đánh giá khả năng phối hợp enzym alcalase và pepsin để khử protein cho đầu tôm trong quá trình sản xuất chitin

i

LỜI CẢM ƠN
Báo cáo này là chuyên khảo lớn nhất để kết thúc hành trình của sinh viên, là
thành quả của 16 năm học tập và phấn đấu. Đây cũng là cơ hội để tôi bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc tới những người đã giúp đỡ tôi trong suốt những năm tháng qua.
Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Ngô Thị Hoài Dương,
cô Nguyễn Thị Mỹ Trang đã trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu và
hoàn thiện đề tài
Xin cảm ơn các thầy cô trong bốn năm gắn bó đã trang bị nền tảng cho em
những kiến thức chuyên môn cũng như kiến thức xã hội.
Xin cảm ơn Khoa Chế Biến, Viện Công Nghệ Sịnh Học và Môi Trường đã
tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất giúp em hoàn thành đề tài này.
Xin cảm ơn Gia đình, bạn bè, đã luôn âm thầm giúp đỡ trong các năm tháng
tới trường
Cuối cùng, xin chúc tất cả mọi người lời chúc sức khỏe và hạnh phúc.

ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2
1.1 TỔNG QUAN VỀ PHẾ LIỆU TÔM 2
1.1.1. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MẶT HÀNG TÔM VÀ KHẢ NĂNG TẬN
DỤNG PHẾ LIỆU TÔM Ở NƯỚC TA HỆN NAY 2

1.1.1.1. Tình hình xuất khẩu tôm ở nước ta 2
1.1.1.2. Thành phần, tính chất và tình hình tận thu phế liệu tôm. 5
1.1.2. TỔNG QUAN VỀ CHITIN 9
1.1.2.1. Cấu tạo, tính chất chitin: 9
1.1.2.2. Các phương pháp sản xuất chitin. 10
1.2.2.3. Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm 19
1.2.2.4. Ứng dụng chitin. 19
1.3.TỔNG QUAN VỀ ENZYM PROTEASE 20
1.3.1. Giới thiệu về enzym 20
1.3.2 . Tính ưu việt của enzym protease so với các chất xúc tác vô cơ khác 21
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym protease 22
1.3.4. Ứng dụng của enzym protease 23
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU. 27
2.1.1. Bã ép đầu tôm 27
2.1.2. Enzym Alcalase và Pepsin. 27
2.1.2.1. Enzym Alcalase. 27
2.1.2.2. Enzym Pepsin. 28

iii

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.2.1. Sơ đồ quy trình thí nghiệm tổng quát. 29
2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 30
2.2.2.1 Xác định hiệu suất thu dịch ép. 30
2.2.2.2 Xác định thành phần hóa học cơ bản của bã ép đầu tôm 31
2.2.2.3. Xác định thành phần hóa học trên bã thủy phân bằng Alcalase 32
2.2.2.4. Xác định nồng độ HCl và thời điểm bổ sung enzym Pepsin. 33
2.2.2.5. Xác định sự ảnh hưởng của nồng độ enzym Pepsin đến hiệu quả thủy phân.
34

2.2.2.6. Xác định sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả thủy phân. 35
2.2.3. Phương pháp xác định các chỉ tiêu 36
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37
3.1. Hiệu suất ép 37
3.2. Thành phần hóa học cơ bản của bã ép đầu tôm 38
3.3. Thành phần hóa học cơ bản của sản phẩm thủy phân bằng Alcalase. 38
3.4. Kết quả đo pH xác định nồng độ HCl và thời điểm bổ sung enzym Pepsin 39
3.5. Kết quả thí nghiệm xác định sự ảnh hưởng của nồng độ enzym Pepsin đến hiệu
quả thủy phân 41
3.6. Kết quả thí nghiệm theo dõi sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả thủy
phân. 43
3.7. Quy trình đề xuất 44
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47
PHỤ LỤC 49


iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 : Thành phần trọng lượng của các loại tôm 6
Bảng 1.2 : Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitin thu được theo quy trình cải tiến và
quy trinh hóa học truyền thống 19
Bảng 1.3: Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm chitin 19
Bảng 1.4: Các enzym được cố dịnh trên chitin 20
Bảng 1.5: Ảnh hưởng của các thông số lên hoạt động của enzym protease và chất
xúc tác vô cơ 22
Bảng 3.2: Thành phần hóa học cơ bản của bã ép đầu tôm. 38
Bảng 3.3: Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học cơ bản của bã thủy phân bằng
Alcalase: 38

v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Biểu đồ giá trị xuất khẩu tôm của nước ta từ năm 2006-2010 4
Hình 1.2: Biểu đồ tỷ lệ giá trị xuất khẩu tôm sang các thị trường năm 2010 4
Hình 1.3: Cấu trúc chitin 9
Hình 1.4 : Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm . 10
Hình 1.5: Quy trình sản xuất chitin tổng quát từ phế liệu thủy sản bằng phương
pháp hóa học. 11
Hình 1.6: Quy trình sản suất chitin tổng quát bằng phương pháp sinh học 13
Hình 1.7: Quy trình sản xuất chitin cải tiến từ phế liệu tôm có kết hợp xử lý enzym
protease và thu hồi protease và astaxanthin 15
Hình 1.8: Quy trình sản xuất chitin tổng quát từ phế liệu thủy sản bằng phương
pháp hóa học ở nước ta 17
Hình 1.9: Quy trình sử dụng enzym Flavourzyme trong công nghệ sản xuất chitin từ
phế liệu tôm 18
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình thí nghiệm tổng quát 29
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hiệu suất thu dịch ép đầu tôm 31
Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thành phần hóa học cơ bản của bã ép đầu
tôm 31
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thành phần hóa học trên bã thủy phân
bằng alcalase. 32
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ HCl và thời điểm bổ sung
enzym Pepsin. 33
Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định sự ảnh hưởng của nồng độ enzym
Pepsin đến hiệu quả thủy phân 34
Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả
thủy phân 35

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn khối lượng đầu tôm, dịch ép, bã ép 37
Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của pH theo thời gian 39
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của hàm lượng khoáng theo thời gian 40

vi

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn hàm lượng protein còn lại trong dịch thủy phân Pepsin và
bã chiết 42
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng protein trong dịch và bã theo thời
gian 43
Hình 3.6: Đề xuất quy trình sản xuất chitin 45

vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
GT: Giá trị
HL: Hàm lượng
KL: Khối lượng
NL: Nguyên liệu
TP: Thủy phân
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
TS: Tiến sỹ
XK: Xuất khẩu

1

LỜI NÓI ĐẦU
Tốc độ tăng trưởng của nền kinh tế đã kéo theo hệ quả tất yếu là môi trường
đang bị chịu nhiều ảnh hưởng nặng nề. Quy mô công nghiệp hóa ở nước ta đang diễn ra
mạnh mẽ. Lượng chất thải ở các ngành công nghiệp đang là vấn đề cần giải quyết cho

toàn xã hội. Để hạn chế tối đa sự ô nhiễm môi trường, người ta đã sử dụng rất nhiều biện
pháp thu hồi và xử lý phế liệu
Đặc thù của ngành công nghiệp chế biến thủy sản là lượng phế liệu và rác thải
hữu cơ rất lớn. Sử dụng một cách có hiệu quả phế liệu đang là một câu hỏi lớn cần giải
quyết.
Ở nước ta, tôm là mặt hàng xuất khẩu với số lượng lớn và được ưa chuộng trên
các thị trường, bên cạnh đó là lượng lớn phế liệu bao gồm đầu, vỏ. Việc tận dụng sản
xuất các sản phẩm giá trị gia tăng mà đặc biệt là chitin đang được các doanh nghiệp quan
tâm. Tuy nhiên hầu hết các cơ sở sản xuất chitin hiện nay đều sử dụng hòa chất trong các
khâu xử lý. Điều này lại nảy sinh vấn đề ô nhiễm môi trường do hóa chất và lượng dịch
protein quý giá không được thu hồi.
Chình vì thế, việc nghiên cứu sử dụng enzym vào sản xuất chitin là điều vô cùng
cần thiết, không những hạn chế tối đa những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường mà ta còn
thu hồi được lượng lớn dịch thủy phân để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng ứng dụng
trong y học, thực phẩm… Đây là bước đệm cho công nghệ sản xuất chitin ở nước ta vồn
còn lạc hậu.
Đã có rất nhiều nghiên cứu ở nước ta và trên thế giới về sử dụng enzym thủy
phân protein trong quá trình tách protein. Tuy nhiên việc sử dụng một enzym duy nhất lại
không cho chitin sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng do lượng protein còn lại trong chitin là
tương đối lớn.Chính vì vậy , em đã chọn đề tài “ Đánh giá khả năng phối hợp enzym
Alcalase và Pepsin để khử protein cho đầu tôm trong quá trình sản xuất chitin”.
Trong quá trình nghiên cứu và trình bày, chắc chắn báo cáo sẽ không tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp để nghiên cứu được hoàn
thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn.
Nha Trang, tháng 7 năm 2011
SV. Nguyễn Văn Trường

2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHẾ LIỆU TÔM
1.1.1. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MẶT HÀNG TÔM VÀ KHẢ NĂNG TẬN
DỤNG PHẾ LIỆU TÔM Ở NƯỚC TA HỆN NAY.
1.1.1.1. Tình hình xuất khẩu tôm ở nước ta
Cùng với sự phát triến nhanh của nền kinh tế nước ta trong những năm gần đây,
thì ngành thủy sản và đặc biệt là những sản phẩm xuất khẩu từ tôm đã đem lại nguồn
ngoại tệ khổng lồ.
Các mặt hàng tôm xuất khẩu rất đa dạng, nhưng phần lớn tôm được đưa vào chế
biến dưới dạng tôm vỏ bỏ đầu hoặc tôm lột, chủ yếu bao gồm:
- Tôm nguyên con (HOSO) cấp đông IQF
- Tôm vỏ bỏ đầu (HLSO) cấp đông IQF, block.
- Tôm PDTO hấp cấp đông IQF (IQF CPTO).
- Tôm vỏ bỏ đầu hấp cấp đông IQF.
- Tôm PDTO hấp cấp đông IQF.
- Tôm PD, PTO xẻ bướm tẩm bột.
- Tôm lột PTO (bỏ đầu, bỏ vỏ còn đuôi) cấp đông IQF, block.
- Tôm lột PD (bỏ đầu, bỏ vỏ, bỏ đuôi) cấp đông IQF, block.
- Tôm lột PTO xiên que đông IQF.
- Tôm lột PD xiên que đông IQF.
- Tôm PDTO NOBASHI.
- Tôm NOBASHI tẩm bột (EBI FURAI).
Theo thống kê mới nhất của FAO về xuất khẩu tôm sú trên thế giới, số liệu năm
2006, Việt Nam tiếp tục 4 năm liền đứng thứ 1 về giá trị xuất khẩu, đạt 1,25 tỷ USD. Về
sản lượng Việt Nam đứng thứ 4, với 131,615 tấn sau Thái Lan, Ấn Độ, Indonesia.
(VASEP). Số liệu xuất khẩu tôm của Việt Nam cho thấy ngành này vẫn tiếp tục tăn
g
trưởng mặc dù 2009 là năm hết sức khó khăn do ảnh hưởng suy thoái kinh tế toàn cầu.
Theo Hải quan Việt Nam, đến hết tháng 11 của năm 2009, số liệu xuất khẩu mặt hàng

3

tôm đi các thị trường của Việt Nam đạt: 190,490.000 tấn, trị giá 1.518 tỷ USD. Cả nước
có hơn 300 doanh nghiệp tham gia xuất khẩu tôm, trong đó có 60 doanh nghiệp dẫn đầu
chiếm hơn 80% kim ngạch; 120 doanh nghiệp có giá trị xuất khẩu tôm hơn 1 triệu USD.
Chủ yếu xuất cho các thị trường lớn như Nhật, Hoa Kỳ, Úc, Anh, Belgium, Canada,
Trung Quốc, Đức, Đài Loan và Nam Triều Tiên.
Năm 2009, xuất khẩu tôm được giữ vững, phần nhiều nhờ công đóng góp của con
tôm thẻ chân trắng. Tỷ lệ tôm thẻ chân trắng vẫn tiếp tục xu hướng tăng dần lên trong cơ
cấu chung bởi loại tôm này có năng suất cao, chất lượng tương đương mà giá thành nuôi
lại rẻ hơn. Hơn nữa người tiêu dùng trên thế giới đang thắt chặt chi tiêu, cần mua tôm giá
rẻ tôm thẻ chân trắng càng có lợi thế bứt phá. Mặt khác Việt Nam có lợi thế ở thị trường
tôm chân trắng cỡ nhỏ do có nguồn lao động. Thống kê năm 2009 cho thấy, Nhật Bản gia
tăng nhập khẩu tôm chân trắng, chiếm 18% khối lượng, Mỹ thị trường nhập khẩu tôm
chân trắng lớn nhất chiếm 28%. Theo thống kê sơ bộ, xuất khẩu tôm thẻ chân trắng năm
2009 đạt hơn 50,000 tấn với kim ngạch hơn 300 triệu USD.
Năm 2009, theo hiệp hội VASEP riêng ngành tôm đạt khối lượng xuất khẩu gần
210 nghìn tấn với kim ngạch xuất khẩu trên 1,67 tỷ USD, so với năm 2008 tăng 9,4% về
khối lượng và 3% về giá trị. Cũng theo tổng thư kí hiệp hội VASEP năm 2010 xuất khẩu
tôm chân trắng của Việt Nam dự kiến đạt 500 triệu USD, sản lượng đạt khoảng 150,000
tấn, tăng gấp đôi năm 2008. Cùng với sự tăng nhanh sản lượng xuất khẩu sản phẩm tôm
ra thị trường thì nguồn phế liệu do ngành này tạo ra cũng ngày càng tăng cao.
Theo thống kê của tổ chức Nông Lương thế giới FAO thì sản lượng tôm trên thế
giới khoảng trên dưới 4 triệu tấn /năm. Hầu hết sản lượng tôm trên thế giới từ các nước
đang phát triển như: Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Ecudo, Malaysia, Ấn Độ, và
Indonexia. Theo đó đã tạo ra một lượng phế liệu tôm rất lớn, ước tính có khoảng 1,6 triệu
tấn/năm. [1]
Năm 2010, Việt Nam đã XK gần 241.000 tấn tôm các loại, trị giá 2,106 tỷ USD,
tăng 13,4% về khối lượng và 24,1% về giá trị so với cùng kỳ năm 2009. Trong năm, giá

trị XK sang một sô thị trường chính đều tăng trưởng tốt từ 2,5% - 53,8%, chỉ có giá trị
NK tôm từ Việt Nam của Canađa giảm nhẹ 0,2% so với cùng kỳ năm 2009.

4

So với tháng 11/2010, giá trị XK tôm Việt Nam sang các thi trường chính trong
tháng 12 hầu hết đều tăng, riêng giá trị XK sang Mỹ, Pháp và Ôxtrâylia giảm từ 1,6 -
24,3 triệu USD. Cũng trong tháng này, giá trị XK sang thị trường Mỹ tuy giảm mạnh tới
24,3 triệu USD so với tháng trước đó, song vẫn giữ mức tăng tưởng khá so với cùng kỳ
năm 2009, tương ứng 18,3%.[11]


Hình 1.1: Biểu đồ giá trị xuất khẩu tôm của nước ta từ năm 2006-2010


Hình 1.2: Biểu đồ tỷ lệ giá trị xuất khẩu tôm sang các thị trường năm 2010
Tính đến ngày 15/4/2011, Việt Nam XK gần 52 nghìn tấn tôm sang 70 quốc gia và
vùng lãnh thổ trên thế giới, thu về 482 triệu USD. XK tôm sang Nhật Bản giảm sút kể từ
giữa tháng 3 và kéo dài sang tháng 4 do động đất và sóng thần. Tuy nhiên, mức giảm
không lớn và XK tôm sang Nhật Bản sẽ nhanh chóng tăng trưởng trở lại do nhu cầu tại
thị trường này tăng cao. XK tôm sang các nước EU trong thời gian qua cho thấy sức tăng
trưởng cao, điển hình như XK sang Đức tăng trên 139% về giá trị, sang Anh tăng 57%,
và sang Bỉ tăng gần 53%.

5

Từ đầu năm đến ngày 15/4/2011, Việt Nam XK gần 52 nghìn tấn tôm các loại, trị
giá trên 481 triệu USD, tăng 20,7% về khối lượng và 34% về giá trị so với cùng kỳ năm
ngoái. XK sang hầu hết các thị trường chính đều tăng trưởng mạnh. Riêng XK sang
Ôxtrâylia chứng kiến mức sụt giảm khá sâu kể từ đầu năm. [11]

Nhìn chung, tình hình xuất khẩu thủy sản nói chung, và mặt hàng tôm nói riêng
đang có những dấu hiệu tích cực với sự phát triển bền vững.
1.1.1.2. Thành phần, tính chất và tình hình tận thu phế liệu tôm.
Phần lớn tôm được đưa vào chế biến dưới dạng tôm vỏ bỏ đầu hoặc tôm lột PTO.
Từ thực tế đó ta thấy chất thải rắn trong sản xuất sản phẩm từ tôm chủ yếu là đầu và vỏ
nhưng tỷ lệ đầu tôm cao hơn. Phần đầu thường chiếm 34 ÷ 45%, phần vỏ 10 ÷ 15% trọng
lượng tôm nguyên liệu [7].
Sản lượng xuất khẩu tôm càng cao thì phế liệu tôm thải ra càng lớn. Phế liệu đầu
và vỏ tôm thường chiếm 50 ÷ 70% nguyên liệu ban đầu (Đỗ Văn Nam và cộng sự, 2005;
Shahidi và Synowiecki, 1991).Nguồn phế liệu này nếu biết tận dụng triệt để sẽ đem lại
nguồn lợi nhuận khổng lồ. Nó không chỉ đem lại giá trị kinh tế cao mà còn có ý nghĩa bảo
vệ môi trường.[8]
* Thành phần phế liệu tôm
Phế liệu tôm bao gồm đầu tôm, vỏ tôm và đuôi tôm. Ngoài ra trong quá trình sản
xuất còn có các dạng phế liệu như các mảnh tôm đứt gẫy, tôm biến đỏ, biến đen nhưng số
lượng ít. Chủ yếu vẫn là đầu tôm.

6

Bảng 1.1 : Thành phần trọng lượng của các loại tôm [7]
Loại tôm Đầu tôm Vỏ tôm
Thẻ 28.00 9.00
Sú 31.40 8.90
He 29.8 10.00
Chì 31.85 11.07
Bộp 31.55 12.15
Rảo 33.20 12.20
Gân 33.14 11.27
Rằn 33.90 10.40
Càng 51.95 8.56

Sắt 42.38 11.62
Hùm 63.40 5.50
Mũ ni 52.20 12.57
Vàng 31.75 13.07
* Thành phần hóa học của đầu tôm
Thành phần hóa học chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu tôm là protein, chitin,
khoáng, enzyme và sắc tố. Trong đó hàm lượng protein lên chiếm tới trên 50%.
- Protein trong đầu tôm tồn tại ở 2 dạng:
+ Dạng tự do: dạng này tồn tại trong nội tạng tôm hay trong cơ thịt.
+ Dạng liên kết: đây là protein không hòa tan, thường liên kết với chitin, calci
carbonate, với lipid tạo thành lipoprotein, sắc tố tạo proteincarotenoid như một phần
thống nhất quyết định tính bền vững của vỏ tôm.
- Enzym:
Trong đầu tôm chứa một lượng không nhỏ enzym nội tại, đó là enzym protease.
Nó tồn tại trong nội tạng nên chủ yếu nằm trong đầu tôm. Hoạt độ enzyme protease của
đầu tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/g tươi. Ngoài ra còn có enzyme alkaline phosphatesa,
chitinase, -N-acetyl glucosamidase.

7

- Chitin: tồn tại dưới dạng liên kết với protein, khoáng và những hợp chất hữu
cơ khác.
- Khoáng: trong thành phần đầu tôm có chứa một lượng muối vô cơ, chủ yếu là
calci carbonate.
- Sắc tố: sắc tố trong đầu tôm cũng như vỏ tôm chủ yếu là astaxanthin. Chất này
kết hợp với protein một cách chặt chẽ. Nhờ liên kết này mà thành phần astaxanthin trong
vỏ được bảo vệ, khi liên kết giữa astaxanthin và protein không còn nữa thì astaxanthin dễ
dàng tách ra và bị oxy hóa thành astaxin.
* Tình hình tận dụng phế liệu tôm ở nước ta hiện nay
Ở nước ta, mỗi năm có một lượng rất lớn phế liệu tôm được tạo ra, tính riêng

trong năm 2010 có khoảng hơn 89100 tấn phế liệu tôm được tạo ra, trong đó phế liệu đầu
là hơn 67400 tấn vì thế việc tận thu phế liệu tôm để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng
có giá trị kinh tế cao, cùng với việc đảm bảo môi trường đang là điều vô cùng cần thiết
đối với ngành thủy sản Việt Nam.
Trước đây phế liệu tôm chủ yếu dùng trong sản suất thức ăn gia súc. Bắt đầu từ
tháng 6 năm 2002, dự án sản xuất thử chitosan bắt đầu được thực hiện tại trường Đại học
Thủy sản Nha Trang. Quy trình sản xuất chất chitosan của trường Đại học Thủy sản khá
đơn giản. Vỏ tôm, cua, ghẹ được đưa vào bể xử lý - chúng là nguyên liệu để làm ra chất
chitin. Từ chitin qua xử lý thu được chitosan rất có giá trị. Phần lớn phế liệu tôm ở Việt
Nam đều được dùng làm nguyên liệu để sản xuất chitin – chitosan. Thực tế đã có nhiều
công ty chuyên sản xuất các sản phẩm chitin - chitosan như: công ty Phương Duy, khu
công nghiệp và khu chế xuất Cần Thơ, công ty TNHH kỹ nghệ sinh hóa Quốc Thành Việt
Trung - những doanh nghiệp tiên phong trong xử lý phế liệu thủy sản. Hàng năm tiêu thụ
gần 30.000 tấn phế liệu thủy sản.
Ngoài việc nghiên cứu sản xuất chitin- chitosan và các dẫn xuất của nó thì việc
thu hồi chất màu axtaxanthin, protein, khoáng là điều rất quan trọng.
- Sử dụng phế liệu tôm trong sản xuất chitin – chitosan:

8

Đây là biện pháp sử dụng phế liệu chính không chỉ ở Việt Nam mà hầu hết các
nước trên thế giới. Sử dụng phế liệu tôm sản xuất chitin-chitosan mang lại lợi ích kinh tế
cao và có ý nghĩa lớn bởi những ứng dụng tuyệt vời từ sản phẩm này.
Nguồn phế liệu sẵn có cho công nghiệp chitin đã làm cho các phân xưởng sản xuất
phát triển nhanh và hiện nay đã đạt mức trên 3.000 tấn chitin thô mỗi năm, chủ yếu là
xuất qua Trung Quốc. Nhu cầu phế liệu cho nền công nghiệp non trẻ này đã vượt qua khả
năng cung cấp của các nhà máy chế biến tôm khiến cho việc thu mua phế liệu tôm ngày
càng trở nên khó khăn và cạnh tranh rất cao.
- Sử dụng phế liệu tôm trong tách chiết astaxanthin:
Biện pháp này cũng là một hướng đi đem lại giá trị cao cho nguồn phế liệu tôm tại

Việt Nam.
- Sử dụng phế liệu tôm trong sản xuất thức ăn chăn nuôi:
Tùy theo từng vùng mà nguồn phế liệu này được dùng làm thức ăn chăn nuôi ở
các dạng khác nhau. Ở Nha Trang thường là dạng tươi (phế liệu nghiền nhỏ) và làm thức
ăn cho tôm cá dưới dạng bột. Chất lượng bột phụ thuộc vào chất lượng phế liệu và
phương pháp chế biến. Tận dụng theo hướng này mới chỉ giải quyết được 1/3 số phế liệu.
- Sử dụng phế liệu tôm sản xuất bột đạm đầu tôm:
Bột đạm đầu tôm được sản xuất từ nguồn phế liệu tôm và những nguồn nguyên
liệu tôm chất lượng thấp như tôm đứt gẫy, tôm đã bắt đầu biến màu và tôm nhỏ, tôm vụn.
Đây là một nguồn protein động vật tốt cho gia súc. Bột đầu tôm có khoảng 33÷34%
protein, trong đó có 4÷5% lyzin, 2,7% methionin. Ngoài ra bột đầu tôm giàu canxi 5,2%,
photpho 0,9% và các nguyên tố vi lượng khác.
Bột đầu tôm hiện nay được chế biến bằng cách thủ công. Nếu là tôm lớn thì người
ta dùng tay để bóc vỏ và đầu ra khỏi thân tôm. Phần thịt tôm được sấy hoặc phơi khô là
phần chính phẩm, còn phần vỏ và đầu được phơi nắng là phần phụ phẩm được dùng cho
chăn nuôi. Còn nếu là tôm loại nhỏ thì tôm được cho vào bao 50 kg rồi dùng cây để đập
dập cho đầu tôm tách khỏi thân tôm. Phần thân tôm được tách riêng bằng cách cho tất cả
lên một sàn lớn, rồi dùng tay chà xát để tách riêng ra từng phần một.

9

Bột đầu tôm có những phần đen với những màu khác nhau như: vàng nhạt, hồng,
cam và có mùi rất đặc trưng. Có hai loại bột đầu tôm, loại có nhiều vỏ và loại có nhiều
thịt.
Bột đầu tôm chứa nhiều vỏ là loại bột sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi như thức
ăn cho tôm, cá. Bột đầu tôm có nhiều thịt và được sản xuất với công nghệ cao hơn được
ứng dụng trực tiếp làm thực phẩm cho người. Các sản phẩm như bột canh tôm hay các
sản phẩm surimi có bổ sung bột tôm vừa tăng giá trị dinh dưỡng vừa tạo mùi đặc trưng
của sản phẩm. Ứng dụng bày không chỉ nâng cao được giá trị cho phế liệu tôm mà còn đa
dạng hóa được sản phẩm thực phẩm.

1.1.2. TỔNG QUAN VỀ CHITIN
1.1.2.1. Cấu tạo, tính chất chitin: [10]
Chitin được cấu tạo từ nhiều đơn vị N-acetyl-

-D glucosamin liên kết với nhau
thông qua cầu nối

-1,4 glucoside. Cấu trúc của chitin là một tập hợp các phân tử, liên
kết với nhau bởi các cầu nối glucoside và hình thành một mạng lưới các sợi có tổ chức.


Hình 1.3: Cấu trúc chitin
Tính chất:
- Chitin có màu trắng.
- Không tan trong nước, trong môi trường kiềm, acid loãng và các dung môi hữu
cơ như: rượu, ether
- Tan tốt trong các dung dịch đặc nóng như NaOH, thioxianat Liti (LiSCN) và
thioxianat canxi Ca(SCN)
2
.
- Phản ứng với NaOH, HCl
- Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc thì chitosan được tạo thành.


10

1.1.2.2. Các phương pháp sản xuất chitin.[5]
Sơ đồ tổng quát

Hình 1.4 : Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm .
Quy trình sản xuất chintin bao gồm các công đoạn: tách protein, tách khoáng, tẩy
màu. Việc tẩy màu tại các nước nhiệt đới như nước ta thường kết hợp quá trình phơi khô.
*Các phương pháp sản xuất chitin ở nước ngoài.
* Phương pháp hóa học:
Rất nhiều quy trính sản xuất chitin bằn phương pháp hóa học được nghiên cứu và
phát triển (No và cộng sự, 1989; Srikumlaithong và cộng sự, 1996; Roberts, 1998;
Stevens, 2002)Tuy nhiên có một số công đoạn xử lý khác nhau tùy theo tính chất phế
liệu, điều kiện sản xuất, quy mô sản xuất, các yếu tố kinh tế kỹ thuật và môi trường, yêu
cầu chất lượng sản phẩm.Sau đây là quy trình sản xuất chitin tổng quát:



Phế liệu
Kh
ử
protein

Kh

ử
khoáng

Chitin

T
ẩ
y màu


11

Hình 1.5: Quy trình sản xuất chitin tổng quát từ phế liệu thủy sản bằng phương
pháp hóa học.
Ưu điểm:
- Đơn giản, không đòi hỏi thiết bị máy móc phức tạp.
- Chi phí thấp.
- Dễ áp dụng để sản xuất lớn.
Nhược điểm:
- Chitin, chitosan thu được có độ nhớt thấp, phân tử lượng thấp.
Phế liệu tôm
Khử protein bằng NaOH
R
ử
a trung tính

R
ử
a

Rửa trung tính
Sấy
Chitin
Khử khoáng bằng HCl
Tẩy màu bằng NaOH hoăc H
2
O
2

12

- Protein, astaxanthin chua được tận dụng và thu hồi.
- Ô nhiễm môi trường do nước thải và hóa chất.
*Phương pháp sinh học:
Từ những năm 60 của thế kỉ trước đã có những nghiên cứu về ứng dụng enzym
protease để thủy phân protein (Takede và Abe, 1962; Takeda và Katsuura, 1964). Những
năm tiếp theo, enzym protease vi sinh vật Pseudomonas maltophilia được nghiên cứu để
khử protein trong vỏ tôm,cua (Shimahara va Takiguchi, 1988). Hàm lượng protein còn lại
trên chitin khoảng 5%.
Các nghiên cứu sử dụng enzym chymotrypsin và papain để thủy phân protein
trong phế liệu tôm (NellieGagne và cộng sự, 1993) cho thấy hàm lượng protein còn lại
trên chitin là khá thấp, cụ thể là 1,3% và 2,8%.
Dùng enzym Alcalase để thủy phân protein từ phế liệu tôm crangon, thu hồi được
64,3% protein (Synowiecki và cộng sự, 2000)[8]
Có một số nghiên cứu khử khoáng bằng lên men lactic hoặc sử dụng các acid
lactic, acid acetic (Mahmoud và Ghaly, 2006; Charoenvutuham và cộng sự, 2006)









13

Hình 1.6: Quy trình sản suất chitin tổng quát bằng phương pháp sinh học.



Phế liệu tôm
Kh
ử

protein b
ằ
ng protea
se ho
ặ
c lên
men vi sinh vật
R
ử
a

R
ử
a

T
ẩ
y màu

Chitin

Kh
ử
khoáng b
ằ
ng acid h
ữ
u cơ

R

ử
a/s
ấ
y khô


14

Ưu điểm:
- Enzym được sản xuất quy mô công nghiệp.
- Hạn chế sử dụng hóa chất
- Các điều kiện sản suất không khắc nghiệt.
- Ít ảnh hưởng có hại đối với môi trường.
- Khả năng khử khoáng của các acid hữu cơ tương đối cao.
- Thủy phân protein bằng enzim cho chitin có phân tử lượng lớn và độ nhớt cao
hơn quy trình xử lý hóa học.
- Các acid hữu cơ có thể giữ được đặc tính của chitin
- Các muối hữu cơ thu được từ quá trình khử khoáng có thể dùng như chất bảo
quản thực phẩm.
- Các acid hữu cơ được sản xuất bằng các phương pháp sinh học sử dụng nguồn
nguyên liệu có giá trị thấp hoặc phế liệu của các quá trình sản xuất công nghiệp, vì thế
giá thành không cao.
Nhược điểm:
- Chi phí xử lý bằng enzym cao hơn xử lý bằng háa học.
- Hàm lượng protein và khoáng còn lại trong chintin tương đối cao.
- Chưa ứng dụng được rộng rãi trong quy mô công nghiệp.
*Phương pháp sinh học kết hợp với hóa học:
Để khắc phục nhược điểm của phương pháp hóa học và phương pháp sinh học.
Việc nghiên cứu cải tiến quy trình sán xuất chitin từ phế liệu thủy sản bằng biệc kết hợp
xử lý sinh học (dùng protease) với hóa học và thu hồi astaxanthin là rất cần thiết. Với

hàm lượng protein và khoáng còn lại nhỏ hơn 1% đã đáp ứng được yêu cầu chất lượng
của chitin công nghiệp (Mukku và cộng tác viên, 2007).






15

Hình 1.7: Quy trình sản xuất chitin cải tiến từ phế liệu tôm có kết hợp xử lý enzym
protease và thu hồi protease và astaxanthin
Ưu điểm:
- Hàm lượng protein và khoáng còn lại trên bã nhỏ hơn 1%.
- Thu hồi được protein và astaxanthin
- Ít ảnh hưởng tới môi trường.
- Tạo hướng phát triển bền vững cho công nghiệp sản suất chitin.
Phế liệu tôm
Khử protein bằng Flavourzyme
Phân riêng
Chitin
Dịch lọc 2
Khử protein còn lại bằng NaOH loãng Dịch lọc 1
Phân riêng Phổi trộn
Thu hồi hỗn hợp protein
và astaxanthin
Khử khoáng bằng HCl

16

Nhược điểm:
- Yêu cầu kỹ thuật và công nghệ cao.
*Các phương pháp sản xuất chitin ở nước ta.
Đa số các cở sở sản xuất chitin ở nước đều sản xuất chitin dạng thô có chất lượng
thấp. Phương pháp sản xuất chủ yếu là dùng hóa học. Các quy trình sản xuất theo phương
pháp sinh học và phương pháp cải tiến chủ yếu được tiến hành nghiên cứu trong phòng
thí nghiệm.
* Phương pháp hóa học:

Quy trình sản xuất chitin tổng quát cũng tương đương với quy trình sản xuất chitin
tổng quát ở nước ngoài nhưng ta thay công đoạn sấy bằng phơi để tận năng lượng mặt
trời, qua đó tiết kiệm một phần chi phí năng lượng.



















17

Hình 1.8: Quy trình sản xuất chitin tổng quát từ phế liệu thủy sản bằng phương
pháp hóa học ở nước ta.



Phế liệu tôm
Khử protein bằng NaOH
Rửa trung tính
Rửa
Rửa trung tính
Phơi
Chitin

Khử khoáng bằng HCl
Tẩy màu bằng NaOH hoăc H
2
O
2


18

* Phương pháp sinh học:
Ở nước ta, đã có một số nghiên cứu ứng dụng enzym protease (Papain, Alcalase,
Protamex, Flavourzyme) để khử protein trong quá trình sản xuất chitin (Luyến, 2005;
Trung và cộng sự, 2007). Tuy nhiên các nghiên cứu này chỉ mới triển khai ở phòng thí
nghiệm và hàm lượng protein còn lại trên chitin cũng tương đối cao (6÷9%)

Hình 1.9: Quy trình sử dụng enzym Flavourzyme trong công nghệ sản xuất chitin
từ phế liệu tôm (Trung và cộng sự, 2007)

Phế liệu tôm
Xay nh
ỏ

Kh
ử
protein b
ằ
ng Flavourzume

Thu d
ị
ch prot
ein, astaxanthin

Kh
ử
protein còn l
ạ
i b
ằ
ng NaOH loãng

R
ử
a trung tính

Chitin

T
ỷ
l
ệ

Flavourzyme/phế
liệu: 0,1%
Thời gian: 6h
Nhiệt độ: 50
o
C
pH: 6.5

Kh
ử
khoáng b
ằ
ng HCl

R
ử
a trung tính