BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------

NGUYỄN THỊ THÚY VI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG
PHÂN TỬ, ĐỘ DEACETYL VÀ DẠNG TỒN TẠI CỦA
CHITOSAN ĐẾN HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA INVITRO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------

NGUYỄN THỊ THÚY VI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG
PHÂN TỬ, ĐỘ DEACETYL VÀ DẠNG TỒN TẠI CỦA
CHITOSAN ĐẾN HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA INVITRO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN



ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..............................................v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... vi
DANH MỤC H NH ................................................................................................. vii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................4
1.1. CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN .........................4
1.1.1. Cấu tạo ..............................................................................................................4
1.1.2. Tính chất của chitosan .......................................................................................5
1.1.2.1. Tính chất vật lý...............................................................................................6
1.1.2.2. Tính chất hóa học .........................................................................................12
1.1.2.3. Hoạt tính sinh học ........................................................................................13
1.1.3. Ứng dụng của chitosan ....................................................................................16
1.1.3.1. Ứng dụng chitosan trong thực phẩm ............................................................16
1.1.3.2. Ứng dụng chitosan trong nông nghiệp và thủy sản ......................................17
1.1.3.3. Ứng dụng chitosan trong xử lý nƣớc. ..........................................................18
1.1.3.4. Ứng dụng chitosan trong y học và công nghệ sinh học ...............................18
1.2. HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA CHITOSAN .....................................19
1.2.1. Cơ chế chống oxy hóa của chitosan. ...............................................................19
1.2.2. Ảnh hƣởng của độ deacetyl (DD) chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa ......20
1.2.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử (MW) chitosan đến hoạt tính chống oxy
hóa............... .............................................................................................................................. 21
1.2.4. Ảnh hƣởng của dạng tồn tại chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa ...............23
1.2.4.1 Hoạt tính chống oxy hóa của muối chitosan (chitosan hydrochloride) ........23
1.2.4.2. Hoạt tính chống oxy hóa của nano chitosan ................................................25

1.4.3. Các phƣơng pháp sắc ký .................................................................................38
1.4.3.2. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (high performance liquid chromatography): .....39
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN
VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT. ...................................................................................40
2.1.1. Nguyên vật liệu ...............................................................................................40


iv

2.1.2. Hóa chất. .........................................................................................................43
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................43
2.2.1. Bố trí thí nghiệm. ............................................................................................43
2.2.1.1. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử chitosan đến
khả năng chống oxy hóa. ...........................................................................................43
2.2.1.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của độ deacetyl chitosan đến khả
năng chống oxy hóa. .................................................................................................44
2.2.1.3. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của dạng tồn tại (tự nhiên, muối,
nano) chitosan đến khả năng chống oxy hóa. ...........................................................46
2.2.2. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ......................................................................48
2.2.2.1. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của chitosan bằng phƣơng pháp khử gốc
tự do DPPH. ..............................................................................................................48
2.2.2.2 Phƣơng pháp phân tích hoạt tính chống oxy hóa của chitosan dựa vào tổng
năng lực khử ..............................................................................................................49
2.2.2.3. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của chitosan bằng phƣơng pháp phản ứng
fenton.........................................................................................................................51
2.3. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ..................................................................52
CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..........................................................53
3.1. ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG PHÂN TỬ CHITOSAN ĐẾN HOẠT
TÍNH CHỐNG OXY HÓA .......................................................................................53
3.2. ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ DEACETYL CHITOSAN ĐẾN HOẠT TÍNH


: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

DPPH-H

: 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl

EPA

: Acid eicosapentaenoic

FerrylMb

: Ferrylmyoglobin

HMWC

: Hight Molecular Weight Chitosan

MDA

: Malondialdehyde

LMWC

: Low Molecular Weight Chitosan

Mb

: Myoglobin



vii

DANH MỤC H NH
Hình 1.1. Sự chuyển đổi cấu trúc khi deacetyl hóa chitin ..........................................4
Hình 1.2. Công thức hóa học của chitosan..................................................................5
Hình 1.3. Tỉ lệ nhóm chức trong cấu trúc của chitin và chitosan ...............................8
Hình 1.4. Sơ đồ cơ chế depolyme hóa chitosan dƣới tác nhân hóa học....................11
Hình 1.5. Cấu tạo phân tử của chitosan hydrochloride .............................................24
Hình 1.6. Liên kết ion giữa chitosan và TPP ............................................................26
Hình 1.7. Sơ đồ chuyển đổi cấu trúc của DPPH trong hệ phản ứng .........................31
Hình 1.8. Phản ứng tạo phức màu xanh dƣơng .........................................................32
Hình 1.9. Sơ đồ tóm tắt cơ chế phản ứng ..................................................................33
Hình 1.10. Cơ chế phản ứng của phƣơng pháp FRAP (MDA) .................................36
Hình 1.11. Phản ứng tạo màu của MDA và TBA .....................................................36
Hình 2.1. Đặc điểm các mẫu chitosan .......................................................................42
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử
chitosan đến khả năng chống oxy hóa. ....................................................44
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của độ deacetyl chitosan. đến
khả năng chống oxy hóa. .........................................................................45
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của dạng tồn tại (tự nhiên,
muối, nano) chitosan đến khả năng chống oxy hóa. ................................47
Hình 2.5. Đƣờng chuẩn DPPH ..................................................................................49
Hình 2.6. Đƣờng chuẩn BHT ....................................................................................51
Hình 3.1. Hoạt tính khử gốc tự do DPPH của chitosan có khối lƣợng phân tử khác
nhau. .........................................................................................................53
Hình 3.2. Tổng năng lực khử của chitosan có khối lƣợng phân tử khác nhau..........56
Hình 3.3. Hoạt tính ức chế sự oxy hóa lipid của chitosan có khối lƣợng phân tử khác
nhau. . .......................................................................................................57

dùng chất chống oxy hóa tổng hợp nhƣ BHT, BHA, TBHQ. Tuy nhiên, việc sử
dụng các chế phẩm tổng hợp gần đây đã đặt ra nhiều vấn đề lo ngại đối với sức
khỏe ngƣời tiêu dùng. Do đó, việc nghiên cứu các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên
có tác dụng ngăn chặn quá trình oxy hóa nhằm kéo dài thời gian bảo quản thực
phẩm đang đƣợc đẩy mạnh. Bên cạnh các chống oxy hóa từ tự nhiên nhƣ:
Anthocyanin, Pterostilbene, β-caroten, chất khoáng selen, các hợp chất flavonoid,
polyphenol,… một số hợp chất polymer trong tự nhiên nữa cũng có hoạt tính chống
oxy hóa. Trong đó, đáng chú ý

là các dẫn xuất từ chitin, chúng tồn tại rất nhiều

trong tự nhiên và sản lƣợng lên tới khoảng vài nghìn tấn mỗi năm.
Chitin là một polysaccharide đƣợc tìm thấy trong vỏ cua và tôm và các tế bào
của nấm, dẫn xuất deacetyl từ chitin là chitosan có nhiều tính chất hóa lý và hoạt
tính sinh học có thể ứng dụng nhƣ một chất bảo quản thực phẩm tự nhiên tiềm năng
đã đƣợc công nhận là an toàn (GRAS) của Cục Thực phẩm và Dƣợc phẩm Hoa Kỳ


2

(FDA) vào năm 2001 [20]. Chitosan đã đƣợc quan tâm trong ngành công nghiệp
thực phẩm và đƣợc sử dụng rộng rãi vì tính chất tạo màng của nó, sự tƣơng thích
sinh học tốt, kháng khuẩn, chống oxy hóa, chi phí thấp, an toàn và là một nguồn tài
nguyên tái tạo. Việc sử dụng chitosan nhƣ phụ gia chống oxy hóa đã đƣợc báo cáo
trong nhiều nghiên cứu, năng lực của polymer này đƣợc thể hiện thông qua tƣơng
tác giữa ion các nhóm amin của nó với các gốc tự do. Chitosan đã đƣợc ứng dụng
nhƣ chất chống oxy hóa trong bảo quản dâu tây, cam, các loại nƣớc ép táo, đậu
phộng, khoai tây chiên, bánh hamburger và thịt bò [19], [20]. Đã có một vài nghiên
cứu ứng dụng tính kháng khuẩn của chitosan trong bảo quản thực phẩm nhƣ các loại
hoa quả và rau, các loại thịt, cá, nƣớc quả. Tuy vậy, các nghiên cứu còn chƣa nhiều

- Xác định đƣợc ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử, độ deacetyl và dạng tồn
tại (tự nhiên, muối, nano) chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa.
- Tạo ra dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho sinh viên và cán bộ kỹ
thuật trong ngành công nghệ thực phẩm.
5. Ý nghĩa thực tiễn.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để sản xuất và ứng dụng chitosan làm
chất chống oxy hóa trong bảo quản và chế biến thực phẩm.
- Đa dạng hóa các chất chống oxy hóa tự nhiên để thay thế cho các chất chống
oxy hóa tổng hợp ứng dụng vào bảo quản thực phẩm.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành các nội dung của đề tài đƣợc giao,
nhƣng do thời gian nghiên cứu có hạn và bƣớc đầu làm quen với nghiên cứu khoa
học, kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
nhận đƣợc những góp ý từ quý thầy cô để báo cáo đƣợc hoàn chỉnh hơn.


4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN
1.1.1. Cấu tạo
Chitosan là một dẫn xuất của chitin đƣợc hình thành khi tách nhóm acetyl (quá
trình deacetyl hóa chitin) khỏi chitin nên chitosan chứa rất nhiều nhóm amino.
Chitosan đƣợc phát hiện lần đầu tiên bởi Rouget vào năm 1859. Chitosan thƣờng ở
dạng vảy hoặc dạng bột có màu trắng ngà. Công thức cấu tạo của chitosan gần
giống nhƣ chitin và cellulose chỉ khác là chitosan chứa nhóm amin ở cacbon thứ 2
[10].
Chitosan là polimer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị β-D
glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glucoside [7].

Hình 1.1. Sự chuyển đổi cấu trúc khi deacetyl hóa chitin.

Công thức phân tử: ( C6H11O4 )n
Phân tử lƣợng: Mchitosan = (161,07)n[6].
Chitosan có tên khoa học là poly [-(1-4)-2-amido-2-deoxy-D glucopyranose].
Cấu trúc phân tử của chitosan là polysacarit mạch thẳng đƣợc cấu tạo từ các 2amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose (D-glucosamine, đơn vị đã deacetyl hóa), 2acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranose (N-acetyl-D-Glucosamine, đơn vị chứa
nhóm acetyl) liên kết tại vị trí β (1,4)[53].
Các nhóm chức năng phản ứng của chitosan bao gồm nhóm amino và các
nhóm hydroxyl ở các vị trí C2, C3 và C6 tƣơng ứng. Lƣợng gốc amin của chitosan
chính là yếu tố ảnh hƣởng đến cấu trúc và các tính chất hóa lý của chúng [45].
1.1.2. Tính chất của chitosan
Chitosan ở dạng bột có màu trắng ngà, còn ở dạng vảy có màu trắng hay hơi
vàng, không mùi vị. Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nƣớc. Chitosan
đƣợc biết là một polymer tự nhiên không có độc tính, có đặc tính tƣơng thích sinh
học [10], [18].
Chitosan tan tốt trong các acid hữu cơ thông thƣờng nhƣ acid formic, acid acetic,
acid propionic, acid citric, acid lactic. pKa của chitosan có giá trị từ 6,2 đến 6,8. Khi hòa
tan chitosan trong môi trƣờng acid loãng tạo thành keo dƣơng. Đây là một điểm rất đặc
biệt vì đa số các keo polysaccharide tự nhiên tích điện âm. Chitosan tích điện dƣơng sẽ


6

có khả năng bám dính bề mắt các ion tích điện âm và có khả năng tạo phức với các kim
loại và tƣơng tác tốt với các polyme tích điên âm [10].
Tính chất của chitosan nhƣ khả năng hút nƣớc, khả năng hấp phụ chất màu,
kim loại, kết dính với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA... phụ thuộc
rất lớn vào độ deacetyl hóa. Chitosan có độ deacetyl cao thì có khả năng hấp phụ
chất màu, tạo phức với kim loại tốt hơn. Tƣơng tự, khả năng kháng khuẩn, kháng
nấm của chitosan cao hơn ở các mẫu chitosan có độ deacetyl cao. Cụ thể, khả năng
kháng khuẩn tốt đối với chitosan có độ deacetyl trên 90%. Tuy nhiên, khả năng hút
nƣớc chỉ chitosan thì giảm đi khi tăng độ deacetyl. Kết quả nghiên cứu của Trung

và tính chất của chitosan đặc biệt là tính hòa tan. Chitosan trong môi trƣờng axit trở
thành một chất điện ly cao phân tử do các nhóm -NH2 chuyển thành –NH3+ (dạng
proton). Quá trình phân ly ion của chitosan diễn ra theo phƣơng trình:
Chit-NH2 + H+  Chit-NH3+
Tính chất này của chitosan còn đƣợc sử dụng để xác định độ deacetyl của
chitosan thông qua phƣơng pháp chuẩn độ pH. Lƣợng ion H+ cần thiết để chuẩn độ
dung dịch chitosan vào khoảng giá trị pH 6-6.5 tƣơng ứng với số nhóm –NH2 trong
chitosan [36].
Ở môi trƣờng pH > 6,5 Sự hòa tan của chitosan bị kìm hãm, trong khi tại
pH < 6 chitosan có khả năng hòa tan, mang điện tích dƣơng bởi sự hiện diện của các
nhóm amin proton. Tại khoảng pH giữa 6.0 và 6.5 trong dung dịch, phân tử chitosan
trở nên ít các nhóm amin tự do dƣơng hơn và các nhóm kỵ nƣớc tăng dần dọc theo
chuỗi phân tử. Các lực đẩy (repulsive forces) giữa các nhóm ion trong mạch
polymer phát sinh do tác dụng của một điện trƣờng cao (high electric field) trong
quá trình xoay chiều hạn chế (electrospinning restrict) sự hình thành của các sợi liên
tục và thƣờng hình thành trạng thái hạt [29].
Do đó, sự kết lắng của chitosan (chitosan self-aggregates) có thể đƣợc hình
thành trong dung dịch đệm acetate bởi các tƣơng tác kỵ nƣớc nội phân tử và liên
phân tử. Ở dạng là một cation điện ly cao phân tử, tại độ pH thấp (dƣới 6) chitosan
có thể tƣơng tác tĩnh điện với các phân tử tích điện âm hoặc các polymer. Ở pH cao
hơn (trên 6.5) nhóm amin của chitosan đƣợc deproton hóa (mất dần tính dƣơng cực)
và tƣơng tác kỵ nƣớc với một số chất (ví dụ, các axit béo và cholesterol) [18]


8

Độ deacetyl của chitosan
Quá trình deacetyl hóa liên quan đến việc loại bỏ các nhóm acetyl từ chuỗi phân
tử chitin, tạo thành một hợp chất chitosan với nhóm amin (-NH2) có khả năng tƣơng tác
hóa học cao. Mức độ acetyl hóa là tỷ lệ giữa 2-acetamido-2-deoxy-D-glucopyranose

[43], là phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để tính toán độ deacetyl hóa (DD) của
chitosan. Phƣơng pháp này có một số ƣu và nhƣợc điểm nhất định. Phƣơng pháp
này tƣơng đối nhanh và khác với các phƣơng pháp quang phổ khác, không đòi hỏi
độ tinh khiết của mẫu đƣợc thử nghiệm và sự hòa tan của mẫu chitosan trong dung
môi lỏng. Tuy nhiên, phƣơng pháp IR sử dụng đƣờng chuẩn (baseline) để tính toán
DD, nhƣ vậy có thể làm thay đổi trong giá trị DD đƣợc tính toán do sự khác biệt về
các đƣờng chuẩn trong thí nghiệm. Đối với chuẩn bị mẫu, loại dụng cụ đƣợc sử
dụng và điều kiện có thể ảnh hƣởng đến việc phân tích mẫu. Chitosan có tính hút
ẩm, mẫu phân tích có DD thấp hơn có thể hấp thụ ẩm nhiều hơn so với những mẫu
có DD cao hơn, Cho nên việc đảm bảo các mẫu đƣợc phân tích phải khô hoàn toàn
là rất quan trọng [4], [43].
Ngoài độ deacetyl thì sự phân bố của các nhóm glucosamine cũng ảnh hƣởng
đến tính chất của chitosan. Cụ thể, chitosan phân bố dạng rời rạc dễ tan hơn
chitosan phân bố dạng khối [10].
D-D-A-D-D-A-A-D-D-D-A-D-D-A-D-D-A-A- Phân bố dạng random (rời rạc)
của phân tử chitosan D-D-D-D-D-D-D-D-D-A-A-A-A-A-A-A-A-A- Phân bố dạng
block (dạng khối) của phân tử chitosan.


10

Trong đó: D: D-glucosamine
A: N-acetyl glucosamine
Phân tử lƣợng của chitosan
Phân tử lƣợng của chitosan là một thông số cấu trúc quan trọng, nó quyết định
tính chất của chitosan nhƣ khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp phụ
chất màu, đặc biệt là khả năng ức chế vi sinh vật. Chitosan có phân tử lƣợng càng
lớn thì có độ nhớt càng cao. Thông thƣờng, phân tử lƣợng của chitosan nằm trong
khoảng từ 100000 dalton đến 1200000 dalton. Phân tử lƣợng của chitosan phụ
thuộc vào nguồn chitin và điều kiện deacetyl va thƣờng rất khó kiểm soát. Tuy

acetic nhƣng giảm với độ giảm pH của axit HCl, đƣa đến định nghĩa về độ nhớt bên
trong của chitosan, đây là một hàm phụ thuộc vào mức độ ion hóa cũng nhƣ lực ion.
Quá trình loại protein trong dung dịch NaOH 3% và sự khử trong quá trình khử
khoáng làm giảm độ nhớt của dung dịch chitosan thành phẩm. Tƣơng tự nhƣ vậy,
độ nhớt của chitosan bị ảnh hƣởng đáng kể bởi các biện pháp xử lý vật lý (nghiền,
gia nhiệt, hấp khử trùng, siêu âm) và hóa học (sử lý bằng ozon), trừ quá trình làm
lạnh thì nó sẽ giảm khi thời gian và nhiệt độ xử lý tăng. Dung dịch chitosan bảo
quản ở 4°C đƣợc cho là ổn định nhất [43].
Độ nhớt của CTS trong axit axetic bị ảnh hƣởng bởi nhiều yếu tố nhƣ ĐĐA,
KLPT, pH, nhiệt độ ... Các hằng số về độ nhớt trong phƣơng trình Mark – Houwink


12

([η] = k×Mvα) là k và α phụ thuộc vào sự thay đổi của ĐĐA. Khi ĐĐA tăng, k tăng
và α giảm [4].
1.1.2.2. Tính chất hóa học
Qua những nghiên cứu về chitosan và dẫn xuất chitosan, có thể thấy đƣợc
điểm khác biệt quan trọng giữa chitosan với polymer trong tự nhiên khác nhau là
nhóm NH2 ở vị trí C2. Và đây là vị trí khơi nguồn của những phản ứng hóa học của
chitosan nhƣ: phản ứng este hóa, phản ứng amin hóa, tạo phức ion kim loại [34].
Chitosan có khả năng tạo phức tốt nhờ các nhóm –NH2 trên chuỗi tham gia
vào các tƣơng tác đặc trƣng với các kim loại. Bản chất của các cation là rất quan
trọng trong cơ chế tƣơng tác tạo thành phức chất, ái lực của chitosan đối với các
cation đƣợc hấp thụ trên màng thể hiện tính chọn lọc theo thứ tự sau:
Cu2+

Hg2+ > Zn2+ > Cd2+ > Ni2+ > Co2+

Eur3+ > Nd3+ > Cr3+

1.1.2.3. Hoạt tính sinh học
Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan
Chitosan có khả năng ức chế nhiều chủng vi sinh vật: vi khuẩn gram âm, vi
khuẩn gram dƣơng và vi nấm. Khả năng ức chế vi sinh vật của chitosan phụ thuộc
vào độ deacetyl, phân tử lƣợng. So với chitin, chitosan có khả năng kháng khuẩn,
kháng nấm tốt hơn vì chitosan tích điện dƣơng ở vị trị carbon thứ 2 ở pH nhở hơn 6.
Chitosan có độ deacetyl cao trên 85% thì có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm tốt.
Chitosan có phân tử lƣợng dƣới 2000 dalton thì khả năng tức chế vi sinh vật kém.
Chitosan có phân tử lƣợng trên 9000 dalton có khả năng ức chế vi sinh vật cao. Tuy
nhiên, chitosan có phân tử lƣợng lớn thì khả năng kháng khuẩn cũng thấp. Chitosan
đƣợc hòa tan trong dung môi hữu cơ nhƣ acid acetic, acid lactic và đƣợc sử dụng để
xử lý kháng khuẩn, kháng nấm. Chitosan có khả năng ức chế Staphylococcus
aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, saccharomyces cerevisiae, Rhodotorula
glutensis, Botrytis cinerea, Rhizopus stolonifer, Aspergillus niger. Nồng độ ức chế
phụ thuộc vào loại chitosan, loài vi sinh vật, điều kiện áp dung, và thƣờng đƣợc sử
dụng trong khoảng 0,0075% đến 1,5%. Ngoài ra các dẫn xuất của chitosan cũng có
khả năng kháng nấm, kháng khuẩn tốt. N-carboxymethylchitosan ở nồng độ 0,1-5
mg/ml trong môi trƣờng pH 5,4 làm giảm khả năng sinh độc tố aflatoxyn của
Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus [10].
Hoạt tính kháng khuẩn của chitin, chitosan và các dẫn xuất của nó chống lại
các nhóm vi sinh vật khác nhau, chẳng hạn nhƣ vi khuẩn, nấm men, và nấm, đã
nhận đƣợc sự chú ý đáng kể trong những năm gần đây. Hai cơ chế chính đã đƣợc đề
xuất nhƣ nguyên nhân gây ra sự ức chế các tế bào vi khuẩn của chitosan. Sự tƣơng
tác với các nhóm anion trên bề mặt tế bào, do bản chất polycationic của nó, gây ra


14

sự hình thành của một lớp không thấm nƣớc xung quanh các tế bào, giúp ngăn chặn
việc vận chuyển các chất hòa tan cần thiết. Cơ chế thứ hai liên quan đến sự ức chế

khả năng loại bỏ các gốc tự do hoặc kìm hãm các ion kim loại nhờ sự góp mặt của
hydro nguyên tử và các electron tự do. Sự tƣơng tác giữa chitosan với ion kim loại
liên quan đến nhiều phản ứng phức tạp khác nhau, bao gồm sự hấp thụ, trao đổi ion
và tạo phức. Nhóm hydroxyl (OH) và amino (NH2) trong cấu trúc của chitosan là
những nhóm chức năng chính thể hiện hoạt tính chống oxy hóa của chúng [40].
Chitosan có thể làm giảm đáng kể nồng độ axit béo tự do và malondialdehyde, nâng
cao hoạt tính dismutases superoxyde và hỗ trợ hoạt động của catalase, glutathione
peroxydase, là các enzym chống oxy hóa quan trọng trong cơ thể. Điều này cho
thấy rằng chitosan có khả năng điều hòa hoạt động của các enzyme chống oxy hóa
và giảm peroxy lipid [45].
Nhƣ vậy, chitosan có khả năng chống oxy hóa chất béo bậc một, tức là loại bỏ,
hạn chế sự hình thành các gốc tự do đƣợc tạo thành từ các phản ứng oxy hóa trƣớc
đó, ngăn chặn phản ứng của giai đoạn dây chuyền. Đồng thời, chitosan cũng thể
hiện khả năng chống oxy hóa bậc hai ở khả năng kìm hãm tác động của ion kim
loại, không cho chúng kích thích các phản ứng oxy hóa đồng thời hỗ trợ hoạt động
của các enzyme chống oxy hóa, không cho các gốc tự do hình thành.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng chống oxy hóa của chitosan chủ yếu là
khối lƣợng phân tử (MW) và độ deacetyl (DD), ngoài ra còn có nồng độ của hỗn
hợp chitosan, độ pH, loại dẫn xuất.
- Khối lƣợng phân tử (MW): chitosan có khối lƣợng phân tử càng thấp thì khả
năng chống oxy hóa càng cao. Chitosan có khối lƣợng phân tử càng cao, kích thƣớc
cồng kềnh, tính linh hoạt kém vì vậy dẫn đến nhóm chức hoạt động chậm trong hệ
phản ứng làm hạn chế khả năng chống oxy hóa. Mặt khác, khối lƣợng phân tử cao
thì khả năng hòa tan khó khăn, độ nhớt cao hạn chế sự phân bố chitosan trong dung
dịch [10].
- Độ đề acetyl (DD): chitosan có khả năng hòa tan trong dịch acid loãng tạo ra
một hệ keo dƣơng cực, do vậy chitosan có độ deacetyl hóa càng cao thì khả năng
hòa tan càng lớn, điều này tạo điều kiện cho quá trình tƣơng tác và bẩy các nhân tố