Đề tài Tìm hiểu về chitin, chitosan

A.Đặt vấn đề: I: Lý do chọn đề tài: Chitin và chitosan là những polysaccarit có ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dược và môi trường như: sản xuất glucosamin, chỉ khâu phẫu thuật, chất bảo vệ hoa quả, bảo vệ môi trường…. Chitin và chitosan được sản xuất từ vỏ giáp xác như tôm cua… Ở Việt Nam, giáp xác là nguồn nguyên liệu dồi dào chiếm 1/3 tổng sản lượng nguyên liệu thủy sản. Trong công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu, tỷ lệ cơ cấu các mặt hàng đông lạnh giáp xác chiếm từ 70 - 80% công suất chế biến. Hàng năm các nhà máy chế biến đã thải bỏ một lượng phế liệu giáp xác khá lớn khoảng 70.000 tấn/năm. Chính lượng phế thải này đã gây ra hiện tượng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, gây ảnh hưởng lớn đến cuộc sống và sức khỏe của người dân. Việc sản xuất chitin, chitosan có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua mang lại hiệu quả kinh tế cao và góp phần giải quyết lượng lớn rác thải rắn trong ngành chế biến thủy sản.Tuy nhiên hiểu biết của người dân về vấn đề này còn rất thấp, việc ứng dụng vỏ tôm, cua vào sản xuất chưa phổ biến . ... Vì vậy tôi chọn đề tài “Tìm hiểu về chitin, chitosan” B: NỘI DUNG: I. Khái quát về chitin – chitosan: Chitin, chitosan là những polysaccarit tồn tại trong tự nhiên với sản lượng rất lớn ( đứng thứ 2 sau xenlulozo). Trong tự nhiên chitin tồn tại trong cả động vật và thực vật. Trong động vật, chitin là một thành phần quan trọng của vỏ một số động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong động vật bậc cao monome của chitin là một thành phần chủ yếu trong mô da giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da. Trong thực vật chitin có trong thành tế bào nấm họ zygenmyctes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo. Trong các loài thủy sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ hàm lượng chitin chiếm khá cao, dao động từ 14 – 35% so với trọng lượng khô, vi vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là nguyên liệu chính để sản xuất chitin. Chitin lần đầu tiên được tìm thấy trong nấm bởi nhà khoa học người Pháp Braconnot vào năm 1811, nó cũng đựơc tách ra từ biểu bì của sâu bọ và được đặt tên là Chitin, có nghĩa là bao bọc, tức là vỏ bọc của cuộc sống trong tiếng Hy-Lạp, bởi nhà khoa học người Pháp Odier vào năm 1823. Và chất được khử acetyl từ chitin đã được khám phá bởi Roughet vào năm 1859, nó được đặt tên là chitosan bởi nhà khoa học người Ðức Hoppe Seyler vào năm 1894. Chitosan (được chuyển hoá từ Chitin) rất độc đáo, là polime hữu cơ tự nhiên duy nhất mang điện tích dương do có những nhóm amino tự do tích điện dương, điều này khiến cho chitosan có những thuộc tính đặc biệt, hơn là nhóm amit của Chitin. Chitin và cellulose đều là những polisaccarit thiên nhiên có cấu trúc hóa học gần giống nhau, cả hai đều có trữ lượng rất lớn trong thiên nhiên, lượng chitin được tạo ra trong thiên nhiên ước tính khoảng 100 tỉ tấn/năm, chỉ đứng sau cellulose. Mặc dù chitin có rất nhiều,được xem là hợp chất không độc, rất ít gây dị ứng, có khả năng tự phân huỷ sinh học và tương hợp sinh học, nhưng quá trình nghiên cứu chitin chỉ thực sự có hệ thống vào giữa thế kỷ 20. Việc nghiên cứu về dạng tồn tại, cấu trúc , tính chất lý hóa ứng dụng của chitosan được công bố từ những năm 30 của thế kỷ XX. Những nước đã thành công trong lĩnh vực nghiên cứu sản xuất chitosan đó là Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp. Nhật Bản là nước đầu tiên trên thế giới năm 1973 sản xuất 20 tấn/ năm. Và đến nay lên tới 700 tấn/năm, Mỹ sản xuất trên 300 tấn/năm. Trước đây, người ta đã thử chiết tách chitin từ thực vật biển nhưng nguồn nguyên liệu không đủ đáp ứng nhu cầu sản xuất, trữ lượng chitin phần lớn có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua. Trong một thời gian, các chất phế thải này không được thu hồi mà thải ra ngoài gây ô nhiễm môi trường. Năm 1977, Viện kỹ thuật Masachusetts (Mỹ), khi tiến hành xác định giá trị của chitin và protein trong vỏ tôm, cua đã cho thấy việc thu hồi các chất này có lợi nếu sử dụng trong công nghiệp. Phần protein thu được sẽ dùng để chế biến thức ăn gia súc, còn phần chitin sẽ được dùng như một chất khởi đầu để điều chế các dẫn xuất có nhiều ứng dụng. Việc nghiên cứu sản xuất chitin, chitosan và các ứng dụng của chúng trong sản xuất phục vụ đời sống là một hướng nghiên cứu tương đối mới mẻ ở nước ta. Vào những năm 1978 đến 1980, trường đại học thủy sản Nha Trang đã công bố quy trình sản xuất chitin, chitosan của kỹ sư Đỗ Minh Phụng, nhưng chưa có ứng dụng trong sản xuất. Gần đây trước yêu cầu xử lý phế liệu thủy sản đông lạnh đang ngày càng cấp bách, trước những thông tin kỹ thuật mới về chitin, chitosan cũng như tiềm năng thị trường của chúng đã thúc đẩy các nhà khoa học của chúng ta bắt tay vào nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất ở bước cao hơn, đồng thời nghiên cứu các ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Hiện nay ở Việt nam có nhiều cơ sở khoa học đang nghiên cứu sản xuất chitin, chitosan như: trường đại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm nghiên cứu polyme – viện khoa học Việt Nam….bước đầu thu được nhiều thành tích đáng khích lệ. Cho đến hôm nay, việc sử dụng hợp chất thiên nhiên này vẫn còn rất ít, vì chitin/chitosan dù dồi dào nhưng lại ở các nguồn phân tán quá rộng, đặc biệt hàm lượng chứa trong các nguồn ấy thường nhỏ, không đạt hiệu quả kinh tế (giá thành điều chế chitosan còn rất đắt). Hơn nữa, cả chitin và chitosan đều rất khó tan trong các dung môi thông thường và các phản ứng hoá học nhằm biến tính chúng đều tốn kém và có hiệu suất thấp. II: Cấu trúc hóa học của chitin – chitosan: II.1: Cấu trúc hóa học của chitin: Chitin là polisaccarit mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenlulozơ, trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm axetyl amino (-NHCOCH3) (cấu trúc I). Như vậy chitin là poli (N-axety-2-amino-2-deoxi-β-D-glucopyranozơ) liên kết với nhau bởi các liên kết β-(C-1-4) glicozit. Trong đó các mắt xích của chitin cũng được đánh số như của glucozơ: Tên gọi: poly(1 – 4) – 2- axetamido – 2 – deoxy – β- D- Glucose Công thức phân tử : [ C8H13O5N ]n Phân tử lượng: Mchitin = (203,09)n Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn. Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta chứng minh được chitin tồn tại ở 3 dạng cấu hình α, β, γ – chitin, các dạng này chỉ khác nhau nhau về hướng sắp xếp của mỗi mắt xích N-axety-2-amino-2-deoxi-β-D-glucopyranozơ. α- chitin phổ biến nhất trong tự nhiên, nó có mặt trong vỏ tôm, trong các loài nhuyễn thể, thức ăn của cá voi, trong dây chằng, và vỏ của tôm hùm, cua cũng như trong biểu bì của các loại côn trùng. Hiếm hơn là dạng β – chitin, nó được tìm ra trong protein của mực ống. Còn γ – chitin thì rất hiếm. II.2. Cấu trúc hoá học của chitosan: Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2). Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là poly β -(1-4)-2-amino-2-deoxi-D-glucozơ hoặc là poly β-(1-4)-D- glucozamin (cấu trúc III). Tên gọi: Poly(1- 4) – 2- amino- 2- deoxy- β- D- glucose Công thức phân tử: [ C6H11O4N ]n Phân tủ lượng: Mchitosan= (161,07)n Qua cấu trúc hóa học của chitin và chitosan, ta thấy chitin chỉ có 1 nhóm chức hoạt động là –OH (H ở nhóm hidroxyl bậc 1 linh động hơn H ở nhóm hidoxyl bậc 2 trong vòng 6 cạnh), còn chitosan có 2 nhóm chức hoạt động là –OH và –NH2, do đó dễ dàng tham gia phản ứng hóa học hơn chitin. III. Tính chất vật lý, hóa học, sinh học của chitin - chitosan. III.1.Tính chất vật lý của chitin/chitosan: Chitin và chitosan là những polymer sinh học có khối lượng phân tử lớn. Chitin có hình thái tự nhiên ở dạng rắn. Màu của vỏ giáp xác hình thành từ hợp chất của chitin ( dẫn xuất của 4-xeton và 4,4’ di xeton-ß-carotene ), có màu trắng hoặc phớt hồng, dạng vảy hoặc dạng bột, không mùi, không vị, không tan trong nước, trong môi trường kiềm, axit loãng và cacs dung môi hữu cơ như ete, rượu…nhưng tan trong dung dịch đặc nóng của muối thioxianat liti (LiSCN) và thioxianat canxi [Ca(SCN)2] tạo thành dung dịch keo, nó cũng có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại có bước sóng 884 – 890 cm-1. Chitosan có màu trắng ngà hoặc màu vàng nhạt, tồn tại dạng bột hoặc dạng vảy, không mùi, không vị, nhiệt độ nóng chảy 309 – 311oC. Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước nhưng hòa tan được trong dung dịch axit hữu cơ loãng như axit axetic, axit fomic, axit lactic tạo thành dung dịch keo nhớt loãng. Giống như cellulose, chitosan là chất xơ, nhưng không giống chất xơ thực vật, chitosan có khả năng tạo màng, có các tính chất của cấu trúc quang học, Chitosan có khả năng tích điện dương do đó nó có khả năng kết hợp với những chất tích điện âm như chất béo, lipid và acid mật... Chitosan là chất có độ nhớt cao. Độ nhớt của chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mức độ deacetyl hóa, khối lượng nguyên tử, nồng độ dung dịch, độ mạnh của lực ion, pH và nhiệt độ... Tỷ trọng của chitin từ tôm và cua thường là 0.06 và 0.17 g/ml, điều này cho thấy chitin từ tôm xốp hơn từ cua, từ nhuyễn thể xốp hơn từ cua 2.6 lần. Tỷ trọng của chitin và chitosan từ giáp xác rất cao (0.39g/cm3), nó phụ thuộc vào phương pháp chế biến, ngoài ra, mức độ deacetyl hóa cũng làm tăng tỷ trọng của chúng. III.2: Tính chất sinh học của chitosan Chitosan không độc, dùng an toàn cho người, chúng có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phân hủy sinh học. Nó là chất mang lý tưởng trong hệ thống vận tải thuốc, không những sử dụng cho đường uống, tiêm tĩnh mạch, tiêm bắp, tiêm dưới da,mà còn sử dụng an toàn trong ghép mô. 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, cầm máu, chống sưng u. Ngoài ra, chitosan có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid trong máu, hạ huyết áp, điều trị thận mãn tính. Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptit – insulin, kích thích việc tiết ra insulin ở tuyến tụy nên nó được dùng để điều trị bệnh tiểu đường III.3. Tính chất hóa học của chitin chitosan Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức -OH, -NHCOCH3 trong các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm –OH, nhóm -NH2 trong các mắt xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N-. Mặt khác chitin/chitosan là những polime mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hoá học như: axit, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzim thuỷ phân. Chitin ổn định với các chất oxi hóa mạnh như thuốc tím, nước oxy già, nước Giaven, … lợi dụng tính chất này mà người ta sử dụng các chất oxy hóa để khử màu chho chitin. Khi đun nóng trong dung dịch NaOH đậm đặc (40% - 50%), ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị mất gốc axetyl tạo thành chitosan: - CH2OH NaOH 40 – 50% - CH2OH Chitin - OH Chitosan - OH - NHCOCH3 to cao - NH2 Khi đun nóng trong axit HCl đậm đặc, ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị cắt mạch thu được glucosamin: - CH2OH HCl 30% - CH2OH Chitin - OH Glucosamin - OH - NHCOCH3 to cao - NH2 Phản ứng este hóa: Chitin tác dụng với HNO3 đậm đặc cho sản phẩm chitin nitrat. Chitin tác dụng với anhidrit sunfunic trong piridin, dioxan và N,N-dimetylanilin cho sản phẩm chitin sunfonat. Chitosan phản ứng với axit đậm đặc tạo muối khó tan, tác dụng với iot trong môi trườn H2SO4 cho phản ứng lên màu tím. Chitosan tham gia phản ứng dễ dàng hơn so với chitin. Trong phân tử chitin/chitosan và một số dẫn xuất của chitin có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử Oxi và Nitơ của nhóm chức còn cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức, phối trí với hầu hết các kim loại nặng và các kim loại chuyển tiếp như: Hg2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+,Ni2+,Co2+.... Tuỳ nhóm chức trên mạch polime mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau. Ví dụ: với phức Ni(II) với chitin có cấu trúc bát diện với số phối trí bằng 6, còn phức Ni(II) với chitosan có cấu trúc tứ diện với số phối trí bằng 4. IV. ứng dụng của chitin – chitosan: Chitin/chitosan và các dẫn xuất của chúng có nhiều đặc tính quý báu như: có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân huỷ sinh học cao, không gây dị ứng, không gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo phức với một số kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Ni(II), Co(II)... Do vậy chitin và một số dẫn xuất của chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: Trong lĩnh vực xử lí nước thải và bảo vê môi trường, dược học và y học, nông nghiệp, công nghiệp, công nghệ sinh học…Ngoài ra chitin và chitosan khi mang trên các vật liệu mao quản có khả năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực xúc tác dị thể. Khả năng ứng dụng của chitin thường thấp hơn so với các dẫn xuất của nó như chitosan, glucosamin, vì vậy chitin thường được sử dụng để điều chế các dẫn xuất của nó.Chitosan là một chất có nhiều đặc tính hóa học thích hợp nên được nghiên cứu sử dụng trong nhiều ngành lĩnh vực. IV.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm: IV.1.1 Chất làm trong - ứng dụng trong sản xuất nước quả: Trong sản xuất nước quả, việc làm trong là yêu cầu bắt buộc. Thực tế hiện nay đang sử dụng các chất làm trong như: genatin, bentonite, kali caseinat, tannin, polyvinyl pirovinyl. Chitosan là tác nhân tốt loại bỏ đi đục , giúp điều chỉnh acid trong nước quả. Đối với dịch quả táo, nho ,chanh, cam không cần qua xử lý pectin, sử dụng chitosan để làm trong. Đặc biệt nước táo, độ đục có thể giảm tối thiểu chỉ ở mức xử lý với 0.8 kg/m3 mà không hề gây ảnh hưởng xấu tới chỉ tiêu chất lượng của nó. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chitosan có ái lực lớn đối với hợp chất pholyphenol chẳng hạn: catechin, proanthocianydin, acid cinamic, dẫn xuất của chúng, những chất mà có thể biến màu nước quả bằng phản ứng oxy hóa. IV.1.2.Ứng dụng làm màng bao (bảo quản hoa quả, thực phẩm): Lớp màng không độc bao quanh bên ngoài bao toàn bộ khu cư trú từ bề mặt khối nguyên liệu nhằm hạn chế sự phát triển vi sinh vật bề mặt- một nguyên nhân chính gây thối hỏng thực phẩm. N- O carboxymethy (NOCC) được xử lý đặc biệt từ phản ứng của chitosan và monochloroacetic acid trong điều kiện kiềm, NOCC bị hòa tan trong dung dịch ở pH >6 hoặc pH <2. Màng NOCC dẻo có thể tạo thành ngay trong dung dịch nước đó. Lớp màng này có tính thấm chọn lọc các khí như oxy, cacbon dioxide mà còn có khả năng phân tách hỗn hợp khí như: ethylene, ethane, acetylence. Nghiên cứu về tính độc tố của NOCC cho thấy ở nồng độ 50.000 ppm có thể gây chết chuột trong 14 ngày . Tương tự như vậy, các nghiên cứu ở thỏ cũng chỉ ra rằng: con đường chính để loại đi các polymer trong máu là thông qua con đường nước tiểu . Quả táo được nhúng hoặc phun bởi màng NOCC có thể giữ độ tươi hơn 6 tháng và độ acid trong khoảng 250 ngày nếu ở điều kiện bảo quản lạnh. Màng này mang lại cho quả độ bóng sáng nhưng trong và không nhớt khi cầm. Chúng dễ dàng loại đi bằng rửa với nước, NOCC cũng có hiệu quả đối với bảo quản các loại trái cây khác như lê, đào, mận. Lê được xử lý với NOCC tỷ lệ bị mắc hỏng thịt cùi và thối ít hơn sao với lê ở không khí có tỷ lệ oxygen là 1-2%. Viện bảo vệ và chăm sóc sức khỏe Canada đã chứng minh rằng việc sử dụng NOCC trên quả , khi sử dụng không cần phải rửa và lột vỏ trước khi ăn. Bởi vì NOCC vẫn chứa lượng amin tự do, nó có thể có nhiều ở tính chất chitosan và ứng dụng trong chữa lành vết thương đang lên da non, giảm hàm lượng cholesterol trong máu. Màng chitosan cũng có lợi ích lớn với việc làm cứng thịt quả, ổn định axit. Điều này được chỉ ra bởi nó làm giảm lượng anthocyanin chứa trong quả. Nấm là thủ phạm chính dễ gây thối quả nhất trong khi đó ưu điểm của chitosan nó có thể kháng nấm . Thêm vào đó , màng chitosan gần giống như môi trường bên ngoài mà không gây ra nguyên nhân hô hấp kị khí, nó có thể hấp thu chọn lọc tới oxy nhiều hơn là carbonic. Có các kiểm tra trên hạt tiêu xanh, khoai tây, cà rốt , củ cải , hành tây. Trong những sản phẩm đó chỉ có khoai tây và hạt tiêu xanh có phản ứng lại với màng. Không làm giảm sự mất hạt, làm chậm lại sự lão hóa đồng thời ngăn chặn thối cũng đã tìm thấy ở, củ cải, cà rốt, măng tây được phủ màng. Chất màng này cũng có thể gây hại đến các loại quả bằng cách làm tăng khả năng thối hỏng. Việc sử dụng 2%(w/v) màng chitosan cho hạt tiêu xanh làm giảm việc thối, giảm nâu, tăng CO2 và làm giảm O2 bên trong màng. Trong khi đó nó cũng không có hiệu quả với quả , củ có hơi nước bị mất thông qua các sẹo trên củ như khoai tây. Tuy vậy lớp màng này giảm tỷ lệ nâu hóa trong hơn 12 ngày của quá trình bảo quản. Ngoài việc sử dụng một mình màng chitosan, hiện nay ở Việt Nam có sự kết hợp giữa bảo quản bởi màng chitosan và PE. Quy trình bảo quản trái quýt đường có thời gian tồn trữ đến 8 tuần. Với phương pháp này, phẩm chất bên trong trái như: hàm lượng đường, hàm lượng vitamin C... luôn ổn định, tỷ lệ hao hụt trọng lượng thấp, màu sắc vỏ trái đồng đều và đẹp. Các thí nghiệm thực tế cho thấy Chitosan có khả năng ức chế hoạt động của một số loại vi khuẩn như E.Coli. Một số dẫn xuất của Chitosan diệt được một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng bên ngoài. Nó có thể dùng để bảo quản các loại thực phẩm tươi sống, đông lạnh khi bao gói chúng bằng các màng mỏng dễ phân hủy sinh học và thân thiện môi trường. Thông thường, người ta hay dùng màng Polyethylene (PE) để bao gói các loại thực phẩm khô. Nếu dùng PE để bao gói các thực phẩm tươi sống thì có nhiều bất lợi do không khống chế được độ ẩm và độ thoáng không khí (oxy) cho thực phẩm. Trong khi bảo quản, các thực phẩm tươi sống vẫn "thở", nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng đọng tạo môi trường cho nấm mốc phát triển. Màng bao bọc bằng Chitin và Chitosan sẽ giải quyết được các vấn đề trên. Trong thực tế, người ta đã dùng màng Chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả như đào, dưa chuột, đậu, bưởi v.v... Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói. Chuối rất dễ bị mất độ tươi, độ ngọt tự nhiên và thối rữa sau vài ngày được mua về từ các cửa hàng rau quả do loại vi khuẩn và nấm “chuyên” gây thối rữa thực phẩm nói chung, trái cây nói riêng như nấm mốc aspergillusniger, vi khuẩn gram âm - pseudomonas aeruginosa và vi khuẩn gram dương- staphylococcus aureus. Một ứng dụng nữa của chitosan là làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn. Chế phẩm sinh học chitosan được tạo ra bằng cách hòa tan 1 g chitosan trong giấm ăn loãng 1% và dùng làm dung dịch gốc (hay còn gọi là dung dịch nguyên). Tùy theo loại trái cây và chủng vi sinh vật gây nhiễm mà pha dung dịch nguyên thành các dung dịch thứ cấp có nồng độ khác nhau để ứng dụng cho việc bảo quản. Sau đó, dùng phương pháp phun chế phẩm sinh học chitosan lên bề mặt trái cây. Ưu điểm của phương pháp này là kéo dài thời gian bảo quản độ tươi của chuối gấp 3 lần so với các mẫu chuối làm đối chứng (không ứng dụng chế phẩm sinh học chitosan). Ngoài ra, nhờ dùng phương pháp phun sương lên trái cây nên có thể ứng dụng phương pháp này trên diện rộng và với khối lượng trái cây lớn. IV.1.3.Thu hồi protein: Whey coi là chất thải của trong công nghiệp sản xuất format , nó có chứa lượng lớn lactose và protein ở dạng hòa tan. Nếu thải trực tiếp ra ngoài nó gây ô nhiễm môi trường , còn nếu xử lý nước thải thì tốn kém trong vận hành hệ thống mà hiệu quả kinh tế không cao.Việc thu hồi protein trong whey được xem là biện pháp làm tăng hiệu quả kinh tế của sản xuất format. Whey protein khi thu hồi được bổ sung vào đồ uống, thịt băm, và các loại thực phẩm khác. Đã đưa ra nhiều phương pháp khác nhau nhằm thu hồi hạt protein này và chitosan được coi mang lại nhiều hiệu suất tách cao nhất. Tỷ lệ chitosan để kết bông các hạt lơ lửng là 2,15% (30mg/l); độ đục thấp nhất ở pH 6.0. Nghiên cứu về protein thu được bằng phương pháp này: Không hề có sự khác biệt về giá trị giữa protein có chứa chitosan và protein thu được bằng đông tụ casein hoặc whey protein. Ngoài thu hồi protein từ whey, người ta sử dụng chitosan trong thu hồi các axit- amin trong nước của sản xuất đồ hộp, thịt, cá… IV.4: Ứng dụng trong y tế: IV.4.1. Chỉ khâu phẫu thuật: Đầu tiên, chitin được phát hiện rằng có khả năng chữa lành vết thương. Đến giữa những năm 1950 chỉ khâu phủ chitin đã được sử dụng, nó giảm thời gian chữa bệnh từ 35 – 50%. Trong những năm 1970, các nhà nghiên cứu thuộc đại học Delaware đã phát triển một phương pháp để quay sợi chitin tinh khiết. Những chỉ khâu chitin mới có thể được hấp thụ bởi cơ thể, loại bỏ sự cần thiết phải phẫu thuật cắt bỏ. Một công ty Nhật Bản mua bản quyền bằng sáng chế, và các vật liệu khâu sản xuất tại Nhật Bản. Ngoài ra, công ty này sử dụng chitin băng cho vết bỏng, vết thương bề mặt, và các thủ thuật ghép da, có tác dụng đáng kể trong việc chữa lành vết thương và giảm đau so với phương pháp băng thông thường. IV.4.2. Chế tạo gốm y sinh: Trong những năm gần đây, các tiến bộ về vật liệu gốm y sinh đã được ứng dụng và phát triển rất nhiều trong vấn đề chăm sóc sức khỏe con người. Trong đó, gốm y sinh Hap có nhiều tiềm năng ứng dụng do tính tương thích và hoạt tính sinh học cao, đặc biệt là nhu cầu sử dụng Hap để tạo các sản phẩm xương dùng trong phẫu thuật chấn thương chỉnh hình. Vật liệu nano HAp/CS được tổng hợp từ dung dịch theo phương pháp phản ứng hóa học giữa muối chứa ion canxi (Ca2+) với muối chứa gốc phốt phát (PO43-) có pha trộn chitosan. IV.4.3. Sản xuất thuốc kháng virut: Hiện nay, thuốc kháng vi rút có nguồn gốc từ acid N-acetylneuraminic hay gọi tắt là NANA có thể được tổng hợp hoặc thu từ tự nhiên. Cả hai trường hợp đều rất tốn kém với giá thành 2.626 USD/gam, tức là đắt hơn vàng 50 lần. Nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Vienna đang phát triển một kỹ thuật mới để chuyển chitin thành NANA với chi phí thấp. Một loại gien của vi khuẩn đã được cấy vào loài nấm Trichoderma. Thông thường, loài nấm này sẽ ăn chitin, phá vỡ cấu trúc của nó để biến thành đường amino monomer. Nhờ sự bổ sung loại gien mới vào nấm và qua vài bước tinh chế, kết quả cuối cùng thu được là NANA với giá thành thấp hơn các phương thức cũ. Nấm Trichoderma có thể nuôi cấy nhân tạo và sinh khối cho nó là chitin thì rất phổ biến. Quy trình được cho là thân thiện với môi trường, đã được cấp bằng sáng chế và các nhà khoa học hy vọng có thể sản xuất với quy mô công nghiệp để có NANA giá rẻ. IV.4.4. Ứng dụng trong hệ dẫn thuốc Chitosan ở cấu trúc nano, với tính năng quan trọng là tương thích sinh học và có khả năng phân hủy sinh học, có thể được sử dụng như một chất dẫn thuốc tiềm năng. Để tạo cấu trúc phù hợp với mục đích dẫn thuốc cho chitosan, các tác giả sử dụng tripolyphosphate (TPP) làm chất tạo liên kết chéo thông qua tương tác tĩnh điện. Qua phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), quá trình nhả chậm đã được ghi nhận khi thực hiện thử nghiệm trong môi trường giả dịch ruột và giả dịch dạ dày. Từ thời gian nhả thuốc khi không có CS-TPP vào khoảng 7-8 giờ trong môi trường giả dịch ruột và khoảng 0,5 giờ trong môi trường giả dịch dạ dày, artesunate đã được kéo dài thời gian nhả thuốc lên khoảng 25-30 giờ. Trên cơ sở đó, CS-TPP đã được ứng dụng làm chất dẫn thuốc cho thuốc trị sốt rét artesunate thuộc dẫn xuất artemisinin. Bên cạnh ứng dụng làm chất dẫn thuốc cho thuốc trị sốt rét artesunate, nhóm nghiên cứu hiện đang tiếp tục thử nghiệm chế tạo các hệ dẫn thuốc khác, trong đó có các hệ dẫn thuốc thông minh, ví dụ hệ dẫn thuốc chữa ung thư có khả năng hướng đích có thành phần “dẫn dắt”, thâm nhập nội bào và gây chết tế bào ung thư theo chương trình hoặc hệ dẫn có lõi từ tính, có khả năng được “dẫn dắt” bằng từ trường ngoài. Các hệ dẫn thuốc này được cho là sẽ tiết kiệm được dược chất và làm tăng đáng kể hiệu quả chữa trị bệnh. Ngoài ra, việc ứng dụng các dẫn xuất khác của chitosan hay thay thế chitosan bằng các polisacarit khác hiệu quả hơn cho từng ứng dụng cũng đang được tiến hành. IV.4.5 Ứng dụng trong liệu pháp nhiệt trị ung thư Nhiệt trị là một liệu pháp trị bệnh khá phổ biến, trong đó có điều trị bệnh ung thư. Vật liệu hạt từ được biết đến là chất có thể làm môi trường sinh nhiệt (tự đốt nóng) dưới tác dụng của từ trường xoay chiều với yêu cầu ứng dụng y sinh là phải bền lâu và có thông số tốc độ đốt riêng ban đầu SRA (Specific Adsorption Rate) phải đạt đủ cao. Một số kết quả ban đầu khi sử dụng O – cacboxymethyl chitosan làm chất bọc hạt sắt từ Fe3O4 để nghiên cứu khả năng đốt nhiệt cũng đã thể hiện khả năng ứng dụng hạt nano chitosan biến tính trong việc nhiệt trị điều trị ung thư. Chất Chitosan có chức năng tăng cường miễn dịch tế bào, kích hoạt tế bào hạch, có khả năng làm cho chỉ số pH của dịch thể tăng cao. Từ đó tạo ra môi trường kiềm tính, tăng cường chức năng tế bào hạch tấn công tế bào ung thư tương đối tốt, kích thích sự sản sinh ra cac tế bào chữ T ở tụy. Ung thư đáng sợ bởi chúng có nhiều tính khuyếch tán. Các nhà khoa học ngành y học sinh vật thế giới bằng nhiều phương pháp khác nhau đã chứng thực Chitosan có tác dụng ức chế tính khuyếch tán của ung thư và thu được những thành công đáng kể trong thực nghiệm lâm sàng. Chitosan còn có đặc tính bám chặt vào các phân tử ở bề mặt tế bào biểu bì trong huyết quản, chúng có khả năng phong tỏa các tế bào ung thư không cho chúng lây lan sang các tế bào biểu bì trong huyết quản, có tác dụng ngăn chặn bộ phận bị ung thư khuyếch tán ra xung quanh. IV.4.6.Ứng dụng trong chế tạo dung dịch/gel kháng khuẩn Chitosan/nano bạc (CS/Ag-NPs) được nghiên cứu ứng dụng trong việc kháng khuẩn trong dung dịch nhờ đặc tính kháng khuẩn đặc biệt của hạt nano bạc. Các tính chất của CS/Ag-NPs đã được khảo sát bằng phổ UV-vis, ảnh hiển vi truyền qua (TEM). Khả năng kháng khuẩn của vật liệu trên đã được khảo sát với một số vi khuẩn như vi khuẩn gram âm (E.Coli và P.aeruginosa), vi khuẩn gram dương (L.fermentum, S.aureus và B.subtilis) và nấm (C.albians). Khảo sát đã chứng minh khả năng ứng dụng của vật liệu CS/Ag-NPs trong kháng khuẩn dung dịch. Đây chính là cơ sở để nhóm nghiên cứu hiện đang tiếp tục tiến hành chế tạo gel/keo với ba thành phần chính chứa nano Ag kết hợp với curcumin, trên nền chitosan nhằm đưa ra sản phẩm hoàn hảo hơn trong y dược và mỹ phẩm (điều trị các vết thương ngoài da, có tính sát khuẩn vừa nhanh làm liền sẹo, làm mịn da...) Các kết quả nghiên cứu trên đã được công bố trong 05 bài báo trên các tạp chí quốc tế (SCI) có uy tín của Nhà xuất bản Elsevier (Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Materials Science and Engineering:C và Talanta), 02 bài trên tạp chí SCI-E (J.Chitin and Chitosan). Các kết quả này sơ bộ đã thể hiện rõ vật liệu chitosan có rất nhiều tiềm năng ứng dụng trong y sinh học và xử lý môi trường. IV.4.7. Sử dụng trong thực phẩm chức năng: Chitosan có khả năng làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu. Nếu sử dụng thực phẩm chức năng có bổ sung 4% chitosan thì lượng cholesterol trong máu giảm đi đáng kể chỉ sau 2 tuần . Ngoài ra chitosan còn xem là chất chống đông tụ máu. Nguyên nhân việc giảm cholesterol trong huyết và chống đông tụ máu được biết là không cho tạo các mixen . Điều chú ý là , ở pH = 6- 6.5 chitosan bắt đầu bị kết tủa , toàn bộ chuỗi polysacchrite bị kết lắng và giữ lại toàn bộ lượng mixen trong đó. Chính nhờ đặc điểm quan trọng này chitosan ứng dụng trong sản phẩm thực phẩm chức năng. Trước hết, chitosan có tác dụng hạ cholesterol máu theo cơ chế tại chỗ. Trong các nhóm thuốc trị rối loạn lipit huyết (trong đó có hạ cholesterol máu) có thuốc có tác dụng tại chỗ, đó là ezetimide (Zetia). Gọi là tại chỗ vì ezetimide chỉ cho tác dụng tại ruột, ức chế sự hấp thu cholesterol từ ruột vào máu, ezetimide cũng không được hấp thu vào máu. Chitosan cũng thế, khi uống vào đến ruột được dịch tiêu hoá hoà tan tạo thành dạng gel, sẽ bẫy chất béo (chứa triglycerid và cholesterol) có trong thức ăn thức uống không cho hấp thu vào ruột (theo Kamauchi, 1995). Như vậy, mô tả chitosan có tác dụng như nam châm hút mỡ tại ruột giúp trị béo phì cũng đúng phần nào. Do ức chế sự hấp thu chất béo, trong đó có cholesterol, nên chitosan hỗ trợ hạ cholesterol máu. Về tác dụng trị viêm loét dạ dày – tá tràng (VLDDTT), chitosan cũng có tính hỗ trợ. Khi uống vào, chitosan nhờ môi trường axit ở dạ dày tạo thành gel che phủ niêm mạc và phát huy tác dụng bảo vệ niêm mạc. Năm 1999, một số tác giả người Nhật đã chứng minh qua mô hình thử trên chuột tác dụng của chitosan bảo vệ chống loét dạ dày (gây ra bởi rượu ethanol và axit acetic), tác dụng bảo vệ này tương đương thuốc kinh điển trị VLDDTT là sucralfat. Chitosan cũng được chứng minh có tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn, trong đó có vi khuẩn gây VLDDTT là Helicobacter pylori. Tuy nhiên, đó chỉ mới dựa vào dược lý thực nghiệm. Cho đến nay, chitosan được dùng như “thực phẩm chức năng” hỗ trợ điều trị VLDDTT, nghĩa là người bệnh đang được điều trị không được bỏ ngang việc điều trị chính thống mà nên hỏi ý kiến bác sĩ để dùng chế phẩm chitosan như biện pháp hỗ trợ. Chitosan được chiết xuất từ sinh vật biển, là dạng chất xơ hòa tan. Kết hợp việc dùng chitosan để giảm cân với các hoạt chất có tác dụng tích cực đối với các tế bào da, giúp duy trì độ đàn hồi của da, chống oxy hóa cao. Chitosan mang điện tích dương, khi vào đến ruột được dịch tiêu hóa hòa tan tạo thành dạng gel và sẽ tìm hút những chất mang điện tích âm như: chất béo, cholesterol, lipid… Đây là giải pháp giảm cân tại Mỹ được xem là an toàn nhờ tác dụng như nam châm hút mỡ, nhanh chóng hút lấy các axit béo, dầu mỡ có trong thức ăn tại ruột và thải trừ chúng ra khỏi cơ thể. Sản phẩm này có khả năng hấp thu và thải trừ chất béo cao nhất mà ở chất xơ thực vật không có được. Chitosan có đặc tính là có thể trương nở lên khi vào hệ tiêu hóa, giúp cơ thể no nhanh. Khi ấy lượng calori nạp vào ít hơn lượng calori cần tiêu hao nên chúng sẽ lấy calori từ lượng mỡ dự trữ trong cơ thể. Nó có tác dụng như một thỏi nam châm hút lấy acid béo, dầu mỡ có trong thức ăn sau đó thải trừ chúng ra ngoài cơ thể. Vì vậy có tác dụng giảm cân an toàn. IV.4.8: Sản xuất Glucosamin: Glucosamin là một hoạt chất quý, được sản xuất từ vỏ tôm thông qua chitin hoặc chitosan, nó chủ yếu được sử dụng trong y học để chữa bệnh thoái hóa khớp. Ở người già, chức năng cũng như cấu tạo của khớp có nhiều thay đổi, các tế bào của khớp thoái hóa, trở nên kém linh động. Gân và dây chằng phân đoạn, đóng vôi, khô cằn trở nên kém bền bỉ, kém co dãn, không chịu được căng lực và dễ bị tổn thương. Sụn trở nên đục màu, xơ hóa, gai xương, khô nước, rạn nứt với nhiều tinh thể canxi làm khớp đau. Khớp co duỗi khó khăn vì màng hoạt dịch mỏng và khô dần Trước đây, trong điều trị thoái hóa khớp người ta thường dùng các thuốc thuộc nhóm corticoid hoặc kháng viên giảm đau không steroid NSAID(Non – Steroid Anti – Inflammatory Drugs), nhưng các thuốc thuộc nhóm này chỉ điều trị triệu chứng và có nhiều tác dụng phụ. Từ thập kỉ 90 người ta phát hiện Glucosamin phục hồi được các sụn khớp, tức là chữa được căn nguyên của bệnh viêm, thoái hóa khớp. Do glucosamin làm tăng sản xuất chất nhầy dịch khớp nên tăng độ nhớt, khả năng bôi trơn của dịch khớp, vì thế không những làm giảm triệu chứng của thoái hóa khớp mà còn ngăn chặn quá trình thoái hóa khớp, ngăn chặn bệnh tiến triển. Thuốc tác động vào cơ chế sinh bệnh của thoái hóa khớp, điều trị các bệnh thoái hóa xương khớp cả cấp và mãn tính, cải thiện chức năng khớp và ngăn chặn bệnh tiến triển, phục hồi cấu trúc sụn khớp. Đã có nhiều công trình nghiên cứu với nhiều thử nghiệm lâm sàng chứng minh tác dụng điều trị tận gốc bệnh thoái hóa khớp của glucosamin, nhất là dạng phối hợp với dược liệu thiên nhiên. Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam, việc sử dụng Glucosamin ngày càng nhiều, có tác dụng tích cực đối với bệnh nhân viêm khớp. IV.5. Ứng dụng trong xử lý môi trường: IV.5.1. Sản xuất nhiên liệu sinh học: Vỏ tôm có thể góp phần đáng kể vào quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường.Các nhà khoa học Trung Quốc đang đạt được tiến bộ trong việc phát triển một chất xúc tác làm từ vỏ tôm, giúp quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học trở nên thân thiện với môi trường, ít tốn kém và nhanh chóng hơn. Theo tiến sĩ Xinsheng Zheng và các cộng sự thuộc Đại học Nông nghiệp Hoa Trung (TP Vũ Hán), hiện thế giới đang đặt nhiều hy vọng vào các loại nhiên liệu có thể tái chế như dầu diesel sinh học. Tuy nhiên, quá trình sản xuất diesel sinh học cần chất xúc tác nhằm thúc đẩy các phản ứng hóa học để biến dầu đậu nành, hạt cải và những dầu thực vật khác thành nhiên liệu diesel. Các chất xúc tác truyền thống không thể tái sử dụng và phải được trung hòa với một khối lượng lớn nước, một nguồn tài nguyên cũng đang dần trở nên khan hiếm. Kết quả là có không ít nước thải gây ô nhiễm được thải ra môi trường. Trong khi đó, vỏ tôm thường bị vứt vào thùng rác với số lượng lớn trong quá trình chế biến thực phẩm. Vỏ tôm chứa nhiều chất chitin, loại protein có cấu trúc xốp, vốn rất hữu ích trong quá trình chế tạo chất xúc tác. Tiến sĩ Zheng cùng nhóm nghiên cứu đã tạo chất xúc tác bằng cách carbon hóa một phần vỏ tôm ở nhiệt độ 450oC, nạp potassium floride (KF) ở tỷ lệ 25% trọng lượng và hoạt hóa ở nhiệt độ 250oC. Trong các cuộc thử nghiệm, chất xúc tác làm từ vỏ tôm đã chuyển dầu hạt cải thành methanol nhanh hơn và hiệu quả hơn so với một số chất xúc tác truyền thống (chuyển đổi hơn 89% trong 3 giờ). Chất xúc tác mới cũng có thể được sử dụng lại và quá trình này giảm tối thiểu việc sản sinh chất thải gây ô nhiễm, theo tuyên bố của các nhà nghiên cứu. IV.5.2: Xử lý kim loại nặng: Kết quả thử nghiệm cho thấy, vỏ tôm qua sơ chế (chitin) có khả năng hấp thụ kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp hiệu quả và kinh tế hơn so với các phương pháp cũ. Vỏ tôm có khả năng hấp thụ kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp. Ảnh: Vfej.vn Nghiên cứu trên của TS Lê Đức Trung, Viện Môi trường & Tài nguyên - ĐH Quốc gia TP. HCM.  Cụ thể, trong điều kiện pH bùn = 7, tỷ lệ trộn chitin vào bùn là 5% theo khối lượng, kích thước hạt vỏ tôm 1,5mm. Sau 15 phút, hiệu quả xử lý đạt 100% đối với các kim loại Crôm, Niken, và trên 99% đối với đồng. Một số chất hữu cơ có trong bùn thải cũng được chitin liên kết và thu giữ lại. Chitin có thể cố định kim loại nặng trên bề mặt của nó, các kim loại nặng có thể bị giữ thành một hoặc nhiều lớp.Bùn thải công nghiệp là yếu tố gây nguy cơ phá hủy môi trường. Trong khi đó, mỗi năm, ngành gia công kim loại thải ra một khối lượng lớn chất thải. Số lượng này sẽ ngày càng nhiều hơn khi Việt Nam đang tập trung phát triển các ngành công nghiệp phụ trợ nói chung, ngành gia công kim loại nói riêng. Các phương pháp xử lý kim loại nặng trong bùn thải hiện nay như thiêu đốt, ủ sinh học, chôn lấp trực tiếp… cho hiệu quả xử lý không cao.Theo TS Lê Đức Trung, chitin còn có khả năng tái hấp phụ lại các kim loại nặng. Khi chế biến những những loại hải sản giáp xác (trong đó có tôm), chất thải chứa chitin chiếm tới 50% khối lượng đầu vào. Giáp xác chiếm từ 30-35% tổng sản lượng nguyên liệu ở Việt Nam. Trong khi đó, mỗi năm, các nhà máy chế biến thải ra khoảng 70.000 tấn phế liệu này. Phương án khử kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp bằng chitin có nguồn gốc từ vỏ tôm không những giảm lượng chất thải độc hại mà còn giúp giải quyết lượng lớn chất thải thủy sản. IV.5.3. Vỏ tôm, cua giúp hấp thu dầu tràn: Trước đây vỏ tôm và cua thường bị bỏ đi, nay có thể được sử dụng để làm phao, tấm chắn, màng thấm để giữ dầu tràn trên biển. Giáo sư hóa học Edmilson Jose Maria, Đại học Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF), đã phát hiện chitin với hàm lượng lớn trong thủy sản có vỏ có thể tạo ra chitosan, một loại sợi tự nhiên không hòa tan. “Chitin và chitosan có khả năng hấp thụ rất lớn, mỗi gam phao xốp làm bằng chất này có thể hút 83 gam dầu. Sản phẩm có giá thành sản xuất thấp và khả năng thấm hút dầu cao.” Chitin chiếm từ 5 tới 7% trong vỏ stôm và từ 15 tới 20% trong vỏ cua. Nhờ sử dụng chất thải trong ngành tôm để sản xuất phao hút dầu trên biển, môi trường biển dự kiến sẽ được cải thiện. Ngoài ra, vỏ tôm và cua còn được sử dụng để thu hút côn trùng và các loài gặm nhấm, nhờ đó giảm mùi khó chịu và ô nhiễm. IV.6. Trong nông nghiệp: Chitosan được sử dụng trong nông nghiệp như là một chất thay thế an toàn cho các chất hóa học từ lâu vẫn được sử dụng có thể gây hại đến môi trường và sức khỏe con người. Chitosan tác động hỗ trợ vào cơ chế phòng ệ ở thực vật (như trường hợp vaccine đối với người), kích thích sự tổng hợp và tiết một số enzyme như phytoalexin, chitinase, glucanase. Các ứng dụng chủ yếu trong nông nghiệp gồm có: IV.6.1.Phóng thích chậm các hợp chất vào trong đất: Trong nông nghiệp, việc kéo dài thời gian tác dụng của phân bón, chất điều hòa tăng trưởng hay cahats 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 hủy sinh học vào trong đất trong khoảng 2 tháng, kềm theo sự phóng thích các chất. Do đó, người ta tiết kiệm được đáng kể lượng chất sử dụng và thời gian bón lặp khi dùng chitosan làm chất mang. Các ứng dụng cụ thể gồm có: Bón phân tác dụng lâu hơn cho cây mà không cần sử dụng lượng thừa phân gây ô nhiễm trong mùa mưa khi phân bị rửa trôi theo dòng nước. Kích thích và điều chỉnh thời điểm ra hoa và kêt quả theo mong muốn Ngoài ra, bản thân chitosan bị phân hủy trong đất còn giúp cải thiện hệ vi sinh vật một cách chọn lọc. Cụ thể trên các cánh đồng được bón chitosan, số lượng vi sinh vật có ích tăng lên cùng với sự suy giảm của vi sinh vật có hại. IV.6.2 Vỏ bao của hạt: Hoạt động chitinase được gia tăng trong giai đoạn nảy mầm khi bề mặt của hạt giống được bao bằng một lớp chitosa. Khi sử dụng chitosan làm vỏ bao của hạt, khả năng kháng nấm và vi khuẩn của chitosan hỗ trợ hữu hiệu cho sự nảy mầm và sự phất triển của cây trồng. IV.6.3. Chất bổ sung vào thức ăn gia súc: Các khỏa sát liên quan đến việc bổ sung chitin và chitosan vào thức ăn gia súc cho một số kết quả sau: Ở gà mái, chitin và chitosan cho ăn hầu như được tiêu hóa hoàn toàn. ở thỏ khoảng 30% lượng chitin cho vào thức ăn được tiêu hóa. Tỉ lệ này hầu như không thay đổi sau 25 ngày cho ăn liên tục. Trong khi đó, chitosan được tiêu hóa 35% sau 5 ngày cho ăn và khả năng này tăng tới 80% sau 15 ngày. Điều nầy cho thấy sự gia tăng số lượng vi khuẩn đường ruột IV.7. Trong công nghiệp: Chitosan là polyme tích điện dương tự nhiên duy nhất có khả năng chuyển thành dạng dung dịch nhớt khi hòa tan trong môi trường axit yếu. Nhờ tính chất này mà chitosan đã được ứng dụng rất nhiêu trong sản phẩm chăm sóc tóc như dầu gội, dầu xả và sản phẩm tạo nếp tóc Ngoài ra, chitosan cũng được dùng trong mỹ phẩm chăm sóc da, móng tay do có tính chất bảo vệ, duy trì độ ẩm, tạo màng trên da đồng thời gắn kết các dưỡng chất cần thiết, tạo điều kiện cho các chất này hoạt động tích cực trên da.Tính kháng khuẩn của chitosan cũng góp phần vào công dụng của chitosan trong các sản phẩm mý phẩm và chăm sóc cá nhân.Các ứng dụng cụ thẻ của chitosan trong lĩnh vực này bao gồm: Da: Duy trì độ ẩm trên da, làm da khỏe hơn, bảo vệ lớp biểu bì. Tóc: Giảm sự tích điện trên tóc/ (gây tổn thương tóc), trị gàu, giúp tóc mềm mại hơn. Ngoài ra chitosan còn có ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác như: Vải col dùng cho may mặc. Vải chịu nhiệt, chống thấm. Vải Chitosan dùng cho may quần áo diệt khuẩn trong y tế. Làm tăng độ bền của giấy. Dùng làm thấu kính tiếp xúc. Góp phần tăng tính bền của hoa vải. Sử dụng trong sản xuất sơn chống mốc và chống thấm. Dùng làm mực in cao cấp trong công nghệ in. Tăng cường độ bám dính của mực in. V.Hướng nghiên cứu phát triển chitin, chitosan. V.1Kết hợp sinh học trong sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu vỏ đầu tôm: Theo Tiến sĩ (TS) Trang Sĩ Trung, Trưởng bộ môn Hóa sinh - Vi sinh thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang, “việc kết hợp enzym Flavourzyme trong quy trình sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu vỏ đầu tôm sẽ giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng, đồng thời, thu được 2 sản phẩm chính chứ không phải 1 như những quy trình hiện nay. Ngoài chitin-chitosan còn thu hồi được hỗn hợp protein và astaxanthin - một loại chất màu có hoạt tính sinh học cao, được ứng dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản và thực phẩm chức năng. Phế liệu thủy sản, nhất là phế liệu tôm thải ra từ các cơ sở chế biến thủy sản nếu không xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường lớn. Từ trước đến nay, ở Việt Nam, đã có nhiều đề tài nghiên cứu chiết xuất chitin-chitosan, những polyme sinh học được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp từ phế liệu tôm. Tuy nhiên, hiện nay các quy trình sản xuất chitin-chitosan quy mô lớn tại Việt Nam chủ yếu là quy trình hóa học. Việc sử dụng hóa chất với nồng độ cao dẫn đến lượng chitin-chitosan thu được chưa cao và nhiều tạp chất. Mặt khác, các quy trình này chỉ tập trung vào việc thu nhận chitin-chitosan, chứ chưa chú trọng đến việc tận thu các sản phẩm khác của phế liệu tôm như protein, chất màu. Các hóa chất và chất hữu cơ chưa được tận thu thải ra gây ô nhiễm môi trường. Chính vì thế chúng ta cần nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuấ chitin chitosan theo hướng kết hợp xử lý hóa học với sinh học, đồng thời, hoàn thiện quy trình theo hướng bổ sung các công đoạn tận thu protein và astaxanthin, nâng cao chất lượng chitin-chitosan. Việc kết hợp sử dụng enzym chứ không chỉ dùng hóa chất trong quá trình sản xuất chitin-chitosan có ưu thế hơn so với phương pháp hóa học truyền thống là giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng và thải ra môi trường. Mặt khác, quy trình cải tiến với sự vượt trội về chất lượng chitin, chitosan thu được và thu hồi sản phẩm protein-astaxanthin có giá trị dinh dưỡng và sinh học, làm hạn chế các chất hữu cơ chứa trong nước thải, giảm thiểu chi phí xử lý môi trường. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trầm trọng do các cơ sở chế biến chitin-chitosan gây ra, góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu thủy sản. Đây là một hướng đi cho phương pháp sản xuất sạch hơn. Bên cạnh đó, việc kết hợp sinh học và hóa học còn đảm bảo vấn đề giá thành sản xuất hợp lý, cơ hội cho mở rộng sản xuất với quy mô lớn. Theo phương pháp này, nguyên liệu vỏ đầu tôm được xay nghiền và khử protein bằng enzym Flavourzyme rồi tiến hành thủy phân protein. Sau khi thủy phân, phần dịch và phần vỏ được tách ép riêng. Phần dịch được thu lại để tận thu hỗn hợp protein và astaxanthin. Phần rắn được rửa sạch và tiếp tục khử lượng protein còn lại bằng NaOH loãng rồi khử khoáng bằng HCl và khử nhóm acetyl bằng NaOH đặc để sản xuất chitosan. Tiếp theo, chitosan được tinh sạch để thu chitosan có độ tinh khiết cao. Phần dịch thủy phân protein được tiến hành thu hồi hỗn hợp protein và astaxanthin. Như vậy quy trình sản xuất chitin-chitosan cải tiến kết hợp enzym Flavourzyme có nhiều ưu điểm: Chitin - chitosan thu được có chất lượng cao hơn so với phương pháp hóa học, đặc biệt là độ nhớt và phân tử lượng. Đồng thời, giảm hơn 50% lượng hóa chất sử dụng so với phương pháp hóa học truyền thống, nghiên cứu xác lập quy trình thu hồi hỗn hợp protein và astaxanthin từ dịch thủy phân protein trong quy trình sản xuất chitin-chitosan cải tiến; đồng thời đã xác lập quy trình tinh sạch chitosan bằng phương pháp hòa tan và kết tủa trong dung dịch acid acetic 1%. Chitosan sau khi tinh sạch có độ tinh khiết cao, có thể ứng dụng trong thực phẩm và y học. V.2:Bảo quản trứng gà tươi: Chitosan là một polymer sinh học được điều chế từ chitin, một thành phần quan trọng của vỏ tôm, cua có nhiều ứng dụng trong bảo quản thực phẩm do khả năng kháng khuẩn của nó. Ở nhiệt độ thường, trứng gà tươi bọc màng chitosan nồng độ 1,5% có bổ sung 0,05% Sodium Benzoate hoặc 1% Sorbitol có khả năng duy trì hạng chất lượng ở mức A đến 15-20 ngày sau khi đẻ. Trong khi đó, trứng gà tươi không qua bọc màng chỉ duy trì hạng chất lượng ở mức A không quá 5 ngày sau khi đẻ. Đồng thời các chỉ tiêu chất lượng khác (hao hụt khối lượng, chỉ số màu lòng đỏ trứng) đều có biến đổi lớn hơn so với trứng có xử lý màng bọc chitosan. Kết quả nghiên cứu của PGS.TS Trần Thị Luyến (Trường ĐH Nha Trang) và Th.S Lê Thanh Long (Trường ĐH Nông Lâm Huế) đã cho thấy màng bọc không tạo cảm giác khác lạ cho người sử dụng so với trứng gà tươi thương phẩm cùng loại về chất lượng cảm quan bề mặt. Hiện nay chitosan đang được quan tâm nghiên cứu, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống. Do có khả năng tạo màng, hạn chế mất nước, kháng khuẩn, kháng nấm nên từ lâu được nhiều tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu ứng dụng có kết quả trong bảo quản thực phẩm. Trên đối tượng trứng gà tươi thương phẩm, kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học nước ngoài đã cho thấy việc sử dụng màng bọc chitosan trên bề mặt trứng gà tươi đã có tác dụng đáng kể biến đổi chất lượng bên trong và hạn chế hao hụt khối lượng trứng khi bảo quản ở nhiệt độ thường. Tuy vậy những nghiên cứu đó chỉ dừng lại ở việc sử dụng dung dịch chitosan ở dạng kết hợp với các phục gia khác nhằm tăng hiệu quả bảo quản của chitosan trên đối tượng trứng tươi. Việc nghiên cứu sử dụng dung dịch chitosan trong bảo quản trứng gà tươi ở nước ta là khá mới và chưa có một công trình nào công bố đẩy đủ. Các công bố chỉ dừng lại ở mức thăm dò, với những đánh giá cảm quan đơn giản chưa phù hợp với các tiêu chuẩn của trứng gà tươi thương phẩm. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiệu quả bảo quản của màng bọc chitosan có hoặc không có kết hợp với các phụ gia đặc trưng (kháng khuẩn, giữ ẩm tạo màng) trên đối tượng trứng gà tươi thương phẩm ở nhiệt độ thường. Trên cơ sở đó đưa ra phương pháp bảo quản mới trứng gà tươi bằng màng chitosan có thể áp dụng ở quy mô nông trại. Phương pháp tạo màng trên vỏ được các nhà khoa học thực hiện như sau: Trứng gà tươi sau khi gà đẻ không quá 24 giờ, không rạn nứt, không có khuyết tật và đạt tiêu chuẩn TCVN 1858:1986. Sau đó tiến hành lau sạch và nhúng trong dung dịch bao màng chitosan được chuẩn bị gồm hỗn hợp dung dịch lọc bao gồm chitosan 1,5% pha trong dung dịch acetic acid 1% bổ sung thêm SB 0,05%, hoặc SOR 1%. Tiếp theo để khô tự nhiên và bảo quản ở nhiệt độ thường nơi khô ráo thoáng mát. C.Kết luận: Như vậy trong bài tập lớn này, tôi đã tìm hiểu về cấu trúc hóa học, tính chất vật lý, hóa học, sinh học của chitin – chitosan, đưa ra một số ứng dụng của chitin – chitosan trong các lĩnh vực của cuộc sống như y học, môi trường, công nghệ thực phẩm, nông nghiệp, và nông nghiệp, cũng như tình hình nghiên cứu và sản xuất chitin – chitosan ở trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Qua đó ta thấy rằng mặc dù chitin chitosan và các dẫn xuất của chúng có rất nhiều ứng dụng quan trọng nhưng việc sử dụng vỏ tôm để sản xuất chitin chitosan còn hạn chế, nhiều doanh nghiệp thủy sản chưa tận dụng được loại phế liệu này, không những không đem lại hiệu quả kinh tế, mà còn thải ra ngoài gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nguyên nhân có thể là do chưa có sự liên kết giữa các nhà khoa học với các doanh nghiệp sản xuất thủy sản, chưa có sự hỗ trợ về kĩ thuật và vốn, sự chuyển giao công nghệ. Để có thể hạn chế sự ô nhiếm môi trường từ quá trình sản xuất, tận thu được phế liệu làm nguyên liệu đầu vào cho các nghành sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế, cần có sự liên kết giữa các doanh nghiệp với các nhà khoa học mà cầu nối là Sở khoa học công nghệ. Các Sở khoa học công nghệ nên chú trọng khuyến khích , tạo điều kiện cho các doanh nghiệp liên kết với các nhà khoa học thực hiện các quy trình sản xuất chitin và các dẫn xuât của nó, hỗ trợ các doanh nghiệp về kiến thức và kĩ thuât, giúp họ tăng sức cạnh tranh và phát triển bền vững. Ngoài ra việc sản xuất chitin hiện nay chủ yếu là theo phương pháp hóa học nên lượng chitin thu được chưa cao, tạo ra một số sản phẩm phụ gây ô nhiễm môi trường, vì vậy, cần tiến hành tiến hành các nghiên cứu để tìm ra các biện pháp sản xuất chitin hiệu quả hơn.Do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian nghiên cứu, tìm hiểu nên một số vấn đề cồn thiếu sót, mong thầy cô và các bạn góp ý. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Nguyễn Văn Khôi “ Polyme ưa nước hóa học và ứng dụng”. Nhà xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ Hà I, NộiĂM 2007. 2. Nguyễn Đức Ý “Dinh dưỡng với viêm khớp”’. Tạp chí sức khỏe và đời sống. 3.Phạm Lê Dũng, Trịnh Bình, Lại Thị Hiền, “Vật liệu sinh học từ chitin” . Viện hóa học – viện công nghệ sinh học, trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia, Hà Nội,1997. 4.Hoahocngaynay.com 5.Duytan.edu.vn 6.Thuốc biệt dược.com.vn 7. Wikipedia