BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
NGUYỄN THỊ KHÁNH HUYỀN
Nghiên cứu thu nhận và đánh giá khả năng
chống oxy hóa của sinh khối vi tảo
(Thalassiosira pseudonana)
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHÁNH HÒA – 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
NGUYỄN THỊ KHÁNH HUYỀN
Nghiên cứu thu nhận và đánh giá khả năng chống oxy hóa
của sinh khối vi tảo (Thalassiosira pseudonana)
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:
Công nghệ thực phẩm
Mã số:
60 54 01 04
Quyết định giao đề tài:
Nguyễn Thị Khánh Huyền
i
LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm trường Đại học Nha Trang, đến
nay em đã hoàn thành công việc nghiên cứu của mình.
Lòng biết ơn sâu sắc nhất em xin gửi đến PGS.TS. Trang Sĩ Trung và TS.
Nguyễn Thế Hân người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên
cứu.
Em cũng xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Công nghệ Thực
phẩm, các thầy cô quản lí phòng thí nghiệm và anh/chị phòng kỹ thuật công ty Uni
President (Ninh Hải, Ninh Thuận) đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá
trình thực hiện đề tài tốt nghiệp. Lời cảm ơn chân thành xin gửi đến thầy Nguyễn
Công Minh (Viện Công nghệ Sinh học và Môi Trường), cô Trần Thị Lê Trang (Viện
Nuôi trồng Thủy sản) và anh Nguyễn Đức Cảnh (Công ty Uni President) đã cung cấp
mẫu nghiên cứu và hướng dẫn các kỹ thuật liên quan đến nuôi sinh khối.
Và cuối cùng em bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã nuôi dưỡng, dạy dỗ và
luôn động viên, ủng hộ em trong suốt quá trình học tập. Xin gửi đến bạn bè lời cảm ơn
vì đã chia sẻ, động viên và đã cùng đồng hành với tôi trong suốt thời gian học tập cũng
như trong cuộc sống thường ngày.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 23 tháng 12 năm 2015
Học viên thực hiện
Nguyễn Thị Khánh Huyền
ii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ II
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... III
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................ 3
3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 4
4. Những đóng góp của đề tài .................................................................................... 4
4.1.
Ý nghĩa khoa học ........................................................................................ 4
4.2.
Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 5
1.1. Tổng quan về vi tảo Thalassiosira pseudonana ..................................................... 5
1.1.1.
Phân loại ..................................................................................................... 5
1.1.2.
Đặc điểm hình thái cấu tạo của Thalassiosira pseudonana .......................... 5
1.1.3.
Phân bố ....................................................................................................... 6
1.1.4.
Phương pháp ly tâm................................................................................... 19
1.3.3.
Phương pháp lọc ........................................................................................ 19
1.3.4.
Phương pháp keo tụ ................................................................................... 20
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp thu nhận và các chất có
hoạt tính sinh học của sinh khối vi tảo ....................................................................... 21
iv
1.4.1.
Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................... 21
1.4.2.
Tình hình nghiên cứu ngoài nước .............................................................. 23
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 25
2.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 25
2.2. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 25
2.2.1.
Vi tảo Thalassiosira pseudonana ............................................................... 25
2.5.7 Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến chất lượng sinh khối vi tảo
sau khi thu hoạch bằng chitosan ............................................................................. 32
2.5.8. So sánh hiệu quả thu sinh khối vi tảo bằng chitosan với phương pháp ly tâm
và một số muối kim loại nặng ................................................................................. 33
2.6. Phương pháp phân tích ........................................................................................ 34
2.6.1.
Xác định hàm lượng ẩm ............................................................................ 34
2.6.2.
Xác định điều kiện thu sinh khối vi tảo ...................................................... 34
Vận tốc lắng được xác định tại mốc thời gian 2 phút 30s. Vận tốc lắng được xác định
theo phương pháp của Sirin (2013) bằng công thức: .................................................. 35
2.6.3.
Xác định hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học ................................... 35
2.6.4.
Xác định khả năng chống oxy hóa ............................................................. 36
2.7. Phương pháp xử lí số liệu .................................................................................... 37
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................... 38
3.1. Xác định điều kiện thích hợp thu sinh khối vi tảo Thalassiosira pseudonana ...... 38
3.1.1.
Ảnh hưởng của loại chitosan đến hiệu suất thu hồi sinh khối vi tảo ........... 38
v
............................................................................................................... 63
Kiến nghị: ............................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 64
vi
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Tính chất của 2 loại chitosan (DD70, DD85) ................................................ 25
Vận tốc lắng được xác định tại mốc thời gian 2 phút 30s. Vận tốc lắng được xác định
theo phương pháp của Sirin (2013) bằng công thức: .................................................. 35
Bảng 3.1. So sánh hiệu suất thu hồi sinh khối vi tảo của chitosan, FeCl3, Al2(SO4)3 và
PAC ở các pH khác nhau ........................................................................................... 52
Bảng 3.2. So sánh mức độ tập trung sinh khối vi tảo thu bằng chitosan, FeCl3,
Al2(SO4)3 và PAC ở các pH khác nhau ...................................................................... 53
Bảng 3.3. So sánh tốc độ lắng sinh khối vi tảo khi thu bằng chitosan, FeCl3, Al2(SO4)3
và PAC ở các pH khác nhau....................................................................................... 53
Bảng 3.4. Hàm lượng chlorophyll a và b, polyphenol và carotenoid tổng số của sinh
khối vi tảo tảo Thalassiosira pseudonana thu bằng chitosan và phương pháp ly tâm .. 56
Bảng 3.5. So sánh khả năng chống oxy hóa của sinh khối vi tảo thu bằng chitosan với
phương pháp ly tâm ................................................................................................... 57
Bảng 3.6.Khả năng chống oxy hóa của sinh khối vi tảo Thalassiosira pseudonana theo
thời gian bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau .............................................................. 59
Bảng 3.7. Khả năng phục hồi của tế bào vi tảo ........................................................... 62
vii
Hình 3.5. Sinh khối vi tảo Thalassiosira pseudonana thu bằng chitosan ở các nồng độ
khác nhau .................................................................................................................. 47
viii
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến hiệu suất lắng, hệ số lắng (A) vàtỉ lệ
phần thể tích lắng (B) (Chữ cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa
thống kê p < 0,05) ...................................................................................................... 48
Hình 3.7. Sinh khối vi tảo Thalassiosira pseudonana thu bằng chitosan ở các khoảng
thời gian khác nhau .................................................................................................... 50
Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu suất lắng, hệ số lắng (A) và tỉ lệ phần
thể tích lắng (B) (Chữ cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p
< 0,05) ....................................................................................................................... 50
Hình 3.9. Hình ảnh sinh khối vi tảo thu bằng chitosan (A) và thu bằng ly tâm (B) chụp
bằng kính hiển vi quang học ...................................................................................... 55
Hình 3.10.Sự thay đổi hàm lượng chlorophyl a (A), chlorophyl b (B), carotenoid (C)
và polyphenol tổng số (D) trong sinh khối vi tảo Thalassiosira pseudonana theo thời
gian bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau ..................................................................... 61
Hình 3.11. Hình ảnh khả năng phục hồi của vi tảo thu bằng chitosan sau thời gian bảo
quản 1 tuần ở các mức nhiệt độ -20C, 4C và nhiệt độ phòng. (A), 4°C; (B), nhiệt độ
phòng; (C), -20°C ...................................................................................................... 62
ix
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Nghiên cứu thu nhận và đánh giá khả năng chống oxy hóa của sinh
khối vi tảo (Thalassiosira pseudonana)
Nguyễn Thị Khánh Huyền, Nguyễn Thế Hân và Trang Sĩ Trung
Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang
Phương pháp nghiên cứu:
Thí nghiệm sử dụng vi tảo Thalassiosira pseudonana ở cuối pha tăng trưởng của chu
kì sinh trưởng, cung cấp bởi công ty UNI-President (Ninh Phước, Ninh Thuận). Thí nghiệm
thứ nhất xác định điều kiện thích hợp (loại chitosan, pH, nồng độ chitosan và thời gian) để thu
nhận sinh khối vi tảo. Hiệu quả thu sinh khối vi tảo của chitosan và chất lượng sinh khối thu
được, được so sánh với phương pháp ly tâm và sử dụng một số muối vô cơ. Hiệu quả thu
nhận sinh khối vi tảo được đánh giá thông qua các chỉ số: hiệu quả kết bông tế bào vi tảo
(flocculation efficiency, FE), hệ số tập trung nồng độ (concentration factor, CF) và tỉ lệ theo
thể tích phần chất rắn lắng được (Settleable solid volume fraction, SSVF). Chất lượng của
sinh khối vi tảo được xác định dựa vào hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học và khả năng
chống oxy hóa.
Để đánh giá sự thay đổi chất lượng của sinh khối vi tảo thu bằng chitosan trong quá
trình bảo quản, sinh khối được bảo quản ở 3 mức nhiệt độ khác nhau: -20C, 4C và nhiệt độ
phòng trong khoảng thời gian từ 0 - 2 tuần. Sau các khoảng thời gian bảo quản, mẫu sinh khối
vi tảo được xác định chất lượng dựa trên khả năng phục hồi, hàm lượng một số chất có hoạt
tính sinh học và khả năng chống oxy hóa.
Hiệu quả kết bông tế bào vi tảo, hệ số tập trung nồng độ và tỉ lệ theo thể tích phần chất
rắn lắng được được xác định bằng phương pháp của Sirin (2013). Hàm lượng polyphenol tổng
số xác định bằng phương pháp so màu dùng thuốc thử Folin-Ciocalteau, theo theo phương
pháp của Singleton và cộng sự (1999). Hàm lượng carotenoid tổng số và chlorophyll a, b
được xác định bằng phương pháp so màu, kế thừa phương pháp của Sumanta và cộng sự
(2014). Khả năng chống oxy hóa được đánh giá bằng 2 phép thử là khả năng khử gốc tự do
DPPH và tổng năng lực khử, sử dụng phương pháp so màu, kế thừa những nghiên cứu trước
đây (Fu và cộng sự, 2002; Yen và Duh, 1993). Khả năng phục hồi của tế bào vi tảo được thực
hiện bằng cách đếm lượng tế bào trên kính hiển vi.
Kết quả nghiên cứu chính và kết luận:
Kết quả nghiên cứu đã xác định được điều kiện thích hợp để thu sinh khối vi tảo:
chitosan có độ deacetyl 85%, pH 6, nồng độ chitosan là 4 mg/L và thời gian kết lắng là 10
phút. So sánh với một số chất vô cơ bao gồm sắt clorua (FeCl3), nhôm sunfat (Al2 (SO4)3) và
được sử dụng phổ biến cho nuôi động vật thân mềm hai mảnh vỏ và ấu trùng tôm.
Thalassiosira pseudonana là loại tảo giàu dinh dưỡng, đặc biệt là các acid béo không
no, cacbohydrat, protei, khoáng. Với kích thước 4- 6 μm rất phù hợp với các trại sản
xuất giống động vật thân mềm (trong giai đoạn động vật thân mềm có kích thước 200
μm trở lên) có nhu cầu cao về thành phần silic để hình thành vỏ và các trại sản xuất
tôm giống từ giai đoạn Mysis đến giai đoạn Post larvae. Nó làm tăng tỷ lệ sống và khả
năng tăng trưởng của các đối tượng trên. Trong chuỗi thức ăn của tôm he, vi tảo là mắt
xích đầu tiên cho giai đoạn ấu trùng chính vì thế ngay từ cuối giai đoạn Nauplius vi tảo
đã được thêm vào bể nuôi. Các loài vi tảo có kích thước từ 4-20 μm thường được dùng
trong nuôi tôm he đó là Chaetoceros calcitrans, Chaetoceros gracilis, Thalassiosira
pseudonana, Skeletonema costatum, Tetraselmis chui. Do thức ăn của ấu trùng tôm
chuyển từ thực vật sang động vật ở giai đoạn Mysis nên lượng tảo cho ăn giảm dần,
tuy nhiên một lượng tảo cần thiết vẫn được thêm vào bể nuôi ấu trùng để nhằm mục
đích ổn định môi trường nuôi. Đến nay, trên thế giới có khoảng trên 40 vi loài tảo đã
được phân lập, nuôi cấy và sử dụng làm thức ăn cho ấu trùng các loài thủy sản. Một số
loài tảo được nuôi và sử dụng phổ biến là: Thalasiossira pseudonana, Skeletonema,
Chaaaetoceros calcitrans, Chaetoceros mulleri, Nannochloropsis ocula, Chlorella
minutissima,... Tại Việt Nam, loài vi tảo Thalasiossira pseudonana được nuôi để làm
nguồn thức ăn cho tôm thẻ chân trắng. Bên cạnh làm thức ăn cho động vật thủy sản, vi
tảo còn được xem là nguồn nguyên liệu tiềm năng để chiết xuất các chất có hoạt tính
sinh học cần thiết cho sức khỏe con người. Một số hợp chất có hoạt tính sinh học từ vi
tảo đã được chiết rút bao gồm: các acid béo không no (như EPA và DHA), chất màu
(chlorophyll và carotenoid), các chất có khả năng chống oxy hóa, các chất có khả năng
kháng virus và các chất có khả năng kháng viêm (Raposo và cộng sự, 2013). Nhiều
sản phẩm thực phẩm chức năng từ vi tảo đã được thương mại hóa. Vi tảo còn được coi
1
là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất dầu diesel sinh học, có thể hoàn toàn thay
thế diesel hóa thạch trong tương lai, với sản lượng dầu cao hơn 10-20 lần so với các
2
(polyelectrolyte). Các muối kim loại như ferric chloride (FeCl3), aluminum sulfate
(Al2(SO4)3) và ferric sulfate (Fe2(SO4)3) là những chất trợ lắng vô cơ đã được sử dụng
phổ biến trong thu sinh khối vi tảo. Khi sử dụng để thu sinh khối vi tảo chúng tạo
thành một lớp cặn trong môi trường nuôi cấy và làm thay đổi pH của môi trường nuôi.
Điều này làm ảnh hưởng xấu đến quá trình sinh trưởng của sinh khối vi tảo sau khi
thu. Môi trường nuôi muốn tái sử dụng phải loại bỏ những kim loại này. Ngoài ra, các
muối ion kim loại khi tồn tại trong sinh khối vi tảo còn ảnh hưởng xấu đến sức khỏe
của người và động vật sử dụng (Huang và cộng sự, 2000).
Chitosan là một polyme sinh học, đã được chứng minh là thân thiện với môi
trường và an toàn cho người sử dụng. Gần đây, chitosan cũng được sử dụng để làm
chất trợ lắng trong xử lý nước thải do có khối lượng phân tử lớn và mật độ điện tích
cao. Chitosan có nhóm mang điện tích dương NH3+, có khả năng hấp thu những vi sinh
vật trong đó có vi tảo tích điện âm. Với những đặc điểm này, chitosan được xem là
chất trợ lắng tiềm năng có thể sử dụng để thu sinh khối vi tảo, giúp giảm chi phí và
nâng cao chất lượng của sinh khối thu được. Thalasiossira pseudonana là loài vi tảo
được nuôi nhiều tại Việt Nam để dùng làm thức ăn cho tôm ở giai đoạn ấu trùng. Hiện
nay, trước khi sử dụng để làm thức ăn cho tôm sinh khối vi tảo cùng với môi trường
nuôi được bơm trực tiếp vào bể nuôi. Điều này dẫn đến nhiều bất cập như đã trình bày
ở trên. Hàm lượng một số chất dinh dưỡng cơ bản như protein và lipid trong loài vi tảo
này đã được công bố, tuy nhiên dữ liệu về các chất có hoạt tính sinh học như
polyphenol, chlorophyll, carotenoid và khả năng chống oxy hóa của sinh khối vi tảo
này còn rất hạn chế. Những dữ liệu khoa học là cơ sở quan trọng để hiểu thêm về tính
năng của sinh khối đối với sự sinh trưởng và phát triển của động vật nuôi, cũng như
sản xuất các sản phẩm nâng cao cho sức khỏe của con người. Để nâng cao hiệu quả sử
dụng sinh khối, thì việc tìm ra phương pháp thu nhận sinh khối vi tảo Thalasiossira
pseudonana chi phí thấp, giữ được chất lượng sinh khối sau khi thu là cần thiết.
Xuất phát từ những vấn đề trên đây, đề tài “Nghiên cứu thu nhận và đánh giá
So sánh hiệu quả thu thu hồi sinh khối vi tảo bằng chitosan với phương pháp
li tâm và sử dụng một số chất tổng hợp;
3)
Xác định hàm lượng một số chất có hoạt tính sinh học (polyphenol,
chlorophyll và carotenoid) và khả năng chống oxy hóa của sinh khối vi tảo
thu bằng chitosan và phương pháp li tâm;
4)
Đánh giá sự thay đổi hàm lượng một số chất có hoạt tính sinh học và khả
năng chống oxy hóa của sinh khối vi tảo bảo quản ở các điều kiện khác nhau.
4. Những đóng góp của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đềtài cung cấp dữ liệu khoa học về tiềm năng sử dụng
chitosan để thu sinh khối vi tảo. Kết quả cũng cung cấp dữ liệu khoa học về thành
phần, hàm lượng một số chất có hoạt tính sinh học quan trọng và khả năng chống oxy
hóa của sinh khối vi tảo Thalassiosira pseudonana thu bằng chitosan.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy chitosan có thể sử dụng để thu sinh khối
vi tảo Thalassiosira pseudonana ở nồng độ rất thấp. Kết quả này mở ra một hướng
mới trong thu sinh khối vi tảo có chất lượng tốt và giá thành phù hợp sử dụng trong
nuôi trồng thủy sản và các mục đích khác nhau.
Kết quả của đề tài cũng là cơ sở để sản xuất một số sản phẩm thực phẩm chức
năng từ sinh khối vi tảo Thalassiosira pseudonana.
4
chuỗi với nhau qua bề mặt màng tế bào. Màu của tảo Thalassiosira pseudonana
thay đổi từ màu nâu đến màu xanh hoặc màu vàng tùy thuộc vào số lượng của diệp
5
lục. Tuy nhiên, màu sắc này thay đổi không ảnh hưởng đến chất lượng của tảo. Thể
sắc tố của tảo Thalassiosira pseudonana nhỏ, nhiều và có hình hạt (Hình 1.1).
Thalassiosira pseudonana là loại tảo giàu dinh dưỡng, đặc biệt là các acid béo
không no, carbohydrate, protein… cộng với kích thước siêu vi của nó nên rất phù hợp
với các trại sản xuất cá biển (làm thức ăn cho copepoda), các trại sản xuất nhuyễn thể
(trong giai đoạn nhuyễn thể có kích thước 200 µm trở lên) và các trại sản xuất tôm
giống từ giai đoạn mysis đến giai đoạn postlarvae. Nó làm tăng tỷ lệ sống và khả năng
tăng trưởng của các đối tượng trên (Trương Ngọc An, 1993).
Hình 1.1.Vi tảo Thalassiosira pseudonana
1.1.3. Phân bố
Tảo silic phân bố rất rộng trong môi trường nước mặn, lợ, ngọt. Cũng gặp trên
đất đá, trong các thủy vực chúng có thể sống trôi nổi hoặc ở đáy. Số lượng loài ở đáy
nhiều hơn nhưng số lượng cá thể và sinh khối lại ít hơn so với các loài sống trôi nổi. Ở
các biển lạnh tảo silic phân bố nhiều hơn biển ấm. Trong những hồ nước ngọt trong
suốt chúng có thể phân bố ở độ sâu 50-60m còn trong nước biển khoảng 100-350m.
Riêng tảo Thalassiosira pseudonana thường sống trong môi trường nước mặn. Chúng
được nuôi để làm thức ăn cho nhiều ấu trùng động vật hải sản sống đáy như bào ngư,
ốc hương...
1.1.4. Thành phần dinh dưỡng của Thalassiosira pseudonana
Protein, lipid, carbohydrate là những thành phần chủ yếu cấu tạo nên tế bào vi
tảo. Những chất này chiếm 90-95% khối lượng khô tế bào, 5-10% khối lượng chất khô
còn lại bao gồm các vitamin, sắc tố, các chất chống oxy hóa… Thành phần dinh dưỡng
của vi tảo Thalassiosira pseudonana biến đổi theo thời gian sinh trưởng và điều kiện
nuôi trồng (Phan Văn Xuân, 2010).
yếu ở các dạng đường glucose, galactose, mantose, ribose và các polysaccharide khác.
Trong đó, glucose chiếm hàm lượng cao nhất, dao động 21-87%, tiếp theo là
galactose, mantose và ribose.
7
1.1.4.4. Vitamin
Vi tảo là nguồn cung cấp vitamin quan trọng cho các đối tượng thủy sản nuôi. Vi tảo
giàu nguồn vitamin và khoáng chất, điều này giúp chúng được ứng dụng như một chất
dinh dưỡng bổ sung vào thực phẩm. Một số loài Chlorella chứa nhiều vitamin hơn hầu
hết các loài thực vật trên cạn (Blazencic, 2007). Những loại vitamin chính thường gặp
trong tảo nuôi gồm: Thiamin (B1), Riboflavin (B2), Pyridoxin (B6), Cyanocobalamin
(B12), acid Ascorbic (C), acid Nicotinic (B3), acid Pantothenic (B5), Tocopherol (E),
Caroten (Provitamin A), Choline.
1.1.4.5. Sắc tố
Chlorophyll xanh lục và carotenoid vàng, đỏ, cam là những chất màu chủ yếu
trong các loài tảo. Mỗi loài tảo có chứa từ 5-10 loại carotenoid khác nhau. Chlorophyll
a là thành phần sắc tố quang hợp chính trong các loài tảo, ngoài ra còn có chlorophyll
b và chlorophyll c. Trong tế bào tảo, carotenoid đóng vai trò như sắc tố bổ trợ quang
hợp và là tác nhân bảo vệ tế bào tảo tránh khỏi tác hại của cường độ ánh sáng quá cao.
1.1.4.6. Chất chống oxy hóa
Nhiều hợp chất chống oxy hóa được tìm thấy trong các loài vi tảo như các hợp
chất polyphenol, các phycobiliprotein và các vitamin (Plaza và cộng sự, 2008).
Phenolics, flavonoids, astaxanthin, anthocyanins, carotenoids, chlorophyll, vitamin E,
vitamin C… là những hợp chất chống oxy hóa được tìm thấy trong vi tảo. Với thành
phần chất chống oxy hóa đa dạng, nhiều loại vi tảo đã được ứng dụng trong thực phẩm
chức năng, mỹ phẩm để ngăn ngừa sự lão hóa.
1.1.5. Ứng dụng của Thalassiosira pseudonana
1.1.5.1. Làm thức ăn cho động vật thủy sản
1.2. Tổng quan về chitosan.
Chitin/chitosan là một polyme sinh học được chiết rút từ nhiều nguồn nguyên
liệu khác nhau: phế liệu thủy sản, vi nấm, vi khuẩn. Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu
chính để sản xuất chitin/chitosan là từ phế liệu thủy sản: tôm cua, nang mực… mỗi
nguồn nguyên liệu khác nhau sẽ cho hàm lượng chitin cũng như tính chất của chitosan
khác nhau. Hình 1.3 mô tả quy trình tổng quát quá trình sản xuất chitosan từ phế liệu
thủy sản.
1.2.1. Cấu trúc hóa học và tính chất của chitosan
Chitosan một polysaccharide mạch thẳng, là dẫn xuất đề acetyl hoá của chitin,
trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (–COCH3) ở vị trí C(2). Chitosan được cấu tạo
từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết b-(1-4)-glicozit, do
vậy chitosan có thể gọi là poly b-(1-4)-2-amino-2-deoxi-D-glucozơ hoặc là poly b-(14)-D- glucozamin (cấu trúc III) (Hình 1.2).
9
Hình 1.2. Cấu trúc của chitosan
Công thức phân tử: (C6H11O4N)n
Trong đó: n nằm trong khoảng 700 ÷ 4.500 (đôi khi đến 6.000).
Phân tử lượng: Mchitosan = (161,07)n
Do chitosan được điều chế từ quá trình khử acetyl hóa chitin nên khối lượng
biểu kiến của nó tùy thuộc vào giá trị của n, phần trăm nhóm acetyl và cả điều kiện
điều chế của nó. Cấu trúc của chitosan là một tập hợp các phân tử liên kết với nhau bởi
các cầu nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức. Chitin, chitosan là
polysaccharide có đạm, không độc hại, có khối lượng phân tử lớn. Các tính chất của
chitosan như khả năng kết dính, khả năng tạo màng, tạo gel, hấp phụ chất màu, kim
loại, khả năng kháng vi sinh vật được quyết định bởi cấu trúc hóa học của chitosan
như phân tử lượng, độ deacetyl.
Phân tử lượng của chitosan là một thông số cấu trúc quan trọng, nó quyết định
tính chất của chitosan như khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp phụ chất
polyme hữu cơ phổ biến trong tự nhiên sau cellulose, được ước tính 100 tỉ tấn/năm.
Chitosan đã được nghiên cứu và ứng dụng khá nhiều, nhất là vào khoảng thời gian từ
1975-1985. Nó có những đặc tính ưu việt mà các polyme tổng hợp khác không có như:
khả năng phân huỷ, dễ tương thích, không độc hại và các đặc tính lý học, sinh học
như: khả năng tạo gel, liên kết với các chất màu, lipid, protein và khả năng kháng
khuẩn (Knorr, 1983; Hirano,1996; Ng 2000).
Không giống như chitin chỉ tan trong một số ít hệ dung môi, chitosan tan tốt
trong các acid hữu cơ thông thường như acid formic, acid acetic, acid citric, acid lacic.
Khi hòa tan chitosan trong môi trường acid loãng chitosan tồn tại ở dạng điện tích
dương (+) nên có những đặc tính khác biệt với các polysaccharide khác thường vốn ở
dạng trung tính hoặc ở điện tích âm (-). Chitosan dương tính có khả năng kết hợp với
các chất rắn hữu cơ hay bề mặt tế bào, là những chất có ion âm. Ðây là cơ sở để ứng
dụng chitosan trong việc kết hợp với các chất béo để chế tạo sản phẩm làm giảm cân,
băng dán mỹ phẩm vào da hay tóc và kết hợp với kim loại nặng và hoá chất màu.
11
Copyright: Tài liệu đại học ©