Phương trình thuỷ phân chitin bằng axit HCl:
Chitin HCl 36% acetyl glucosamin glu.HCl + CH3COOH
H2O, T0cao HCl 36% H2O, T0cao O NHCOCH3 OH CH2OH O O O NHCOCH3 OH CH2OH O HCl 36% O OH OH NHCOCH3 OH CH2OH HCl 36% H2O, T0cao O OH OH NH3Cl OH CH2OH + CH3COOH H2O, T0cao
Phản ứng thủy phân cắt mạch chitin để thu glucosamin phụ thuộc rất nhiều yếu tố. Qua tham khảo tài liệu chúng tôi đã khảo sát thời gian tối ưu cho phản
ứng và kết quả cho thấy thời gian phản ứng 4 giờ là tốt nhất (hiệu suất 62,8%). Nếu kéo dài thêm thì hiệu suất phản ứng cũng không tăng lên. Điều này phù hợp với các kết quả đã công bố. Do đó chúng tôi chọn thời gian để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố tiếp theo là 4 giờ.
Qua thực nghiệm chúng tôi thấy rằng khi cho HCl đặc vào trong bình cầu với chitin nếu khuấy ở nhiệt độ phòng thì chitin có tan nhưng thời gian tan kéo dài rất lâu (2 giờ) và tạo hỗn hợp có độ nhớt cao. Nếu tăng dần nhiệt độ lên thì
đến 70oC chitin tan rất nhanh. Do đó chúng tôi đã khảo sát phản ứng này ở các nhiệt độ khác nhau và kết quả cho thấy:
http://www.ebook.edu.vn
- Ở nhiệt độ phòng sau khi chitin tan hết chúng tôi tiếp tục khuấy trong khoảng thời gian 4giờ. Lúc này thu đươc dịch keo không màu, rất khó khăn trong vấn đề lọc, chúng tôi tiến hành pha loãng với methanol rồi lọc, dịch lọc được tẩy màu bằng than hoạt tính ở nhiệt độ 55 - 60oC, cô dịch lọc để đuổi methanol và loại bớt nước, để kết tinh qua đêm nhưng không thấy glucosamin kết tinh ra. - Ở nhiệt độ 55 - 60oC kết quả cho thấy là thời gian để chitin tan nhanh hơn nhiều (40 - 50 phút), dịch thu được có màu vàng rồi chuyển sang nâu đen, dịch thu được vẫn có độ nhớt lớn, vẫn phải pha loãng với methanol để thuận lợi cho quá trình lọc, tẩy màu, cô dịch lọc như trên, để kết tinh qua đêm và hiệu suất glu.HCl thu được tương đối thấp (36,6%).
- Nếu tăng nhiệt độ lên đến 70oC chitin tan rất nhanh (2 – 3 phút) , dịch thu được có độ nhớt vừa phải, có thể lọc được luôn mà không cần pha loãng với methanol. Tẩy màu bằng than hoạt tính, cô dịch lọc, để kết tinh qua đêm. Hiệu suất glu.HCl thu được tương đối cao (62,8%).
Trong tất cả các trường hợp chúng tôi đều cô đuổi bớt dung môi là methanol và nước vì glu.HCl tan rất tốt trong nước (độ tan 01g/ml).
Sau khi chọn được thời gian và nhiệt độ tối ưu, chúng tôi cũng đã tiến hành khảo sát nồng độ HCl tới hiệu suất phản ứng. Thực nghiệm được tiến hành trên các dung dịch HCl có nồng độ lần lượt là 10%, 20% và HCl đặc (35 - 37%) với tổng lượng mol HCl đưa vào là như nhau. Kết quả cho thấy ở các nồng độ
HCl 10% và 20% gần như không thu được glu.HCl. Do đó với phản ứng này yêu cầu phải dùng HCl đặc (36 - 37%).
Qua đó chúng tôi đưa ra yêu cầu để thu được glu.HCl với hiệu suất tương
đối cao thì điều kiện của phản ứng là dùng HCl đặc (35 - 37%), nhiệt độ phản ứng là 90 - 95oC, thời gian phản ứng là 4 giờ. 4.3.2. Điều chế glu.HCl từ chitosan Phương trình phản ứng: Chitosan HCl 36% H2O, T0cao glu.HCl
http://www.ebook.edu.vn O NH2 OH CH2OH O O O NH2 OH CH2OH O O OH OH NH3Cl OH CH2OH HCl 36% H2O, T0cao
Phương pháp tiến hành thí nghiệm và điều kiện như đã làm với chitin, nhưng chất tham gia là chitosan. Chọn điều kiện tối ưu của chitin để tiến hành thí nghiệm. Kết quả cho thấy thời gian để tan hết lượng chitosan tương đối dài (từ
1h15 phút - 1h30 phút). Dung dịch đặc quánh làm cho việc khuấy từ rất khó khăn. Kết thúc thời gian phản ứng, chúng tôi lọc nóng nhằm loại bỏ các chất không tan, kết quả là trên phễu lọc chúng tôi thu nhận được một lượng lớn chất không tan dạng keo nhớt đặc. Dịch lọc được tẩy màu bằng than hoạt tính, lọc, cô
để loại bớt dung môi, để kết tinh qua đêm. Thấy có rất ít tinh thể glu.HCl được kết tinh. Sản phẩm keo đã được hút kiệt nước được kiểm tra sơ bộ bằng cách cho lượng mẫu keo vào hai cốc thuỷ tinh, cốc 1 chứa nước cất, cốc 2 chứa dung dịch axit acetic 1% và khuấy trong 20 phút thì nhận được kết quả :
+) Cốc 1: Chất keo không tan tạo thành dung dịch huyền phù. +) Cốc 2: Chất keo tan tạo thành dung dịch trong suốt.
Từ hai kết quả trên, chúng tôi cho rằng phản ứng chuyển hoá chitosan thành glu.HCl ởđiều kiện HCl 36%, T0 = 90 - 950C, Ts = 4 giờ là khó thực hiện, tuy có sản phẩm glu.HCl tạo ra nhưng hiệu suất rất thấp (12%). Theo chúng tôi có thể lý giải như sau: Khi cho HCl đặc vào dung dịch sau đó đun đến nhiệt độ
phản ứng, axit HCl sẽ kết hợp trước với nhóm –NH2 của chitosan tạo ra sản phẩm chitosan hydroclorua (-NH2.HCl), sản phẩm này tồn tại dạng keo bền không tan trong nước gây cản trở quá trình thuỷ phân cắt mạch liên kết glucozit, do đó mà sản phẩm glu.HCl được tạo ra rất ít.
Nếu nhìn công thức cấu tạo của chitin và chitosan thì dường như việc tạo ra glu.HCl từ chitosan sẽ dễ dàng và cho hiệu suất cao hơn so với là đi từ chitin, nhưng thực tế thì ngược lại. Điều này có thể lý giải là do chitosan bị cắt mạch để
tạo thành các polyme đơn giản hơn như oligome – phần không tan nằm lại trên phễu lọc. Chỉ có một phần rất nhỏ được thủy phân triệt để để tạo thành glu.HCl dẫn đến là hiệu suất thu được từ chitosan rất thấp.
http://www.ebook.edu.vn Phản ứng xảy ra như sau: O NH2 OH CH2OH O O O NH2 OH CH2OH O O OH OH NH2HCl OH CH2OH O NH2 OH CH2OH O O NH2 OH CH2OH O O NH2.HCl OH CH2OH O O O NH2HCl OH CH2OH O O NH2 OH CH2OH O O NH2HCl OH CH2OH O HCl 36% H2O T0cao HCl 36% H2O T0cao
http://www.ebook.edu.vn
KẾT LUẬN
Qua thời gian nghiên cứu các khía cạnh khác nhau của đề tài trên cơ sở các mục tiêu đề ra. Chúng tôi đã đạt được một số kết quả như sau:
1. Điều chế ra chitin, chitosan từ vỏ tôm phế thải. Với hàm lượng chitin thu được 27,18 – 35,83%, chitosan thu được 63,3÷74,7%.
2. Điều chế ra glucosamin hydroclorua đi theo con đường từ chitin. Với hàm lượng glu.HCl thu được tương đối cao (62,8%).
3. Sơ bộ khảo sát tìm được điều kiện tối ưu hóa cho quá trình điều chế
glucosamin hydroclorua từ chitin. Với điều kiện axit HCl đặc 36%; nhiệt độ phản ứng 90 – 950C; thời gian phản ứng là 4 giờ.
Một số kiến nghị và đề xuất:
Do điều kiện thời gian và kinh phí có hạn nên một số thực nghiệm chưa có
điều kiện thực hiện. Vì vậy, nếu sau này có điều kiện xin được tiếp tục các nghiên cứu sau:
1. Hoàn thiện quy trình sản xuất chitin, chitosan từ vỏ tôm phế thải từ các nhà máy chế biến thủy sản, đông lạnh,… sao cho điều kiện là tối ưu hóa và áp dụng được trên quy mô sản xuất công nghiệp.
2. Điều chế glucosamin dạng tự do từ chitin, chitosan làm nguyên liệu sạch cho các nghiên cứu tổng hợp các hợp chất quan trọng khác có
http://www.ebook.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Đức Ý (Texas-Hoa Kỳ) “Dinh dưỡng với viêm khớp”. Tạp chí sức khỏe đời sống, N0 344, tr 9-10, 2006.
2. Bách khoa toàn thư bệnh học. NXB từ điển BKHN, tập 2, tr 68-70. 2000.
3. Trần Thị Luyến, Huỳnh Nguyễn Duy Bảo và một số cộng sự. “Hoàn thiện quy trình sản xuất Chitin-Chitosan và chế biến một số sản phẩm công nghiệp từ phế liệu vỏ tôm, cua”. Báo cáo khoa học, Đề tài cấp bộ. Nha Trang.2000.
4. Phạm Lê Dũng, Trịnh Bình, Lại Thu Hiền và cùng các cộng sự . “Vật liệu sinh học từ chitin”. Viện hóa học - Viện công nghệ sinh học, Trung tâm khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia. Hà Nội.1997.
5. Đào Tố Quyên, Nguyễn Thị Lâm, Hà Thị Anh Đào & cộng sự. “Nghiên cứu thử nghiệm PDP (chitosan) làm chất phụ gia trong sản xuất giò lụa, bánh cuốn”. Viện dinh dưỡng. Trung tâm kỹ thuật an toàn vệ sinh thực phẩm Việt Nam.
6. Nguyễn Thị Huệ, Bùi Thị Huyền. “Nghiên cứu thủy phân chitosan bằng axít hữu cơ” và “Nghiên cứu phản ứng chitosan bằng axít Fomic và axít Acetic”. Hội nghị khoa học và công nghệ hóa hữu cơ toàn quốc lần thứ
III, tr 210-221. 2005.
7. Nguyễn Thị Đông, Đỗ Trường Thiện, Nguyễn Văn Hoan. “Ứng dụng chitosan khối lượng phân tử thấp để kích thích sinh trưởng đối với cây lúa”. Tuyển tập các công trình hội nghị khoa học và công nghệ hóa hữu cơ toàn quốc lần thứ 3, tr 445-449.2005
8. BS.Huỳnh Bá Lĩnh. “Glucosamine, thuốc mới điều trị bệnh viêm khớp”. Bệnh Viện Việt Đức Hà Nội. Tài liệu truy cập mạng internet, theo địa chỉ :vietduchospital.edu.vn.
http://www.ebook.edu.vn
9. Ts. Nguyễn Vĩnh Ngọc. “Thuốc điều trị thoái hóa khớp” Khoa xương khớp Bệnh Viện Bạch Mai Hà Nội. Tạp chí Sức khỏe & đời sống ra ngày 30/5/2006, số 964.
10. Lưu Vǎn Chính, Châu Vǎn Minh, Phạm Hữu Điển, Vũ Mạnh Hùng, Ngô Thị Thuận. “Tổng hợp và nghiên cứu tác dụng hạ Cholesterol máu của N,N,N-trimethyl chitosan (TMC)”. Tạp chí Dược học số 9, mục 5, năm 2000.
11. Vũ Thị Ngọc Thanh, Đoàn Trọng Phụ, Nguyễn Thị Ty. “Nghiên cứu tác dụng tăng sinh collagen của chitosan trong điều trị bỏng nhiệt thực nghiệm”. Tạp chí Dược học số 9, mục 9, năm 2000.
12. Nguyễn Xuân Hoài, Hoàng Kim Huyền “Đánh giá tác dụng phụ của thuốc chống viêm không steroid (NSAID) trong điều trị các bệnh xương khớp tại một bệnh viện tuyến trung ương”. Tạp chí Dược học số 9, mục 10, năm 2000.
13. Đặng Văn Luyến, “Chitin/Chitosan”. Các bài giảng và báo cáo chuyên
đề, tập 2, tr 27-35, 1995.
14. ĐỗĐình Rãng, Phạm Đình Cường, “Xác định hàm lượng chitin của một số loài thủy sản ở Việt Nam và chuyển hóa thành glucosamin”. Tạp chí khoa học, N0 4, tr 66- 71, 1990.
TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI.
15. Sydney London. “Encyclopedia ò polymer Sciene and Technology”.Vol 3, p 605-704. 1965.
16. Kim. S. S., Kim. S. H. and Lee.Y. M. (1996). “Preparation, characterization and properties of β-Chitin and N-Acetylated β-Chitin”, J.Polymer Sci., Part B: Polymer physics. Vol 34, p.2367-2374.
17. Richard Carl Capozza, US. Pat. N0 4074713.
18. Singh Dinesh.K., Ray Alok.R., Macromol.J. “Biomedical Applications of Chitin, Chitosan and their derivatives”.Sci., Res. Macromol. Chem. Phys.2000, C40 (1), p. 69-83.
http://www.ebook.edu.vn
19. Richrdson, Simon.C.W., Kolbe Hanno.V.J., Duncan Ruth., “Chitosan copolymers for intranasal Delivery of Insulin”. et al. C.A, Vol. 130, N0 25, 1999, p. 1141(342,853u), England.
20. Onishi Hiraku, Machida Yoshiharu et al. “Biodegradation and distribution of weter – soluble PDP in mice”. C.A, Vol. 130, N0 2, 1999, p.1158(286,935h), Japan.
21. Mosbay.M., Deral.T. Pat. N0 EP 0356060. A2 900228, 1998, England. 22. Schuzczyk Henryk, Pomoell Harri, Wulff Marketta, Saynatjok Elina et
al. “Chitosan – based pharmaceuticals for reduction of cholesterol and lipid contents”. C.A, Vol 132, N0 23, 2000, p.1170(313724P, Finland). 23. Jing. S. B., L. Li, D. Ji. Y. Takiguchi, T. Yamaguchi 1997 : “Effect of
chitosan on renal function in patients with chronic renal failure”, J. Pharm. Pharmacol. Jun; 49 (7), p.721-723.
24. Yao Kangde, Yin Yuji, Cheng Guoxian, Zhou Jun. “Biomedical developments in Chitosan – based polymers”. C.A, Vol 130, N0 13, 1999, p. 1052(172813, China).
25. Shigehiro Hirano, Haruyoshi Seino, Yasutoshi Akiyama and Isao Nonaka. “Progress in Biomedical Polymers”. New York, 1990, p. 283- 290.
26. http://www.mpikg-golm.mpg.de/kc/scripts/Polysaccharide.pdf.
“Supramolecular Biopolymers II – Polysaccharides”. 07 – Jun - 2006
10:40AM, p. 24 - 39.