Nghiên cứu sản xuất chitin, chitosan bằng nhiều phương pháp và ứng dụng sản xuất glucosamime hydrochloride.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

KHOA HÓA

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHITIN, CHITOSAN

BẰNG NHIỀU PHƢƠNG PHÁP VÀ ỨNG DỤNG SẢN

XUẤT GLUCOSAMINE HYDROCHLORIDE

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Hồng Ánh

Lớp : 12CHD

Giáo viên hƣớng dẫn : ThS. Trần Thị Ngọc Bích

TS. Đặng Thị Mộng Quyên

Đà Nẵng – 2016

Nguyễn Thị Hồng Ánh Lớp 12CHD, Trường ĐHSP - ĐHDN

1

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................9

Lý do chọn đề tài: ....................................................................................................9

Tính cấp thiết của đề tài:........................................................................................10

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................12

1.1. Nguồn nguyên liệu sản xuất chitin, chitosan...............................................12

1.2. Chitin và ứng dụng của nó...........................................................................13

1.2.1. Lịch sử phát hiện chitin ........................................................................13

1.2.2. Khái niệm, nguồn gốc của chitin ..........................................................15

1.2.3. Cấu trúc hóa học của chitin..................................................................16

1.2.4. Tính chất lý hóa của chitin [5] .............................................................17

1.2.5. Ứng dụng của chitin..............................................................................18

1.3. Chitosan và ứng dụng của nó ......................................................................19

1.3.1. Khái niệm chitosan ...............................................................................19

1.3.2. Cấu trúc hóa học của chitosan [5].......................................................19

1.3.3. Tính chất lý hóa của chitosan [5].........................................................20

1.3.4. Ứng dụng của chitosan .........................................................................23

1.4. Glucosamine và ứng dụng của nó................................................................25

1.4.1. Khái niệm.............................................................................................25

1.4.2. Cấu trúc hóa học của glucosamine ......................................................26

1.4.3. Tính chất lý hóa của glucosamine ........................................................27

1.4.4. Glucosamine hydrochloride..................................................................28

1.4.5. Dược lý và dược động học của glucosamine và muối của nó [16]......28

1.5. Tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng trong thực tế ở Việt Nam và

trên thế giới [5] ......................................................................................................32

1.6. Một số quy trình sản xuất chitin, chitosan [13]...........................................36

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................39

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu..................................................................................39

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................39

2.2.1. Phương pháp vật lý...............................................................................39

Nguyễn Thị Hồng Ánh Lớp 12CHD, Trường ĐHSP - ĐHDN

2

2.2.2. Phương pháp hóa lý..............................................................................39

2.2.3. Phương pháp hóa học...........................................................................39

2.2.4. Phương pháp sinh học ..........................................................................40

2.3. Hóa chất và thiết bị......................................................................................40

3.1. Kiểm tra chất lƣợng nguyên liệu đầu vào....................................................41

3.2. Nghiên cứu tối ƣu hóa thời gian loại khoáng bằng phƣơng pháp hóa học......

.....................................................................................................................42

3.2.1. Xây dựng điều kiện khảo sát quá trình loại khoáng .............................42

3.2.2. Thực hiện khảo sát quá trình loại khoáng ............................................43

3.3. Nghiên cứu tối ƣu hóa nhiệt độ loại protein bằng phƣơng pháp hóa học .......

.....................................................................................................................45

3.3.1. Xây dựng điều kiện khảo sát quá trình loại protein .............................45

3.3.2. Thực hiện khảo sát quá trình loại protein ............................................46

3.4. Nghiên cứu quy trình sản xuất chitin, chitosan bằng phƣơng pháp hóa học...

.....................................................................................................................49

3.4.1. Quy trình sản xuất chitin, chitosan bằng phương pháp hóa học..........49

3.4.2. Sản xuất chitin, chitosan bằng phương pháp hóa học..........................51

3.5. Nghiên cứu quy trình sản xuất chitin, chitosan bằng phƣơng pháp sinh hóa..

.....................................................................................................................53

3.5.1. Quy trình sản xuất chitin, chitosan bằng phương pháp sinh hóa.........53

3.5.2. Sản xuất chitin, chitosan bằng phương pháp sinh hóa.........................54

3.6. So sánh chất lƣợng chitin, chitosan sản xuất bằng hai phƣơng pháp..........57

3.6.1. So sánh chất lượng chitin sản xuất bằng hai phương pháp .................57

3.6.2 So sánh chất lượng chitosan sản xuất bằng hai phương pháp.............62

3.7. Đề xuất quy trình sản xuất Glu.HCl ............................................................66

KẾT LUẬN..............................................................................................................71

Nguyễn Thị Hồng Ánh Lớp 12CHD, Trường ĐHSP - ĐHDN

3

Danh mục các từ viết tắt:

Glu.HCl : Glucosamine hydrochloride

E – A : Phƣơng pháp enzyme – acid ( phƣơng pháp sinh hóa)

A – B : Phƣơng pháp acid – base (phƣơng pháp hóa học)

Nguyễn Thị Hồng Ánh Lớp 12CHD, Trường ĐHSP - ĐHDN

4

Danh mục các hình

Hình Nội dung Trang

1.1 Phế liệu vỏ tôm 3

1.2 Chitin dạng vảy 6

1.3 Các dạng cấu trúc của chitin 7

1.4 Công thức cấu tạo của chitin 8

1.5 Chế phẩm chitosan trên thị trƣờng 10

1.6 Công thức cấu tạo của chitosan 11

1.7 Sơ đồ các dẫn xuất đi từ chitin, chitosan 13

1.8 Chế phẩm glucosamine trên thị trƣờng 16

1.9 Cấu trúc không gian của glucosamine 16

1.10 Công thức cấu tạo của glucosamine 17

1.11 Công thức cấu tạo của glucosamine hydrochloride 18

1.12 Khớp xƣơng bị thoái hóa 19

1.13 Đau xƣơng cột sống 20

1.14 Các vị trí khớp nối 21

1.15 Một số loại glucosamine đang đƣợc bày bán trên thị trƣờng 22

1.16

Quy trình sản xuất chitosan của Đỗ Minh Phụng, trƣờng

ĐH Thủy Sản

27

1.17

Quy trình sản xuất chitosan ở Trung tâm cao phân tử thuộc

viện khoa học Việt Nam

28

1.18

Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm sú bằng phƣơng pháp

hóa học với một công đoạn xử lý kiềm ( Trần Thị Luyến,

2003)

29

Nguyễn Thị Hồng Ánh Lớp 12CHD, Trường ĐHSP - ĐHDN

5

Hình Nội dung Trang

3.1

Các mẫu nghiên cứu tối ƣu hóa thời gian quá trình loại

khoáng ở 2 giờ (1) , 4 giờ (2), 6 giờ (3), 8 giờ (4), 10 giờ (5)

và 12 giờ (6).

34

3.2

Các mẫu vỏ tôm sau khi loại khoáng ở 2 giờ (1) , 4 giờ (2),

6 giờ (3), 8 giờ (4), 10 giờ (5) và 12 giờ (6)

35

3.3

Sự giảm dần hàm lƣợng canxi còn lại trong các mẫu khảo

sát thời gian loại khoáng

36

3.4

Các mẫu chitin sau khi loại protein ở 25ᴼC (1), 40ᴼC (2),

60ᴼC (3), 80ᴼC (4) và 100ᴼC (5) trong cùng thời gian là 1

giờ

38

3.5

Hàm lƣợng nitơ tổng của các mẫu khảo sát quá trình loại

protein

39

3.6

Quy trình sản xuất chitin, chitosan bằng phƣơng pháp hóa

học

41

3.7 Chitin (A-B) trƣớc và sau khi tẩy màu 42

3.8 Chitosan (A – B) trƣớc và sau khi tẩy màu 43

3.9

quy trình sản xuất chitin, chitosan bằng phƣơng pháp sinh

hóa

44

3.10 Chitin (E-A) trƣớc và sau khi tẩy màu 46

3.11 Chitosan E – A trƣớc và sau khi tẩy màu 47

3.12

Chitin trƣớc khi tẩy màu theo phƣơng pháp E-A (1) và A-B

(2)

48

3.13

Chitin sau khi tẩy màu theo phƣơng pháp E-A (1) và A-B

(2)

49

3.14

Chitosan sản xuất theo phƣơng pháp E-A (1) và A-B (2) khi

chƣa tẩy màu

53

Nguyễn Thị Hồng Ánh Lớp 12CHD, Trường ĐHSP - ĐHDN

6

Hình Nội dung Trang

3.15

Chitosan sản xuất theo phƣơng pháp E-A (1) và A-B (2)

sau khi tẩy màu

54

3.16 Chitin trƣớc và sau khi thủy phân 58

3.17

Dịch lọc Glu.HCl trƣớc và sau khi lọc, tinh thể

glucosamine xuất hiện sau khi làm lạnh

59

Nguyễn Thị Hồng Ánh Lớp 12CHD, Trường ĐHSP - ĐHDN

7

Danh mục các bảng

Bảng Nội dung Trang

1.1 Thành phần hóa học của vỏ tôm [26] 4

3.1 Chất lƣợng vỏ tôm nguyên liệu đầu vào 32

3.2

Hàm lƣợng canxi còn lại trong các mẫu khảo sát thời gian

khử khoáng

35

3.3

Hàm lƣợng nitơ tổng các mẫu khảo sát nhiệt độ quá trình

loại protein bằng phƣơng pháp hóa học

39

3.4 Phân tích kết quả quá trình loại protein 40

3.5 Hiệu suất sản xuất chitin theo phƣơng pháp A – B 42

3.6 hiệu suất sản xuất chitosan theo phƣơng pháp A-B 43

3.7 Chỉ tiêu chất lƣợng chế phẩm protease 45

3.8 Điều kiện tiến hành loại protein bằng chế phẩm protease 46

3.9 Hiệu suất sản xuất chitin theo phƣơng pháp E – A 47

3.10 Hiệu suất sản xuất chitosan theo phƣơng pháp E-A 48

3.11 So sánh chất lƣợng chitin sản xuất từ hai phƣơng pháp 49

3.12 Khối lƣợng vỏ tôm cần dùng để sản xuất 1kg chitin 50

3.13

Định mức nguyên vật liệu sử dụng để sản xuất 1kg chitin

thành phẩm

51

3.14 Định mức giá thành sản xuất 1kg chitin thành phẩm 52

3.15 So sánh chất lƣợng chitosan sản xuất bằng hai phƣơng pháp 54

3.16 Khối lƣợng chitin ƣớt cần dùng để sản xuất 1kg chitosan 55

3.17

Định mức nguyên liệu sử dụng để sản xuất 1kg chitosan

thành phẩm

56