Những công trình đầu tiên ở Nga, liên quan tới việc điều chế chitin được thực hiện dưới sự chỉ đạo của Viện sĩ P. Sorugin những năm 1934-1935. Các thí nghiệm sử dụng chitosan được F. Cadov thực hiện năm 1941. Hiện nay, những nghiên cứu về chitin – chitosan đã đạt những thành công nhất định. Tại Nhật Bản, một chương trình nghiên cứu dài hơn 10 năm cũng bắt đầu khởi động. Trung Quốc tuy là nước bắt đầu nghiên cứu chậm hơn so với những nước khác nhưng lại đang phát triển rất nhanh trong lĩnh vực này.
Sau khi người ta phát hiện tiềm năng của các polyme thiên nhiên thì đến năm 1951, quyển sách về chitin đã được xuất bản.
Năm 1954, Hackman đã nghiên cứu quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm hùm..
Với quy trình này thì có nhiều công đoạn tăng khả năng khử khoáng, khử protein song do cồng kềnh, và thời gian sản xuất kéo dài 65 ngày giờ nên chỉ có ý nghĩa trong công tác nghiên cứu thí nghiệm vì khi đưa ra sản xuất đại trà thì thiết bị cồng kềnh, tốn kém, hóa chất đắt tiền, dễ hao hụt khi sản xuất [2].
Năm 1975, Capozza đã nghiên cứu quy trình điều chế chitin với công đoạn khử khoáng được thực hiện lần lượt với HCl trong 48 giờ và HCOOH để qua đêm, sau đó sản phẩm tiếp tục ngâm trong NaOH trong 2,5 giờ. Hiệu suất thu được là 44,3%. Ở quy trình này cũng trải qua nhiều công đoạn kéo dài thời gian, hiệu suất không cao nên không có ý nghĩa về kinh tế [2].
Viện kỹ thuật Masachusetts (năm 1977) của Mỹ tiến hành xác định giá trị của chitin và protein trong vỏ tôm, cua.. đã cho thấy việc thu hồi các chất này rất có lợi trong công nghiệp. Phần chitin thu được để sản xuất các dẫn xuất khác.
Vào năm 1978, một hội nghị đầu tiên nói về chitin và chitosan diễn ra tại Mỹ và thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới.
Năm 1981, Synowiecki và các cộng sự đã nghiên cứu quy trình thu nhận chitin từ phế liệu tôm Kril bằng cách sử dụng 22% HCl (1/10) trong 2 giờ ở nhiệt độ thường và trong công đoạn protein sử dụng 3% KOH (1/10) ở nhiệt độ 950C, kéo dài trong 2 giờ. Sản phẩm thu được có hàm lượng khoáng đạt 0,06%, hàm lượng protein đạt
6,27% protein. Quy trình này đã rút ngắn rất nhiều thời gian, giảm chi phí sản xuất.
Tuy nhiên, bằng việc sử dụng hóa chất nồng độ cao dẫn đến hiện tượng cắt mạch chitin, làm giảm chất lượng sản phẩm [33].
Năm 2003, A.Percot và cộng sự đã nghiên cứu và tối ưu các điều kiện chiết xuất chitin từ vỏ tôm. Trong điều kiện tối ưu, công đoạn khử khoáng được thực hiện bằng 0,25M HCl trong 15 phút, tiếp tục loại protein bằng 1M NaOH trong 24 giờ ở nhiệt độ 700C. Kết quả sản phẩm thu được ít bị biến đổi cấu trúc, có độ deacetyl hóa trên 95%. Tuy nhiên, hàm lượng protein và khoáng còn lại chưa được xác định [22].
Năm 2006, tách Holanda và Netto sử dụng enzym để khử protein trong quy trình chiết đã rút ngắn được thời gian sản xuất rất nhiều. Sản phẩm chitin có chất lượng khá tốt, màu trắng đẹp do đã khử được sắc tố trong công đoạn chiết astaxanthin.
Mặc dù bằng phương pháp sử dụng enzym giảm thiểu đáng kể lượng hóa chất cần dùng, nhưng enzym đắt tiền dẫn đến chi phí giá thành sản phẩm cao [2].
Năm 2016, Florica Alca Ahing cũng đã nghiên cứu quá trình chiết chitosan từ vỏ tôm bằng phương pháp hóa học truyền thống. Chitin-chitosan thu được có độ acetyl cao 85,26%, độ hòa tan đạt 98,01%. Tuy vậy nhưng thời gian để thu nhận sản phẩm kéo dài 5 ngày làm tăng chi phí sản xuất.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin- chitosan ở Việt Nam
Năm 1987, trường Đại học Thủy sản bắt đầu nghiên cứu tách chiết Chitin- Chitosan do Đỗ Minh Phụng thực hiện. Sản xuất theo quy trình này sản phẩm tạo thành có chất lượng khá tốt, chitin có màu sắc đẹp. Song thời gian còn dài, sử dụng nhiều chất oxy hóa do đó dễ làm ảnh hưởng đến độ nhớt của sản phẩm [2].
Năm 1998–2000, Trường đại học Nha Trang đã sản xuất thành công Chitin – Chitosan từ vỏ tôm sú, tôm Mũ ni, vỏ tôm hùm, vỏ ghẹ.
Năm 2003, Trần Thị Luyến đã sử dụng phương pháp hóa học với một công đoạn xử lý kiềm để chiết chitosan từ vỏ tôm sú, cho sản phẩm có chất lượng không thua kém so với quy trình thông thường với hai giai đoạn xử lý kiềm, tổng thời gian cần thiết giảm rất nhiều và như vậy nếu so về mặt kinh tế thì đây là một phương pháp tốt hơn hẳn. Tuy nhiên phương pháp này sử dụng dung dịch NaOH đậm đặc sau khi deacetyl có màu sẫm gây khó khăn cho việc sử dụng [2].
Năm 2008, Ngô Thị Hoài Dương, Trang Sĩ Trung đã kết hợp xử lý sơ bộ bằng acid formic 0,4% trong quy trình chế biến phế liệu tôm tạo ra sản phẩm có màu trắng sáng, hàm lượng khoáng và protein thấp hơn 1%, đạt yêu cầu dùng trong công nghiệp.
Bên cạnh công đoạn tiền xử lý này đã cho phép giảm hơn 50% lượng hóa chất và thời gian xử lý, góp phần giảm thiểu chi phí và ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên phương
pháp này chưa được thử nghiệm ở quy mô lớn và chưa phân tích rõ ảnh hưởng của acid formic đến tính chất của chitin-chitosan [12].
Năm 2012, Phạm Thị Đan Phượng, Trang Sĩ Trung đã tiến hành khử protein bằng phương pháp hóa học kết hợp sinh học trong quy trình chiết chitin-chitosan từ vỏ tôm sú. Chitin và chitosan chiết rút từ vỏ tôm sú sử dụng quy trình khử protein bằng phương pháp sinh học có hàm lượng khoáng và protein còn lại khá cao nên phải tiếp tục xử lý chitin thu được với dung dịch NaOH và HCl với nồng độ và thời gian ngắn [10].
Năm 2018, Nguyễn Thị Trúc Loan, Phan Thị Loan đã nghiên cứu quá trình tiền xử lý vỏ tôm và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng NaOH, khử khoáng bằng EDTA và deacetyl hóa. Vỏ tôm nguyên liệu sau khi thu nhận về sẽ được phân loại, rửa sạch, sấy khô ở nhiệt độ 50-60oC trong vòng 6 giờ, nghiền nhỏ và bảo quản ở nhiệt độ thường. Theo nghiên cứu này thì quá trình thủy phân đạt hiệu suất lớn nhất khi thủy phân protein bằng NaOH 0,8M trong 60 phút là 85,83%. Thực hiện quá trình khử khoáng bằng acid EDTA thay cho HCl làm giảm hiện tượng cắt mạch chitin, nâng cao chất lượng sản phẩm đem lại giá trị kinh tế cao và ít gây ô nhiễm môi trường. Hàm lượng khoáng còn lại sau khi thực hiện giai đoạn khử khoáng ở các điều kiện tối ưu (nhiệt độ phòng, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/15, nồng độ EDTA 0,3M) đạt được là 1,26 %. Chitosan thu được khi thực hiện quá trình deacetyl hóa ở nhiệt độ 1200C, nồng độ NaOH 40%, tỷ lệ nguyên liệu/ dung dịch NaOH (1/20), thời gian 5 giờ có chất lượng tương đối cao với độ deacetyl hóa và độ tan đạt giá trị cao (76,83%, 92,67% tương ứng). Tuy nhiên độ nhớt và khối lượng phân tử thấp (153,93 cps, 33940 Dalton tương ứng) do dùng NaOH nồng độ cao trong thời gian dài để thực hiện quá trình deacetyl hóa chitin. Điều này dẫn đến hiện tượng cắt mạch chitin, làm giảm độ nhớt, khối lượng phân tử cũng như chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Có thể thấy khi chitosan trờ thành nhu cầu trong nhiều ngành công nghiệp và có giá trị thì rất nhiều cơ quan nghiên cứu đã tập trung nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này. Mặc dù gần đây có rất nhiều nghiên cứu quá trình thu nhận chitin-chitosan bằng phương pháp sinh học đã được công bố nhưng việc sử dụng enzym đắt tiền làm tăng giá trị thành phẩm, điều này không được mong đợi. Vì vậy phương pháp hóa học vẫn được xem là một phương pháp tối ưu. Tuy nhiên, các nghiên cứu thu nhận chitin- chitosan bằng phương pháp hóa học đều có thời gian xử lý dài và chưa có nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện.
Trên cơ sở nghiên cứu của Nguyễn Thị Trúc Loan và Phan Thị Loan (2018), tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu và tối ưu hóa các điều kiện thu nhận chitosan từ vỏ tôm thẻ chân trắng”, để tăng hiệu suất và chất lượng thành phẩm.