Ứng dụng hợp chất chitosan trong sản xuất sản phẩm thực phẩm

oá của chitin, trong 
đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C2. Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-
glucosamin liên kết với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glucoside, do vậy chitosan có thể gọi là poly-β-
(1-4)-2-amino-2-deôxy-D-glucose hoặc là poly β-(1-4)-D- glucosamin (cấu trúc III). Tuy nhiên, trên 
thực tế thường có mắt xích chitin đan xen trong mạch cao phân tử chitosan (khoảng 10%) [2]. 
Chitosan là một chất rắn, xốp, nhẹ, không mùi vị, có màu trắng hoặc vàng nhạt, không tan trong 
nước, dung dịch kiềm và acid đậm đặc nhưng tan trong acid loãng (pH=6) [1]. Sơ đồ cấu trúc của 
chitin và chitosan được thể hiện qua Hình 1. 
Nó là polysaccharide có trong tự nhiên nhiều thứ hai sau cellulose, có nguồn gốc từ chitin của động 
vật giáp xác. Polysaccharide này có tính tương thích sinh học, phân hủy sinh học, không gây chết 
người, có khả năng miễn dịch thấp và có đặc tính dược lý [12]. Trọng lượng phân tử và mức độ 
deacetyl hóa của chitosan là hai yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến đặc tính và ứng dụng của nó. 
364 
Hình 1: Sơ đồ cấu trúc của chitin, chitosan và chitsosan thương mại 
2 CÁC ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM 
Trái cây và rau củ 
Trong quá trình bảo quản rau và trái cây, quá trình trao đổi chất và hô hấp của thực vật gây ra sự 
hao hụt khối lượng do thất thoát ẩm và hơi nước, sự ôxy hóa vitamin C do tiếp xúc với O2, giảm độ 
cứng của trái cây và gây chín mềm trái cây. Màng bán thấm chitosan có khả năng điều chỉnh 
không khí bên trong màng và chống thấm khí nên có thể hạn chế được quá trình hô hấp hiếu khí 
xảy ra, làm giảm đáng kể những hư hỏng này trong quá trình bảo quản. Theo Qiu và và các cộng 
sự (2013) đã thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của màng bao chitosan đến chất lượng của măng tây 
sau khi thu hoạch. Măng tây sau khi thu hoạch được phủ bởi 0,5%, 0,25% chitosan (Trọng lượng 
phân tử cao - HMW) hoặc 0,25%, 0,5% chitosan (Trọng lượng phân tử thấp - LMW) và bảo quản ở 
20C trong 35 ngày. Kết quả cho thấy, mẫu được phủ 0,25% chitosan HMW và mẫu được phủ 0, 5% 
chitosan LMW cho kết quả tốt hơn, sự biến đổi màu thấp, sự hao hụt khối lượng ít đi, hàm lượng 
acid ascorbic thấp hơn và chất lượng măng tây tốt hơn so với các mẫu khác. Chitosan được chứng 
minh có thể hạn chế sự hao hụt khối lượng bởi khả năng chống thấm khí và ngăn cản sự mất nước, 
mất độ ẩm, đồng thời làm giảm sự khuếch tán của của O2, hàm lượng acid ascorbic được duy trì và 
tốc độ chín cũng được chậm lại[14]. Điều này giúp cho măng tây có thể kéo dài thời gian sử dụng 
thêm 7 ngày đối với 0,25% chitosan HMW và 0,5% chitosan LMW. Bài nghiên cứu này cũng chỉ ra 
rằng trọng lượng phân tử và nồng độ của chitosan có ảnh hưởng đến mức độ thấm khí của màng 
chitosan tạo ra đối với sản phẩm. 
Ghasemnezhad và các cộng sự (2013) đã báo cáo rằng lớp phủ chitosan đã duy trì hàm lượng 
anthocyanin trong các hạt lựu và cải thiện thời hạn sử dụng và chất lượng của trái lựu trong điều 
kiện bảo quản lạnh bằng cách ức chế vi sinh vật và hoạt động của enzyme polyphenol oxidase 
(PPO). Quả lựu được phủ trực tiếp trong dung dịch chitosan 0%, 0,25%, 0,5% hoặc 1% trong acid 
acetic 1% trong 1 phút và bảo quản ở điều kiện lạnh trong 12 ngày. Kết quả nghiên cứu cho thấy 
mẫu lựu được phủ dung dịch chitosan 1% cho thấy khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật và 
365 
nấm tốt nhất. Lớp phủ này đã ức chế hoạt động của enzyme polyphenol oxidase (PPO) với chất nền 
là pyrogallol và hoạt tính diphenolase của PPO với chất nền dopamine, còn hoạt tính diphenolase 
của PPO với chất nền pyrocatechol có xu hướng tăng lên trong quá trình bảo quản. Hàm lượng 
nước ở lớp vỏ của mẫu được phủ dung dịch chitosan 0,5% và 1% chitosan được duy trì trong 12 
ngày bảo quản. [7] 
Công nghiệp nước ép trái cây 
Quá trình lọc trong sản xuất nước ép có vai trò quan trọng giúp đảm bảo sự ổn định của nước ép, 
ức chế quá trình hóa nâu gây biến màu sản phẩm và có thể kéo dài thời gian sử dụng và cải thiện 
chất lượng cảm quan sản phẩm. Alaa Jabbar Abd (2012) đã thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của 
chitosan đối với chất lượng nước ép táo. Chitosan được bổ sung vào nước ép táo với nồng độ sử 
dụng 0,2 – 1 g/L và các mẫu nước táo sẽ được kết bông ở 25 ± 2 oC trong 30,60 hoặc 90 phút. Kết 
quả cho thấy việc bổ sung chitosan ở nồng độ 0,4 g/L kết bông ở 25 ± 2 oC trong 60 phút không có 
ý ngh a về chỉ tiêu cảm quan. Khi bổ sung chitosan ở nồng độ 0,2 – 1 (g/L) kết bông ở 25 ± 2 oC 
trong 60 phút đã ức chế sự phát triển của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. Nồng độ chitosan càng 
tăng giúp cải thiện được chất lượng của nước táo, giá trị pH tăng (3,71 – 4,22), làm giảm giá trị Brix, 
hạn chế được quá trình hóa nâu do enzyme và phi enzyme và sự hư hỏng trong quá trình bảo 
quản cũng được kiểm soát. Chitosan có điện tích dương có tính liên kết với acid, có hiệu quả trong 
việc hỗ trợ tách các hạt keo. Polysaccharide trong nước ép táo tích điện dương làm đông tụ các chất 
rắn lơ lửng, làm tăng khả năng keo tụ của chitosan và làm giảm giá trị Brix [3]. Tương tự, chitosan 
được chứng minh giúp hỗ trợ cải thiện quá trình lọc nhờ khả năng keo tụ, tăng giá trị cảm quan và 
kéo dài thời hạn sử dụng của các loại nước ép trái cây như nước ép lựu [15], nước ép dâu tằm 
[16], 
Thịt, hải sản và các sản phẩm từ thịt và thủy sản 
Ojagh et al., 2010 đã thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của màng chitosan chứa dầu quế đến chất 
lượng cá hồi cầu vồng. Cá hồi được phủ bằng dung dịch 2% chitosan, 2% chitosan + 1,5% dầu quế 
và bảo quản ở nhiệt độ 4 ± 10 oC trong 16 ngày. Các mẫu được phân tích các chỉ tiêu về vi sinh 
(tổng số vi sinh vật hiếu khí – TVC), chỉ số hóa học (hàm lượng bazo nitơ bay hơi – TVB-N, chỉ số 
peroxide – PV) và các chỉ tiêu cảm quan (cá sống và chín). Kết quả cho thấy cả hai mẫu đều có tác 
dụng ngăn chặn quá trình ôxy hóa và chống vi sinh vật trong thời gian bảo quản so với mẫu đối 
chứng, tuy nhiên, sự kết hợp của lớp phủ chitosan với dầu quế có thể hiệu quả hơn trong việc làm 
giảm sự phát triển của psychrotrophs và tổng số vi sinh vật trong cá hồi cầu vồng trong khi vẫn giữ 
các đặc tính cảm quan tự nhiên và kéo dài thời hạn sử dụng đến hết ngày bảo quản thứ 16 trong 
khi mẫu cá đối chứng có thời hạn sử dụng chỉ có 8 – 10 ngày. Cinnamaldehyd có khả năng ức chế 
amino acid decarbôxylase ở vi khuẩn gốc [10] được xác định là thành phần chính trong tinh dầu 
quế, khi được bổ sung vào lớp phủ chitosan không chỉ làm tăng khả năng kháng khuẩn, kháng ôxy 
hóa chất béo mà còn giảm tính thấm hơi nước của màng góp phần kéo dài thời gian bảo quản cá 
hồi cầu vồng fillet. 
366 
Ngoài ra, chitosan cũng có thể sử dụng làm vật liệu bao gói cả dầu cá. Việc đóng gói này giúp làm 
chậm quá trình tự ôxy hóa chất béo, cải thiện độ ổn định của dầu, kéo dài thời gian bảo quản, hạn 
chế sự phát triển của mùi vị và kiểm soát sự phóng thích vào thực phẩm [4]. Chitosan có khả năng 
nhũ hóa và hoạt động như một chất ổn định, hình thành phức chất với lactoglobulin (-LG) để tạo 
hàng rào ngăn giữa dầu cá và ôxy. Chitosan cũng đã được sử dụng để cải thiện tính chất keo của 
các sản phẩm hải sản như sản phẩm surimi cá [5] và tăng độ bền gel của gelatin da cá [9]. 
Các sản phẩm từ sữa, trứng 
Theo Chen và các cộng sự (2015), chitosan có thể được sử dụng làm chất keo tụ trong chế biến phô 
mai, vì nó gây ra sự mất ổn định và đông tụ của các mixen casein thông qua tương tác protein sữa 
– chitosan. Chitosan còn có thể được sử dụng làm chất keo tụ để tương tác với protein đậu nành 
trong sữa đậu nành để tạo thành phức chất không hòa tan trong chế biến đậu phụ [6]. Huang và 
cộng sự (2012) chỉ ra rằng phức chất được hình thành thông qua các tương tác t nh điện giữa các 
nhóm amin của chitosan (-NH3+) và các nhóm carbôxyl của protein đậu nành (-COO-), với liên kết 
hydro cũng tham gia vào tương tác protein đậu nành và chitosan[17]. Yu-Hsuan Hsiao (2017) đã 
thực hiên nghiên cứu khảo sát sự ảnh hưởng của chitosan đến chất lượng sữa đậu nành (phần viên 
sữa đậu nành (SPF) và sữa đậu nành siêu nhỏ (SSF)). Các mẫu sữa đậu nành được ủ với số lượng 
chitosan khác nhau (0,0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4% hoặc 0,5%) ở 30 oC trong 1 giờ. Kết quả cho thấy 
nồng độ chitosan ít nhất 0,4% có thể gây ra sự kết tụ của các tiểu đơn vị protein đậu nành dẫn đến 
sự biến đổi từ SSF đến SPF. Đồng thời, hàm lượng isoflavone trong SSF bắt đầu giảm, ngược lại, 
nồng độ của mỗi isoflavone trong SPF tăng theo nồng độ chitosan. Cơ chế mà chitosan gây ra sự 
đồng hóa protein đậu nành bao gồm hai ước, như sau: (1) các vùng kỵ nước của các phân tử 
protein ở trạng thái tự nhiên được tiếp xúc với môi trường bên ngoài bằng cách biến tính nhiệt; (2) 
bằng cách thêm chitosan, chitosan được cảm ứng dưới giá trị pH xấp xỉ 6.0 để được tích điện 
dương. Điện tích âm của các nhóm carbôxyl của protein đậu nành tạo thành một phức chất với các 
nhóm amin chitosan tích điện dương thông qua tương tác t nh điện. Khi cân bằng điện tích xảy ra, 
các protein đậu nành và các phân tử chitosan cùng tồn tại thông qua các tương tác kỵ nước[17]. 
Trứng tươi có thời hạn sử dụng trong 10 – 12 ngày ở điều kiện bảo quản thường và dễ bị hư hỏng do 
nhiệt độ bảo quản và sự xâm nhập của vi khuẩn, sự thay đổi trọng lượng và chất dinh dưỡng trong 
trứng, chẳng hạn như bị vữa, bị mốc, Một trong những cách được sử dụng kéo dài thời gian sử 
dụng trứng là áp dụng bảo quản ở điều kiện lạnh hoặc ngâm dung dịch muối. Phương pháp có thể 
kéo dài thời gian sử dụng lên khoảng 1 – 2 tháng nhưng mùi vị của trứng bị thay đổi và độ tươi của 
trứng cũng giảm đi. Kim và các cộng sự (2009) đã thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan 
đối với bảo quản trứng gà ở các vị trí bảo quản khác nhau. Kết quả cho thấy, trứng được bao phủ 
bởi chitosan có sự hao hụt khối lượng ít hơn hai lần so với trứng không phủ chitosan sau 5 tuần bảo 
quản [8]. Sự hao hụt khối lượng này do sự bay hơi nước và CO2 từ albumen qua vỏ [11][13] và để đo 
chất lượng albumen người ta sử dụng đơn vị Haugh. Giá trị Haugh càng cao thì chất lượng 
albumen trong trứng càng tốt [13]. Trứng được bao phủ bởi chitosan có giá trị Haugh cao hơn trứng 
không phủ chitosan trong suốt 5 tuần bảo quản, điều này chứng tỏ chitosan có khả năng bảo vệ 
chất lượng albumen trong trứng. 
367 
Các thực phẩm chức năng: 
Việc sử dụng chitosan như chất xơ thay thế các chất béo trong các thực phẩm giúp tăng cường sức 
khỏe như bánh ăn kiêng, mì và các sản phẩm giấm [4]. Sử dụng chất xơ như chitosan không chỉ 
làm giảm hàm lượng chất béo và cải thiện đặc tính dinh dưỡng cho sản phẩm mà còn giúp giảm 
nguy cơ béo phì, bệnh tim mạch và ung thư ruột kết. 
3 KẾT LUẬN 
Việc ứng dụng chitosan trong l nh vực thực phẩm đã được thực hiện rộng rãi trong những năm gần 
đây. Dựa vào cấu trúc và các tính chất của chitosan mà chitosan có thể được sử dụng làm phụ gia 
chống vi sinh vật, phụ gia chống ôxy hóa, phụ gia điều chỉnh cấu trúc (chất làm trong, chất nhũ 
hóa) giúp duy trì chất lượng và an toàn thực phẩm trong thời gian sử dụng. Chitosan còn là màng 
bao phủ ăn được như một vật liệu đóng gói cho nhiều loại thực phẩm vì khả năng kháng khuẩn và 
khả năng kháng ôxy hóa hiệu quả nhằm kéo dài thời hạn sử dụng, được biết đến nhiều nhất là trái 
cây và rau quả tươi. Nó đã được sử dụng với các loại thực phẩm khác nhau bao gồm các sản 
phẩm từ sữa, thịt và nước giải khát, và trái cây và rau quả như là một chất chống vi khuẩn và chống 
ôxy hóa. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Bùi Văn Miên, Nguyễn Thị Anh Trinh (2003). Nghiên cứu tạo màng vỏ bọc chitosan từ vỏ tôm 
và ứng dụng bảo quản thủy sản. Trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM 
[2] Trần Thị Luyến (2004) Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm cấp Bộ- Sản xuất Chitin-
Chitosan từ phế liệu chế biến thủy sản (vỏ tôm, vỏ ghẹ). Vụ Khoa học Công nghệ Bộ GD-ĐT, 
mã số B2002-33-01-DA. 
[3] Alaa Jabbar Abd, Alaa Kareem Niamah (2012) Effect of chitosan on apple juice quality. 
International Journal of Agricultural and Food Science. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment., 14 (3), 
207–213 
[4] Ayşe Gurel Inanli, Elif T.Aksun Tümerkan, Nariman EL. Abed, Joe M. Regenstein, Fatih Özogul 
(2020). The impact of chitosan on seafood quality and human health: A review. Trends in 
Food Science & Technology 
[5] Benjakul, S., Vısessanguan, W., Tanaka, M., Ishızakı, S., Suthıdhum, R. A. & Sungpech, O. 
(2000). Effect of chitin and chitosan on gelling properties of surimi from barred garfish 
(Hemiramphus far). Journal of the Science of Food and Agriculture, 81, 102-108 
[6] Chen, H., Song, Y., Liu, N., Wan, H., Shu, G., and Liao, N. (2015) Effect of complexation 
conditions on microcapsulation of Lactobacillus acidophilus in xanthan‐chitosan 
polyelectrolyte complex gels. 
[7] Ghasemnezhad, M., Zareh, S., Rassa, M., Sajedi, R.H., 2013. Effect of chitosan coating on 
maintenance of aril quality, microbial population and PPO activity of pomegranate (Punica 
granatum L. cv. Tarom) at cold storage temperature. J. Sci. Food. Agric. 93(2), 368-374. 
368 
[8] Kim, S. H., Youn, D. K., No, H. K., Choi, S. W., & Prinyawiwatkul, W. (2009). Effects of chitosan 
coating and storage position on quality and shelf life of eggs. International Journal of Food 
Science & Technology, 44(7), 1351–1359 
[9] Kolodziejska, I., & Piotrowska, B. (2007). The water vapour permeability, mechanical 
properties and solubility of fish gelatin-chitosan films modified with transglutaminase or 1-
ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) cabodiimide (EDC) and plasticized with glycerol. Food 
Chemistry, 103, 295–300. 
[10] Ojagh, S.M., Rezaei, M., Razavi, S.H., Hosseini, S.M.H., 2010. Effect of chitosan coatings 
enriched with cinnamon oil on the quality of refrigerated rainbow trout. Food Chem. 120, 193-
198. 
[11] Obanu, Z.A. &Mpieri, A.A. (1984). Efficiency of dietary vegetable oils in preserving the quality 
of shell eggs under ambient tropical conditions. Journal of the Science of Food and 
Agriculture, 35, 1311–1317. 
[12] Shanta Pokhrel, Paras Nath Yadav, Rameshwar Adhikari (2015). Applications of Chitin and 
Chitosan in Industry and Medical Science: A Review. Nepal Journal of Science and 
Technology Vol. 16, No.1 (2015) 99-104 
[13] Stadelman, W.J. (1986). Quality identification of shell eggs. In: Egg Science and Technology 
(edited by W.J. Stadelman & O.J. Cotterill). Pp. 37–73. Westport, CT: AVI Publishing. 
[14] Qiu, M., Jiang, H., Ren, G., Huang, J., & Wang, X. (2013). Effect of chitosan coatings on 
postharvest green asparagus quality. Carbohydrate Polymers, 92(2), 2027–2032. 
[15] Tastan, O., & Baysal, T. (2015). Clarification of pomegranate juice with chitosan: Changes on 
quality characteristics during storage. Food Chemistry, 180, 211–218. 
[16] Yanhua Zhao,Chengrui Tian,Yuanyang Wang, et al. Food Science,Vol.26(8)(2005), p.267-270. 
[17] Yu-Hsuan Hsiao, Y.-H., Hsia, S.-Y., Chan, Y.-C., & Hsieh, J.-F. (2017). Complex Coacervation of 
Soy Proteins, Isoflavones and Chitosan. Molecules, 22(6), 1022.