn vật nuôi và thủy sản. Chitosan sử dụng để chống hiện tượng mất nước trong quá trình làm lạnh, làm đông thực phẩm. Ứng dụng trong nông nghiệp[2][5] Dùng bảo quản hạt giống, tăng cường khả năng nảy mầm của hạt, tác nhân chống nấm, chống vi khuẩn gây bệnh cho môi trường xung quanh. Ngoài ra, chitosan còn dùng làm chất kích thích sinh trưởng cây trồng, thuốc chống bệnh đạo ôn, khô vằn cho lúa. Ứng dụng trong sinh học Làm giá thể hoạt hóa cho công nghệ cố định enzyme và các tế bào vi sinh vật, làm chất mang sử dụng trong sắc ký chọn lọc, màng lọc sinh học, tổng hợp polymer sinh học. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác. Trong công nghiệp dệt: Chitosan được dùng để hồ vải: cố định hình in hoa, ưu điểm có thể thay thế được hồ tinh bột bằng chitosan làm cho vải hoa, ti, sợi bền chịu được cọ xát, bề mặt đẹp, bền trong kiềm. Làm vải chịu nước, không bắt lửa: Hòa tan chitosan trong dung dịch acid acetic loãng cùng với axetat nhôm và axit stearic thu được hỗn hợp. Hỗn hợp này đem sơn lên vải, khi khô tạo thành màng mỏng, chắc, bền, chịu nước và không bắt lửa. Vải này được sử dụng để sản xuất đồ bảo hộ lao động. Làm sợi Chitin: Ngâm chitosan trong dung dịch Na2SO4 bão hòa rồi đem kéo sợi, rửa trong nước ở nhiệt độ cao thu được giống sợi gai. Đem sợi này trộn với sợi cellulose tỷ lệ 30% thu được sợi Chitin-cellulose. Khả năng bắt màu thuốc nhuộm càng tăng khi ta tăng hệ sợi chitin. Trong công nghiệp giấy: Chitosan có tác dụng làm tăng độ bền của giấy, chỉ cần thêm trọng lượng bằng 1% trọng lượng của giấy thì sẽ làm tăng gấp đôi độ bền của giấy khi ẩm ướt, tăng độ nét khi in. Các loại giấy này dùng làm giấy vệ sinh, giấy in, túi giấy. Trong ngành phim ảnh: Phim chitosan có độ nhớt rất cao, không tan trong nước, acid. Độ cứng được cải thiện bằng cách tổng hợp đúc chitosan, rồi xử lý phim bằng dung dịch acid. Ứng dụng trong mỹ phẩm: Chitosan được sử dụng trong sản xuất kem chống khô da, do bản chất chitosan cố định dễ dàng trên biểu bì da bởi những nhóm NH4+ thường được các nhà khoa học gắn với những chất giữ nước hoặc những chất lọc tia cực tím. Vì vậy chitosan là gạch nối giữa hoạt chất của kem và da. GIỚI THIỆU VỀ PHẾ LIỆU TÔM VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHITIN-CHITOSAN. Giới thiệu về phế liệu tôm Ở Việt Nam nguồn nguyên liệu tôm là rất dồi dào, được thu từ 2 nguồn chính là đánh bắt tự nhiên và nuôi trồn