Protein là một hợp chất đại phân tử đƣợc tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các axit amin. Axit amin đƣợc cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (- NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin. Ngƣời ta đã phát hiện ra rằng có tất cả 20 axit amin trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thể sống [14].
Trần Văn Toàn 27
Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi polypeptide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của axit amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm carboxyl của axit amin cuối cùng.
Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian. Chuỗi polypeptide thƣờng không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp β, đƣợc cố định bởi các liên kết hyđro giữa những axit amin ở gần nhau.
Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trƣng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein.
Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu nhƣ liên kết hyđro.
Về tính chất, do có cấu trúc phức tạp nên có nhiều tính chất khác nhau, trong đó có tính chất thủy phân. Khi đun nóng trong môi trƣờng acid hay kiềm mạnh, các phân tử H2O sẽ tấn công vào các liên kết peptide và cắt protein thành các peptide nhỏ hơn và cuối cùng thành các amino acid. Lợi dụng tính chất này, ta loại protein ra khỏi vỏ tôm bằng kiềm đặc.
Rất nhiều tác nhân đã đƣợc nghiên cứu sử dụng để loại protein nhƣ: NaOH, KOH, K2CO3... Nhƣng NaOH vẫn là tác nhân đƣợc ƣa chuộng sử dụng nhiều nhất do tính phổ biến và khả năng loại protein tốt của nó.
Deacetyl hóa là công đoạn chuyển hóa nhóm -NHCOCH3 thành nhóm NH2 và loại nhóm –CH3CO chuyển thành muối CH3COONa. Để thực hiện quá trình trên, ngƣời ta thƣờng dùng kiềm đặc ở nhiệt độ cao, dựa vào tính chất của chitosan là tan đƣợc trong dung dịch axit loãng tạo thành dung dịch keo trong suốt, trong khi chitin thì không tan. Kiểm tra sơ bộ mức độ chuyển hóa chitin thành chitosan bằng cách lấy một ít sản phẩm cho vào acid acetic 1% nếu sản phẩm tan thành keo trong suốt là đƣợc.
Tƣơng tự quá trình loại khoáng, trong quá trình này, các nhân tố thời gian, nồng độ NaOH và nhiệt độ tiến hành thí nghiệm cũng ảnh hƣởng rất lớn đến hiệu suất của quá trình và chất lƣợng chitosan đƣợc tạo ra.
Chương 2: Tổng quan tài liệu
Trần Văn Toàn 28
Do phải deacetyl hóa ở nhiệt độ cao nên thời gian lâu sẽ ảnh hƣởng rất lớn đến độ nhớt của chitosan thành phẩm, nhƣng nếu thời gian tiến hành phản ứng quá nhanh có thể dẫn đến việc loại protein không hết hoặc deacetyl chƣa đạt yêu cầu.
Nồng độ dung dịch NaOH cũng phải đƣợc chọn thật hợp lý để có thể loại triệt để protein và khử nhóm –CH3CO đến độ DD đạt yêu cầu, và tránh lãng phí hóa chất, do giai đoạn này sử dụng dung dịch NaOH nồng độ cao nên hóa chất tiêu tốn sẽ rất nhiều nếu điều chế với quy mô lớn. Nên hiệu quả kinh tế là điều cần phải tính đến.