glucosamine
1.6.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách chiết hỗn hợp chitin-chitosan và glucosamine
Phương pháp tách chiết nếu không chú ý các điều kiện, các yếu tố ảnh hưởng sẽ dẫn đến sản phẩm thu hồi có hiệu suất thấp. Dưới đây là những nguyên nhân liên quan trực tiếp đến khả năng thu hồi sản phẩm :
- Xử lý sinh khối : Sinh khối trước tiên cần phải được xử lý để loại bỏ protein và lipid bao phủ phía ngồi lớp chitin trên thành tế bào nấm, nhờ đó lớp chitin-chitosan mới lộ ra ngồi để thuận tiện cho q trình tách sản phẩm sau này. Để quá trình loại protein được triệt để, người ta dùng biện pháp xé cơ học
trước khi thủy phân bằng xút lỗng. Ngay sau đó sinh khối cần được xử lý bằng acid lỗng để phá thành tế bào, loại bỏ glucan, khống và tạp chất khác ra ngồi để q trình cắt mạch thu glucosamine bằng acid đặc sau đó được hiệu quả, đồng thời làm giảm thời gian và giảm lượng acid đặc tiêu tốn.
- Nồng độ : Nồng độ xút thực hiện việc loại protein, lipid là 2-4%, nếu nồng độ cao hơn sẽ xảy ra hiện tượng chuyển hóa trực tiếp từ chitin sang chitosan,[4] lượng chitosan này sẽ bị loại bỏ ra ngoài theo dịch ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi chitin-chitosan và glucosamine. Theo quy trình ở sơ đồ 1.3, ở cơng đoạn (d’) sinh khối sau khi loại protein được xử lý bằng acid HCl loãng nồng độ 2%, không dùng ở nồng độ vượt quá 8% vì một phần glucosamine sẽ bị tổn thất khi loại bỏ phần dịch [17]. Công đoạn (f’), khi thủy phân cắt mạch chitin, chitosan thành glucosamine cần dùng acid HCl ở nồng độ 20%, ở nồng độ cao hơn (tối đa là 35.5%) khơng tốt vì tính an tồn và độ nhớt lớn có khả năng ảnh hưởng tới hiệu suất cắt mạch của acid.
- Nhiệt độ và thời gian : Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả từng cơng đoạn trong quy trình tách chiết chitin chitosan và glucosamine. Cơng đoạn (b) theo hai sơ đồ 1.2 và 1.3, nhiệt độ và thời gian tối ưu để loại protein lần lượt là 121OC và 15 phút, nhiệt độ thấp và thời gian không đủ sẽ làm giảm hiệu quả loại protein. Công đoạn (d’) sơ đồ 1.3, xử lý phá thành tế bào và loại glucan, khống ở nhiệt độ phịng (25OC) và trong thời gian 24 giờ là tốt nhất, không nên tăng nhiệt độ và kéo dài thời gian vì một phần chitosan từ thành tế bào sẽ bị tổn thất do hịa tan vào dung dịch[22,24,25]. Cơng đoạn xử lý thủy phân cắt mạch chitin-chitosan bằng acid ở nồng độ cao cần điều chỉnh nhiệt độ thấp hơn 100OC để tránh hiện tượng than hóa, phá hủy cấu trúc glucosamine, thời gian không nên kéo dài (16 tiếng trở lại) vì như vậy vừa lâu vừa khơng kinh tế.
- Tỷ lệ sinh khối và dung môi : Lượng dung môi dùng để thủy phân cần dùng phải hợp lý, nếu q ít q trình kéo dài và hiệu suất thấp, nếu nhiều thì tốn kém. Theo quy trình sơ đồ 1.2 và 1.3, tỷ lệ giữa sinh khối khơ và thể tích NaOH 1M theo yêu cầu là 1:30 (khối lượng/thể tích), tỷ lệ giữa sinh khối khô và acid HCl 2% theo yêu cầu là 1 : 40 (khối lượng/thể tích). Tỷ lệ giữa sinh khối và acid nồng độ cao để thực hiện q trình cắt mạch chuyển hóa chitin, chitosan thành glucosamine cần phải được khảo sát theo thời gian và nồng độ acid, ở nồng độ acid HCl 20 % tỷ lệ này theo yêu cầu là 1 : 2 (khối lượng sinh khối ướt / thể tích acid) [17].
- Yêu cầu khác : Để nâng cao hiệu suất cắt mạch chitin, quá trình thủy phân cần phải được đảo trộn, acid cần được hâm nóng 50-65OC rồi mới được trộn với sinh khối sau đó mới tăng dần nhiệt độ, cần tránh sự tạo bọt trước và trong qúa trình diễn ra thủy phân bằng cách điều chỉnh tốc độ khuấy trộn.
- Tỷ lệ thể tích cồn để kết tinh glucosamine : Theo nhiều tài liệu tỷ lệ thể tích giữa lượng dịch chứa glucosamine sau thủy phân và cồn tuyệt đối là 1 : 2,5 và 1:3 [22]là tốt nhất, việc sử dụng cồn có hai mặt lợi : vừa kết tinh được glucosamine vừa loại bỏ được tạp chất vào cồn, có thể tiết kiệm cồn bằng cách cô dung dịch chứa glucosamine tới giới hạn tạo tủa, sau đó rửa qua cồn.
1.6.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách chiết chitosan
Các quy trình tách chiết chitosan theo sơ đồ 1.4,1.5 và 1.6 cần phải chú ý những điểm sau để có được hiệu quả tốt :
- Xử lý sinh khối : Cũng giống như sơ đồ 1.2 và 1.3 của quy trình tách chiết hỗn hợp chitin-chitosan và glucosamine, sinh khối cần phải được xé cơ học để thuận lợi cho quá trình loại protein và lipid.[17,22]
- Nồng độ, nhiệt độ và thời gian : Ba yếu tố này cần phải được tuân thủ đúng theo mỗi quy trình vì đây là những quy trình đã được chuẩn hóa, mọi sai khác sẽ ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi chitosan từ thành tế bào nấm.
- Yêu cầu khác : Cần chú ý rằng chitosan khơng hịa tan trong nước và dung môi hữu cơ như cồn và aceton, nhưng lại hịa tan tốt trong acid lỗng (ở đây là acid acetic 2% theo sơ đồ 1.4 và 1.5 và acid HCl 1M theo sơ đồ 1.6) vì vậy cần tránh hao hụt acid sau công đoạn xử lý nhiệt trước khi chỉnh dung dịch về pH kiềm.