Nghiên cứu ứng dụng nấm men xử lý phế liệu tôm

I H C QU C GIA TP. HCM
TR

NG

I H C BÁCH KHOA

--------------------------

BÙI H U H NG

NGHIÊN C U
X

NG D NG N M MEN

LÝ PH LI U TƠM

Chun ngành: Cơng ngh th c ph m
Mã s : 8540101

LU N V N TH C S

TP. H CHÍ MINH, tháng 07 n m 2022


CƠNG TRÌNH
TR

NG

Cán b h

C HỒN THÀNH T I

I H C BÁCH KHOA –

I H C QU C GIA TPHCM

ng d n khoa h c: TS. T Th Minh Ng c

Cán b ch m nh n xét 1: TS. Nguy n Hoài H

ng

Cán b ch m nh n xét 2: PGS.TS. Hoàng Kim Anh
Lu n v n t t nghi p đ

c b o v t i Tr

ng

i h c Bách Khoa –

i h c Qu c

gia TPHCM
Th i gian b o v : 13/07/2022
Thành ph n h i đ ng đánh giá lu n v n bao g m:
1. Ch t ch h i đ ng: PGS.TS. Tôn N Minh Nguy t
2. Ph n bi n 1: TS. Nguy n Hoài H

ng

3. Ph n bi n 2: PGS.TS. Hoàng Kim Anh
4. y viên: TS. T Th Minh Ng c
5. y viên, th ký: PGS.TS. Tr n Th Thu Trà
Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá LV và Tr
ngành sau khi lu n v n đã đ

CH T CH H I

ng Khoa qu n lý chuyên

c s a ch a (n u có).

NG TR

PGS.TS. Tơn N Minh Nguy t

NG KHOA K THU T HĨA H C


I H C QU C GIA TP. HCM
TR

NG

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM

I H C BÁCH KHOA

c l p - T do - H nh phúc

NHI M V LU N V N TH C S
H tên h c viên: Bùi H u H ng

MSHV: 1870266

Ngày, tháng, n m sinh: 21/02/1993

N i sinh: Khánh Hòa

Chuyên ngành: Công ngh th c ph m

Mã s : 8540101

I. TÊN

TÀI: Nghiên c u ng d ng n m men x lý ph li u tôm

- Research on valorisation of shrimp by-product using yeast

II. NHI M V VÀ N I DUNG:
-

Xác đ nh thành ph n nguyên li u
Kh o sát kh n ng s d ng n m men đ x lý ph ph m tôm: hi u qu kh khoáng,
kh protein
Phân l p n m men t ngu n nguyên li u/th c ph m Vi t Nam và xác đ nh m t sơ tính
ch t sinh lý, sinh hóa c a các ch ng n m men phân l p đ c

Kh o sát kh n ng x lý ph ph m tôm c a các ch ng n m men

III. NGÀY GIAO NHI M V : 14/02/2022
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 13/07/2022
V. CÁN B H

NG D N: TS. T Th Minh Ng c
Tp. HCM, ngày 20 tháng 07 n m 2022.

CÁN B
B
0

H

NG D N

TS. T Th Minh Ng c
TR

CH NHI M B
1B

MÔN ÀO T O

GS. TS. Lê V n Vi t M n

NG KHOA K THU T HÓA H C

L ic m n
L i đ u tiên, em xin bày t lòng bi t n sâu s c t i TS. T Th Minh Ng c đã luôn
t n tình h

ng d n, t o m i đi u ki n giúp em hoàn thành lu n v n này.

Em xin g i l i c m n chân thành đ n các th y cô B môn Công ngh th c ph m,
Khoa K thu t hóa h c, tr

ng

i h c Bách Khoa thành ph H Chí Minh đã t n

tình truy n đ t ki n th c cho em trong su t th i gian h c t p t i tr

ng.

Sau cùng, em xin dành l i c m n chân thành đ n gia đình và b n bè đã ln đ ng
viên, khích l em trên con đ

ng h c t p và nghiên c u.

i


Tóm t t
M c đích c a nghiên c u này là kh o sát kh n ng lo i b protein, khống và lipid
trong ph ph m tơm c a m t s lồi n m men.
ph m tơm đ

u tiên, thành ph n hóa h c c a ph

c xác đ nh. Sau đó, hi u qu kh protein, hi u qu kh khoáng và hi u

qu kh lipid c a n m men Yarrowia lipolytica đ

c xác đ nh và so sánh v i vi khu n

Bacillus subtilis và ch ph m enzyme Alcalase. Ti p theo, v i m c tiêu tìm ra lồi
n m men phù h p v i đi u ki n th c t đ a ph
s d ng nh ngu n phân l p n m men.
s d ng các lo i đ

ng, ph ph m tôm và nem chua đ

c

c đi m hình thái, đ c tính sinh lý (kh n ng

ng, kh n ng sinh urease, nhi t đ sinh tr

ng t i đa) và đ c tính

sinh hóa (kh n ng sinh protease, kh n ng sinh lipase, kh n ng sinh acid) c a n m
men Y. lipolytica và các n m men phân l p đ
phân l p đ

c đ nh danh b ng ph

c xác đ nh. Song song đó, n m men

ng pháp gi i trình t Sanger. Cu i cùng, hi u qu

kh khoáng, hi u qu kh protein và hi u qu kh lipid c a các n m men trên ph
ph m tôm d

is

nh h

ng c a th i gian nuôi c y và m t đ gi ng c y đ

c kh o

sát.
K t qu cho th y thành ph n hóa h c c a ph ph m tơm g m hàm l
48,3 ± 0,3%, hàm l

ng lipid 5,0 ± 0,2%, hàm l

chitin 17,6 ± 1,1% (kh i l

ng protein

ng tro 31,0 ± 0,3%, hàm l

ng

ng ch t khô). So v i vi khu n B. subtilis và ch ph m

Alcalase, n m men Y. lipolytica th hi n hi u qu x lý ph ph m tôm cao nh t v i
hi u qu kh protein 85,8 ± 0,6%, hi u qu kh khoáng 49,4 ± 0,4%, và hi u qu kh
lipid 90,1 ± 0,1%, cho th y ti m n ng s d ng n m men đ x lý ph ph m tôm. T
ph ph m tôm và nem chua đã đ nh danh đ

c 2 loài n m men l n l

tropicalis và Pichia kudriavzevii. 2 loài n m men phân l p đ
tr

ng t i đa cao (42 C), s d ng đ

lipase và acid vào môi tr

c nhi u lo i đ

t Candida

c có nhi t đ sinh

ng, có kh n ng sinh protease,

ng nuôi c y. Tuy nhiên, hi u qu kh protein (26-33%),

hi u qu kh khoáng (35-48%) và hi u qu kh lipid (40-78%) c a chúng th p h n so
v i n m men Y. lipolytica.
Các n m men phân l p t ph ph m tôm và nem chua m c dù th hi n hi u qu
x lý ph ph m ch a t t nh ng đáng đ

c chú ý nghiên c u sâu h n. K t qu đ tài

cho th y ti m n ng x lý ph ph m tôm c a n m men nói chung hay n m men Y.

ii


lipolytica nói riêng, m ra h

ng nghiên c u m i là thu nh n chitin t ph ph m tôm

s d ng n m men nh tác nhân sinh h c.

iii


Abstract
This study aims to investigate deproteinization, demineralization and delipidation
efficiency of several yeasts on shrimp processing by-product. Firstly, chemical
composition of the shrimp by-product was analyzed. Next, deproteinization efficiency,
demineralization efficiency and delipidation efficiency on shrimp by-product of
Yarrowia lipolytica were determined and compared to those of Bacillus subtilis and
Alcalase preparation. After that, as setting purpose of finding out yeast fitting to local
conditions, the shrimp by-product and Nem chua were used as sources to isolate yeast
species. Morphology, physiological (sugar conversion ability, urease production,
maximum growth temperature) as well as chemical and biological properties (protease
production, lipase production, acid production) of these yeasts were examined.
Simultaneously, these isolated yeasts were identified using Sanger sequencing
method. Finally, their deproteinization efficiency, demineralization efficiency and
delipidation efficiency on shrimp by-product under the effect of incubation time and
inoculum size were evaluated.

The results showed that chemical composition of the shrimp processing byproduct including protein content of 48.3 ± 0.3%, lipid content of 5.0 ± 0.2%, ash
content of 31.0 ± 0.3%, chitin content of 17.6 ± 1.1% (on dry weight basis). Y.
lipolytica

expressed

demineralization

greater

efficiency

deproteinization
(49.4

±

0.4%)

efficiency
and

(85.8

delipidation

±

0.6%),

efficiency

(90.1 ± 0.1%) on shrimp by-product than B. subtilis and Alcalase did. On the other
hand, Candida tropicalis was identified from the shrimp by-product while from Nem
chua, Pichia kudriavzevii was determined. They exhibited high maximum growth
temperature (42 C) and were able to converse various types of sugar as well as secret
protease, lipase and acids. However, their deproteinization efficiency (26-33%),
demineralization efficiency (35-48%) and delipidation efficiency (40-78%) on shrimp
by-product were lower than those of Y. lipolytica.
Though yeasts isolated from the shrimp by-product and Nem chua expressed low
efficiency in removing non-chitin components in shrimp by-product, they deserved to
be deeply investigated. This study showed the great potential of employing yeast in

iv


general or Y. lipolytica in particular to treat shrimp by-product, which could be
considered as a new approach in chitin recovery from the by-product using yeast.

v


L i cam đoan
Tác gi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên c u c a b n thân tác gi . Các k t
qu nghiên c u và các k t lu n trong lu n án này là trung th c, và không sao chép t
b t k m t ngu n nào và d
(n u có) đã đ

i b t k hình th c nào. Vi c tham kh o các ngu n tài li u

c th c hi n trích d n và ghi ngu n tài li u tham kh o đúng quy đ nh.
H c viên cao h c

Bùi H u H ng

vi


M cl c
L i c m n ................................................................................................................ i
Tóm t t .....................................................................................................................ii
Abstract ................................................................................................................... iv
L i cam đoan........................................................................................................... vi
M c l c ..................................................................................................................vii
Danh m c hình ......................................................................................................... x
Danh m c b ng ......................................................................................................xii
t v n đ ................................................................................................................ 1
CH

NG 1: T NG QUAN ................................................................................... 3

1.1. Tôm và ph ph m ch bi n tôm ................................................................. 3
1.2. Chitin t ph ph m tôm .............................................................................. 4
1.2.1. Thu nh n chitin t v tôm b ng ph

ng pháp hóa h c....................... 8

1.2.2. Thu nh n chitin t v tơm b ng ph

ng pháp hóa sinh .................... 10

1.2.3. Thu nh n chitin t v tôm b ng ph

ng pháp sinh h c .................... 11

1.3. N m men và ng d ng trong x lý ph ph m th c ph m ........................ 13
1.3.1. Ngu n phân l p n m men .................................................................. 13
1.3.2. N m men Y. lipolytica và ng d ng x lý ph ph m th c ph m ........ 15
CH

NG 2: NGUYÊN LI U VÀ PH

NG PHÁP .......................................... 19

2.1. Nguyên v t li u, ch ng vi sinh v t và môi tr

ng ni c y ....................... 19

2.2. Hóa ch t và thi t b s d ng ....................................................................... 19
2.2.1. Hóa ch t ............................................................................................... 19
2.2.2. Thi t b s d ng ................................................................................... 20
2.3. B trí thí nghi m t ng quát ......................................................................... 21
2.4. Ph

ng pháp nghiên c u ............................................................................ 22

vii


2.4.1. Ph

ng pháp x lý ph ph m tôm ....................................................... 22

2.4.2. Ph

ng pháp phân l p và đ nh danh n m men .................................... 22

2.4.4. Ph

ng pháp kh o sát các tính ch t sinh hóa c a vi sinh v t .............. 23

2.4.5. Quy trình c y gi ng trên ph ph m tơm .............................................. 25
2.4.6. Quy trình s d ng enzyme alcalase x lý ph li u tôm ....................... 25
2.5. Ph

ng pháp phân tích............................................................................ 25

2.5.1. Ph

ng pháp xác đ nh thành ph n hóa h c ......................................... 25

2.5.2. Xác đ nh hi u qu kh khoáng ............................................................ 26
2.5.3. Xác đ nh hi u qu kh protein ............................................................. 26
2.5.4. Xác đ nh hi u qu kh lipid ................................................................. 27

CH

2.5.5. Ph

ng pháp xác đ nh ho t tính enzyme ............................................. 27

2.5.6. Ph

ng pháp x lý s li u ................................................................... 27

NG 3: K T QU VÀ BÀN LU N ........................................................... 28

3.1. Thành ph n hóa h c c a ph ph m tôm ..................................................... 28
3.2. Kh o sát kh n ng s d ng n m men đ x lý ph ph m tôm ................... 29
3.2.1. Hi u qu kh protein............................................................................ 29
3.2.2. Hi u qu kh khoáng ........................................................................... 32
3.2.3. Hi u qu kh lipid................................................................................ 34
3.3. Phân l p n m men t ngu n nguyên li u/th c ph m Vi t Nam ................. 35
3.3.1. Phân l p n m men t ph ph m tôm và nem chua .............................. 35
3.3.2.

c đi m hình thái c a n m men......................................................... 37

3.3.3.

c tính sinh lý .................................................................................... 40

3.3.4.

c đi m sinh hóa ................................................................................ 42

3.3.5.

nh danh n m men phân l p .............................................................. 46

3.4. Kh o sát kh n ng x lý ph ph m tôm c a các ch ng n m men .............. 47

viii


3.4.1.

nh h

ng c a th i gian nuôi c y đ n hi u qu kh protein, hi u qu

kh khoáng và hi u qu kh lipid c a các n m men trên ph ph m tôm ............ 47
3.4.2.

nh h

ng c a m t đ t bào đ n hi u qu kh protein, hi u qu kh

khoáng và hi u qu kh lipid c a các n m men trên ph ph m tôm ................... 51
CH

NG 4: K T LU N VÀ KI N NGH ......................................................... 54

4.1. K t lu n ....................................................................................................... 54
4.2. Ki n ngh ..................................................................................................... 54
Tài li u tham kh o.................................................................................................. 55
Ph l c.................................................................................................................... 65
Ph l c A: Ph

ng pháp phân tích .................................................................... 65

Ph l c B: K t qu thí nghi m ........................................................................... 78
Ph l c C: Hình nh thí nghi m ......................................................................... 87

ix


Danh m c hình
Hình 1.1. Ph ph m tơm ................................................................................................. 4
Hình 1.2. C u trúc hóa h c c a chitin ............................................................................ 5
Hình 1.3. C u trúc -chitin, -chitin và -chitin ........................................................... 6
Hình 1.4. S s p x p các vi s i trong -chitin, -chitin và -chitin .............................. 7
Hình 1.5: Mơ ph ng q trình thu nh n chitin t tơm.................................................... 7
Hình 1.6. Quy trình t ng qt thu nh n chitin t ph ph m tơm ................................... 8
Hình 2.1. B trí thí nghi m t ng quát ........................................................................... 21
Hình 3.1. Hi u qu kh protein c a n m men Y. lipolytica, vi khu n B. subtilis và ch
ph m enzyme Alcalase ................................................................................................. 29
Hình 3.2. Ho t tính protease c a môi tr

ng nuôi c y n m men Y. lipolytica, vi khu n

B. subtilis và c a ch ph m enzyme Alcalase .............................................................. 31
Hình 3.3. Hi u qu kh khoáng c a n m men Y. lipolytica, vi khu n B. subtilis và ch
ph m enzyme Alcalase ................................................................................................. 33
Hình 3.4. Hi u qu kh lipid c a n m men Y. lipolytica, vi khu n B. subtilis và ch
ph m enzyme Alcalase ................................................................................................. 34
Hình 3.5. Khu n l c phân l p đ

c t ph ph m tơm.................................................. 36

Hình 3.6. Hình thái t bào S1 (a), S2 (b), S3 (c) và S11 (d) quan sát d

i kính hi n vi

v i đ phóng đ i 40X ................................................................................................... 36
Hình 3.7. Hình thái t bào N1 (a), N2 (b) và N3 (c) quan sát d

i kính hi n vi v i đ

phóng đ i 40X .............................................................................................................. 37
Hình 3.8. Khu n l c n m men Y. lipolytica (a), N3 (b) và S2 (c) trên môi tr

ng th ch

YPDA sau 2 ngày ......................................................................................................... 38
Hình 3.9. Hình thái t bào n m men Y. lipolytica (a), N3 (b) và S2 (c) trên môi tr
th ch YPDA trong 2 ngày quan sát d

ng

i kính hi n vi v i đ phóng đ i 40X ............. 39

x


Hình 3.10. Hình thái t bào n m men Y. lipolytica (a), N3 (b) và S2 (c) nuôi c y trên
lam v i môi tr

ng th ch YPDA sau 24 gi quan sát d

i kính hi n vi v i đ phóng

đ i 40X ......................................................................................................................... 39
Hình 3.11. K t qu kh o sát kh n ng sinh protease sau 3 ngày c a n m men Y.
lipolytica (a), N3 (b) và S2 (c)...................................................................................... 43
Hình 3.12. Ho t tính protease c a môi tr

ng sau 3 ngày nuôi c y n m men............. 43

Hình 3.13. K t qu kh o sát kh n ng sinh lipase quan sát trên đ a th ch và d

i kính

hi n vi sau 3 ngày c a n m men Y. lipolytica (a), N3 (b) và S2 (c). ............................ 44
Hình 3.14. K t qu kh o sát kh n ng sinh acid quan sát trên đ a th ch YPDA có b
sung CaCO3 sau 2 ngày c a n m men Y. lipolytica (a), N3 (b) và S2 (c). ................... 45
Hình 3.15. Trình t DNA xác đ nh t n m men N3..................................................... 47
Hình 3.16. Trình t DNA xác đ nh t n m men S2 ..................................................... 47
Hình 3.17. Hi u qu kh protein c a các ch ng n m men theo th i gian ni c y..... 48
Hình 3.18. Hi u qu kh khoáng c a các ch ng n m men theo th i gian ni c y .... 49
Hình 3.19. Hi u qu kh lipid c a các ch ng n m men theo th i gian ni c y......... 50
Hình 3.20. Hi u qu kh protein c a các ch ng n m men thay đ i theo m t đ t bào
...................................................................................................................................... 52
Hình 3.21. Hi u qu kh khống c a các ch ng n m men thay đ i theo m t đ t bào
...................................................................................................................................... 53
Hình 3.22. Hi u qu kh lipid c a các ch ng n m men thay đ i theo m t đ t bào .. 53

xi

Danh m c b ng
B ng 1.1. Hi u qu kh khống và kh protein trên ph ph m tơm s d ng ph

ng

pháp hóa h c ................................................................................................................... 9
B ng 1.2. Nghiên c u thu nh n chitin t v tơm s d ng ph
B ng 1.3. Lồi và s l

ng gi ng n m men phân l p đ

B ng 1.4. N m men đ nh danh đ

ng pháp sinh h c ....... 12

c t nem chua .................... 14

c t h tiêu hóa c a tơm ....................................... 15

B ng 1.5. Ví d s d ng Y. lipolytica đ x lý hay nâng cao giá tr cho ph ph m .... 18
B ng 2.1. Hóa ch t s d ng trong nghiên c u ............................................................. 20
B ng 2.2. Thi t b s d ng ........................................................................................... 20
B ng 2.3. Ph

ng pháp xác đ nh thành ph n hóa h c ................................................. 26

B ng 3.1. Thành ph n hóa h c c a ph ph m tôm ...................................................... 28
B ng 3.2. pH môi tr

ng YPD và YP sau 2 ngày nuôi c y các loài n m men ............ 45

xii


tv nđ
Chitin và d n xu t c a chitin (chitosan, tosyl chitin, chitin oligosaccharides, triyl
chitin…) đ

c ng d ng trong nhi u ngành nh th c ph m, d

c ph m, y sinh, m

ph m,... v i các vai trò khác nhau nh màng bao t phân h y, ch t mang d

c ph m,

ch t mang ch t có ho t tính sinh h c [1],...Bên c nh đó, chúng cịn th hi n nhi u ho t
tính sinh h c nh
th

ho t tính kháng vi sinh v t, kháng oxy hóa, ch a lành v t

ng,...[2]. Chitin đ

c thu nh n t nhi u ngu n nguyên li u t nhiên khác nhau

nh đ ng v t giáp xác (tôm, cua, ru c,…), côn trùng (ki n, b c p, nh n,…), đ ng v t
thân m m (m c, hàu, nghêu,…), t o (t o nâu, t o xanh,…) và m t s loài vi sinh v t
[3]. Trong đó, hi n nay, ph ph m tôm đ

c xem là m t ngu n s n xu t chitin ti m

n ng và ph bi n.
Theo báo cáo c a T ng c c Th y s n, s n l

ng tôm nuôi

n

c ta các lo i n m

2021 đ t 970 nghìn t n. Tuy nhiên, trong quá trình s n xu t s n ph m t tôm, ch y u
là tôm đông l nh, ph ph m ch bi n tôm g m đ u, v , đuôi, chân tôm chi m 48-56%
kh i l
đ

ng tôm b th i b [4]. Chitin trong v tôm chi m kho ng 15-40% [5], hi n

c thu nh n ch y u b ng ph

ng pháp hóa h c. Ph

acid/base n ng đ cao, nguy c cao gây ô nhi m môi tr
ph

ng pháp thân thi n v i môi tr
Ph

ng pháp này s

d ng

ng. Do đó, địi h i có m t

ng h n đ thu nh n chitin t ph ph m tôm.

ng pháp sinh h c có u đi m thân thi n v i mơi tr

s d ng hóa ch t, enzyme, đã và đang đ

ng, gi m đ

c chi phí

c ng d ng r ng rãi thu nh n chitin t ph

ph m tơm nói riêng, và các ngu n khác nói chung [6]. Ph

ng pháp này s d ng vi

sinh v t có kh n ng sinh acid h u c và/ho c protease ngo i bào đ lo i mu i và
protein ph ph m tôm.
N m men Yarrowia lipolytica khơng nh ng có kh n ng s n xu t và ti t ra canh
tr

ng nhi u lo i enzyme t nhiên nh protease, lipase lip2p có ho t tính cao mà cịn

t ng h p đ

c các acid h u c

nh

acid citric, acid isocitric, succinic acid,

-ketoglutaric acid, itaconic acid [7]. T đó có th th y ti m n ng ng d ng loài vi
sinh v t này v i m c đích lo i kho ng và protein nh m thu nh n chitin t ph ph m

1


tôm. H n n a, hi n trên th gi i và

Vi t Nam, ch a tìm th y có cơng b s d ng

n m men nói chung hay n m men Y. lipolytica đ thu nh n chitin t ph ph m tơm.
Vì v y, nghiên c u này h

ng đ n đánh giá kh n ng lo i protein, lipid và khống

trong ph ph m tơm c a n m men Y. lipolytica đ ng th i so sánh v i n m men phân
l p t nem chua và n m men phân l p t ph ph m tôm.

2


CH

NG 1: T NG QUAN

1.1. Tôm và ph ph m ch bi n tôm
Theo báo cáo c a T ng c c Th y s n, n m 2021, di n tích tơm n

c l th ni

đ t 747 nghìn ha (ni tơm sú là 626 nghìn ha, di n tích ni tơm th chân tr ng 121
nghìn ha). S n l

ng tôm nuôi các lo i n m 2021 đ t 970 nghìn t n (t ng 4,3% so v i

n m 2020); trong đó, tơm sú 265 nghìn t n, tơm th chân tr ng 655 nghìn t n, cịn l i
là tơm khác. Kim ng ch xu t kh u tôm n m 2021 đ t 3,9 t USD (t ng 5,4% so v i
n m 2020). N m 2022, ngành th y s n ph n đ u s n xu t kho ng 260-270 nghìn con
tơm b m (tơm th chân tr ng 200-210 nghìn con, tơm sú 60 nghìn con); tơm gi ng
kho ng 140-150 t con (tôm th chân tr ng 100-110 t con và tơm sú 30-40 t con).
Di n tích ni tơm đ t 750 nghìn ha; s n l

ng tơm các lo i 980 nghìn t n, trong đó

tơm sú 275 nghìn t n, tơm th chân tr ng 675 nghìn t n, cịn l i là tơm khác. Kim
ng ch xu t kh u tôm đ t 4 t USD.
Theo B Công th
d

ng Vi t Nam, ph n l n tôm xu t kh u đ

c đ a vào ch bi n

i d ng bóc v b đ u, t l đ u chi m 34-45%, ph n v còn l i chi m 10-15%

tr ng l

ng c a tơm ngun li u do đó l

ng ph li u tơm

kho ng 325 nghìn t n/n m (n m 2019). Ngành tơm t ng tr

Vi t nam

c tính

ng nhanh kéo theo l

ng

ph ph m tôm c ng gia t ng theo t l thu n, có th lên đ n h n 450 nghìn t n vào
n m 2025, t

ng ng m i ngày có h n 1 000 t n ph ph m b th i lo i kh i dây

chuy n s n xu t.
Theo B Nông nghi p và Phát tri n Nông thôn, n m 2018, s n l

ng ni tr ng

tơm là 766 nghìn t n, giá tr xu t kh u đ t 3,55 t USD, trong đó t ng l

ng ph

ph m tơm đã 250-350 nghìn t n; d tính, t i giai đo n 2021-2025, v i s n l

ng nuôi

tr ng 1,1 tri u t n, Chính ph k v ng giá tr xu t kh u đ t 10 t USD, trong đó l

ng

ph ph m tơm s là 400-500 nghìn t n.
Trên th gi i, kho ng 4 tri u t n tôm đ

c khai thác và ch bi n (s li u n m

2018) [1]. Tuy nhiên, trong quá trình s n xu t s n ph m t tôm, ch y u là tôm đông
l nh, ph ph m ch bi n tôm g m đ u, v , đuôi, chân tôm chi m 48-56% kh i l

ng

tôm b th i b [2, 8]. Vi c th i b ph ph m ch a qua x lý d n đ n nguy c cao gây
ô nhi m môi tr

ng và nh h

ng đ n s c kh e con ng

i do các h p ch t phân gi i

b i các vi sinh v t [9]. Do đó, vi c t p trung vào nghiên c u t n d ng ph ph m c a

3

ngành ch bi n th y h i s n t o ra nh ng s n ph m có giá tr gia t ng đã và đang thu
hút các nhà khoa h c

Ngu n: V.

Vi t Nam và trên th gi i.

c, “Th y s n Vi t Nam,” 20 03 2022. [Tr c tuy n]. Available:

/>
Hình 1.1. Ph ph m tơm
Ph ph m tơm đ

c cơng b có ch a 20-40% protein, 20-50% canxi carbonate,

15-40% chitin, h p ch t màu và lipid [10]. T đó có th th y, ph ph m tôm là ngu n
ti m n ng thu nh n các h p ch t sinh h c nh protein, chitin, các h p ch t màu,…
Canxi carbonate t ph ph m tôm đ

c thu nh n, sau đó chuy n thành canxi oxit nh

vào quá trình x lý nhi t và s d ng nh ch t kháng khu n, kháng n m, ch t xúc tác
cho quá trình s n xu t d u diesel sinh h c [11, 12]. Protein trong ph ph m tôm đ

c

nhi u nhà khoa h c t n d ng s n xu t d ch th y phân protein có ho t tính sinh h c
nh ho t tính kháng oxy hóa [13-15], ho t tính liên k t s t [16, 17], ho t tính liên k t

đ ng [18],…Các nghiên c u thu nh n chitin t ph ph m tôm c ng đ

c nhi u nhà

khoa h c công b [9, 21, 22].
1.2. Chitin t ph ph m tơm
C u trúc hóa h c c a chitin (poly (N-acetyl D-glucosamine) ho c poly- -[1,4]-Nacetyl-d-glucosamine) g n gi ng v i cellulose nh ng nhóm hydroxyl (-OH)
đ

c thay th b i nhóm acetyl amine (-NHCOCH3) [1] (Hình 1.2).

4

v trí C2


Ngu n: S. M. Joseph, S. Krishnamoorthy, R. Paranthaman, J. A. Moses, and C.
Anandharamakrishnan, “A review on source-specific chemistry, functionality, and applications of
chitin and chitosan,” Carbohydr. Polym. Technol. Appl., vol. 2, no. January, p. 100036, 2021, doi:
10.1016/j.carpta.2021.100036.

Hình 1.2. C u trúc hóa h c c a chitin
Trong t nhiên, chitin t n t i 3 d ng d hình, -, -, và -chitin (Hình 1.3 và Hình
1.4):
-chitin là d ng t n t i ch y u c a chitin và đ

c tìm th y trong nhi u ngu n

khác nh nh con ru c, tôm hùm, cua và bi u bì cơn trùng [1]. Vi s i trong -chitin
s p x p song song ng

c chi u nhau, d dàng hình thành liên k t hydro n i phân t ,

t o ra c u trúc ch t ch , t ng đ tinh th và đ c ng [23].
-chitin có m t trong nang m c và Aphrodite chaetae [1]. -chitin có s s p x p
các vi s i song song cùng chi u nhau, h n ch hình thành liên k t hydro n i phân t ,
c u trúc linh đ ng h n -chitin [23].
-chitin đ

c tìm th y trong m c Loligo và b cánh c ng Ptinus [1]. -chitin là

d ng h n h p c u trúc -chitin và -chitin [23].
Quá trình sinh t ng h p chitin trong đ ng v t giáp xác b t đ u t quá trình th y
phân glycogen b i enzyme phosphorylase và s n ph m đ
Phosphate. D

c chuy n thành glucose-1-

i tác đ ng c a enzyme phosphomutase, glucose-1-phosphate chuy n

thành glucose-6-phosphate tr

c khi t o thành fructose-6-phosphate b i enzyme

hexokinase. Khi có m t L-glutamine và enzyme aminotransferase, fructose-6phosphate đ

c chuy n hóa thành glucosamine-6-Phosphate. Sau đó, N-

5

acetyltransferase chuy n g c acetyl t acetyl co-A vào glucosamine-6-Phosphate đ
t o thành N-acetylglucosamine-6-Phosphate. Ti p theo, phosphoacetylglucosamine
mutase xúc tác ph n

ng chuy n N-acetylglucosamine-6-Phosphate thành N-

acetylglucosamine-1-Phosphate và ti p t c đ

c chuy n hóa thành UDP-N-

acetylglucosamine nh vào enzyme pyrophosphorylase. T đó, chitin đ
d

c hình thành

i s xúc tác c a enzyme chitin synthase [24].

Ngu n: T. Fgd, M. Lel, A. Sml, D. Rjsp, R. O. V, and L. Pighinelli, “Nanomedicine and
Nanoscience Research Different Aspects of Chemical and Biochemical Methods for Chitin
Production a Short Review,” J Nanomed Nanosci, no. 2, pp. 1–11, 2018, doi: 10.29011/2577-1477.

Hình 1.3. C u trúc -chitin, -chitin và -chitin
V tôm bao g m 3 l p màng: màng ngoài, màng gi a và màng trong. Chitin có
m t ch y u

màng trong c a l p v và đ

c bao b c b i protein, góp ph n t o nên

đ c ng c a v tôm. L p màng trung gian ch a chitin và khống trong khi l p màng
ngồi ch a canxi carbonate và protein [25, 26]. Vì v y, đ thu nh n chitin c n lo i b

6


mu i canxi carbonate và protein [27] (Hình 1.5). T ng qt quy trình thu nh n chitin
t v tơm bao g m ti n x lý v tôm và lo i b protein và khống (Hình 1.6).

Ngu n: T. Fgd, M. Lel, A. Sml, D. Rjsp, R. O. V, and L. Pighinelli, “Nanomedicine and
Nanoscience Research Different Aspects of Chemical and Biochemical Methods for Chitin
Production a Short Review,” J Nanomed Nanosci, no. 2, pp. 1–11, 2018, doi: 10.29011/2577-1477.

Trái sang ph i: -chitin, -chitin và -chitin
Hình 1.4. S s p x p các vi s i trong -chitin, -chitin và -chitin
Các ph

ng pháp lo i b protein và canxi carbonate g m ph

(s d ng acid và ki m m nh), ph
ph

ng pháp hóa h c

ng pháp hóa sinh (s d ng ch ph m enzyme),

ng pháp sinh h c (s d ng vi sinh v t).

Ngu n: J. Chakravarty, C. L. Yang, J. Palmer, and C. J. Brigham, “Chitin extraction from lobster
shell waste using microbial culture-based methods,” Appl. Food Biotechnol., vol. 5, no. 3, pp. 141–

154, 2018, doi: 10.22037/afb.v%vi%i.20787.

Hình 1.5: Mơ ph ng q trình thu nh n chitin t tôm

7


Hình 1.6. Quy trình t ng quát thu nh n chitin t ph ph m tôm
1.2.1. Thu nh n chitin t v tơm b ng ph

ng pháp hóa h c

Lo i khống là q trình lo i b khống kh i ph ph m tôm, đ c bi t là canxi
carbonate, b ng acid m nh, th

ng dùng là sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic

acid, nitric acid, và formic acid [28]. Trong nh ng acid trên, hydrochloric acid (HCl)
là acid đ

c s d ng ph bi n nh t.

n ng đ

HCl 0,25-2M, nhi t đ

i u ki n lo i khoáng th

ng đ

g n 100 C, th i gian x

c áp d ng g m

lý 0,5-48 gi

[1].

Hydrochloric acid ph n ng v i canxi carbonate (d ng r n) t o thành canxi clorua tan
trong dung d ch và gi i phóng khí CO2, ph

ng trình ph n ng nh sau [28]:

Lo i protein là quá trình phá v liên k t hóa h c gi a protein và chitin b ng cách
s d ng base.
b

ng d ng trong l nh v c y sinh, lo i protein ra kh i chitin là m t

c r t quan tr ng do protein có th gây d

d ch NaOH v i n ng đ 0,125-5,0 M đ

ng cho con ng

i. Thông th

ng, dung

c s d ng đ lo i protein trong v tôm d

i

đi u ki n nhi t đ 60-100 C, th i gian x lý 1-72 gi [1]. Tuy nhiên, NaOH khơng ch
lo i protein mà cịn deacetyl hóa chitin [28]. Do đó m c đ acetyl hóa c a chitin thu
đ

c khó ki m sốt.
Trong v tơm có ch a h p ch t màu, đi n hình là carotenoid v i hàm l

ng

24-50 µg/g ph ph m tơm [29, 30]. Do đó, trong q trình thu nh n chitin t ph

8


ph m tơm địi h i ph i th c hi n quá trình kh màu đ thu đ

c s n ph m chitin

không màu. Dung môi h u c nh hexane, acetone, natri hypochlorite, và hydrogen
peroxide th

ng đ

Chitin thu đ

c s d ng đ kh màu chitin t ph ph m tơm [28].
c b ng ph

khống c ng nh kh protein

ng pháp x lý hóa h c

nhi t đ phịng có m c đ kh

m c trung bình 70-80%. Hi u qu kh khống và kh

protein có th đ t t i 98-100% trong đi u ki n x lý nhi t đ cao (50-90 C) trong th i
gian dài (lên t i 24 gi ) ho c c n n ng đ acid/ ki m cao (1-2M) (B ng 1.1).
B ng 1.1. Hi u qu kh khoáng và kh protein trên ph ph m tôm s d ng
ph ng pháp hóa h c
i u ki n x lý

HCl 0,25 M, t l 1:25 (g/ml), 2 gi , nhi t đ phịng

Hi u qu

Hi u qu

kh

kh

khống

protein

80%

[31]

NaOH 0,5 M, t l 1:25 (g/ml), 2 gi , nhi t đ phòng
HCl 0,55M, t

l 1:10 (g/ml), 15 phút, nhi t đ

TLTK4

71%
[32]

99%

phòng
NaOH 1M, t l 1:1 (g/ml), 24 gi , 70 C

99%

HCl 1,55 M, t l 1:10 (g/ml), 6 gi , 50 C

98%

[33]

NaOH 0,75M, t l 1:2,25 (g/ml), 24 gi , nhi t đ

99%

phòng
HCl 1,1 M, t l 1:10 (g/ml), 6 gi , nhi t đ phòng

99%

[34]

NaOH 0,5M, t l 1:30 (g/ml), 24 gi , 90 C

100%

HCl 0,5 M, t l 1:10 (g/ml), 90 phút, nhi t đ phòng

100%

[35]

NaOH 2M, t l 1:4 (g/ml), 4 gi , 45 C
M c dù ph

99%

ng pháp hóa h c hi u qu trong vi c lo i khoáng, lo i protein đ thu

nh n chitin t ph ph m tôm, nh ng x lý ph ph m v i n ng đ acid/base cao trong
th i gian dài c ng thêm nhi t đ x lý cao d n đ n thay đ i tính ch t hóa lý, m c đ
acetyl hóa, depolymer hóa và ho t tính sinh h c c a chitin thu đ
c nh đó, hóa ch t s d ng có nguy c cao gây ô nhi m ô tr
d ng đ duy trì nhi t đ x lý cao c ng là nh

9

c [1, 3, 26]. Bên

ng và n ng l

c đi m đáng l u ý c a ph

ng s
ng pháp


hóa h c [26].

th i b ra mơi tr

ng an tồn, địi h i q trình x lý hóa ch t s

d ng, t ng chi phí s n xu t chitin trong cơng nghi p [5]. Ngồi ra, protein thu đ
trong ph

c

ng pháp hóa h c có giá tr th p, th m chí khơng th s d ng làm th c n

ch n nuôi [3].
1.2.2. Thu nh n chitin t v tơm b ng ph
Trong ph

ng pháp hóa sinh

ng pháp hóa sinh, protease, enzyme th y phân protein, đ

c s d ng

thay th base đ lo i protein trong quá trình thu nh n chitin t ph ph m tôm. Nhi u
lo i protease đã đ

c s d ng đ thu nh n chitin t v đ ng v t giáp xác nh papain,

trypsin, pepsin, devolvase, alcalase và pancreatin [28]. Quá trình lo i b protein s
d ng protease có th th c hi n tr
lo i khống đ

c th c hi n tr

c ho c sau quá trình lo i khống. Thơng th

ng,

c nh m h n ch s có m t các ch t c ch đ i v i

protease, t ng hi u qu ho t đ ng c a ch ph m enzyme [36]. Tuy nhiên, lo i protein
s d ng nh ng ch ph m enzyme k trên khá t n kém do chi phí s n xu t enzyme khá
cao [37]. Do đó, enzyme thơ thu nh n t n i t ng cá ho c vi khu n đ
th . Vi c này t n d ng đ

c ngu n ph ph m ngành công nghi p ch bi n cá đ ng

th i gi m nguy c ô nhi m môi tr

Nhi u ch ph m protease th
thu nh n chitin t

c s d ng thay

ng c a chúng [28].
ng m i đ

c s d ng đ lo i protein trong quá trình

đ ng v t giáp xác nh

Alcalase 2.4L, Pancreatin, Delvolase,

Cytolase PCL5, Econase CEPi và MP 100, Maxazime NNP và Cellupulin MG. Trong
đó, Alcalase 2.4L (Novo Nordisk A/S), m t endo serine protease có ngu n g c t
Bacillus licheniformis, đ

c s d ng ph bi n nh t. Ch ph m Alcalase đ

tính đ c hi u c a nó đ i v i các acid amin k n

c ch n do

c, t o ra d ch th y phân protein

khơng có v đ ng c ng nh q trình th y phân d ki m sốt. H n n a, d ch th y phân
protein t o thành là m t ngu n cung c p acid amin thi t y u ti m n ng [3]. Hi u qu
kh protein c a ch ph m Alcalase trên v tôm đ

c công b trong kho ng 54-97%

[3].
Ph

ng pháp hóa sinh h n ch t i thi u ph n ng depolymer hóa và deacetyl hóa

chitin, d dàng thu đ

c chitin có m c đ polymer hóa và m c đ acetyl hóa mong

mu n [28]. Bên c nh đó, d ch th y phân protein thu nh n đ

c t ph

ng pháp hóa

sinh có thành ph n acid amin cân b ng, phù h p ng d ng trong th c ph m hay th c
n ch n nuôi [3].

c bi t, d ch th y phân protein ph ph m tôm s d ng enzyme

10