Hiện nay chủ yếu chitin và chitosan ựược sản xuất theo phương pháp hóa học theo quy trình công nghệ cơ bản sau:
Hình 1.8. Sơ ựồ quy trình sản xuất chitin/ chitosan
Theo quy trình này, nguyên liệu là vỏ tôm, cua ướt hoặc phế liệu ựược rửa sạch ựể loại bỏ tạp chất. Sau ựó nghiền, rồi ựể ráo nước. đun sôi nguyên liệu khoảng 30 phút trong dung dịch xút (NaOH) nồng ựộ 0,5% theo tỷ lệ 2:3 ựể khử protein. Tiến hành lọc và giữ lại phần dịch lọc protein-kiềm ựể thu hồi protein. Lượng protein còn sót lại ựược tách ra khỏi vỏ bằng cách ựun sôi trong dung dịch NaOH nồng ựộ 3% với khối lượng bằng lượng nguyên liệu, sau ựó loại bỏ kiềm và lặp lại quy trình này. Tiếp theo, làm ráo nước phần thu ựược và rửa lại bằng nước sạch.
Ngâm bán thành phẩm thu ựược trong HCl nồng ựộ 1,25N trong một giờ và khuấy thường xuyên ở nhiệt ựộ phòng. Tách dung dịch acid khoáng và rửa phần còn lại bằng nước sạch cho ựến trung tắnh. Thu phần còn lại và ép ựể tách nước. Sản phẩm thu ựược là Chitin có hàm lượng nước khoảng 60%. Trong dung dịch NaOH nồng ựộ 40% tiến hành deacetyl hóa nhiệt ựộ 90-95oC, thời gian 1 giờ 30 phút. Rửa
vỏ tôm/cua Nghiền nhỏ khử protein khử khoáng Chitin Deacetyl hóa Chitosan NaOH 0,5% HCl 1,25N NaOH 40%
phần bã bằng nước cho ựến khi không còn NaOH. Tách nước bằng cách ép phần bã thu ựược ựể tách nước và sấy khô. Sản phẩm thu ựược là Chitosan. Sấy chitosan bằng máy sấy hay phơi nắng ở nhiệt ựộ <60oC.
Theo phương pháp hóa học thường tốn khá nhiều hóa chất và gây ô nhiễm môi trường. Do vậy, hiện nay có môt số quy trình cải tiến ựã ựược nghiên cứu và ứng dụng thành công như sau:
Quy trình sử dụng enzyme papain ựể khử protein của Trần Thị Luyến [8]. Ngoài ra còn có các quy trình dùng vi khuẩn lactic của Bùi Văn Tú và quy trình sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis ựể khử protein của Lê Thị Thủy. Gần ựây có một số công trình nghiên cứu sản xuất chitosan bằng phương pháp sử dụng enzyme ựể thủy phân chitosan như công trình nghiên cứu của Lê Thị Tưởng (2007) sử dụng enzyme hemicellulase thủy phân chitin, chitosan. Việc kết hợp giữa phương pháp sinh học với hóa học ựã cho sản phẩm có chất lượng cao hơn.
Trong nông nghiệp chitosan ựược sử dụng ựể bên ngòai các hạt giống nhằm mục ựắch ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong ựất, ựồng thời nó còn có tác dụng cố ựịnh phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cường khả năng nảy mầm của hạt. Qua nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một số chỉ tiêu sinh lý - sinh hóa của mạ lúa ở nhiệt ựộ thấp thì kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan vi lượng làm tăng hàm lượng diệp lục tổng số và hàm lượng nitơ; ựồng thời hàm lượng các enzyme như amylase, catalase hay peroxidase cũng tăng lên.
Trần Thị Luyến và cộng tác viên Trường đại học Nha Trang ựã nghiên cứu sản xuất Oligoglucosamin từ chitosan bằng phương pháp hóa học và ựã nghiên cứu sử dụng Chitosan, Oligoglucosamin vào bảo quản dứa, cá ngân, thịt heo, thịt bò (2006) cho thấy chitosan, oligoglucosamin có khả năng bảo quản thực phẩm. Tác giả cho thấy: Với việc sử dụng Cos 2% ựã làm giảm 98% VSV tổng số trên bề mặt thịt heo sau 18 giờ bảo quản nhiệt ựộ thường. Theo tác giả này, ở 8-10oC sau 6 ngày giữ tươi, VSV của thịt heo bảo quản bằng COS 2% giảm 94,5%. Khi dùng Cos ựể bảo quản thịt bò, COS ựã có tác dụng làm giảm thiểu tới 90% VSV trên bề mặt thịt bò.
Cũng theo tác giả này, cá bảo quản bằng COS 1% ở nhiệt ựộ 0-3oC lượng VSV tổng số trên bề mặt cá giảm 30% so với ban ựầu. COS có tác dụng rõ ựến việc làm giảm hàm lượng NH3 hình thành do quá trình thủy phân, ựó là do khả năng ức chế sự phát triển và sinh trưởng VSV gây thối. COS 1% dùng bảo quản cá ngân giảm gần 90% VSV tổng số. Nghiên cứu của tác giả Trần Thị Luyến cũng cho thấy mẫu xúc xắch dùng COS làm chất bảo quản luôn có lượng VSV ắt hơn hẳn so với xúc xắch không dùng chất bảo quản trong 30 ngày bảo quản. Kết quả này chứng tỏ COS là chất kháng khuẩn có tác dụng bảo quản sản phẩm xúc xắch surimi. Sở dĩ như vậy là do COS mang ựiện tắch dương làm ảnh hưởng ựến hoạt ựộng trao ựổi chất của VSV và làm giảm khả năng phát triển của VSV. Mẫu xúc xắch dùng COS bảo quản trong 30 ngày, giảm 74% lượng VSV tổng số. Kết hợp chitosan và sorbitol 1% có tác dụng rõ rệt ựến việc làm giảm số lượng VSV trên bề mặt thịt heo, tùy vào nhiệt ựộ, VSV tổng số ựã giảm 40-80% so với mẫu chỉ dùng chitosan. Việc sử dụng Chitosan ựể giữ tươi thịt heo cũng ựược tác giả nghiên cứu và ựưa ra các kết quả: với nồng ựộ chitosan 1,5% ựã giảm ựược 87% VSV tổng số ở nhiệt ựộ thường và 97% ở nhiệt ựộ 8-10oC và 55% ở nhiệt ựộ 0-3oC trên bề mặt thịt heo. Cũng trong công trình này, theo tác giả bảo quản cá ồ bằng chitosan ở nhiệt ựộ 0- 3oC lượng VSV tổng số ở mẫu ựối chứng là 4,4.104 (CFU/cm2), còn ở mẫu ựã xử lý giảm xuống 2,1.104 (CFU/cm2) [13].
đồng thời năm 2007, Trần Thị Luyến nghiên cứu bảo quản trái cây và nhận thấy mẫu dứa ựược xử lý bằng dung dịch COS 1% + benzoatnatri 0,1% thì số lượng VSV bề mặt giảm xuống so với mẫu ựối chứng là 50%. Chitosan bảo quản cà chua ựã không gây ảnh hưởng ựáng kể ựến sự biến ựổi chất khô hòa tan. Ở nồng ựộ 1,5- 2% ựã làm giảm VSV tổng số từ 92-98% tùy thuộc vào nhiệt ựộ [Trần Thị Luyến 2007].
Hành bảo quản bằng chitosan 3% ựến 56 ngày vẫn ựạt chất lượng tốt, chitosan ựã có tác dụng làm giảm gần 80% VSV tổng số trên bề mặt so với ựối chứng. Sử dụng chitosan 1,5% ựể bảo quản quýt, VSV tổng số giảm 70-75%. Cam bảo quản
bằng chitosan 1,5% ựến 36 ngày ở nhiệt ựộ to= 8-10oC, 25 ngày ở nhiệt ựộ phòng ựã làm giảm lượng VSV tổng số ựến 63-72% [Trần Thị Luyến 2007].
Trần Thị Luyến và các cộng sự nghiên cứu sản xuất COS từ chitin-chitosan bằng phương pháp enzyme: Papain, hemicellulase, cellulase của xạ khuẩn. đã thu ựược kết quả bước ựầu.
Một số nghiên cứu khác như: Lê Thị Tưởng ựã nghiên cứu thủy phân chitin, chitosan bằng enzyme hemicellulase và ứng dụng COS nồng ựộ từ 0,2-0,3% vào bảo quản sữa tươi nguyên. Vũ Thị Châm ựã nghiên cứu sự ảnh hưởng của chitosan ựến VSV trên tôm chân trắng và một lần nữa khẳng ựịnh ở nồng ựộ cao từ 1,5-2% thì khả năng VSV rất tốt. Tuy nhiên, các công trình mới chỉ dừng ở chỗ nghiên cứu tác dụng của chitosan, COS lên VSV tổng số và các vi khuẩn gây bệnh trên các ựối tượng khác nhau nhưng vẫn chưa ựưa ra ựược một quy trình bảo quản hoàn thiện giúp người dân ứng dụng Chitosan và COS trong bảo quản sản phẩm của họ. Do vậy việc nghiên cứu hòan thiện các công nghệ trên và nghiên cứu sử dụng Chitosan và COS trong bảo quản cá nhất là cá sòng là một nghiên cứu có ý nghĩa khoa học, thực tế ở Việt Nam hiện nay.
CHƯƠNG II
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU
∗∗∗∗ Nguyên liệu cá: cá sòng gió (Megalaspis cordyla) tươi ựạt tiêu chuẩn TCVN 3250 Ờ 88 (Hình 2.1).Cá tươi ựược thu mua tại cảng cá Cửa Bé, sau khi thu mua, rửa sạch, ướp ựá và vận chuyển về phòng thắ nghiệm ựể làm nguyên liệu cho quá trình nghiên cứu.
Hình 2.1. Hình ảnh về cá sòng nguyên liệu
∗∗∗∗ Chitosan và COS:
- Chitosan sử dụng trong ựề tài do Trung tâm Chế biến - Khoa Chế biến - Trường đại học Nha Trang cung cấp. Chitosan có các chỉ tiêu chất lượng sau: Chitosan có màu trắng dạng mảng, ựộ deacetyl 80-85%, hàm lượng Ca2+ 0.3%, ựộ tan > 95%, ựộ ẩm 10%, ựộ nhớt 150E.
- COS dạng bột màu ngà vàng, tan tốt trong nước, vị chát, ựộ ẩm 5%, sản xuất tại Trường ựại học Nha Trang theo quy trình của Trần Thị Luyến.