c. Tính tương hợp với các dung môi
2.4.4 Ứng dụng để điều chế thuốc:
Nhờ vào tính ưu việt của chitosan, cộng với đặc tính không độc, hợp với cơ thể, tự tiêu huỷ được, nên chitosan đã được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm, làm thuốc chữa bỏng, giảm đau, thuốc hạ cholesterol, thuốc chữa bệnh dạ dày, chống đông tụ máu, tăng sức đề kháng, chữa xương khớp và chống đựợc cả bệnh ung thư...Theo một số nhà khoa học thì chitosan có khả năng khống chế sự gia tăng của tế bào ung thư.
Qua thí ngiệm thực hiện trên 60 bệnh nhân tuổi từ 35-76 của nhóm các bác sĩ Bệnh viện K Hà Nội vào năm 2003 đã chứng minh chitosan, có tác dụng hỗ trợ điều trị bệnh ung thư. Một công trình nghiên cứu thí nghiệm tiêm chitosan với liều 100mg/kg trên da chuột cống, sau đó gây viêm bằng Canageenin chitosan. còn có khả năng chống viêm cấp trên
CHLORUR GLUCOSAMINE
1. Đun trong dung dịch HCl 20%, trong 12 15 giờ, nhiệt độ 70oC.
2. Tuả bằng cồn 96o CHITOSAN
CHLORUR GLUCOSAMINE
1. Dùng nước hòa tan kết tủa, sau đó tủa lại bằng cồn 96o, lại 3 lần.
2. Sấy khô trong áp suất kém
1. Điều chỉnh pH về 8 2. Sấy khô ở 50oC
mô lành.
Tại cuộc chiến Iraq vừa qua, Mỹ cũng đã sử dụng loại băng cứu thương kiểu mới, kỹ
Qua thí ngiệm thực hiện trên 60 bệnh nhân tuổi từ 35-76 của nhóm các bác sĩ Bệnh viện K Hà Nội vào năm 2003 đã chứng minh chitosan, có tác dụng hỗ trợ điều trị bệnh ung
thư. Một công trình nghiên cứu thí nghiệm tiêm chitosan với liều 100mg/kg trên da chuột cống, sau đó gây viêm bằng Canageenin chitosan. còn có khả năng chống viêm cấp trên mô lành.
Tại cuộc chiến Iraq vừa qua, Mỹ cũng đã sử dụng loại băng cứu thương kiểu mới, kỹ thuật cao, có thành phần cấu tạo bởi chất chitosan. So với các loại băng thường, tốc độ cầm máu, tính sát khuẩn và thời gian lành mô khi sử dụng loại băng này có hiệu quả hơn gấp nhiều lần. Và từ lâu, một số chuyên gia ở Trung tâm Huyết học thuộc Viện Hàn lâm Y học Nga cũng đã phát hiện chitosan, có thể ngăn chặn sự phát triển của chứng nhồi máu cơ tim và bệnh đột quỵ thuốc:
Điển hình trên thị trường dược hiện nay là loại thuốc chữa khớp làm từ vỏ tôm có tên Glucosamin đang được thịnh hành trên toàn thế giới.
So với sản phẩm cùng loại thì Glucosamin có ưu thế hơn, do sản xuất từ nguồn vỏ tôm tự nhiên nên sản phẩm ít gây phản ứng phụ, không độc hại và không bị rối loạn tiêu hoá cho người bệnh(rất quan trọng). Nước Mỹ đã tiêu thụ được hơn 1 tỷ viên nang Glucosamin. Những năm gần đây, loại thuốc chữa khớp này còn đựợc phổ cập rộng ở nhiều nướctrong đó có cả ta.
Nhưng dân Việt Nam nào có chịu thua, thế giới có glocosamin thì Việt Nam có Glusivac chuyên đặc trị thoái hoá khớp bên cạnh đó còn có thuốc giảm béo cho "chị em" là Chitozan
Chương3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định thành phần vỏ tôm:
3.1.1 Định lượng nước:
Vỏ tôm được sấy ở 100ºC đến khối lượng không đổi, để nguội, cân xác định lượng nước.
3.1.2. Quá trình khử khoáng
Để loại khoáng, các nhà nhiên cứu đã sử dụng rất nhiều tác nhân như HCl, H2SO4, HNO3, CH3COOH... Nhưng HCl được sử dụng nhiều nhất do loại khoáng gần như triệt để và không gây phản ứng phụ đáng kể.
Trong vỏ tôm, thành phần khoáng chủ yếu là muối CaCO3, MgCO3 và rất ít Ca3(PO4)2 nên người ta thường dùng các loại axit như HCl, H2SO4… để khử khoáng. Khi khử khoáng, nếu dùng HCl thì cho hiệu quả cao hơn. Nếu dùng H2SO4 sẽ tạo muối khó tan nên ít sử dụng.
Trong quá trình rửa thì muối Cl- tạo thành được rửa trôi, nồng độ axit HCl có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của chitosan thành phẩm, đồng thời nó ảnh hưởng lớn tới thời gian và hiệu quả khử khoáng. Nếu nồng độ HCl cao sẽ rút ngắn được thời gian khử khoáng nhưng sẽ làm cắt mạch do có hiện tượng thủy phân các liên kết β-(1-4) glucozit để tạo ra các polyme có trọng lượng phân tử
trung bình thấp, có khi bị thủy phân triệt để đến glucosamin. Ngược lại nếu nồng độ HCl quá thấp thì quá trình khử khoáng sẽ không triệt để và thời gian xử lý kéo dài ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm.
Tỷ lệ nguyên liệu và dung dịch axit HCl cũng ảnh hưởng tới hiệu quả khử khoáng. Vì vậy, ở đây chúng tôi chọn dung dịch HCl 10% với tỷ lệ bột vỏ tôm/HCl là w/v = 1/3 và thời gian khử khoáng là 12 giờ (qua đêm) để đảm bảo quá trình khử khoáng xảy ra hoàn toàn.
Sau khi khử khoáng là công đoạn rửa trung tính có tác dụng rửa trôi hết các muối, axit dư tan trong nước. Quá trình rửa kết thúc khi dịch rửacho pH = 7.
Quá trình loại khoáng nên thực hiện ở nhiệt độ thường, có một số tác giả đã loại khoáng bằng cách đun trong HCl, điều này có thể dẫn đến mạch chitin bị cắt thành từng mảnh tạo ra glucosamin.
3.1.3Quá trình loại bỏ protein:
Rất nhiều tác nhân đã được sử dụng để loại protein như NaOH, NaHCO3, KOH, K2CO3...Tác nhân ưa chuộng nhiều nhất là NaOH do tính phổ biến của nó. Hiện nay, do yếu tố môi trường được chú ý nhiều hơn nên người ta đang phát triển các qui trình sử dụng men và vi sinh vật.
Vỏ tôm sau khi đã loại khoáng được tiến hành loại bỏ hoàn toàn protein bằng dung dịch NaOH 10%. Protein bị kiềm thủy phân thành các amin tự do tan và được loại ra theo quy trình rửa trôi. Lượng NaOH 10% cho vào đến khi ngập toàn bộ vỏ tôm và kiểm tra pH = 11-12 là được để đảm bảo việc loại bỏ protein được hoàn toàn, ngâm ở nhiệt độ phòng trong thời gian 12 giờ (qua đêm). Sản phẩm được rửa sạch bằng nước thường và nước cất đến pH = 7. Sau đó tiến hành rửa trung tính, nhằm mục đích rửa trôi hết các muối natri, các amin tự do và NaOH dư. Sấy khô ở 60ºC, thu được chitin thô.
3.1.4. Quá trình tẩy màu (loại bỏ astaxanthin):
Dùng nước Javen 0,5% để tẩy màu, chitin thô cho vào cốc thuỷ tinh, sau đó cho dung dịch nước Javen 0,5% vào ngập toàn bộ chitin, khuấy đều khoảng 15 phút ở nhiệt độ phòng. Chitin thu được có màu trắng. Chúng tôi dùng nước Javen với nồng độ < 0,5% để tránh hiện tượng oxy hoá phá mạch phân tử chitin - chitosan. Với phương pháp này chitin thu được có màu trắng và thời gian tẩy màu nhanh.
3.1.5. Điều chế chitin:
Vỏ tôm tươi mua về phải làm sạch, loại bỏ phần thịt thừa để tránh lẫn những chất lạ trong các gian đoạn xử lý sau. Vỏ tôm đem xay nên có cỡ hạt vừa phải, nếu hạt to quá làm cho các quá trình khử khoáng, loại protein…mất nhiều thời gian để phản ứng xảy ra hoàn toàn hơn nữa hạt to làm cho sản phẩm chitin thu được không đẹp.
Vỏ tôm sau khi loại khoáng đem ngâm trong NaOH khoảng 12 giờ. Tương tự như quá trình loại khoáng, nếu đun trong NaOH sẽ làm cho mạch chitin bị đứt làm giảm độ nhớt. Đặc biệt, quá trình này phải ngâm trong thời gian dài và phải rửa sạch mẫu sau khi ngâm với NaOH để loại hết protein làm tăng chất lượng chitin.
Có nhiều hoá chất có thể sử dụng để tẩy màu chitin như thuốc tím (KMnO4), oxy già (H2O2), nước Javen (NaOCl+NaCl), Na2S2O3, CH3COCH3…Trong quy trình này tẩy màu bằng nước Javen vì tẩy nhanh, chitin thu được có màu sắc đẹp. Tuy
nhiên, nồng độ nước Javen phải thấp để tránh hiện tượng oxy hoá.
Qua kết quả định lượng trên, thành phần vỏ tôm được xác định như sau:
Bảng 3.1. Thành phần vỏ tôm
Thành phần vỏ tôm Chitin Khoáng Protein Chất màu Nước
Hàm lượng (%) 32,55 5,21 10,16 0,91 51,16
Kết quả trước đây1 33,68 5,35 10,29 50,68
Nhận xét
Kết quả cho thấy, nguồn nguyên liệu vỏ tôm thu thập được có hàm lượng chitin cao, tạo điều kiện thuận lợi cho các giai đoạn phản ứng sau.
Cấu trúc của chitin được đo phổ IR: ()
Phổ IR (KBr, ν cm-1): Nhóm –NH (3455); nhóm C-H (2967; 2930; 2890); nối C=O (1663); nối C–O (1158; 1118; 1075; 1025; 952; 896; nhóm CH3 (1379).
3.2 Điều chế chitosan:
Phương trình phản ứng điều chế chitosan từ chitin O NHCOCH3 OH CH2OH O n nNaOH 50% vi sóng O NH2 OH CH2OH O n + nCH3COONa
Quá trình điều chế chitosan từ chitin thực chất là chuyển hoá nhóm – NHCOCH3 thành nhóm –NH2 và sản phẩm chuyển hoá thành muối natri (CH3COONa). Để thực hiện được quá trình deacetyl hoá hoàn toàn, NaOH đậm đặc 50% đã được sử dụng và phản ứng được khảo sát ở các điều kiện khác nhau. Dựa vào tính chất chitosan tan được trong dung dịch axit loãng tạo thành dung dịch keo trong suốt, trong khi chitin thì không tan. Kiểm tra sơ bộ mức độ chuyển hóa chitin thành chitosan bằng cách lấy một ít sản phẩm cho vào CH3COOH 1%, nếu sản phẩm tan tạo thành dung dịch keo trong suốt là được. Sau đó sản phẩm được rửa trung tính và sấy khô cho chitosan có màu trắng sáng. Chitosan sạch thu được từ các điều kiện phản ứng khác nhau ở trên tiếp tục được đem đi xác định độ deacetyl và độ nhớt.
Để tìm điều kiện tối ưu cho phương pháp điều chế chitosan dưới sự chiếu xạ của vi sóng, hai yếu tố được tiến hành khảo sát là: công suất chiếu xạ và thời gian chiếu xạ. Sản phẩm thu được lần lượt được xác định độ deacetyl, độ nhớt, phân tử lượng, hiệu suất.
• Xác định độ deacetyl, độ nhớt, phân tử lượng của các mẫu chitosan
Theo tài liệu [21] nồng độ NaOH tối ưu cho phản ứng điều chế chitosan là 40%, tỉ lệ w/v là 1/10 nên chúng tôi chọn nồng độ và tỉ lệ này để điều chế chitosan.
Cân mỗi mẫu 10 gam chitin cho vào bình cầu, lắp hệ thống vào lò vi sóng, tiến hành khảo sát hai yếu tố: công suất và thời gian.
o Khảo sát công suất:
Chọn thời gian cố định là 8 phút, tiến hành thay đổi công suất chiếu xạ vi sóng khác nhau: 300 W, 450 W, 600 W, 750 W (ứng với mỗi công suất thực hiện 3 mẫu lấy số liệu trung bình). Kết quả khảo sát được trình bày ở bảng 2.2.
Bảng 3.2. Một số chỉ tiêu của chitosan được điều chế từ chitin khi chiếu xạ vi sóng ở 8 phút với các công suất khác nhau
Chỉ tiêu Công suất %DD Độ nhớt đặc trưng (ºE) Phân tử lượng (kD) Đơn vị chitosan H (%) 300 W 36,14 11,608 631 3921 91,48 450 W 52,44 10,925 577 3586 88,44 600 W 79,89 7,82 353 2193 87,17 750 W 80,05 4,6391 164 1017 82,21 Nhận xét
Theo kết quả khảo sát ở bảng 2.2 cho thấy quy trình điều chế chitosan theo phương pháp vi sóng với công suất 300 W và 450 W thì độ deacetyl thấp, chất lượng chitosan kém. Ở công suất 750 W thì độ deacetyl tăng không đáng kể nhưng độ nhớt đặc trưng của chitosan giảm, phân tử lượng trung bình nhỏ và hiệu suất điều chế chitosan giảm. Điều này có thể do ở công suất càng lớn, nhiệt sinh ra bởi sóng vi ba càng cao, quá trình chuyển hoá chitin thành chitosan tốt. Tuy nhiên, nhiệt quá cao có thể cắt đứt mạch polyme. Vì vậy công suất 600 W được chọn cho các nghiên cứu tiếp theo khi thực hiện phương pháp này.
Khảo sát thời gian
- Công suất chiếu xạ vi sóng: 600 W (công suất tối ưu vừa khảo sát).
- Thời gian chiếu xạ vi sóng: Từ 6 phút đến 12 phút (ứng với mỗi điểm thời gian thực hiện 3 mẫu lấy số liệu trung bình).
Kết quả khảo sát được trình bày ở bảng 2.3
Bảng 3.3. Một số chỉ tiêu của chitosan được điều chế từ chitin khi chiếu xạ vi sóng ở công suất 600 W với các thời gian khác nhau
Nhận xét
Từ bảng 2.3 nhận thấy thời gian tối ưu đối với phương pháp này là 10 phút. Nếu tiếp tục chiếu xạ vi sóng sau 10 phút thì độ deacetyl vẫn không tăng mà còn cho hiệu suất phản ứng, độ nhớt đặc trưng và phân tử lượng trung bình giảm đáng kể. Vì thế, chọn công suất 600 W, thời gian chiếu xạ vi sóng 10 phút là điều kiện tối ưu để điều chế chitosan.
So sánh kết quả điều chế chitosan với những nghiên cứu trước đây cho thấy: điều chế chitosan bằng phương pháp đun ở 100ºC trong 5,5 giờ theo tài liệu [1] thì sản phẩm chitosan thu được có độ deacetyl thấp 76,25% vì nhiệt chưa đủ lớn để chuyển hoàn toàn nhóm -NHCOCH3 thành -NH2 nên có thể tạo thành sản phẩm oligochitosan.
Điều chế chitosan bằng phương pháp vi sóng lần đầu tiên công bố bởi
Abhishek Sahu - Pranab Goswami - Utpal Bora22, thực hiện ở công suất 900 W, thời
gian 5,5 phút cho sản phẩm có độ deacetyl 85,3%. Tuy nhiên, công suất mà tác giả sử dụng quá cao nên cần phải có thiết bị chịu nhiệt tốt. Vì vậy, chúng tôi đã nghiên cứu điều chế chitosan từ chitin ở công suất chiếu xạ vi sóng thấp hơn và mặc dù phải kéo dài thời gian phản ứng nhưng sẽ phù hợp với điều kiện thiết bị phòng thí nghiệm hiện có. Kết quả cho thấy, ở công suất 600 W, thời gian chiếu xạ 10 phút cho sản phẩm
Chỉ tiêu Thời gian %DD Độ nhớt đặc trưng (ºE) Phân tử lượng (kD) Đơn vị chitosan H (%) 6 phút 74,49 8,3866 391 2431 88,31 8 phút 79,89 7,82 353 2193 87,17 10 phút 90,09 5,9516 236 1468 86,79 12 phút 90,09 4,9961 182 1135 78,81
chitosan có DD 90,09%.
Nhận danh sản phẩm chitosan
Sản phẩm ở dạng rắn, màu trắng ngà, không mùi, không vị, không tan trong nước, kiềm, axit đặc và các dung môi hữu cơ, tan trong axit loãng tạo thành dung dịch trong suốt.
Sản phẩm tan tốt nhất trong dung dịch CH3COOH 1%. Độ sạch: 100%
Cấu trúc của chitosan được đo phổ IR: (xem phụ lục 4)
Phổ IR (KBr, ν cm-1): Nhóm -NH2 (3435); nối C-H (2920); nối C-O (1155; 1088; 1031); nối C-C (1423; 1381; 1324; 1258).
Chương4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu về ứng dụng của chitosan chúng tôi đã rút ra một số kết luận như sau.
Chitosan có ứng dụng rất quan trọng trong đời sống chúng ta, chitosan được ứng dụng nhiều trong các nghành.
Ứng dụng của chitosan trong công nghệ thực phẩm. Là chất làm trong_ứng dụng trong công nghiệp sản xuất nước hoa quả ,sủ dụng trong thực phẩm chức năng .thu hồi protein ,phân tách rượi nước ,ứng dụng làm màng bao .không chỉ thế chitosan còn nhiều ứng dung trong y dược ,công nghiệp ,nông nghiệp ,công nghệ in ấn ,thực phẩm…..
Ngoài ra chitosan cần dược cải tiến như sử dụng phương pháp enzyme rất khả thi và có nhiều lợi ích khác cũng cần phải duy trì một sản phảm bị giảm giá trị ít nhất và làm thuận tiện hơn trong quá trình thu hồi protein trong chất thải.chitosan,sản phẩm quan trọng nhất thu dược từ chitin ,có vai trò cũng như tiềm năng nhất trong công nghiệp thực phẩm.bên cạnh việc sử dụng chúng như la tác nhân tạo bông ,thực phẩm chức năng , chittosan còn có tính chất vô cùng dáng chú ý đó là tác nhân kháng khuẩn có ảnh hưởng lớn đến một phổ rộng các vi sinh vật , nhu đã đề cập ở trên .sự phát triển của các vi sinh vật ở vỏ tôm đã giảm đáng kể khi có mặt của màng bao chitosan.
4.2. KIẾN NGHỊ
Qua nghiên cứu trên ta thấy chitosan có nhiều ứng dụng trong các nghành , vì vậy việc lựa chọn chitosan trong các nghành công nghiệp phải nghiên cứu và mở rộng hơn nữa để đáp ứng được nhu cầu cần thiết của xã hội.ngoài ra chitosan có nhiều vai trò quan trọng trong y dược …nên việc sản xuất chitosan là rất cần thiết trong cuộc sông ngày nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Đỗ Đình Ràng, Phạm Đình Cường (2000). “Xác định hàm lượng chitin của một số loài thủy sản ở Việt Nam”. Tạp chí HH và CNHH, số 7.
3. Lê Thanh Long “Bảo quản trứng gà tươi bằng màng bọc chitosan”, Đại Học Nông Lâm Huế.
4. Lê Thị Hải Yến, Nguyễn Thị Ngọc Tú (2003). “Khảo sát động học phản ứng deaxetyl hoá chitin thành chitosan ở nhiệt độ thường”. Tạp chí hoá học, T41,số