Nét chung về chitin:
Chitin là một polymer hữu cơ phổ biến trong tự nhiên sau cellulose và chúng được tạo ra trung bình 20 g/m2 bề mặt Trái Đất trong 1 năm. Trong tự nhiên, chitin tồn tại ở cả động vật và thực vật
Trong giới động vật, chất chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của các vỏ một số động vật không xương sống: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong giới thực vật, chitin có ở thành của các nấm và một số tảo Chlorophiceace.
Chitin là một polysaccharide có đạm không độc hại, có khối lượng phân tử lớn. Chitin thể hiện trong tự nhiên dưới dạng tinh thể, nghĩa là có cấu trúc là một tập hợp các phân tử liên kết với nhau bởi các cầu nối hydrogen và hình thành một mạng các sợi ít nhiều có tổ chức. Hơn nữa, chất chitin tồn tại rất hiếm ở trạng thái tự do và hầu như luôn luôn nối bởi các cầu nối đẳng trị (coralenti) với các protein, CaCO3 và các hợp chất hữu cơ khác, v.v.
Khi gia nhiệt chitin trong môi trường kiềm thì chitin tạo thành Chitosan, một chất chitin deacetyl đủ độ để trở nên hòa tan được vào môi trường acid loãng. Trong thiên nhiên, chất Chitosan rất hiếm gặp, chỉ có trong vách ở một số loài vi nấm (đặc biệt là zygomycetes, mucor,...) và ở vài loại côn trùng như ở thành bụng của mối chúa.
Trong động vật thủy sản, đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ thì hàm lượng chitin chiếm khá cao từ 14÷35% so với trọng lượng khô. Vì vậy, vỏ tôm, cua, ghẹ là nguồn nguyên liệu tốt để chúng ta sản xuất chitin - chitosan từ đó sản xuất màng mỏng chitosan và các dẫn xuất của nó.
Chitin có cấu trúc polymer tuyến tính từ các đơn vị N-acetyl--D- glucosamin nối với nhau nhờ cầu nối -1,4 glucozit.
Công thức cấu tạo của chitin:
Tính chất của chitin:
Chitin có tính kiềm, bền trong môi trường kiềm nhưng kém bền trong môi trường acid. Chitin không tan trong nước, trong môi trường kiềm, trong acid loãng và dung môi hữu cơ nhưng nó lại tan trong dung dịch đậm đặc của muối thioxinat liti (LiSCN) và muối thioxinat canxi [Ca(SCN)2] tạo dung dịch keo và tan trong một số acid vô cơ đặc (H2SO4, HCl, H3PO4, ...).
Chitin ổn định với chất oxy hóa như KMnO4, nước javen, NaClO, ... người ta lợi dụng tính chất này để khử màu cho chitin.
Chitin là một polysaccharide nguồn gốc tự nhiên, có hoạt tính sinh học cao, có tính hòa hợp sinh học và tự phân hủy trên da. Chitin bị men lysozym, một loại men chỉ có ở cơ thể người, phân giải thành monome N-acetyl-D- glucosamine.
Chitin kết tinh ở dạng vô định hình, khó hòa tan trong dung dịch amoniac (NH3), không hòa tan trong thuốc thử Schueizer-Sacrpamonia. Điều này có thể là do sự thay đổi nhóm hydroxy (-OH) tại vị trí C2 bằng nhóm acetamic (NHCOCH3) đã ngăn cản sự tạo thành các phức hợp cần thiết.
Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đặc thì chitin sẽ bị khử mất gốc acetyl tạo thành Chitosan. Khi đun nóng chitin trong acid HCl đặc thì chitin sẽ bị thủy phân tạo thành glucosamine 85,8%, acid acetic 14,5%.
Một số nét chung về chitosan:
Chitosan là chitin đã được deacetyl hóa, là sự trùng ngưng của nhiều phân tử D-glucosamine.
Chitosan là một polysaccharide có nguồn gốc thiên nhiên gồm các phân tử
Công thức cấu tạo của Chitosan:
Công thức phân tử: (C6H11NO4)n
Phân tử lượng: M = 10000 ÷ 500000 Dalton tùy loại giống.
Thực tế, Chitosan thường được chế biến ở dạng bột hoặc vẩy mịn có màu trắng ngà, Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước, tan trong môi trường acid loãng (pH = 6÷6,5) tạo dung dịch keo nhớt, trong suốt, có hoạt tính sinh học cao, dễ hòa hợp với cơ thể sinh học, có tính kháng nấm.
Khi hòa tan Chitosan trong dung dịch acid acetic loãng tạo thành keo dương, do đó keo Chitosan không bị kết tủa khi có mặt một số ion kim loại nặng như: Hg, Pb. Trong khi phần lớn các keo polysaccharide có điện tích âm.
Chitosan được xem như là một poly Cationic có khả năng bám dính vào bề mặt các điện tích âm và có khả năng tạo phức với ion kim loại.
Chitosan có độc tính rất thấp chỉ số D50 = 16g/kg trọng lượng cơ thể, không gây độc trên súc vật thực nghiệm và người.
Chitosan phản ứng với acid đặc tạo muối khó tan, cho phản ứng màu tím khi tác dụng với Iod và acid sunfuric do đó có thể dùng phản ứng này để định tính Chitosan.
Ứng dụng của Chitosan trong công nghệ thực phẩm :
Chitin không có công dụng gì đáng kể khi ở nguyên dạng và tính tan kém. Tuy nhiên, khi chuyển sang các dẫn xuất như glucosamine, chitosan ... thì nó lại được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. ở trong phạm vi đề tài này ta quan tâm đến một số ứng dụng trong công nghệ thực phẩm:
Chitosan được dùng để bảo quản thực phẩm tươi sống bằng cách nhúng thực phẩm vào dung dịch Chitosan hoặc tạo ra những màng mỏng để bao gói thực phẩm, như táo nếu được bảo quản trong một lớp màng Chitosan mỏng thì sau 6 tháng vẫn giữ được vẻ tươi ngon như ban đầu nhờ vào khả năng kháng vi sinh vật của màng Chitosan và hạn chế được quá trình bay hơi nước.
Chitosan khi hòa tan trong acid acetic CH3COOH loãng 1,75% thì tạo thành dung dịch keo nhớt Chitosan 6% đánh đảo đều, lọc dịch bỏ cặn. Dung dịch vừa lọc pha với 2 phần Glyxerin và 2 phần dung dịch acetat kẽm (CH2COO)2Zn 20% sẽ tạo thành dung dịch lỏng dẻo vừa phải. Đem hỗn hợp này vừa trộn vừa đun trên bếp cách thủy ở nhiệt độ 40÷50oC trong thời gian từ 20÷30 phút đến khi nào thấy dung dịch trong suốt là được. Dùng hỗn hợp trên tráng mỏng lên tấm kính (hay tấm nilon phẳng) rồi làm khô ở nhiệt độ 40÷60oC hoặc phơi nắng. Khi đã khô bóc ra tạo được màng mỏng Chitosan. Màng mỏng này được thay thế polyetylen để sản xuất giấy bóng kính, làm màng bao bọc thực phẩm cao cấp hoặc để bọc lót các linh kiện.
Người ta cũng có thể sản xuất màng mỏng cũng theo từng bước tương tự như trên nhưng nồng độ acid acetic CH3COOH loãng là 1,5% nên cho ra Chitosan 4%. Chitosan 4% cho ra màng mỏng rất đẹp, trong suốt, dẻo dai và ít hút ẩm nhất so với các nồng độ Chitosan khác. [15]
Viện Hóa Học các hợp chất thiên nhiên, Trung tâm Khoa Học Tự Nhiên và Công Nghệ Quốc Gia đã điều chế được chế phẩm chất bảo quản BQ-1 được chế biến từ hỗn hợp dung dịch Chitosan và một số hợp chất có nguồn gốc tự nhiên khác dùng để bảo quản quả tươi như: cà chua, vải, nho, chuối. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phòng polymer dược phẩm, viện Hóa Học, Trung tâm Khoa Học Tự Nhiên và Công Nghệ Quốc Gia đã điều chế được chế phẩm PDP là một hỗn dịch trên cơ sở Chitosan để bảo quản và làm trong nước quả.
Xử lý nước thải: Chitosan được dùng để xử lý nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm nhờ khả năng làm đông các thể lơ lửng, rắn giàu protein trong nước thải từ quá trình chế biến thực phẩm, nhờ khả năng kết
dính tốt các ion kim loại nặng như Hg, Pb, ... của keo dương Chitosan. Vì vậy, các ion kim loại nặng trên bị giữ lại mà keo Chitosan không bị đông tụ.
Dung dịch keo Chitosan có thể bọc hạt Gel Alginat trong việc cố định tế bào nấm men để làm men rượu và dịch quả nhiều lần.