Điều chế chitin chitosan từ vỏ tôm và nghiên cứu ứng dụng của màng chitosan trong bảo quản táo ta

Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA - - ĐIỀU CHẾ CHITIN/CHITOSAN TỪ VỎ TÔM VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA MÀNG CHITOSAN TRONG BẢO QUẢN TÁO TA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM SVTH: CHẾ THỊ PHƯƠNG THẢO GVHD: TS TRẦN MẠNH LỤC Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Việt Nam quốc gia có biển lớn nằm vùng Biển Đông − với số biển khoảng 0,01 − gấp lần giá trị trung bình giới Với đường bờ biển dài, lại chứa đựng nhiều nguồn tài nguyên phong phú đa dạng với trữ lượng, quy mô thuộc loại khá, cho phép phát triển nhiều lĩnh vực kinh tế biển quan trọng, đặc biệt phải nói tới ngành ni trồng, khai thác chế biến thủy sản Kinh tế biển ngày phát triển, phế thải từ nhà máy chế biến thủy hải sản thải ngày nhiều Trước đây, loại phế thải chủ yếu dùng để làm thức ăn cho gia súc nên giá trị kinh tế thấp cịn gây nhiễm môi trường lượng phế thải không sử dụng hết Việc tận dụng phế thải vào việc tái sản xuất nhiều người quan tâm đầu tư Qua nhiều nghiên cứu, người ta chứng minh vỏ loài giáp xác tôm, cua, mai mực, vỏ côn trùng, số lồi nấm có chứa chitin - polisaccarit mà thân dẫn xuất có nhiều đặc tính q báu như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virut, chống viêm, tính hịa hợp sinh học cao đặc biệt có khả tự phân hủy sinh học Với khả ứng dụng rộng rãi chitin – chitosan mà nhiều nước giới Việt Nam nghiên cứu sản xuất sản phẩm Để góp phần nâng cao hiệu sử dụng nguồn phế thải thủy hải sản nước ứng dụng sản phẩm tạo từ nguồn phế thải công nghệ thực phẩm, chọn đề tài “Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản táo ta” Mục đích nghiên cứu - Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm - Nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản táo ta Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng: vỏ tôm, táo ta 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Quy mơ phịng thí nghiệm Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết - Phân tích tổng hợp lý thuyết: nghiên cứu sở khoa học đề tài - Nghiên cứu giáo trình tài liệu tham khảo có liên quan đến đề tài - Trao đổi với giáo viên hướng dẫn - Dùng toán học thống kê để xử lý kết 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm - Nghiên cứu ảnh hưởng màng chitosan đến thay đổi tiêu vật lý, hóa học táo ta sau bảo quản Cấu trúc khóa luận gồm phần Mở đầu trang (trang – 2) Chương I: Tổng quan 24 trang (trang – 27) Chương II: Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu trang (trang 28 – 32) Chương III: Kết bàn luận 15 trang (trang 33 – 48) Kết luận kiến nghị trang (trang 49) Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa CHƯƠNG I: TỔNG QUAN A - Chitin, chitosan 1.1 Chitin [1][2] 1.1.1 Nguồn gốc, cấu trúc a Nguồn gốc Chitin polysaccharide có nhiều tự nhiên, sản lượng đứng thứ hai sau xenlulozo Tên khoa học poli−β−(1,4)2−axetamido−2−deoxy−D−glucose, phân tử có chứa nhóm amino Cấu trúc hóa học chitin gần giống với xenlulozo Chitin bao gồm β(1−4) liên kết đơn vị amino đường N – acetyl − glucosamine, nguồn sản xuất Chitin thành phần cấu trúc vỏ (bộ xương ngồi) động vật khơng xương sống có lồi giáp xác (tôm, cua) Khi chế biến loại hải sản giáp xác, lượng chất thải (chứa chitin) chiếm tới 50% khối lượng đầu vào số tính tồn giới 5,11 triệu tấn/năm Ngồi cịn tìm thấy nhiều tế bào, nấm, loài động vật thân mềm da người Trong nấm, chitin thành phần thiết yếu bên tường bao quanh bảo vệ tế bào nấm môi trường Chitin tham gia vào độ cứng thành tế bào Các polymer chitin nguồn gốc sinh học tổng hợp hoạt động enzym gọi enzym tổng hợp chitin (CHS) Ở nấm men bánh mì, số hoạt động CHS tổng hợp chitin nội bào địa điểm khác giai đoạn đặc biệt loại nấm vừa chớm nở đơn bào Về mặt lịch sử, chitin Braconnot phát vào năm 1821 cặn dịch chiết loại nấm Ông đặt tên cho chất “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc Năm 1823 Odier phân lập chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi chitin hay “chiton”, tiếng Hy Lạp có nghĩa vỏ giáp, ơng khơng phát có mặt nitơ Cuối Odier Braconnot đến kết luận chitin có dạng cơng thức giống với xenlulozơ Từ kết nghiên cứu trước chitin, thống kê hàm lượng chitin có vỏ lồi động vật giáp xác thể qua bảng sau: Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Bảng 1.1 Hàm lượng chitin có vỏ loài động vật giáp xác Nguồn % CaCO3 % Protein % Chitin Vỏ tôm nâu 48.97 29.5 21.53 Vỏ tôm hồng 42.26 34.02 23.72 Nang mực 88.48 6.12 5.40 Mai mực ống 4.74 46.23 49.00 Vỏ cua 66.58 16.68 16.73 Vỏ loài tép nhỏ 63.94 15.46 20.06 Từ bảng trên, ta nhận thấy hàm lượng chitin mai mực ống nhiều Mặt khác, mai mực ống lại chứa chủ yếu β−chitin, mai mực ống chọn làm nguồn sản xuất β−chitin Vỏ tôm hồng chứa lượng α-chitin lớn, để sản xuất α-chitin người ta thường chọn vỏ tôm hồng làm nguyên liệu b Cấu trúc Chitin polisaccarit mạch thẳng, xem dẫn xuất xenlulozơ, nhóm (− OH) nguyên tử C2 thay nhóm axetyl amino (−NHCOCH3) Như chitin poli (N – axety – – amino – – deoxi – β − D −glucopyranozo) liên kết với liên kết β−(1,4) glicozit Trong mắt xích chitin đánh số glucozơ CH3 CH3 Hình 1.1 Cấu trúc chitin 1.1.2 Tính chất vật lý Chitin tinh thể màu trắng màu ngà, vơ định hình không mùi Không tan hầu hết dung mơi thơng dụng (do chitin có liên kết hidro chặt chẽ Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa phân tử nên chitin thể lực hạn chế hầu hết dung mơi) Chỉ tan dung mơi đặc biệt N, N − dimetylaxetamit có chứa − 10% LiCl, hay số dung môi flo hóa hexafloaxeton hay hexaflo−2−propanol với mức tan phụ thuộc vào nguồn gốc điều chế Ngoài để hịa tan chitin người ta cịn sử dụng số hệ dung môi khác như: axit fomic – axit dicloaxetic, axit tricloaxetic − dicloetan, Do chitin có khối lượng phân tử lớn, nên dễ bị cắt mạch làm giảm khối lượng phản ứng với kiềm đặc nhiệt độ cao, có khả phân hủy sinh học tự nhiên nhiều lồi sinh vật, có khả sát trùng, kháng khuẩn, kích thích sinh trưởng, Liên kết hidro phân tử β-chitin yếu so với α-chitin nên có lực mạnh nước dung mơi hữu Chính mà β-chitin trương đáng kể nước tan axit fomic axit axetic loãng 1.1.3 Mật độ điện tử nguyên tử Nitơ mạng tinh thể chitin Trong chitin mật độ điện tử nguyên tử nitơ mạng polime xác định phương pháp kinh nghiệm Zindols cho kết sau: Bảng 1.2 Mật độ điện tử nguyên tử nitơ α-chitin β-chitin tính theo phương pháp Zindols (Vịng* = vịng N−axetyl−D−glucosamin) Mật độ điện tử nguyên tử nitơ Cấu hình vịng* vịng* Α-chitin -0.262 -0.196 -0.281 -0.259 -0.231 Β-chitin -0.272 -0.125 -0.306 -0.483 -0.251 1.2 Chitosan 1.2.1 Nguồn gốc, cấu trúc [1][2] a Nguồn gốc Chitosan dạng chitin bị khử axetyl môi trường kiềm Chitosan cịn có tên poli β−(1−4)−2−amino−2−deoxi−D−glucozo poli β − (1 − 4) – D − Glucosamin Trong tự nhiên, chitosan tồn thành phần tế bào Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa số lồi nấm nên chitosan chủ yếu tạo phương pháp nhân tạo nhằm phục vụ cho đời sống, công nghiệp, cho nghiệp khoa học kĩ thuật người b Cấu trúc Trong số dẫn xuất chitin chitosan dẫn xuất quan trọng có hoạt tính sinh học cao có nhiều ứng dụng thực tế Việc sản xuất chitosan tương đối đơn giản, khơng cần dung mơi, hóa chất độc hại, đắt tiền Chitosan thu phản ứng deacetyl hóa chitin, biến đổi nhóm N−acetyl thành nhóm amin vị trí C2 Do q trình khử acetyl xảy khơng hồn tồn nên người ta quy ước độ deacetyl hóa (degree of deacetylation) DD > 50% gọi chitosan, DD < 50% gọi chitin Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ đơn vị 2−amino−2−deoxy−β−D− glucosamine liên kết với liên kết β− (1−4) glucozit Hình 1.2 Cấu trúc chitosan Chitin chitosan có cấu trúc tương tự cellulose, khác nhóm OH vị trí C2 xenlulozơ thay nhóm amin Do đó, chitosan chitin coi chất xơ có nguồn gốc động vật Qua cấu trúc chitin – chitosan ta thấy chitin có nhóm chức hoạt động −OH (H nhóm hydroxyl bậc linh động H nhóm hydroxyl bậc vịng cạnh) cịn chitosan có nhóm chức hoạt động −OH, −NH2, chitosan dễ dàng tham gia phản ứng hóa học chitin Trong thực tế mạch chitin – chitosan đan xen nhau, tạo nhiều sản phẩm đồng thời, việc tách phân tích chúng phức tạp Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Chitosan chứa nhiều nhóm –NH2 nên tan dung dịch axit Khi tan dung dịch axit, chitosan tạo gel tráng mỏng thành màng Ứng dụng tính chất nên chitosan dùng để tạo màng không thấm bảo quản trái hay dùng hỗ trợ điều trị viêm loét dày, tá tràng (trong môi trường axit dày, chitosan tạo gel che phủ, bảo vệ niêm mạc) Một số dẫn xuất chitosan dạng acetate, ascorbate, lactate, malate số dạng khác hịa tan nước Chính mà chitin biến đổi thành chitosan dẫn xuất chitosan để đáp ứng yêu cầu sử dụng khác đời sống 1.2.2 Tính chất vật lý Cơng thức phân tử: [C6H11O4N]n Phân tử lượng: Mchitosan = (161,07)n Chitosan có màu trắng ngà màu vàng nhạt, tồn dạng bột dạng vảy, khơng mùi, khơng vị, nhiệt độ nóng chảy 309 - 3110C Chitosan thể rắn, xốp nhẹ, tồn hai dạng: dạng tinh thể chiếm tỉ lệ cao (50-60%) dạng vơ định hình Chitosan có màu vàng màu trắng, không mùi, hút ẩm nhiều, không tan nước, axit đặc, kiềm đặc lỗng, khơng tan cồn axeton dung môi hữu khác Chitosan tan nhiều axit loãng tạo dung dịch keo suốt muối tan nước Độ nhớt dung dịch chitosan axit lỗng liên quan đến kích thước trọng lượng phân tử trung bình chuỗi polime Độ nhớt thay đổi theo nguồn gốc chitin phương pháp điều chế chitosan 1.2.3 Tính chất sinh học chitosan Chitosan khơng độc, dùng an tồn cho người Chúng có tính hồ hợp sinh học cao với thể, có khả tự phân huỷ sinh học Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: tính kháng nấm, tính kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích phát triển tăng sinh tế bào, có khả ni dưỡng tế bào điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống sưng u Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Ngồi ra, chitosan cịn có tác dụng làm giảm cholesterol lipid máu, hạ huyết áp, điều trị thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết Với khả thúc đẩy hoạt động peptit–insulin, kích thích việc tiết insulin tuyến tụy nên chitosan dùng để điều trị bệnh tiểu đường Nhiều cơng trình cơng bố khả kháng đột biến, kích thích làm tăng cường hệ thống miễn dịch thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế phát triển tế bào u, ung thư, HIV/AIDS, chống tia tử ngoại, chống ngứa… chitosan 1.2.4 Độc tính chitosan Vào năm 1968, K Arai cộng xác định chitosan không độc, số LD50 =16g/kg cân nặng thể, không gây độc súc vật thực nghiệm người, khơng gây độc tính trường diễn Nghiên cứu tiêm chitosan theo đường tĩnh mạch thỏ, tác giả kết luận: chitosan vật liệu hồ hợp sinh học cao, chất mang lý tưởng hệ thống vận tải thuốc, sử dụng cho đường uống, tiêm tĩnh mạch, tiêm bắp, tiêm da, mà cịn sử dụng an tồn ghép mô Dùng chitosan loại trọng lượng phân tử trung bình thấp để tiêm tĩnh mạch, khơng thấy có tích luỹ gan Loại chitosan có DD ≈ 50%, có khả phân huỷ sinh học cao, sau tiêm vào ổ bụng chuột, thải trừ dễ dàng, nhanh chóng qua thận nước tiểu, chitosan khơng phân bố tới gan lách Nhiều tác giả rõ lợi điểm chitosan: tính chất học tốt, khơng độc, dễ tạo màng, tự phân hủy sinh học, hịa hợp sinh học khơng động vật mà mô thực vật, vật liệu y sinh tốt làm mau liền vết thương 1.3 Tính chất hóa học khác chitin chitosan 1.3.1 Tính chất hóa học Trong phân tử chitin/chitosan có chứa nhóm chức −OH, −NHCOCH3 mắt xích N−axetyl−D−glucozamin nhóm –OH, nhóm −NH2 mắt xích D−glucozamin có nghĩa chúng vừa ancol vừa amin, vừa amit Phản ứng hố học xảy vị trí nhóm chức tạo dẫn xuất O −, dẫn xuất N−, dẫn xuất O–, N Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 10 Khoa Hóa Mặt khác chitin/chitosan polime mà monome nối với liên kết β−(1− 4)−glicozit; liên kết dễ bị cắt đứt chất hoá học như: axit, bazơ, tác nhân oxy hóa enzim thuỷ phân + Các phản ứng nhóm –OH - Dẫn xuất sunfat - Dẫn xuất O − axyl cuả chitin/chitn - Dẫn xuất O – tosyl hoá chitin/chitosan + Phản ứng vị trí N - Phản ứng N − axetyl hố chitosan - Dẫn xuất N − sunfat chitosan - Dẫn xuất N − glycochitosan (N – hidrroxy − etylchitosan) - Dẫn xuất acroleylen chitossan - Dẫn xuất acroleylchitosan + Phản ứng xảy vị trí O, N - Dẫn xuất O,N – cacboxymetylchitosan - Dẫn xuất N,O − cacboxychitosan - Phản ứng cắt đứt liên kết β – (1− 4) glicozit Ta xét số phản ứng cụ thể: 1.3.1.1 Phản ứng axetyl hóa (axyl hóa) Chitin khơng tan dung mơi thích hợp cho phản ứng axetyl hóa nên phản ứng chủ yếu xảy điều kiện dị thể Phản ứng axetyl hóa hồn tồn chitin anhidrit axetic (Ac 2O) thực môi trường axit metasunfonic (CH 3SO2OH) β-chitin không tan dung môi thông thường α-chitin trương đáng kể nhiều dung môi hữu (methanol) Do đó, nhóm amino tự có β-chitin axetyl hóa trực tiếp methanol Ac 2O tạo thành chitin poli-N-axetyl-D-glucosamin Đối với α-chitin điều kiện phản ứng axetyl hóa khơng diễn Phản ứng axetyl hóa xảy hồn tồn mà khơng có phản ứng phụ xử lý β–chitin dạng huyền phù với Ac O piridin tác dụng xúc tác Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa 43 Độ hao hụt khối lượng (g) Chitosan 1% Chitosan 1.5% Chitosan 2% 3 Thời gian (ngày) Biểu đồ 3.1 Đồ thị so sánh hao hụt khối lượng tự nhiên táo công thức bảo quản * Nhận xét: Khối lượng tự nhiên phụ thuộc vào q trình hơ hấp nước Xử lý táo với nồng độ chitosan khác ảnh hưởng đến tốc độ thoát nước hơ hấp Chính thế, dẫn đến sai khác có ý nghĩa hao hụt khối lượng tự nhiên táo trình bảo quản Đối với mẫu đối chứng, độ cứng giảm nhanh mạnh theo thời gian, khi, với mẫu thí nghiệm, độ cứng giảm hơn, phân tích cảm quan cho thấy bảo quản táo chitosan nồng độ 2% cho kết tốt nhất, độ cứng thay đổi Kết thí nghiệm cho thấy xử lý táo với nồng độ chitosan 2% trì khối lượng tự nhiên độ cứng cao nhất, làm cho táo căng mọng sau thời gian bảo quản 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến biến đổi tiêu hoá sinh táo trình bảo quản 3.3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến hàm lượng chất khô tổng số t o bảo quản * Kết quả: Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa 44 Kết thu qua trình xử lý: Hình 3.7 Táo trước sau sấy Bảng 3.6 Hàm lượng chất khô tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 1% Thời gian (ngày) Mẫu Lượng mẫu Lượng mẫu sau Hàm l ượng chất trước sấy(g) sấy (g) khô tổng số (%) m1 20 2,493 12,47 m2 20 2,472 12,36 m3 20 2,358 11,79 Bảng 3.7 Hàm lượng chất khô tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 1,5% Thời gian (ngày) Mẫu Lượng mẫu Lượng mẫu sau Hàm l ượng chất trước sấy(g) sấy (g) khô tổng số (%) m4 20 2,507 12,54 m5 20 2,493 12,47 m6 20 2,406 12,03 Bảng 3.8 Hàm lượng chất khô tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 2% Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Thời gian Mẫu (ngày) Khoa Hóa 45 Lượng mẫu Lượng mẫu sau Hàm l ượng chất trước sấy(g) sấy (g) khô tổng số (%) m7 20 2,554 12,77 m8 20 2,513 12,57 m9 20 2,458 12,29 Hàm lượng chất khô tổng số (%) 13 12.8 12.6 12.4 Chitosan 1% 12.2 Chitosan 1.5% 12 Chitosan 2% 11.8 11.6 11.4 11.2 Thời gian (ngày) Bi ểu đồ 3.2 Đồ thị so sánh hàm lượng chất khô tổng số táo bảo quản công thức * Nhận xét: Kết thí nghiệm này, Hàm lượng chất khơ tổng số nguyên liệu 12,68%; 12,75%; 12,79 (%) sau ngày đầu bảo quản giảm xuống 12,47%; 12,54%; 12,77% táo đ ợ c xử lý với dung dịch chitosan 1%; 1,5%; 2% Sau ngày bảo quản hàm lượng chất khơ tổng số cịn có 11,79% táo xử lý với chitosan 1%; 12,03% táo xử lý với chitosan 1,5%; 12,29% táo xử lý với chitosan 2% Nguyên nhân giảm hàm lượng chất khô trình bảo quản tiếp tục q trình hơ hấp Trong q trình hơ hấp, chúng sử dụng phần chất khô dự trữ cho q trình dị hóa để sinh lượng trì sống Quả táo công thức xử lý với nồng độ chitosan khác tạo nên độ dày màng bao khác Do ảnh hưởng đến khả trao đổi oxy với môi trường nên cường độ hô hấp với nồng độ chitosan 2% giữ hàm lượng chất khô tổng số lớn Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa 46 3.3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến hàm lượng axit hữu tổng số t o t r ong t r ì n h bảo quản * Kết quả: Kết thu sau trình xử lý: Bảng 3.9 Hàm lượng a xit hữu tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 1% Thời gian (ngày) Mẫu Thể tích mẫu Thể tích NaOH chuẩn độ (ml) (V1) phản ứng (ml) (V) Hàm lượng axit hữu tổng số (%) m1 25 0,80 0,824 m2 25 0,70 0,721 m3 25 0,55 0,567 Bảng 3.10 Hàm lượng axit hữu tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 1,5% Thời gian (ngày) Mẫu Thể tích mẫu Thể tích NaOH chuẩn độ (ml) (V1) phản ứng (ml) (V) Hàm lượng axit hữu tổng số (%) m4 25 0,85 0,876 m5 25 0,70 0,721 m6 25 0,60 0,618 Bảng 3.11 Hàm lượng axit hữu tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 2% Thời gian (ngày) Mẫu Thể tích mẫu Thể tích NaOH chuẩn độ (ml) (V1) phản ứng (ml) (V) Hàm lượng axit hữu tổng số (%) m7 25 0,9 0,927 m8 25 0,85 0,876 m9 25 0,7 0,721 Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Hàm lượng axit hữu tổng số (%) Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa 47 0.9 0.8 0.7 0.6 Chitosan 1% 0.5 Chitosan 1.5% 0.4 Chitosan 2% 0.3 0.2 0.1 Thời gian (ngày) Biểu đồ 3.3 Đồ thị so sánh hàm lượng axit hữu tổng số táo sau bảo quản công thức * Nhận xét: Trong trình bảo quản, hàm lượng axit hữu tổng số giảm dần Điều giải thích thời gian bảo quản tiếp tục hơ hấp Trong q trình táo sử dụng chất có để làm nguyên liệu hơ hấp, có axit hữu Đồng thời hàm lượng axit vào q trình decacboxyl hố Do mà với gia tăng thời gian bảo quản hàm lượng axit hữu táo giảm dần Giữa táo xử lý với chitosan 1% với chitosan 1,5% khơng có khác rõ rệt hàm lượng axit hữu tổng số Như vậy, thấy nồng độ chitosan khác có ảnh hưởng đến cường độ hô hấp quả, trực tiếp làm biến đổi hàm lượng axit hữu táo bảo quản Sau ngày bảo quản táo xử lý nồng độ 2% có chất lượng tốt 3.3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến hàm lượng vitamin C t o t r ong t r ì nh bảo quản * Kết quả: Qua trình nghiên cứu, chúng tơi thu bảng sau: Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa 48 Bảng 3.12 Hàm lượng vitamin C táo bảo quản với chitosan nồng độ 1% Thời gian (ngày) Mẫu Thể tích mẫu chuẩn độ (ml) (V1) Thể tích KIO3/KI Hàm lượng phản ứng (ml) (V) vitamin C (%) m1 25 0,40 0,0469 m2 25 0,30 0,0352 m3 25 0,25 0,0293 Bảng 3.13 Hàm lượng vitamin C táo bảo quản với chitosan nồng độ 1,5% Thời gian (ngày) Mẫu Thể tích mẫu chuẩn độ (ml) (V1) Thể tích KIO3/KI Hàm lượng phản ứng (ml) (V) vitamin C (%) m4 25 0,55 0,0645 m5 25 0,45 0,0528 m6 25 0,30 0,0352 Bảng 3.14 Hàm lượng vitamin C táo bảo quản với chitosan nồng độ 2% Thời gian (ngày) Mẫu Thể tích mẫu Thể tích KIO3/KI chuẩn độ (ml) (V1) phản ứng (ml) (V) Hàm lượng vitamin C (%) m7 25 0,60 0,0704 m8 25 0,50 0,0587 m9 25 0,35 0,0411 (VKIO3/KI dùng định phân mẫu kiểm chứng (mẫu chuẩn) = 0,65 ml) Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa 49 Hàm lượng vitamin C (%) 0.08 0.07 0.06 0.05 Chitosan 1% 0.04 Chitosan 1.5% 0.03 Chitosan 2% 0.02 0.01 Thời gian (ngày) Biểu đồ 3.4 Đồ thị so sánh hàm lượng vitamin C táo sau bảo quản cơng thức * Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy thời gian bảo quản dài hàm lượng vitamin C giảm thấp Sở dĩ vitamin C dễ bị oxi hoá xúc tác enzym ascorbat oxidase Trong ngày đầu hàm lượng vitamin C giảm mạnh, sau giảm từ từ sau ngày bảo quản tất công thức H àm lượng vitamin C t áo xử lý chitosan 2% cao nhất, táo xử lý chitosan 1% nhỏ Như vậy, nồng độ chitosan bảo quản có ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C thời gian bảo quản Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 50 Khoa Hóa KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A- KẾT LUẬN Qua luận văn này, thu kết sau: Điều chế chitin từ vỏ tơm, sau q trình điều chế xác định hàm lượng chitin có vỏ tơm 25,05% Điều chế chitosan từ chitin, hiệu suất q trình deaxetyl hóa 66,58% Đã nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản thực phẩm với đối tượng nghiên cứu táo ta nồng độ khác cho kết sau: 3.1 Màng chitosan bao bọc quanh táo có tác dụng làm giảm hao hụt khối lượng tự nhiên, giảm biến đổi màu sắc vỏ trì trạng thái kết cấu quả, giữ hàm lượng chất khô tổng số, hàm lượng axit hữu tổng số vitamin C mức cao suốt thời gian bảo quản Do giúp tươi lâu, giảm nhăn nheo vỏ, giữ hương vị quả, trì chất lượng dinh dưỡng chất lượng cảm quan trình bảo quản 3.2 Chitosan có tác dụng kéo dài thời gian bảo quản táo lên đến ngày Sau ngày bảo quản, táo xử lý chitosan nồng độ 2% giữ màu sắc đẹp nhất, có hao hụt khối lượng tự nhiên thấp độ cứng biến đổi Đồng thời thành phần hố sinh cụ thể hàm lượng chất khô tổng số, hàm lượng axit hữu cơ, hàm lượng vitamin C (cao ba cơng thức nghiên cứu thí nghiệm) B - KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu quy trình điều chế chitin từ phế thải ngành công nghiệp chế biến thủy sản cho đạt hiệu suất cao hơn, hạn chế gây ô nhiễm môi trường Đồng thời cần tiếp tục nghiên cứu khả ứng dụng màng chitosan bảo quản thực phẩm đối tượng khác để đánh giá đầy đủ khả tạo màng bảo quản chitosan Và tiếp tục nghiên cứu khả ứng dụng chitin/chitosan lĩnh vực khác y học, dược phẩm, xử lý nước thải Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 51 Khoa Hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Duy, Nghiên cứu điều chế glucosamin từ vỏ tơm, Đồ án tốt nghiệp Lớp CN Hố Dược Hố Chất BVTV K47, http://www.ebook.edu.vn [2] Phạm Thị Bích Hạnh, Nghiên cứu phản ứng đồng trùng hợp ghép số vinyl monome với chitin thăm dò khả hấp phụ kim loại nặng, Luận án tiến sỹ hóa học, Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia, Hà Nội, 2003 [3] Võ Thị Diệu Hằng, Vì trái chín?, http://vietsciences.free.fr [4] Trần Thị Luyến, Sản xuất Chitin – Chitosan từ phế liệu chế biến thủy sản(vỏ tôm, vỏ ghẹ), Trường Đại học Thủy sản, năm 2004 [5] Th.S Lê Thị Mùi, Kiểm nghiệm phân tích thực phẩm¸Trường Đại học sư phạm – Đại học Đà Nẵng, 2010 [6] Nguyễn Thị Thu Nga, Nguyễn Thị Bích Thủy, Đỗ Thị Thu Thủy, Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến chất lượng thời gian bảo quản chanh, Tạp chí Khoa học Phát triển, Tập VI, Số 1, Tr.70-75 [7] Huỳnh Thị Thanh Nguyên, Phan Thị Lộc Phước, Nguyễn Thị Bé Ràng, Nguyễn Thị Phước Thoa, Văn Thị Thanh Thúy, Sử dụng enzyme pectinase để thủy phân dịch táo quy trình sản xuất nước táo http://www.ivac.com.vn [8] Những đặc điểm Chitin, Chitosan dẫn xuất, /http://tailieu.vn/ [9] Nguyễn Kim Lan Phương, Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản táo tây, Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm, Đại học sư phạm, Đại học Đà Nẵng, 2011 [10] Thực hành hóa học thực phẩm, 2006-2007, http://www.ebook.edu.vn, Tr.2223 [11] TCVN 4589 – 88, Đồ hộp – Phương pháp xác định hàm lượng axit tổng số axit bay [12] Nguyễn Thị Thúy, Điều chế chitin/chitosan tan nước từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng khả kích thích nảy mầm chitin/chitosan hạt bắp hạt đậu xanh, Khóa luận tốt nghiệp cử nhân khoa học, Đại học sư phạm, Đại học Đà Nẵng, 2010 Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 52 Khoa Hóa [13] T.S Trang Sĩ Trung, Trường Đại học Nha Trang, Nghiên cứu tinh chitosan từ phế liệu tơm, Tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản, Số 1/2008, Tr 14-18 [14] Ứng dụng chitosan bảo quản thực phẩm - Viện công nghệ Sinh họcThực phẩm http://nguyenchilinh.tk/ [15] Xác định vitamin C phương pháp chuẩn độ iốt, Theo Chemistry About, http://hoahocdoisong.com/ [16] Táo ta, http://vi.wikipedia.org/wiki/Tao_ta [17] http://tapchithucpham.com/?p=751 Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 53 Khoa Hóa MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên c ứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm CHƯƠNG I: TỔNG QUAN A - Chitin, chitosan 1.1 Chitin 1.1.1 Nguồn gốc, cấu trúc 1.1.2 Tính chất vật lý 1.1.3 Mật độ điện tử nguyên tử Nitơ mạng tinh thể chitin 1.2 Chitosan 1.2.1 Nguồn gốc, cấu trúc 1.2.2 Tính chất vật lý 1.2.3 Tính chất sinh học chitosan 1.2.4 Độc tính chitosan 1.3 Tính chất hóa học khác chitin chitosan 1.3.1 Tính chất hóa học 1.3.1.1 Phản ứng axetyl hóa (axyl hóa) 10 1.3.1.2 Phản ứng deaxetyl hóa 11 1.3.1.3 Phản ứng đồng trùng hợp ghép 11 1.3.1.4 Phản ứng ankyl hóa .12 1.3.1.5 Phản ứng tạo bazơ Schiff 12 Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 54 Khoa Hóa 1.3.1.6 Phản ứng thủy phân đề polime hóa 12 1.3.2 Một số điểm khác chitin chitosan 13 1.4 Điều chế chitin/chitosan 14 1.4.1 Điều chế chitin 14 1.4.2 Điều chế chitosan 15 1.5 Tình hình nghiên cứu chitin/chitosan Việt Nam giới 16 1.6 Ứng dụng chitosan .19 1.6.1 Bảo quản thực phẩm .19 1.6.3 Xử lý nước thải .20 1.7 Màng chitosan 22 B – Quả táo ta 24 1.8 Đặc điểm .24 1.9 Giá trị dinh dưỡng thành phần hóa học 25 1.10 Lợi ích táo ta đời sống 27 1.11 Độc tính .28 CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Nguyên liệu – Hóa chất – Dụng cụ 29 2.1.1 Nguyên liệu .29 2.1.2 Hóa chất 29 2.1.3 Thiết bị - Dụng cụ 29 2.1.3.1 Thiết bị 29 2.1.3.2 Dụng cụ 29 2.2 Phương pháp nghiên c ứu 29 2.2.1 Tách chiết vỏ tôm thu chitin deaxetyl hóa chitin dung dịch NaOH đậm đặc thu chitosan 29 2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ chitosan đến chất lượng thời gian bảo quản táo ta 30 2.2.2.1 Pha dung dịch chitosan .30 2.2.2.2 Tiến hành thí nghiệm 30 2.2.3 Phương pháp xác định tiêu đánh giá chất lượng 31 Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 55 Khoa Hóa 2.2.3.1 Xác định tiêu vật lý trình bảo quản 31 2.2.3.2 Sự biến đổi tiêu hóa sinh trình bảo quản 31 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 34 3.1 Điều chế chitin từ vỏ tôm 34 3.2 Điều chế chitosan cách đề axetyl hóa chitin xác định hiệu suất trình 37 3.2.1 Điều chế chitosan cách deaxetyl chitin 37 3.2.2 Hiệu suất từ trình điều chế chitosan thô từ chitin 38 3.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ chitosan đến tiêu bảo quản táo ta 41 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến biến đổi tiêu vật lý táo ta trình bảo quản 41 3.3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến biến đổi màu sắc vỏ táo độ cứng thời gian bảo quản 41 3.3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến hao hụt khối lượng tự nhiên thời gian bảo quản 42 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến biến đổi tiêu hoá sinh táo trình bảo quản 43 3.3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến hàm lượng chất khô tổng số t áo bảo quản 43 3.3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến hàm lượng axit hữu tổng số t áo t ro ng t r ì nh bảo quản 46 3.3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến hàm lượng vitamin C t áo t ro ng qu t r ì nh bảo quản 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 56 Khoa Hóa DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ Bảng 1.1: Hàm lượng chitin có vỏ loài động vật giáp xác Bảng 1.2 Mật độ điện tử nguyên tử nitơ α-chitin β-chitin tính theo phương pháp Zindols (Vịng* = vòng N−axetyl−D− glucosamin) Bảng 1.3 Một số điểm khác chitin chitosan 13 Bảng 1.4 Tóm tắt số ứng dụng chitosan số lĩnh vực 21 Bảng Bảng bố trí thí nghiệm 31 Bảng 3.1.Kết thể hàm lượng chitin có vỏ tơm .35 Bảng 3.2 Kết xác định hiệu suất trình điều chế chitosan từ chitin .38 Bảng 3.3 Sự hao hụt khối lượng tự nhiên táo bảo quản với chitosan nồng độ 1% 42 Bảng 3.4 Sự hao hụt khối lượng tự nhiên táo bảo quản với chitosan nồng độ 1,5% 42 Bảng 3.5 Sự hao hụt khối lượng tự nhiên táo bảo quản với chitosan nồng độ 2% 42 Bảng 3.6 Hàm lượng chất khô tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 1% 44 Bảng 3.7 Hàm lượng chất khô tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 1,5% 44 Bảng 3.8 Hàm lượng chất khô tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 2% 44 Bảng 3.9 Hàm lượng axit hữu tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 1% 46 Bảng 3.10 Hàm lượng axit hữu tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 1,5% .46 Bảng 3.11 Hàm lượng axit hữu tổng số táo bảo quản với chitosan nồng độ 2% 46 Bảng 3.12 H àm lượng vitamin C táo bảo quản với chitosan nồng độ 1% .48 Bảng 3.13 H àm lượng vitamin C táo bảo quản với chitosan nồng độ 1,5% 48 Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH Khóa luận tốt nghiệp 57 Khoa Hóa Bảng 3.14 H àm lượng vitamin C táo bảo quản với chitosan nồng độ 2% 48 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ điều chế chitin từ vỏ tôm 34 Sơ đồ 3.2 Sơ đồ điều chế chitosan từ chitin 37 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc chitin Hình 1.2 Cấu trúc chitosan Hình 1.3 Quả táo ta 22 Hình 3.1 Vỏ tôm sau phơi khô 33 Hình 3.2 Vỏ tôm sau xay nhỏ 35 Hình 3.3 Chitin 33 Hình 3.4 Phổ hồng ngoại chitin .36 Hình 3.5 Chitosan sau tinh chế .39 Hình 3.6 Phổ hồng ngoại chitosan 40 Hình 3.7 Táo trước sau sấy 44 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1 Đồ thị so sánh hao hụt khối lượng tự nhiên táo công thức bảo quản 43 Biểu đồ 3.2 Đồ thị so sánh hàm lượng chất khô tổng số táo bảo quản công thức 45 Biểu đồ 3.3 Đồ thị so sánh hàm lượng axit hữu tổng số táo sau bảo quản công thức 47 Biểu đồ 3.4 Đồ thị so sánh hàm lượng vitamin C táo sau bảo quản công thức 49 Chế Thị Phương Thảo Lớp 08SHH ... ? ?Điều chế chitin/ chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản táo ta? ?? Mục đích nghiên cứu - Điều chế chitin/ chitosan từ vỏ tơm - Nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản táo. .. cần tiếp tục nghiên cứu khả ứng dụng màng chitosan bảo quản thực phẩm đối tượng khác để đánh giá đầy đủ khả tạo màng bảo quản chitosan Và tiếp tục nghiên cứu khả ứng dụng chitin/ chitosan lĩnh... trình điều chế xác định hàm lượng chitin có vỏ tơm 25,05% Điều chế chitosan từ chitin, hiệu suất q trình deaxetyl hóa 66,58% Đã nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản thực phẩm với đối tượng nghiên