Tài liệu Luận văn nghiên cứu chế tạo, tính chất và quá trình phân hủy trong môi trường của màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly(lactic axit)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI DƢƠNG KHÁNH LY NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT VÀ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY TRONG MÔI TRƢỜNG CỦA MÀNG POLYME PHÂN HỦY SINH HỌC TRÊN CƠ SỞ POLY (LACTIC AXIT) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI DƢƠNG KHÁNH LY NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT VÀ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY TRONG MÔI TRƢỜNG CỦA MÀNG POLYME PHÂN HỦY SINH HỌC TRÊN CƠ SỞ POLY (LACTIC AXIT) Chuyên ngành: Hóa Môi trƣờng Mã số: 60 44 01 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Phạm Thị Thu Hà HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu và tài liệu được trích dẫn trong luận văn là trung thực. Kết quả nghiên cứu này không trùng với bất cứ công trình nào đã được công bố trước đó. Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình. Hà Nội, tháng 06 năm 2017 Tác giả luận văn Dương Khánh Ly LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ này được hoàn thành tại Phòng vật liệu Polime – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn đến: TS. Phạm Thị Thu Hà đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo các điều kiện thí nghiệm thuận lợi giúp cho tôi hoàn thành luận văn này. TS. Nguyễn Thanh Tùng và ThS. Phạm Thu Trang đã hướng dẫn tôi thực hiện các thí nghiệm của luận văn. Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh chị và các em trong Phòng Vật liệu Polime – Viện Hóa học đã trao đổi kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận văn này. Hà Nội, tháng 06 năm 2017 Học viên Dương Khánh Ly MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................ 1 MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ........................................................................... 4 1.1. Polyme phân hủy sinh học ....................................................................... 4 1.1.1. Khái niệm về polyme phân hủy sinh học .......................................... 4 1.1.2. Phân loại polyme phân hủy sinh học ................................................ 4 1.1.3. Khái quát các quá trình phân hủy polyme........................................ 7 1.2. Poly(lactic axit) (PLA) ........................................................................... 10 1.2.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển PLA ....................................... 10 1.2.2. Tổng hợp PLA .................................................................................. 10 1.2.3. Cấu trúc của PLA............................................................................. 16 1.2.4. Tính chất của PLA ........................................................................... 17 1.2.5. Ứng dụng PLA ................................................................................. 19 1.3. Vật liệu compozit của PLA .................................................................... 25 1.4. Phân hủy PLA trong các môi trƣờng ................................................... 30 1.4.1. Phân hủy của PLA dƣới tác động của các tác nhân vật lý ............ 30 1.4.2. Phân hủy của PLA dƣới tác động của các tác nhân hóa học........ 31 1.4.3. Phân hủy của PLA trong môi trƣờng chứa vi sinh vật .................. 36 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM .................................................................. 42 2.1. Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị nghiên cứu........................................... 42 2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất ...................................................................... 42 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu ........................................................... 42 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................... 43 2.2.1. Xác định tính chất cơ lý ................................................................... 43 2.2.2. Phổ hồng ngoại (FTIR) ................................................................... 44 2.2.3. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................................... 44 2.2.4. Phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA)................................................. 44 2.2.5. Nhiệt vi sai quét (DSC) .................................................................... 44 2.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 45 2.3.1. Nghiên cứu chế tạo màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PLA ............................................................................................................. 45 2.3.2. Nghiên cứu quá trình phân hủy màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PLA trong môi trƣờng hóa chất ............................................... 45 2.3.2.1 Môi trường axit ....................................................................... 46 2.3.2.2. Môi trường bazơ..................................................................... 46 2.3.2.3. Môi trường đệm...................................................................... 46 2.3.3. Nghiên cứu quá trình phân hủy màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PLA trong môi trƣờng tự nhiên ............................................... 47 2.3.3.1. Môi trường đất ....................................................................... 47 2.3.3.2. Bùn hoạt tính .......................................................................... 47 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................ 49 3.1. Nghiên cứu chế tạo và đặc trƣng lý hóa của polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PLA ........................................................................................ 49 3.1.1. Ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến tính chất màng ....... 49 3.1.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ trục vít đến chiều dày màng .............. 49 3.1.1.2. Ảnh hưởng của tốc độ kéo đến chiều dày của màng.............. 49 3.1.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất của màng .................. 50 3.1.2. Các đặc trƣng lý hóa vật liệu polyme trên cơ sở PLA .................... 52 3.2. Thủy phân polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PLA trong môi trƣờng hóa chất ............................................................................................. 56 3.2.1. Thủy phân trong môi trƣờng axit .................................................... 56 3.2.1.1. Giảm khối lượng .................................................................... 56 3.2.1.2. Tính chất cơ lý ........................................................................ 58 3.2.1.3. Phổ IR..................................................................................... 60 3.2.1.4. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiệt vi sai quét (DSC) . 62 3.2.1.5. Hình thái học bề mặt (SEM) .................................................. 64 3.2.2. Thủy phân trong môi trƣờng bazơ .................................................. 67 3.2.2.1. Giảm khối lượng .................................................................... 69 3.2.2.2. Tính chất cơ lý ........................................................................ 70 3.2.2.3. Phổ IR..................................................................................... 71 3.2.2.4. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiệt vi sai quét (DSC) . 73 3.2.2.5. Hình thái học bề mặt (SEM) .................................................. 74 3.2.3. Thủy phân trong môi trƣờng đệm ................................................... 76 3.2.3.1. Giảm khối lượng .................................................................... 76 3.2.3.2. Tính chất cơ lý ........................................................................ 76 3.2.3.3. Phổ IR..................................................................................... 77 3.2.3.4. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiệt vi sai quét (DSC) . 78 3.2.3.5. Hình thái học bề mặt (SEM) .................................................. 80 3.3. Sự phân hủy polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PLA trong môi trƣờng sinh học .............................................................................................. 82 3.3.1. Phân huỷ polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PLA trong đất .... 82 3.3.1.1. Ảnh chụp vật liệu theo thời gian chôn trong đất ................... 83 3.3.1.2. Giảm khối lượng của vật liệu theo thời gian chôn trong đất. 85 3.3.1.3. Tính chất cơ lý của vật liệu theo thời gian chôn trong đất .... 86 3.3.1.4. Sự biến đổi hình thái cấu trúc của vật liệu ............................ 87 3.3.1.5. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiệt vi sai quét (DSC) . 88 3.3.2. Phân huỷ polyme phân hủy sinh học trên cơ sở PLA trong bùn hoạt tính ...................................................................................................... 89 3.3.2.1. Ảnh chụp vật liệu theo thời gian ngâm trong bùn hoạt tính .. 90 3.3.2.2. Giảm khối lượng của vật liệu PLA sau thời gian thử nghiệm trong bùn ............................................................................................. 91 3.3.2.3. Hình thái học bề mặt (SEM) .................................................. 92 KẾT LUẬN .................................................................................................... 94 BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên đầy đủ Kí hiệu viết tắt Khối lượng phân tử KLPT Poly etylen PE Poly D-lactit PDLA Poly D,L-lactit PDLLA Poly L-lactit PLLA Poly propylen PP Nhiệt độ kết thúc phân hủy Tend Nhiệt độ thủy tinh hóa Tg Nhiệt độ nóng chảy Tm Nhiệt độ phân hủy lớn nhất Tmax Nhiệt độ bắt đầu phân hủy Tonset DANH MỤC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Trang Bảng 1.1. Ứng dụng của một số loại PLA biến tính khác nhau trong 21 thuật dẫn truyền thuốc Bảng 1.2. Cơ chế thủy phân của màng PLLA trong các điều kiện 36 khác nhau Bảng 1.3. Tác động của enzym đến một số loại polyme 38 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của tốc độ trục vít đến chiều dày màng 49 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ kéo đến chiều dày màng 50 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất cơ lý của màng 50 Bảng 3.4. Độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của màng PLA và màng PLA-CaCO3 52 Bảng 3.5. Các đặc trưng nhiệt của màng PLA và màng PLA-CaCO3 52 Bảng 3.6. Các đặc trưng TGA của màng PLA và PLA-CaCO3 53 Bảng 3.7. Vị trí các nhóm liên kết đặc trưng trong PLA và PLA- 55 CaCO3 Bảng 3.8. Các đặc trưng nhiệt của màng PLA và PLA-CaCO3 trước và sau thủy phân trong dung dịch HCl 62 Bảng 3.9. Các đặc trưng TGA của PLA trước và sau khi thủy phân trong dung dịch HCl ở các nồng độ khác nhau 63 Bảng 3.10. Các đặc trưng TGA của PLA-CaCO3 trước và sau khi thủy phân trong dung dịch HCl ở các nồng độ khác nhau 63 Bảng 3.11. Độ giảm khối lượng PLA trong màng PLA và màng PLA-CaCO3 trong dung dịch NaOH 0,1N Bảng 3.12. Độ giảm khối lượng PLA trong màng PLA và màng PLA-CaCO3 trong dung dịch kiềm NaOH 0,3N ở 68 nhiệt độ phòng 69 Bảng 3.13. Độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của màng PLACaCO3 sau khi thủy phân trong dung dịch NaOH 70 Bảng 3.14. Các đặc trưng nhiệt của màng PLA-CaCO3 trước và sau thủy phân trong dung dịch NaOH 0,3N ở nhiệt độ phòng 73 Bảng 3.15. Các đặc trưng TGA của PLA-CaCO3 trước và sau khi thủy phân trong dung dịch NaOH 0,3 N Bảng 3.16. Độ giảm khối lượng của màng PLA và PLA-CaCO3 sau thủy phân trong môi trường đệm photphat theo thời gian 76 Bảng 3.17. Độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của màng PLA và PLA-CaCO3 khi thủy phân trong dung dịch đệm photphat 77 Bảng 3.18. Các đặc trưng nhiệt của màng PLA-CaCO3 trước và sau thủy phân trong dung dịch đệm 78 Bảng 3.19. Các đặc trưng TGA của PLA-CaCO3 trước và sau khi thủy phân trong dung dịch đệm photphat 79 Bảng 3.20. Độ giảm khối lượng của màng PLA và PLA-CaCO3 theo thời gian chôn trong đất 85 Bảng 3.21. Độ bền kéo đứt của màng PLA và PLA-CaCO3 sau các khoảng thời gian chôn trong đất 86 Bảng 3.22. Độ dãn dài khi đứt của màng PLA và PLA-CaCO3 sau các khoảng thời gian chôn trong đất 86 Bảng 3.23. Các đặc trưng TGA của PLA-CaCO3 trước và sau khi chôn trong đất vườn 3 tháng 88 Bảng 3.24. Các đặc trưng nhiệt của màng PLA-CaCO3 trước và sau khi chôn trong đất vườn 89 Bảng 3.25. Độ giảm khối lượng của các mẫu PLA khi ngâm trong bùn hoạt tính hiếu khí (%) 92 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN Trang Hình 1.1. Sơ đồ tổng hợp PLA từ các hợp chất cacbohydrat 14 Hình 2.1. Mẫu vật liệu đo tính chất cơ lý 43 Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đùn thổi màng 45 Hình 3.1. Ảnh SEM của các mẫu ở các nhiệt độ gia công khác nhau 51 Hình 3.2. Ảnh SEM của màng PLA (a) và màng PLA-CaCO3 (b) 54 Hình 3.3. Phổ IR của màng PLA (a) và màng PLA-CaCO3 (b) 55 Hình 3.4. Độ giảm khối lượng PLA trong màng PLA trong dung dịch HCl với các nồng độ khác nhau 56 Hình 3.5. Độ giảm khối lượng PLA trong màng PLA-CaCO3 trong dung dịch HCl với các nồng độ khác nhau 56 Hình 3.6. Độ bền kéo đứt của màng PLA và màng PLA-CaCO3 trong dung dịch HCl 0,5N; 1N; 5N 58 Hình 3.7. Độ dãn dài khi đứt của màng PLA-CaCO3 trong dung dịch HCl 0,5N; 1N; 5N 58 Hình 3.8. Phổ hồng ngoại của màng PLA sau 8 tuần thủy phân trong dung dịch HCl 5 N 60 Hình 3.9. Phổ hồng ngoại của màng PLA-CaCO3 sau 7 tuần thủy phân trong dung dịch HCl 0,5N (a); 1 N (b) 61 Hình 3.10. Ảnh SEM của màng PLA sau 8 tuần thủy phân trong dung dịch HCl 1 N (a, b); 5 N(c, d) 65 Hình 3.11. Ảnh SEM của màng PLA-CaCO3 sau khi thủy phân 1 tuần (a), 7 tuần (b) trong HCl 0,5N; 1 tuần (c), 8 tuần (d) trong HCl 1N 66 Hình 3.12. Ảnh chụp các mẫu màng PLA sau các khoảng thời gian ngâm trong NaOH 0,1N (trái); 0,3N (phải) Hình 3.13. Ảnh chụp các mẫu màng PLA-CaCO3 sau các khoảng 67 thời gian ngâm trong NaOH 0,1 N (trái); 0,3N (phải) ở nhiệt độ phòng 68 Hình 3.14. Phổ IR của màng PLA sau 2 ngày thủy phân trong dung dịch NaOH 0,3N 71 Hình 3.15. Phổ IR của màng PLA-CaCO3 sau khi thủy phân 14 ngày trong dung dịch NaOH 0,3 N, ở nhiệt độ phòng 72 Hình 3.16. Ảnh SEM của màng PLA ban đầu (a) và sau 8 ngày thủy phân trong dung dịch NaOH 0,1N (b); 0,3 N (c) 74 Hình 3.17. Ảnh SEM của màng PLA-CaCO3 ban đầu (a) và sau 14 ngày thuỷ phân trong dung dịch NaOH 0,1 N (b); 0,3 N (c) 75 Hình 3.18. Phổ IR của màng PLA-CaCO3 thủy phân trong dung dịch đệm sau 7 tuần 78 Hình 3.19. Ảnh SEM của màng PLA-CaCO3 khi ngâm trong dung dịch đệm photphat 1 tuần (a) và 7 tuần (b) 80 Hình 3.20. Ảnh chụp quá trình chôn mẫu màng PLA và PLACaCO3 trong đất vườn 83 Hình 3.21. Ảnh chụp các mẫu màng PLA-CaCO3 sau các khoảng thời gian chôn trong đất vườn (trái), đất phòng thí nghiệm (phải) 84 Hình 3.22. Ảnh SEM của màng PLA-CaCO3 ban đầu (a) và sau khi chôn trong đất vườn 3 tháng (b) 88 Hình 3.23. Ảnh chụp quá trình ngâm mẫu trong bùn hoạt tính hiếu khí90 Hình 3.24. Ảnh chụp các mẫu màng PLA-CaCO3 ban đầu và sau các khoảng thời gian ngâm trong bùn hoạt tính hiếu khí Hình 3.25. Ảnh SEM của màng PLA-CaCO3 sau 7 ngày ngâm trong 91 bùn hoạt tính hiếu khí 94 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong thế giới hiện tại, chất dẻo đóng vai trò quan trọng gần như không thể thiếu trong sản xuất và sinh hoạt của con người. Tính đến năm 2014, toàn thế giới tiêu thụ 311 triệu tấn chất dẻo/năm. Hầu hết chúng trơ với điều kiện phân hủy trong môi trường tự nhiên và phải mất hàng trăm năm mới phân hủy khi chôn trong đất, gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, việc nghiên cứu để tìm ra chất dẻo và polyme xanh hơn, có khả năng phân hủy sinh học, thân thiện và không gây ô nhiễm môi trường để thay thế các chất dẻo và polyme không phân hủy sinh học thu hút được sự quan tâm lớn của các nhà khoa học. Từ thập kỷ 80 thế kỷ 20, các polyme có khả năng phân hủy sinh học đã bắt đầu được tiến hành nghiên cứu, số lượng các công trình nghiên cứu về chúng không ngừng tăng. Trong vài năm trở lại đây, việc nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme có khả năng phân hủy sinh học để thay thế các polyme khó phân hủy ở Việt Nam bước đầu cũng được tiến hành. Poly(axit lactic) là một trong số polyme có khả năng phân hủy sinh học được nghiên cứu và sản xuất nhiều nhất hiện nay. Nó có nhiều tính chất tốt như cơ tính cao, trong suốt, đặc biệt là khả năng tương hợp và phân hủy sinh học tốt, có thể điều chế từ nguồn nguyên liệu dễ tái sinh hàng năm là tinh bột. Tuy nhiên, PLA khá giòn và có độ cứng cao nên khó sử dụng làm vật liệu bao gói, quy trình chế tạo khá phức tạp và đòi hỏi công nghệ cao khiến giá thành PLA khá cao [22], vì thế có nhiều nghiên cứu đã trộn hợp PLA với các chất độn hoặc các polyme khác. Chính vì vậy tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu chế tạo, tính chất và quá trình phân hủy trong môi trƣờng của màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly (lactic axit)” 1 2. Đối tƣợng nghiên cứu 1/ Màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly (lactic axit). 2/ Tính chất lý hóa và quá trình phân hủy trong môi trường. 3. Phạm vi nghiên cứu 1/ Màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly (lactic axit) có và không có CaCO3. 2/ Thủy phân hai loại màng trong môi trường hóa chất và phân hủy trong môi trường sinh học. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu 1/ Chế tạo màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly (lactic axit) có và không có CaCO3. 2/ Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến tính chất màng. 3/ Sau khi thủy phân trong môi trường hóa chất và phân hủy trong môi trường sinh học, nghiên cứu sự giảm khối lượng của màng, tính chất cơ lý, ảnh SEM, phổ IR, phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiệt vi sai quét (DSC). 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 1/ Phương pháp nghiên cứu nguồn tài liệu. 2/ Phương pháp thực nghiệm. 6. Cấu trúc của luận văn Mở đầu Chương 1. Tổng quan (Trình bày tổng quan về polyme phân hủy sinh học và poly lactic axit. Qúa trình phân hủy poly lactic axit trong các môi trường). Chương 2. Thực nghiệm (Trình bày chi tiết về nguyên liệu, hóa chất, thiết bị, phương pháp, nội dung nghiên cứu). Chương 3. Kết quả và thảo luận (Trình bày kết quả nghiên cứu về chế tạo và đặc trưng lý hóa của màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly 2 lactic axit. Thủy phân polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly lactic axit trong môi trường hóa chất và phân hủy chúng trong môi trường sinh học). 7. Đóng góp mới của luận văn 1/ Luận văn đã chế tạo được màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly lactic axit có và không có CaCO3 bằng phương pháp đùn thổi. 2/ Sự phân hủy của màng polyme phân hủy sinh học trên cơ sở poly lactic axit ở dạng tấm, kích thước 2 x 11 cm, chiều dày 20 m đã được nghiên cứu đầy đủ trong cả môi trường không sinh học (các dung dịch HCl, NaOH, đệm photphat) và môi trường sinh học (đất ngoài môi trường tự nhiên, đất đặt trong phòng thí nghiệm và bùn hoạt tính). Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự phân hủy của màng đã được khảo sát kỹ và so sánh trong các môi trường khác nhau. 3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Polyme phân hủy sinh học 1.1.1. Khái niệm về polyme phân hủy sinh học Thuật ngữ phân hủy trong khái niệm polyme tự phân hủy thực ra chưa có định nghĩa thống nhất mặc dù đã được bàn luận tại một số hội nghị khoa học. Thuật ngữ phân hủy đã được dùng để bao hàm các sự kiện xảy ra cả trong môi trường tự nhiên và cả trong môi trường cơ thể sống của con người. Khái niệm về polyme phân hủy của Chielline được đề cập nhiều trong nghiên cứu, theo Chielline [17] polyme được gọi là polyme phân hủy khi chúng thỏa mãn các yêu cầu sau đây: - Giữ nguyên được cấu trúc và tính chất giống như các polyme thông thường trong thời gian sử dụng. - Sau khi đã sử dụng, polyme bị phân hủy thành các chất có KLPT thấp dưới tác động của các chất sinh, lý, hóa tồn tại trong tự nhiên. - Sản phẩm cuối cùng chuyển sang dạng CO2 và H2O. Mức độ phân hủy: Tùy theo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,…mà mức độ phân hủy có thể đạt từ 70-90% trong vòng 3 – 4 tháng. 1.1.2. Phân loại polyme phân hủy sinh học 1.1.2.1. Polyme tự nhiên phân hủy sinh học Polysacarit tự nhiên phân hủy sinh học chủ yếu gồm hai loại là tinh bột và xenlulozơ. Cả tinh bột và xenlulozơ đều có cấu tạo từ hàng trăm đến hàng nghìn vòng D-glucopyranozơ. Các vòng này nối với nhau bởi liên kết axetal. Trong tinh bột vòng glucozơ tồn tại ở dạng  , trong khi đó ở xenlulozơ nó tồn tại ở dạng  . Chính vì sự khác nhau đó mà enzym xúc tác phản ứng thủy phân liên kết axetal trong quá trình phân hủy sinh học của tinh bột và xenlulozơ là khác nhau và không thể thay thế cho nhau [3]. 4 Xenlulozơ đã được tách ra lần đầu cách đây khoảng 150 năm. Xenlulozơ có vài điểm khác biệt các polysacarit từ thực vật khác, đó là mạch đại phân tử rất dài và chỉ bao gồm một loại mắt xích cơ bản (Xenlobiozơ). Xenlulozơ không nóng chảy, không hòa tan trừ trong một số dung môi đặc biệt, vì vậy nó thường được biến đổi thành dạng dẫn xuất nhằm dễ gia công hơn. Qúa trình phân hủy sinh học của xenlulozơ là quá trình phức tạp vì xenlulozơ luôn tồn tại cùng với lignin. Một số loại nấm có thể tiết ra enzym xúc tác phản ứng oxy hóa xenlulozơ hoặc các oligome trọng lượng phân tử thấp tạo thành từ quá trình thủy phân xenlulozơ. Enzym peroxydaza cung cấp hydro peroxit tạo gốc tự do tấn công vào liên kết C2 – C3 của xenlulozơ, tạo thành "aldehyt" xenlulozơ rất hoạt động và có thể thủy phân tạo thành các đoạn mạch có khối lượng phân tử thấp hơn. Các enzym oxy hóa khác có thể oxy hóa vòng glucozơ và oligome tạo thành axit glucuronic. Ngoài ra Chitin/ chitosan là những polysacarit nguồn gốc thiên nhiên, được tách chiết và biến tính từ vỏ các loài giáp xác (tôm, cua, hến, trai, sò, mai mực, đỉa biển…), màng tế bào nấm họ zygemycetes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo… Chitin là một trong những polysacarit có nhiều trong tự nhiên chỉ sau xenlulozơ. Do cấu trúc bề mặt của chitin khá chặt chẽ, phẳng và mang nhóm chức axetyl nên khó tham gia vào các phản ứng hóa học, mặt khác lại không tan trong nước và các dung môi thông thường. Chitosan là một dẫn xuất quan trọng nhất của chitin, được tạo thành qua việc deaxetyl hóa nhóm axetyl của chitin thành nhóm chức amin và có nhiều ứng dụng trong thực tế. Chitin/ chitosan có tính tương thích sinh học, có hoạt tính kháng sinh và khả năng hấp thụ ion kim loại nặng, do đó được ứng dụng làm màng che, chất 5