1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng của chitosan sản xuất từ chitin thu hồi bằng phương pháp lên men lactic

Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng của chitosan sản xuất từ chitin thu hồi bằng phương pháp lên men lactic

Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng của chitosan sản xuất từ chitin thu hồi bằng phương pháp lên men lactic được thực hiện với mục tiêu nhằm ứng dụng chitosan sản xuất từ chitin thu hồi chitin – chitosan bằng phương pháp lên men lactic với nguồn đường rỉ đường. Mời các bạn cùng tham khảo. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CHITOSAN SẢN XUẤT TỪ CHITIN THU HỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LACTIC Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 102

Ngày tạo 10/11/2021 12:08:22 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.31 M

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng của chitosan sản xuất t... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CHITOSAN SẢN XUẤT TỪ CHITIN THU HỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LACTIC Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Hoài Hương Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thanh Nhật MSSV: 1151110236 Lớp: 11DSH03 TP. Hồ Chí Minh, 2015
  2. Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung bài đồ án tốt nghiệp là do tự bản thân thực hiện. Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận án là có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng, không sao chép dưới bất kỳ hình thức nào, các số liệu trích dẫn trong bài là trung thực. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 8 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thanh Nhật
  3. Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp được hoàn thành tại trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM. Để hoàn thành bài đồ án tốt nghiệp này, trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy Cô giảng dạy tại khoa Công Nghệ Sinh Học – Môi Trường – Thực Phẩm đã tận tình chỉ dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức và những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường. Đặc biệt, tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới Cô Nguyễn Hoài Hương, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên nghành trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Cô Tuyến công tác tại Viện Sinh học Nhiệt Đới, và Cô Ngọc Yên trường Đại học Bách Khoa TpHCM đã cung cấp cho tôi mẫu chitosan thương mại, bạn Vân Hương, Tuyết Mai lớp 11DSH05 đã cung cấp chủng nấm Aspergillus flavus CĐP1 để tôi có thể thực hiện đồ án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy Thành, thầy Dũng đã hỗ trợ về thiết bị hóa chất, vật tư giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Xin cảm ơn sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các cộng sự, cảm ơn đến những người bạn đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đồ án này. Sau cùng, tôi xin kính chúc quý Thầy Cô trong khoa Công Nghệ Sinh Học – Môi Trường – Thực Phẩm thật nhiều sức khỏe, niềm tin để tiếp tục sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau. Chúc các bạn dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp tương lai. Mặc dù đã cố gắng hết sức để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất. Song bài đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót do còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm. Vì vậy tôi mong nhận được sự đóng góp, phê bình của Quý Thầy, Cô giáo. Tôi xin chân thành cảm ơn!
  4. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................... i DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. iv DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... vi MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 6 1.1. Tổng quan về tôm sú ........................................................................................6 1.1.1. Cấu tạo của vỏ tôm .....................................................................................6 1.2. Tổng quan về chitin – chitosan .......................................................................7 1.2.1. Lịch sử phát hiện chitin – chitosan ...........................................................7 1.2.2. Cấu trúc của chitin – chitosan...................................................................9 1.2.3. Tính chất của chittin – chitosan ..............................................................10 1.2.4. Ứng dụng của chitosan ............................................................................15 1.2.5. Ứng dụng chitosan kích thích nảy mầm hạt giống ................................18 1.2.6. Tình hình sản xuất chitin – chitosan hiện nay ......................................19 1.3. Tổng quan về vi khuẩn lactic .......................................................................23 1.3.1. Khái niệm ..................................................................................................23 1.3.2. Đặc tính chung .........................................................................................24 1.3.3. Đặc điểm sinh lý – sinh hóa .....................................................................25 1.3.4. Giới thiệu các nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn lactic vào lên men thu hồi chitin..............................................................................................................29 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................................... 31 2.1. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................31 2.1.1. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................31 2.1.2. Thời gian thực hiện ..................................................................................31 2.1.3. Vật liệu ......................................................................................................31 2.2. Phương pháp luận ..........................................................................................32 2.3. Phương pháp thí nghiệm ...............................................................................33 2.3.1. Thu thập mẫu và nguyên liệu ..................................................................33 i
  5. Đồ án tốt nghiệp 2.3.2. Xác định thông số về thành phần hóa học của nguyên liệu đầu vỏ tôm ..............................................................................................................................34 2.3.3. Quy trình lên men kéo dài........................................................................35 2.3.4. Phương pháp tiến hành ...........................................................................37 2.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của chitosan khả năng ức chế nấm Aspergillus flavus CĐP1 trên môi trường nuôi cấy PDA ....................................................45 2.3.6. Khảo sát ảnh hưởng của chitosan lên khả năng kích hoạt sự ra rễ hạt đậu nành, hạt đậu phộng ở các nồng độ tương ứng. .......................................46 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 48 3.1. Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu vỏ tôm ..............................48 3.2. Thông số hóa học sau quá trình lên men lactic thu hồi chitin với tỉ lệ rỉ đường 20% .............................................................................................................49 3.3. Hiệu quả khử khoáng và khử protein của quá trình lên men lactic với tỉ lệ rỉ đường 20 %, mật độ giống 3,16 x 106 cfu/ ml, 10 ngày. ............................50 3.4. So sánh một số đặc tính, tính chất vật lý chitosan từ chitin theo phương pháp lên men lactic và chitosan thương phẩm ..................................................51 3.5. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chitosan lên hoạt tính kháng nấm Aspergillus flavus CĐP1 ........................................................................................53 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của chitosan lên khả năng kích hoạt nảy mầm hạt đậu tương ...............................................................................................................58 Kết luận ..................................................................................................................69 Kiến nghị ................................................................................................................69 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 70 ii
  6. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ATP: Adenosine triphosphate Ctv : cộng tác viên LAB : Lactic Acid Bacteria NSC : ngày sau cấy PDA : Potato dextrose agar UV: Ultraviolet DD: dung dịch iii
  7. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Stt Bảng Nội dung Trang 1 2.1 Chuẩn bị dung dịch albumin chuẩn 42 2 3.1 Thành phần hóa học nguyên liệu vỏ tôm 48 Các thông số hóa học sau quá trình lên men lactic thu hồi 3 3.2 49 chitin của chủng L5 vởi tỉ lệ rỉ đường 20% Hiệu quả khử khoáng của quá trình lên men lactic chủng 4 3.3 L5, tỉ lệ rỉ đường 20%, mật độ giống 3,16x 106 cfu/ml, 10 50 ngày Hiệu quả khử protein (%) của quá trình lên men lactic 5 3.4 chủng L5, tỉ lệ rỉ đường 20%, mật độ giống 3,16 x 106 50 cfu/ml, 10 ngày So sánh chitosan điều chế từ phương pháp lên men lactic và 6 3.5 51 chitosan thương phẩm 7 3.6 Ảnh hưởng nồng độ chitosan lên hoạt tính kháng nấm (%) 53 Ảnh hưởng của chitosan đến tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, 8 3.7 khối lượng hạt của hạt giống đậu tương đối với mẫu 58 chitosan lên men lactic Ảnh hưởng của chitosan đến tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, 9 3.8 khối lượng hạt của hạt giống đối với mẫu chitosan thương 61 phẩm 1 Ảnh hưởng của chitosan đến tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, 10 3.9 khối lượng hạt của hạt giống đối với mẫu chitosan thương 63 phẩm 2 11 3.10 So sánh nồng độ chitosan 2,0g/l giữa mẫu chitosan lên men 65 iv
  8. Đồ án tốt nghiệp và mẫu chitosan thương phẩm lên tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt của hạt đậu tương. v
  9. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Stt Hình Nội dung Trang 1 1.1 Công thức cấu tạo của chitin 9 2 1.2 Công thức cấu tạo của chitosan 10 Quy trình tổng quát thu nhận chitin và sản xuất chitosan từ 3 1.3 20 vỏ đầu tôm Quy trình sản xuất chitin, chitosan từ nguyên liệu vỏ đầu 4 1.4 tôm bằng phương pháp thuần túy hóa học của Robert, đại 21 học Nottingham Trent ( 1998). Quy trình lên men vỏ tôm thu nhận chitin của Bhaskar, viện 5 1.5 22 nghiên cứu công nghệ thực phẩm Ấn Độ, 2010 6 1.6 Con đường lên men glucose 27 7 2.1 Sơ đồ xử lý vỏ tôm trước khi thí nghiệm 33 Sơ đồ tóm tắt thí nghiệm xác định thành phần trong nguyên 8 2.2 34 liệu Quy trình lên men bằng phương pháp lên men lactic sử 9 2.3 36 dụng rỉ đường Sơ đồ thí nghiệm kích hoạt nảy mầm của hạt đậu nành, hạt 10 2.4 47 đậu phộng của dung dịch chitosan ở các nồng độ. Kết quả thu hồi chitin – chitosan từ vỏ tôm bằng phương 11 3.1 52 pháp lên men lactic sử dụng rỉ đường Kết quả tản nấm Aspergillus flavus trên môi trường PDA 12 3.2 có bổ sung chitosan sau 7 ngày ủ có chitosan tại pH =5,5 54 của mẫu chitosan lên men lactic. vi
  10. Đồ án tốt nghiệp Kết quả tản nấm Aspergillus flavus trên môi trường PDA 13 3.3 có bổ sung chitosan sau 7 ngày ủ có chitosan tại pH =5,5 55 của mẫu chitosan thương phẩm 1. Kết quả tản nấm Aspergillus flavus trên môi trường PDA 14 3.4 có bổ sung chitosan sau 7 ngày ủ có chitosan tại pH =5,5 56 của mẫu chitosan thương phẩm 2. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của chitosan đến tỷ lệ nảy 15 3.5 mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt của hạt giống đậu tương 59 đối với mẫu chitosan lên men lactic. Ảnh hưởng của chitosan đến kích thích nảy mầm của hạt 16 3.6 59 giống đậu tương đối với mẫu chitosan lên men lactic Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của chitosan đến tỷ lệ nảy 17 3.7 mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt của hạt giống đậu tương 61 đối với mẫu chitosan thương phẩm 1 Ảnh hưởng của chitosan đến chiều dài rễcủa hạt giống đậu 18 3.8 62 tương đối với mẫu chitosan thương phẩm 1 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của chitosan đến tỷ lệ nảy 19 3.9 mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt của hạt giống đậu tương 63 đối với mẫu chitosan thương phẩm 2 Ảnh hưởng của chitosan đến chiều dài rễ của hạt giống đậu 20 3.10 64 tương đối với mẫu chitosan thương phẩm 2 Ảnh huởng của chitosan mẫu lên men lactic tới khả năng kích hoạt nảy mầm hạt đậu phộng của mẫu chitosan lên 67 21 3.11 men lactic Ảnh huởng của chitosan mẫu lên men lactic tới khả năng 22 3.12 68 kích hoạt nảy mầm hạt đậu phộng của mẫu chitosan thương vii
  11. Đồ án tốt nghiệp phẩm 1 Ảnh huởng của chitosan mẫu lên men lactic tới khả năng 23 3.13 kích hoạt nảy mầm hạt đậu phộng của mẫu chitosan thương 69 phẩm 2 viii
  12. Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nước ta có nguồn thủy sản dồi dào, lượng vỏ giáp xác phế liệu hàng năm rất lớn (năm 2005 là 70.000 tấn) trong đó có vỏ tôm. Tôm là mặt hàng chủ lực của thủy sản Việt Nam, chủ yếu là tôm đông lạnh. Theo báo cáo của bộ thủy sản, sản lượng tôm năm 2012 cả nước có 1,529 cơ sở sản xuất tôm sú giống, sản xuất được hơn 37 tỷ con giống và có 185 cơ sở sản xuất tôm chân trắng giống, sản xuất được gần 30 tỷ giống. Hiện nay có 30 tỉnh/thành nuôi tôm nước lợ, đã thả nuôi 657,523 ha; đạt sản lượng 476,424 tấn. Trong đó diện tích nuôi tôm sú chiếm 94,1% và 67,2% sản lượng. Tương ứng với sản lượng tôm hằng năm sẽ có khối lượng phế liệu khổng lồ gồm đầu và vỏ tôm thải ra môi trường. Hiện nay ở nước ta nguồn phế liệu đầu và vỏ tôm chưa được tận dụng trên quy mô lớn, chủ yếu là làm thức ăn gia súc hay thải ra môi trường gây ô nhiễm tình trạng trên đặt ra yêu cầu cấp bách là nghiên cứu sử dụng hợp lý và hiệu quả lượng phế liệu để sản xuất ra sản phẩm có giá trị cao. Trên thế giới có nhiều nghiên cứu tái sử dụng vỏ tôm như làm thức ăn gia súc, gia cầm và đặc biệt là thu nhận các hợp chất quý trong vỏ tôm như chitin carotenoid. Hiện nay chitin - chitosan và các sản phẩm nhận được từ chitin – chitosan được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực của đời sống như y học, nông nghiệp, bảo vệ môi trường... đặc biệt là trong y học chitin - chitosan được coi là polymer dược phẩm. Chitosan có nhiều ứng dụng trong các nghành công, nông nghiệp, y dược và bảo vệ môi trường. Trong y dược, từ chitosan vỏ tôm cua có thể sản xuất glucosamine, một dược chất quý đang phải nhập khẩu ở nước ta. Ngoài ra còn sản xuất các loại dược liệu khác như: da nhân tạo, chỉ phẫu thuật tự hoại… cũng được nghiên cứu sản xuất từ chitin – chitosan. Chitosan còn được dùng sản xuất kem chống khô da, kem dưỡng da ngăn chặn tia cực tím phá hoại da. Trong công 1
  13. Đồ án tốt nghiệp nghiệp, từ chitosan có thể chế tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị công nghiệp như: vải col dùng cho may mặc, vải chịu nhiệt, chống thấm…. Chitosan làm tăng độ bền của giấy, tăng cường độ bám dính của mực in. Chitosan được sử dụng trong sản xuất sơn chống mốc và chống thấm. Trong nông nghiệp, chitosan được sử dụng để bảo quản quả, hạt mang lại hiệu quả cao. Trong công nghệ môi trường hiện nay chitosan được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp rất hiệu quả như xử lý nước thải trong công nghiệp nhuộm vải, xử lý nước trong công nghiệp nuôi tôm, cá. Đặc biệt từ chitosan có thể sản xuất ra màng mỏng để bao gói thực phẩm, màng này có thể thay cho PE, màng chitosan có thể tự phân hủy trong môi trường tự nhiên nên vấn đề này rất có ý nghĩa quan trọng trong xử lý nước thải và bảo vệ môi trường. Trong công nghệ sinh học, chitosan dùng làm chất mang cố định enzyme và cố định tế bào… Từ khả năng ứng dụng rộng rãi của chitin - chitosan như đã nói trên mà nhiều nước nghiên cứu sản xuất ra sản phẩm này, trong khi đó sản phẩm này đang phải nhập khẩu ở nước ta. Các quy trình sản xuất chitin – chitosan trước đây là quy trình xử lý vỏ tôm bằng phương pháp hóa học dùng nhiều hóa chất gây ô nhiễm môi trường. Nhưng hiện nay bên cạnh quy trình hóa học xuất hiện quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng sinh học dựa trên vi khuẩn lactic, cho hiệu quả cao, thân thiện với môi trường. Quy trình ứng dụng công nghệ sinh học vào sản xuất chitin – chitosan đã được bắt đầu chú ý ở Việt Nam. Năm 2008 – 2014 đề tài nghiên cứu “ Hoàn thiện quy trình thu hồi chitin – chitosan từ vỏ tôm bằng lên men lactic” đã được nghiên cứu và hoàn thành tại Khoa Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm - Môi Trường Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM. Căn cứ vào kết quả đạt được của đề tài và nhu cầu thực tiễn về khả năng ứng dụng và những hiệu quả khác mang lại của chitosan, người thực hiện đề tài quyết định thực hiện đề tài “Ứng dụng của chitosan sản xuất từ chitin thu hồi bằng phương pháp lên men lactic” trong khóa luận tốt nghiệp này. 2
  14. Đồ án tốt nghiệp 2. Tình hình nghiên cứu Có rất nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này trên thế giới, đặc biệt là ở Ấn Độ, Nhật Bản, Anh, Pháp...đều tìm được điểm chung là phương pháp lên men lactic vỏ tôm sẽ thu được nguồn chitin dễ dàng tinh sạch và hiệu suất cao hơn so với phương pháp xử lý hóa học (Rao và Stevens2005; Prameela và cộng sự 2010) Tại Trường Đại học Công Nghệ tp.HCM đã có các nghiên cứu về lên men lactic vỏ tôm từ năm 2012 Nguyễn Thị Ngọc Thu 08DSH: khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước đối với quá trình lên men vỏ tôm bằng L. acidophilus xác định tỉ lệ nước là 2,5:1 với vỏ tôm nguyên liệu và thời gian lên men 96 giờ Lê Thị Hồng Thủy 09 DSH: “Phân lập, tuyển chọn vi khuẩn lactic từ nem chua cho quá trình lên lactic thu hồi chitin từ vỏ đầu tôm” cho thấy vi khuẩn LAB phân lập được mang kí hiệu L5 cho kết quả lên men vỏ đầu tôm tốt nhất; khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ đường lên quá trình lên men lactic kết quả cho thấy lượng đường cho kết quả tốt nhất là 20% và không thể giảm hơn nữa; ảnh hưởng của mật độ giống lên quá trình lên men lactic cho thấy mật độ giống cho kết quả lên men tốt nhất là 3,16x106 cfu/g. Dương Quốc Xuân 10DSH: “ Hoàn thiện quy trình thu hồi chitin – chitosan từ vỏ tôm bằng lên men lactic đạt hiệu quả cao”. Đề tài đã xác định được thời gian lên men lactic vỏ đầu tôm thu hồi chitin – chitosan cho kết quả tốt nhất là 7- 10 ngày, có thể thay thế nguồn đường glucose bằng rỉ đường sau xử lý cho hiệu quả khử khoáng và hiệu quả khử protein là triệt để. 3. Mục đích nghiên cứu Ứng dụng chitosan sản xuất từ chitin thu hồi chitin – chitosan bằng phương pháp lên men lactic với nguồn đường rỉ đường. 3
  15. Đồ án tốt nghiệp 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Thực hiện quy trình thu hồi chitin – chitosan từ vỏ tôm bằng phương pháp lên men lactic với nguồn đường rỉ đường. Ứng dụng của chitosan : khảo sát ảnh hưởng của chitosan đến khả năng ức chế nấm Aspergillus flavus CĐP1, khảo sát khả năng kích thích nảy mầm của chitosan lên hạt giống đậu tương và hạt giống đậu phộng. 5. Phương pháp nghiên cứu a. Phương pháp luận Để đạt được mục đích về tính ứng dụng của chitosan sản xuất từ chitin thu hồi bằng phương pháp lên men lactic, khảo sát ảnh hưởng của chitosan lên khả năng ức chế nấm Aspergillus flavus CĐP1, sau đó khảo sát ảnh hưởng của chitosan đến khả năng kích thích nảy mầm hạt giống. b. Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng phần mềm Excel để vẽ đồ thị Sử dụng phần mềm Statghraphics để xử lý số liệu. 6. Các kết quả đạt được của đề tài So sánh một số đặc tính tính chất vật lý giữa chitosan lên men lactic và chitosan thương phẩm Khảo sát ảnh hưởng chitosan đến khả năng ức chế nấm Aspergillus flavus CĐP1. So sánh hiệu quả kháng nấm của 2 nguồn chitosan: lên men lactic và thương phẩm Khảo sát nồng độ chitosan thích hợp để kích thích nảy mầm hạt giống đậu tương và đậu phộng một cách tốt nhất. So sánh hiệu quả của 2 nguồn chitosan kích thích nảy mầm hạt giống: từ lên men lactic và thương phẩm. 4
  16. Đồ án tốt nghiệp 7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị , nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 3 chương như sau : Chương 1: Tổng quan Chương 2 : Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và thảo luận 5
  17. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về tôm sú 1.1.1. Cấu tạo của vỏ tôm Vỏ tôm chia làm 4 lớp chính: - Lớp biểu bì ( epicucle) - Lớp màu - Lớp canxi hóa - Lớp không bị canxi hóa Lớp màu : tính chất của lớp này do sự có mặt của những thể hình hạt của vật chất mang màu giống dạng melanin. Chúng gồm những túi khứ hoặc những không bào. Một vài vùng xuất hiện những hệ thống rãnh thẳng đứng có phân nhánh, là con đường cho canxi thẩm thấu vào. Lớp biểu bì (epcuticle): những nghiên cứu cho thấy lớp màng nhanh chóng bị biến đổi bởi fucxxin, có điểm pH = 5,1 không chứa chitin. Nó khác với các vỏ còn lại, bắt màu với anilin xanh. Lớp epicuticle có lipit vì thế nó cản trở tác động của acid hơn là các lớp bên trong. Màu của lớp này thường vàng rất nhạt có chứa polyphenoloxidase và bị hóa cứng bởi puinone – tannin. Lớp epicuticle liên kết với một số màng mỏng bên ngoài cản trở hòa tan ngay cả trong môi trường acid đậm đặc do nó có chứa các mắt xích paratin mạch thẳng. Lớp canxi hóa: lớp này chiếm phần lớn vỏ, thường có màu xanh trải đều khắp, chitin ở trạng thái tạo phức với canxi. Lớp không bị canxi hóa: trong cùng của lớp vỏ được tạo thành bởi một phần tương đối nhỏ so với tổng chiều dày bao gồm các phức chitin – protein bền vững không có canxi và quinine. 6
  18. Đồ án tốt nghiệp 1.1.2. Thành phần hóa học của vỏ tôm Protein : thành phần protein trong phế liệu tôm thường tồn tại ở 2 dạng : dạng tự do và dạng liên kết. Dạng tự do : dạng này là tồn tại ở phần thịt từ một số tôm bị biến đổi và vứt đi lẫn vào phế liệu hoặc phần đầu và thịt còn sót lại trong đầu và nội tạng của tôm. Nếu công nhân vặt đầu không đúng kỹ thuật thì phần protein bị tổn thất vào phế liệu nhiều làm tăng tiêu hao nguyên vật liệu, mặt khác phế liệu này khó xử lý hơn. Dạng phức tạp : ở dạng này protein không hòa tan và thường liên kết với chittin, canxicacbonat, với lipid tạo thành lipoprotein, với sắc tố tạo proteincarotenoit,… như một phần thống nhất quyết định tính bền vững của vỏ tôm. • Chitin : tồn tại dưới dạng liên kết bởi những những liên kết đồng hóa trị với các prrotein dưới dạng phức hợp chitin – protein, liên kết với các hợp chất khoáng và các hợp chất hữu cơ khác gây khó khăn cho việc tách và chiết chúng. • Canxi : trong vỏ, đầu tôm, … có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ yếu là muối CaCO3, hàm lượng Ca3( PO4)2 mặc dù không nhiều nhưng trong quá trình khử khoáng dễ hình thành hợp chất CaHPO4 không tan trong HCl gây khó khăn cho quá trình khử khoáng. Sắc tố trong vỏ tôm thường có nhiều loại sắc tố nhưng chủ yếu là astaxanthin. • Enzyme : Hoạt độ enzyme protesae của đầu tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/ gam tươi. Các enzyme chủ yếu là enzyme của nội tạng trong đầu tôm và của vi sinh vật thường trú trên tôm nguyên liệu. Ngoài thành phần chủ yếu kể trên, trong vỏ đầu tôm còn có các thành phần khác như : nước, lipid, photpho. 1.2. Tổng quan về chitin – chitosan 1.2.1. Lịch sử phát hiện chitin – chitosan Chitin đã được phát hiện bởi Heri braconnot vào năm 1881. Lần đầu tiên ông phân lập được chitin như một hợp chất không tan trong kiềm của một số loại 7
  19. Đồ án tốt nghiệp nấm. Hợp chất do Braconnot phân lập được còn rất nhiều tạp chất nhưng không khẳng định đây không phải là gỗ. Đến năm 1823, Odier đã cô lập được chitin từ cánh cứng của con bọ cánh cứng và cũng phân lập được chitin khi loại khoáng vỏ cua. Từ đó, Odier cho rằng đây là hợp chất cơ bản trong vỏ giáp xác côn trùng. Vào năm 1843 sự tồn tại của nitơ trong phân tử chitin đã được Lassaigne chứng minh. Năm1876, Ledderhose thủy phân vỏ tôm hùm bằng dung dịch HCl và nhận được một muối Clorua của amin 6C. Ông đề nghị cấu trúc CHO.(CHOH)4.CH2NH2.HCl. Năm 1894, Winterstein phát hiện ra khi xử lý nấm với H2SO4 hay NaOH rồi thủy phân trong HCl thì đều thu được cùng loại monosaccharide và acid acetic. Tuy nhiên, ông ta vẫn gọi hợp chất này là “ cellulose”. Cũng trong năm này, khi đun chitin trong dung dịch KOH ở 1080C, Hope – Seyler thu được một hợp chất mới có số nguyên tử giống như trong chitin và gọi nó là chitosan. Năm 1912, Brach và Furth nhận thấy tỉ lệ acid acetic và glucosamine là 1:1, ông gọi nó là “ polymer mono acetyl glucosamine”. Năm 1928, Meyer và Mark dựa trên phổ nhiễu xạ tia X kết luận rằng chitin và chitosan nằm ở dạng liên kết 𝛽 ( 1 → 4) giữa các mắt xích pyranoz. Vào năm 1948, Matsusshima cũng đã có một phát minh sản xuất glucosamine từ vỏ cua. Năm 1950, người ta đã sử dụng tia X để phân tích nhằm nghiên cứu sâu hơn sự hiện diện của chitin trong nấm và trong thành tế bào. Và đến năm 1951, quyển sách đầu tiên viết về chitin được xuất bản. Bấy giờ, người ta đã phát hiện tiềm năng của các polymer thiên nhiên này. 8
  20. Đồ án tốt nghiệp 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. Việc nghiên cứu về dạng tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hóa ứng dụng của chitosan đã được công bố từ những năm 30 của thế kỷ XX. Những nước đã thành công trong lĩnh vực nghiên cứu sản xuất chitosan đó là : Nhật, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp. Nhật Bản là nước đầu tiên trên thế giới năm 1973 sản xuất 20 tấn/năm, và đến nay đã lên tới 700 tấn/năm, Mỹ sản xuất trên 300 tấn/năm. Theo Know ( năm 1991) thì thị trường có nhiều triển vọng của chitin, chitosan là Nhật Bản, Mỹ, Anh, Đức. Nhật được coi là nước dẫn đầu về công nghệ sản xuất và buôn bán chitin, chitosan. 1.2.2. Cấu trúc của chitin – chitosan Chitin là sự kết hợp giữa liên kết 𝛽 (1 → 4) với 2 – acetamido – 2 – deoxy - 𝛽 − 𝐷 – glucose ( N- acetylglucosamine ) Chitin thường được coi là dẫn xuất cellulose và có chứa 6,9% là N (Black và Schwartz, 1950). Nó có cấu trúc giống cellulose vì có gốc acetamide ( -NH-CO- CH3) ở vị trí C2. Chitosan là dẫn xuất deacetyl hóa của chitin, sự khác biệt duy nhất giữa chitosan và chitin là ở vị trí C2, ở đó nhóm ( -NH2) thay thế nhóm ( -COCH3) Chitosan là một polymer tuyến tính 𝛼 ( 1 → 4) − 2 − 𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜 − 2 − 𝑑𝑒𝑜𝑥𝑦 − 𝛽 − 𝐷 − 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑝𝑦𝑟𝑎𝑛𝑜𝑠𝑒. Hình 1.1. Công thức cấu tạo của chitin. 9
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược