1.2. Giới thiệu về chitosan hòa tan trong nước
1.2.5.3. Trong công nghiệp
Trong công nghiệp thực phẩm:
Chitosan là một polyme tự nhiên khơng độc và rất an tồn đối với thực phẩm với tính chất khá đặc biệt kháng khuẩn, chống ẩm, tạo màng, có khả năng hấp thụ màu tốt, hấp phụ một số kim loại nặng, nên chitosan được nghiên cứu ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm và bảo quản.
Sử dụng màng chitosan bao bọc thực phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng thực phẩm tươi, thực phẩm cấp đông đã được thử nghiệm suốt những năm qua. Những lớp màng ngồi này có thể cung cấp bổ sung và cịn là cơng cụ cần thiết để kiểm soát những sự thay đổi về sinh lý, hình thái, lý hóa ở các sản phẩm thực phẩm [2].
Chitosan có độ chống thấm cao đối với các chất như chất béo và dầu, kiểm soát nhiệt độ, củng cố cấu trúc thực phẩm và giữ mùi. Màng chitosan dai, bền, dẻo và rất khó rách.
17
Chitosan dùng để lọc trong các loại nước ép hoa quả, rượu bia, nước ngọt và có thể lọc các nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm nhờ khả năng làm đông cá thể lơ lửng, rắn giàu protein trong nước thải của quá trình chế biến thịt, rau cải và công nghệ chế biến tơm, cá nhờ khả năng kết dính tốt các ion kim loại nặng Hg, Pb... của keo dương chitosan. Vì vậy các ion kim loại trên bị giữ lại mà keo chitosan không bị keo tụ.
Các sản phẩm thịt rất dễ bị mất mùi và ơi do sự oxy hóa của các thành phần lipit khơng bão hịa. Hiệu quả xử lý của chitosan để ổn định các chất oxy hóa trên thịt bị đã được Darmadji và Izumimoto nghiên cứu, họ quan sát thấy rằng sử dụng Chitosan nồng độ 1% dẫn đến giảm 70% giá trị 2-thiobarbi-turic acid (TBA) sau 3 ngày bảo quản ở 4ºC.
Năm 1983, thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhận chitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược phẩm. Chitosan tạo màng mỏng bao gói bảo quản thực phẩm, ngồi ra chúng cịn dùng để khử màu các sản phẩm màu như dầu cá, nước mắm xuất khẩu.
Tại Canada và Mỹ từ lâu đã cho phép sử dụng vỏ bọc thực phẩm bằng màng chitosan, là một dạng của polyme được dùng an tồn cho người, vì có hoạt tính sinh học đa dạng nên chitosan đã được đưa vào thành phần trong thức ăn như sữa chua, bánh kẹo và nước ngọt... [1].
WSC có phân tử lượng thấp, tan được trong nước, có khả năng kháng khuẩn cao nên hiện nay WSC đang được chú ý đến để ứng dụng vào các ngành công nghiệp. Năm 2005, Hoàng Ngọc Anh đã nghiên cứu về oligoglucosamin để bảo quản thịt heo. Năm 2006, có cơng trình nghiên cứu của cơ Trần Thị Luyến và cộng sự dùng oligoglucosamin làm chất bảo quản xúc xích gà surimi. Năm 2009, Cô Trần Thị Luyến và Đỗ Hải Lưu đã nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan, WSC đến một số vi sinh vật gây bệnh trên cá bảo quản bằng nước.
Trong công nghệ sinh học:
Trong lĩnh vực công nghệ sinh học, chitosan là một chất mang phù hợp cho sự cố định enzym tế bào. Enzym cố định tế bào là một chất xúc tác sinh học hoạt động trong một không gian linh hoạt. Enzym cố định đã cho phép mở ra việc sử dụng rộng rãi enzym trong công nghiệp, y học, khoa học phân tích... enzym cố định được sử dụng lâu dài, không cần thay đổi chất xúc tác, nhất là trong công nghệ làm sạch nước, làm trong nước quả. Sử dụng enzym cố định rất thuận lợi và đạt hiệu quả cao.
18
Đặc điểm quan trọng của các nguyên liệu được sử dụng làm chất mang enzym là diện tích bề mặt rộng trên một đơn vị thế tích hay trọng lượng, khơng bị phân giải, không tan, bền vững với các yếu tố hóa học, giá rẻ, dễ kiếm. Trong các loại polyme, chitosan thỏa mãn các yêu cầu trên, chúng bền vững, không tan, ổn định với các yếu tố hóa học.
Phương pháp cố định enzym bao gồm: enzym được dính trên chất mang bằng liên kết hấp thụ hay liên kết tĩnh điện ( liên kết ion), hoặc liên kết vùi trong lưới gel liên kết ngang (grosdinking). Enzym được cố định trong chitosan bằng liên kết hấp phụ hay liên kết ngang qua chất trung gian như: glutaradehit, hoặc có khi enzym bị vùi trong lớp lưới gel tạo thành liên kết ngang giữa chitosan và glutaradehit.
Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, chitosan có các đặc điểm sau:
- Chitosan là nguyên liệu linh hoạt, dẻo. Nó có thể dùng để cố định enzym bằng liên kết hấp phụ đơn giản, bằng hấp phụ dạng lưới hay bằng liên kết ion qua nhân tố chức năng trung gian hoặc ở dạng thể vùi.
- Sự liên kết ion NH3+ của chitosan với các ion âm tự do trên enzym là các nhân tố hình thành liên kết hấp phụ và liên kết ion.
. - Hiệu suất cố định theo phương pháp hấp phụ có khuynh hướng cao hơn theo phương pháp ion, cho phép thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng.
- Khi so sánh với các chất nang khác thì chitosan có khả năng chứa đựng lượng protein 10÷30 mg/gam chitosan.
Trong công nghiệp giấy
Do cấu trúc của chitosan tương tự xenlulozo nên người ta bổ sung chitosan vào nguyên liệu làm giấy, chúng giúp giấy có độ bền dai, đồng thời chất lượng in trên giấy cũng tốt hơn. Ngồi ra, cịn ứng dụng chitosan để sản xuất giấy chịu nhiệt, giấy hoa dán tường [8].
Trong công nghiệp dệt:
Chitosan được dùng để hồ vải, cố định hình in hoa, màu sắc. Ưu điểm là làm cho vải hoa, tơ sợi bền màu, bền sợi, chịu được cọ sát, mặt ngồi thì ánh đẹp. Tuy nhiên nhược điểm duy nhất là màu sắc hơi vàng, khơng thích hợp với vải trắng. Chitosan là nguyên liệu quan trọng để hồ lên vải chống nước. Hòa tan chitosan trong CH3COOH loãng 1,5% cùng với nhơm acetat và axit stearic thì được hỗn hợp. Hỗn hợp này đem sơn lên vải, khi khô tạo thành màng mỏng chắc bền chịu được nước, chống lửa, cách nhiệt, chịu nắng và chống thối. Vải này được sử dụng
19
để sản xuất vải bao dây điện, những dụng cụ bảo hộ trong sản xuất, nghiên cứu. Dung dịch keo chitosan có thể trực tiếp tiến hành làm sợi và loại sợi này dễ hòa tan trong axit, cần phải dùng propenoic nitric, độ dai cũng tăng rõ rệt.
Trong cơng nghiệp hóa mỹ phẩm:
Chitosan được sử dụng trong thành phần sản xuất kem chống khô da, làm kem dưỡng da, làm khả năng hòa hợp sinh học giữa kem thuốc và da, chế tạo thuốc định hình tóc, kem bột da lột mặt. [1]
Từ năm 1969, chitin đã được bắt đầu sử dụng nhiều trong kỹ thuật bào chế mỹ phẩm. Vài hãng đã dùng nó trong kem và thuốc bơi ngồi da để làm cho kem đặc lại và những hãng khác đang thí nghiệm để dùng nó trong việc bào chế thuốc trị sốt và vecni sơn móng tay.
Chitosan cịn được cho thêm vào trong thuốc gội đầu để làm cho nước loãng hơn bằng cách khóa các ion Fe, Ca và Mg lại với nhau.
Trong bảo vệ môi trường :
Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) đã cho phép chitosan không những được dùng làm thành phần thức ăn, mà còn dùng cả trong việc tinh chế nước uống, tẩy lọc nguồn và hấp phụ các kim loại nặng trong các nhà máy chế biến.
Nhiều cuộc hội nghị quốc tế về chitosan đã khẳng định tác dụng điều trị và tính an tồn của chitosan. Chitosan đã được tổ chức y tế thế giới (WHO) đánh giá cao và đã chính thức được WHO cho phép dùng trong y học và thực phẩm.
Chitosan được ứng dụng khá phổ biến trong xử lý môi trường nhờ khả năng hấp phụ, tạo phức với các ion kim loại ( Pb, Hg, Cd, Fe, Cu...) các chất màu, khả năng keo tụ, tạo bông rất tốt với các chất hữu cơ. Do đó, chitosan được sử dụng như là một trong các nhóm tác nhân chính để xử lý nước thải như dùng chitosan làm chất hấp phụ, tạo phức trong việc xử lý kim loại trong nước thải, thu hồi protein trong nước thải, trong xử lý chất màu của nước thải từ nhà máy dệt nhuộm .[3]
Dùng trong phim ảnh và một số ngành công nghệ khác:
Phim chitosan có độ nét cao, khơng tan trong nước, axit nhưng tan trong axit loãng như axit axetic. Chitosan được làm mực in cao cấp trong công nghệ in.
Chitosan làm tăng độ bền của gỗ trong công nghệ chế biến gỗ.
Chitosan dùng để cố định enzym và các tế bào vi sinh vật, làm chất mang trong sắc ký chọn lọc, trong công nghệ sinh học.
20
Hãng kỹ thuật của Matsushita còn dùng chitosan trong việc chế tạo máy phát nhanh.
Chitosan cịn dùng để xử lý nước thải cơng nghiệp, có khả năng tạo phức với kim loại nặng độc hại, dùng để lọc trong nước sạch tiêu dùng, thanh lọc nước nhiễm chất độc hại và chất phóng xạ do chitosan khóa chặt các ion kim loại như Hg, Pb và Uranium [3].