A- Chitin, chitosan
2.1.Nguyên liệu – Hóa chất – Dụng cụ
2.1.1. Nguyên liệu
Vỏ tôm đƣợc cung cấp bởi công ty CP thủy sản và thƣơng mại Thuận Phƣớc, quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng.
2.1.2. Hóa chất
Dung dịch NaOH, HCl, KI, KIO3, C2H5OH, axeton, H2O2, H2SO4,... và một số hóa chất thông dụng khác.
2.1.3. Thiết bị - Dụng cụ
2.1.3.1. Thiết bị
- Tủ sấy, lò nung, cân phân tích, máy xay, bình hút ẩm. - Máy đo phổ hồng ngoại IR.
2.1.3.2. Dụng cụ
- Cốc 500ml. 1000ml, bình tam giác, phễu, pipet, buret, bình định mức 100ml, 250ml, 500ml, 1000ml.
- Giấy lọc, ống nhỏ giọt, bóp cao su, và một số dụng cụ khác.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Tách chiết vỏ tôm thu đƣợc chitin và deaxetyl hóa chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc thu đƣợc chitosan. dịch NaOH đậm đặc thu đƣợc chitosan.
Cân 20g vỏ tôm đã đƣợc rửa sạch, sấy khô cho vào cốc 1l, sau đó cho 500ml dung dịch NaOH 1M vào cho ngập toàn bộ vỏ tôm. Ngâm vỏ tôm trong NaOH trong 24h sau đó đem sản phẩm rửa sạch bằng nƣớc cất đến môi trƣờng trung tính. Sản phẩm thu đƣợc có màu trắng phớt hồng.
Đem sản phẩm trên để ráo, sau đó cho vào cốc 1l và thêm 200ml dung dịch HCl 1M cho ngập toàn bộ sản phẩm, có hiện tƣợng sủi bọt, ngâm trong vòng 10h. Sau đó đem sản phẩm rửa sạch bằng nƣớc cất cho đến môi trƣờng trung tính. Sản phẩm thu đƣợc có màu trắng phớt hồng và mềm.
Dùng H2O2 1% để tẩy màu: Chitin thô (phân lập từ 20g vỏ tôm) cho vào cốc thủy tinh, sau đó cho 60ml dung dịch H2O2 1% vào ngập toàn bộ chitin, để qua đêm ở nhiệt độ phòng. Chitin thu đƣợc có màu trắng phớt hồng. Dùng H2O2 nồng độ
<1,5% để tránh hiện tƣợng oxy hóa phá mạch phân tử chtin-chitosan. Với phƣơng pháp này, chitin thu đƣợc vẫn còn màu trắng phớt hồng, nếu đem đun nóng nhẹ lên khoảng 50 – 60oC thì thu đƣợc chitin trắng hơn. Chitin sau quá trình tẩy màu đƣợc rửa sạch bằng nƣớc cất sau đó sấy khô ở nhiệt độ 60oC thu đƣợc chitin khô sạch có màu trắng.
Sau đó, cân 10g chitin cho vào lọ polietylen và cho thêm 400ml NaOH 40% và ngâm trong 48 giờ, thỉnh thoảng khuấy đều cho phản ứng xảy ra nhanh. Sau đó đem sản phẩm rửa bằng nƣớc cất cho đến môi trƣờng trung tính.
* Tinh chế chitosan: Cân 5g chitosan cho vào cốc thủy tinh 1l, sau đó cho 300ml dung dịch CH3COOH 1%, khuấy ở nhiệt độ thƣờng trong thời gian 30 phút thu đƣợc dung dịch trong suốt. Dung dịch đƣợc đem đi lọc bỏ cặn bẩn. Sau đó cho 3.ml dung dịch NaOH 10% vào, khuấy đều 10 phút thu đƣợc dung dịch keo. Lọc kết tủa keo và rửa 3 lần bằng etanol (5ml/lần). Cho kết tủa keo vào bình cầu 250ml, them 140ml C2H5OH và đun ở nhiệt độ 60 - 65o
C trong thời gian 5 giờ. Lọc và rửa bằng axeton 2 lần, sau đó sấy khô ở 40oC.
2.2.2. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ chitosan đến chất lƣợng và thời gian bảo quản quả táo ta bảo quản quả táo ta
2.2.2.1. Pha dung dịch chitosan
Pha dung dịch CH3COOH 1%: Lấy 10,1 ml dung dịch CH3COOH 99,5% cho vào bình định mức 1000ml sau đó cho thêm nƣớc cất vào cho đến vạch định mức rồi lắc đều, thu đƣợc dung dịch CH3COOH 1%.
Pha dung dịch chitosan 1%: cân 1g chitosan đã qua tinh chế cho vào cốc thủy tinh, sau đó thêm 30ml dung dịch CH3COOH vào, khuấy đều cho đến khi chitosan tan hết, chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức 100ml, thêm dung dịch CH3COOH 1% đến vạch.
Tiến hành tƣơng tự để pha dung dịch chitosan 1,5%; 2%.
2.2.2.2. Tiến hành thí nghiệm
Chuẩn bị táo ta: Chọn các quả tƣơng đối đồng nhất, không bị hƣ hỏng, sứt mẻ, có đặc điểm ban đầu là tƣơi nguyên, màu xanh đều, sờ bằng tay thấy rắn chắc,
không bị dập. Chọn 3 quả cho một thí nghiệm. Táo đem rửa sạch rồi để khô tự nhiên.
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn với 3 lần lặp lại. Táo đƣợc nhúng vào dung dịch chitosan nồng độ khác nhau (1%; 1,5%; 2%), thời gian nhúng chitosan của các công thức là 2 phút, sau đó để khô tự nhiên. Công thức đối chứng nhúng chitosan, ký hiệu là ĐC. Táo sau khi xử lý đƣợc bảo quản ở nhiệt độ phòng (trung bình là 29oC). Tiến hành theo dõi phân tích định kỳ 3 ngày một lần. Thời gian bảo quản tối đa là 9 ngày.
Bảng 2.Bảng bố trí thí nghiệm
Thời gian
Nồng độ 3 ngày 6 ngày 9 ngày (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0 ĐC1 ĐC2 ĐC3
1% M1 m2 m3
1,5% M4 m5 m6
2% M7 m8 m9
2.2.3. Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng của quả
2.2.3.1. Xác định các chỉ tiêu vật lý của quả trong quá trình bảo quản
a. Xác định sự biến đổi màu sắc vỏ quả [6]
Xác định sự biến đổi màu sắc vỏ quả bằng phƣơng pháp đánh giá so sánh cảm quan, dùng thị giác so sánh sự thay đổi màu sắc trƣớc và sau bảo quản.
b. Xác định sự biến đổi trạng thái kết cấu của quả [6]
Sự biến đổi trạng thái kết cấu của quả thể hiện bằng độ cứng của quả, đƣợc xác định bằng đánh giá cảm quan, dùng cảm giác của tay để so sánh sự thay đổi của độ cứng trƣớc và sau bảo quản.
c. Xác định sự hao hụt khối lượng tự nhiên [6]
Sự hao hụt khối lƣợng tự nhiên đƣợc xác định bằng cách cân khối lƣợng của quả trƣớc khi bảo quản và ở mỗi lần theo dõi bằng cân kỹ thuật với 3 lần lặp lại (độ chính xác 0,001g).
a. Xác định hàm lượng chất khô tổng số [5] [6]
Hàm lƣợng chất khô tổng số của quả đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sấy ở 85oC trong 2 giờ, sau đó nâng lên 103oC và sấy đến khối lƣợng không đổi.
a. Xác định hàm lượng vitamin C [10] [15]
Xác định hàm lƣợng vitamin C bằng phƣơng pháp chuẩn độ iốt
* Chuẩn bị dung dịch iốt:
Bƣớc 1: Hòa tan 5 g KI và 0,268 g KIO3 trong 200 ml nƣớc cất. Bƣớc 2: Thêm 30 ml acid sunfuric 3 M.
Bƣớc 3: Cho dung dịch này vào ống đong 500 ml và pha loãng dung dịch bằng nƣớc cất đến vạch định mức 500 ml.
Bƣớc 4: Hòa tan dung dịch hoàn toàn. Bƣớc 5: Cho dung dịch vào cốc 600 ml. Ghi nhãn trên cốc là “dung dịch iốt”.
* Chuẩn bị dung dịch phân tích
Cân 3g mẫu vào cối sứ, thêm một lƣợng vừa đủ HCl 1% vào cối để mẫu thí nghiệm đƣợc ngâm kín hoàn toàn trong dung dịch axit. Nghiền cẩn thận mẫu nguyên liệu, sau đó chuyển toàn bộ vào bình định mức 100ml, thêm dung dich HCl 1% đến vạch.
Chuẩn độ các mẫu nƣớc ép quả:
Bƣớc 1: Cho 25,00 ml dung dịch phân tích vào erlen 125 ml. Bƣớc 2: Thêm 10 giọt dung dịch hồ tinh bột 1%
Bƣớc 3: Chuẩn độ cho đến khi xuất hiện điểm dừng phản ứng. (Cho dung dịch iốt cho đến khi màu xanh xuất hiện bền trong 20 giây)
Bƣớc 4: Lặp lại chuẩn độ cho đến khi có 3 kết quả sai số 0,1 ml. Hàm lƣợng Vitamin C đƣợc xác định bằng công thức: X(%) = m V V V . 100 . 00088 , 0 . . 2 1 Trong đó X : Là hàm lƣợng vitamin C (%)
V : Số ml KIO3/KI 0,01N dùng chuẩn độ V1 : thể tích dịch mẫu thí nghiệm (100ml) V2 : thể tích dịch mẫu lấy để xác định (25ml) m: khối lƣợng mẫu thí nghiệm (g)
0,00088: Số g vitamin C ứng với 1ml dung dịch KIO3/KI 0,01N Các phản ứng xảy ra:
KIO3 + 5KI + 6HCl →3I2 + 6KCl + 3H2O
KIO3 + 5KI + 6HCl + 3C6H8O6 → 3C6H6O6 + 6KCl + 3H2O + 6HI (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Xác định hàm lượng axit hữu cơ tổng số [11]
Xác định hàm lƣợng axit hữu cơ tổng số trong dịch chiết đƣợc tiến hành nhƣ sau: Cân chính xác 20g táo cho vào cối sứ, nghiền cẩn thận sau đó dùng nƣớc cất chuyển toàn bộ lƣợng mẫu vào bình tam giác dung tích 250ml, thêm nƣớc cất đến khoảng 150ml, đun trên bếp cách thủy ở 80oC trong 15 phút, làm nguội sau đó chuyển toàn bộ lƣợng mẫu vào bình định mức 250ml, thêm nƣớc cất đến vạch, lắc kỹ rồi để lắng. Lọc mẫu, thu dịch lọc vào cốc. Hút 25ml dịch lọc vào bình tam giác dung tích 250ml, thêm 3 giọt phenolphthalein 0,1%, chuẩn độ bằng sung dịch NaOH 0,1N đến màu hồng nhạt bền vững trong 30 giây.
Hàm lƣợng axit tổng số đƣợc tính theo công thức:
Trong đó:
V − thể tích dung dịch NaOH 0,1N, ml V1 − thể tích dung dịch đã hút để chuẩn độ V2 − dung tích bình định mức, ml
K − hệ số axit tƣơng ứng, đối với mẫu trái cây gồm: Acid citric: K = 0,0064
Acid tartric: K = 0,0075 Acid malic: K = 0,0067 m – lƣợng cân mẫu, g
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Điều chế chitin từ vỏ tôm
Sơ đồ 3.1. Sơ đồ điều chế chitin từ vỏ tôm
Cân 20g vỏ tôm và tiến hành theo quy trình trên. Sau đó xác định hàm lƣợng chitin có trong vỏ tôm theo công thức sau:
Trong đó: m1− số gam vỏ tôm ban đầu (g) m2 − số gam chitin thu đƣợc (g)
Qua 5 lần tiến hành theo quy trình trên, ta thu đƣợc kết quả nhƣ sau: Vỏ tôm
Ngâm trong NaOH 1M, thời gian 24h, nhiệt độ thƣờng
Ngâm trong HCl 1M, thời gian 10h, nhiệt độ thƣờng
Rửa đến trung tính
Rửa đến trung tính
Ngâm trong H2O2 1%, thời gian 14h, nhiệt độ thƣờng
Đun nóng nhẹ,
50 – 60oC
CHITIN
Loại protein
Loại muối khoáng
Bảng 3.1.Kết quả thể hiện hàm lượng chitin có trong vỏ tôm
STT Khối lƣợng vỏ
tôm ban đầu (g)
Khối lƣợng chitin thu đƣợc (g) Hàm lƣợng chitin (%) 1 20 5,00 25,01 2 20 5,15 25,77 3 20 4,99 24,95 4 20 5,02 25,10 5 20 4,89 24,43 Hàm lƣợng chitin trung bình 25,05
Hình 3.1. Vỏ tôm sau khi phơi khô Hình 3.2. Vỏ tôm sau khi xay nhỏ
Hình 3.3. Chitin
Nhận xét: Chitin sinh ra ở thể rắn, có màu trắng. Quá trình điều chế chitin từ vỏ tôm đạt hiệu suất từ 23,25 - 26,05%, đã tách đƣợc hầu hết chitin ra khỏi vỏ tôm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2. Điều chế chitosan bằng cách đề axetyl hóa chitin và xác định hiệu suất của quá trình. quá trình.
3.2.1. Điều chế chitosan bằng cách deaxetyl chitin
Sơ đồ 3.2. Sơ đồ điều chế chitosan từ chitin
Chitin
Ngâm trong NaOH 40%, thời gian 48h, nhiệt độ thƣờng Thêm 30ml NaOH 10%, khuấy 10 phút Rửa đến trung tính Sấy to=50oC Lọc lấy kết tủa
Thêm C2H5OH, đun 50-60o
C, thời gian 5h
CHITOSAN TINH CHẾ CHITOSAN THÔ
Hòa tan trong CH3COOH 1%, khuấy 30 phút
Dung dịch trong suốt, lọc bỏ cặn
Lọc lấy kết tủa, rửa bằng CH3COCH3, sấy ở 40oC
3.2.2. Hiệu suất từ quá trình điều chế chitosan thô từ chitin
Cân 10g chitin cho vào lọ polyetylen, thêm vào 400ml NaOH 40%, ngâm trong 48h, sau đó đem rửa đến trung tính ta thu đƣợc chitosan thô.
Hiệu suất của quá trình trên đƣợc xác định theo công thức:
Trong đó: m1 − số gam chitin ban đầu (g)
m2 − số gam chitosan thô thu đƣợc (g) H − hiệu suất của quá trình (%)
Qua 5 lần tiến hành điều chế chitosan từ quy trình trên chúng tôi thu đƣợc kết quả:
Bảng 3.2. Kết quả xác định hiệu suất của quá trình điều chế chitosan từ chitin
STT Khối lƣợng chitin ban đầu (g) Khối lƣợng chitosan thu đƣợc (g) Hiệu suất (%) 1 10 7,02 70,2 2 10 6,45 64,5 3 10 6,25 62,5 4 10 7,00 70,0 5 10 6,57 65,7
Hiệu suất trung bình 66,58
Nhận xét: Chitosan sinh ra ở thể rắn, có màu trắng. Hiệu suất trung bình của quá trình là 66,58%. Chitosan lúc này vẫn còn chứa một phần chitin chƣa đƣợc deaxetyl đúng mức và bụi bẩn lẫn vào trong quá trình điều chế, do vậy cần phải qua công đoạn tinh chế chitosan trƣớc khi đƣa vào sử dụng.
*Tinh chế chitosan
Cân 5g chitosan thô cho vào cốc thủy tinh 1 lít, sau đó cho 300ml dung dịch CH3COOH 1%, khuấy ở nhiệt độ thƣờng trong thời gian 30 phút thu đƣợc dung dịch trong suốt. Dung dịch đƣợc đem đi lọc bỏ cặn bẩn.
Cho vào dung dịch đó 30ml dung dịch NaOH 10%, khuấy đều trong 10 phút thu đƣợc dung dịch keo. Lọc lấy kết tủa keo và rửa 3 lần bằng etanol (5ml/lần).
Cho kết tủa keo vào bình cầu 250ml, thêm vào 140ml dung dịch C2H5OH và đun ở 60 -65o
C trong thời gian 5 tiếng. Lọc và rửa bằng axeton 2 lần, sau đó sấy khô ở 40oC. Thu đƣợc 4,512g chitosan tinh khiết.
Hình 3.5. Chitosan sau tinh chế
* Nhận xét:
Chitosan sau khi tinh chế có màu trắng, khô sạch, tan trong axit hữu cơ. Hiệu suất của quá trình tinh chế chitosan từ chitosan thô là 90,24%.
3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ chitosan đến các chỉ tiêu bảo quản quả táo ta quản quả táo ta (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Điều kiện thí nghiệm:
Thời gian Công thức
3 ngày 6 ngày 9 ngày
ĐC ĐC1 ĐC2 ĐC3
CT1 (1%) m1 m2 m3
CT2 (1,5%) m4 m5 m6
CT3 (2%) m7 m8 m9
Công thức đối chứng không nhúng chitosan, ký hiệu là ĐC. Táo đƣợc bảo quản trong môi trƣờng không khí, ở nhiệt độ phòng (khoảng 27oC), thời gian bảo quản tối đa là 9 ngày.
Sau khi bố trí thí nghiệm bảo quản chanh tại nhiệt độ phòng, chúng tôi nhận thấy đến ngày thứ ba thì vỏ quả táo ở công thức đối chứng (không xử lý chitosan, không bao gói) bị héo, nhăn nheo, xuất hiện nhiều vết thâm nên phải loại bỏ. Vì vậy, các kết quả nghiên cứu dƣới đây chỉ tập trung cho nhóm táo đƣợc bảo quản bằng màng chitosan.
3.3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ chitosan đến sự biến đổi các chỉ tiêu vật lý của quả táo tây trong quá trình bảo quản quả táo tây trong quá trình bảo quản
3.3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự biến đổi màu sắc vỏ táo và độ cứng của quả trong thời gian bảo quản
Màu sắc vỏ quả là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lƣợng cảm quan của quả, tuy nhiên đối với quả táo ta, màu sắc của quả thay đổi rất ít nên không thể đánh giá và so sánh.
Trong thời gian bảo quản, quả vẫn tiếp tục hô hấp và thoát hơi nƣớc nên độ cứng của quả táo có xu hƣớng giảm dần theo thời gian bảo quản, xử lý táo với các nồng độ chitosan khác nhau đã tạo ra các màng bao xung quanh quả có độ dày khác nhau, từ đó ảnh hƣởng đến tốc độ thoát hơi nƣớc và hô hấp của quả. Bên cạnh đó, trong quá trình bảo quản, protopectin trong quả dƣới tác dụng của
enzym protopectinase và polygalacturonase đã đƣợc thuỷ phân thành pectin hoà tan, do vậy mà độ cứng của quả táo cũng giảm đi trong quá trình bảo quản.
Đối với các mẫu đối chứng, độ cứng của quả giảm nhanh và mạnh theo thời gian, trong khi, với các mẫu thí nghiệm, độ cứng giảm ít hơn, và phân tích cảm quan cho thấy khi bảo quản táo bằng chitosan ở nồng độ 2% cho kết quả tốt nhất, độ cứng của quả thay đổi ít nhất.
3.3.1.2. Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến sự hao hụt khối lượng tự nhiên của quả trong thời gian bảo quản
* Kết quả: Kết quả thu đƣợc sau quá trình xử lý:
Bảng 3.3.Sự hao hụt khối lượng tự nhiên của táo bảo quản với chitosan nồng độ 1%
Thời gian
(ngày) Mẫu
Khối lƣợng trƣớc khi bảo quản (g)
Khối lƣợng sau khi bảo quản (g)
Độ hao hụt khối lƣợng (g)
3 m1 43,93 42,83 1,10
6 m2 42,18 40,08 2,10
9 m3 42,66 39,61 3,05
Bảng 3.4.Sự hao hụt khối lượng tự nhiên của táo bảo quản với chitosan nồng độ 1,5%
Thời gian
(ngày) Mẫu
Khối lƣợng trƣớc khi bảo quản (g) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khối lƣợng sau khi bảo quản (g)
Độ hao hụt khối lƣợng (g)
3 m4 45,05 43,97 1,09
6 m5 44,63 42,66 1,97
9 m6 43,71 40,86 2,85
Bảng 3.5.Sự hao hụt khối lượng tự nhiên của táo bảo quản với chitosan nồng độ 2%
Thời gian
(ngày) Mẫu
Khối lƣợng trƣớc khi bảo quản (g)
Khối lƣợng sau khi bảo quản (g)
Độ hao hụt khối lƣợng (g)
3 m7 42,12 41,11 1,01
6 m8 43,43 41,60 1,63
0 1 2 3 4 5 6 7 8 3 6 9
Thời gian (ngày)
Đ