Nghiên cứu tinh sạch chitosan từ phế liệu tôm

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br /> <br /> Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU<br /> <br /> NGHIÊN CỨU TINH SẠCH CHITOSAN TỪ PHẾ LIỆU TÔM<br /> TS. Trang Sĩ Trung<br /> Khoa Chế biến - Trường Đại học Nha Trang<br /> Tinh sạch chitosan được chiết xuất từ phế liệu tôm bằng phương pháp hoà tan và kết tủa lại trong<br /> các dung môi khác nhau. Chitosan được hoà tan vào trong một số dung môi hữu cơ thông dụng (acid<br /> formic, acid acetic, acid propionic và acid ascorbic) ở nhiệt độ và thời gian nhất định với khuấy đảo,<br /> sau đó thực hiện quá trình lọc, loại bỏ phần không tan và tạp chất và kết tủa lại bằng 1N NaOH và tiến<br /> hành quá trình rửa tinh sạch mẫu bằng nước khử ion và cồn. Chitosan sau khi tinh sạch có hàm lượng<br /> khoáng, protein, độ đục thấp, độ tan cao, và độ deacetyl không đổi so với mẫu chitosan ban đầu. Kết<br /> quả cho thấy, phương pháp hoà tan và kết tủa lại, đặc biệt với acid acetic là một phương pháp đơn<br /> giản và hiệu quả để tinh sạch chitosan từ phế liệu tôm.<br /> Key words: Chitosan, tinh sạch, hoà tan và kết tủa lại, dung môi.<br /> I. GIỚI THIỆU<br /> Chitosan là một polyme sinh học được<br /> <br /> deacetyl bằng NaOH đặc (No và Meyer, 1997).<br /> Tuy nhiên, các quá trình này thường không<br /> <br /> ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công<br /> nghiệp như thực phẩm, nông nghiệp, môi<br /> <br /> loại bỏ tuyệt đối được lượng protein và khoáng<br /> dù có tăng nồng độ và thời gian xử lý. Mặt<br /> <br /> trường, y học và mỹ phẩm (Hirano, 1996).<br /> <br /> khác, việc tinh chế chitosan bằng một số<br /> <br /> Hiện nay, chitosan được sản xuất từ nhiều<br /> nguồn nguyên liệu khác nhau (tôm, cua, mực,<br /> <br /> phương pháp hiện đại như sử dụng sắc ký<br /> điều chế, dùng siêu lọc thường rất tốn kém,<br /> <br /> vi nấm và vi khuẩn), trong đó nhiều nhất là từ<br /> nguồn phế liệu tôm. Tuy nhiên, nguồn phế liệu<br /> <br /> đòi hỏi đầu tư lớn, rất khó thực hiện ở qui mô<br /> lớn. Do đó, việc nghiên cứu tìm ra một<br /> <br /> tôm thường chứa một lượng lớn protein,<br /> khoáng và chất màu nên chitosan từ phế liệu<br /> <br /> phương pháp tinh sạch chitosan đơn giản, có<br /> hiệu quả, có thể ứng dụng ở qui mô công<br /> <br /> tôm dù đã qua công đoạn khử khoáng và khử<br /> <br /> nghiệp là rất cần thiết, góp phần nâng cao chất<br /> <br /> protein vẫn còn chứa một lượng protein và<br /> khoáng đáng kể cũng như chất màu. Ngoài ra,<br /> <br /> lượng chitosan từ phế liệu tôm. Vì vậy, trong<br /> bài báo này, chúng tôi xin trình bày kết quả<br /> <br /> độ tan của chitosan từ tôm cũng thường không<br /> đạt được trên 99%, vì còn một phần chất<br /> <br /> nghiên cứu khả năng ứng dụng phương pháp<br /> hoà tan trong dung môi và kết tủa lại để tinh<br /> <br /> không tan chủ yếu là chitin do quá trình<br /> deacetyl không đạt độ đồng nhất cao. Việc<br /> <br /> sạch chitosan và đánh giá ảnh hưởng của<br /> phương pháp này đối với chất lượng chitosan<br /> <br /> nâng cao độ tinh khiết của chitosan chiết rút từ<br /> <br /> sau tinh sạch.<br /> <br /> phế liệu tôm sẽ cho phép mở rộng ứng dụng<br /> của polyme này vào những lĩnh vực mới như y<br /> <br /> II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> <br /> học và công nghệ sinh học với những đòi hỏi<br /> về tiêu chuẩn chất lượng rất cao (Knapczyk và<br /> cộng sự, 1989). Các qui trình sản xuất<br /> chitosan từ phế liệu tôm hiện nay thường bắt<br /> đầu bằng bước sản xuất chitin với việc sử<br /> dụng NaOH và HCl với nồng độ cao để loại bỏ<br /> protein và khoáng, tiếp theo là quá trình<br /> <br /> 14<br /> <br /> NGHIÊN CỨU<br /> 1. Nguyên liệu<br /> <br /> - Chitosan được chiết rút từ phế liệu tôm<br /> được thu nhận từ một số Nhà máy chế biến<br /> thủy sản tại Khánh Hoà. Cụ thể: chitin được<br /> sản xuất theo qui trình kết hợp ứng dụng<br /> enzyme Flavourzyme để khử protein. Phế liệu<br /> tôm được xay nhỏ đến kích cỡ 0,5-0,6 cm sau<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br /> <br /> Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> đó được đưa đi khử protein bằng enzyme<br /> <br /> Cơ sở lý thuyết của phương pháp là trong<br /> <br /> protease Flavourzyme ở điều kiện nhiệt độ<br /> 0<br /> 50 C, pH 6,5, tỷ lệ enzyme/nguyên liệu 0,1%<br /> <br /> sản phẩm chitosan còn lại một lượng nhỏ muối<br /> CaCO3 và protein. Ngoài ra, chitosan cũng<br /> <br /> và thời gian thuỷ phân là 6h. Tiếp theo, mẫu<br /> được đưa đi xử lý tách lượng protein còn lại<br /> <br /> chứa một phần nhất định chitin chưa được<br /> deacetyl đúng mức. Bên cạnh đó, bụi bẩn, cát<br /> <br /> bằng NaOH loãng (nồng độ 2%, thời gian 12h,<br /> <br /> có thể nhiễm vào trong quá trình sản xuất. Vì<br /> <br /> nhiệt độ phòng) và tiếp tục khử khoáng bằng<br /> HCl (nồng độ 4%, thời gian 6h, nhiệt độ<br /> <br /> vậy, khi hòa tan vào các dung môi hữu cơ thì<br /> chitosan sẽ hòa tan, đồng thời phần muối<br /> <br /> phòng), rửa trung tính, sấy thu được chitin.<br /> Chitosan thu nhận được từ quá trình deacetyl<br /> <br /> CaCO3 sẽ tương tác với acid hữu cơ tạo thành<br /> các muối tan tương ứng, ví dụ đối với dung<br /> <br /> o<br /> <br /> hoá trong xút đặc (50%), ở 65 C, thời gian<br /> 24h.<br /> <br /> môi là acid acetic sẽ tạo thành muối acetat<br /> canxi tan. Đồng thời, protein cũng được tách<br /> <br /> - Các hoá chất sử dụng (acid formic, acid<br /> <br /> ra khỏi phân tử chitosan đi vào trong dung môi.<br /> <br /> acetic, acid propionic, acid ascorbic, NaOH và<br /> các hóa chất khác đều thuộc loại tinh khiết<br /> <br /> Khi kết tủa lại bằng cách điều chỉnh pH về pH<br /> kiềm (8-10) thì chitosan sẽ kết tủa lại, còn các<br /> <br /> phân tích (PA).<br /> 2. Quá trình tinh sạch bằng cách hoà tan và<br /> <br /> muối và protein chủ yếu vẫn ở trong dung dịch<br /> do nồng độ thấp, độ pha loãng cao. Chitosan<br /> <br /> kết tủa bằng các dung môi khác nhau<br /> Chitosan được nghiền nhỏ đến kích<br /> <br /> sau khi kết tủa được lọc hoặc ly tâm để thu lại<br /> và dịch lọc được loại bỏ cùng tạp chất. Sau đó,<br /> <br /> thước khoảng