nghiên cứu ly trích chitosan từ vỏ cua đồng (somanniathelphusa sinensis)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN NGUYỄN THỊ TRÚC LINH NGHIÊN CỨU LY TRÍCH CHITOSAN TỪ VỎ CUA ĐỒNG (Somanniathelphusa sinensis) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN 2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN NGUYỄN THỊ TRÚC LINH NGHIÊN CỨU LY TRÍCH CHITOSAN TỪ VỎ CUA ĐỒNG (Somanniathelphusa sinensis) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN PGs.Ts. ĐỖ THỊ THANH HƢƠNG 2014 NGHIÊN CỨU LY TRÍCH CHITOSAN TỪ VỎ CUA ĐỒNG (Somanniathelphusa sinensis) Nguyễn Thị Trúc Linh Đỗ Thị Thanh Hƣơng TÓM TẮT Đề tài trình bày kết nghiên cứu ly trích chitosan từ vỏ cua đồng nhằm tận dụng nguồn phế liệu từ vỏ cua đồng để sản xuất chitosan có giá trị kinh tế cao. Đề tài thực với thí nghiệm nhằm tìm thông số kỹ thuật phù hợp với nguyên liệu vỏ cua đồng để sản xuất chitosan có chất lượng cao với chi phí thấp. Khảo sát nồng độ dung dịch HCl thời gian khử khoáng nguyên liệu, nồng độ NaOH thời gian khử protein, thời gian khử màu dung dịch acetone, thời gian sấy sản phẩm chitosan. Từ kết thí nghiệm cho thấy khử khoáng dung dịch HCl nồng độ 10%, thời gian 15 khử khoáng lần, khử protein NaOH nồng độ 40% 5,5 hàm lượng khoáng protein thấp nhất, khử màu acetone 45 phút khử màu tốt nhấ t, sấy sản phẩm chitosan nhiệt độ 550C ngày thu chitosan có độ ẩm thấp hiệu suất thu hồi đạt tố t nhấ t. Chitosan từ vỏ cua đồng có ẩm độ, khoáng, protein thấp có độ tan, độ nhớt cao chitosan từ vỏ tôm thị trường chitosan từ vỏ cua đồng có chất lượng tốt hơn. Từ khóa: chitosan, cua đồng, ly trích, vỏ cua đồng GIỚI THIỆU Nước ta có hệ thống sông ngòi chằng chịt đường bờ biển dài nên nguồn lợi thủy sản dồi phong phú. Những năm gần ngành thủy sản tăng trưởng nhanh ngành xuất mũi nhọn Việt Nam. Trong tháng đầu năm 2014 sản lượng thủy sản ước tính đạt 1.644 nghìn tấn, tăng 5,2% so với kỳ năm trước giáp xác chiếm khoảng 1/3 tổng sản lượng công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu, trình chế biến thải lượng phế liệu giáp xác lớn khoảng 70 ngàn tấn/năm (Vasep, 2014). Trong có vỏ cua, ghẹ có chứa nhiều chitin, chitosan, glucosamin. Loại phụ phẩm thải trực tiếp môi trường gây vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do việc nghiên cứu, sản xuất sử dụng nguồn phế liệu vấn đề quan trọng để nâng cao giá trị sử dụng giá trị kinh tế từ nguồn phế liệu giáp xác. Chitosan điều chế từ vỏ cua, ghẹ polymer sinh học có nhiều ứng dụng quan trọng lĩnh vực công nghiệp, thực phẩm, y tế, mỹ phẩm. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ly trích chitosan từ vỏ cua đồng” thực cần thiết. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Thí nghiệm tiến hành phòng thí nghiệm môn Dinh Dưỡng Chế Biến Thủy Sản, khoa Thủy Sản, Trường Đại học Cần Thơ. Thời gian thực đề tài từ tháng 08/2014 đến tháng 11/2014. Nguyên liệu vỏ cua đồng sau thu mua xử lý, rửa phơi khô. Một số hóa chất cần thiết cho trình ly trích dung dịch HCl, NaOH, acetone sản xuất từ Trung Quốc cung cấp công ty TNHH Thành Mỹ. Hệ thống phân tích khoáng, hệ thống phân tích đạm, hệ thống phân tích ẩm độ, thiết bị đo màu, nhớt kế Brookfiled,… 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Thí nghiệm tiến hành sở thay đổi số thông số kỹ thuật quy trình cố định thông số lại. Kết thí nghiệm sử dụng làm thông số cố định để tiến hành thí nghiệm tiếp theo. Thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với lần lặp lại. 2.2.1 Quy trình ly trích chitosan từ vỏ cua đồng tổng quát (Trầ n Th i Luyế n , 2006) Nguyên liệu (vỏ cua đồng) ) Xử lý TN Khử khoáng lần HCl Rửa trung tính Khử khoáng lần HCl Rửa trung tính TN Khử màu Acetone Rửa trung tính Khử protein deacetyl hóa NaOH TN Rửa trung tính TN Sấy khô Chitosan Hình 1: Quy trình ly trích chitosan Nguyên liệu vỏ mai cua sau xử lý sấy khô nhiệt độ 600C 48 giờ, vỏ cua khô bẻ mãnh 1×1 (cm) để tăng diện tích tiếp xúc thuận tiện cho trình ly trích. Tiến hành khử khoáng lần dung dịch HCl với nồng độ thời gian theo bố trí thí nghiệm, khử khoáng lần tỷ lệ vỏ cua đồng/dung dịch HCl (w/v): 1/10, khử khoáng lần tỷ lệ vỏ cua đồng/dung dịch HCl (w/v): 1/5 nhiệt độ phòng sau rửa trung tính. Khử màu chitosan acetone tỷ lệ vỏ cua đồng/dung dịch acetone (w/v): 1/5 với thời gian ngâm khử theo bố trí thí nghiệm nhiệt độ phòng, rửa trung tính. Khử protein NaOH với nồng độ thời gian theo bố trí thí nghiệm, tỷ lệ vỏ cua đồng/dung dịch NaOH (w/v): 1/10 nhiệt độ 1000C, rửa trung tính. Sấy chitosan nhiệt độ 550C thời gian theo bố trí thí nghiệm để loại ẩm sản phẩm nhằm tăng hàm lượng chất khô kéo dài thời gian bảo quản. 2.2.2 Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch HCl thời gian ngâm đến khả khử khoáng nguyên liệu Tiến hành thí nghiệm: nguyên liệu vỏ cua đồng chuẩn bị theo sơ đồ Hình 1. Vỏ cua đồng ngâm khử khoáng mức nồng độ dung dịch HCl 8%, 10%, 12% mức thời gian ngâm khác 15 giờ, 17 giờ, 19 giờ, tỷ lệ vỏ cua đồng/dung dịch HCl (w/v): 1/10 nhiệt độ phòng. Sau ngâm khử khoáng lần nguyên liệu rửa trung tính tiến hành phân tích khoáng để chọn mẫu tối ưu có hàm lượng khoáng thấp nhất. Thí nghiệm lặp lại lần. Khối lượng mẫu 10 g. Sau chọn mẫu tối ưu tiến hành khử khoáng lần với nồng độ HCl, thời gian ngâm khử mẫu tối ưu, tỷ lệ vỏ cua đồng/dung dịch HCl w/v: 1/5 sau rửa trung tính phân tích khoáng. Thí nghiệm 2: khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm acetone đến khả khử màu chitosan Chon mẫu tối ưu thí nghiệm tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ Hình 1. Khử màu acetone với mức thời gian 15, 30, 45, 60, 75 phút, tỷ lệ vỏ cua đồng/dung dịch acetone (w/v): 1/5 nhiệt độ phòng. Thí nghiệm lặp lại lần. Khối lượng mẫu g. Tiến hành đo màu để chọn mẫu tối ưu. Thí nghiệm 3: khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaOH thời gian ngâm đến khả khử protein nguyên liệu Chọn mẫu tối ưu thí nghiệm tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ Hình 1, ngâm mức nồng độ dung dịch NaOH 30%, 40%, 50% mức thời gian 4,5 giờ, 5,5 giờ, 6,5 giờ, tỷ lệ vỏ cua đồng/dung dịch NaOH (w/v): 1/10 nhiệt độ 1000C. Sau khử protein deacetyl hóa nguyên liệu rửa trung tính tiến hành phân tích protein để chọn mẫu tối ưu. Thí nghiệm lặp lại lần. Khối lượng mẫu g. Thí nghiệm 4: khảo sát ảnh hưởng thời gian sấy đến hiệu suất thu hồi độ ẩm chitosan. Chọn mẫu tối ưu thí nghiệm 1, tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ Hình 1, sấy mẫu mức thời gian 1, 2, 3, ngày, sấy nhiệt độ 550C sau sấy tính hiệu suất thu hồi độ ẩm chitosan để xác định mẫu tối ưu. Thí nghiệm lặp lại lần. Khối lượng mẫu g. 2.2.3 Phương pháp phân tích, đánh giá xử lý số liệu 2.2.3.1 Phương pháp phân tích, đánh giá Phương pháp phân tích , đánh giá các chỉ tiêu đươ ̣c thể hiê ̣n Bảng 1. Bảng Phƣơng pháp phân tích tiêu Chỉ tiêu Hàm lượng ẩm Hàm lượng khoáng Hàm lượng đạm Độ nhớt Độ tan Đo màu Phương pháp Sấy mẫu 1050C đến khối lượng không đổi (TCVN 3700-90) Nung nhiệt độ 550-6000C (TCVN 5105-90) Phương pháp Kjeldahl (TCVN 3705-90) Xác định nhớt kế Rôto Brookfield. Phương pháp lọc. Máy đo màu Minolta CR-400/410 Chroma Meter Độ nhớt, độ tan màu sắc xác định dung dịch chitosan 1% (mỗi mẫu thí nghiệm hòa tan hoàn toàn 0,2 g chitosan vào 19,8 g dung dịch axit acetic 1%), nhiệt độ phòng. Xác định độ tan: cân xác M(g) chitosan hòa tan dung dịch acid axetic loãng 1% khuấy 30 phút chitosan hòa tan hoàn toàn. Sau đem lọc qua giấy lọc, rửa lại nước cất, đem sấy khô đến khối lượng không đổi ta xác định độ tan chitosan (Hà Duyên Tư ctv, 2009). 𝑋 (%) = M − (A − B) x 100 M M: khối lượng chitosan (g) A: khối lượng giấy lọc, tạp chất sau sấy (g) B: khối lượng giấy lọc trước lọc (g). 2.2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu Kết tính toán trung bình, độ lệch chuẩn chương trình Microsoft Excel 2007. Xử lý thống kê ANOVA với mức ý nghĩa 5%, chương trình SPSS 16.0, so sánh khác biệt nghiệm thức thí nghiệm phép thử Ducan. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thành phần hóa học vỏ cua đồng Thành phần hóa học chủ yếu vỏ cua đồng ẩm, khoáng protein. Kết phân tích thành phần vỏ cua đồng thể Bảng 2. Bảng 2: Thành phần nguyên liệu vỏ cua đồng Khoáng (%) Protein (%) 70,55±0,272 10,60±0,350 Ẩm (%) 11,56±0,295 (Ghi chú: hàm lượng khoáng, protein vỏ cua đồng tính theo khô) Kết phân tích cho thấy vỏ cua đồng thành phần chủ yếu khoáng chiếm hàm lượng 70,55%, protein chiếm 10,6%. Vì để thu chitosan từ vỏ cua đồng cần tiến hành hành loại khoáng, protein sắc tố màu khỏi nguyên liệu để thu chitosan có độ tinh khiết cao. 3.2 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch HCl thời gian ngâm đến khả khử khoáng nguyên liệu Do vỏ cua đồng có hàm lượng khoáng cao (70,55%) nên trình khử khoáng quan trọng. Vì vậy, việc khảo sát để chọn nồng độ thời gian ngâm khử khoáng thích hợp vấn đề cần thiết nhằm tăng hiệu sản xuất sản phẩm đạt chất lượng cao. Hàm lượng khoáng lại sau công đoạn khử khoáng lần thể Bảng Bảng 3: Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch HCl thời gian ngâm đến hàm lƣợng khoáng nguyên liệu Mẫu Nồng độ HCl (%) Thời gian (giờ) Hàm lượng khoáng (%) 15 7,89±0,825bc 17 8,69±0,734c 19 8,10±0,585c 10 15 6,11±0,445a 10 17 6,80±0,655ab 10 19 6,62±0,700a 12 15 7,92±0,702bc 12 17 8,80±0,540c 12 19 11,47±0,675d (Ghi chú: chữ (a, b, c, d) khác cột biểu thị khác biệt có ý nghĩa thống kê mức độ tin cậy 95%) Khi thời gian ngâm HCl tăng từ 15 giờ đế n 19 giờ thì hàm lươ ̣ng khoáng giảm khác biệt có ý nghĩa thống kê (P[...]... ẩm chitosan từ vỏ tôm, ghẹ là 10%, hay Nguyễn Thị Kim Anh (2010) độ ẩm chitosan từ phế liệu tôm thẻ là 13,19% 3.6 Kết quả so sánh chitosan từ vỏ cua đồng và chitosan từ vỏ tôm trên thị trƣờng Xác định một số tính chất của chitosan từ vỏ cua đồng và so sánh với chitosan từ vỏ tôm trên thị trường từ đó đưa ra kết luận chất lượng của chitosan từ quy trình đề ra Bảng 7: Kết quả so sánh chitosan từ vỏ cua. .. chitosan từ vỏ tôm trên thị trường có ẩm độ 15,22%, khoáng 1,32% và protein 11,67% Chitosan từ vỏ cua đồng có độ nhớt 143,5 mPas và độ tan 99,9% cao hơn chitosan trên thị trường lần lượt là 132,5 mPas và 99,7% do đó chitosan từ vỏ cua đồng có chất lượng tốt hơn so với chitosan từ vỏ tôm trên thị trường Tuy nhiên màu của chitosan từ vỏ tôm trên thị trường có trắng hơn so với màu của chitosan từ vỏ cua. .. sấy chitosan ở nhiệt độ 550C trong 2 ngày sẽ thu được chitosan có độ ẩm thấp 9,53%, chitosan từ vỏ cua đồng có độ nhớt và độ tan khá cao lần lượt là 143,5 mPas và 99,9% Như vậy chitosan ly trích từ quy trình đề ra có độ ẩm, khoáng, protein thấp hơn và có độ nhớt và độ tan cao hơn so với chitosan từ vỏ tôm trên thị trường do đó chitosan từ vỏ cua đồng đạt chất lượng tốt hơn TÀI LIỆU THAM KHẢO Đàm Sao... so sánh với chitosan từ vỏ tôm trên thị trường từ đó đưa ra kết luận chất lượng của chitosan từ quy trình đề ra Bảng 7: Kết quả so sánh chitosan từ vỏ cua đồng và chitosan từ vỏ tôm trên thị trƣờng Chỉ tiêu Chitosan trên từ vỏ tôm Chitosan từ vỏ cua đồng thị trường Ẩm độ (%) 15,22±0,190 9,53±0,110 Khoáng (%) 1,32±0,257 0,41±0,008 Protein (%) 11,67±0,389 7,50±0,427 Màu (L*) 63,28±0,214 61,33±0,185 Độ... từ vỏ cua đồng và có giá trị L* lần lượt là 63,28 và 61,33 13 4 KẾT LUẬN Chitosan ly trích từ vỏ cua đồng có hàm lượng khoáng 0,41% và protein 7,5% tương đối thấp, thực hiện quá trình khử khoáng tốt nhất ở nồng độ HCl 10%, trong 15 giờ và khử khoáng 2 lần, quá trình khử protein tốt nhất ở nồng độ NaOH 40%, trong 5,5 giờ và ngâm khử màu bằng acetone trong 45 phút cho màu sắc chitosan tốt, sấy chitosan. .. căn bản khô Độ nhớt, độ tan, màu sắc được xác định trên dung dịch chitosan 1%, khi hòa tan chitosan trong dung dịch axit acetic 1%) Chitosan từ vỏ cua đồng có độ ẩm 9,53% đạt chỉ tiêu ẩm độ của chitosan của công ty PROTAN-Biopolimer là 10% (Trần Thị Luyến và ctv, 2004), lượng khoáng 0,41% thấp hơn nhưng protein 7,5% lại cao hơn tiêu chuẩn chitosan trên thị trường hàm lượng khoáng và protein đều . NGHIÊN CỨU LY TRÍCH CHITOSAN TỪ VỎ CUA ĐỒNG (Somanniathelphusa sinensis) Nguyễn Thị Trúc Linh và Đỗ Thị Thanh Hƣơng TÓM TẮT Đề ta ̀ i trình bày kết quả nghiên cứu ly trích chitosan từ vỏ. có độ tan, độ nhớt cao hơn chitosan từ vỏ tôm trên thị trường do đó chitosan từ vỏ cua đồng có chất lượng tốt hơn. Từ khóa: chitosan, cua đồng, ly trích, vỏ cua đồng 1 GIỚI THIỆU c ta. HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN NGUYỄN THỊ TRÚC LINH NGHIÊN CỨU LY TRÍCH CHITOSAN TỪ VỎ CUA ĐỒNG (Somanniathelphusa sinensis) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ