intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu khử khoáng trong thu nhận chitin bằng lên men lactic từ vỏ đầu tôm sú

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST
Báo xấu
57
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp này được thực hiện với mục tiêu nhằm xác định các thành phần trong quy trình thu nhận chitin từ vỏ tôm bằng phương pháp lên men lactic với chủng L. acidophilus. Acid lactic sinh ra trong quá trình lên men sẽ loại các ion khoáng trong nguyên liệu vỏ tôm như: Ca2+, Mg2+, đồng thời các vi khuẩn lactic sẽ phân hủy một phần protein trong vỏ tôm. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu khử khoáng trong thu nhận chitin bằng lên men lactic từ vỏ đầu tôm sú

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHỬ KHOÁNG TRONG THU NHẬN CHITIN BẰNG LÊN MEN LACTIC TỪ VỎ ĐẦU TÔM SÚ Ngành: Công nghệ sinh học Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Hoài Hương Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Ngọc Thu MSSV: 0851110242 Lớp: 08DSH2 TP. Hồ Chí Minh, 2012.
  2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Với hiện trạng các nhà máy sản xuất thuỷ sản, đặc biệt là tôm lột vỏ, đã thải ra môi trường hàng tấn vỏ tôm như là nguồn chất thải đã gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Hơn thế nữa, vỏ tôm là một nguồn tài nguyên quý nếu ta biết cách sử dụng. Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu tái sủ dụng vỏ tôm như làm thức ăn gia súc, gia cầm và đặc biệt là thu nhận các hợp chất quý trong vỏ tôm như chitin, carotenoid. Các hợp chất này có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Vì vậy, em nhận thấy vấn đề thu nhận chitin từ vỏ tôm là việc vô cùng quan trọng hiện nay. Nó vừa giúp cải thiện môi trường mà còn đem lại một nguồn lợi vô cùng lớn cho con người. Tuy nhiên, các quy trình sản xuất chitin trước đây thường dùng công nghệ hoá học, vì vậy nó không những không góp phần bảo vệ môi trường mà còn gây hại thêm bởi một lượng lớn các chất hoá học với nồng độ cao thải ra ngoài môi trường trong quá trình chế biến. Trước thực tiễn trên, em nhận thấy cần phải nghiên cứu thêm về các quy trình thu nhận chitin bằng phương pháp sinh học để tránh các thiệt hại cho môi trường đồng thời thu về nguồn lợi quý từ chitin. Do đó, em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu khử khoáng trong thu nhận chitin bằng lên men lactic từ vỏ đầu tôm sú”. 2. Tình hình nghiên cứu Có rất nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này trên thế giới, đặc biệt là ở Ấn Độ, Nhật Bản, Anh, Pháp… đều tìm được điểm chung là phương pháp lên men lactic vỏ tôm sẽ thu được nguồn chitin dễ dàng tinh sạch và hiệu suất cao hơn. 3. Mục đích nghiên cứu Xác định các thành phần trong quy trình thu nhận chitin từ vỏ tôm bằng phương pháp lên men lactic với chủng L. acidophilus. Acid lactic sinh ra trong quá trình lên men sẽ loại các ion khoáng trong nguyên liệu vỏ tôm như: Ca2+, Mg2+, đồng thời các vi khuẩn lactic sẽ phân huỷ một phần protein trong vỏ tôm. 1
  3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm ra tỉ lệ nước và đường D – glucose thích hợp cho quá trình lên men. So sánh phương pháp xử lý vỏ tôm bằng hoá học và bằng sinh học. 5. Phương pháp nghiên cứu a. Phương pháp luận Trước khi thực hiện đề tài này, em đã được biết qua rất nhiều các ứng dụng của chitin – chitosan được ứng dụng trong cuộc sống và đã tham khảo nhiều quy trình thu nhận chitin của các tác giả trong và ngoài nước. Em nhận thấy quy trình thu nhận chitin từ vỏ tôm bằng phương pháp lên men lactic vừa an toàn đối với môi trường vửa dễ dàng áp dụng vào cuộc sống. Vì vậy em đã chọn vi khuẩn Lactobacillus acidophilus, một chủng vi khuẩn sản sinh nhiều vi khuẩn lactic vừa thân thiện với con người để lên men vỏ tôm thu nhận chitin. b. Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng phần mềm Excel để vẽ đồ thị. Sử dụng phần mềm Statghraphics để xử lý số liệu. 6. Các kết quả đạt được của đề tài Xác định tỉ lệ nước:vỏ tôm và tỉ lệ đường:vỏ tôm thích hợp cho quy trình lên men, từ đó hoàn thiện đề nghị quy trình khử khoáng vỏ đầu tôm sú để sản xuất chitin với Lactobacillus acidophilus. 7. Kết cấu của ĐATN Đồ án gồm có 4 chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Vật liệu và phương pháp Chương 3: Kết quả và biện luận Chương 4: Kết luận và kiến nghị 2
  4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về Lactobacillus 1.1.1. Giới thiệu về Lactobacillus acidophilus 1.1.1.1. Phân loại Giới: Bacteria Ngành: Firmicutes Lớp: Bacilli Bộ: Lactobacillilales Họ: Lactobacillaceae Chi: Lactobacillus Loài: Lactobacillus acidophilus. Vi khuẩn này được mô tả lần đầu tiên do công của một bác sĩ là Bruno Oppler và một nhà nghiên cứu dạ dày ruột là Ismar Isidor Boas. Tên gọi Lactobacillus acidophilus bắt nguồn từ lacto có nghĩa là sữa, bacillus chỉ hình dáng giống cây gậy và acidophilus nghĩa là một “acid đằm thắm” (acid loving). L. acidophilus là vi khuẩn Gram (+), hình que, không sinh bào tử. Nó có khả năng lên men cả hiếu khí lẫn kỵ khí. Trong trường hợp lên men đồng hình, glucose được sử dụng để tạo acid lactic, hoặc tạo thành nhiều sản phẩm khác nhau như acid acetic, ethanol, CO2…trong trường hợp lên men dị hình. 3
  5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.1.2. Hình thái L. acidophilus là trực khuẩn, có kích thước rộng 0,6 - 0,9 µm, dài 1,5 – 6 µm, lên men đồng hình, nhiệt độ phát triển tối ưu là 37 - 42 oC. Trong tự nhiên, chúng tồn tại riêng lẻ, đôi khi tạo thành chuỗi ngắn có khả năng chuyển động. Lên men cellobiose, galactose, lactose, maltose và sucrose. Không lên men được mannitol, melezitose, rhamnose, sorbitol, và xylose. a. b. c. Hình 1.1. Hình thái L. acidophilus a. Hình thái khuẩn lạc L. acidophilus nằm nghiêng b. Hình thái khuẩn lạc L. acidophilus c. Hình thái tế bào L. acidophilus khi nhuộm Gram 4
  6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.1.3. Đặc điểm sinh lý sinh hóa L. acidophilus có thể phát triển ở nhiệt độ cao như 45 oC nhưng tối ưu là 35 – 40 oC. Tính chịu acid của nó từ 0,3 - 1,9 % chuẩn độ acid, với pH tối ưu từ 5,5 - 6. Chúng có những yêu cầu phát triển phức tạp như: áp lực oxygen thấp, có thể lên men carbohydrate, protein và các phần tử bị phá vỡ từ các chất này, một số vitamin và khoáng như B-complex, acid nucleic, Mg, Mn, Fe cần cho sự phát triển. L. acidophilus phát triển ở pH thấp < 3,5 và lên men trong điều kiện yếm khí. L. acidophilus sử dụng đường như một cơ chất cho sự lên men và sống được ở môi trường phong phú đường. Mỗi phân tử glucose trải qua sự lên men trong L. acidophilus tạo ra năng lượng là 2 ATPs. Ngoài glucose, L. acidophilus còn sử dụng aesculin, cellobiose, galactose, lactose, maltose, salicin, sucrose và trehalose cho sự lên men. 1.1.1.4. Đặc điểm sinh thái. L. acidophilus được biết như một loài có vai trò probiotic. Sự bám dính và khả năng liên kết với nhau tạo thành một tập đoàn của vi khuẩn lactic là cơ chế hữu hiệu để hạn chế vi khuẩn có hại. Khi vi khuẩn lactic vào trong cơ thể, định cư ở đường ruột, chúng cạnh tranh vị trí gắn kết trên thành ruột với vi sinh vật có hại, làm hạn chế số lượng tế bào vi sinh vật có hại trong đường ruột. L. acidophilus có khả năng sinh tổng hợp một số chất có khả năng kháng khuẩn như acid lactic, hydrogen peroxide, diacetyl và bacteriocin làm hạn chế sự phát triển của vi khuẩn có hại. Ngoài ra, L. acidophilus còn có vai trò như một chất bổ trợ cho những người không chịu được lactose. Chúng tập hợp ở đường tiêu hóa, góp phần chuyển hóa và phân giải lactose trong quá trình tiêu hóa thức ăn ở dạ dày và ruột. 1.1.1.5. Cơ chế kháng khuẩn của L. acidophilus Các nghiên cứu in vitro chỉ ra rằng vi khuẩn sinh acid lactic có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật truyền nhiễm ở gia cầm. Chateau et al (1993) phân lập được 103 chủng Lactobacillus ssp từ hai sản phẩm DFM (cho ăn trực tiếp) thương mại và kiểm tra khả năng ức chế hai chủng Salmonella. Khoảng 47 % 5
  7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lactobacillus của sản phẩm A và 70 % của sản phẩm B có thể ức chế tất cả 6 serotype E. coli. Ozayabal và Coner (1995) báo cáo rằng 3 chủng thương mại (L. acidophilus, L. casei vàL. faecium) có thể ức chế sự phát triển của của 6 serotype Salmonella. Jin et al (1996) phát hiện ra rằng tất cả 12 chủng Lactobacillus có thể ức chế sự phát triển của 5 chủng Salmonella và 3 chủng E. coli. Các sản phẩm vi sinh từ Lactobacillus có Bacteriocin, acid hữu cơ và hydroperoxyd. Bacteriocin là hỗn hợp của các sản phẩm vi sinh vật có các thành phần protein sinh học chủ động và hoạt động vi sinh (Tag et al, 1976). Các chủng Lactobacillus có ở đường ruột của người và một số động vật thí nghiệm khác cũng sản xuất các chất giống Bacteriocin được gọi là Lactocidin (Vincent et al., 1995). Chất này họat động ở pH 5 - 7,8 và không mẫn cảm với các hoạt động xúc tác. Lactocidin thô có các hoạt động ức chế nhiều loại vi khuẩn bao gồm Proteus spp, Salmonelle spp, E.coli và Staphylococcus spp vì Lactocidin có phổ kháng khuẩn rất rộng. Cơ chế hoạt động cơ bản của bacteriocin chủ yếu tạo nên những lỗ trên màng tế bào chất và enzyme được tiết ra gây trở ngại cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn khác. Hoạt tính kháng vi sinh vật nhờ cơ chế biểu diễn trên hình 1.2 (Cotter et al., 2005). Trong đó Bacteriocin class I (đại diện: Nisin của Lactococcus lactics) gắn vào lớp lipid II, ngăn sự vận chuyển các tiểu đơn vị peptidglycan từ tế bào chất đến vách tế bào, do đó ngăn tổng hợp vách tế bào hoặc do bám được vào lớp lipid II, các phân tử nisin tạo lỗ xuyên màng tế bào dẫn đến tiêu bào; Bacteriocin class II (đại diện: Sakacin của Lactobacillus sakei) là các peptid lưỡng tính có khả năng xuyên màng tế bào tạo kênh trên lỗ trên màng. Lớp III (còn gọi là bacteriolysin như lysostaphin) – protein bền nhiệt, tác động trực tiếp lên vách tế bào đích. 6
  8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.2. Cơ chế kháng vi sinh vật nhờ khả năng sinh bacteriocin. Hoạt động đối kháng bởi vi khuẩn lactic có liên quan chặt chẽ với sản phẩm cuối của quá trình trao đổi chất. Hàng loạt các sản phẩm phụ của quá trình trao đổi do Lactobacillus có khả năng có hoạt động đối kháng (trong phòng thí nghiệm). Các sản phẩm phụ được biết tới nhiều nhất là các acid hữu cơ như acid lactic, acid acetic (Trammer, 1966; Sorrel và speck, 1970) và hydro peroxid (Wheater et al, 1952; Dahiafa và Speck, 1968; Price và Lee, 1970). Các acid acetic, lactic ức chế sự phát triển của nhiều vi sinh vật gây bệnh Gram âm (Sorrel và Speck, 1970; Herrick, 1972; Adams và Hall, 1988) phát hiện ra các hoạt động của các acid này phụ thuộc vào độ pH. Nếu độ pH thấp sẽ tăng mức độ acid ở dạng không hòa tan. Khả năng đối kháng các vi sinh vật gây bệnh ở chủng L. acidophilus rất quan trọng trong đề tài này. Vì phải lên men trong môi trường vỏ tôm chứa nhiều dinh dưỡng, nếu L. acidophilus có khả năng đối kháng cao sẽ ức chế các VSV cây mùi hôi thối trong quá trình lên men, đồng thời ngăn các VSV có thể gây hại cho sức khoẻ con người. 1.2. Tổng quan về tôm sú và nghề nuôi tôm sú tại Việt Nam 1.2.1. Vị trí phân loại Tôm sú được định loại là: Ngành: Arthropoda 7
  9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lớp: Crustacea Bộ: Decapoda Họ chung: Penaeidea Họ: Penaeus Fabricius Giống: Penaeus Loài: monodon Tên khoa học: Penaeus monodon Fabricius 1.2.2. Vùng phân bố của tôm sú trên thế giới Phạm vi phân bố của tôm sú khá rộng, từ Án Độ Dương qua hướng Nhật Bản, Đài Loan, phía đông Tahiti, phía nam châu Úc và phía tây châu Phi (Racek, 1955; Holthuis và Rosa, 1965; Motoh, 1981, 1985). Nhìn chung, tôm sú phân bố từ kinh độ 30 oE đến 155 oE, từ vĩ độ 35 oN đến 35 oN xung quanh các nước vùng xích đạo, đặc biệt là Indonesia, Malaysia, Philippines và Việt Nam. Tôm bột, tôm giống và tôm gần trưởng thành có tập tính sống gần bờ biển và vùng ngập mặn ven bờ. Khi tôm trưởng thành, chúng di chuyển xa bờ vì thích sống ở vùng nước sâu hơn. 1.2.3. Các vùng nuôi tôm chủ yếu tại Việt Nam Theo Tổng cục Thủy sản (Bộ Nông nghiệp - Phát triển nông thôn), năm 2011, cả nước thả nuôi được 656.425 ha tôm nước lợ, với sản lượng đạt 495.657 tấn, tăng 2,71 % về diện tích và 5,48 % về sản lượng so với năm 2010. Trong đó, diện tích nuôi tôm sú là 623.377 ha, đạt sản lượng 319.206 tấn, bằng 95,81 % năm 2010. Riêng khu vực đồng bằng sông Cửu Long, tổng diện tích thả nuôi tôm là 602.416 ha (bao gồm 588.419 ha nuôi tôm sú và 18.498 ha nuôi tôm thẻ chân trắng), chiếm 91,8 % diện tích nuôi tôm của cả nước. Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam cho biết, tổng giá trị xuất khẩu tôm của Việt Nam trong năm 2011 đạt 2.396 tỷ USD, tăng 13,7 % so với năm 8
  10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2010 và đã vượt qua mốc 2 tỷ USD. Trong đó, xuất khẩu tôm sú đạt trên 1,43 tỷ USD, chiếm gần 60 % tổng giá trị, xuất khẩu tôm chân trắng đạt 704 triệu USD, chiếm 29,3 % tỷ trọng, 12 % còn lại là tôm các loại khác. Về thị trường xuất khẩu, tôm Việt Nam đã thâm nhập sâu hơn và các thị trường khác ngoài 3 thị trường trọng điểm truyền thống là Mỹ, Nhật Bản và châu Âu. Năm 2010, giá trị xuất khẩu tôm sang 3 thị trường này chiếm hơn 71 % tổng sản lượng xuất khẩu tôm cả nước. Sang năm 2011, tỷ trọng này còn 66 %. Trong khi đó, xuất khẩu sang một số thị trường khác như Hàn Quốc, các nước Đông Nam Á… và đặc biệt là sang Nga tăng mạnh, xuất khẩu tôm sang Nga tăng 124 % so với năm 2010. Xuất khẩu tôm sang Hàn Quốc tăng 23 %, sang các nước Đông Nam Á tăng 54,7 %. Năm 2011, tôm sú vẫn giữ vị trí chủ đạo trong cơ cấu xuất khẩu tôm Việt Nam. Tuy nhiên, tỷ trọng về khối lượng và giá trị đang giảm dần, đặc biệt là các mặt hàng tôm sú sống, tươi hoặc đông lạnh. 1.2.4. Các sản phẩm chủ yếu được sản xuất từ tôm sú Tôm tươi được chế biến lạnh đông dưới nhiều dạng như sau:  Tôm nguyên con còn đầu và còn vỏ.  Tôm bỏ đầu: tôm bỏ đầu và còn vỏ.  Tôm bỏ đuôi: tôm bỏ đầu, bỏ ruột và bóc một phần vỏ.  Tôm xẻ lưng, bóc vỏ đến đốt áp chót.  Tôm cánh bướm, bóc vỏ đến đốt áp chót, cắt dọc theo chiều dài sống lưng, xẻ banh ra.  Tôm có 4 đốt đầu được bóc vỏ và cắt theo chiều dài.  Tôm bóc noãn: tôm bỏ đầu, bỏ vỏ và bỏ ruột.  Tôm bóc noãn.  Tôm bóc noãn, xẻ lưng.  Tôm bóc noãn không nguyên vẹn.  Tôm bóc noãn và cắt cánh bướm: tôm boc noãn được cắt dọc theo chiều dài đến đốt cuối cùng. 9
  11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Tôm bóc noãn có 4 đốt đầu tiên được cắt theo chiều dài. 1.2.5. Các phương pháp xử lý vỏ tôm thải hiện nay Trong các quy trình sản xuất tôm lột vỏ, một lượng lớn vỏ tôm bị thải ra ngoài, gây ô nhiễm môi trường, đồng thời trong vỏ tôm thải vẫn còn rất nhiều hợp chất có thể thu nhận lại. Các protein, khoáng chất, vi lượng… trong vỏ tôm thải có thể chế biến thành thức ăn gia súc, gia cầm. Ngoài ra, các hợp chất quý như carotenoid, chitin… thu nhận từ vỏ tôm có rất nhiều ứng dụng trong y học, công nghiệp và nông nghiệp. Đầu vỏ tôm, phụ phẩm trong ngành chế biến thuỷ hải sản, đã được nhiều tác giả nghiên cứu và sử dụng làm thức ăn gia súc, có nhiều công trình nghiên cứu về thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của đầu và vỏ tôm. Theo Vũ Duy Giảng (1995), bột đầu tôm được chế biến từ đầu, càng, vỏ tôm là nguồn protein động vật rất tốt cho gia súc, gia cầm. Giá trị dinh dưỡng của bột đầu tôm thấp hơn bột cá và bột máu. Bột đầu tôm có 33 – 34 % protein, trong đó có 4 – 5 % lysin và 2,7 % methionin. Theo Dương Xuân Tuyển, đầu vỏ tôm tươi đem hấp cách thuỷ có chứa chất khô là 26,40 % và protein thô khoảng 11,38 %, trong khi protein thô trong vỏ đầu tôm muối chua là 11,20 %. Chất xơ trong đầu vỏ tôm khá cao và biến động tuỳ theo thành phần đầu vỏ tôm, hàm lượng thay đổi từ 3,3 – 6,0 %. Canxi, phospho là thành phần khá quan trọng trong đầu vỏ tôm. Đầu vỏ tôm tươi đem hấp chứa 3,68 % canxi và 0,22 % phospho, tro và đầu vỏ tôm ủ chua có hàm lượng canxi 2,15 % và phospho 0,44 %. Bột đầu vỏ tôm sấy khô chứa 5,2 % canxi và 0,9 % phospho (Dương Xuân Tuyển, 1992). Đầu vỏ tôm tươi ít được sử dụng nuôi heo nhưng được sử dụng khá phổ biến như nguồn thức ăn bổ sung đạm trong chăn nuôi vịt đẻ. Vỏ đầu tôm tươi đem hấp được Dương Xuân Tuyển (1992) sử dụng đến 46 % và lúa là nguồn thức ăn năng lượng chính nuôi vịt đẻ CV super M tại trại Vigova, cho năng suất trứng 160 10
  12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP quả/năm so với tiêu chuẩn của Anh về năng suất trứng đối với giống vịt bố mẹ 170 quả/năm. Một vài tác giả cũng đã sử dụng vỏ đầu tôm ủ chua nuôi heo thịt. Lê Văn Liễn, Nguyễn Thiện (1995), dùng 5 % đầu vỏ tôm ủ chua thay thế bột cá trong khẩu phần thức ăn nuôi heo thịt cho kết quả tăng trọng và tiêu tốn thức ăn tương đương khẩu phần có 10 % bột cá. (Theo Nguyễn Thị Thu Vân – 1997). Tuy nhiên, các phương pháp trên vẫn chưa tận dụng hết các hợp chất trong vỏ tôm như chitin hay carotenoid. Những năm gần đây, có rất nhiều nghiên cứu trên toàn thế giới về việc thu nhận chitin trong vỏ tôm nhằm tránh lãng phí nguồn tài nguyên này. 1.3. Tổng quan về chitin – chitosan 1.3.1. Cấu trúc chitin - chitosan Về mặt lịch sử, chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào 1821, 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 một chất từ bọ cách 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 nitơ trong đó. Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết luận chitin có dạng công thức giống như cellulose. Chitin là polysaccharide phổ biến thứ 2 trên đất sau cellulose, được tìm thấy trong xương người cũng như trong các bộ phận của động vật không xương sống. Nó là sự kết hợp giữa liên kết β (1→4) với 2 – acetamido – 2 – deoxy – β – D – glucose (N – acetylglucosamine). Chitin thường được coi là dẫn xuất cellulose và có chứa 6,9 % là N (Black và Schwartz, 1950). Nó có cấu trúc giống hệt cellulose vì có gốc acetamide (-NH-CO- CH3) ở vị trí C2. Một dẫn xuất khác của chitin, chitosan là 1 polymer tuyến tính α (1 → 4) 2 – annino – 2 – deoxy – β – D – glucopyranose 11
  13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.3. Công thứ cấu tạo của chitin 1.3.2. Tính chất hoá học của chitin - chitosan Chitin là 1 polysaccharide chứa nitơ, trắng, cứng, không đàn hồi, không tan trong nước và acid yếu, chỉ tan trong một số dung môi, bền trong môi trường kiềm nhưng kém bền trong môi trường acid. Chitin ở thể rắn có độ kết tinh cao do gốc –NHCOCH3 ở vị trí cacbon thứ hai, làm tăng liên kết hydro giữa các mạch và trong mạch với nhau. Chitin ổn định với các chất oxy hoá khử như KMnO4, H2O2, NaClO hay Ca(ClO)2,... có thể lợi dụng tính chất này để khử màu chitin. Khi đun nóng trong môi trường kiềm đậm đặc, chitin bị khử bởi gốc acetyl tạo thành chitosan. a. b. Hình 1.3. Cấu tạo của chitin (a) và chitosan (b) 12
  14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phản ứng của chitosan linh hoạt hơn so với cellulose nhờ nhóm -NH2, có thể liên kết với chất béo. Chitosan phản ứng với các acid đậm đặc tạo thành muối khó tan, tác dụng với iod và acid sulfuric thành phản ứng màu tím, có thể dùng trong phân tích định tính chitosan. Tính chất chung của chitin và chitosan:  chuỗi polymer bền,  các nhóm amin phản ứng,  có nhóm hydroxyl phản ứng tồn tại, và  giữ nhiều ion thu kim loại chuyển đổi. Thuộc tính sinh học của chitosan: a. Thích ứng sinh học:  chuỗi polymer tự nhiên,  có thể phân hủy sinh học,  an toàn và không độc. b. Có phản ứng liên kết. c. Tái tạo các phản ứng keo liên kết. d. Tăng hệ hình thành chất osteoblast chịu trách nhiệm cho xương hình thành. e. Cầm máu. f. Diệt nấm, vi khuẩn, virus. g. Diệt tinh trùng. h. Ngừa sưng tấy. i. Chống các tác nhân gây dị ứng. j. Ngừa chotesterol, ngừa tăng huyết áp. k. Tăng khả năng tái tạo xương. l. Ức chế sự đau đến hệ thần kinh trương ương. m. Bổ trợ miễn dịch. 13
  15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.3.3. Tình hình sản xuất chitin – chitosan hiện nay 1.3.3.1. Các quy trình sản xuất cổ điển Có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới về sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp hoá học, nhưng nhìn chung phải thực hiện qua các bước sau: Khử protein → Khử khoáng → Khử màu → Loại gốc acetyl. Ví dụ về một số quy trình sản xuất chitin – chitosan tiêu biểu:  Quy trình sản xuất chitin từ tôm sông nước ngọt của Mayer và Lee, đại học Louisiana, Hoa Kỳ (1989).  Quy trình sản xuất của Robert, đại học Nottingham Trent, Vương quốc Anh (1998).  Quy trình sản xuất của PGS.TS Trần Thị Luyến, đại học Nha Trang.  Ngoài ra còn nhiều nghiên cứu khác đến từ các nước như Ấn Độ, Nhật Bản, Anh, Pháp, Thái Lan… 14
  16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ví dụ: Quy trình sản xuất của Robert, đại học Nottingham Trent, Vương quốc Anh (1998) Nguyên liệu NaOH 5 % Ngâm trong NaOH to = 100 oC Khử protein τ=4h Rửa trung tính HCl 0,275 N Ngâm trong HCl to phòng τ=1h Khử khoáng Rửa trung tính to phòng Ngâm trong HCl τ=24h Rửa trung tính Tẩy bằng NaOCl hoặc H2O2 NaOH 35 - 50 % Khử màu Nấu Rửatrong trungNaOH tính to = 80 – 140 oC Khử gốc acetyl τ = 0,5 – 10 h RửaChitin trung tính Sấy khô Chitosan Nhận xét: Đây là quy trình tổng hợp từ cá quy trình sản xuất trước đó. Sản phẩm chitosan được sản xuất theo quy trình này có màu sắc đẹp, các chất màu được loại bỏ sạch trong quá trình tẩy màu. Hàm lượng protid và khoáng chất còn lại trong chitin thấp. 15
  17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tuy nhiên, nhược điểm của quy trình này là sử dụng quá nhiều hoá chất nồng độ cao với số lượng lớn, dẫn đến tăng giá thành sản xuất, đồng thời nếu quá trình xử lý nước thải không tốt sẽ ảnh hưởng rất lớn đến môi trường. 1.3.3.2. Quy trình sản xuất chitin hiện đại Hiện nay, việc bảo vệ môi trường đang là vấn đề lớn và được nhiều người quan tâm. Vì vậy, việc tìm ra một quy trình sản xuất chitin ít gây ô nhiễm môi trường đang được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới. Thay vì sử dụng các hoá chất với nồng độ cao, các nhà khoa học đang ứng dụng sinh học vào quy trình sản xuất và đã đem lại nhiều thành công trong vấn đề này. Nguyên liệu Làm sạch Nghiền nhỏ < 5 mm NaCl 2 % Trộn đều Sucrose 15 % H2O 1:1(w/v) Lên men Giống 5 %w/v 72 h, to = 32 oC Ly tâm 4000 rpm, 10 m Dịch lên men Bã lên men Sấy 48 oC, 16 – 18 h Chitin thô 16
  18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.4. Quy trình lên men vỏ tôm thu nhận chitin của Bhaskar,viện nghiên cứu công nghệ thực phẩm, Ấn Độ, 2010. Trong phương pháp này, người ta chủ yếu dùng vi khuẩn lên men lactic để ủ tôm. Acid lactic sinh ra sẽ khử khoáng trong nguyên liệu, đồng thời ngăn không cho các vi sinh vật gây hôi thối phát triển. Đồng thời các vi sinh vật này sẽ phân huỷ một phần protein còn lại trong nguyên liệu. Ngoài ra, có thể sử dụng các enzyme thuỷ phân protein từ Aspergillus oryzea để thúc đẩy hiệu suất quá trình cao hơn. 1.3.4. Ứng dụng của chitin – chitosan 1.3.4.1. Ứng dụng trong công nghiệp Do có tính chất vật lý và hóa học ưu việt, chitosan đang được sử dụng trong một mảng lớn các sản phẩm và ứng dụng khác nhau, từ dược phẩm, mỹ phẩm và bảo vệ thực vật.  Mỹ phẩm Thông thường, các acid hữu cơ được sử dụng làm dung môi cho các ứng dụng mỹ phẩm như là aminopolysaccharide, chitosan được bao phủ trong lớp keo hydrocolloid, tuy nhiên không giống các loại keo hydrocolloid khác, chitosan tạo tính nhớt khi được trung hòa acid. Chúng tạo điều kiện tương tác với da và tóc tốt hơn. Ngoài ra chitin và chitosan diệt và kháng nấm rất tốt. Chitosan cũng có thể hấp thụ các chất độc hại như tia UV hoặc các loại thuốc nhuộm khác do có thể dễ dàng liên kết chung với gốc amino của chitosan. Chitin và chitosan và các dẫn xuất của chúng được sử dụng trong ba lĩnh vực mỹ phẩm bao gồm: -Tóc: dầu gội, dầu xả, thuốc nhuộm tóc, kem tạo kiểu tóc, thuốc xịt tóc, nước dưỡng tóc. -Da: kem dưỡng da, sữa tắm, son môi, phấn nền, phấn mắt, mascara, sơn móng tay, sữa dưỡng ẩm… -Chăm sóc răng: kem đánh răng, nước súc miệng, kẹo cao su, ngoài ra còn được áp dụng như một chất độn nha khoa. 17
  19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Xử lý nước Do tích chất polycationic tự nhiên, chitosan được sử dụng như một tác nhân kết bong, hoặc kết tủa chất bẩn. Weltroswki et al, sử dụng chitosan N_benzyl dẫn xuất sulphonat như các chất hấp thụ để loại bỏ ion kim loại trong môi trường acid. Năm 1999, Bhavani và dutta sử dụng chúng như chất hấp phụ loại bổ màu từ nước thải xưởng nhuộm. Ngoài ra, chitosan còn dùng để loại khỏi chất thải các chất như: kim loại nặng, asen, plutoniun, methyl acetate – thủy ngân, acetaldehyd, kể cả dầu mỏ và dầu khí.  Công nghiệp giấy Do có khả năng phân hủy sinh học nên chitin – chitosan được sử dụng trong ngành sản xuất giấy tái chế thân thiện với môi trường và bao bì thực phẩm.  Công nghiệp dệt Dẫn xuất chitosan được sử dụng để chống tĩnh điện, chống bám bẩn. Ngoài ra chitin có thể sử dụng trong quá trình in ấn hoàn thiện sản phẩm. Chitosan có khả năng xử lý màu nhuộm trong nước thải.  Chế biến thực phẩm Chitosan được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm vì tính không độc đối động vật máu nóng của nó. Các hạt tinh thể chitin siêu nhỏ (MLL) có tính chất nhũ hóa, làm dày và tạo gell cho thực phẩm. Nó còn được sử dụng như chất xơ trong thực phẩm nướng. Việc sử dụng MLL giải quyết các vấn để như màu sắc, mùi vị và hạn sử dụng dài hơn các loại chất xơ. Ngoài ra chitin – chitosan còn kháng vi khuẩn, kháng nấm và cản trở sự hoạt động của enzyme.  Nhiếp ảnh Trong nhiếp ảnh màu, Chitosan đã được sử dụng như một tác nhân cố định màu thuốc nhuộm acid trong gelatin và hổ trợ khuyết tán.  Sắc ký phân cách 18
  20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chitosan và chitin là một chất hỗ trợ hữu ích cho sự phân ly trong sắc ký do có sự hiện diện của các nhóm tự do – NH2, - OH chính và – OH thứ cấp . Rhee et al đã sử dụng chitin và chitosan làm vật liệu hấp thụ pha rắn trong khai thác phenol và chloirophenol bằng sắc khí lỏng hiện năng cao HPLC . Ngoài ra có thể sử dụng chitosan trong sắc khí lỏng phân tích nucleic acid.  Pin dạng rắn.  Chitin cho các ứng dụng đèn LED và NLO. 1.3.4.2. Ứng dụng trong nông nghiệp  Xử lý hạt Hạt giống xử lý bằng chitin trước khi gieo trồng sẽ thúc đẩy và nâng cao độ tăng trưởng. Bổ sung chitin trong bầu đất sẽ dẫn đến giảm đáng kể sâu hại rễ, vi khuẩn gây bệnh và nấm mốc.  Chất mang trong sản xuất phân bón Trong nông nghiệp, việc kéo dài thời gian tác dụng của phân bón, chất điều hoà tăng trưởng hay chất dinh dưỡng là rất cần thiết. Chitosan được sử dụng như chất mang tự nhiên để kết hợp và phóng thích từ từ các hợp chất mong muốn vào trong đất. Chitosan bị phân huỷ sinh học trong đất khoảng hai tháng, kèm theo là sự phogs thích các chất. Do đó, người ta tiết kiệm được đáng kể lượng chất sử dụng và thời gian bón lặp khi sử dụng chitosan làm chất mang.  Bảo quản nông sản Trong bảo quản nông sản, chitosan không những phát huy khả năng kháng khuẩn và nấm, mà còn giúp điều chỉnh môi trường bên trong rau củ thông qua kiểm soát quá trình trao đổi khí giữa rau quả và môi trường. Ở Nhật, dung dịch chitosan được phun lên táo và cam nhằm kháng nấm và vi khuẩn gây hư hỏng. André Bégin cũng đề xuất quy trình bảo quản dâu bằng chitosan. Ngoài ra, chitosan còn được sử dụng để làm bao bảo vệ chống sương giá. 1.3.4.3. Ứng dụng y sinh học 19
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học
320 tài liệu
1253 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0