Chitosan và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO HOẠT CHẤT BỀ MẶT Đề tài: CHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: DIỆP LÊ MINH NHẬT Lớp: DH18HD Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 18139125 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU Ở Việt Nam, giáp xác nguồn nguyên liệu dồi chiếm 1/3 tổng sản lượng nguyên liệu thủy sản Trong công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu, tỷ lệ cấu mặt hàng đông lạnh giáp xác chiếm từ 70 – 80% công suất chế biến Hàng năm nhà máy chế biến thải bỏ lượng phế liệu giáp xác lớn hoảng 70.000 tấn/năm Việc sản xuất chitosan có nguồn gốc từ vỏ tôm mang lại hiệu kinh tế cao góp phần giải lượng lớn rác thải ngành thực phẩm Chitosan chitin polysacharide có nhiều ứng dụng quan trọng ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dược bảo vệ môi trường như: sản xuất glucosamin, khâu phẫu thuật,thuốc kem, vải, sơn, chất bảo vệ hoa quả, bảo vệ môi trường, Vì khả ứng dụng rộng rãi chitosan chitin nên nhiều nước giới có Việt Nam nghiên cứu sản xuất sản phẩm Cũng lý mà em chọn đề tài “Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm” để tìm hiểu sâu Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử nghiên cứu Chitosan phát lần vào năm 1859 với công trình nhà sinh lý học người Pháp Rouget ông thử nghiệm hóa học nhiệt sợi chitin tự nhiên (Au Natural Herbals, 2001) Ông đặt tên cho sản phẩm “chitine modifiée” Đến năm 1894 , Hoppe-Seyler đặt tên lại chitosan [1] Những năm 1930, màng sợi chitosan cấp sáng chế, ứng dụng chitosan ngành sản xuất giấy [1] Khả Chitosan liên kết với nhiều dạng phụ bao gồm axit, chất ưa béo khống chất cho phép sử dụng lọc nước 30 năm [2] Chitosan sản xuất công nghiệp Nhật Bản vào năm 1971 [3] Chitosan bán Châu Âu Nhật Bản 20 năm qua sản phẩm không kê đơn để ức chế hấp thụ chất béo [4] Chitosan lần bán thị trường loại thuốc bổ cho người ăn kiêng Hoa Kỳ vào cuối năm 1990 [5] 1.2 Tên gọi chitosan Danh pháp methyl N-[(2S,3R,4R,5S,6R)-5- IUPAC: [(2S,3R,4R,5S,6R)-3-amino-5-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-amino-5[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-amino-5-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-amino-5[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-amino-5-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-amino-4,5dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy-4-hydroxy-6(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy-4-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2yl]oxy-4-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy-4-hydroxy-6(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy-4-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2yl]oxy-2-[(2R,3S,4R,5R,6S)-5-amino-6-[(2R,3S,4R,5R,6R)-5-amino4,6-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxy-4-hydroxy-2(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxy-4-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-3yl]carbamate Tên thương mại: chitin, chitosan ascorbate, deacetylated chitin biopolymer, N-O-sulfated chitosan, N-carboxybutyl chitosan, O-sulfated N-acetylchitosan, sulfated N-carboxymethylchitosan, sulfated O-carboxymethylchitosan Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm 1.3 Định nghĩa chitosan Chitosan, polysaccharid có tự nhiên, polysaccharid cation bao gồm [a2-amino-2-deoxy-β-D-glucan] thành phần cấu trúc vỏ tơm cua, ống mực thành tế bào số loại nấm Chitosan polyme cacbohydrat biến tính có nguồn gốc cơng nghiệp cách thủy phân nhóm aminoacetyl chitin [6] Bảng 1.1 Nguồn cung cấp chitin chitosan Động vật biển Giáp xác Coelenterata Annelida Thân mềm Tôm Nhuyễn thể Cua Côn trùng Bọ cạp Brachiopods Gián Nhện Bọ cánh cứng Kiến Vi sinh vật Tảo lục Men (loại b) Nấm (thành tế bào) Sợi nấm penicilium Tảo nâu Họ Chytridiaceae Ascomydes Họ Blastocladiaceae Bào tử Nó chất tự nhiên, phân hủy sinh học, poly-saccharide tương thích sinh học, khơng độc hại chống vi khuẩn, có sẵn dạng khác dung dịch, bột, vảy, sợi phim Mã CAS: 9012-76-4 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm 1.4 Cấu trúc chitosan [7] Chitosan, β - (1-4) liên kết 2-amino-2-deoxy- β -D- glucopyranose, dẫn xuất N-deacetyl hóa chitin thu cách biến đổi nhóm axetamit thành nhóm amin bậc Hình 1.2 Tạo chitosan từ chitin Hình 1.1 Quá trình điều chế dạng vật chất chitosan khác Cấu trúc hóa học chitin chitosan giống với cấu trúc xenlulo, bao gồm hàng trăm đến nghìn đơn vị D-glucose liên kết β- (1-4) Trong cấu trúc chitin chitosan, hydroxyl vị trí C-2 Hình 1.3 Cơng thức hóa học xenlulo xenluloza thay nhóm axetamit Chitosan hoạt động hóa học mạnh chitin diện nhóm hydroxyl bậc bậc đơn vị lặp lại nhóm amin đơn vị deacetyl hóa Các Hình 1.4 Cấu tạo glucosamine (monomer chitosan) glucose (monomer xenlulo) Chitosan ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Hình 1.5 Cơng thức hóa học chitin (a) chitosan (b) nhóm phản ứng đọc điều chỉnh hóa học để thay đổi học tính chất vật lý chitosan Hình 1.6 Thành phần nguyên tố chitosan 1.5 Lợi ích chitosan sức khỏe 1.5.1 Hoạt động làm giảm lipid cholesterol [8] Nghiên cứu lâm sàng: Ăn chitosan làm giảm cholesterol huyết cách hiệu Chitosan với liều 3-6 g / ngày người đàn ông trưởng thành khỏe mạnh uống dạng bánh quy hai tuần làm giảm đáng kể tổng lượng cholesterol huyết (188 mg / dl xuống 177 mg / dl) giảm đáng kể số sinh xơ vữa Nghiên cứu động vật: Chitosan dùng cho động vật làm giảm cholesterol huyết tương Tác dụng giảm cholesterol chứng minh phát Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm việc bổ sung chitosan (2 - 5%) cho chuột đực ăn chế độ ăn nhiều cholesterol 20 ngày dẫn đến giảm đáng kể (25 - 30%) nồng độ cholesterol huyết tương mà không ảnh hưởng lượng thức ăn ăn vào tăng trưởng động vật - Ngoài ra, gia tăng rõ rệt cholesterol gan chất béo trung tính quan - sát thấy động vật cho ăn cholesterol ngăn chặn Bổ sung Chitosan liều cao 10% làm giảm đáng kể nồng độ cholesterol - huyết tương, nhiên, tăng trưởng động vật bị chậm lại Đáng ý chuột đực theo chế độ ăn khơng có cholesterol, chitosan 0,5% quản lý 81 ngày không ảnh hưởng đến nồng độ cholesterol huyết tương HDL-cholesterol tăng lên LDL-cholesterol giảm, dẫn đến tăng tỷ lệ HDL / - LDL Khi chitosan có mức độ khử oxy hóa tương đương số độ nhớt khác (kích thước phân tử) sử dụng cho chuột đực ăn chế độ ăn giàu cholesterol (0,5%), tất hỗn hợp chitosan hoàn toàn ngăn chặn gia tăng cholesterol huyết - phần ăn 5% Hoạt động làm giảm cholesterol huyết tương ức chế hấp thụ cholesterol từ - ruột xảy gà (1 ngày tuổi) Ngoài ra, bổ sung chitosan làm giảm 26% khả tiêu hóa chất béo ruột so với đối chứng Cơ sở cho việc giảm hấp thu cholesterol quan sát đặc tính tạo thành gel đường ruột theo lipid cholesterol 1.5.2 Acid mật [8] Nghiên cứu lâm sàng: - Ở nam giới trưởng thành, uống chitosan sau tuần làm tăng đáng kể tiết qua - phân axit mật axit cholic axit chemodexoycholic Lượng coprostanol, chất chuyển hóa giảm cholesterol phân hình thành hoạt động vi khuẩn, thấp đáng kể suốt thời kỳ ăn vào Hàm lượng coprostanol phân giảm cho thay đổi hệ vi khuẩn đường ruột hoạt động kháng khuẩn chitosan Ngiên cứu động vật: Ăn chitosan chuột dẫn đến thay đổi rõ rệt loại thành phần axit mật phân manh tràng ruột kết thay đổi hệ vi khuẩn, liên quan đến độ pH tăng cao Sự thay đổi thành phần axit mật góp phần gây trở ngại q trình nhũ hóa, khả tiêu hóa hấp thu lipid Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm 1.5.3 Làm lành vết thương Chitin chitosan tạo điều kiện làm lành vết thương cách kích thích hình thành mơ hạt tái kết hợp Điều trị vết thương hở chó chitin chitosan có xu hướng tạo điều kiện thuận lợi cho tốc độ tái khử trùng 1.5.4 Hoạt động kháng khuẩn [8] Chitin chitosan in vitro cho thấy hoạt động kháng khuẩn chống nấm men N-carboxybutyl chitosan, thử nghiệm 298 mẫu cấy vi sinh vật gây bệnh khác nhau, cho thấy hoạt động kìm khuẩn, diệt khuẩn diệt nấm candida Chitosans chế biến từ vỏ cua có hoạt tính diệt khuẩn rõ rệt chống lại Streptococcus mutans Streptococcus salivarius nồng độ 0,0005% Các hoạt động kìm khuẩn diệt khuẩn cho thấy chitin-chitosans ngăn ngừa nhiễm trùng vết thương cách thoa trực tiếp Do đặc tính kháng khuẩn này, tác dụng phụ xảy uống chitinchitosan thời gian dài làm thay đổi hệ vi khuẩn bình thường đường ruột, ảnh hưởng đến khả tiêu hóa lipid chuyển hóa axit mật, cho phép phát triển mầm bệnh kháng thuốc 1.5.5 Hoạt động kháng oxi hóa [9] Hoạt động kháng oxi hóa chitosan nghiên cứu rộng rãi in vitro in vivo sử dụng phương pháp khác nhau, báo cáo có tương quan với đặc điểm cấu trúc nó, bao gồm khối lượng phân tử (MW) mức độ deacety hóa (DD) MW DD có vài hiệp đồng tác động lên hoạt động sinh học chitosan Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm Hình 1.7 Đặc tính chống oxi hóa chitosan dẫn xuất chúng 1.5.6 Hoạt động chống khối u [8] Chitin thành phần chất ngoại bào cản trở di khối u 1.5.7 Hoạt động chống độc [8] Các hoạt động chống độc chitin chitosan đánh giá cách sử dụng xét nghiệm trao đổi chromatid chị em sau hấp phụ bốn chất đột biến Hai loại làm giảm độc tính di truyền đột biến, cho thấy chúng đóng vai trị bảo vệ chống lại đột biến từ mơi trường 1.6 Độc tính [8] Việc tiêu thụ khơng kiểm sốt lượng chitosan gây vài ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng 1.6.1 Khoáng chất [8] Trở ngại rõ rệt việc hấp thụ khoáng chất giảm hàm lượng khoáng chất xương thời gian ngắn (2 tuần) sử dụng chitosan Nó dẫn đến khởi phát sớm bệnh lỗng xương làm trầm trọng thêm tình trạng bệnh tồn Bổ sung canxi nên bắt buộc phụ nữ sau mãn kinh nam cao tuổi Việc giảm Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm hấp thu vitamin tan chất béo, đặc biệt vitamin D dẫn đến thiếu hụt canxi Sự hấp thụ selen magiê bị giảm sau uống chất bổ sung thời gian dài Những khoáng chất yếu tố cần thiết cho trao đổi chất thích hợp tế bào 1.6.2 Thiếu vitamin [8] Một tác dụng sinh hóa khơng mong muốn quan trọng việc sử dụng chitosan giảm hấp thu chất khoáng vitamin tan chất béo (A, D, E & K) Ngoài tác dụng bao bọc lipid cholesterol, gel chitosan hình thành ruột liên kết vitamin khống chất hịa tan chất béo Giảm lượng vitamin E gây hậu bất lợi cho trình trao đổi chất Vitamin D E nên bổ sung thực phẩm bổ sung Các đối tượng nên đánh giá định kỳ dấu hiệu triệu chứng thiếu hụt vitamin tan chất béo 1.6.3 Chậm phát triển [8] Sự tăng trưởng động vật bị chậm lại cho ăn liều cao chitin-chitosan Việc nuốt phải chitosan loại “hạt mịn” có tác dụng mạnh liều lượng thấp tác dụng xảy thời gian ngắn Cần theo dõi cẩn thận ảnh hưởng thực phẩm bổ sung tăng trưởng trẻ em chức đối tượng độ tuổi 1.6.4 Thai kỳ [8] Vì chitin-chitosan ảnh hưởng đến trao đổi chất xương cách làm giảm hấp thụ canxi vitamin D, nên việc phụ nữ mang thai sử dụng thực phẩm bổ sung tiềm ẩn nguy 1.6.5 Hội chứng hấp thụ [8] Việc nam giới khỏe mạnh uống chitosan với liều 3-6 g / ngày dạng bánh quy tuần dung nạp tốt mà không bị tiêu chảy táo bón (6) Tuy nhiên, chitin-chitosan tạo thành gel đường ruột theo lipid, mô hội chứng hấp thu nhẹ, tiêu chảy táo bón chưa quan sát thấy động vật thí nghiệm, chúng xảy người Những đối tượng có tình trạng tiềm ẩn hội chứng hấp thu tăng tiết mỡ máu nên tránh thực phẩm bổ sung làm trầm trọng thêm triệu chứng họ 10 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm Chitosan có độ hịa tan > 95% axit axetic 1% nồng độ 0,5% thu cách xử lý chitin ban đầu với 45–50% NaOH 10–30 phút Chitosan xử lý NaOH 45% phút với NaOH 40% 30 phút Các hạt khơng hịa tan tìm thấy hai dung dịch Theo Bough Landes, thời gian phản ứng phút với 45% NaOH khơng đủ để hạt chitin trương nở Cần giảm nồng độ NaOH xuống 40% tăng thời gian> 30 phút để thu chitosan hòa tan 2.6 Sự hấp thụ nước (WBC) hấp thụ chất béo (FBC) [11] Sự hấp thụ nước chitosan lớn đáng kể so với cellulose chí chitin Về bản, WBC cho chitosan nằm khoảng từ 581 đến 1.150% với mức trung bình 702% Sự hấp thu chất béo chitin chitosan nằm khoảng từ 170 đến 315% Chitosan có mức hấp thu chất béo thấp chitin cao 2.7 Nhũ hóa [11] Riêng chitosan không tạo nhũ tương Cho cộng báo cáo khả tạo nhũ lòng đỏ trứng tăng lên với việc bổ sung chitosan so với đối chứng Tại nồng độ chitosan 0,5%, nhũ tương tốt có xu hướng ổn định thay đổi nhiệt độ Độ nhớt, mức độ khử oxy hóa báo cáo yếu tố định đặc tính tạo nhũ chitosan 2.8 Đơng tụ [11], [12] Chitosan chất đông tụ tốt chất keo tụ mật độ cao nhóm amin, tương tác với chất tích điện âm protein, chất rắn, thuốc nhuộm polyme Nhóm amin tự chitosan coi có hiệu nhiều để liên kết với ion kim loại so với nhóm acetyl chitin Tuy nhiên, Kurita et al [51] khả hấp phụ chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác, chẳng hạn độ kết tinh, tính khử lực với nước Một đặc tính hữu ích chitosan chelation Chitosan liên kết có chọn lọc vật liệu mong muốn cholesterol, chất béo, ion kim loại, protein tế bào khối u Chelation áp dụng cho lĩnh vực chuẩn bị thực phẩm, chăm sóc sức khỏe, cải thiện nước dược phẩm Các đặc tính khác làm cho chitosan hữu ích bao gồm ức chế tế bào khối u, tác dụng kháng nấm, tăng tốc chữa lành vết thương, kích thích hệ thống miễn dịch tăng tốc trình nảy mầm 15 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm 2.9 HLB chitosan [13] Chitosan polysaccharide ưa nước phân hủy sinh học có độc tính thấp Thơng thường, chất tạo nhũ, đặc biệt chất hoạt động bề mặt, phân loại theo cân ưa nước-ưa béo (HLB) Con số cho biết khả hòa tan chất hoạt động bề mặt pha dầu pha nước sử dụng để dự đốn loại nhũ tương tạo thành chất hoạt động bề mặt Độ ổn định nhũ tương tối đa đạt nhũ tương O / W (dầu nước) sử dụng chất hoạt động bề mặt có số HLB khoảng 10–12 nhũ tương W / O (nước dầu) khoảng 3–5 Tuy nhiên, khái niệm HLB lúc tuân theo Ví dụ: natri dodecyl sulfat (SDS), chất hoạt động bề mặt khơng ăn được, có số HLB khoảng 40, sử dụng để sản xuất nhũ tương O / W ổn định Khái niệm HLB sử dụng rộng rãi cho chất hoạt động bề mặt HLB chitosan báo cáo số dự án nghiên cứu Để xác định giá trị HLB chitosan, người ta so sánh đường kính giọt toluen bề mặt chitosan dung dịch axit 1% với giọt nhỏ dung dịch số chất hoạt động bề mặt có HLB khác Đường kính giọt trạng thái nghỉ liên quan đến giá trị HLB chất hoạt động bề mặt dung dịch Từ phương pháp này, họ phát chitosan có giá trị HLB khoảng 34–36,7, thúc đẩy hình thành nhũ tương O / W CHƯƠNG : ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN TRONG CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM Trong cơng nghiệp thực phẩm, chitosan nghiên cứu ứng dụng nhiều vào mục đích khác Ngồi ra, cịn sử dụng lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm, nông nghiệp, dệt may, 16 Chitosan ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Hình 3.9 Một số ứng dụng chitosan 3.1 Ngành công nghiệp màng bọc [14] Việc sử dụng màng lớp phủ ăn để kéo dài thời hạn sử dụng để nâng cao chất lượng trái rau kiểm tra vài năm qua Hiện ăn màng bao gồm dẫn xuất cellulose protein Mặc dù loại màng mang lại hiệu giảm thiểu tốt áp suất riêng phần O2 CO2 , chúng không tốt cho truyền ẩm thực phẩm môi trường xung quanh Do khả tạo màng bán thấm, chitosan sử dụng làm màng bọc thực phẩm, có đặc tính kéo dài thời hạn sử dụng Màng chitosan dai, bền, dẻo khó rách Chitosan có giá trị thấm nước vừa phải, rào cản thẩm thấu oxy tốt, giảm tỷ lệ hơ hấp, trì hỗn q trình chín giảm phát triển ethylene carbon dioxide và, ra, ức chế phát triển nấm Nghiên cứu chủ đề cách áp dụng phim chitosan bề mặt cà chua Người ta thấy trái phủ chitosan có chất lượng nâng cao, giảm tốc độ chín thời gian phân hủy nên kéo dài thời hạn sử dụng 17 Chitosan ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Hình 3.10 Ứng dụng màng bọc chitosan lên cà chua A Chưa bọc; B: bọc Mặt khác, màng chitosan cung cấp loại hoạt động bao bì bề mặt thực phẩm ức chế vi sinh vật phát triển Tính ổn định vi sinh vật bề mặt yếu tố định hạn sử dụng sản phẩm thực phẩm 3.2 Chitosan sử dụng chất phụ gia [15] 3.2.1 Làm nước trái rượu bia Các chất tạo màng chất sử dụng để loại bỏ hợp chất hữu không mong muốn để nâng cao chất lượng sản phẩm lỏng Người tiêu dùng thích đồ uống quen với việc khơng tìm thấy chất rắn lơ lửng rượu, bia nước trái Vì vậy, làm khâu quan trọng công nghiệp sản xuất đồ uống Sự làm đồ uống dựa chitosan thành công chứng minh táo, nước ép mọng, trà xanh, nho, chanh, cam chanh dây Đối với dịch táo, nho, chanh, cam không cần qua xử lý pectin, sử dụng chitosan để làm Đặc biệt nước táo, độ đục giảm tối thiểu 0.8 kg/m mà khơng gây ảnh hưởng xấu tới tiêu chất lượng Chitosan có lực lớn hợp chất polyphenol chẳng hạn: catechin, proanthocianydin, acid cinamic, dẫn xuất chúng, chất mà biến màu nước phản ứng oxy hóa Trái ngược với nước ép trái cây, phần lớn người tiêu dùng không chấp nhận loại rượu có vẩn đục đặc biệt rượu trắng Polyphenol hương vị thiết yếu hợp chất rượu bị oxy hóa ảnh hưởng đến chất lượng rượu vang Trong nghiên cứu so sánh độ 18 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm rượu vang đỏ, khả liên kết caseinate, PVPP chitin chitosan đến hợp chất polyphenolic phân tích, Chitosan cho thấy khả liên kết tốt polyphenol độ hấp phụ chitin thấp Tuy nhiên, chitin sử dụng để giảm đáng kể chitinase rượu vang việc sử dụng chitin sản xuất rượu không phép EU Độ bia phân tích nghiên cứu so sánh đánh giá độ đục, độ nhớt, tổng polyphenol, chất rắn lơ lửng tổng chất rắn sử dụng chất làm mịn chitin, chitosan, statin bentonit Chitosan chitin (5 mg / L) hoạt động tốt so với chế phẩm thông thường để làm bia cân phịng thí nghiệm cơng nghiệp Chitin chitosan cho tổng chất rắn cao giảm tổng chất rắn lơ lửng quy mô phịng thí nghiệm quy mơ cơng nghiệp Hình 3.11 Chitosan sản xuất rượu vang 3.2.2 Tác nhân điều khiển kết cấu Chitin chitosan có nguồn gốc từ bã thải chế biến tôm, côn trùng cua không nằm “generally regarded as safe” (GRAS) FDA ( Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ) Điều có nghĩa tất chất phụ gia thực phẩm cho người dựa chitin cần phê duyệt Mỹ 19 Chitosan ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Chất kiểm sốt kết cấu có nguồn gốc từ chitin bao gồm hydrogel có nguồn gốc từ chitosan Gần đây, chitin gel sử dụng để củng cố gel protein 3.2.3 Chất nhũ hóa Nhũ tương hỗn hợp hai nhiều chất lỏng bình thường khơng thể trộn lẫn mà khơng nhìn thấy phân biệt Trong nhũ tương, hai chất lỏng, chẳng hạn dầu nước, tạo thành hỗn hợp phân tán dựa giọt nhỏ pha bao quanh pha Một thành phần quan trọng nhũ tương chất nhũ hóa, tạo điều kiện cho hình thành giọt chống lại phân chia pha Chitosan được chứng minh chất nhũ hóa tự nhiên đầy hứa hẹn chất ổn định nhũ tương Schulz cộng chitosan trở thành chất amphiphilic tích điện dương điều kiện axit ổn định nhiều nhũ tương [16] Mức độ deacetyl hóa chitosan ảnh hưởng đến đặc tính nhũ tương hóa Chitosan với mức độ deacetyl hóa 81% 88% cho thấy đặc tính tạo nhũ tốt [17] Độ nhớt nhũ tương, độ ổn định lão hóa nhũ tương tỷ lệ thuận với nồng độ chitosan [18] Chitosan có MW thấp thể hoạt tính tạo nhũ tốt chitosan có MW cao Hình 3.12 Chitosan chất nhũ hóa 20 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm 3.2.4 Chất làm dày ổn định [15] Chất ổn định thêm vào để tăng độ ổn định nhũ tương Chúng hoạt động chắn giọt nhũ tương, cản trở tương tác chúng đó, ngăn cản kết tụ Họ bổ sung độ nhớt cho hệ thống, làm đặc dung dịch làm tăng lực cắt giữ cho giọt nhỏ phân tán đồng Chitosan hoạt động chất ổn định nhũ tương cách tạo phức chất bề mặt với chất nhũ hóa tăng lực đẩy tĩnh điện giọt Hình 3.13 Chitosan chất giúp ổn định Một chế hoạt động chất nhũ hóa ngăn chặn hình thành giọt lớn, ngăn chặn kết tụ Trong số trường hợp, việc bổ sung chitosan chất ổn định tìm thấy để tạo giọt lớn nồng độ tăng lên Điều cho trọng lượng phân tử chitosan Chitosan, chất cation nó, có xu hướng làm tăng zeta giọt nhũ tương Độ nhớt thông số quan trọng đánh giá độ ổn định nhũ tương Độ nhớt tăng lên làm giảm khả chuyển động giọt nhỏ, ngăn ngừa va chạm kết tụ Chitosan chứng minh khả tăng độ nhớt mẫu tương quan với nồng độ Độ nhớt nhũ tương rutin (flavanoid) tăng lên chitosan thêm vào hỗn hợp nhũ tương lecithin Khi nồng độ đạt đến mức tới hạn, 0,25% trường hợp này, độ nhớt tăng lên đáng kể [19] Điều cho thấy hấp phụ hoàn toàn chitosan cation vào giọt phủ lecithin tích điện âm Tính ổn định điều kiện bảo quản khác điều quan trọng để xác định tính hữu dụng môi trường thực phẩm Chất ổn định áp dụng để tăng thời hạn sử dụng sản phẩm thực phẩm thời gian nhũ tương 21 Chitosan ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Nhìn chung, có nhiều đặc tính làm cho chitosan trở thành chất ổn định hiệu Nó làm giảm kích thước giọt dầu nhũ tương, cải thiện zeta sức căng bề mặt tăng độ nhớt cho phép tạo dung dịch dễ trộn lẫn 3.3 Chất ổn định màu [15] Màu sắc hấp dẫn sản phẩm thực phẩm cho thấy tươi chất lượng người tiêu dùng ảnh hưởng đến định mua hàng Vì lý này, màu sắc thực phẩm thông số quan trọng cần xem xét ngành công nghiệp thực phẩm Các điều kiện bảo quản tiếp xúc với ánh sáng khơng khí, nhiệt độ độ pH góp phần làm thay đổi màu sắc Nhiều loại thực phẩm có màu sắc tự nhiên, nhiều trường hợp, cải thiện tăng cường nhiều cách khác Một số phương pháp bảo tồn màu sắc tự nhiên sản phẩm bảo vệ sắc tố tạo màu không bị phân hủy Sắc tố tạo màu, chất tạo màu, tổng hợp tự nhiên, thêm vào sản phẩm để tạo tăng cường màu sắc Hiệu ứng dụng chitosan khác kiểm tra tính ổn định chất lượng phi lê cá tra trình bảo quản Hiệu ứng thay đổi màu sắc việc nhúng, phun hút chân không miếng phi lê dung dịch axit chitosanaxetic xác định cách sử dụng thiết bị đo màu cầm tay Việc áp dụng lớp phủ chitosan chứng minh cải thiện chất lượng màu đỏ thịt bị Chitosan có tác dụng bảo vệ chất màu, bảo quản môi trường dày giả lập Được ứng dụng làm màng, lớp phủ sử dụng làm chất bao gói Màu sắc loại thịt, trái cây, đồ uống khác cải thiện trì 3.4 Hoạt động kháng khuẩn, nấm [15] Cho đến nay, chế diệt khuẩn xác chitosan chưa làm sáng tỏ, số chế đề xuất Do chất cation phân tử chitosan, tương tác với cấu trúc đại phân tử hợp chất anion vi, nấm mốc nấm men Nhiều tính chất vật lý hóa học có liên quan đến mức độ acetyl hóa mức độ phân ly Cả hai thơng số đưa ước tính tuyệt vời mật độ 22 Chitosan ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm điện tích Mối tương quan mức độ acetyl hóa hoạt tính kháng khuẩn chitosan nghiên cứu Ba chế đề xuất cho đặc tính chống nấm chitosan Chất tạo màng sinh học dường hoạt động cách can thiệp trực tiếp vào phát triển nấm cách kích hoạt nhiều phản ứng bảo vệ thực vật Các đặc tính chelating chitosan làm cho trở thành chất chống nấm tiềm Hình 3.14 Sự hư hỏng thực phẩm 3.5 Sử dụng chất dinh dưỡng [15] 3.5.1 Xơ ăn kiêng Chất xơ ăn kiêng polyme carbohydrate không tiêu hóa có tác dụng sinh lý có lợi người Chitin chitosan, tùy thuộc vào mức độ deacetyl hóa, thích hợp để sử dụng thực phẩm làm chất ổn định chất làm đặc mayonnaise bơ đậu phộng Hơn nữa, chitosan có liên quan đến hoạt động hạ cholesterol máu mạnh giảm hấp phụ lipid Tổng lượng chất xơ phần chitin chitosan quan sát 90,6% Hình 3.15 Giảm cholesterol chitosan 23 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm 3.5.2 Chitosan Chito-Oligosaccharides Prebiotics [15] Có dấu hiệu cho thấy chitosan trọng lượng phân tử thấp có tác dụng kích thích tăng trưởng chế phẩm sinh học lactobacilli Bifidobacterium Trong đậu phụ, việc bổ sung Chito-Oligosaccharides (COS) làm tăng đáng kể phát triển chủng vi khuẩn Lactobacillus lợi khuẩn đồng thời tăng thời hạn sử dụng lên ngày mà khơng có thay đổi cảm quan Tuy nhiên, người ta kết luận COS không ảnh hưởng tiêu cực đến hệ vi sinh vật phân, chitosans bị acetyl hóa COS chúng khơng phải prebiotics tiềm Hình 3.16 Chitosan prebiotic 3.6 Một số ứng dụng khác chitosan vào lĩnh vực khác [15] 3.6.1 Lĩnh vực y tế Đối với chitosan, ứng dụng dược phẩm bắt đầu xuất hiệnvào cuối năm 1980 Trong lĩnh vực này, chitosan dẫn xuất chủ yếu khám phá dạng tá dược công thức thuốc Các cách tiếp cận bao gồm việc thay hợp chất độc hại tiềm tàng sản phẩm tự nhiên, nhanh chóng chứng minh có triển vọng Ngành cơng nghiệp dược phẩm nhanh chóng hiểu lợi ích việc sử dụng chitosan 24 Chitosan ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Hình 3.17 Ứng dụng chitosan y tế Bảng 3.3 Một số ứng dụng chitosan y tế Chủ đề Hình thức Phân phối thuốc Dung dịch tiêm Kỹ thuật y sinh Bột Chế tạo sinh học Vi cầu Y học tái tạo Hạt Băng bó vết thương Hạt nano Ứng dụng cung cấp thuốc kháng sinh, peptide, protein, vắc xin Sửa đổi phản ứng sinh học Phân phối gen, phân phối mục tiêu, liệu pháp axit deoxyribonucleic, điều trị gen, phân phối axit ribonucleic can thiệp nhỏ Kháng nấm, kháng khuẩn, chống nhiễm trùng Cầm máu nhiễm trùng; tăng cường đông máu Da nhân tạo Kỹ thuật mô sụn Cấy ghép Khung 2D 3D Trị liệu Làm dính 3.6.2 Mỹ phẩm Có thể sản xuất chitosan chitosan dẫn xuất với độ dài chuỗi khác đặc tính khác cho ứng dụng mỹ phẩm, vệ sinh chăm sóc cá nhân Chúng hòa tan dung dịch sử dụng dạng rắn Chitosan quan tâm cơng thức mỹ phẩm tương thích với 25 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm thành phần khác tinh bột, glucose, saccharose, polyols, dầu, chất béo, sáp, axit, chất nhũ hóa khơng ion gơm khơng ion hịa tan nước Hình 3.18 Ứng dụng chitosan mỹ phẩm 3.6.3 Công nghiệp giấy bột giấy Chitosan làm chất tạo phức chelating sử dụng việc khử nhiễm nước thải giấy bột giấy để loại bỏ lignin, màu chất gây nhiễm khơng mong muốn Ngồi ra, chitosan nghiên cứu nhiều Nó nghiên cứu báo cáo có nhiều ứng dụng khác lĩnh vực nơng nghiệp, cơng nghệ sinh học, hóa chất, CHƯƠNG : KẾT LUẬN Chitosan ứng dụng vào ngành cơng nghiệp đặc tính an tồn chi phí thấp Vì chitosan chitin chiết xuất từ vỏ loài giáp xác, nguồn nguyên liệu dồi rẻ tiền Việt Nam nói riêng giới nói chung Song song với việc ứng dụng, chitosan đẩy mạnh cơng nghiên cứu tính hữu dụng cịn cho thấy tiềm tương lai loại sản phẩm “xanh” có nguồn gốc từ thiên nhiên ưa chuộng đặc tính thân thiện với môi trường tiêu đầu 26 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách, báo khoa học [1] G Crini (2019) “Historical review on chitin and chitosan biopolymers,” Environmental Chemistry Letters, vol 17, no Springer Verlag, pp 1623–1643 [2] Jing S, Li L, Ji D, Takiguchi Y, Yamaguchi T (1997) Effect of chitosan on renal function in patients with chronic renal failure J Pharm Pharmacol;49:721-3 [3] Hirano S (1989) Production and application of chitin and chitosan in Japan In: Skjåk-Braek G, Anthonsen T, Sandford PA (eds) Chitin and chitosan Sources, chemistry, biochemistry, physical properties and applications Proceedings from the 4th international conference on chitin and chitosan held in Trondheim, Norway, August 22–24, 1988, Elsevier Applied Science, New York, pp 37–43 [4] Au Natural Herbals Chitosan history Accessed November 22,2001 [5] Novak K., Cupp M.J., Tracy T.S (2003) Chitosan In: Cupp M.J., Tracy T.S (eds) Dietary Supplements Forensic Science and Medicine Humana Press, Totowa, NJ [6] Vijay S Yeul, Sadhana S Rayalu (2013) Unprecedented Chitin and Chitosan: A Chemical Overview , 21(2), 606–614 [7] Islam, S.; Bhuiyan, M A Rahman; Islam, M N (2016) Chitin and Chitosan: Structure, Properties and Applications in Biomedical Engineering Journal of Polymers and the Environment, (), – [8] S S Koide and M D Ph.D (1998) “CHITIN-CHITOSAN: PROPERTIES, BENEFITS AND RISKS,” Nutrition Research, vol 18, no 6, pp 1091–1101 [9] Gutiérrez, T J (2017) Chitosan applications for the food industry Chitosan: Derivatives, composites and applications, 183232 27 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm [11] V S Yeul and S S Rayalu (2013) “Unprecedented Chitin and Chitosan: A Chemical Overview,” Journal of Polymers and the Environment, vol 21, no Springer Science and Business Media, LLC, pp 606–614 [12] Q Li, E T Dunn, E W Grandmaison, and M F A Goosen (1992) “Applications and Properties of Chitosan,” Journal of Bioactive and Compatible Polymers, vol 7, no 4, pp 370–397 [13] Klinkesorn, Utai (2013) The Role of Chitosan in Emulsion Formation and Stabilization Food Reviews International, 29(4), 371– 393 [14] Enrique Agulló; María Susana Rodríguez; Viviana Ramos; Liliana Albertengo (2003) Present and Future Role of Chitin and Chitosan in Food , 3(10), 521–530 [15] Crini, Grégorio; Lichtfouse, Eric (2019) [Sustainable Agriculture Reviews] Sustainable Agriculture Reviews 36 Volume 36 (Chitin and Chitosan: Applications in Food, Agriculture, Pharmacy, Medicine and Wastewater Treatment) || Nutritional and Additive Uses of Chitin and Chitosan in the Food Industry , 10.1007/978-3030-16581-9(Chapter 1), 1–43 [16] Schulz PC, Rodríguez MS, Del Blanco LF, Pistonesi M, Agulló E (1998) Emulsification properties of chitosan Colloid Polym Sci 276(12):1159–1165 [17] Del Blanco LF, Rodriguez MS, Schulz PC, Agulló E (1999) Influence of the deacetylation degree on chitosan emulsification properties Colloid Polym Sci 277:1087–1092 [18] Rodrı ı́guez MS, Albertengo LA, Agulló E (2002) Emulsification capacity of chitosan Carbohydr Polym 48:271–276 [19] Dammak I, Amaral Sobral PJ (2018a) Investigation into the physicochemical stability and rheological properties of rutin emulsions stabilized by chitosan and lecithin J Food Eng 229:12–20 Internet 28 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm [10] Chitosan tá dược gì? Ứng dụng sản xuất dược phẩm (nhathuocngocanh.com) 29 ... phát chitosan có giá trị HLB khoảng 34–36,7, thúc đẩy hình thành nhũ tương O / W CHƯƠNG : ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Trong công nghiệp thực phẩm, chitosan nghiên cứu ứng dụng. .. nhiều vào mục đích khác Ngồi ra, cịn sử dụng lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm, nông nghiệp, dệt may, 16 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm Hình 3.9 Một số ứng dụng chitosan 3.1 Ngành công nghiệp. .. phẩm nhanh chóng hiểu lợi ích việc sử dụng chitosan 24 Chitosan ứng dụng công nghiệp thực phẩm Hình 3.17 Ứng dụng chitosan y tế Bảng 3.3 Một số ứng dụng chitosan y tế Chủ đề Hình thức Phân phối