4.1.1. Quá trình khử khoáng
Trong vỏ tôm, thành phần khoáng chủ yếu là muối CaCO3, MgCO3 và rất ít Ca3(PO4)2. Nên người ta thường dùng các loại axit như HCl, H2SO4… để khử khoáng. Khi khử khoáng, nếu dùng HCl thì cho hiệu quả cao hơn. Nếu dùng H2SO4 sẽ tạo muối khó tan nên ít sử dụng. Phản ứng của HCl để khử khoáng như sau:
MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2 + H2O. CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O. Ca3(PO4)2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2H3PO4.
Trong quá trình rửa thì muối Cl- tạo thành được rửa trôi, nồng độ axit HCl có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của chitosan thành phẩm, đồng thời nó ảnh hưởng lớn tới thời gian và hiệu quả khử khoáng. Nếu nồng độ HCl cao sẽ rút ngắn được thời gian khử khoáng nhưng sẽ làm cắt mạch do có hiện tượng thủy phân các liên kết β-(1-4) glucozit để tạo ra các polyme có trọng lượng phân tử trung bình thấp, có khi bị thủy phân triệt để đến glucosamin. Ngược lại nếu nồng độ HCl quá thấp thì quá trình khử khoáng sẽ không triệt để và thời gian xử lý kéo dài ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm.
Tỷ lệ nguyên liệu và dung dịch axit HCl cũng ảnh hưởng tới hiệu quả khử khoáng. Vì vậy, ở đây chúng tôi chọn dung dịch HCl 10% với tỷ lệ chitin/HCl là w/v = 1/5 và thời gian khử khoáng là 12 giờ (qua đêm) để đảm bảo quá trình khử khoáng xảy ra hoàn toàn.
Sau khi khử khoáng chúng tôi tiến hành rửa trung tính, công đoạn này có tác dụng rửa trôi hết các muối, axit dư tan trong nước. Quá trình rửa kết thúc khi dịch rửa cho pH=7.
4.1.2. Quá trình loại bỏ protein
Sau khi có vỏ tôm đã loại khoáng, chúng tôi tiến hành loại bỏ hoàn toàn protein bằng dung dịch NaOH 3%, protein bị kiềm thủy phân thành các amin tự
do tan và được loại ra theo quy trình rửa trôi. Lượng NaOH 3% cho vào đến khi ngập toàn bộ vỏ tôm và kiểm tra pH = 11 - 12 là được để đảm bảo việc loại bỏ protein được hoàn toàn. Đun ở nhiệt độ 90 - 950C trong khoảng 3,5 - 4 giờ (trong quá trình đun lưu ý vấn đề trào dung môi do tạo bọt nhiều và mùi bay ra khó chịu). Sản phẩm sau khi đun được rửa sạch bằng nước thường và nước cất đến pH = 7.
Tiếp đó chúng tôi tiến hành rửa trung tính, nhằm mục đích rửa trôi hết các muối natri, các amin tự do và NaOH dư. Sấy khô ở 600C, thu được chitin thô.
4.1.3. Quá trình tẩy màu (loại bỏ astaxanthin)
Chitin thô thu được có màu hồng nhạt do còn sắc tố astaxanthin. Do chitin ổn định với các chất oxy hoá như thuốc tím (KMnO4), oxy già (H2O2), nước javen (NaOCl+NaCl), Na2S2O3, CH3COCH3,…lợi dụng tính chất này chúng tôi đã sử dụng KMnO4, H2O2 để khử màu cho chitin.
• Cách 1:
Dùng hỗn hợp KMnO4 1% + C2H2O4 1% để tẩy màu. Trước tiên chúng tôi cho chitin thô (phân lập từ 40g vỏ tôm) vào cốc thuỷ tinh, sau đó cho dung dịch KMnO4 1% (10ml) vào, khuấy đảo sao cho toàn bộ chitin đều ngấm dung dịch KMnO4 1%, để ở nhiệt độ phòng trong thời gian 1 giờ. Hỗn hợp được rửa sạch, sản phẩm chitin lúc này có màu tím của KMnO4. Để loại màu tím chúng tôi sử dụng 50ml axit oxalic 1% ((COOH)2), để tăng nhanh khả năng tẩy màu chúng tôi đun nóng hỗn hợp dung dịch ở nhiệt độ 50 - 600C đến khi chitin có màu trắng hoàn toàn.
Theo cách này một số tác giả rằng sản phẩm của phản ứng có tạo ra Mn2+, mà trong chitin - chitosan có nhóm –NHCOCH3 và nhóm –NH2, do đó các nhóm này có thể tạo phức với Mn2+ gây ra hiện tượng khâu mạch làm ảnh hưởng đến phản ứng chuyển hoá tiếp theo.
• Cách 2:
Dùng H2O2 1% để tẩy màu. Chitin thô (phân lập từ 40g vỏ tôm) cho vào cốc thuỷ tinh, sau đó cho 60ml dung dịch H2O2 1% vào ngập toàn bộ chitin, để qua đêm ở nhiệt độ phòng. Chitin thu được có màu trắng phớt hồng. Chúng tôi
chitin - chitosan. Với phương pháp này chitin thu được vẫn còn màu phớt hồng, nếu đem đun nóng nhẹ lên khoảng 50 - 600C thì thu được chitin trắng hơn.
Chitin sau quá trình tẩy màu được rửa sạch bằng nước thường và được rửa lại với nước cất. Sấy khô ở nhiệt độ 600C, thu được chitin khô sạch có màu trắng. Lượng chitin thu được dao động từ 10,87g – 14,33g (27 – 36%).