MỞ ĐẦU
Chitosan là polysacharid nhiều thứ hai sau cellulose tìm thấy trong tự
nhiên.Sản phẩm chitin - chitosan đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng
trong thực tế [2,3,6,8 ]. Chitin có ứng dụng làm da nhân tạo và là nguyên liệu
trung gian cho các chất quan trọng như chitosan, glucosamin và các chất có giá trị
khác. Chitosan có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y
dược và bảo vệ môi trường như: sản xuất glucosamin, chỉ khâu phẫu thuật, thuốc
kem, vải, sơn, chất bảo vệ hoa quả, bảo vệ môi trường[11]…Với khả năng ứng
dụng rộng rãi của chitin – chitosan mà nhiều nước trên thế giới và cả Việt Nam đã
và đang nghiên cứu sản xuất các sản phẩm này.Giáp xác là nguồn nguyên liệu
thủy sản dồi dào chiếm 1/3 tổng sản lượng nguyên liệu thủy sản ở Việt Nam.
Trong công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu, tỷ lệ cơ cấu các mặt hàng đông
lạnh giáp xác chiếm từ 70 - 80% công suất chế biến. Hàng năm các nhà máy chế
biến đã thải bỏ một lượng phế liệu giáp xác khá lớn khoảng 70.000 tấn/năm[1].
Việc sản xuất chitosan có nguồi gôc từ vỏ tôm đã mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Với khả năng ứng dụng rộng rãi của chitin – chitosan trong cuộc sống như vậy.Từ
những vấn đề trên nhóm nghiên cứu chúng tôi quyết dịnh chọn đề tài “Nghiên cứu
tìm hiểu ứng dụng chitin, chitosan”làm đồ án tốt nghiệp.
Chương1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Lịch sử và nguồn gốc chitin, chitosan:
1.1.1 lịch sử phát hiện chitin, chitosan:
Danh từ “chitin” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “tunic” hay “envenlopen” đó
có nghĩa là lớp vỏ ngoài hay sự bao bọc.
Chitin đã được phát hiện bởi Henri Braconnot vào năm 1811[5]. Lần đầu
tiên ông phân lập được chitin như một hợp chất không tan trong kiềm của một số
loại nấm. Hợp chất do Braconnot phân lập được còn lẫn rất nhiều tạp chất nhưng
ông 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 và côn trùng.
Vào năm 1834, Children phát hiện sự có mặt của nitơ trong chitin, 9 năm

sau đó tức năm 1843 sự tồn tại của nitơ trong chitin đã được Lassaigne chứng
minh một lần
Đến năm 1859, C.Rouget phát hiện ra một hợp chất mới khi đun hoàn lưu
chitin trong dung dịch KOH đặc, có tính chất khác với chitin, ông gọi nó là
“modified chitin”.
Năm 1876, Ledderhose thuỷ 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
.CH
2
NH
2
.HCl
Năm 1894, Winterstein phát hiện ra khi xử lý nấm với H
2
SO
4
hay NaOH
rồi thuỷ phân trong HCl thì đều thu được cùng loại mono saccharide và acid
acetic. Tuy nhiên, ông ta vẫn gọi hợp chất này là “celulose”. Cũng trong năm
này, khi đun chitin trong dung dịch KOH ở 180
0
C, 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 glucosamin là 1:1,
ông gọi nó là “polyme mono acetyl glucosamin”.
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 mắc xích pyranoz.
Từ những năm 1930 đến 1940 có rất nhiều nghiên cứu vế chitin và

chitosan, khoảng 50 phát minh được đăng ký. Với những nghiên cứu của mình,
Purchase và Braum chứng minh được chitin là một polysaccharide của
glucossamime bằng cách thuỷ phân chitin theo nhiều cách khác nhau, hay với
nghiên cứu của Rammelberg đã xác định một cách chính xác nguồn gốc của
chitin.
Vào năm 1948, Matsusshima cũng đã có một phát minh sản xuất
glucossamine 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 đã được xuất bản. Bấy
giờ, người ta đã phát hiện tiềm năng của các polyme thiên nhiên này.
Nhưng sự cạnh tranh của các loại polyme tổng hợp nên đã kìm hãm sự phát
triển thương mại của chitin và chitosan. Cho đến năm 1970, hàng loạt nghiên
cứu về chitin và chitosan được tiến hành với mục đích ban đầu là tận dụng nguồn
phế liệu dồi dào từ việc chế biến thuỷ sản (vỏ tôm) nhằm tránh gây ô nhiễm môi
trường. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện ra các tính chất đặc biệt của
chitin và các dẫn xuất của nó không những giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường
mà còn mở ra một triển vọng rất lớn trong việc ứng dụng chitin và các dẫn xuất
của chúng vào sản xuất.
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.
Hiện nay, những nghiên cứu về chitin và chitosan đã đạt những thành công
nhất định. Tại Nhật, 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.
1.1.2 Nguồn gốc của Chitin:
Chitin được tìm thấy chủ yếu ở hai nguồn sau đây:
• Từ động vật bậc thấp.
Bảng 1.1 Thành phần chất hữu cơ trong loài động vật chân đốt.
Chitin là chất hữu cơ chủ yếu trong vỏ mai ( bộ xương ngoài của động vật

không xương sống).
Theo Richard, chitin được tìm thấy trong lớp vỏ cutin của loài chân đốt.
Ngoài ra, Chitin còn được tìm thấy trong tế bào ống của loài mực, ở lớp vỏ bao
ngoài của loài Bọ cánh cứng, trong lớp vỏ mai của loài giáp xác, trong loài nhện
và bướm.
Chitin thường có khoảng 25 đến 50% trên lượng khan của lớp cutin, thành
phần
khác
chủ yếu là protein và calci carbonat.
Từ thực vật bậc thấp. Nguồn gốc của chitin trong thực vật giới hạn ở một số loài
nấm và tảo. Trong nấm chitin đóng vai trò như cenlulose trong các loài cây.
Người ta đưa các giả thiết khác nhau về sự hiện diện của chitin hoặc
cenlulose làm cơ sở cho mối quan hệ phát sinh giữa các nhóm của giống nấm
đặc biệt là phycomecetus. Qua phân tích bằng tia X, Frey đã xác nhận rằng
chitin và cenlulose không hiện diện đồng thời.
Tỉ lệ phần hữu cơ trong trọng lượng khan
Chitin % Protein %
1. Lớp Nhện.
Buthus (Bò Cạp)
Juygale (nhện)
2. Lớp công trùng.
• Châu chấu 2 cánh cứng
Periplameta
3. Lớp bọ cánh cứng
• Pyliscus
4. Loài Bướm.
• Boubyx (con tằm ấu
trùng)
5. Loài tôm cua.
• Cencer

• Eugagurus
31,9
38,2
23,7
35,0
37,4
44,2
71,4
69,0
68,1
61,8
76,3
-
62,6
55,8
13,3
31,0
Chitin hiện diện trong tảo xanh, bằng phương pháp vi hóa học Roelofsen
và Hoette đã tìm thấy chitin trong nấm men, Kreger cũng thu được chitin trong
một số loài nấm men bằng nhiễu xạ tia X.
Chitin không hiện diện một mình trong lớp vỏ ngoài của loài nấm mà nó
được liên kết với những thành phần khác. Lượng chitin được tinh chế từ một số
loài nấm thồng thường từ 3% - 5%.
1.2 khái niện chitin, chitosan:
Chitin là một polyme sinh học rất phổ biến trong tự nhiên và đứng hàng thứ
hai chỉ sau celluloze. Chitin tham gia vào thành phần cấu tạo của vách tế bào
nấm, cấu tạo nên bộ khung xương của vỏ tôm, cua, côn trùng, các động vật giáp
xác Trong các loại nguyên liệu này, chitin liên kết chặt chẽ với protein, lipid,
các muối vô cơ (CaCO
3

) và các sắc tố màu (astarene, astaxanthin, canthaxanthin,
lutin ).
Chitosan là dẫn xuất của chitin, nó được tạo thành bởi phản ứng deacetyl
hoá chitin. Khi chitin được xử lý với các chất kiềm đậm đặc ở nhiệt độ cao
(120
0
C) trong dung dịch, nó sẽ bị loại nhóm acetyl và bị phân huỷ khác nhau để
cho ra một sản phẩm là chitosan. Vậy chitosan không phải là một đơn chất mà
nó là một nhóm sản phẩm của chitin bị loại nhóm acetyl từng phần (Attila E,
Pavlath and Dominic W. S. Wong, 1996)
1.3 Cấu trúc của chitin, chitosan:
1.3.1 Cấu trúc của chitin:
Chitin là một dạng polysaccharide gồm các tiểu phân N-acetyl-D– Glucosamine
kết hợp lại với nhau theo liên kết β(1 4). Liên kết của chitin là poly[β-(1→ 4)-
2-acetamido-2- deoxy- D- glucopyranose]. Chitin có cấu trúc tinh thể và nó cấu
Hình1.1 Cấu trúc mạch polyme của chitin và cellulose
tạo thành một mạng lưới sợi hửu cơ. Vì thế mà chitin làm tăng độ bền , độ cứng
và là điểm tựa cho các sinh vật (Riccardo, 1996).
Chitin có công thức phân tử là: (C
8
H
13
O
5
N)
n
.
Trong đó có chứa 47,29%C; 6,45%H; 39,37%O và 6,89%N
Về cấu trúc hoá học của
chitin cũng tương tự như

celluloze ngoại trừ nhóm
hydroxyl thứ hai trên
nguyên tử carbon alpha
(C
α
) trên phân tử celluloze
được thay thế bằng nhóm
acetoamide. Cũng nhờ vào cấu trúc này mà việc ứng dụng của chitin vào xử lý
nước thải nhà in nhuộm là một việc rất có triển vọng



Hình 1.2 Cấu trúc phân tử chitin trong không gian
Hình 1.3 Cấu trúc của chitosan
1.3.2. Cấu trúc của chitosan:
Chitosan là một poly[β-(1→ 4)- 2-amino-2- deoxy- D- glucopyranose]. Cả
chitin và chitosan đều là copolymer, tỉ lệ giữa 2 nhóm monomer này cũng là tỉ lệ
giữa nhóm amino và nhóm acetamido và được gọi là độ deacetyl (DD) của sản
phẩm. Nếu DD>60%, đó là chitosan, ngược lại là chitin.

Cấu trúc
của phân tử
chitosan trong không gian có hình xoắc ốc, mỗi đơn vị cơ bản có 2 mắc xích D-
glucosamin. Chiều dài mỗi đơn vị cơ
bản là 10,34 A
0
(theo )
Hình 1.4 Cấu trúc phân tử chitosan trong không gian
Hình1. 5 Thành phần hóa học của vỏ tôm


1.4 Điều chế chitin, chitosan:
1.4.1 Điều chế chitin:
Chitin trong tự nhiên thường không tồn tại ở dạng tự do mà kết hợp với những
chất khác như: protein, khoáng chất, lipit, màu. Do đó, cần phải dùng những tác
nhân mạnh để tách các chất này ra khỏi chitin. Những phương pháp này có thể
gây ra sự phân hủy một phần chitin, khó mà thu được sản phẩm nguyên vẹn,
không bị phân huỷ.
Có rất nhiều phương pháp khác nhau để tinh chế chitin nhưng thông dụng
nhất là: phương pháp cô lập chitin của Hackman, phương pháp Wistler –
Bảng 1. 2 Hàm lượng chitin trong vỏ một số loại giáp xác ở nước ta
Beniller và phương pháp Roscman[1]. Nhưng không có một chuẩn mực nào
chung cho các quá trình, thường người ta đi qua các bước: loại khoáng, loại
protein, khử màu. Trong đó thì quá trình loại khoáng và loại protein có thể đổi
trật tự cho nhau tuỳ theo nghiên cứu.
Nguyên liệu
Khối lượng
(g)
Chitin (g)
Hàm
lượng(%)
Vỏ hến 80 0,39 ± 0,01 0,48
Vỏ ốc 80 0,99 ± 0,02 1,24
Vỏ cua đồng 80 18,65 ± 0,27 18,2
Vỏ tôm đồng 80 24,05 ± 0,15 30,0
Vỏ tôm biển 80 26.52 ± 0,24 33,1
• Loại khoáng
Để loại khoáng, các nhà nhiên cứu đã sử dụng rất nhiều tác nhân như
HCl, H
2
SO

4
, HNO
3
, CH
3
COOH Nhưng HCl được sử dụng nhiều nhất do loại
khoáng gần như triệt để và không gây phản ứng phụ đáng kể.
2 H+ + CaCO3 (r) ( Ca2+ + CO2 + H2O
• Loại protein
Rất nhiều tác nhân đã được sử dụng để loại protein như NaOH,
NaHCO
3
, KOH, K
2
CO
3
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.
Phương trình thủy phân Protein
• Khử màu
Trong vỏ của các loại giáp xác có chứa các phần tử mang màu, chủ yếu
là carotenoid. Các phần tử này không liên kết với protein hay khoáng chất nên
không bị loại trong các quá trình loại khoáng và protein. Để trích màu, người ta
dùng ethanol hay aceton hoặc dùng các chất oxy hoá như H
2
O
2
, KMnO
4

để
huỷ màu.
Sau đây là một số phương pháp cụ thể điều chế chitin.
1.4.1.1 Phương pháp Hackman
Vỏ tôm được làm sạch bằng cách cạo và rửa dưới vòi nước chảy rồi sấy khô
trong lò sấy ở nhiệt độ 100
o
C. Lượng dung là 220 g được ngâm trong 2 L HCl
2N trong 5 giờ ở nhiệt độ phòng, rồi rửa kỹ với nước và sấy ở 100
o
C (trọng
lượng còn khoảng 91,3 g). Sau đó nghiền thành bột, bột nhuyễn này được trích
trong bình cầu và lắc mạnh trong 48 giờ với 0,5 L HCl 2N, ly tâm bỏ phần lỏng,
phần rắn được rửa kỷ, và tiếp tục được chiết bằng cách lắc mạnh trong 12 giờ
với 0,5 L NaOH 1N ở 100
o
C, quy trình ly trích trong dung dịch kiềm được thực
hiện 3 lần, sau đó phần rắn được thu hồi và rửa nhiều lần với nước cho đến khi
trung tính. Cuối cùng rửa với ethanol và ether, rồi sấy khô, chitin thu được có
khối lượng 37,4g, hiệu suất là 17%, có dạng bột màu vàng, Hàm lượng N đo
C
C
N
C
O
R
1
H
R
2

H
H
C
C
OH
O
R
1
H
+ H
OH
H
2
N
C
R
2
được là 6,8% so với lý thuyết là 6,89%.
Sơ đồ 1.1 Quy trình điều chế chitin bằng phương pháp Hackman
1.4.1.2. Phương pháp WISTLER và BENILLER
Lọc vỏ tôm được rửa sạch, sấy khô trong lò sấy chân không ở 50
o
C. Dùng 500g
xây nhuyễn rồi ngâm trong dung dịch NaOH 10% ở nhiệt độ phòng trong 3
ngày, dung dịch kiềm được thay đổi hang ngày. Những hạt đã được loại protein
được rửa với nước rồi nghiền với ethanol 95%, cho đến khi phần nước lọc gần
như không màu ( thao tác này dung khoảng 6 L ethanol 95%).
Phần rắn lại tiếp tục đem nghiền với khoảng 1 L acetone, 2,5 L ethanol và
Vỏ tôm xử lý lần 1
Vỏ tôm xử lý lần 2

Vỏ tôm xử lý lần 3
Chitin (37,4g)
Rửa bằng ethanol rồi đến ether.
Sấy khô đến trọng lượng không đổi.
Vỏ tôm(220g)
Ngâm trong 2 L dd HCl 2N, ở nhiệt độ phòng, trong
5 h.
Rửa và sấy phần không tan.
Nghiền thành bột.
Ngâm trong 0,5 L dd HCl 2N, ở nhiệt độ phòng,
trong 48h.
Phần rắn đem rửa thật kỹ
Ngâm trích trong 0,5 L NaOH 1N, ở 100
o
C, trong
12h (thực hiện 3 lần).
Phần rắn rửa thật kỹ
Sơ đồ 1.2: Quy trình điều chế chitin theo phương pháp Wistler và Beniller
0,5 L ether, sau đó lọc những hạt thu được gần như không màu, sấy khô ở áp
suất kém và được ngâm trong dung dịch HCl 37%, ở 20
o
C trong 4 ngày. Những
hạt trương phồng được ly tâm tách ra ở 0
o
C và rửa với nước ở 0
o
C cho đến khi
hết acid. Hiệu suất là 20% (100g) hàm lượng N là 7,1%
§
1.4.1.3. Phương pháp ROSEMAN

Vỏ tôm được khử Ca giống như phương pháp Hackman ở trên. Cân 100g
Chitin (100g)
Vỏ tôm (500g)
Vỏ tôm xử lý lần 1
Vỏ tôm xử lý lần 2
Vỏ tôm xử lý lần 3
Ngâm trong NaOH 10%, 3 ngày, ở nhiệt độ phòng, thay đổi
NaOH hằng ngày.
Rửa sạch phần rắn.
Nghiền với 6 L ethanol 95% đến khi phần nước qua
nghiền gần như không màu.
Nghiền với 1 L acetone; 2,5 L ethanol; 0,5 L ether đến khi
nước lọc gần như không màu.
Sấy khô dưới áp suất kém.
Ngâm trong HCl 37%, 20
o
C, trong 4 ngày.
Ly tâm lấy phần rắn và rửa cho đến khi trung tính.
được lắc rung cơ học trong 18 giờ với 100mL dung dịch acid formic đặc (90%) ở
nhiệt độ phòng. Lọc lấy phần bã, rửa kỷ với nước và được xử lý trong 2 giờ với
dung dịch NaOH 10%. Đem lọc, phần bã thu được có màu trắng, rửa dưới vòi
nước đến khi trung tính, sau đó rửa vài lần với ethanol và ether, rồi sấy khô dưới
áp suất kém, hiệu suất khoảng 50% - 60%, hàm lượng N là 8,5%, hàm lượng
acetyl là 19,2%.

(Rửa sạch, sấy khô, được khử Ca theo
phương pháp Hackman.)
Vỏ tôm
Vỏ tôm xử lý lần 1
Vỏ tôm xử lý lần 2

Lắc rung cơ học trong HCOOH 90%, trong 18 h ở nhiệt
độ phòng.
Rửa kỹ phần bã với nước
Ngâm trong dung dịch NaOH 10%, trong 2,5h, ở
nhiệt độ phòng.
Rửa đến khi trung tính.
Sơ đồ1.3 Quy trình điều chế chitin theo phương pháp Roseman
1.4.2 Điều chế chitosan:
Phương pháp điều chế chitosan bao gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Những phần tử vô cơ thường bị loại do tác dụng của acid vô
cơ loãng hoặc enzyme hòa tan muối vô cơ.
Giai đoạn 2: Protein và các hợp chất hữu cơ khác bị loại do tác dụng của
kiềm hoặc enzyme protease.
Giai đoạn 3: Dùng dung dịch NaOH 40% - 60% và các muối của nó hoặc
enzyme protease để deacetyl hóa thu được chitosan.
(Rửa sạch, sấy khô, được khử Ca theo
phương pháp Hackman.)
Vỏ tôm
Vỏ tôm xử lý lần 1
Vỏ tôm xử lý lần 2
Chitin
Lắc rung cơ học trong HCOOH 90%, trong 18 h ở nhiệt
độ phòng.
Rửa kỹ phần bã với nước
Ngâm trong dung dịch NaOH 10%, trong 2,5h, ở
nhiệt độ phòng.
Rửa đến khi trung tính.
Rửa với ethanol rồi ether.
Sấy khô dưới áp suất kém.
Hình1. 6 Phổ IR của Chitin (A) và Chitosan (B)

Độ tinh khiết của Chitosan có thể được kiểm tra bằng cả hai phương pháp
hóa học (Cho Chitosan hòa tan hoàn toàn trong dung dịch CH3COOH 1%, nếu
Chitosan tan càng nhiều thì chứng tỏ nó có độ tinh khiết càng cao) và phương
pháp vật lí (Đo phổ IR, H-NMR).Sau đây là một số phương pháp điều chế
chitosan.
1.4.2.1. Phương pháp của Nguyễn Hoàng Hà[9]:
Vỏ tôm được làm sạch, nghiền nhỏ, cho vào lò nguyên liệu cùng với nước
theo tỉ lệ 1:1, nấu sôi trong 1 – 2 giờ, lọc thu được vỏ tôm sơ chế. Vỏ tôm sơ chế
được để nguội 60 – 65
o
C rồi thủy phân đạm bằng dung dịch HCl 10% theo tỉ lệ 2
kg nguyên liệu: 1 L dung dịch HCl, trong 2 – 5 giờ, hoặc enzyme protease (1 kg
nguyên liệu : 0,3 – 0,5g protease) ở 40
o
C – 70
o
C, trong 0,5 – 3 giờ. Sau đó cho
vào dung dịch HCl 10%, ở nhiệt độ phòng, trong 2–6 giờ thu được phức chitin
protein. Tiếp theo tiến hành thủy phân phức chitin protein bằng dung dịch NaOH
Độ truyền qua %
Số sóng (cm
-1
)
10% theo tỉ lệ 5 kg nguyên liệu: 1 L NaOH ở nhiệt độ thường, trong 2 – 3 ngày
thu được chitin thô. Chitin thô được tẩy màu bằng nước Javel công nghiệp theo tỉ
lệ 1 kg chitin :

Vỏ tôm xử lý lần 2
Vỏ tôm
Vỏ tôm xử lý lần 1

Rửa sạch, nghiền nhỏ.
Đun với nước theo tỉ lệ 1 :1, trong 1-2 giờ, lọc.
Dung dịch HCl 10%, t
o
phòng, trong 6 – 12 giờ.
lọc, rửa, sấy khô.
Dung dịch NaOH 10%, t
o
phòng, trong 2-3 ngày.
Lọc, rửa, sấy khô.
Sơ đồ1. 4 Quy trình điều chế chitosan theo phương pháp
của Nguyễn Hoàng Hà


1 L nước Javel công nghiệp. Sau 30 phút thu được chitin tinh khiết. Cuối cùng
chuyển hóa chitin thành chitosan bằng dung dịch NaOH 40% ở 110 – 130
o
C,
trong 3 – 8 giờ, rửa, lọc, sấy khô thu được chitosan.
1.4.2.2. Phương pháp của Đặng Văn Luyến
Vỏ tôm được nghiền nhỏ, phơi khô, cho vào dung dịch NaOH 3% (tỉ lệ 1
Vỏ tôm xử lý lần 2
Chitin thô
Chitin tinh khiết
Chitosan
Vỏ tôm
Vỏ tôm xử lý lần 1
Rửa sạch, nghiền nhỏ.
Đun với nước theo tỉ lệ 1 :1, trong 1-2 giờ, lọc.
Dung dịch HCl 10%, t

o
phòng, trong 6 – 12 giờ.
lọc, rửa, sấy khô.
Dung dịch NaOH 10%, t
o
phòng, trong 2-3 ngày.
Lọc, rửa, sấy khô.
Nước javel công nghiệp tỉ lệ 1:1, trong 30 phút.
Dung dịch NaOH 40%, ở 110 – 130
o
C, trong 5-8 giờ.
Lọc, rửa, sấy khô.
Sơ đồ 1. 5 Quy trình điều chế chitosan theo phương pháp
của Đặng Văn Luyến
kg nguyên liệu: 4 L NaOH) tiến hành phản ứng ở 90
o
C trong 2 – 4 giờ, sau đó
rửa sạch, sấy khô. Tiếp tục cho vào dung dịch HCl 0,6N ( theo tỉ lệ 1 kg nguyên
liệu: 4 L dung dịch HCl ) phản ứng tiến hành ở 20 – 30
o
C, trong 4 – 6 giờ. Tiến
hành lọc, rửa, sấy khô vỏ tôm ( quá trình này được lặp đi lặp lại 3 – 4 lần để
tách hết Ca và protein). Hiệu suất tách chitin là 10 – 15% so với vỏ tôm khô.

Tiếp theo cho chitin vào dung dịch NaOH 40% ( theo tỉ lệ 1 kg chitin: 1 L
NaOH) thay đổi đột ngột nhiệt độ của huyền phù chitin trong dung dịch
NaOH 40% từ 5 – 100
o
C bằng cách tăng rồi giảm đột ngột nhiệt độ từ 2 – 3
4L HCl 0,6N, ở 20 – 30

o
C, trong 4 giờ (lặp lại 3 lần).
Lọc, rửa, sấy khô.
1,5L NaOH 40% (thay đổi nhiệt độ từ 5 – 90
o
C). Tiến hành
3 lần.
Giữ huyền phù ở 30
o
C, trong 2 – 5 ngày. Sau đó đun huyền
phù ở 70 – 100
o
C, trong 2 giờ.
Vỏ tôm xử lý lần 1
Chitin thô (152g)
Chitosan (105g)
ngâm trong 4 L NaOH 3%, 90
o
C, trong 2 – 4 giờ.
Lọc, rửa, sấy khô.
Vỏ tôm (1000g)
Sơ đồ1.6 Quy trình điều chế chitosan theo phương pháp bán thủy nhiệt
lần. Sau đó để huyền phù chitin ở 30
o
C trong 2 – 5 ngày. Cuối cùng, tiến
hành phản ứng chuyển hóa chitin thành chitosan ở 70
o
C – 100
o
C, trong 1 –

3 giờ, Lọc, rửa, sấy khô. Dung dịch NaOH thu hồi để xử lý vỏ tôm ban
đầu.
1.4.2.3. Phương pháp bán thủy nhiệt của Nguyễn Hữu Đức[11]:
Vỏ tôm được rửa sạch, loại bỏ phần thịt thừa, sấy khô và xay nhỏ, sau đó
ngâm trong dung dịch HCl 12% trong 6 giờ, lọc, rửa sạch và sấy khô. Tiếp
tục cho nó vào dung dịch NaOH 15 M trong 1 giờ, sau đó lọc rửa kỷ, sấy
khô. Hiệu suất đạt khoảng 70%.
1.4.2.4. Điều chế chitosan theo phương pháp hóa sinh
* Nguyên liệu
• Vỏ tôm: Được rửa sạch, sấy khô và đem xay thành bột.
• Vi sinh vật: Có 2 loại giống chính là Bacillus và Pseudomonas. Ngoài ra
Vỏ tôm
Chitin – protein
Chitosan
( Rửa sạch, loại bỏ thịt thừa, đầu,
chân, sấy khô và xay nhỏ)
dung dịch HCl 12%, ở nhiệt độ phòng, trong 6 giờ.
lọc, rửa, sấy khô.
dung dịch NaOH 15M, trong 1 giờ.
Lọc, rửa, sấy khô.
Sơ đồ1.7 Quy trình điều chế chitosan theo phương pháp hóa sinh
còn có một số loài vi khuẩn khác như: Micrococus radiatus,
Flavobacterium aurantiacus, Mycobacterium cyaneum…
• Enzym protease tư nhiên như Bromelin.
* Phương pháp điều chế
Quá trình điều chế thực hiện qua 2 giai đoạn:\
• Giai đoạn 1: Dùng vi khuẩn giống bacillus để hòa tan muối vô cơ như
calci carbonat.
• Giai đoạn 2: Dùng bromelin để phân giải nối peptid của chitin và protein.
• Hiệu suất điều chế là 28,2%

1.5 Tính chất của chitin, chitosan:[10]
1.5.1 Tính chất của chitin:
Chitin là một chất rắn vô định hình, màu trắng, có cấu trúc tương tự như
cenlulose. Trong tự nhiên, chitin tồn tại dưới 3 dạng cấu hình: α, β, γ- chitin;
Dùng 4g chế phẩm bacillus trộn với vỏ tôm, pha nước
đến độ ẩm 50%. Chỉnh pH đến 7, giữ hỗn hợp ở nhiệt độ
phòng, trong 36 giờ.
Rửa sạch, ly tâm tách hết nước.
Vỏ tôm xử lý lần 1
Vỏ tôm (400g)
Chitosan (112,8g)
Dùng 8 g chế phẩm bromelin trộn vào vỏ tôm đã khử
calci carbonat pha nước đến độ ẩm 50%, giữ hỗn hợp
ở nhiệt độ phòng trong 48 giờ.
Rửa sạch, sấy khô ở 100
o
C
nhưng phổ biến nhất là α-chitin, β-chitin. Do cấu hình của chitin khác nhau, dẫn
đến chúng có một số tính chất khác nhau nhưng nhìn chung chitin có các tính
chất sau:
Cả celluloze và chitin đều là những tinh thể cao, chúng chỉ tan trong một số
dung môi đặc biệt. Chitin bị phân hủy trước khi nóng chảy, đây là đặc tính tiêu
biểu của polysaccharid có liên kết hydrogen. Điều này cần thiết để hoà tan chitin
và chitosan trong một hệ thống dung môi riêng biệt để truyền tính năng.
- Trong dung dịch HCl, chitin có độ triền quang thay đổi từ [α]
20
= -14
0
7
đến [α]

26
= +56
0
bởi sự thủy phân.
- Chitin là một polymer rất kỵ nước, không tan trong nước và trong hầu
hết các dung môi hữu cơ, acid loãng. Nhưng nó lại tan tôt trong HCl đặc, H
2
SO
4
đặc, H
3
PO
4
78 – 97%, axit formic khan và tan trong hexafluoro isopropanol,
hexafluoro aceton, chloro alcol dưới sự có mặt của dung dịch acid vô cơ và
dimetylacetamid chứa 5% litiumchlorid (George A.F. Roberts, 1992).
* Sự thủy giải chitin
• Sự thủy giải bằng acid
Ledderhose thu được từ sự thủy giải chitin trong dung dịch acid một sản
phẩm dạng tinh thể mà ông gọi là glusosamine vào năm 1876.
Năm 1902, một phương pháp thủy giải nhẹ nhàng hơn tạo nên 2 –
acetamiddo–deoxy–D–glucose. Như vậy cấu trúc và thành phần chính của chitin
đã được cô lập. 2–acetamiddo–2– deoxy–D–glucose hydrochloride đã được tách
rời với hiệu suất 60 – 70% do sự thủy phân chitin từ cua với acid chlohidric đặc.
• Sự thủy giải bằng enzyme
Với chế phẩm enzyme từ một ốc sên, Hackman đã thu được một lượng 44% tinh
thể 2 – acetamido – 2 – deoxy – D – glucose và chỉ 0,5% 2 – amino – 2 – deoxy
– D – glucose từ chitin.
Trong thí nghiệm tương tự với một enzyme H. Pomatia, tinh thể 2 – acetamido –
2 deoxy – D – glucose thu được từ chitin của nấm men và tôm hùm với lượng

tương ứng là 50% và 80%.
1.5.2. Tính chất của Chitosan
Ở trạng tự nhiên chitosan là chất rắn, xốp nhẹ, hình vảy có thể xay nhỏ theo
nhiều kích cở khác nhau. Chitosan có màu trắng hoặc vàng nhạt, không mùi
không vị ( theo Riccardo, 1996).
1.5.2.1. Độ deacetyl (DD)
Một trong những chỉ số quan trọng của chitosan là độ deacetyl hoá (DD)
hoặc độ acetyl hoá (DA = 100- DD). Chitosan có độ DD khác nhau dẫn đến sự
khác nhau về khối lượng phân tử, độ nhớt, khả năng hoà tan trong acid
Một số phương pháp xácđịnh độ deacetyl.
Hiện có nhiều phương pháp để xác định DD và sau đây là những phương
pháp phổ biến nhất.
o Phương pháp xác định phổ hồng ngoại
Khi khảo sát phổ IR của chitin và chitosan, các nhà nghiên cứu nhận
thấy dao động hấp thu của nhóm –OH không phụ thuộc vào DD trong khi ở
nhóm amide I có hiện tượng này (Lưu Văn Chính, 2001).
Từ đó các nhà nghiên cứu đưa ra nhiều công thức thực nghiệm tính DD
của sản phẩm. Các công thức này khá lặp lại về kết quả và phù hợp với kết quả
của phương pháp chuẩn độ keo
DD = 100 – (A
1655
/A
3450
) x 115
Trong đó:
A
1655
: diện tích phần phổ hấp thu do dao động của nhóm amide I
A
3450

: diện tích phần phổ hấp thu do dao động của nhóm -OH
115: hệ số thực nghiệm
Hoặc
DD = 100 x (1-A
1655
/A
3450
/1,33)
Ngoài ra trong một số tài liệu khác, người ta cũng đề cập đến công thức
sau:
DD = 97,67 – 26,486 x (A
1655
/A3450)
 Phương pháp phản ứng với ninhydrin
Nhóm amino của chitin và chitosan có khả năng phản ứng với ninhydrin tạo
ra hợp chất khử và amoni. Hai hợp chất này phản ứng với nhau tạo hợp chất
mang màu. Định độ hấp thu màu bằng phương pháp quang phổ UV, từ đó xác
định DD.
 Phương pháp xác định độ keo
Phương pháp này dựa trên phương pháp định lượng độ keo do Terayama
dùng để phân tích các hợp chất đa điện tích trong dung dịch nước. Dung dịch của
một anionic đã biết nồng độ được mang đi tác dụng với dung dịch chitosan trong
HCl, dùng methylen blue để xác định điểm cuối.
 Phương pháp chưng cất với acid phosphoric
Khi tác dụng với acid phosphoric ở nhiệt độ cao, gốc acetyl trong chitosan
sẽ bị tách ra dưới dạng acid acetic và định lượng bằng NaOH theo phương pháp
chuẩn độ thể tích.
Cách tiến hành như sau: cho 0,3g vào dung dịch chứa 50ml H
2
O và 50ml