LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Xuân Phương đã
thu nhận, trực tiếp hướng dẫn, quan tâm tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá
trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên của Viện sau đại
học, Viện công nghệ sinh học và thực phẩm, Đại học Bách Khoa Hà đã giảng
dạy và chỉ bảo cho tôi những kiến thức và kỹ năng quý báu trong quá trình
học tập hoàn thành chương trình thạc sỹ tại nhà trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô phụ trách, anh chị kỹ thuật viên
thuộc Trung tâm đào tạo và phát triển sản phẩm thực phẩm- trường Đại học
Bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ về cơ sở vật chất và chỉ dạy tôi trong
quá trình tôi thực hiện thí nghiệm tại trung tâm.
Tôi gửi lời cám ơn chân thành tới anh Đức, chị Trang cùng các anh chị
cán bộ tại viện sau thu hoạch, số 4 - Ngô Quyền - Hai Bà Trưng - Hà Nội đã
giúp đỡ tôi nhiệt tình trong quá trình tôi tiến hành một số thí nghiệm đánh giá
tại viện.
Lời cuối cùng, tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cha mẹ, những người thân
trong gia đình tôi và bạn bè đã ủng hộ, tạo điều kiện và chia sẻ khó khăn
cùng tôi trong suốt thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn!
Tác giả luận văn:
Nguyễn Thị Hương Giang

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
PHẦN MỘT: TỔNG QUAN......................................................................... 1
1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN ............................................................. 1
1.1.1 Lịch sử phát hiện .................................................................................. 1

1.1.2 Nguồn gốc, cấu trúc của Chitosan. ...................................................... 2
1.1.3. Tính chất sinh học của chitosan .......................................................... 5
1.1.4. Độc tính của chitosan .......................................................................... 6
1.1.5. Quá trình sản xuất và ứng dụng của Chitosan. ................................. 7
1.2. TỔNG QUAN VỀ CAM ...................................................................... 16
1.2.1. Nguồn gốc ........................................................................................... 16
1.2.2 Phân loại.............................................................................................. 16
1.2.3. Đặc điểm hình thái............................................................................. 17
1.2.4. Thành phần hóa học và giá trị của quả cam .................................... 19
1.2.5. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới và ở Việt Nam .... 21
1.2.6 Một số ứng dụng trong và ngoài nƣớc về bảo quản cam .................. 23
1.3 TỔNG QUAN VỀ TÁO. ...................................................................... 25
1.3.1 Nguồn gốc. ........................................................................................... 25
1.3.2 Phân loại.............................................................................................. 25
1.3.3 Giá trị dinh dƣỡng của táo. ................................................................ 26
1.3.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ táo trên thế giới và Việt Nam .......... 27
1.4. CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CHITOSAN TRONG BẢO
QUẢN RAU QUẢ....................................................................................... 28
1.4.1. Các biến đổi xảy ra trong quá trình bảo quản rau quả. .................. 28
1.4.2. Lý thuyết bảo quản rau quả. ............................................................. 34
1.5 ƢU ĐIỂM VÀ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƢỢC CỦA CHITOSAN
TRONG BẢO QUẢN TRÁI CÂY. ............................................................ 37

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


1.5.1. Ƣu điểm của chitosan trong bảo quản trái cây. ............................... 37
1.5.2. Một số nghiên cứu đạt đƣợc của chitosan trong bảo quản trái cây 38
PHẦN HAI: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ..................................... 41
NGHIÊN CỨU ............................................................................................ 41

2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................. 41
2.1.1. Chitosan ............................................................................................. 41
2.2.2. Cây cam đƣờng canh ......................................................................... 41
2.2.3. Táo tây ............................................................................................... 42
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................ 42
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 43
2.3.1. Phƣơng pháp xử lý số liệu ................................................................. 43
2.3.2. Các phƣơng pháp phân tích .............................................................. 43
2.4 Một số khảo sát sơ bộ trƣớc khi tiến hành thí nghiệm. ...................... 53
2.4.1.Các điều kiện bảo quản: ..................................................................... 53
2.4.2. Chitosan và các nồng độ tạo màng. .................................................. 53
2.4.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ....................................................................... 54
2.4.4. Giải thích sơ đồ tiến hành thí nghiệm. .............................................. 57
PHẦN BA: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................... 59
3.1.KHẢO SÁT SƠ BỘ SỐ LẦN NHÚNG CHITOSAN PHÙ HỢP
TRONG BẢO QUẢN CAM VÀ TÁO. ...................................................... 59
3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN CAM ĐƢỜNG CANH
BĂNG DUNG DỊCH CHITOSAN . .......................................................... 59
3.2.1 Kết quả bảo quản cam ở nhiệt độ thƣờng (18- 22oC) ....................... 59
3.2.2

Kết quả bảo quản cam ở nhiệt độ thấp (8 - 10oC) ........................ 86

3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN TÁO BẰNG DUNG DỊCH
CHITOSAN (CTS). .................................................................................... 91
3.3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ CTS đến độ hao hụt khối lƣợng của táo. . 91

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012



3.3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ chitosan đến hàm lƣợng chất khô hòa tan95
3.3.3. Ảnh hƣởng của nồng độ chitosan đến hàm lƣợng axit tổng số ....... 98
3.3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ chitosan đến sự thay đổi cƣờng độ màu
của táo tây. .......................................................................................... 102
3.3.5. Ảnh hƣởng của nồng độ chitosan đối với chỉ tiêu cảm quan ......... 105
3.4 KẾT QUẢ BẢO QUẢN TÁO BẰNG CHITOSAN KẾT HỢP VỚI
BỌC GIẤY BẢN: ..................................................................................... 109
3.4.1 Nghiên cứu về độ hao hụt khối lƣợng. ............................................. 110
3.4.2 Đánh giá về chỉ tiêu cảm quan. ....................................................... 112
3.5. TÍNH CHI PHÍ NGUYÊN LIỆU CHO BẢO QUẢN. ..................... 114
3.5.1 Chi phí nguyên liệu cho bảo quản cam đƣờng canh. ...................... 114
3.5.2 Chi phí nguyên liệu cho bảo quản táo. ............................................ 115
3.6. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN CAM ĐƢỜNG CANH VÀ
TÁO BẰNG CHITOSAN ......................................................................... 116
3.6.1. Sơ đồ quy trình bảo quản ................................................................ 117
3.6.2. Thuyết minh quy trình bảo quản .................................................... 118
PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................... 120
4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................ 120
4.2. KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 121
TÀI LIỆU THAM KHẢO

129

Tài liệu tiếng Việt: .................................................................................... 129
Tài liệu tiếng Anh: .................................................................................... 130
Một số Website ......................................................................................... 133

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012



MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, ngành
nông nghiệp nói chung và nghề trồng rau quả nói riêng của nước ta cũng
không ngừng lớn mạnh. Sản lượng và chất lượng rau quả ngày một tăng nhằm
đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu. Thị trường tiêu thụ nước
ngoài là một tiềm năng lớn, tuy nhiên sản lượng rau quả xuất khẩu của nước
ta lại ít, cung không đủ cầu. Một trong số những nguyên nhân gây ra hiện
tượng này là do rau quả chưa được áp dụng công nghệ bảo quản tốt.
Việt Nam là một nước nhiệt đới gió mùa, điều kiện khí hậu, đất đai thuận
lợi, do đó có thể trồng nhiều loại trái cây có nguồn gốc khác nhau như cam,
bưởi, xoài, đu đủ, nhãn, hồng… Bên cạnh các loại trái cây bản địa, Việt Nam
cũng nhập khẩu một lượng lớn các loại trái cây như kiwi, lê, xoài, táo,
cherry,…Để các loại trái cây tươi thực sự trở thành mặt hàng có giá trị kinh tế
cũng như giá trị dinh dưỡng cao thì cần phải có công nghệ bảo quản thích
hợp. Vì trong quả tươi, ngoài các thành phần dinh dưỡng chính như đường,
vitamin, chất khoáng… thì 70 - 85% khối lượng quả là nước nên quả tươi rất
dễ bị dập nát khi va chạm mạnh, đồng thời dễ bị thối hỏng khi tồn trữ trong
điều kiện không thuận lợi. Nhiều công trình nghiên cứu về bảo quản rau quả
tươi sau thu hoạch trong và ngoài nước đã và đang tiến hành với nhiều
phương pháp khác nhau nhưng chủ yếu sử dụng các loại hóa chất. Hiện nay,
trên thị trường đã xuất hiện nhiều chế phẩm bảo quản không rõ nguồn gốc, có
thể giữ tươi rau quả sau thu hoạch trong thời gian dài. Do đó, người tiêu dùng
không khỏi băn khoăn về dư lượng hóa chất khi sử dụng những rau quả tươi
trái vụ hoặc được nhập từ thị trường xa.
Để góp phần khắc phục trở ngại trên, tôi tiến hành nghiên cứu bảo quản
hai loại trái cây phổ biến trên thị trường rau quả Việt Nam: cam đường canh –
một loại quả đặc sản của Việt Nam và Táo tây (trái bom) – loại trái cây giàu
Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012



dinh dưỡng nhập khẩu từ nước ngoài, bằng hợp chất hữu cơ không độc nguồn
gốc tự nhiên - chitosan. Màng bọc chitosan với những khả năng đặc biệt như
hạn chế mất nước, kháng khuẩn, kháng nấm, từ lâu đã được nhiều nhà khoa
học trong và ngoài nước nghiên cứu ứng dụng đem lại kết quả khả quan trong
nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong bảo quản thực phẩm. Tuy vậy, ở Việt Nam
việc nghiên cứu sử dụng màng bọc chitosan trong bảo quản rau quả tươi đến
nay vẫn chưa được phổ biến, chỉ dừng lại ở mức độ thử nghiệm thăm dò, chưa
đưa ra được quy trình có thể áp dụng trong thực tế ở quy mô công nghiệp. Do
đó, việc nghiên cứu ứng dụng màng chitosan trên nhiều đối tượng rau quả
khác nhau nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản không chỉ tìm ra giải
pháp hiệu quả giảm tổn thất sau thu hoạch hướng tới áp dụng trên quy mô
công nghiệp mà còn giúp đa dạng hóa các ứng dụng của chitosan, đem lại
niềm tin cho người tiêu dùng, nâng cao giá trị kinh tế của nguồn phế liệu vỏ
tôm, cua (nguồn nguyên liệu sản xuất chitosan)… giải quyết một lượng lớn
phế thải thủy hải sản.
Xuất phát từ những lý do trên, tôi lựa chọn đề tài: “Sử dụng màng
chitosan trong bảo quản một số loại trái cây phổ biến ở Việt Nam”, với mục
tiêu:
- Kéo dài thời gian bảo quản một số loại trái cây phổ biến trên thị trường
rau quả Việt Nam (đối tượng nghiên cứu: cam đường canh, táo tây).
- Mở rộng phạm vi ứng dụng của chitosan, đánh giá khả năng và tính
hiệu quả khi bảo quản trái cây bằng màng bao chitosan.
- Tìm ra nồng độ chitosan và độ chín của cam đường canh phù hợp nhất
cho việc bảo quản.
- Tìm ra nồng độ chitosan thích hợp nhất cho việc bảo quản táo
- Nghiên cứu kết hợp sử dụng chitosan và giấy bản trong bảo quản táo để
đem lại hiệu quả cao nhất.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012



- Xây dựng quy trình tổng quát để bảo quản cam đường canh và táo bằng
màng chitosan.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


1

PHẦN MỘT: TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN
1.1.1 Lịch sử phát hiện
Chitin được Bracannot phát hiện lần đầu tiên vào năm 1811 trong cặn
dịch chiết của một loại nấm và đặt tên là “fungine” để ghi nhớ nguồn gốc tìm
ra nó. Năm 1823, Odier đã phân lập được một chất từ bọ cánh cứng và ông
gọi là chitin hay “chitine” có nghĩa là lớp vỏ, nhưng không phát hiện sự có
mặt của nitơ. Cuối cùng cả Bracannot và Odier đều cho rằng cấu trúc của
chitin giống cấu trúc của xenluloza[25].
Năm 1929, Karrer đun sôi chitin 24h trong dung dịch KOH 5% và đun
tiếp 50 phút ở 160oC với kiềm bão hòa, ông thu được sản phẩm có phản ứng
màu đặc trưng với thuốc thử, chất đó chính là chitosan [25].
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. Người ta ước tính sản lượng chitosan sẽ đạt 118000 tấn/năm; trong
đó Nhật, Mỹ là hai nước dẫn đầu về công nghệ sản xuất và buôn bán chitin,
chitosan[7].
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu sản xuất và ứng dụng của chitin, chitosan

trong sản xuất phục vụ đời sống là một vấn đề tương đối mới mẻ ở nước ta.
Vào những năm 1978 - 1980, trường Đại học Thủy sản Nha Trang công bố
quy trình sản xuất chitosan của tác giả Đỗ Minh Phụng mở đầu bước ngoặt
quan trọng trong việc nghiên cứu và ứng dụng chitosan vào thực tế.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


2

1.1.2 Nguồn gốc, cấu trúc của Chitosan.
Trong tự nhiên, chất Chitosan rất hiếm – chỉ có ở màng tế bào nấm mốc
thuộc họ Zygemyceses và ở vài loài côn trùng như có ở thành bụng của mối
chúa, có ở một vài loại tảo.
Công thức phân tử: (C6H11O4N)n
Phân tử lượng: M= (161.07)n
Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hóa của chitin, trong đó nhóm amino (NH2) thay thế nhóm axetyl amino (-NHCOCH3) ở vị trí C2. Chitosan được
cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin, liên kết với nhau bởi liên kết β-1,4glucozit, do vậy Chitosan có thể gọi là poly β-(1,4)-D-glucosamin, hay còn
gọi là poly β-(1,4)-amino-2-deoxy-D-glucose.

Hình 1.4: Cấu trúc hóa học của Chitosan
Tuy nhiên, trên thực tế thường có mắt xích chitin đan xen trong mạch
cao phân tử của Chitosan (khoảng 10%). Vì vậy chế phẩm này còn có tên
PDP ( Poly β-(1,4)-2-amino-2-deoxy-D-glucose), công thức chính xác của
chitosan được thể hiện như sau:

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


3


Hình 1.5: Cấu trúc hóa học của chitosan
Trong đó tỷ lệ m/n phụ thuộc vào mức độ deaxetyl hóa – DD (Degree of
deaxetylation): là tỷ lệ thay thế nhóm (-NHCOCH3) bằng nhóm (-NH2) trong
phân tử chitin). Nếu:

DD< 50%  chitin
DD≥ 50%  chitosan

Qúa trình deaxetyl hóa biểu hiện bằng hình sau:

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


4

Hình 1.6: Sơ đồ quá trình deaxetyl hóa
Phương pháp xác định:
- Dựa vào phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (H-NMR)
- Phổ hồng ngoại IR
- Chưng cất chitin, chitosan với axit phosphoric
- Phản ứng tạo màu với Ninhidrin
- Xác định theo Nitơ.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


5

1.1.3. Tính chất sinh học của chitosan

Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: có khả năng hút
nước, giữ ẩm, tính kháng nấm, tính kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác
nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào, có khả năng nuôi dưỡng tế
bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống sưng u.
Vật liệu chitosan có nguồn gốc tự nhiên, an toàn cho người. Chúng có
tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể nhờ khả năng hấp thu dầu mỡ rất cao, có
thể hấp thu gấp 6 - 8 lần trọng lượng của nó. Chitosan phân tử nhỏ có điện
tích dương nên có khả năng gắn kết với điện tích âm của lipid và axit mật tạo
thành những chất có phân tử lớn không bị tác dụng bởi các men tiêu hóa và do
đó không bị hấp thu vào cơ thể mà được thải ra ngoài theo phân , nó cũng có
khả năng tự phân hủy sinh học cao. Qua đó làm giảm mức cholesterol nhất là
LDL-cholesterol, axit uric trong máu nên có thể giúp ta tránh các nguy cơ
bệnh tim mạch, bệnh gút, kiểm soát được tăng huyết áp và giảm cân.
Chitosan không những ức chế các vi khuẩn gram dương, gram âm mà
cả nấm men và nấm mốc. Khả năng kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc một
vài yếu tố như loại chitosan sử dụng (độ deacetyl, khối lượng phân tử), pH
môi trường, nhiệt độ, sự có mặt của một số thành phần thực phẩm. Khả năng
kháng khuẩn của chitosan và dẫn xuất của nó đã được nghiên cứu bởi một số
tác giả, trong đó cơ chế kháng khuẩn cũng đã được giải thích trong một số
trường hợp. Mặc dù chưa có một giải thích đầy đủ cho khả năng kháng khuẩn
đối với tất cả các đối tượng vi sinh vật, nhưng hầu hết đều cho rằng khả năng
kháng khuẩn liên quan đến mức độ hấp phụ chitosan lên bề mặt tế bào. Trong
đó, chitosan hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn gram âm tốt hơn vi khuẩn gram
dương.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


6


Một số cơ chế đã được giải thích như sau:
 Nhờ tác dụng của những nhóm –NH2 trong Chitosan lên các vị trí mang
điện âm ở trên màng tế bào vi sinh vật, dẫn tới sự thay đổi tính thấm của
màng tế bào. Qúa trình trao đổi chất qua màng tế bào bị ảnh hưởng. Lúc này,
vi sinh vật không thể nhận các chất dinh dưỡng cơ bản cho sự phát triển bình
thường như glucose dẫn đến mất cân bằng giữa bên trong và bên ngoài màng
tế bào. Cuối cùng dẫn đến sự chết của tế bào[36].
 Chitosan có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn do có khả năng lấy
đi các ion kim loại quan trọng như Cu2+; Co2+ , Cd+ của tế bào vi khuẩn nhờ
hoạt động của các nhóm amino trong chitosan có thể tác động với các nhóm
anion của bề mặt thành tế bào. Như vậy, vi sinh vật sẽ bị ức chế phát triển do
sự mất cân bằng liên quan đến các ion quan trọng[40].
 Điện tích dương của các nhóm –NH2 của glucosamine monomer ở
pH<6.3 tác động lên các điện tích âm ở thành tế bào vi khuẩn, dẫn đến sự rò rỉ
các phần tử ở bên trong màng tế bào vi sinh vật, ảnh hưởng đến sự tổng hợp
mARN và Protein của tế bào[40].
 Chitosan có khả năng phá hủy màng tế bào thông qua tương tác của
những nhóm -NH2 với những nhóm phosphoryl của thành phần phospholipid
của màng tế bào vi khuẩn.
1.1.4. Độc tính của chitosan
Để dùng trong y tế và thực phẩm, đã có nhiều công trình nghiên cứu về
độc tính của chitosan và đưa ra các kết luận:
 Chitosan hầu như không độc, không gây độc trên súc vật thực nghiệm
và người, không gây độc tính trường diễn.
 Chitosan là vật liệu hòa hợp sinh học cao, nó là chất mang lý tưởng
trong hệ thống vận tải thuốc, không những sử dụng cho đường uống, tiêm tĩnh
mạch, tiêm bắp, tiêm dưới da, mà còn ứng dụng an toàn trong ghép mô.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012



7

 Dùng chitosan với trọng lượng phân tử thấp để tiêm tĩnh mạch, không
thấy có tích lũy ở gan. Loại chitosan có DD = 50%, có khả năng phân hủy
sinh học cao. Sau khi tiêm vào ổ bụng chuột, nó được thải trừ dễ dàng, nhanh
chóng qua thận và nước tiểu, không phân bổ tới gan và lá lách.
 Những lợi điểm của chitosan: tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo
màng, có thể tự phân hủy sinh học, hòa hợp sinh học không những đối với
động vật mà còn đối với các mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm mau liền
vết thương, có thể sử dụng an toàn trên con người.
1.1.5. Quá trình sản xuất và ứng dụng của Chitosan.
1.1.5.1 Quá trình sản xuất.
Nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu phong phú nhất để sản xuất chitosan là từ phế liệu
của ngành thủy sản: từ vỏ của các loài giáp xác (tôm, cua) và một số bộ phận
của các loài nhuyễn thể như mai mực, đỉa biển,... Trữ lượng chitin trong thiên
nhiên ước tính 100 tỉ tấn/năm nhưng lượng tiêu thụ chỉ có 1100-1300
tấn/năm[23]. Điều này chứng tỏ nguyên liệu để khai thác là rất dồi dào. Sản
lượng đánh bắt các loài giáp xác trên thế giới là 6 triệu tấn/năm tạo nguồn phế
liệu ổn định cho sản xuất chitosan.
Ở nước ta có bờ biển dài, lượng thủy hải sản lớn, ước tính hàng năm
Việt Nam có khoảng 70.000 tấn vỏ tôm phế thải từ các nhà máy tôm đông
lạnh, chỉ riêng ở tỉnh Bạc Liêu mỗi ngày thải ra 35 tấn đầu và vỏ tôm[8].
Trong năm 2007, sản lượng thủy sản cả nước ước đạt 3,9 triệu tấn gồm khai
thác đạt 1,95 triệu tấn, nuôi trồng 1,95 triệu tấn. Trong đó, sản phẩm tôm
đông lạnh chiếm sản lượng lớn nhất trong các sản phẩm đông lạnh. Các công
trình nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới đã chứng minh, trong
vỏ tôm có chứa 27% chitin, từ chất chitin này người ta có thể chiết tách thành
chitosan.


Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


8

Tuy nhiên trên thực tế, nguồn phế thải thủy hải sản này chủ yếu được
sử dụng làm thức ăn gia súc hay thải ra ngoài môi trường gây ô nhiễm. Vì vậy
việc tận dụng nguồn nguyên phế liệu lớn, rẻ tiền, có sẵn quanh năm này là cần
thiết, tiềm năng trong sản xuất chitin/chitosan.
Bảng1.1: Hàm lượng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác
Phân loại

STT

Hàm lƣợng chitin theo trọng lƣợng (%)

1

Đầu tôm

11

2

Vỏ tôm

27

3


Vỏ tôm phế thải hỗn hợp

4

Vỏ tôm hùm

37

5

Càng cua tuyết

24

6

Chân cua tuyết

32

7

Mai mực ống

30 – 35

8

Đỉa biển


34 – 49

12 – 28

(Theo Chitosan – Its productinal and potential Zakaria M.B)
Quy trình sản xuất
Nguyên tắc chung sản xuất Chitosan.
Trong phế thải thủy sản ( vỏ tôm, đầu tôm, mai mực, vỏ cua…) có chứa chủ
yếu là Protein, Chitin và chất khoáng, chất màu. Trong đó, chitin chiếm
khoảng 14-35%. Như vậy, muốn thu được chitin ta cần loại bỏ protein và
khoáng chất sau đó deaxetyl hóa chitin sẽ thu được chitosan[25].

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


9

Nguyên liệu

Loại Protein

Phương pháp hóa học
Loại chất khoáng

Hoặc
Phương pháp sinh học

Loại chất màu


Chitin

Deaxetyl hóa

Chitosan

Hình 1.7: Sơ đồ sản xuất chitosan

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


10

Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu:
Vỏ tôm, mai cua, mai mực…từ các nhà máy đông lạnh được thu gom
và sử lý sơ bộ bằng cách rửa sạch, sấy khô, sau đó nghiền nhỏ.
Sản xuất Chitin:
Hiện nay có hai nhóm phương pháp sản xuất chitin từ vỏ giáp xác đó là
phương pháp hóa học và phương pháp sinh học[15],[33],[37]. Trong đó,
phương pháp hóa học tách chiết chitin là phương pháp đã có từ rất lâu và
ngày nay vẫn là phương pháp chính được áp dụng trong sản xuất polyme sinh
học này, còn phương pháp sinh học mới được nghiên cứu áp dụng trong thời
gian gần đây với mục đích thay thế phương pháp hóa học truyền thống tiêu
hao nhiều hóa chất và gây ô nhiễm môi trường. Hai phương pháp này giống
nhau ở điểm là chúng đều được thực hiện theo 3 công đoạn chính: loại
khoáng, loại protein, loại chất màu, tuy trình tự các công đoạn có thể phụ
thuộc từng phương pháp. Điểm khác nhau căn bản của 2 phương pháp này là
ở cách thức loại protein. Trong phương pháp sinh học, protein bị loại trong
những điều kiện rất “mềm” nhờ sử dụng hoạt tính proteolytic (phân hủy

protein) của các enzyme thuộc nhóm protease, còn trong phương pháp hóa
học protein được loại bằng axit và kiềm[9].
- Loại Protein:
Như đã đề cập tới ở trên, protein trong nguyên liệu sản xuất
chitin/chitosan có thể được loại bỏ bằng nhiều cách khác nhau, có thể dùng
phương pháp sinh học (dùng enzyme), hoặc loại bằng phương pháp hóa học
(dùng kiềm hoặc axit), ngoài ra người ta còn có thể loại bỏ bằng phương pháp
cơ học.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


11

+ Dùng phương pháp sinh học: Trong phương pháp này người ta có thể
dùng các chế phẩm enzyme protease hoặc hiện nay người ta đang nghiên cứu
sử dụng chủng vi sinh vật để phân hủy protein.
 Ưu điểm của phương pháp sinh học là sạch, giảm chi phí, tạo những
chất thải hữu cơ dễ phân hủy.
 Nhược điểm: Protein tách ra không triệt để.
+ Phương pháp hóa học: Protein thường được loại bỏ bằng axit HCl
loãng sau đó sử dụng kiềm NaOH, KOH 2%[9].
Phương pháp này có ưu điểm hơn là tách được triệt để protein (Protein cấu
trúc và Protein liên kết) song lại tạo ra nhiều chất thải khó xử lý, tốn năng
lượng, không ổn định và làm thay đổi khối lượng phân tử chitin do mạch bị
cắt ngẫu nhiên dẫn đến thay đổi độ nhớt.
+ Phương pháp cơ học: Nguyên liệu được sấy khô và nghiền sau khi đã
tách tạp chất, sau đó dùng quạt gió để phân loại, phần protein nặng hơn được
tách ra khỏi hỗn hợp. Ưu điểm của phương pháp này là có thể thu được lượng
protein để tái sử dụng vào việc khác, nhưng nhược điểm chính là tách protein

không triệt để nên chitin thu được có độ tinh khiết không cao.
- Loại khoáng.
Các chất khoáng trong vỏ tôm thường tồn tại dưới dạng muối vô cơ
(chủ yếu là CaCO3) thường được loại bằng axit HCl 2,74N có kết hợp đun
sôi ở 120oC trong 1-2 giờ.
- Loại chất màu.
Các chất màu trong chế phẩm chitin thô được tẩy bằng cách ngâm xử lý
qua 2 lần. Lần 1 ngâm 15 phút với dung dịch thuốc tím KMnO 4 0,1%, sau đó
ngâm từ 1 đến 2 giờ với dung dịch axit oxalic C2H2O4 0,1% cho đến khi sản
phẩm có màu trắng thì lấy ra rửa sạch, phơi khô hoặc sấy ở nhiệt độ dưới
50oC sẽ thu được chế phẩm chitin sạch.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


12

- Deaxetyl hóa:
Chitosan thu được bằng cách deaxetyl hóa chitin bằng dung dịch NaOH
đặc. Tùy thuộc vào mức độ axetyl hóa mà chế phẩm chitosan thu được có độ
DD khác nhau. Qúa trình này được khống chế bằng nồng độ NaOH 15M,
nhiệt độ 150oC và thời gian 1-1,5 giờ.
Một số cơ sở đang nghiên cứu và sản xuất chitin/chitosan ở Việt Nam
 Trung tâm chế biến – trường Đại học thủy sản Nha Trang: sản xuất
chitin chất lượng cao.
 Viện khoa học Việt Nam kết hợp với xí nghiệp chế biến thủy sản Hà
Nội: sản xuất chitin ứng dụng trong nông nghiệp.
 Trung tâm công nghệ sinh học và sinh học thủy sản phối hợp với đại
học y dược thành phố Hồ Chí Minh, phân viện khoa học Việt Nam, viện khoa
học nông nghiệp Việt Nam.

1.1.5.2 Ứng dụng của chitosan
Chitin/chitosan và các dẫn xuất của chúng có nhiều đặc tính quý báu: có
hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân hủy sinh học cao,
không gây dị ứng, không gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo
phức với một số kim loại chuyển tiếp như Cu(II), Ni(II), Co(II)…Do vậy
chitin/chitosan và các dẫn xuất của chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực: Trong xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, công nghệ sinh học và
thực phẩm, dược học và y học, mỹ phẩm, công nghiệp giấy, dệt,…
a, Trong công nghệ thực phẩm:
Do bản chất là một hợp chất polyme tự nhiên không độc với những tính
chất khá đặc trưng như khả năng kháng khuẩn, giữ ẩm, tạo màng, có khả năng
hấp phụ màu mà không hấp phụ mùi, hấp phụ một số kim loại nặng…, an

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


13

toàn đối với thực phẩm nên chitosan được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực
công nghệ sản xuất và bảo quản thực phẩm.
- Năm 1983, cục quản lý thực phẩm và dược phẩm của Mỹ (FDA) đã
chấp nhận chitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược
phẩm[21]. Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã chính thức cho phép dùng
chitosan trong y học và dược phẩm[25]. Ở Việt Nam, chitosan cũng đã được
sử dụng thay hàn the trong sản xuất giò chả, bánh cuốn, bánh su sê…
Chitosan còn được đưa vào làm thành phần trong thức ăn: sữa chua, bánh kẹo,
rượu vang, nước giải khát…
- Nhiều kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới về khả năng
kết hợp của chitosan với các loại phụ liệu như tinh bột hồ hóa, sorbitol, PVA
(polyvinyl acetate) tạo màng bao có đặc tính cơ lý khá tốt (mềm dẻo, độ bền

cao) đáp ứng yêu cầu về bao gói thực phẩm, tăng khả năng kéo dài thời gian
bảo quản của chitosan và các dẫn xuất của nó trên nhiều đối tượng thực phẩm
(đào, lê, xoài, nho, carrot, thịt, trứng,…)[25].
- Một số ví dụ về việc ứng dụng dẫn xuất của chitosan trong bảo quản
thực phẩm: N-cacboxymetyl chitosan được dùng như antioxidant để bảo quản
thực phẩm do chúng có khả năng kết hợp với kim loại (Fe) – là những chất
xúc tác của quá trình ôi hóa dầu mỡ, do đó N-cacboxymetyl có khả năng ngăn
cho các sản phẩm chứa dầu mỡ khỏi bị ôi hóa[21]. Olygoglucosamin – một
dẫn xuất của chitosan cũng đã được tác giả Trần Thị Luyến và cộng sự (thuộc
Đại học thủy sản Nha Trang) nghiên cứu sử dụng thay thế NaNO 3 trong bảo
quản xúc xích gà surimi [14].
b, Trong y học:
Ứng dụng trong y học là ứng dụng quan trọng nhất, mang lại hiệu quả
kinh tế cao của chitosan, đang được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm.
- Chitosan phân tử nhỏ có điện tích dương nên có khả năng gắn kết với

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


14

điện tích âm của lipid và axit mật tạo thành những chất có phân tử lớn không
bị tác dụng bởi các men tiêu hóa và do đó không bị hấp thu vào cơ thể mà
được thải ra ngoài, nó cũng có khả năng tự phân hủy sinh học cao. Qua đó
làm giảm mức cholesterol nhất là LDL-cholesterol, axit uric trong máu nên có
thể giúp ta tránh các nguy cơ bệnh tim mạch, bệnh gút, kiểm soát được tăng
huyết áp và giảm cân.
- Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptide - insulin, kích thích
việc tiết ra insulin ở tuyến tụy nên chitosan đã dùng để điều trị bệnh tiểu
đường. Nhiều công trình đã công bố khả năng đột biến, kích thích làm tăng

cường hệ thống miễn dịch cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển
các tế bào u, ung thư, HIV/AIDS. Ngoài ra, chitosan còn có tác dụng làm
giảm cholesterol và lipid máu, làm to vi động mạch và hạ huyết áp, điều trị
thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết.
- Nhật Bản đã có những sản phẩm ăn kiêng được bán rộng rãi trên thị
trường (bánh mỳ, khoai tây chiên, dấm, nước chấm,…) có chứa chitosan để
làm giảm cholesterol và lipid máu, giảm cân nặng, chống béo phì, dùng để
tránh nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu đường.
- Do khả năng kháng khuẩn và tạo màng nên chitosan được ứng dụng
phối hợp với một số thành phần phụ liệu khác để tạo da nhân tạo chống nhiễm
khuẩn và cầm máu. Hiện nay ở Việt nam cũng đã chế tạo được màng chữa tổn
thương về da có tên là Vinachitin do các ngành khoa học thuộc Viện Hóa học
– Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia cùng các bác sĩ
trường Đại học Y khoa Hà Nội – Bộ y tế phối hợp nghiên cứu. Màng
vinachitin được dùng để chữa các vết thương ở diện rộng và tương đối sâu.
Chúng có khả năng hòa hợp sinh học rất cao và thúc đẩy việc gắn liền vết
thương, bị phân hủy sau hai tuần. Nó có tác dụng bảo vệ, chống nhiễm trùng,
chống mất nước, tăng khả năng tái tạo da, đặc biệt không để lại sẹo.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


15

- Tác giả Lê Văn Thảo và cộng sự thuộc bệnh viện U Bướu Hà Nội đã
nghiên cứu sử dụng chế phẩm chitosan mang thuốc điều trị trên các bệnh
nhân mắc nhiều loại ung thư. Kết quả là hầu hết các bệnh nhân đều có thể
trạng chung tốt, ăn được, ngủ ngon, trọng lượng cơ thể không thay đổi trước
và sau khi điều trị. Chế phẩm chitosan làm giảm thiểu tối đa các tác dụng phụ
(giảm lượng hồng cầu, bạch cầu trong cơ thể dẫn tới sự suy sụp thể trạng của

bệnh nhân) của hai phương pháp hóa trị và xạ trị trong điều trị ung thư.
- Ngoài ra, chitosan còn được ứng dụng trong việc điều trị viêm loét dạ
dày, chữa xương khớp, bào chế dược phẩm,…
c. Ứng dụng trong các lĩnh vực khác:
- Trong công nghiệp xử lý nước, nhờ khả năng làm đông tụ các thể rắn
lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt với các ion kim loại như:
Pb+, Hg+… nên chitosan được sử dụng để tẩy lọc nguồn nước thải công
nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm.
- Trong công nghiệp giấy, do cấu trúc tương tự cellulose nên chitosan
được nghiên cứu bổ sung vào làm nguyên liệu sản xuất giấy. Chitosan làm
tăng độ bền dai của giấy, đồng thời việc in trên giấy cũng tốt hơn.
- Trong công nghiệp dệt, dung dịch chitosan có thể thay hồ tinh bột để
hồ vải. Nó có tác dụng làm sợi tơ bền, mịn, bóng đẹp, cố định hình in, chịu
được axit và kiềm nhẹ. Chitosan có thể kết hợp với một số thành phần khác để
sản xuất vải chịu nhiệt, vải chống thấm.
- Trong hóa mỹ phẩm, chitosan được sử dụng để sản xuất kem giữ ẩm
chống khô da do tính chất của chitosan là có thể cố định dễ dàng trên biểu bì
của da nhờ các nhóm NH4+. Các nhóm này liên kết với tế bào sừng hóa của
da, nhờ vậy mà các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm các loại
kem dưỡng da chống nắng.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


16

1.2. TỔNG QUAN VỀ CAM
1.2.1. Nguồn gốc
Cây cam thuộc bộ Sapindales, họ Rutaceae, giống cây có múi (citrus),
loài Citrus sinensis, tên khoa học Citrus sinensis. Cam được xem là cây lai

giữa cây bưởi(Citrus maxima) và cây quýt (Citrus reticulata) [31],[41]. Mặc
dù, có nguồn gốc từ Đông Nam Á và được trồng ở Trung Quốc từ 2500 năm
trước công nguyên, nhưng ngày nay cam được trồng rộng rãi ở các nước nhiệt
đới và cận nhiệt đới như Brazil, Bồ Đào Nha, Mexico, Ấn Độ, Tây Ban Nha,
Mỹ và Bắc Phi[44].
1.2.2 Phân loại.
Cam được biết đến với hai loại đặc trưng là cam chua và cam ngọt.
Trong đó, cam ngọt chiếm 70% sản lượng quả có múi. Cam ngọt (Citrus
sinensis) được phát hiện ở Trung Quốc và phổ biến ở châu Âu bởi người Bồ
Đào Nha, khoảng thế kỷ 16. Các giống cam ngọt này nhanh chóng trở thành
hàng hóa của người Bồ Đào Nha và được phân phối rộng rãi đến những quốc
gia Địa Trung Hải[41]. Cam chua (citrus aurantium) hay còn gọi là cam đắng
được phát triển trong thế kỷ 10 ở phía Đông Địa Trung Hải, và muộn hơn ở
châu Phi và phía Nam châu Âu. Ngày nay, trên thế giới cam đang được trồng
rộng rãi, đa dạng về chủng loại, về giống.
Một số giống cam ngọt chủ yếu như: Cam Ba Tư, cam rốn, cam sành,
cam máu, cam Venencia,...
Cam Ba Tư ( Persian orange): Có nguồn gốc từ Ấn Độ, được những
người lái buôn Bồ Đào Nha mang sang Châu Âu vào thế kỷ 15. Ngày nay
giống cam này được trồng rộng rãi ở phía Nam Châu Âu. Qủa cam tròn
mọng, khi chín phần thịt quả có màu vàng cam đặc trưng[43].
Cam máu (blood orange): Hình dạng quả tròn, cân đối. Khi chín, vỏ quả
màu đỏ cam, phần thịt quả có những đường sọc đỏ thẫm, nước ép màu đỏ tía.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


17

Cam rốn ( Navel orange): Là một sản phẩm đột biến đơn bội. Phần đáy

quả lõm xuống, bên trong quả tại vị trí lõm này có một quả rất nhỏ, được cho
là quả sinh đôi nối với quả lớn nhưng được không phát triển. Giống cam này
có hình tròn hoặc hình ovan. Khi chín, vỏ quả màu vàng cam, tươi sáng. Phần
thịt quả màu vàng cam hoặc màu hồng đỏ, không có hạt[42]
Bên cạnh đó, các giống cam chua cũng rất đa dạng, chủ yếu được trồng
để sản xuất đồ uống, làm mứt, lấy tinh dầu cho sản xuất nước hoa, trè,... Ví
dụ: cam Seville, cam Chinotto, cam Bergamot.
1.2.3. Đặc điểm hình thái
Cam là một loại quả thuộc họ có múi được trồng phổ biến ở các vùng khí
hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Quả cam có hình cầu, hoặc ovan, vỏ sần sùi
hoặc nhẵn bóng, cùi dày; khi chín thường có màu vàng chanh, vàng da cam
hoặc màu đỏ thẫm, có mùi thơm đặc trưng, vị biến đổi từ chua đến ngọt tùy
giống cam. Nhìn chung, quả cam được cấu tạo gồm 3 phần sau:
-

Vỏ ngoài:

Gồm lớp biểu bì với lớp cutin dày và các lỗ khí, lấm chấm các ô mạng
dày đặc chứa tinh dầu. Bên dưới có lớp biểu bì là lớp tế bào nhu mô vách
mỏng, giàu lục nạp nên có thể quang hợp được khi trái còn xanh. Trong giai
đoạn chín, diệp lục tố sẽ bị phân hủy, nhóm sắc tố màu Xanthophyl và
Carotene trở nên chiếm ưu thế, màu sắc trái thay đổi từ xanh sang vàng hay
màu da cam. Các túi tinh dầu nằm trong các mô, được giữ lại dưới sức trương
của các tế bào xung quanh.
-

Vỏ giữa:

Là phần phía trong kế với vỏ ngoài, đây là một lớp gồm nhiều tầng tế
bào hợp thành, có màu trắng, đôi khi có màu vàng nhạt. Các tế bào cấu tạo

với những khoang gian bào rộng, chứa nhiều đường, tinh bột, Vitamin C và
pectin. Khi trái còn non, lượng pectin cao (20%) giữ vai trò quan trọng trong

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012


18

việc hút nước cung cấp cho quả.
-

Phần thịt quả:

Gồm các múi được bao quanh bởi vách mỏng trong suốt. Bên trong vách
có núi các sợi đa bào, phát triển và đầy dần dịch nước chiếm đầy các múi chỉ
chừa lại một số khoảng trống để phát triển.
Cây cam có thể sinh trưởng và phát triển trong khoảng nhiệt độ thích hợp
nhất là từ 23- 29oC. Ở nhiệt độ dưới 13oC và trên 42oC thì sự sinh trưởng và
phát triển ngừng lại, cây bị chết ở dưới -5oC.
Cam thường chín ở độ tuổi từ 190 - 240 ngày kể từ khi đậu quả. Thường
cây có rất nhiều hoa nhưng tỷ lệ quả đậu rồi phát triển lên không nhiều do hoa
và quả non bị rụng nhiều, thời gian này kéo dài từ 10- 12 tuần sau khi hoa nở.
Quá trình hình thành quả được chia làm 3 giai đoạn rõ rệt:
+ Giai đoạn 1: Từ 4- 9 tuần sau khi đậu quả, được gọi là “giai đoạn phân
chia tế bào”. Kích cỡ và cân nặng của quả tăng lên phần lớn là do sự phát
triển của vỏ quả bởi phân chia tế bào cùng với sự tăng lên cả trọng lượng khô
và tươi của quả.
+ Giai đoạn 2: Bản chất là giai đoạn tăng lên của tế bào, kích cỡ tăng lên
bởi sự phát triển của tế bào phân chia và các mô giãn ra. Vỏ quả bắt đầu biến
đổi màu sắc khi quả bắt đầu trưởng thành.

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn trưởng thành. Lúc này vỏ cam chuyển sang màu
vàng, lượng axit giảm và vỏ mỏng đi, có mùi thơm đặc trưng.
Cam được thu hái trong khoảng thời gian từ 6 - 10 tháng kể từ khi ra hoa
ở những cây có 3 năm tuổi trở lên, thời gian thu hoạch tùy thuộc vào giống,
thời tiết, điều kiện canh tác. Quả được xác định là chín khi có 20- 50% diện
tích vỏ quả có màu vàng, trọng lượng dịch quả chiếm 50% trọng lượng quả
trở lên. Cam được bảo quản ở 5oC, độ ẩm khoảng 88- 92% có thể giữ được
phẩm chất từ 5- 6 tuần.

Nguyễn Thị Hương Giang - CHTP 2010.2012