1.1.3.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Thế giới đã biết đến chitin – chitosan từ những năm 60 của thế kỷ XIX nhờ phát minh đầu tiên vào năm 1859 của Rouger, khi ông đun sôi chitin trong dung dịch KOH đậm đặc. Về sau có nhiều công trình nghiên cứu về chitin, chitosan và các sản phẩm thủy phân chitin – chitosan.
Shigermase cùng cộng tác viên (1994) cho rằng lyozyme có khả năng thủy phân chitin – chitosan rất tốt trong điều kiện t=38oC, pH=5,4
Aiba và Muraka (1996) cho rằng (GlcNAc)n, n=1÷7, có thể sản xuất được bằng cách dùng enzymer , enzymer cellulose và hemicellulase thủy phân chitosan.
Muzzarelli (1997) cũng cho rằng hemicellulase, papain và lipase thủy phân chitosan ở những độ nhớt rất khác nhau, hemicellulase thủy phân chitosan ở những độ nhớt rất khác nhau, hemicellulase thủy phân chitosan, sản lượng (GlcNAc)n, n=6 thu được 18%, Muzzarelli (1997) cũng cho rằng Strepmyces griseus Hut 6037 tiết ra enzymer ngoại bào chitinase và chitosanase ứng dung thủy phân của loài giáp xác.
Một nghiên cứu khác của Zhu cùng cộng tác viên (2001) cho rằng dùng hemicellulase thủy phân chitosan, sản lượng hexaose thu được 18% và dùng cellulose thủy phân chitosan cho sản lượng GlcNAc là 37 %.
Murakami cùng cộng tác viên (1992) cho rằng mỗi enzymer thủy phân chitosan khác nhau sẽ có kết quả về sản lượng khác nhau do mức độ deacetyl của chitosan khác nhaụ
1.1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Ở nước ta, trường Đại học Thủy Sản bắt đầu nghiên cứu chiết tách được Chitin – Chitosan từ năm 1978 với quy trình của kỹ sư Đỗ Minh Phụng nhưng chưa có ứng dụng cụ thể trong sản suất. Sau một thời gian, khi phát hiện ra nhiều ưu điểm của chitin – chitosan thì chúng ta đã trở thành nhu cầu trong nhiều nghành công nghiệp và trở thành mặt hàng có giá trị thì nhiều cơ quan nghiên cứu khác cũng tập trung vào nghiên cứu khác ứng dụng công nghệ này như trường Đại học
Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, Trung tâm Công nghệ sinh học thuộc Trung tâm nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản II, trường Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh, phân viện khoa học Việt Nam…cho đến này tận dụng các nguồn phế liệu giáp xác nói chung và tận dụng phế liệu từ vỏ tôm nói riêng đang dần được mở rộng và được đánh giá là có tiềm năng lớn.
Trường Đại học Nha Trang đã nghiên cứu thành công các quy trình: quy trình công nghệ sản xuất chitosan từ vỏ nghẹ (Trần Thị Luyến), quy trình công nghệ sản suất chitosan từ vỏ tôm mũ ni (Huỳnh Nguyễn Duy Bảo), quy trình sử dụng papain để sản suất chitosan (Trần Thị Luyến).
Hiện nay chủ yếu chitin và chitosan được sản suất theo phương pháp hóa học theo quy trình công nghệ cơ bản sau:
Hình 1.5: Sơ đồ sản xuất chitosan từ vỏ tôm, cuạ
Vỏ tôm/cua
Khử protein bằng NaOH
Khử khoáng bằng HCl
Tẩy màu bằng NaOCl hoặc H2O2
Deacetyl trong NaOH đặc Rửa trung tính Rửa trung tính Rửa trung tính Chitosan Sấy Rửa Sấy Chitin
Nguyên liệu đưa vào quy trình có thể là phế liệu tôm, cua, ghẻ….rửa sạch nguyên liệu, loại bỏ tạp chất. Đây là bước cần thiết để nâng cao hiệu quả của quá trình xử lý tiếp theo và chất lượng của chitin và chitosan. Quá trình khử protein được thực hiện bằng cách ngâm NaCO3 hoặc NaOH. Nồng độ NaOH được dùng tùy theo từng loại nguyên liệu và điều kiện xử lý, thông thường nồng độ NaOH được sử dụng là 4%, lượng dung dịch gấp 4-5 lần nguyên liệụ Nếu áp dụng ở nhiệt độ cao thì có thể giảm nồng độ NaOH xử lý. Sau đó rửa đến trung tính. Quá trình khử khoáng bằng dung dịch HCl, nồng độ được sử dụng 4% lượng dung dịch 4-5 lần nguyên liệu, quá trình khử khoáng xẩy ra rất nhanh vào giai đoạn đầu của quá trình xử lý nên cần khuấy đảo để phản ứng diễn ra đồng đềụ Sau đó rửa đến trung tính.
Quá trình deacetyl được tiến hành với các điều kiện khác nhau nên cho ra sản phẩm chitosan cuối cùng với tính chất rất đa dạng, khác nhau về độ khử deacetyl, phân tử lượng, độ nhớt.
Theo phương pháp hóa học thường tốn khá nhiều hóa chất và gây ô nhiễm môi trường. Do vậy, hiện nay có một số quy trình cải tiến được nghiên cứu và ứng dụng thành công như sau:
Quy trình sử dụng enzymer papain để khử protein cuả cô Trần Thị Luyến. Ngoài ra còn có các quy trình dùng vi khuẩn lactic của Bùi Văn Tú và quy trình sử dụng vi khuẩn Bacillus subitilis để khử protein của Lê Thị Thủỵ Gần đây có một số công trình nghiên cứu sản suất chitosan bằng phương pháp sử dụng enzyme để thủy phân chitosan như công trình của Lê Thị Tưởng (2007) sử dụng enzyme hemicellulase thủy phân chitin, chitosan. Việc kết hợp giữa phương pháp sinh học và hóa học đã cho sản phẩm có chất lượng tốt hơn.
Trong nông nghiệp chitosan được sử dụng để bao bọc bên ngoài hạt giống để ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong đất, đồng thời còn có tác dụng cố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cường khả năng nẩy mầm của hạt. Qua nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một số chỉ tiêu sinh lý – hóa sinh Của cây mạ lúa ở nhiệt độ thấp thì kết quả cho thấy chitosan vi lượng làm tăng hàm
lượng diệp lục tổng số và hàm lượng nitơ. Đồng thời hàm lượng các enzyme như amylase, catalase, hay peroxidase của tăng lên.
Trần Thị Luyến và các cộng sự Trường Đại Học Nha Trang đã nghiên cứu sản suất Oligoglucosamin từ Chitosan bằng phương pháp hóa học và đã nghiên cứu sử dụng Chitosan, Oligoglucosamin vào bảo quản dứa, cá ngân, thịt heo, thịt bò, cá nục…, cho thấy Chitosan, Oligoglucosamin có khả năng bảo quản thực phẩm caọ