Nghiên cứu quy trình tách chiết chitin và thu nhận chitosan từ phế phụ phẩm ngành hải sản

LỜI CẢM ƠN Sau kết thúc khóa học Viện Công Nghệ Sinh Học Lâm Nghiệp, Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp Việt Nam, đƣợc giúp đỡ quý thầy cô Viện, năm học 2018-2019 em tiến hành làm khóa luận với đề tài “Nghiên cứu quy trình tách chiết Chitin thu nhận Chitosan từ phế phụ phẩm ngành hải sản ” Đầu tiên em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo trực tiếp giúp em nhiều q trình thực khóa luận- Tiến sĩ Nguyễn Nhƣ Ngọc, ngƣời định hƣớng bảo em nhiều kiến thức điều em sai sót q trình thực hiện, truyền đạt cho em nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu, cách tiếp cận với vấn đề, cách giải vấn đề bị khúc mắc Ngồi để hồn thành tốt khóa luận không kể đến giúp đỡ Thầy Cô Viện Công Nghệ Sinh Học Lâm Nghiệp, Trƣờng Đại Học Lâm Ngiệp Việt Nam, gia đình nhƣ bạn bên giúp đỡ em nhiều quãng thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn đến Thầy Cô giáo th.s Nguyễn Thị Hồng Nhung Bộ môn Công nghệ Vi Sinh - Hóa Sinh hỗ trợ tạo điều kiện cho em trang thiết bị cách tốt để em hồn thành đƣợc khóa luận Dù đƣợc bảo tận tình T.S Nguyễn Nhƣ Ngọc Thầy Cô viện, với nỗ lực thân em cố gắng hồn thiện khóa luận Tuy nhiên em q trình thực hiện, em cịn nhiều sai sót, kiến thức cịn hạn chế Em kính mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến đánh giá Thầy Cơ để báo cáo em đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC BIỂU ĐỒ v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC VIẾT TẮT, KÝ HIỆU vii ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Vai trò ngành chế biến thủy sản Việt Nam 1.2 Hiện trạng môi trƣờng sở chế biến thủy sản 1.3 Chitin chitosan 1.3.1 Cấu trúc hóa học chitin chitosan 1.3.2 Tính chất chitin chitosan 1.4 Ứng dụng chitin chitosan 1.4.1 Ứng dụng bảo quản hoa 1.4.2 Ứng dụng nuôi cấy trồng 1.4.3 Ứng dụng công nghiệp sản xuất nƣớc hoa 1.4.4 Ứng dụng y dƣợc 1.5 Tình hình nghiên cứu chitin chitosan 11 1.5.1 Trên giới 11 1.5.2 Trong nƣớc 12 1.6 Giới thiệu phƣơng pháp tách chiết thu nhận chitin chitosan 13 1.6.1 Phƣơng pháp tách chiết chitin 13 1.6.2 Phƣơng pháp thu nhận chitosan 15 CHƢƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 17 2.2 Nội dung nghiên cứu 17 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 17 2.3.1 Phƣơng pháp thu thập lựa chọn nguyên liệu 17 ii 2.3.2 Hóa chất 17 2.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 17 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22 3.1 Lƣợng chitin chitosan thu đƣợc từ vỏ cua 22 3.1.1 Ảnh hƣởng nồng độ HCl 22 3.1.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ nguyên liệu dung môi tới hàm lƣợng chitin chitosan thu đƣợc 23 3.1.3 Ảnh hƣởng thời gian khử khoáng tới lƣợng chitin chitosan 25 3.2 Kết thu nhận chitin chitosan từ vỏ tôm 26 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 29 4.1 Kết luận 29 4.2 Kiến nghị 29 TÀI LIÊU THAM KHẢO iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Năng lực sản xuất sở chế biến thủy sản đông lạnh Bảng 1.2: Hàm lƣợng chitin vỏ số loại giáp xác 13 Bảng 3.1: Ảnh hƣởng nồng độ HCl tới hàm lƣợng chitin chitosan thu đƣợc từ vỏ cua 22 Bảng 3.2: Ảnh hƣởng tỉ lệ nguyên liệu dung môi tới hàm lƣợng chitin chitosan từ vỏ cua 24 Bảng 3.3: Ảnh hƣởng thời gian khử khoáng đến hiệu suất chitin chitosan từ vỏ cua 25 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng nồng độ HCl tới hàm lƣợng chiin chitosan thu đƣợc từ vỏ tôm 27 iv DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1 Hàm lƣợng chitin chitosan thu đƣợc từ vỏ cua sau thay đổi nồng độ HCL trình khử khoáng 23 Biểu đồ 3.2 Hàm lƣợng chitin chitosan thô thu đƣợc từ vỏ sau thay đổi tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi q trình khử khống 24 Biểu đồ 3.3 Hàm lƣợng chitin chitosan thô thu đƣợc từ vỏ cua sau thay đổi thời gian khử khoáng 26 Biểu đồ 3.4 Hàm lƣợng chitin thitosan thô thu đƣợc từ vỏ tôm sau thay đổi nồng độ HCL 28 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.4: Thành phần hóa học vỏ tôm Hình 1.1: Cấu trúc chitin Hình 1.2: Cấu trúc chitosan Hình 1.3: Hình ảnh chitin chitosan từ vỏ cua Hình 1.5: Q trình deacetyl hóa phƣơng pháp hóa học 16 Hình 2.1: Nguyên liệu: Vỏ cua(a), vỏ tôm(b) 17 Hình 2.2: Sơ đồ tách chiết chitin (Quy trình 1) 18 Hình 2.3: Khử khống q trình 18 Hình 2.4: Sơ đồ tách chiết chitin (Quy trình 2) 19 Hình 2.5: Khử khống quy trình 19 Hình 2.6: Sơ đồ tách chiết chitin (Quy trình 3) 20 Hình 2.7: Sơ đồ tách chiết chitin từ vỏ tôm 21 Hình 3.1: Hình ảnh chitin(a) chitosan(b) thu đƣợc từ vỏ cua sau thay đổi nồng độ HCl q trình khử khống 22 Hình 3.2: Hình ảnh chitin (a) chitosan (b) thu đƣợc từ vỏ cua sau thay đổi tỷ lệ ngun liệu/dung mơi q trình khử khống 24 Hình 3.3: Hình ảnh vỏ cua sau qua trình khử khống 25 Hình 3.4: Hình ảnh chitin thu đƣợc từ vỏ cua 25 Hình 3.5: Hình ảnh vỏ tơm sau q trình khử khống 27 Hình 3.6: Hình ảnh chitin thu đƣợc từ vỏ tơm 27 vi DANH MỤC VIẾT TẮT, KÝ HIỆU “Gross Domestic Product” (tổng sản phẩm quốc nội) đƣợc GDP hiểu giá trị thị trƣờng tất hàng hóa, dịch vụ cuối quốc gia/ vùng lãnh thổ đƣợc sản xuất chu kỳ định, thƣờng đƣợc tính theo đơn vị năm IQF "Individual Quick Frozen" nghĩa cấp đông nhanh cá thể BOD (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá) BOD lƣợng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá chất hữu theo phản ứng COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) COD lƣợng oxy cần thiết để oxy hoá hợp chất hoá học nƣớc bao gồm vô hữu FDA LiSCN Cục quản lý Thực phẩm Dƣợc phẩm Thioxianat liti Ca(SCN)2 Thioxianat canxi vii ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành thuỷ sản đóng vai trò quan trọng việc cung cấp thực phẩm cho nhân loại, tạo hội công ăn việc làm cho hàng triệu ngƣời dân lao động đặc biệt vùng nơng thơn vùng ven biển Ngồi ra, ngành thủy sản ngành cơng nghiệp có đóng góp lớn vào phát triển kinh tế đất nƣớc Tuy nhiên, với phát triển ngày mạnh mẽ ngành thủy sản, khối lƣợng lớn phế phụ phẩm sau trình chế biến chƣa đƣợc sử dụng triệt để có hiệu gây lãng phí nhiễm mơi trƣờng Trong thành phần phế phụ phẩm thủy sản, đặc biệt lƣợng vỏ tôm, cua chứa hàm lƣợng lớn hợp chất hữu chitin, có giá trị ứng dụng cao nhiều lĩnh vực khác nhƣ y tế, môi trƣờng, thực phẩm đƣợc tách chiết thu nhận dƣới dạng tinh khiết Do đó, nhà khoa học nƣớc giới quan tâm đến nghiên cứu trình thu nhận chitin, chitosan để nâng cao giá trị ứng dụng hợp chất Để góp phần nghiên cứu xây dựng quy trình tách chiết, thu nhận chi tin từ phế phụ phẩm ngành thủy sản, lựa chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình tách chiết Chitin thu nhận Chitosan từ phế phụ phẩm ngành thủy sản ” nhằm tận dụng giá trị từ nguồn phế phụ phẩm trình chế biến thủy sản góp phần xử lý nhiễm mơi trƣờng gây nguồn phế phụ phẩm CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Vai trò ngành chế biến thủy sản Việt Nam Ngành chế biến thủy sản ngành kinh tế mũi nhọn, sản xuất hàng hóa lớn, đầu hội nhập kinh tế quốc tế Với tăng trƣởng nhanh hiệu quả, thủy sản đóng góp tích cực chuyển đổi cấu kinh tế nông nghiệp, nơng thơn, đóng góp hiệu cho cơng xóa đói, giảm nghèo, giải việc làm cho triệu lao động, nâng cao đời sống cho cộng đồng dân cƣ khắp vùng nông thôn, ven biển, đồng bằng, trung du, miền núi…, đồng thời góp phần quan trọng bảo vệ an ninh quốc phòng vùng biển đảo Tổ quốc Theo số liệu Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, từ năm 2001 đến năm 2012, sản phẩm thủy sản qua chế biến tiêu thụ nội địa không ngừng tăng lên, từ 277 ngàn năm 2001 đến 680 ngàn năm 2010, đạt tốc độ tăng trƣởng bình quân 10.5%/năm, giá trị tăng 20,1%/năm Sản phẩm thủy sản chế biến ngày đa dạng chủng loại, chất lƣợng ngày nâng cao, giá bán ngày cao Số lƣợng doanh nghiệp chế biến thủy sản nội địa tăng nhanh (bảng 1.1) Bảng 1.1: Năng lực sản xuất sở chế biến thủy sản đông lạnh Chỉ tiêu 2002 2007 2012 211 320 429 3.150 4.262 7.870 Cố thiết bị cấp đông (chiếc) 836 1.318 1.378 Tủ đông tiếp xúc (chiếc) 517 681 694 Tủ đơng gió (chiếc) 193 355 376 Tủ đông IQF (chiếc) 126 282 317 Số sở chế biến Tổng sở thiết bị cấp đông (tấn/ngày) Không phát triển mạnh thị trƣờng nƣớc, ngành chế biến thủy sản phát triển mạnh lĩnh vực xuất sang thị trƣờng quốc tế Trong giai đoạn 2001 – 2015,xuất thủy sản Việt Nam tăng nhanh giá trị khối lƣợng Đến năm 2015, giá trị xuất đạt 6,57 tỷ USD, sản phẩm thủy sản đƣợc xuất sang 164 nƣớc vùng lãnh thổ [1] 1.2 Hiện trạng môi trƣờng sở chế biến thủy sản Theo Viện nghiên cứu hải sản Việt Nam, năm 2012 nƣớc ta có 1.015 sở chế biến thủy sản quy mô lớn nhỏ khác nhau, sản xuất sản phẩm xuất tiêu dùng nội địa Sự phát triển nhanh chóng ngành chế biến kéo theo bất cập lĩnh vực phụ trợ khác, có quản lý xử lý chất thải sau chế biến Các thành phần gây nhiễm mơi trƣờng từ chế biến thủy sản gồm phế liệu chất thải rắn, chất thải lỏng, khí thải mùi chế biến mơi chất lạnh nhiều chất thải nguy hại khác Ví dụ nhƣ, điều tra Viện Nghiên cứu sinh học cho thấy, chế biến thủy sản đông lạnh, sản xuất đƣợc thành phẩm tôm thải môi trƣờng 0,75 phế thải (với cá tra philê 1,8 tấn/tấn thành phẩm, nhuyễn thể chân đầu - 0,45 tấn, nhuyễn thể hai mảnh vỏ đến tấn/tấn thành phẩm ) Đáng kể phế liệu chất thải rắn, chất thải lỏng nhƣ đầu, xƣơng, da, vây, vảy, vỏ tôm…là lƣợng chất thải giàu hữu cơ, đặc biệt thành phần giàu protein nên nhiều phế liệu dễ lên men thối rữa phân hủy Các chất thải có khả làm xuống cấp nghiêm trọng chất lƣợng môi trƣờng sống xung quanh [2] Để đánh giá thực trạng môi trƣờng sở chế biến thủy sản, Viện Nghiên cứu sinh học điều tra trực tiếp 402 sở quy mô công nghiệp 34 tỉnh thành phố nƣớc Kết cho thấy có 338 doanh nghiệp, chiếm tỷ lệ 84% sở, có hệ thống xử lý nƣớc thải, chủ yếu đƣợc xây dựng giai đoạn 2001-2010 Trong năm 2011 có 27 doanh nghiệp xây hệ thống xử lý nƣớc thải Về lƣợng phế liệu thủy sản sau chế biến, chủ yếu chất thải rắn, có khoảng gần 50% số doanh nghiệp có từ dƣới 50 đến 100 tấn/năm; 22,6% có 100-500 tấn/năm, gần 9% có từ 500-300 tấn/năm, 36,5% có 500-1.000 tấn/năm 27,5% có 1.000 tấn/năm Theo nhƣ điều tra nghiên cứu, phần lớn phế phụ phẩm trình chế biến cá đƣợc thu gom tận dụng để sản xuất sản phẩm nhƣ bột cá, dầu cá thức ăn chăn nuôi… Tuy nhiên, lƣợng khổng lồ chất thải rắn (vỏ tơm, vỏ cua) thải từ q trình chế biến tôm, cua giải đƣợc phần CHƢƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu - Tách chiết đƣợc chitin từ vỏ phế thải thủy hải sản - Điều chế đƣợc chitosan từ chitin thu đƣợc 2.2 Nội dung nghiên cứu - Thu thập mẫu lựa chọn nguyên liệu - Xác định thơng số q trình khử khống (nồng độ HCl, thời gian khử tỉ lệ nguyên liệu dung môi) 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp thu thập lựa chọn nguyên liệu - Chọn vỏ tôm (tôm sú nuôi), mai cua (cua đồng) tƣơi sau loại hết phần thịt cịn sót lại Thu mua vỏ cua, tơm từ chợ trung trâm thị trấn Xuân Mai - huyện Chƣơng Mỹ - TP Hà Nội nhà hàng có dùng đến nguyên liệu tôm, cua - Sau thu mua đƣợc vỏ tôm, rửa sạch, trần qua nƣớc sôi, sau để khơ, nƣớc đƣợc bảo quản, lƣu trữ ngăn trữ đông (nhiệt độ 0oC) để phục vụ cho thí nghiệm a b Hình 2.1: Ngun liệu: Vỏ cua(a), vỏ tơm(b) 2.3.2 Hóa chất Các hóa chất đƣợc sử dụng: HCl, NaOH 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu a Phƣơng pháp tách chiết chitin 17  Từ vỏ cua Từ vỏ cua, sử dụng axit HCl để thực q trình khử khống  Sự ảnh hƣởng nồng độ HCl đến lƣợng chitin thu đƣợc Nguyên liệu (vỏ cua) Sự tự phân ( 28 ±20C, 24giờ) Khử khoáng (3%, 4%, 5% HCl, 28 ±20C,w/v=1:5, 16giờ) Khử protein (4% NaOH, 28 ± 20C, 20giờ) Chitin Hình 2.2: Sơ đồ tách chiết chitin (Quy trình 1) Bƣớc 1: Khử khoáng Ngâm 10g vỏ cua vào dung dịch HCl với nồng độ khác 3%, 4%, 5%, cố định tỉ lệ nguyên liệu dung môi HCl w/v = 1:5, 16 Sau vớt ra, rửa đến pH trung tính Hình 2.3: Khử khống trình 18 Bƣớc 2: Khử protein Sử dụng NaOH 5%, nhiệt độ 280C, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1:5 (w/v), 20 giờ, chất rắn vớt rửa ngâm vào nƣớc pH đạt trung tính Chitin thơ thu đƣợc làm khơ đến giịn đƣợc nghiền nhỏ Tính khối lƣợng Chitin khơ thu đƣợc  Sự ảnh hƣởng tỉ lệ nguyên liệu dung mơi q trình khử khống đến lƣợng chitin thu đƣợc: Nguyên liệu (vỏ cua) Sự tự phân ( nhiệt độ 28 ±20C, 24giờ) Khử khoáng HCl 5%, 28 0C,w/v=1:5, 2:5, 3:5, 16giờ) Khử protein (4% NaOH, 28 ± 20C, 20giờ) Chitin Hình 2.4: Sơ đồ tách chiết chitin (Quy trình 2) Bƣớc 1: Khử khống Ngâm 10g vỏ cua vào dung dịch HCl với nồng độ 5% tỉ lệ nguyên liệu dung dich HCl đƣợc thay đổi lần lƣợt w/v=1:5, w/v= 2:5, w/v=3:5, 16 Sau vớt ra, rửa đến pH trung tính Hình 2.5: Khử khống quy trình 19 Bƣớc 2: Khử protein Sử dụng NaOH 5%, nhiệt độ 280C, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1:5 (w/v), 20 giờ, chất rắn vớt rửa ngâm vào nƣớc pH đạt trung tính Chitin thơ thu đƣợc làm khơ đến giịn đƣợc nghiền nhỏ Tính khối lƣợng Chitin khô thu đƣợc  Sự ảnh hƣởng thời gian khử khoáng đến lƣợng chitin chitosan thu đƣợc Nguyên liệu (vỏ cua) Sự tự phân ( nhiệt độ 280C, 24giờ) Khử khoáng ( HCl 5%, w/v=1:5 , 280C, 4giờ, giờ, 16giờ) Khử protein (4% NaOH, 280C, 20giờ) Chitin Hình 2.6: Sơ đồ tách chiết chitin (Quy trình 3) Bƣớc 1: Khử khống Ngâm 10g vỏ cua vào dung dịch HCl với nồng độ 5% tỉ lệ nguyên liệu dung dich HCl đƣợc thay đổi lần lƣợt w/v=1:5, thời gian thay đổi lần lƣợt giờ, giờ, 16 Sau vớt ra, rửa đến pH trung tính.Bƣớc 2: Khử protein Sử dụng NaOH 5%, nhiệt độ 280C, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1:5 (w/v), 20 giờ, chất rắn vớt rửa ngâm vào nƣớc pH đạt trung tính Chitin thơ thu đƣợc làm khơ đến giịn đƣợc nghiền nhỏ Tính khối lƣợng Chitin khô thu đƣợc 20  Từ vỏ tôm - Sự ảnh hƣởng nồng độ HCl đến lƣợng chitin thu đƣợc: Nguyên liệu (vỏ tôm) Sự tự phân ( nhiệt độ 28 ±20C, 24giờ) Khử khoáng (3%, 4%, 5% HCl, 28 ±20C,w/v=1:5, 16giờ) Khử protein (4% NaOH, 28 ± 20C, 20giờ) Chitin Hình 2.7: Sơ đồ tách chiết chitin từ vỏ tơm Bƣớc 1: Khử khống Ngâm 10g vỏ tôm vào dung dịch HCl với nồng độ khác 3%, 4%, 5%, tỉ lệ nguyên liệu dung dich HCl w/v=1:5, 16 Sau vớt ra, rửa đến pH trung tính Bƣớc 2: Khử protein Sử dụng NaOH 4%, nhiệt độ 280C, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1:5 (w/v), 20 giờ, chất rắn vớt rửa ngâm vào nƣớc pH đạt trung tính Chitin thơ thu đƣợc làm khơ đến giịn đƣợc nghiền nhỏ Tính khối lƣợng Chitin khô thu đƣợc b, Phương pháp điều chế chitosan - Khử acetyl hóa Để deacetyl hóa, sử dụng NaOH nồng độ NaOH 30% 650C, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1:10 (w/v), 20 Chất rắn thu đƣợc sau rửa nƣớc cất đến pH trung tính sấy khơ 650C Ta thu đƣợc chitosan thô 21 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Lƣợng chitin chitosan thu đƣợc từ vỏ cua 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ HCl Trong qúa trình khử khống, nồng độ dung mơi sử dụng có ảnh hƣởng lớn tới hiệu suất tách chiết chitin Trong đề tài này, để thực trình khử khống, dung mơi axit HCl đƣợc sử dụng Khi thay đổi nồng độ cuả HCl, lƣợng chitin tách chitosan tách chiết đƣợc từ vỏ cua đƣợc thể bảng 3.1 hình 3.1 Bảng 3.1: Ảnh hưởng nồng độ HCl tới hàm lượng chitin chitosan thu từ vỏ cua Nồng độ HCl Lƣợng chitin thô thu đƣợc (%) HCl 3% HCl 4% HCl 5% 11,2 12,35 13,59 5,31 5,68 8,45 Lƣợng chitosan thơ thu đƣợc (%) a b Hình 3.1: Hình ảnh chitin(a) chitosan(b) thu từ vỏ cua sau thay đổi nồng độ HCl q trình khử khống 22 16 13.59 14 12 12.35 11.2 % 10 8.45 5.68 5.31 HCl 3% HCl 4% HCl 5% Nồng độ HCl Lƣợng Chitin thô thu đƣợc Lƣợng Chitosan thô thu đƣợc Biểu đồ 3.1 Hàm lượng chitin chitosan thu từ vỏ cua sau thay đổi nồng độ HCL trình khử khoáng Từ kết thể bảng 3.1 biểu đồ 3.1, thấy đƣợc rằng: nồng độ HCl có ảnh hƣởng tới hiệu suất q trình khử khống HCl có tác dụng làm tan thành phần khống có vỏ tơm, cua, đặc biệt hợp chất Canxi Khi khử khoáng nồng độ HCl thay đổi, hàm lƣợng chitin chitosan thu đƣợc thay đổi Ở nồng độ HCl 5%, thu đƣợc lƣợng chitin chitosan nhiều (Hàm lƣợng chitin thô 13,59%, hàm lƣợng chitosan thô thu đƣợc 8,45%) Do đó, bƣớc đầu thấy rằng, với HCl 5% thích hợp cho q trình khử khống từ vỏ tơm, cua Nồng độ đƣợc sử dụng cho nghiên cứu 3.1.2 Ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu dung môi tới hàm lượng chitin chitosan thu Tỉ lệ ngun liệu dung mơi có ảnh hƣởng tới hiệu suất trình tách chiết Do đó, để chọn đƣợc tỉ lệ dung mơi nguyên liệu thích hợp, đề tài tiến hành thay đổi dải tỉ lệ khác từ (1:5; 2:5 3:5) Kết đƣợc trình bày bảng 3.2 hình 3.2 23 Bảng 3.2: Ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu dung môi tới hàm lượng chitin chitosan từ vỏ cua Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (w/v) Lƣợng chitin thô thu đƣợc (%) Lƣợng chitosan thô thu đƣợc(%) 1:5 13,37 8,31 2:5 8,74 5,124 3:5 3,14 2,316 b a b b Hình 3.2: Hình ảnh chitin (a) chitosan (b) thu từ vỏ cua sau thay đổi tỷ lệ nguyên liệu/dung môi q trình khử khống 16 14 13.37 12 10 % 8.31 8.74 5.124 3.14 2.316 tỉ lệ 1:5 tỉ lệ 2:5 tỉ lệ 3:5 Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (w/v) Lƣợng Chitin thô thu đƣợc Lƣợng Chitosan thô thu đƣợc Biểu đồ 3.2 Hàm lượng chitin chitosan thô thu từ vỏ sau thay đổi tỷ lệ nguyên liệu/dung môi trình khử khống Từ kết bảng 3.2 biểu đồ 3.2 thấy rằng, tỉ lệ nguyên liệu dung mơi có ảnh hƣởng tới lƣợng chitin chitosan thu đƣợc Khi tỉ lệ 24 nguyên liệu/dung môi tăng, kết cho thấy lƣợng chitin chitosan tăng Với nồng độ HCl 5% thí nghiệm này, tỉ lệ nguyên liệu dung môi 1:5 (v/v) thích hợp cho q trình thu nhận chitin chitosan Vì tỉ lệ thơng số đƣợc lựa chọn để thực nghiên cứu 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian khử khoáng tới lượng chitin chitosan Thời gian khử khống có ảnh hƣởng tới hiệu suất tách chiết chitin chitosan Do đó, để chọn đƣợc thời gian phù hợp, đề tài tiến hành thay đổi thời gian khử khoáng Kết đƣợc thể bảng 3.3 hình 3.3 Bảng 3.3: Ảnh hưởng thời gian khử khoáng đến hiệu suất chitin chitosan từ vỏ cua Thời gian khử khống (t) Lƣợng chitin thơ thu đƣợc (%) Lƣợng chitosan thô thu đƣợc (%) 6,55 6,17 7,32 6,79 Hình 3.3: Hình ảnh vỏ cua sau qua trình khử khống Hình 3.4: Hình ảnh chitin thu từ vỏ cua 25 16 12,16 8,54 14 12.16 12 10 8.54 7.32 % 6.55 6.79 6.17 4 giờ 16 Thời gian khử khống Lƣợng Chitin thơ thu đƣợc Lƣợng Chitosan thô thu đƣợc Biểu đồ 3.3 Hàm lượng chitin chitosan thô thu từ vỏ cua sau thay đổi thời gian khử khoáng Từ kết bảng 3.3 biểu đồ 3.3 thấy khử khoáng thời gian thay đổi, hàm lƣợng chitin chitosan thu đƣợc thay đổi Ở thời gian khử khoáng 16 giờ, hiệu thu nhận chitin chitosan đạt cao (lƣợng chitin thô thu đƣợc 12,16%, lƣợng chiosan thô thu đƣợc 8,54%) Do đó, thời gian 16 thơng số thích hợp cho trình thu nhận chitin chitosan từ vỏ cua 3.2 Kết thu nhận chitin chitosan từ vỏ tơm Trong q trình khử khống, nồng độ dung mơi sử dụng có ảnh hƣởng lớn tới hiệu suất tách chiết chitin Trong đề tài này, để thực q trình khử khống, dung mơi axit HCl đƣợc sử dụng Khi thay đổi nồng độ cuả HCl, lƣợng chitin tách chitosan tách chiết đƣợc từ vỏ tôm đƣợc thể bảng 3.4 hình 3.4 26 Bảng 3.4: Ảnh hưởng nồng độ HCl tới hàm lượng chiin chitosan thu từ vỏ tôm Nồng độ HCl Lƣợng chitin thô thu đƣợc (%) Lƣợng chitosan thô thu đƣợc (%) 3% 12,07 10,21 4% 14,58 12,78 Hình 3.5: Hình ảnh vỏ tơm sau q trình khử khống Hình 3.6: Hình ảnh chitin thu từ vỏ tôm 27 5% 18,24 14,49 % 20 18 16 14 12 10 18.24 14.58 14.49 12.78 12.07 10.21 HCl 3% HCl 4% HCl 5% nồng độ HCl Lƣợng Chitin thô thu đƣợc Lƣợng Chitosan thô thu đƣợc Biểu đồ 3.4 Hàm lượng chitin thitosan thô thu từ vỏ tôm sau thay đổi nồng độ HCL Từ kết thu đƣợc ta thấy từ ngun liệu vỏ tơm, khử khống nồng độ HCl 5% thu đƣợc lƣợng chitin chitosan thu đƣợc nhiều (lƣợng chitin thô thu đƣợc 18,24%, lƣợng chitosan thô thu đƣợc 14,49%) Qua kết thu đƣợc từ trình tách chiết chitin chitosan từ vỏ cua vỏ tơm, thấy rằng: Từ kết quy trình hình 2.2 quy trình hình 2.8, ta thấy sử dụng dung môi với tỉ lệ thời gian nhƣ có nguyên liệu đƣợc thay đổi vỏ cua đồng vỏ tôm sú Ta thấy lƣợng chitin chitosan từ vỏ tơm thu đƣợc nhiều lƣợng chitin chitosan thu đƣợc từ vỏ cua Ở nồng độ HCl 3% lƣợng chitin thu đƣợc từ vỏ cua 11,2% từ vỏ tôm 12,07%; lƣợng chitosan thô thu đƣợc từ vỏ cua 5,31% từ vỏ tôm 10,21% Ở nồng độ HCl 4% lƣợng chitin thô thu đƣợc 12,35% từ vỏ tôm 14,58%; lƣợng chitosan thô thu đƣợc từ vỏ cua 5,68% từ vỏ tôm 12,78% Ở nông độ HCl 5% lƣợng chitin thô thu đƣợc từ vỏ cua 13,59% từ vỏ tôm 18,24%; lƣợng chitosan thu đƣợc từ vỏ cua 8,45% từ vỏ tôm thu đƣợc 14,49% Theo tác giả Hackman cộng sự, để tách chiết đƣợc chitin chitosan từ vỏ tôm, thu đƣợc chitin với hiệu suất 17%, có dạng bột màu vàng So với kết đề tài thu đƣợc hiệu suất chitin nồng độ HCl 3% 12,07%, nồng độ HCl 4% 14,58%, nồng độ HCl 5% 18,24% 28 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua đề tài nghiên cứu, thu đƣợc kết sau: - Đã thu thập đƣợc nguyên liệu phù hợp để tiến hành nghiên cứu - Đã xác định đƣợc nồng độ HCl thích hợp cho q trình khử khống 5%, lƣợng chitin thu đƣợc 13,59% chitosan thu đƣợc 8,45% - Đã xác định đƣợc tỉ lệ nguyên liệu/dung mơi thích hợp cho q trình thu nhận chitin chitosan 1:5 (w/v), lƣợng chitin thu đƣợc 13,37% chitosan 8,31% - Đã xác định đƣợc thời gian thích hợp 16 giờ, lƣợng chitin thu đƣợc 12,16% chitosan 8,54% - Đã thu nhận đƣợc 18,24% chitin 14,49% chitosan từ vỏ tôm 4.2 Kiến nghị Qua nghiên cứu ta thấy chitosan có ứng dụng ngành, có số kiến nghị sau: - Nghiên cứu hồn thiện quy trình thu nhận chitin chitosan từ vỏ cua vỏ tôm - Nghiên cứu ứng dụng chitin chitosan thu đƣợc để tạo số sản phẩm đánh giá khả ứng dụng chúng - Tiếp tục tiến hành q trình nghiên cứu thơng số q trình khử khống, khử protein deacety hóa 29 TÀI LIÊU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Hiệp hội chế biến xuất thủy sản Việt Nam ,“Tổng quan ngành thủy sản Việt Nam” www.vasep.com.vn http://www.thuysanvietnam.com.vn/thuc-trang-moi-truong-o-cac-co-so-che- bien-thuy-san-article-2943.tsvn http://doan.edu.vn/do-an/de-tai-tim-hieu-ve-chitin-chitosan-5929/ Trần Thị Luyến Huỳnh Duy Bảo số cộ (2000) Hoàn thiện quy trình sản xuất chitin - chitosan chế biến số sản phẩm công nghiệp từ phế liệu vỏ tôm, cua, Báo cáo khoa học, Đề tài cấp bộ, Nha Trang Đỗ Đình Ràng, Phạm Đình Cƣờng (2000) “ Xác định hàm lƣợng chitin số lồi thủy sản Việt Nam”, tạp chí HH CNHH, số Lê Năm “ Ứng dụng chitosan điều trị bỏng” Viện Bỏng Quốc Gia Lê Văn Hòa, Nguyễn Bảo Vệ “ Nghiên cứu bảo quản tƣơi, kéo dài thời gian tồn trữ trái Cần Thơ”, Đại Học Cần Thơ Lƣu Văn Chính (2001), “Xác định độ acetyl hóa chitosan phƣơng pháp phổ H-NMR IR” Tạp trí hóa học , T39 Nguyễn Hữu Hƣng (2000) “Góp phần nghiên cứu cách xác định số tính chất chitosan”, Tạp trí dƣợc học , Số 10 Nguyễn Hữu Đức “ Ứng dụng chitosan y dƣợc”, Đại Học Y Dƣợc TPHCM 11 Nguyễn Hoàng Hà, Đào Quốc Ân (2000) “ Sản xuất Chitin chitosan từ đầu vỏ tôm phế thải ngành xuất thủy- hải sản” Tạp trí hóa học, T21, Số 12 Nguyễn Ngọc Thủy “ Điều Chế chitosan phƣơng pháp hóa sinh số ứng dụng chitosan” Luận văn thạc sỹ- Trƣờng Đại Học Quốc Gia TPHCM Tài liệu tiếng anh 13 George A.F.Robers (1992), “ Chitin chemistry”, Memillan, London 14 Ruey-Shin Juang, Ru-Ling Tseng, Feng-Chin Wu & Shwu-Hwa Leel, (1997) Adsorption Behavior of Reactive Dyes from Aqueous Solutions on Chitosan, J.Chem T ech Biotechnol, V70, pp 391-399 15 Z.G Hu, J.Zhang, W.L Chan, Y.S Szeto, (2006) The sorption of acid dye onto chitosan nanoparticles, Polymer, V 47, pp 5838-5842 16 W.A Moais, A.L.PFermandes, T.N.C.Dantas, M.R.Pereira, J.L.C.Fonseca, (2007) Sorption studies of a model anionic dye on crosslinked chitosan, Colloid and Surfaces, V 310, pp 20-31 17 C.E.Bulawa, B.C.Osmod- Chitin synthasee I and Chitin Synthasee II are not required for Chitin synthesis in invo in Saccharomyces cerevisiae, PNAS USA 87 (1990) 7424-7428 ... lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu quy trình tách chiết Chitin thu nhận Chitosan từ phế phụ phẩm ngành thủy sản ” nhằm tận dụng giá trị từ nguồn phế phụ phẩm q trình chế biến thủy sản góp phần xử lý... tâm đến nghiên cứu trình thu nhận chitin, chitosan để nâng cao giá trị ứng dụng hợp chất Để góp phần nghiên cứu xây dựng quy trình tách chiết, thu nhận chi tin từ phế phụ phẩm ngành thủy sản, lựa... CHƢƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu - Tách chiết đƣợc chitin từ vỏ phế thải thủy hải sản - Điều chế đƣợc chitosan từ chitin thu đƣợc 2.2 Nội dung nghiên cứu - Thu thập mẫu lựa