II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3. Chất lượng chitosan sản xuất từ chitin
của qui trình kết hợp xử lý sơ bộ bằng acid
formic
Để cĩ thể đánh giá chính xác hơn hiệu
quả của cơng đoạn xử lý sơ bộ bằng axit
formic, quá trình deacetyl để chuyển chitin
sang dạng dẫn xuất hịa tan là chitosan đã
được thực hiện.
Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng chính của chitosan thu được từ chitin sản xuất từ qui trình cải tiến và qui trình hĩa học truyền thống được trình bày ở Bảng 3.
Kết quả cho thấy, chitosan sản xuất bằng qui trình kết hợp cĩ các chỉ tiêu chất lượng tốt thể hiện qua hàm lượng protein và tro thấp hơn, độ tan tốt và độ đục thấp, đặc biệt độ
nhớt rất cao, gấp hơn 4 lần so với chitosan sản xuất từ qui trình truyền thống (tương ứng là 2100 ± 60 cps và 484 ± 31cps). Bên cạnh tác dụng tăng cường hiệu quả tách khống và protein, cơng đoạn xử lý sơ bộ bằng axit formic cịn giúp giảm nhẹ chế độ xử lý hĩa chất, cụ
thể nồng độ axit HCl và NaOH cần dùng trong qui trình cải tiến giảm so với qui trình truyền thống tương ứng từ 6-7% và từ 6-8% xuống cịn 4% và 3%, thời gian xử lý rút ngắn hơn 3 lần. Việc hạn chế sự tiếp xúc với các axit mạnh và kiềm ở nồng độ cao trong thời gian dài đã làm cho các tính chất đặc trưng của chitin như độ dài mạch, độ deacetyl ít bị ảnh hưởng, nhờ đĩ chitin –chitosan sản xuất theo qui trình cải tiến cĩ độ nhớt cao, độđục thấp. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Mẫu khơng xử lý Mẫu cĩ xử lý Mẫu chitin H àm l ư ợ n g t ạ p c h ấ t cị n l ạ i (% ) Hàm lượng khống cịn lại Hàm lượng protein cịn lại
Hình 4. Hàm lượng tạp chất cịn lại trong mẫu chitin được xử lý sơ bộ
và khơng xử lý sơ bộ với axit formic
Kết quả của nghiên cứu này cho cũng cho thấy việc xử lý sơ bộ bằng axit trên đối tượng tơm thẻ chân trắng cĩ hiệu quả tương đồng như với đối tượng tơm sú đã được một số tác giả nghiên cứu (Kyaw và Stevens, 2004; Pratya và cộng sự, 2006; Nguyễn Văn Tồn và cộng sự, 2006). So sánh với nghiên cứu của Pratya và cộng sự (2006) thấy rằng quá trình tiền xử lý bằng axit formoic ở nồng độ 0,4 % trong 8h với nguyên liệu là vỏ tơm thẻ chân trắng cĩ hiệu quả tách khống và protein tương đương với hiệu quả xử lý bằng hỗn hợp
axit formic 0,25M và benzoic 0,25M theo tỷ lệ
1:2 (v/v) trên nguyên liệu là vỏ tơm sú, trong cả
hai trường hợp hàm lượng tạp chất cịn lại đều thấp hơn 1%. Điều này cĩ thể là do hàm lượng khống ở vỏ tơm thẻ chân trắng thấp hơn so với vỏ tơm sú (24,6±0,8 và 31,20 ± 0,84% tương ứng) nên một mình axit formic đã cĩ thể
cắt mạch và làm yếu liên kết chitin-khống- protein. Vì vậy đối với phế liệu tơm thẻ chân trắng khơng cần phải phối hợp nhiều loại axit
để xử lý sơ bộ như các tác giả đã thực hiện với phế liệu tơm sú.
Bảng 3. Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitosan sản xuất từ chitin của qui trình kết hợp
STT Chỉ tiêu chất lượng Chitosan 1* Chitosan 2**
1 Màu sắc trắng sáng trắng đục, hơi đen 2 Độẩm (%) 11,8 ± 0,9 13,1 ± 0,4 3 Hàm lượng tro (%) 0,85 ± 0,2 1,8 ± 0,4 4 Hàm lượng Protein (%) 0,63 ± 0,2 1,4 ± 0,2 5 Độ nhớt (cps) 2100 ± 60 484 ± 31 6 Độ deacetyl hố (%) 86,2 ± 0,9 82,1 ± 0,3 7 Độ tan (%) 99,9 ± 0,2 98, 1 ± 0,3 8 Độđục (NTU) 18,3 ± 0,9 31,9 ± 2,9
* Từ chitin sản xuất theo qui trình cải tiến cĩ xử lý sơ bộ bằng axit formic
** Từ chitin sản xuất theo qui trình hĩa học truyền thống
IV. KẾT LUẬN
Thử nghiệm bước đầu của cơng đoạn tiền xử lý bằng axit formic 0,4% trong qui trình sản xuất chitin cải tiến từ nguyên liệu vỏ tơm thẻ
chân trắng đã cho hiệu quả tốt. Chất lượng của chitin được cải thiện về màu sắc, hàm lượng tạp chất và các thơng số kỹ thuật khác. Đồng thời
đã rút ngắn thời gian qui trình hơn 3 lần và giảm
được gần 50% lượng hĩa chất sử dụng. Kết quả này cho phép cải tiến qui trình sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu tơm theo hướng nâng cao chất lượng, giảm chi phí và thân thiện với mơi trường. Tuy nhiên cũng cần cĩ các thử
nghiệm ở qui mơ lớn và phân tích sâu hơn về ảnh hưởng của axit formic đến tính chất của chitin và chitosan trước khi áp dụng vào sản xuất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Thị Luyến, 2000. Hồn thiện qui trình sản xuất chitin-chitosan và chế biến một số sản phẩm cơng nghiệp từ phế liệu tơm. Báo cáo khoa học-Đề tài cấp bộ.
2. AOAC, 1990. Official methods of analysis. Washington, DC: Association of Official Analytical Chemists. 3. Kyaw, A. K and Stevens, W. F., 2004. Improved chitin production by pretreatment of shrimp shells.
Journal of Chemical and Technology Biotechnology. Vol.79.p.421–425.
4. Mahmoud, N.S., Ghaly, A.E., Arab, F., 2007. Unconventional aproach for Dermineralization of Deprotienized Crustacean Shells for Chitin Production. American Journal of Biochemistry and
Biotechnology 3(1). Science Publications, p 1-9.
5. Mukku, S. R., Kyaw, A. K., Trung, Trang Si. Stevens, W. F., 2006. Optimun parameters for production of chitin and chitosan from Squilla. Journal of Applied Polymer Science, 103, 3694-3700.
6. Percot, A., Viton, C., and Domand, A., 2003. Optimazation of Chitin Extracion from Shrimp Shells.
Biomacromolecules, Vol 4, No 1, American Chemical Society, p12-18.
7. Percot, A., Viton, C., and Domand, A., 2003. Characterization of Shrimp Shells Deproteinization.
Biomacromolecules, Vol 4, No 5, American Chemical Society, p1380-1385.
8. Pratya C., John S., Gauri S. M., 2006. Chitin Extraction from Black Tiger Shrimp (Penaeus
monodon) Waste using Organic Acids. Separation Science and Technology, Vol.41, Taylor and
Francis Group, p1135-1153.
9. Nguyen Van Toan, Chuen-How Ng, Kyaw, A. K., Trung, Trang Si, Stevens, W. F., 2006. Production of high-quality chitin and chitosan from preconditioned shrimp shells. Journal of
Chemical Technology and Biotechnology, Vol.81, p1113-1118
10. http://www.nea.gov.vn/ThongTinMT/NoiDung/cantho_23-9-07.htm
30