đồ án tốt nghiệp bước đầu sản xuất chitin – chitosan từ con ruốc khô

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CHẾ B IẾN -o0o - ĐẶNG THỊ LÀNH BƯỚC ĐẦU SẢN XUẤT CHITIN – CHITOSAN TỪ CON RUỐC KHÔ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MSSV: 46134100 Lớp: 46CB – GVHD: Ngơ Thị Hồi Dương ii LỜI CẢM ƠN Đề tài n ày hoàn thành nhờ giúp đỡ tận tình c nhiều thầy giáo, bạn bè gia đình Qua Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn c hân thành đến tất c ả c ác tập thể cá nhân giúp đỡ Tôi thời gian học tập thực đề tài: Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc Ngơ Thị Hồi Dương, người trự c tiếp hướng dẫn tận tình c hỉ bảo kinh nghiệm quý báu động viên Tơi suốt q trình thực đề tài Tôi xin chân thành c ảm ơn thành c ô khoa chế biến truyền đạt cho Tôi kiến thức suốt thời gian học tập trường Tôi xin chân thành cảm ơn cán phịng hố sinh, phịng cơng nghệ chế biến, phịng thí nghiệm trung tâm công nghệ sinh học môi trư ờng tạo điều kiện cho Tôi suốt thời gian thực tập phịng thí nghiệm Cuối Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè động viên nhiệt tình giúp đỡ Tơi thời gian thực đề tài Nha Trang, tháng 11 năm 2008 Sinh viên Đặng Thị Lành iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG :TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CON RUỐC [11] 1.2 TỔNG QUAN VỀ CHITIN - CHITOSAN 1.2.1.Cấu trúc tính chất c hitin [1], [5] 1.2.2.Cấu tao tính chất c hitosan [1], [12] 1.3.CÁC DẪN XUẤT CHITIN- CHITOSAN 10 1.3.1.Các dẫn xuất c hitin 10 1.3.2 Các dẫn xuất chitosan 10 1.4 ỨNG DỤNG CỦA CHITIN – CHITOSAN.[1], [12] 11 1.4.1 Trong nông nghiệp 11 1.4.2 Công nghiệp thực phẩm 12 1.4.3 Trong Y Tế 13 1.4.4 Trong xử lý nước thải ô nhiễm: 15 1.4.5 Trong mỹ phẩm: 15 1.4.6 Trong công nghiệp dệt, giấy, phim ảnh, keo dán: 16 1.5.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨ U SẢN XUẤT CHITIN – CHITOSAN Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 16 1.5.1.Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin – c hitosan giới 16 1.5.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan nước 18 1.6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHITIN – CHITOSAN [1] 19 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U 31 iv 2.1 Đối tượng nghiên cứu 31 2.2.Phương pháp nghiên cứu: 31 2.2.1 Các phư ơng pháp phân tích: 31 2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 32 2.2.3 Xác định thông số quy trình 34 2.2.3.1 Nghiên c ứu tối ưu hố cơng đoạn ngâm HCl 34 2.2.3.2 Nghiên c ứu tối ưu hố cơng đoạn nấu kiềm( khử protein) 36 2.2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ NaOH đến c ác chi tiêu chitosan công đoạn deac etyl 38 2.2.3.4 Nghiên u ảnh hư ởng thời gian đến c ác tiêu c hitosan công đoạn deacetyl 40 CHƯƠNG : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨ U VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Xác định hàm lư ợng nitơ tổng số, khoáng, độ ẩm ban đầu c on ruốc 42 3.2 Xác định thơng số cho quy trình sản xuất chitin – chitosan 42 3.2.1 Công đoạn ngâm HCl 42 3.2.2 Công đoạn nấu kiềm NaOH 45 3.2.3.: Xác định ảnh hưởng nồng độ NaOH đến c ác tiêu c hitosan công đoạn deac etyl 49 3.2.4 Xác định ảnh hưởng thời gian đến c ác tiêu chitosan công đoạn deacetyl 50 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KI ẾN 55 1.Kết lu ận: 55 Đề xuất ý kiến: 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC v vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Bảng bố trí thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm với biến ảo c ông đoạn ngâm ac id HCl 35 Bảng 2.2 Bảng bố trí thí nghiệm tâm phương án công đoạn ngâm ac id HCl 35 Bảng 2.3 Bảng bố trí thí nghiệm quy hoạc h thực nghiệm với biến ảo công đoạn nấu kiềm 37 Bảng 2.4 Bảng bố trí thí nghiệm tâm phương án công đoạn nấu kiềm 37 Bảng 3.1 Bảng kết thí nghiệm quy hoạch công đoạn ngâm acid HCl 42 Bảng 3.2 Bảng kết hàm lượng khống cịn lại thực tâm phương án c ông đoạn ngâm acid HCl 43 Bảng 3.3 Bảng số liệu dùng để tính tốn phương sai dư c cơng đoạn ngâm ac id HCl 44 Bảng 3.4 Bảng kết thí nghiệm quy hoạch cơng đoạn nấu kiềm 46 Bảng 3.5 Bảng kết hàm lượng Nitơ tổng số lại thực tâm phương án công đoạn nấu kiềm 47 Bảng 3.6 Bảng số liệu dùng để tính tốn phương sai dư công đoạn nấu kiềm 48 Bảng 3.7 Bảng kết nghiên c ứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaOH đến tiêu chitosan công đoạn deacetyl 49 Bảng 3.8 Bảng kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian đến tiêu chitosan công đoạn deacetyl 51 Bảng 3.9 Bảng so sánh tiêu chất lượng sản phẩm chitosan c on ruốc vỏ tôm mũ ni 53 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ quy trình lý thuyết sản xuất chitin - chitosan từ c on ruốc khô 32 Hình 2.2 Sơ đồ mơ tả yếu tố ảnh hư ởng đến công đoạn ngâm acid HCl 34 Hình 2.3 Sơ đồ mơ tả yếu tố ảnh hư ởng đến công đoạn nấu kiềm 36 Hình 2.4 S đồ bố trí thí nghiệm nghiên c ứu ảnh hư ởng nồng độ dung dịch NaOH đến c ác c hỉ tiêu chitosan công đoạn deac etyl 39 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hư ởng thời gian đến chi tiêu chitosan công đoạn deacetyl 41 Hình 3.1 Quy trình sản xuất c hitosan từ ruốc 52 LỜI NÓI ĐẦU Hiện c hitin – chitosan ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực : nông nghiệp, c ông nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm,dược phẩm… Đặc biệt dược phẩm có nhiều loại thuốc sản xuất từ c hitin – chitosan Việc sử dung chitin – c hitosan lĩnh vực đạt hiệu cao đáp ứ ng yêu cầu người tính an tồn sức khoẻ người Do mà nhu cầu việc sử dụng chitosan thay c ho số c ác chất độc hại cho sức khoẻ cho người ngày c ao Chitin – c hitosan sản xuất từ vỏ c ác lồi giáp xác : vỏ tơm, vỏ ghẹ, vỏ cua… Hiện Việt Nam nguyên liệu dùng để sản xuất chitin – chitosan chủ yếu vỏ tơm, Trong nguồn lợi ruốc Việt Nam lớn, loài giáp xác thường đư ợc đánh bắt vùng ven biển tỉnh nư ớc ta, sản lư ợng khai thác vào mùa lớn ngày khai thác đư ợc trăm ruốc tươi địa phương Đây nguồn nguyên liệu dùng để sản xuất chitin – chitosan Tuy nhiên chưa c ó nghiên cứu Việt Nam cơng bố vấn đề với mục đích thử nghiệm nguồn nguyên liệu cho sản xuất chitin – chitosan, đư ợc phân công Bộ môn Công Nghệ Chế Biến – Khoa Chế Biến tiến hành thực đề tài: “Bước đầu sản xuất chitin – chitosan từ ruốc khơ” Đề tài c ó nội dung sau: Tổng quan nguyên liệu công nghệ sản xuất chitin – chitosan Nghiên c ứu c ác thông số để sản xuất chitin – chitosan từ ruốc khơ cơng đoạn: khử khống, khử protein, deacetyl Đánh giá kết nghiên cứu Do thời gian thực tập có hạn, điều kiện phịng thí nghiệm cịn thiếu, kiến thức kinh nghiệm thân cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi kính mong thầy giáo bạn góp ý thêm để đề tài tơi hồn chỉnh Nha Trang, tháng 11 năm 2008 Sinh viên thực Đặng Thị Lành CHƯƠNG :TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CON RUỐC [11] Con ruốc động vật giáp xác mư ời chân thuộc chi Acetes, họ Sergestidae, Ruốc Decapoda Phân loại Giới( regnum): Aminalia Ruốc dạng tôm nhỏ, c hỉ lớn Ngành(phylum): Athropoda khoảng 10÷40mm tùy thuộc vào ruốc Phân ngành(subphylum): Crustacea hay đực, rưốc có nhiều nơi gọi Lớp(class): Malacostraca moi,c on khuyết, tép biển Hai lồi c hính Bộ(ordo): Decapoda đánh Đơng Nam Á A.indicus Họ(famillia): Sergestidae A.Japonicus Chi(genus) : Acetes Vùng cư trú ruốc trải dài từ bờ Tây Ấn Độ sang Thái Lan , Nam Dương , Biển Đông ngư ợc lên Đài Loan, Nhật Bản, Việt Nam dọc bờ biển tỉnh đến mùa ruốc xuất nhiều Con ruốc thường xuất vào tháng kéo dài tháng năm, mùa c on ruốc đến c ác vùng ven biển mật độ ruốc dày đặc đỏ au vùng, tạo công ăn việc làm tăng thêm thu nhập cho bà vùng ven biển vào lúc c ao điểm ngày ngư dân bắt trăm ruốc địa phương ruốc bắt thường phơi khơ hay làm mắm.Thật ruốc bắt đầu có giá tr ị từ năm 1996, có doanh nghiệp thu mua ruốc để chế biến xuất sang thị trường Đơng Nam Á Trước đó, người ta bắt ruốc để làm mắm, nước mắm, cho vịt ăn, phơi khô để dùng làm thức ăn dự trữ cho mùa đông Để phơi cân ruốc khô cần đến kg ruốc tươi c hỉ c on ruốc ngon dùng để xuất lại dùng tiêu thụ nước Ở giới c on ruốc dùng làm thức ăn c ho lồi thuỷ sản lớn có số nhà khoa học nghiên cứu thành phần hoá học ruốc nghiên cứu sử dụng ruốc làm nguyên liệu sản xuất chitin Nam Cực, Nhật Bản… 1.2 TỔNG Q UAN VỀ CHITI N - CHI TOSAN Sự tồn chitin tự nhiên [1] Chitin theo tiếng Hy Lap nghĩa vỏ hay lớp bọc ODIER đặt cho mà ông chiết đư ợc từ cánh cứng c on bọ da vào năm1823 Nó c hính chất mà BRACONNOT tìm từ nấm mốc bậc cao.Tên gọi chitin dùng ngày cho c ả chitin có nguồn gốc động vật hay thực vật Chitin Polysaccharide phổ biến tự nhiên,chỉ sau cellulose,c húng tạo trung bình 20gram/năm/m2 bề mặt trái đất Chitin thành phần quan trọng cấu tạo nên vỏ giáp xác, biểu bì c ôn trùng nhuyễn thể chân đầu nấm Các nguồn chitin từ công nghiệp thuỷ sản bao gồm vỏ tôm, cua, vỏ tôm hùm, xương mực ống, mực nang Nhìn chung hàm lư ợng chitin phế liệu giáp xác c khoảng 10÷60% so với khối lượng chất khô Chitin tồn tự nhiên dạng Crystalline, cấu trúc gồm nhiều phân tử nối lại với nối hydrogene tạo thành hệ thống sợi Chitin tồn trạng thái tự gần ln ln liên kết nối đồng hố trị với protein dạng phức hợp chitin- proteiques Hậu có đề kháng với c hất men thuỷ phân hoá chất gây nhiều khó khăn cho việc nghiên cứu Mặt khác khơng có loại chitin mà c ịn có loại polymer khác kích thước, tỷ lệ acetyl hố, trạng thái crystalline tuỳ vào đặc tính c thể thay đổi theo mùa Chitin loại polysaccharide có đạm khơng độc hại c ó phân tử lớn Chitin đem xử lý kiềm đặc nóng tạo chitosan, c hitosan hồ tan acid ac etic(CH3 COOH) Trong tự nhiên chitosan gặp có vác h lớp vi nấm đặc biệt là:Zygomi c etes, Rhi jopus, Mucor… côn trùng thành bụng mối chúa 45 Tiêu chuẩn Fisher: F*= S du 0,0038376 = =6,9 S th 0,00055531 Tính F(α; N-l; N0-1) với α = 0,05; N = 8; l = 4; N0 = Tra bảng phân vị phân bố Fisher ta có F(0.05;4;2) = 19,25 Như ta thấy F* < F(0,05;4;2), nên phương trình hồi quy khử khống tương thíc h với thực nghiệm Từ phương trình (3-1) ta thấy c ả yếu tố thời gian ngâm, tỷ lệ nguyên liệu / dung dịch acid HCl, nồng độ ac id HCl ảnh hưởng đến khả khử khoáng acid HCl.Từ kết tính tốn tơi nhận thấy khơng thể tối ưu hố cơng đoạn việc chọn khoảng biến thiên bị lệc h dư ới, giá trị tối ưu nằm ngồi vùng khảo sát Đây sai sót đề tài nguyên nhân đối tượng thời gian hạn c hế nên cần nghiên cứu bổ sung sau cho hoàn c hỉnh Ở thảo luận phần kết nghiên c ứu ra., mục đích cơng đoạn hàm lượng khống cịn lại c àng c àng tốt, theo phương trình(3-1) nhận thấy giá trị X1; ˆ X2; X3 c àng lớn Y c àng nhỏ tức hàm lượng khống cịn lại c àng Theo kết bảng 3.1 thời gian 24 giờ, tỷ lệ w /v = 1/10 nồng độ acid 5% hàm lư ợng khống cịn lại thấp nhất, muối calcicacbonat c alciphotphat chuyển thành calc iclorua nhiều muối hoà tan dung dịch bị loại trình rử a, phương trình phản ứng sau: CaCO3 + Ca3 (PO4)2 + 2HCl 6HCl = = CaCl2 3CaCl2 + + H2 O + CO2 3H3 PO4 Do thời gian có hạn nên tơi dừng thí nghiệm giá tr ị ta tiếp tục tăng giá trị n ày lên hàm lư ợng khống c ịn lại ta c hỉ nên tăng đến giới hạn định tăng thời gian xử lý nồng độ ac id tỷ lệ nguyên liệu / acid c ao HCl c mach polysaccharide làm giảm độ nhớt chitosan làm ảnh hưởng đến chất lượng chitosan sau 3.2.2 Công đoạn nấu kiềm NaOH Mục đích cơng đoạn nấu kiềm lỗng để khử protein, lipid Trong thí nghiệm ta thực nấu kiềm công đoạn, công đoạn ta nấu nguyên 46 liệu kiềm loãng nhiệt độ 100 0C thời gian ngắn Trong q trình nấu kiềm thí xảy phản ứng thuỷ phân protein tạo thành amino acid , peptid, protein hoà tan vào dịc h nấu để loại bớt protein c ác phi protein tạo s ản phẩm chitin Nguyên liệu ruốc khô sau tiến hành khử khoáng c ác giá tr ị thời gian 24 nồng độ 5% tỷ lệ w /v = 1/10 đem rửa trung tính phơi khơ sau đem cân chia thành 11 mẫu, mẫu 200g đem nấu 100 C với c hế độ khác theo bảng 2.1 Sau tiến hành thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm ta thu kết sau: Bảng 3.4 Bảng kết thí nghiệm quy hoạch cơng đoạn nấu kiềm STT U1 U2 U3 X0 X1 X2 X3 Y(%) 40 8 -1 -1 -1 7,02817 80 8 1 -1 -1 6,611 40 12 -1 -1 6,7281 80 12 1 -1 6,3147 40 12 -1 -1 5,575 80 12 1 -1 5,2816 40 12 12 -1 1 5,2983 80 12 12 1 1 5,187 Tính c ác hệ số bj cơng thức : N  XijYi bj = i 1 N j = 0÷3;N=8 Từ bảng số liệu ta tính kết bj sau: b = 6,00298 b = -0,1544 b = -0,12096 b = -0,6675 47 Phương sai tái S th Kết thí nghiệm tâm phương án Bảng 3.5 Bảng kết hàm lượng Nitơ tổng số lại thực tâm phương án công đoạn nấu kiềm STT U U U Y0 u Y u Y 0- Y u u (Y - Y )2 u u  (Y - Y ) u u i 1 60 10 10 5,78065 60 10 10 -0,02294 5, 8687 0, 000526 0,06511 0, 004239 -0,04216 0, 001777 5,80359 60 10 10 5,76143 0,006542 u Do đó: S = th  (Y  Yu0 ) i 1 N0  = 0, 006542 =0,003271 1 N0 : số thí nghiệm tâm phương án Kiểm b j theo tiêu chuẩn Student c ác h tính hệ số tj tương ứng công bj * thức: t j = Sb với Sb = S th = N 0,003271 =0,0202 Trong Sb : độ lệc h bình quân hệ số thứ j Qua tính tốn ta t0= 297,1774; t1 = -7,64399; t2 = -5.98806; t3 =-33,04499 Tính tj ( ; N  1) Tra bảng phân vị phân bố student với α= 0,05; N0 =3 ta tj (0,0025;2)= 4, Ta thấy: t * ; t 1* ; t * ; t * > tj nên c ác hệ số b 0; b 1; b2 ; b3 có ý nghĩa Như c ác yếu tố nồng độ kiềm, tỷ lệ dung dịch kiềm / nguyên liệu, thời gian ảnh hưởng đến trình khử protein Tuy nhiên b3 > b1 > b2 chứng tỏ nồng độ dung dịch kiềm có ảnh hư ởng lớn đến cơng đoạn khử protein sau đến thời gian đến tỷ lệ Khi phương trình hồi quy có dạng: ˆ Y = 6,00298 – 0,1544X1 – 0,12096X2 – 0,6675X3.(3-2) 48 Kiểm định tính tương tính phư ơng trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher Các số liệu dùng để tính toán phương sai dư (S ) cho bảng 3.6 du Bảng 3.6 Bảng số liệu dùng để tính tốn phương sai dư cơng đoạn nấu kiềm STT ˆ Yu  Y(u) ˆ Y u  Y u  Y   Yˆ   u u u 7,02817 6,94584 0,08233 6, 611 6,63704 -0,02604 0,000678 6,7281 6,70392 0,02418 0,000585 6,3147 6,39512 -0,08042 0,006467 5, 575 5,61084 -0,03584 0,001285 5,2816 5,30204 -0,02044 0,000418 5,2983 5,36892 -0,07062 0,004987 5, 187 5,06012 0,12688 u i 1 0,006778 2 n Y   Yˆ   0,016099 n  Y   Yˆ   u Phương sai dư S = du 0,037297 i 1 Nl u = 0,037297 = 0,00932425 84 Trong N: số thí nghiệm l:Số hệ số có ý nghĩa * Tiêu chuẩn Fisher: F = S du 0,00932425 = =0,46159 S th 0,0202 Tính F(α; N-l; N0-1) với α= 0,05;N= 8;l= 4; N0 = Tra bảng phân vị phân bố Fisher ta có F(0.05;4;2) =19,25 Như ta thấy F * < F(0,05;4;2), nên phương trình hồi quy khử protein tương thíc h với thực nghiệm Từ phương trình (3-2) ta thấy khả protein phụ thuộc vào yếu tố thời gian, tỷ lệ nguyên liệu / dung dịch kiềm, nồng độ dung dịch kiềm Từ kết tính tốn tơi nhận thấy khơng thể tối ưu hố c ơng đoạn việc chọn khoảng biến thiên bị lệch dưới, giá trị tối ưu nằm ngồi vùng khảo sát Đây sai 49 sót đề tài nguyên nhân đối tượng thời gian hạn chế nên cần nghiên cứu bổ sung sau cho hồn chỉnh Ở tơi c hỉ thảo luận phần kết nghiên cứu ra., mục đích cơng đoạn loại bỏ protein, phi chitin c àng nhiều tốt xác định thông qua giảm nitơ tổng số.Theo phương ˆ trình (3-2) thấy tăng X1, X2 , X3 Y giảm Từ kết bảng 3.4 nhận thấy nấu kiềm thời gian 80 phút, tỷ lệ nguyên liệu / dung dịc h NaOH =12, nồng độ dung dịc h NaOH 12% protein bị khử nhiều (do phân tử protein bị thuỷ phân nhiều tạo thành c ác amino ac id, peptid, protein tự hoà tan vào dung dịch) Tuy nhiên chư a phải chế độ tốt cho việc khử protein tiếp tục tăng c ác giá trị protein c ịn tiếp tục bị khử khơng nên tăng q cao tăng cao điều kiện nồng độ NaOH cao thời gian nấu lâu NaOH tác dụng lên mạch polysaccharide phân tử chitin thuỷ phân cắt đứt liên kết 1,4-glucozid phân tử chitin làm làm giảm độ nhớt chitosan sau 3.2.3.: Xác định ảnh hưởng nồng độ NaOH đến tiêu chitosan công đoạn deacetyl Tiến hành mẫu thí nghiệm, mẫu 15g chitin sau khử khoáng protein,bổ sung NaOH vào c ác mẫu theo tỉ lệ w/v = 1/20với c ác nồng độ khác nhau: mẫu 1:NaOH 45%, mẫu 2: NaOH 50%, mẫu 3: NaOH 55%, mẫu 4: NaOH 60% Thời gian deac etyl 12 nhiệt độ 950 C Sau deac etyl xong tiến hành rửa trung tính phơi khơ Sau tiến hành xác định c ác tiêu Kết thể bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaOH đế n tiêu chitosan công đoạn deacetyl Nồng độ Màu sắc , trạng thái chitosan Độ nhớt(cp) Độ đục (ftu) Nts (%) 45 Màu hồng nhạt, mềm mại 170 65 6,77134 50 Màu hồng nhạt,mềm mại 180 67 6,39875 55 Màu trắng hồng,mềm mại,xốp 205 75 6,02863 60 Màu trắng hồng, mềm mại, xốp 197 68 5,6973 NaOH(%) 50 Nhận xét: Kết phân tích bảng 3.6 c ho thấy với lượng dung dịch NaOH.nhưng tăng nồng độ NaOH lên màu sắc c chitosan tốt sắc tố bị khử nhiều Lúc tăng nồng độ NaOH độ nhớt độ đục chitosan tăng lên dứơi tác dụng c NaOH đậm đặc nhóm - CO – CH3 phân tử chitin bị loại nhiều để chuyển thành chitosan, phản ứng xảy sau: Chitin + nNaOH đậm đặc đun n óng chitosan + nCH3COONa Khi khả hồ tan chitosan dung dịch acid acetic 1% tăng lên tăng đến nồng độ NaOH 55% độ nhớt c ao lúc c ác phân tử chitin chuyển nhiều thành c hitosan, sau tăng tiếp nồng độ NaOH lên ta thấy độ nhớt giảm xuống lúc NaOH đậm đặc tác dụng lên phân tử chitosan thuỷ phân c ác liên kết 1,4- glucozid phân tử chitosan làm chitosan bị c mạch từ c ó thể chọn nồng độ NaOH dùng để deacetyl 55% Phần trăm nitơ tổng số giảm theo thời g ian chitin dạng thơ cịn c hứa nhiều protein nên trình deac etyl xảy trình khử protein nồng độ dung dịch NaOH c àng c ao protein bị khử c àng nhiều chitosan tạo tinh khiết 3.2.4 Xác định ảnh hưởng thời gian đến tiêu chitosan cơng đoạn deacetyl Tiến hành thí nghiệm mẫu, mẫu 15g, bổ sung dung dịch NaOH 55% vào c ác mẫu theo tỷ lệ 1/20 (w /v), tiến hành deacetyl nhiệt độ 95 C với khoảng thời gian khác nhau: mẫu 1: deacetyl 10 giờ, mẫu 2: deacetyl 11 giờ, mẫu 3: deac etyl 12 giờ, mẫu 4: deacetyl 13 giờ, mẫu 5: deacetyl 14 Sau thực deac etyl thời gian xong, ta tiến hành rử a trung tính phơi khơ sau đem xác định c ác tiêu chitosan Kết thể bảng 3.8 51 Bảng 3.8 Bảng kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian đế n tiêu chitosan công đoạn de acetyl Màu sắc ,trạng thái (giờ) Độ nhớt Độ (cps) thời gian đục(ftu) Nts (%) 10 Màu hồng nhạt,mềm mại 170 70 6,73684 11 Màu hồng nhạt, mềm mại 188 74 6,43124 12 Màu trắng hồng, mềm mại 210 77 6, 1764 13 Màu trắng hồng, mềm mại, xốp 177 69 5, 8475 14 Màu trắng hồng, mềm mại, xốp 160 64 5, 3973 Nhận xét: Từ kết bảng 3.7 cho thấy màu sắc chitosan thay đổi theo thời gian thời gian dài màu sắc chitosan đẹp thời gian dài sắc tố bị tẩy c àng triệt để thời gian nên tăng đến mức độ cịn tăng nhiều độ nhớt c chitosan giảm ảnh hưởng đến chất lượng c hitosan Độ nhớt độ đục dung dịch chitosan thấy tăng dần thời gian tăng thời gian c àng tăng khả loại nhóm –CO – CH3 phân tử chitin nhiều tạo chitosan nhiều làm tăng khả hoà tan chitosan dung dịch ac id acetic 1% Tại thời điểm t = 12 độ nhớt độ đục dung dịch chitosan đo c ao nhất: độ nhớt đạt 210(cps), độ đục đạt 77 (ftu), lúc phân tử chitin chuyển nhiều thành chiosan, sau thời gian 12 thời gian tăng độ nhớt độ đục lại giảm dần lúc NaOH đậm đặc tác dụng trực tiếp lên phân tử chitosan xảy phản ứng thuỷ phân cắt đứt liên kết 1,4 - glucozid phân tử chitosan làm chitosan bị cắt mạch làm độ nhớt độ đục giảm xuống 160cps 64 ftu thời gian 14 Từ ta chọn thời gian deacetyl thích hợp 12 Nitơ tổng số trình deac etyl giảm theo thời gian chitin cịn dạng thơ cịn chứa nhiều protein nên trình deacetyl diễn trình khử protein thời gian dài protein bị khử nhiều 52 Sau tiến hành thí nghiệm tơi đưa quy trình sản xuất chitosan sau: Ruốc khơ Khử khống HCl 5% t = 24 w/v = 1/10 t = phòng F or matted: F rench (F rance) NaOH 12% t = 80 phút w/v = 1/12 t0 = 100 C F or matted: F rench (F rance) NaOH 55% t = 12 w/v = 1/20 t0 = 950 C F or matted: F rench (F rance) Rửa trung tính Phơi khơ Nấu NaOH Rửa trung tính Phơi khơ Deac etyl Rửa trung tính Phơi khơ Chitosan Hình 3.1 Quy trình sản xuất chitosan từ ruốc 53 Các c hỉ tiêu chất lượng c chitosan sản xuất theo quy trình : Màu sắc, trạng thái : màu trắng hồng, mềm Hàm lư ợng chất không tan : 1% Độ ẩm : 10% Hàm lư ợng tro ; 0,39% Độ nhớt : 210 cps Nts : 6,19584% Sau tham khảo tiêu chất lượng chitosan sản xuất từ tôm mũ ni (Huỳnh Nguyễn Duy Bảo – ĐHTS), đư a bảng so sánh sau đây: Bảng 3.9 Bảng so sánh tiêu chất lượng sản phẩm chitosan ruốc vỏ tôm mũ ni Chỉ tiêu Con ruốc Vỏ tôm Dạng vảy suốt, Màu sắc , trạng thái Trắng hồng, mềm mại Nếu nghiền thành bột có màu trắng ngà Hàm lượng chất không tan 1% 1,2% 6,19584% 8,5% Hàm lượng tro 0,39% 0.42% Độ nhớt 210cps 273cps Nt s Nhận xét: Qua bảng so sánh ta thấy độ nhớt c chitosan sản xuất từ ruốc thấp chitosan sản xuất từ vỏ tôm, so với tiêu c huẩn c chitosan mà tạp chí khoa học cơng nghệ thuỷ sản 2003 độ nhớt c hỉ đạt mức độ thấp (200 đến 800 Centipoaz) n ên dùng ngành công nghiệp, chưa đủ tiêu c huẩn để dùng y học Do cần nghiên cứu thêm để sản xuất sản phẩm c hitosan có độ nhớt cao từ ruốc 54 Màu sắc chitosan sản xuất từ ruốc không đẹp chitosan sản xuất từ vỏ tôm.Khi pha chitosan sản xuất từ c on ruốc dung dịc h ac id acetic 1% tạo dung dịch nhớt có màu hồng nên cần tiến hành khử màu cho c hitosan để tạo sản phẩm chitosan có màu đẹp Tuy tiêu chất lượng chitosan sản xuất từ ruốc không tốt loại nguyên liệu khác loại nguyên liệu dùng để sản xuất chitosan Qua tham khảo tài liệu nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan từ vỏ tôm thấy: Nồng độ HCl dùng để khử khống từ vỏ tơm ( [HCl] 5% với vỏ tơm tư ơi, [HCl] 10% với vỏ tôm khô) cao nồng độ HCl ( [ HCl] 5%) dùng để khử khống từ ruốc khơ cịn tỷ lệ ngun liệu / dung dịch ac id điều hàm lương khống ruốc vỏ tôm Tỷ lệ nguyên liệu / dung dịch kiềm nồng độ NaOH dùng để khử protein deacetyl từ vỏ tôm thấp từ ruốc khô ruốc đư a vào sản xuất chưa tách thịt nên hàm lượng protein nhiều,do để giảm lư ợng hoá c hất sử dụng ta nên tác h thịt trước đưa vào sản suất chitin – chitosan tận dùng thịt ruốc để sản xuất sản phẩm có ích khác để tăng hiệu sản xuất 55 K ẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 1.Kế t luận: Từ nhữ ng kết nghiên cứu cho phép rút kết luận: Bư ớc đầu xác định đư ợc c hế độ khử khoáng kết c ho thấy khử khoáng giá trị như: nồng độ dung dịch HCl 5%,t ỷ lệ nguyên liêu / dung dịch HCl = 1/10 thời gian 24 khử 90÷95% khống Xác định chế độ khử protein giá trị : nồng độ dung dịch NaOH 12%, tỷ lệ nguyên liệu /dung dịch NaOH 1/12 (w/v) thời gian nấu 80 phút nhiệt độ 100 C Đã xác định nồng độ dung dịc h NaOH thời gian deacetyl Kết cho thấy tiến hành deacetyl chế độ nồng độ dung dịch NaOH 55% thời gian 12 tỷ lệ(w/v):1/20, nhiệt độ 95 C tốt nhất,.và tiêu c hất lượng chitosan đạt là: Màu sắc, trạng thái : màu trắng hồng, mềm Hàm lư ợng chất không tan : 1% Độ ẩm : 10% Hàm lư ợng tro ; 0,39% Độ nhớt : 210 cps Nts : 6,19584% Đề xuất ý kiế n: Qua trình thực đề tài em đề xuất số ý kiến sau: Trước đưa ruốc vào sản xuất chitin chitosan nên tiến hành thu hồi protein c ruốc đem sản xuất sản phẩm có ích khác Cần tiến hành nghiên c ứu kĩ để xác định chế độ khử khoáng khử protein tốt cho quy trình sản xuất chitin - chitosan hoàn c hỉnh đồng thời nghiên cứu để sử dung phương pháp sinh học vào việc sản xuất chitin c hitosan từ ruốc để giảm lư ợng hoá chất sử dụng trình sản xuất tăng chất lượng chitosan 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Trần Thị Luyến, Nguyễn Anh Tuấn, Đỗ Minh Phụng(2006), sản xuất chế phẩm kỹ thuật y dược từ phế liệu thuỷ sản, Nxb Nông nghiệp 2.Đỗ Minh Phụng, Đặng Văn Hợp (1997), phân tích kiểm nghiệm sản phẩm thuỷ sản, Trường Đại Học Thuỷ Sản, Nha Trang 3.Nguyễn Cảnh (1993), Quy hoạch thực nghiệm, Trường Đại Học Bác h Khoa Tp.Hồ Chí Minh 4.Mai Thi Thu Thuỷ(2007), nghiên cứu q trình k khống phế liệu v ỏ tôm acid h ữu cơ, luận văn tốt nghiệp, Trường Đại Học Nha Trang 5.Nguyễn Mạnh Toàn(2005), nghiên cứu trình sản xuất chitosan từ xương mực ống, luận văn tốt nghiệp, Trường Đại Học Nha Trang 6.Andrew Clarke(1980), the biochemical composition of Krill, euphausia superba ,from south georgia, British Antarc tic Survey,Madingley Ro ad, Cambrridge CB3 OET, U K Stephen Nic ol and Grahaw W.Hosie(1993), Chitin production by krill, Australian Antarctic division, Channel Highway, Kingston, Tasmania7050, Australia Marian Naczk, Józef Synow iecki & Zdzislaw E Sikorski(1980), the gross chemical compositioni of Antactic Krill shell waste, Department of food preservation ang technical microbiology, technic al University Polytec hnika Gdanska Poland Charles Jeuniaux ang Mar ie Francoise Voss-Foucart(1991), Chitin Boimass and Production in the Marine Environment, Laboratories of Mosphology, Systematic and Animal Ecology, University of Lìege,22 quai Van Ben eden, B-4020 Liège, Belgium 10 Józef Synow iecki, Zdzislaw Sikorki & Mar ian Naczk(1981),Immobilisation of amylases on krill chitin ,Technyc alUniversityl Oplitechnika Gdanska, Institue of Organic and Food chemical and Tec hnology, Gdansk, Poland 11 Bách Khoa, (2008), Ruốc (độngvật), http://vi.wikipedia.org/wiki/Ru%E1%BB%91c, 2510-2008 12.Thanh Thảo,(2006), Chitosan, http:// www.Oiympia Org/ forum/index.php?topic=2589-c, 25-10-2008 13 Thu Hoài,(2005) thuốc quý từ vỏ tôm, http:// hangnga.envi.google papes.com/irv.mơi-thucqutvt.htm, 25-10-2008 57 PHỤ LỤC Xác định hàm lương nitơ tổng số theo phương pháp kjeldahl Nguyên l ý: Để xác định đạm tổng số người dùng H2 SO4 điều kiện có chất xúc tác đặc biệt l h ỗn hợp C uSO4 v K2 SO4 theo tỷ lệ 1/10 để vơcơ hố ; mục đích để chuyển tồn nitơ thực phẩm dạng muối(NH4 )2SO4 Sau dùng NaOH đặc để đẩy NH3 dùng nước lôi NH3 khỏi thiết bị chưng cất vào cốc hứng chứa H2 SO4 0,1N dư, cuối dùng NaOH 0,1N chuẩn độ lại H2 SO4 dư Các phương trình phản ứng sau: Rr- CH – CO – NH – CH – R2 + H2 SO4 COOH xt,t (NH4 )2 SO4 + CO2 + H2 O + SO2 NH2 (NH4 )2 SO4 + 2NaOHdư = Na2 SO4 + 2NH3 +2 H2 O 2NH3 + H2SO4 = (NH4 )2 SO4 2NaOH + H2SO4dư = Na2 SO4 + 2H2 O Cách tiến hành: - Lấy xác pg mẫu cho cẩn thận vào bình kjeldahl, thêm 2g hỗn hợp chất xúc tác (CuSO4 /K2SO4 ) 10ml H2 SO4 đậm đặc để nguyên bếp đun từ từ.Trong trình vơ c hố mấu máu sắc mẫu chuyển từ màu nâu đen sang màu vàng xanh không màu - Rửa thiết b ị chưng cất : T iến hành sục rử a thiết bị chưng cất kiểm tra khớp nối đảm bảo độ kín - Chuẩn bị c ốc hứng: Cho vào cốc 20ml H2 SO4 0,1N vài giọt metyl đỏ đặt cốc hứng ngập đầu ống sinh hàn thiết bị c hưng c ất 58 - Chưng c ất chuẩn độ: Cho mẫu vô c vào bình chưng cất c thiết bị chuẩn độ, tráng bình kjeldehl vài lần nư ớc c ất để lấy hết mẫu thử vô c ơ, dịch tráng chuyển vào bình chưng cất Thêm vài giọt phenolphtalein 1% cho từ từ dung dịch NaOH 30% có màu đỏ (hoặc tím đỏ), tráng phễu nước c ất, đậy kín khớp nối tiến hành chưng cất lôi NH3 nước hết NH3 bình chưng c ất (thử giấy đo pH) Định lượng trực tiếp NH3 bay H2 SO4 0,1N dư c ó cốc hứng Sau dùng NaOH 0,1 N để chuẩn độ lại lượng H2SO4 0,1N dư c ó hứng đến dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu vàng nhạt Tính kết quả: Nts = 0014 * ( A  B ) * 100 (%) p Trong đó: A: số ml H2 SO4 0,1N dùng cốc hứng (ml) B: số ml NaOH 0,1N d ùng chuẩn độ(ml) p: khối l ượng mẫu thử (g) 0,0014: số gam Nitơ tương ứng với ml H2 SO4 0,1N Xác định hàm lượng khống tồn phần theo phương pháp nung Ngun lý Dùng sức nóng (550÷ 600 C) nung cháy hoàn toàn chất hữu c Phần cịn lại đem cân, đem tính hàm lượng tro toàn phần mẫu Cách tiến hành: Nung chén sứ rửa lị nung tới 550÷6000 C đến trọng lượng khơng đổi Để nguội bình hút ẩm, cân cân phân tích xác đến 10 -4g Cân gam mẫu, Cân tất cân phân tíc h với độ xác Cho tất vào lò nung tăng nhiệt độ từ từ 550÷600 C Nung tro trắng nghĩa loại hết c ác chất hữu thường khoảng đến Trường hợp tro đen,lấy để nguội, cho thêm vài giọt H2 O2 10 thể tích HNO3 đậm đặc nung lai tro trắng Để nguội bình hút ẩm, c ân c ân có đọ xác Tiếp tục nung nhiệt độ 30 phút lấy để nguội bình hút ẩm cân, lặp lại thao tác c ho tới trọng lượng không đổi Kết hai lần cân liên tiếp không cách 0,0005 gam 59 Tính kết quả: Hàm lư ợng tro theo phần trăm(X) tính cơng thức sau: X= Trong đó: G2  G (%) G1  G G1 : Khối lượng chén nung mẫu(g) G2 : Khối lượng chén nung tro trắng (g) G : Khối lượng chén nung (g) 3.Xác định độ ẩm theo phương pháp sấy nhiệt độ cao Nguyên lý: Dùng nhiệt độ cao để làm bay hết hơ i nước mẫu thử , sau dự a vào hiệu số khối lượng mẫu trư ớc sấy sau sấy tính hàm lượng nước thực phẩm Cách tiến hành: Sấy c ốc đến khối lượng không đổi: Cốc rửa lau khô cho vào tủ sấy nhiệt độ 130 0C khỏang giờ, lấy làm nguội bình hút ẩm đem cân sau đem sấy tiếp nhiệt độ 30 phút lấy r a làm nguội bình hút ẩm cân đến lần cân liên tiếp sai khác không 0,0005 g Cân c hính xác gam mẫu cốc sấy khô đến khối lượng không đổi 0 Chuyển vào tủ sấy, sấy nhiệt độ 80 30 phút sau nâng nhiệt độ lên 130 C sấy tiếp lấy mẫu để nguội bình hút ẩm lấy cân cân phân tích, sấy tiếp nhiệt độ đến khối lượng khơng đổi Tính kết quả: Độ ẩm tính theo cơng thức sau: X(H 2O) = G1  G *100(%) G1  G Trong : G1:Khối lượng c ốc sấy mẫu (g) G2: Khối lượng c ốc sấy mẫu sau sấy (g) G: Khối lượng cốc sấy(g) XH 2O : Độ ẩm(hàm lượng nước) mẫu (% ) ... nguồn nguyên liệu cho sản xuất chitin – chitosan, đư ợc phân công Bộ môn Công Nghệ Chế Biến – Khoa Chế Biến tiến hành thực đề tài: ? ?Bước đầu sản xuất chitin – chitosan từ ruốc khô? ?? Đề tài c ó nội... cực c òn nghiên cứu sản xuất chitin – c hitosan từ ruốc nhằm làm phong phú thêm nguồn nguyên liệu dùng sản xuất chitin chitosan 1.5.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan nước Tác giả... NGHIÊN CỨ U SẢN XUẤT CHITIN – CHITOSAN Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 16 1.5.1.Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin – c hitosan giới 16 1.5.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan