Về mặt cấu trúc, chitin có sự tương tự với cellulose, bao gồm chuỗi các đơn vị N-acetylglucosamine (NAG). Sự liên kết của nhóm N-acetyl với nhóm glucosamine thông qua liên kết covalent β-(1→4) tạo thành phân tử 2-acetoamido-2-deoxy-β-D-glucose. Nhờ sự hiện diện của nhóm N-acetyl này, chitin có độ hòa tan rất thấp, gây khó khăn trong việc xử lý hóa học và hạn chế các ứng dụng tiềm năng của nó. Để khắc phục hạn chế này, nhóm N-acetyl có thể được khử hóa học, dẫn đến sự hình thành chitosan. Khi độ deacetyl hóa của chitin đạt khoảng 50%, nó sẽ tan trong các dung dịch acid có độ pH yếu. Phương pháp đầu tiên để thu được chitosan từ chitin được phát triển bởi C. Rouget, bằng cách cho chitin vào dung dịch sodium hydroxide nồng độ cao. Chitosan thể hiện độ hòa tan trong một số acid hữu cơ loãng như acid formic hoặc acid acetic, điều này làm tăng khả năng thủy phân so với polymer chitin không hòa tan. Glucosamine, một amino monosaccharide thiết yếu có liên quan đến khả năng phục hồi sụn và bôi trơn khớp, có thể được chiết xuất từ chitin có trong bộ xương ngoài của loài giáp xác và chân đốt. Con người tổng hợp GlcN bằng cách kết hợp glucose với axit amin glutamine. Các sản phẩm GlcN, thường được sử dụng như bổ sung cho sụn khớp cho bệnh nhân viêm khớp, thường có dưới dạng muối GlcN-Cl hoặc GlcN sulfate. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để tối ưu hóa sản xuất GlcN do phạm vi ứng dụng của nó rất rộng. Ngoài phương pháp thủy phân HCl truyền thống, các nhà nghiên cứu đã ứng dụng enzyme, dung môi eutectic sâu hoặc dung môi muối nóng chảy để chuyển đổi chitin thành N-acetyl glucosamine trước khi sản xuất GlcN.

Hình minh họa (internet)

Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng vỏ tôm sú Penaeus Việt Nam để tổng hợp glucosamine hydrochloride (GlcNCl) thông qua xử lí hydrochloric acid đậm đặc ở tỉ lệ rắn-lỏng 1:9 (w/v) trong 3,0 giờ ở 85 °C. Phân tích cho thấy sự biến mất của các tín hiệu đặc trưng tương ứng với các nhóm amide I, amide II và amide III trong chitin, được thay thế bằng các đỉnh mới biểu thị các dải uốn và cắt kéo NH2 trong cấu trúc GlcN-Cl thu được. Sự thay đổi cấu trúc của chitin là rõ ràng, chuyển từ cấu trúc lớp có tổ chức đồng nhất với bề mặt rắn, không có kênh mao quản sang dạng hình trụ được đặc trưng bởi kích thước hạt lớn hơn, không đồng đều và bề mặt nhẵn, tròn, cung cấp bằng chứng thuyết phục về sự chuyển hoá thành công từ chitin thành GlcN-Cl. Hàm lượng khoáng chất, protein và chitin được xác định lần lượt là 47,91±0,28%, 23,13±0,17% và 27,98±0,32%. Tỷ lệ thu hồi GlcN-Cl là 75,67±1,72%, độ tinh khiết là 99,03±0,55%. Mặt khác, ngoài các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân chitin, nghiên cứu này còn khảo sát độ bền của GlcN-Cl trong môi trường acid do quá trình thủy phân chitin trong dung dịch HCl đặc. Phát hiện này tăng tiềm năng tái sử dụng dư lượng P. monodon với khả năng chuyển hoá của chúng thành GlcN-Cl có giá trị, hứa hẹn cho các ứng dụng thực phẩm và y tế.