Chuyên đề Hóa 11 Cánh diều Bài 6: Điều chế glucosamine hydrochloride từ vỏ tôm có đáp án

- Công thức của glucosamine hydrochloride:

- Trong các loài thuỷ sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin khá cao (khoảng 14 – 35% so với khối lượng khô), vì vậy, đây là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất glucosamine hydrochloride.

Chitin là một loại polymer thiên nhiên với trữ lượng rất lớn (đứng thứ hai sau cellulose).

Trong tự nhiên, chitin tồn tại trong cả động vật và thực vật.

+ Trong động vật: chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng trong vỏ của một số loại động vật không xương sống như: giáp xác (tôm, cua, …), côn trùng, nhuyễn thể, giun tròn, …

+ Trong thực vật, chitin có ở thành tế bào nấm họ Zygenmyetes, trong nấm mốc, một số loài tảo, …

- Nguyên liệu: vỏ tôm (thu gom từ bếp ăn, cửa hàng, chợ, siêu thị …)

- Hoá chất: dung dịch HCl 10% và 36%, dung dịch NaOH 5%, dung dịch H$_{2}$O$_{2}$ 1%, cồn 96$^{o}$, than hoạt tính, giấy quỳ tím.

- Dụng cụ: bếp đun, bình cầu, ống sinh hàn, cân, máy xay, ống đong, cốc, đũa thuỷ tinh, phễu lọc, giấy lọc.

- Thời gian dự kiến: 20 – 24 giờ.

- Quy trình:

Tiêu chí đánh giá sản phẩm:

- Màu của sản phẩm: đánh giá bằng quan sát.

- Mùi của sản phẩm: đánh giá bằng ngửi.

- Độ khô của sản phẩm: đánh giá bằng quan sát, sờ thử.

- Khối lượng glucosamine hydrochloride điều chế được từ 10 gam vỏ tôm: đánh giá bằng cân và tính toán.

Học sinh lập kế hoạch, tham khảo:

- Nguyên liệu: vỏ tôm (thu gom từ bếp ăn, cửa hàng, chợ, siêu thị …)

- Hoá chất: dung dịch HCl 10% và 36%, dung dịch NaOH 5%, dung dịch H$_{2}$O$_{2}$ 1%, cồn 96$^{o}$, than hoạt tính, giấy quỳ tím.

- Dụng cụ: bếp đun, bình cầu, ống sinh hàn, cân, máy xay, ống đong, cốc, đũa thuỷ tinh, phễu lọc, giấy lọc.

- Thời gian dự kiến: 20 – 24 giờ.

- Quy trình:

Quy trình điều chế glucosamine hydrochloride từ vỏ tôm khô:

- Bước 1: Lấy 10 gam vỏ tôm khô cho vào bình cầu 250 mL. Cho nước ngập tôm và đun cách thuỷ trong 2 giờ. Rửa sạch để loại bỏ thịt tôm còn bám trên vỏ.

- Bước 2: Cho vỏ tôm vừa rửa sạch ở trên vào bình cầu 250 mL, rồi thêm 60 mL dung dịch HCl 5%. Đun cách thuỷ trong 2 giờ để loại khoáng (nếu không đun có thể để qua đêm), sau đó rửa bằng nước đến pH = 7.

- Bước 3: Cho vỏ tôm thu được ở bước 2 vào bình cầu 250 mL, đổ ngập vỏ tôm bằng dung dịch NaOH 5% rồi đun cách thuỷ (duy trì ở nhiệt độ 90 – 95 $^{o}$C) trong 4 giờ. Rửa bằng nước đến pH = 7 và đem sấy khô. Chitin thu được có màu trắng phớt hồng, mềm và không còn vị tanh.

- Bước 4: Lấy chitin thu được ở bước 3 vào bình cầu, rồi thêm khoảng 80 mL dung dịch HCl 35 – 36%. Đun cách thuỷ trong 4 giờ (duy trì ở nhiệt độ 90 – 100 $^{o}$C). Để hạn chế sự bay ra của hydrochloride, cần lắp bình cầu vào sinh hàn hồi lưu. Sau khi đun, nếu thấy sản phẩm có màu thì tẩy màu bằng than hoạt tính. Sau đó, lọc loại bỏ than hoạt tính, để nguội, tinh thể glucosamine hydrochloride sẽ tách ra. Sấy khô ở nhiệt độ 60$^{o}$C, thu được glucosamine hydrochloride có màu trắng.

- Chitin có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân huỷ sinh học cao, không gây dị ứng, không gây độc hại cho người và động vật. Vì vậy, các sợi làm từ chitin được dùng để sản xuất chỉ khâu tự tan và các loại băng vết thương, chúng có độ bền cao, có khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt như bên trong mật, nước tiểu và dịch tuỵ.

- Chitosan có khả năng tạo màng, kết dính niêm mạc, kháng khuẩn, kháng nấm, có tác dụng cầm máu và làm lành vết thương. Ngoài ra, chitosan có khả năng chống oxi hoá, làm giảm cholesterol và lipid máu, chống rối loạn nội tiết, hạ đường huyết…