Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong quá trình thu hồi carotenoprotein từ phế liệu đầu tôm

i

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả các thầy cô trong Viện
Công nghệ sinh học và Môi trường đã tận tâm giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý
báu và hết lòng giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em có được những nền tảng
kiến thức không chỉ trong suốt bốn năm học tập tại trường và còn trên những bước
đường sau này.
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn của mình,
thầy PGS.TS Trang Sĩ Trung đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bài
báo cáo này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Ths. Nguyễn Công Minh đã
luôn theo sát và trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn tận tình cho em trong suốt thời gian
thực tập.
Bên cạnh đó, em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô và cán bộ Phòng thí
nghiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Chế
biến đã tạo điều kiện, hỗ trợ cho em thực tập tại phòng thí nghiệm.
Qua đây em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên và tiếp
thêm sức mạnh về tinh thần để em hoàn thành bài tốt nghiệp này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, ngày …… tháng….năm 2012
Sinh viên thực hiện


Nguyễn Thị Hoàng Nhạn

ii

MỤC LỤC

Trang
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
LỜI MỞ ĐẦU vi
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1
1.1. Tổng quan về phế liệu tôm 1
1.1.1. Thành phần, tính chất của phế liệu tôm 1
1.1.2. Sản lượng phế liệu tôm 2
1.1.3. Các hướng tận dụng phế liệu tôm hiện nay 3
1.2. Tổng quan về carotenoprotein 5
1.2.1 Protein trong phế liệu tôm 6
1.2.2 Astaxanthin trong phế liệu tôm 7
1.2.3 Phức hợp carotenoid – protein 8
1.2.4 Ứng dụng của carotenoprotein 9
1.3. Ứng dụng của vi sinh vật trong quá trình thủy phân protein 10
1.3.1. Vi khẩn Bacillus subtilis 10
1.3.2. Tổng quan về enzyme protease 11
1.4. Tình hình nghiên cứu 12
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 12
1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 15
1.5. Các phương pháp thu hồi protein trong phế liệu tôm 18

1.5.1. Phương pháp vật lý 19
1.5.2 Thu hồi protein bằng phương pháp hóa lý 20
1.5.3 Phương pháp sinh học 21
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
2.1. Đối tượng nghiên cứu 23
iii

2.1.1. Phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng 23
2.1.2. Chế phẩm vi sinh vật 23
2.1.3. Hóa chất 23
2.2. Phương pháp nghiên cứu 24
2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 24
2.2.2. Bố trí thí nghiệm xác định phương pháp xử lý cơ học 25
2.2.3. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ vi sinh vật/ phế liệu 27
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ vi sinh vật 28
2.3. Các phương pháp phân tích 30
2.4. Phương pháp xử lý số liệu 30
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
3.1 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng 31
3.2. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ học đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
protein 32
3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi sinh vật/ phế liệu đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
protein 33
3.4. Ảnh hưởng của thời gian ủ vi sinh vật đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
protein 36
3.5. Đánh giá chất lượng carotenoprotein thu được 38
3.6 Đề xuất quy trình sản xuất 39
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41
4.1 KẾT LUẬN 41
4.2 KIẾN NGHỊ 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42
PHỤ LỤC 46




iv

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hoá học của phế liệu tôm đông lạnh (%) 1
Bảng 1.3 . Hàm lượng protein của phế liệu tôm trước và sau khi ép 19
Bảng 1.3. Kết quả thu hồi protein của phương pháp bổ sung enzyme 22
Bảng 3.1. Thành phần hoá học cơ bản của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng 31
Bảng 3.2. Chất lượng carotenoprotein thu được 38

v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc phân tử Astaxanthin 8
Hình 1.2. Vi khuẩn Bacillus subtilis 11
Hình 1.3. Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin, chitosan từ phế liệu
tôm 13
Hình 1.4. Quy trình thu hồi protein và astaxanthin từ dịch thải của quá trình
sản xuất chitin từ phế liệu tôm 15
Hình 1.5. Quy trình thu nhận phức hợp carotenoprotein truyền thống 17
Hình 1.6. Quy trình thu hồi carotenoprotein có sử dụng enzyme Protease 18
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 24
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định phương pháp xử lý cơ học 26
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ vi sinh vật/phế liệu 27
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ vi sinh vật 29
Hình 3.1. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ học đến hiệu suất thu hồi chế
phẩm protein 32
Hình 3.2. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ học đến hiệu suất thu hồi
astaxanthin trong chế phẩm protein 33
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi sinh vật/phế liệu đến hiệu suất thu hồi chế
phẩm protein 34
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi sinh vật/phế liệu đến hiệu suất thu hồi

astaxanthin 35
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất thu hồi chế phẩm protein
36
Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất thu hồi astaxanthin 37
Hình 3.6. Quy trình thu hồi carotenoprotein từ phế liệu đầu tôm bằng chế phẩm
vi sinh vật 39


vi

LỜI MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản xuất khẩu được đánh giá là ngành
kinh tế mũi nhọn của cả nước. Trong năm 2009, kim ngạch xuất khẩu thủy sản đạt
4,4 tỉ USD, trong đó chế biến tôm đông lạnh xuất khẩu chiếm 15,9% về khối lượng
(khoảng 210.000 tấn) và 36,9% về giá trị [14]. Tuy nhiên, quá trình chế biến tôm
cũng tạo ra một lượng lớn phế liệu, khoảng 100.000 tấn/năm, bao gồm cả đầu và vỏ
tôm, điều này gây nên một áp lực lớn cho công tác xử lý, bảo vệ môi trường. Trong
phế liệu tôm có rất nhiều thành phần có giá trị như chitin, protein, astaxanthin,
khoáng hữu cơ… Tuy nhiên hiện nay lượng phế liệu này chủ yếu được sử dụng để
làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất chitin. Các quy trình sản xuất chitin đang sử
dụng là các quy trình hóa học và chỉ tập trung thu hồi chitin mà không thu hồi các
thành phần có giá trị là protein và astaxanthin. Mặt khác, chất lượng của protein và
astaxanthin trong qui trình hóa học thường thấp do ảnh hưởng các hóa chất xử lý và
vì vậy không được thu hồi mà thải ra môi trường, dẫn đến gây ô nhiễm trầm trọng
môi trường xung quanh.
Xuất phát từ thực tế trên, đề tài:“Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong quá
trình thu hồi carotenoprotein từ phế liệu đầu tôm” được thực hiện.
2. Mục đích

Đề tài thực hiện nhằm thu hồi hỗn hợp carotenoprotein tận dụng làm thức ăn
chăn nuôi, góp phần hình thành và phát triển ngành công nghiệp xử lý phế liệu thủy
sản theo hướng bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
3. Nội dung nghiên cứu:
 Xác định thành phần cơ bản của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng.
 Xác định các điều kiện thích hợp để thủy phân đầu tôm bằng chế phẩm
vi sinh vật.
 Đánh giá hiệu suất thu hồi kết tủa protein.
1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan về phế liệu tôm
1.1.1. Thành phần, tính chất của phế liệu tôm [5]
Phế liệu tôm chủ yếu là đầu, vỏ và đuôi tôm, ngoài ra còn phần thịt vụn do
bóc nõn không đúng quy trình kỹ thuật. Tùy thuộc vào từng loài, sản phẩm chế biến
khác nhau mà lượng phế liệu tôm thu được khác nhau.
Trong phế liệu tôm, phần đầu thường chiếm khoảng 35 – 45%, phần vỏ
chiếm 10 – 15% trọng lượng của tôm nguyên liệu. Tuy vậy tỷ lệ này còn phụ thuộc
vào giống, loài và giai đoạn sinh trưởng.
Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu, vỏ tôm là chitin, protein, canxi
cacbonat, sắc tố astaxanthin, khoáng… Tỷ lệ giữa các thành phần này là không ổn
định, chúng thay đổi theo đặc điểm sinh thái, sinh lý, loài, công nghệ,… Thành
phần chitin và protein trong vỏ tôm khô chiếm khoảng 11 – 27,5% và 23,3 – 53%.
Theo Meyer và cộng sự (1986) thành phần hoá học của phế liệu tôm như sau:
Bảng 1.1. Thành phần hoá học của phế liệu tôm đông lạnh (%)

Protein: Trong phế liệu tôm thường là loại protein không hòa tan, do đó khó
trích ly khỏi vỏ, nó tồn tại dưới hai dạng:
- Dạng tự do: Tồn tại trong các cơ quan nội tạng và các cơ gắn ở phần vỏ.

- Dạng phức hợp: Ở dạng này protein không hòa tan và thường liên kết với
Chitin, CaCO
3
như một phần thống nhất của vỏ tôm
Chitin: Tồn tại ở dạng liên kết với protein, khoáng và các hợp chất hữu cơ
khác, do vậy gây khó khăn cho việc tách chiết chúng ra khỏi phế liệu.
Nguyên liệu Protein Chitin Lipid Tro Calci Phospho
Đầu tôm 53.5 11.1 8.9 22.6 7.2 1.68
Vỏ tôm 22.8 27.2 0.4 31.7 11.1 3.16
2

Canxi: Trong vỏ, đầu tôm có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ yếu là
muối CaCO
3
.
Sắc tố: Trong vỏ tôm thường có nhiều loại sắc tố nhưng chủ yếu là
astaxanthin – dẫn xuất của caroten, thường ở dạng liên kết với acid béo (ester hóa)
hay với protein tạo nên một phức hợp chặt chẽ có màu xanh đặc trưng cho tôm. Khi
liên kết này bị phá vỡ thì astaxanthin dễ dàng bị oxi hóa thành astaxin.
Ngoài các thành phần chính kể trên, trong vỏ và đầu tôm còn có các thành
phần khác như: nước, lipid, phospho, enzyme…
Enzyme: Trong phế liệu tôm cũng có chứa một số loại enzyme, theo Tạp chí
Khoa học và Công nghệ Thủy sản (số 5/1993) thì hoạt độ enzyme protease của đầu
tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/gam tươi.
Từ thành phần hóa học của phế liệu tôm cho thấy đây là nguồn nguyên liệu
phong phú không chỉ sản xuất Chitin – Chitosan mà còn chứa một lượng protein,
astaxanthin và các acid béo không no có lợi cho cơ thể cần được thu hồi, để tận
dụng làm thức ăn chăn nuôi. Từ đó, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, đồng thời
giảm ô nhiễm môi trường, đưa ngành thủy sản phát triển một cách bền vững.
1.1.2. Sản lượng phế liệu tôm [15]

Năm 2009, sản lượng tôm nuôi của Châu Á đạt 2,83 triệu tấn, trong đó có
2,307 triệu tấn tôm chân trắng (Panaeus vannamei) và 522.000 tấn tôm sú (P.
monodon). Sản lượng tôm nuôi năm 2009 và triển vọng của năm 2010 tại một số
quốc gia nuôi tôm chủ yếu ở Châu Á:
Trung quốc, năm 2009 ước tính đạt 1,2 triệu tấn tôm chân trắng, trong đó có
560.000 tấn nuôi trong các ao ven bờ. Sản lượng nuôi tôm sú và các loại khác trong
họ tôm He (Penaeidae) như P. chinensis P. japonicus là 150.000 tấn. Năm 2010,
ước tính tổng sản lượng tôm nuôi đạt 1,45 triệu tấn.
Thái Lan, năm 2009 sản lượng tôm nuôi ước tính khoảng từ 520.000 –
537.000 tấn. Từ năm 2010 – 2012, ước tính sản lượng đạt 525.000 tấn năm 2010,
tăng lên 551.000 tấn năm 2011 và 578.000 tấn năm 2012.
3

Việt Nam, từ cuối năm 2008 – 2009 sản lượng tôm sú ước tính giảm khoảng
40%.
Indonesia sản lượng rôm nuôi giảm, ước tính chỉ đạt 345.000 tấn. Năm 2010,
với việc khôi phục lại sản xuất từ các vùng nuôi tôm bị dịch bệnh ở Lampung,
Medan và Đông Java, dự tính sản lượng sẽ tăng lên 265.000 tấn tôm chân trắng và
120.000 tấn tôm sú.
Căn cứ vào tình hình trên cho thấy, năm 2009 sản lượng tôm trên thế giới và
Châu Á có giảm do các nguyên nhân về thời tiết, dịch bệnh và đặc biệt do ảnh
hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế - tài chính thế giới năm 2008. Tuy nhiên, sang
năm 2010 sản lượng tôm tăng trở lại, kéo theo lượng phế liệu đầu và vỏ tôm cũng
tăng.
1.1.3. Các hướng tận dụng phế liệu tôm hiện nay [4]
Phế liệu từ các khâu chế biến cần được thu hồi và bảo quản thích hợp. Cần
phải thu gom riêng những loại khác nhau như đầu, vỏ,… do thành phần và tiềm
năng sử dụng, giá trị sử dụng của chúng khác nhau đáng kể.
Phế liệu tôm dễ hỏng một phần vì chứa enzym phân giải protein, một phần
do quá trình phân huỷ vi sinh. Lượng protein ở đầu tôm mất đi vì bị ươn thối có tới

trên 10% đồng thời có thể làm giảm chất lượng sản phẩm tôm. Để hạn chế sự ươn
thối này, cần thường xuyên thu gom và bảo quản lạnh phế liệu. Ngoài ra còn phải
tiến hành ngay các công đoạn chế biến tiếp theo như luộc, cấp đông hay sấy khô để
chế biến phế liệu thành bán thành phẩm ổn định, sau đó sẽ được sử dụng hoặc bán.
1.1.3.1 Sản xuất Chitin – chitosan [4]
Chitin là polysaccharide có đạm, thành phần cần thiết của vỏ giáp xác. Trong
vỏ tôm, cua hàm lượng chitin rất cao (10 – 20% trọng lượng vỏ khô). Việc sản xuất
chitin, chitosan nhìn chung gồm các công đoạn sau :
 Tách khoáng.
 Tách protein.
 Deacetyl bằng xút nồng độ cao.
4

Chitosan là dẫn xuất của chitin sau khi thủy phân bằng xút đậm đặc. Nó được
ứng dụng rộng rãi trong việc xử lý nước, trong công nghiệp, nông nghiệp, y dược,
mỹ phẩm.
1.1.3.2 Sản xuất thức ăn chăn nuôi [4]
Hiện nay, ở nước ta đa số sử dụng phế liệu tôm đông lạnh để sản xuất thức
ăn chăn nuôi. Rất nhiều thức ăn chăn nuôi bán chạy hiện nay có chứa bột tôm, trong
một số trường hợp, bột tôm chiếm đến 30% thành phần thức ăn. Bột tôm được chế
biến tốt có chứa acid amine tương tự như acid amine trong đậu tương hay trong bột
cá.
Để sản xuất thức ăn gia súc chất lượng cao, phế liệu tôm sử dụng là loại tốt
và không bị phân hủy, nếu không sản phẩm sẽ có chất lượng thấp. Do vậy việc xử
lý và chế biến phế liệu cẩn thận có ý nghĩa rất quan trọng để thu được bột tôm có
chất lượng cao. Công nghệ chế biến áp dụng để sản xuất bột tôm có ảnh hưởng đến
giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, do các acid béo thiết yếu sẽ bị ảnh hưởng nếu áp
dụng công nghệ chế biến không phù hợp. Các carotenoid như astaxanthin có thể bị
suy giảm chất lượng nếu bị xử lý nhiệt quá mức.
Hiện nay có hai phương pháp được áp dụng phổ biến trong sản xuất bột tôm

là: phương pháp sấy khô bằng nhiệt và phương pháp ủ xilô.
 Phương pháp sấy khô bằng nhiệt : Phương pháp có ưu điểm là đơn
giản, có thể chế biến nhanh một lượng lớn phế liệu tôm đông lạnh, tính kinh tế cao.
Nhược điểm là chất lượng kém và giá trị dinh dưỡng không cao.
 Phương pháp ủ xilô: Theo phương pháp này người ta sử dụng acid
hữu cơ và vô cơ trong việc ủ nhằm làm tăng tác động của enzym, khử trùng và hạn
chế sự phát triển của vi sinh vật. Sau khi ủ, tiến hành trung tính bằng kiềm, chất ủ
được làm thức ăn chăn nuôi. Phương pháp này có ưu điểm là chất lượng tốt nhưng
giá thành cao, phức tạp, không kinh tế.
1.1.3.3 Sản xuất carotenprotein [4]
Carotenoprotein là phức hợp của protein và astaxanthin. Trong phế liệu tôm
đặc biệt rất giàu protein nên khi sản xuất chitin cần phải xem xét thu hồi protein.
5

Sắc tố astaxanthin tuy hàm lượng nhỏ nhưng giá thành lại cao trên thị trường (2500
USD/kg). Hơn nữa astaxanthin còn là một carotenoid có tác dụng kích thích sinh
trưởng, kháng một số bệnh. Nó là chất tạo màu nên được sử dụng trong kỹ thuật
nuôi trồng thủy sản, công nghiêp, thực phẩm.Vì vậy hiện nay vấn đề tận dụng
astaxanthin trong công nghiệp chế biến phế liệu tôm là vấn đề đang được nhiều
nước quan tâm.
1.1.3.4 Sản xuất súp và canh [4]
Có thể sử dụng các mẫu thừa của tôm chất lượng cao sau khi chế biến để làm
canh và súp tôm. Đầu tôm được sử dụng để làm nguyên liệu tạo mùi cho món súp
tôm đặc. Đầu tôm nước ngọt, Macrobrachium rosenbergii, có mùi vị đặc biệt rất
phù hợp cho công dụng này. Tôm vụn được sử dụng làm món canh tôm.
1.1.3.5 Làm các sản phẩm định hình [4]
Thịt tôm vụn hoặc không đạt chuẩn có thể được chế biến thành các sản phẩm
định hình. Sản phẩm này được định hình lại thành hình con tôm hay các hình dạng
trang trí khác như bánh tròn, viên, khoanh tôm. Bằng cách tạo ra các hình dạng khác
nhau, bao bột hoặc tẩm ướt gia vị, người ta có thể làm ra rất nhiều sản phẩm tôm

đẹp mắt. Các sản phẩm định hình này được làm chín trong các lò thường hoặc lò vi
sóng giống như các sản phẩm được chế biến từ tôm khác.
1.2. Tổng quan về carotenoprotein [12]
Carotenoprotein là tên gọi chung của phức hợp bao gồm một protein và một
carotenoid liên kết với nhau. Phức hợp protein và sắc tố này được tìm thấy rất phổ
biến trong cơ thể động vật biển không xương sống. Sự tương tác giữa carotenoid và
protein là một đặc điểm sinh lý quan trọng trong cơ thể một số sinh vật sống.
Carotenoid ở trong cơ thể sinh vật có tính bền vững hơn so với khi đã được tách
chiết. Trong những hệ thống quang hợp, các sắc tố như carotenoid, chlorophyll hoặc
bacteriochlorophyll đều được định vị trong những phức hợp protein-sắc tố nhằm
đảm bảo vị trí và sự định hướng chính xác của các loại sắc tố này, đóng vai trò quan
trọng trong quá trình truyền năng lượng ở cơ thể sinh vật.
6

Ngoài ra, sự phân bố của carotenoprotein trong tự nhiên cũng khá đa dạng. Ở
thực vật, các carotenoid thường định vị trên một số lượng lớn các grana của lục lạp,
và chúng tồn tại ở dạng phức hợp carotenoprotein. Động vật không xương sống ở
biển như động vật da gai, động vật thân mềm, nhìn chung là các nhóm sinh vật chứa
nhiều phức hợp carotenoprotein trong cơ thể. Bên cạnh đó, các loại tảo, bao gồm cả
tảo đơn bào hai roi (indoflagellate) cũng sử dụng phức hợp carotenoprotein như
những thụ quan ánh sáng.
Carotenoid ở dạng tự do thường có màu vàng, cam hoặc đỏ. Tuy nhiên, trong
cơ thể những loài động vật biển không xương sống, các phức hợp carotenoprotein
tạo nên nhiều màu khác nhau như xanh lá cây, xanh dương và tía. Một ví dụ điển
hình là α-crustacyanin, một phức hợp astaxanthin-protein trong vỏ tôm hùm
(Homarus gammarus) có màu xanh dương. Khi còn sống, cơ thể loài tôm hùm này
có màu xanh đen; tuy nhiên, sau khi được nấu chín, cơ thể chúng chuyển thành màu
đỏ cam. Màu đỏ này được tạo ra nhờ một loại carotenoid là astaxanthin (3,3’-
dihydroxy-β,β’-carotene-4,4’-dione) được phóng thích ra ở dạng tự do thông qua
quá trình biến tính phức hợp astaxanthin-protein bởi nhiệt.

Carotenoprotein là phức hợp của carotenoid và protein. Tuy nhiên, đối với
đối tượng lớp giáp xác thì thành phần carotenoid này chủ yếu là astaxanthin. Do vậy
trong phạm vi nghiên cứu một khóa luận tốt nghiệp, tôi chủ yếu tập trung đề cập
những thông tin về dạng phức hợp astaxanthin-protein.
1.2.1 Protein trong phế liệu tôm [17]
Protein trong phế liệu tôm thường là loại Protein không hòa tan do đó khó
tách ly ra khỏi vỏ ,tồn tại dưới 2 dạng :
 Dạng tự do : dạng này tồn tại trong cơ quan nội tạng và trong các cơ
gắn ở phần vỏ. Trong phế liệu tôm thì dạng này có nhiều ở phần đầu tôm đó là
phần thịt đầu còn xót lại.
 Dạng phức tạp: dạng này liên kết với Chitin, CaCO3, astaxanthin…
như một phần thống nhất của vỏ tôm. Đặc biệt là phức hợp protein – astaxanthin
7

trong vỏ tôm được gọi là chất carotenoprotein vừa có giá trị dinh dưỡng rất lớn vừa
có những đặc tính sinh học tuyệt vời của astaxanthin.
1.2.2 Astaxanthin trong phế liệu tôm [1]
Astaxanthin lần đầu tiên được tìm thấy vào năm 1938 trong tôm hùm. Từ đó
nó tiếp tục được phát hiện trong một số động vật, thực vật khác đặc biệt là trong các
loài giáp xác.
Astaxanthin là một trong các sắc tố carotenoid, có màu đỏ cam, được tìm
thấy trong một số loài thủy sản như cá hồi, cá hồng, tôm cua…, trong vi tảo nước
ngọt Haematococcus pluvialis, trong nấm men Phaffia rhodozyma … Là chất tan
trong lipid, có khối lượng phân tử 596,8 Da.
Những nghiên cứu gần đây cho thấy astaxanthin có hoạt tính chống oxy hóa
mạnh hơn -caroten khoảng 10 lần và hơn vitamin E gấp 80 – 550 lần. Astaxanthin
có tính chất như một tiền vitamin A và có những chức năng sinh học quan trọng đối
với các loài động vật thủy sản như bảo vệ chống sự oxy hóa các acid béo không no,
ngăn ngừa tác hại của tia tử ngoại, tăng cường khả năng miễn dịch, sức sống và
năng suất sinh sản, đồng thời tạo ra sắc tố màu đỏ cam hấp dẫn người tiêu dùng.

Astaxanthin cũng đã được chứng minh là một chất chống oxy hóa có hoạt tính sinh
học mạnh, có hiệu quả đối với người và động vật có vú. Nó có khả năng nâng cao
khả năng miễn dịch, ngăn ngừa triệu chứng lão hóa, bệnh thoái hóa võng mạc, bệnh
Alzheimer, Parkinson, các bệnh liên quan đến sự thừa cholesterol, một số căn bênh
ung thư…
Cấu trúc phân tử
Astaxanthin là dẫn xuất 3,3'-dihydroxy-4,4'-diketo của ,–carotene. Công
thức phân tử của nó là: C
40
H
52
O
4
(M = 595). Công thức cấu tạo của astaxanthin như
sau:




8






Hình 1.1. Cấu trúc phân tử Astaxanthin
1.2.3 Phức hợp carotenoid – protein [36]
Cấu trúc của phức hợp carotenoprotein hầu như được hình thành từ các xoắn
ngẫu nhiên (random coil) và có dạng cấu hình phiến βMột minh chứng rõ rệt là

trong thành phần carotenoprotein, hàm lượng amino acid leucine (giúp làm bền kiểu
cấu hình xoắn α) rất thấp nhưng hàm lượng các loại amino acid khác như proline,
serine, glycine và asparagine (làm phá vỡ cấu trúc xoắn α) tương đối cao. Điển hình
như trong phức hợp crustacyanin, tỉ lệ cấu trúc xoắn α chỉ chiếm khoảng 6% [38].
Bên cạnh đó, trong thành phần phức hợp carotenoprotein, các amino acid
thường thấy trong dạng cấu hình β như isoleucine, valine, threonine và glutamine
hiện diện với tỉ lệ không nhỏ, đồng thời một số lượng lớn các “cấu trúc quay
ngược” β (β-bends) cũng được tìm thấy (cấu trúc này hỗ trợ sự hình thành của dạng
cấu hình phiến β đối song song).
Phức hợp carotenoprotein hòa tan trong nước và có tính bền vững, trong một
vài trường hợp, màu sắc của nó bền đến vài năm trong không khí ở điều kiện nhiệt
độ phòng. Ngoài ra, sự tương tác giữa protein và astaxanthin dẫn đến sự thay đổi
lớn về bước sóng của bức xạ hấp thụ cực đại (spectral shift), từ đó dẫn đến sự thay
đổi về màu sắc của nó. Chẳng hạn, trong cơ thể động vật giáp xác, astaxanthin
thường liên kết với các phân tử protein tạo thành phức hợp α-crustacyanin, hấp thụ
cực đại bức xạ ở bước sóng 628 nm, tạo nên màu xanh đen đặc trưng thường thấy ở
các loài thủy sản sống. Dưới tác dụng của nhiệt, liên kết trên bị phá hủy và giải
phóng astaxanthin tự do (có bước sóng hấp thụ cực đại chỉ là 480 nm) màu đỏ cam.
Sự thay đổi bước sóng của bức xạ hấp thụ cực đại của astaxanthin trong phức
hợp carotenoprotein so với dạng phân tử tự do phụ thuộc vào sự liên kết của nó với
9

thành phần apoprotein, về vị trí không gian, và chính bản chất cấu trúc của
astaxanthin.
1.2.4 Ứng dụng của carotenoprotein
Carotenoid và carotenoprotein chịu trách nhiệm tạo nên những màu sắc khác
nhau trong cơ thể động vật giáp xác. Những hợp chất này thu hút sự quan tâm
nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới nhờ vào các tính chất quan trọng
của chúng như: có nguồn gốc tự nhiên, không chứa độc tố, cung cấp những sắc tố
tan được cả trong nước và chất béo. Một trong những ứng dụng được quan tâm lớn

hiện nay của phức hợp carotenoprotein là nó có thể được sử dụng làm thức ăn cho
cá hồi để tạo nên màu sắc tươi tự nhiên cho thịt cá [33]. Do cá hồi không thể tự tổng
hợp astaxanthin, chúng phải thu nhận astaxanthin từ nguồn bên ngoài như ở các loại
vi tảo hoặc từ thức ăn có bổ sung loại sắc tố này [31, 36].
Mặt khác, trong tình hình hiện nay, khi mà nguồn astaxanthin tổng hợp bị
kiểm duyệt nghiêm ngặt về tính an toàn với sức khỏe con người, nhu cầu
astaxanthin tách chiết từ nguồn nguyên liệu tự nhiên phát triển mạnh mẽ hơn bao
giờ [31, 33]. Bên cạnh đó, nhờ vào tính chất không gây ra các phản ứng dị ứng
trong cơ thể người, dạng astaxanthin tự nhiên (ở dạng tự do và dạng phức hợp
carotenoprotein) hiện nay đã được nghiên cứu trong những ứng dụng mỹ phẩm và
thẫm mỹ [21].
Một hướng ứng dụng khác của phức hợp carotenoprotein, đó là dựa trên tính
chất dịch chuyển bước sóng của bức xạ hấp thụ cực đại của phức hợp này so với
phân tử sắc tố tự do, kéo theo sự thay đổi về màu sắc, mà carotenoprotein có thể
được sử dụng làm chất chỉ thị cảm ứng nhiệt độ, đối với cả khoảng nhiệt xảy ra sự
đổi màu thuận nghịch và không thuận nghịch.
Cuối cùng, carotenoprotein còn có tiềm năng trong việc sử dụng để bổ sung
vào nguồn thực phẩm cho người khi mà nhu cầu về protein thực phẩm ngày càng
tăng mạnh trên toàn cầu, đặc biệt là ở các nước chưa phát triển. Carotenoprotein
chứa nhiều loại amino acid thiết yếu, đồng thời lại kết hợp với thành phần
carotenoid (chủ yếu là astaxanthin), rất có lợi cho sức khỏe con người nhờ khả năng
10

chống oxy hóa mạnh (gần gấp 10 lần so với các loại carotenoid khác như
zeaxanthin, lutein, canthaxanthin và β-carotene, và mạnh hơn gấp 500 lần so với α-
tocopherol). Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã tập trung vào đối tượng
carotenoprotein như là nguồn thực phẩm mới giúp giảm thiểu hoặc kiểm soát các
bệnh liên quan đến vấn đề ăn uống như: chứng xơ vữa động mạch, ung thư, suy
thận và suy gan [22] cũng như giúp kiểm soát cân nặng cho các bệnh nhân đang
được điều trị [40].

1.3. Ứng dụng của vi sinh vật trong quá trình thủy phân protein
1.3.1. Vi khẩn Bacillus subtilis
Phân loại học của vi khuẩn Bacillus subtilis:
Giới: Bacteria
Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Bacillales
Họ: Bacillaceae
Chi: Bacillus
Loài: Bacillus subtilis
Vi khuẩn này có thể được phân lập dễ dàng vì chúng tồn tại rất phong phú
trong tự nhiên từ nhiều nguồn khác nhau như: đất, nước, không khí, và các nguồn
xác thực vật
B. subtilis có những đặc điểm điển hình đại diện cho các trực khuẩn Gram
dương, đặc biệt là quá trình hình thành nội bào tử, về khả năng di động bằng tiên
mao, về phương thức phân chia tế bào và hình thái, cấu trúc tế bào.
Đặc điểm hình thái của B. Subtilis là trực khuẩn hình que, có kích thước từ
0,7 – 0,8 x 2 – 3 µm. Xung quanh tế bào có rất nhiều tiên mao tạo thành một nhóm
giúp cho chúng chuyển động trong môi trường dễ dàng. Bào tử của chúng có hình
bầu dục, kích thước 0,9 x 0,6 µm.


11

Hình 1.2. Vi khuẩn Bacillus subtilis
Khuẩn lạc của B. Subtilis mọc trên môi trường thạch đặc có đặc điểm khô
ráo, màu trắng đục hoặc màu kem xám nhạt, bề mặt khuẩn lạc bóng, trơn, mọc lan
trên mặt thạch, có mép nhăn, lồi lõm.
B. Subtilis là vi khuẩn không gây bệnh cho người, động vật và môi trường
sinh thái. Là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc nên trong quá trình nuôi cấy phải đảm bảo
cung cấp đầy đủ cho nhu cầu O
2.
Chúng sinh sản bằng phương thức nhân đôi tế bào
từ một tế bào mẹ cho hai tế bào con và có khả năng tạo nội bào tử giúp chúng chống
chịu được với các điều kiện sống khắc nghiệt nhất như: nhiệt độ cao, độ khô hạn,
pH quá cao hoặc quá thấp trong môi trường sống.
1.3.2. Tổng quan về enzyme protease [3]
Nhóm enzyme protease (peptidase) xúc tác quá trình thuỷ phân liên kết
peptid (-CO-NH-) trong phân tử protein, polypeptid đến sản phẩm cuối cùng là các
acid amin. Ngoài ra, nhiều protease cũng có khả năng thuỷ phân liên kết este và vận
chuyển acid amin.
Protease của động vật hay thực vật chỉ chứa một trong hai loại endopeptidase
hoặc exopeptidase, riêng vi khuẩn có khả năng sinh ra cả hai loại trên, do đó
protease của vi khuẩn có tính đặc hiệu cơ chất cao. Chúng có khả năng phân hủy tới
80% các liên kết peptid trong phân tử protein.
Trong các chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp mạnh protease là Bacillus
subtilis, B. mesentericus, B. thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi
Clostridium. Trong đó, B. subtilis có khả năng tổng hợp protease mạnh nhất. Các vi
12

khuẩn thường tổng hợp các protease hoạt động thích hợp ở vùng pH trung tính và
kiềm yếu. Các protease trung tính của vi khuẩn hoạt động ở khoảng pH hẹp (pH 5 –
8) và có khả năng chịu nhiệt thấp. Protease của Bacillus ưa kiềm có điểm đẳng điện

bằng 11, khối lượng phân tử từ 20.000 - 30.000. Ổn định trong khoảng pH từ 6 – 12
và hoạt động trong khoảng pH rộng 7 – 12.
Protease cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ mức độ
tế bào, cơ quan đến cơ thể nên được phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng từ vi
sinh vật (vi khuẩn, nấm và virus) đến thực vật (đu đủ, dứa ) và động vật (gan, dạ
dày bê ). So với protease động vật và thực vật, protease vi sinh vật có những đặc
điểm khác biệt. Trước hết hệ protease vi sinh vật là một hệ thống rất phức tạp bao
gồm nhiều enzyme rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân tử nên
rất khó tách ra dưới dạng tinh thể đồng nhất.
Hầu hết các protease phân cắt protein ở các liên kết đặc hiệu, vì thế có thể sử
dụng các enzyme này theo chiều phản ứng tổng hợp để tổng hợp các liên kết peptitd
định trước. Yếu tố tăng cường quá trình tổng hợp bao gồm pH, các nhóm carboxyl
hoặc nhóm amin được lựa chọn để bảo vệ, khả năng kết tủa sản phẩm,…
1.4. Tình hình nghiên cứu
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Liên quan đến đối tượng phế liệu tôm, các nghiên cứu trong nước từ trước
đến nay chủ yếu tập trung ở các lĩnh vực thu hồi, tách chiết và ứng dụng chitin,
chitosan [11, 17]. Giai đoạn từ năm 1978 đến 1980, trường Đại học Nha Trang đã
công bố quy trình sản xuất chitin – chitosan nhưng chưa có ứng dụng cụ thể trong
sản xuất. Gần đây, do sự cập nhật những thông tin khoa học mới về chitin –
chitosan cũng như nhu cầu thị trường tăng mạnh, đã thúc đẩy các nhà khoa học
trong nước nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết chitin – chitosan, đồng thời
mở rộng những ứng dụng của chúng trong đời sống. Hiện nay, có nhiều cơ sở khoa
học trong nước đã và đang tiến hành nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan như
trường Đại học Nha Trang, trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, trung tâm
13


Khử protein
Phế liệu tôm

Khử khoáng

Tẩy màu
Chitin
Deacetyl hóa

Chitosan

nghiên cứu polymer Viện Khoa học Việt Nam. Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất
chitin từ phế liệu tôm như sau:














Hình 1.3. Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin, chitosan từ phế liệu tôm
Các quy trình tách chiết chitin, chitosan phần lớn là các quy trình hóa học,
trong đó, ở mỗi công đoạn đều tiến hành xử lý bằng các loại hóa chất phù hợp (điều
kiện xử lý phụ thuộc vào loại nguyên liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm muốn
thu nhận). Thời gian gần đây, để cải tiến quy trình sản xuất chitin – chitosan với tiêu
chí giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng và nâng cao chất lượng sản phẩm thu hồi, đã

xuất hiện một số đề tài nghiên cứu về việc ứng dụng enzyme protease trong quy
trình sản xuất; chẳng hạn như sử dụng các loại enzyme Papain, Flavourzyme,
Alcalase để khử protein trong quy trình sản xuất chitin [10, 16]. Ngoài việc sử dụng
nguồn phế liệu tôm để sản xuất chitin và chitosan như đã trình bày, một số nghiên
cứu trong nước gần đây cũng tập trung vào quy trình tách chiết các sắc tố
carotenoid (chủ yếu là astaxanthin). Năm 1995, Nguyễn Văn Ngoạn đã nghiên cứu
thu hồi astaxanthin từ phế liệu tôm ở quy mô phòng thí nghiệm. Quy trình sử dụng
14

nguyên liệu đầu và vỏ tôm tươi, trải qua các công đoạn: khử protein, khử khoáng và
thu hồi astaxanthin bằng dung môi acetone. Quy trình này đã bước đầu cho phép kết
hợp thu hồi cả protein, astaxanthin và chitin. Bên cạnh đó, năm 2000, Nguyễn Thái
Uyên, Mai Hoàng Dũng lại chiết xuất carotenoid từ vỏ tôm bằng cách sử dụng cồn
96
0
(thời gian chiết trong 7 -10 ngày). Dịch chiết sau đó được cô cạn thành bột sệt
màu cam và trộn vào thức ăn nuôi tôm, cá cảnh để nghiên cứu khả năng tạo màu
của hỗn hợp này. Đề tài “Xây dựng quy trình chiết xuất astaxanthin từ vỏ tôm” [1]
đã trình bày phương pháp tách chiết astaxanthin bằng cách kết hợp cồn và ether dầu
mỏ. Sản phẩm astaxanthin thu được có thể dùng làm phụ gia trong chế biến thức ăn
nuôi tôm, cá (dưới dạng dầu astaxanthin cô đặc hay bột màu astaxanthin).
Nhìn chung, các nghiên cứu nói trên chỉ mới tập trung thu hồi từng hợp chất
một cách riêng lẽ; đặc biệt là đối với protein và astaxanthin, có rất ít những nghiên
cứu về quy trình thu hồi chúng dưới dạng phức hợp carotenoprotein. Điều này làm
giảm tính bền vững của astaxanthin khi astaxanthin được thu hồi ở dạng phân tử tự
do. Trong đề tài của Lê Văn Nhật (2005) về “Nghiên cứu thu hồi protein và
astaxanthin trong quy trình sản xuất chitin”, cả protein và astaxanthin đều được thu
hồi từ dịch thải của quá trình sản xuất chitin và tồn tại ở dạng phức hợp
carotenoprotein nhằm đảm bảo độ bền vững về mặt cấu trúc của astaxanthin. Điểm
đáng chú ý là mức độ xử lý hóa chất trong quy trình đã được điều chỉnh giảm nhẹ,

qua đó hạn chế các tác động tiêu cực đến sản phẩm thu hồi. Quy trình chi tiết như
sau:








15

Dịch lọc
Dịch lắng
Lọc
Đi
ều chỉnh pH

Lọc thu phần rắn
Đun nóng

Bột carotenoprotein

Dịch thải

Hình 1.4. Quy trình thu hồi protein và astaxanthin từ dịch thải của quá trình
sản xuất chitin từ phế liệu tôm [13]
Tuy nhiên, do tính chất của một đề tài tốt nghiệp nên các thông số tối ưu của
quy trình chưa được kiểm chứng và hoàn thiện, chất lượng sản phẩm thu hồi chưa
được đảm bảo, dẫn đến khả năng ứng dụng của quy trình vào thực tế chưa khả thi.
Bên cạnh đó, đa số các đề tài nghiên cứu chỉ sử dụng các loại enzyme trong quá
trình thủy phân. Do đó, vấn đề đặt ra là phải tiếp tục mở rộng những nghiên cứu
nhằm hoàn thiện quy trình thu hồi protein và carotenoid dưới dạng phức hợp
carotenoprotein, đảm bảo hoạt tính sinh học của từng thành phần vẫn được giữ
vững, có thể dùng vi sinh vật trong quy trình để cải thiện hiệu suất thu hồi protein .
1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Trái ngược với tình hình nghiên cứu trong nước, phức hợp carotenoprotein
thực sự thu hút sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên phạm vi thế
giới từ nhiều năm qua. Thực tế, việc nghiên cứu thu nhận các hợp chất có giá trị nói
chung từ nguồn phế liệu thủy sản trên thế giới luôn được đẩy mạnh đầu tư, đặc biệt
là ở các khu vực phát triển mạnh mẽ ngành nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy
hải sản, điển hình như khu vực Bắc Âu, Bắc Mỹ và Ấn Độ. Đối tượng nghiên cứu
cũng rất đa dạng, bao gồm tôm hùm, tôm sú, và các loại tôm đặc thù ở từng khu
vực. Tuy nhiên, những nghiên cứu trên phế liệu tôm thẻ chân trắng (Paneus
vannamei) vẫn còn rất hạn chế [24].
16

Trước tiên phải kể đến nghiên cứu chuyên sâu về cấu trúc và thành phần sinh
hóa của phức hợp carotenoprotein ở các loài sinh vật khác nhau [38]. Tiếp đó là
những nghiên cứu về đặc điểm của phức hợp protein – sắc tố ở đối tượng là lớp giáp
xác, như nghiên cứu về cấu trúc và tính chất lý hóa của α – crustacyanin, một phức
hợp carotenoprotein trong vỏ tôm hùm [39]; đặc điểm của phức hợp carotenoprotein
trong phế liệu vỏ tôm của loài Jasus lalandii [37]; thành phần các amino acid trong

phức hợp carotenoprotein [22].
Bên cạnh đó, các quy trình thu hồi carotenoid và carotenoprotein từ nguồn
phế liệu tôm cũng được quan tâm, nghiên cứu mạnh mẽ. Phương pháp truyền thống
thu hồi carotenoid tổng số [25] sử dụng các dung môi hữu cơ kém phân cực để chiết
carotenoid tổng số từ phế liệu tôm. Ưu điểm của phương pháp này là đạt hiệu suất
thu hồi carotenoid lớn, nhưng nó có nhược điểm là phải sử dụng nhiệt độ cao để loại
dung môi khỏi sản phẩm cuối, kết quả là có thể gây biến tính các hợp chất nhạy cảm
với nhiệt độ cao. Do vậy, nhiều quy trình thu hồi carotenoid khác đã được đề xuất,
nhằm đảm bảo hoạt tính sinh học của carotenoid trong sản phẩm cuối cùng, chẳng
hạn như phương pháp dùng dầu thực vật để chiết tách carotenoid; hoặc phương
pháp sử dụng SC-CO
2
(supercritical CO
2
) ,phương pháp tách chiết carotenoid bằng
SC-CO
2
được tiến hành ở nhiệt độ thường, nhờ vậy loại bỏ được sự biến tính
carotenoid do nhiệt.
Tuy nhiên, các quy trình này chỉ thu hồi carotenoid ở dạng phân tử tự do,
làm giảm tính bền vững của sắc tố và gây thất thoát một lượng lớn protein trong phế
liệu. Do vậy, đặt ra yêu cầu phải thu hồi carotenoid ở dạng phức hợp
carotenoprotein. Một phương pháp truyền thống nhằm thu nhận phức hợp
carotenoprotein như sau:





17

Hình 1.5. Quy trình thu nhận phức hợp carotenoprotein truyền thống [27]
Trước tiên, phế liệu tôm được rửa kĩ với acid boric 0.3M (đã được hiệu chỉnh
về pH 6.5), để qua đêm cho khô. Sau đó đem nghiền nhỏ thành bột và khuấy trộn
qua đêm với hỗn hợp đệm natri phosphate và EDTA 0,08M ở điều kiện lạnh và ánh
sáng khuếch tán. Tiếp theo đem hỗn hợp đồng nhất này ly tâm ở nhiệt độ lạnh 2
0
C
với lực ly tâm 9500*g trong 30 phút. Lặp lại quá trình chiết đối với mẫu tủa thu
được cho đến khi phần dịch nổi không còn carotenoprotein hòa tan.
Tuy nhiên, các quy trình đề xuất ở trên đều là những quy trình hóa học, do
vậy khi đưa vào sản xuất trên quy mô công nghiệp có thể gây ô nhiễm môi trường
do sử dụng lượng hóa chất lớn. Song song với đó, một số nghiên cứu khác lại tập
trung vào các quy trình sinh học trong việc thu hồi carotenoprotein. Cụ thể, đó là sự
thay thế hóa chất bằng các loại enzyme protease ở công đoạn thủy phân protein, như
đề tài nghiên cứu về khả năng tách chiết carotenoprotein từ phế liệu đầu tôm nâu
của 3 loại enzyme protease: trypsin, papain và pepsin [24]; hoặc quy trình thu hồi
carotenoprotein từ phế liệu tôm của loài Pandalus borealis [32] có sử dụng enzyme
protease được sơ đồ hóa như sau:

Nghiền nhỏ
Phế liệu đầu tôm
Ủ với hỗn hợp
đệm Natriphosphat và EDTA
Ly tâm
Tủa lắng
Dịch nổi
18

Xử lý với Protease
Hỗn hợp gồm phế liệu tôm và Na
3
-EDTA
Lắc đều hỗn hợp
(55
0
C, 200 vòng/phút, 24 giờ)
Lọc
Nước lọc
Lắng bằng phễu chiết
Dịch nổi
Bã lọc
Chất lắng

Hình 1.6. Quy trình thu hồi carotenoprotein có sử dụng enzyme protease [32]
Các kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình thu hồi thành phần carotenoid từ
phế liệu tôm bằng cách sử dụng những loại enzyme protease khác nhau đều cho
hiệu suất thu hồi cao hơn hẳn so với phương pháp tách chiết carotenoid truyền
thống bằng dung môi hữu cơ hoặc bằng SC-CO
2
.
1.5. Các phương pháp thu hồi protein trong phế liệu tôm [7]
Hiện nay để tận dụng nguồn protein trong phế liệu tôm người ta dùng 3
phương pháp chính :
 Phương pháp vật lý : dùng cơ học để tách protein ra khỏi nguyên liệu.
 Phương pháp hóa lý : Dùng chất keo tụ để thu hồi protein.
 Phương pháp sinh học : dùng enzyme để thủy phân protein.


19

1.5.1. Phương pháp vật lý
Nguyên tắc : Sử dụng các lực cơ học để tách protein ra khỏi nguyên liệu

vỏ, đầu tôm. Ở đây là sử dụng lực ép của máy ép roto và máy ép trục vít.
Sơ đồ quy trình
Theo luận văn tốt nghiệp : “Nghiên cứu thu hồi protein trong quy trình sản
xuất chitin và đề nghị phương hướng sử dụng” của Đỗ Thị Hòa (Đại học thủy sản)
đã nghiên cứu thu hồi protein trong vỏ, đầu tôm trong quy trình sản xuất chitin bằng
phương pháp vật lý là dùng lực ép để tách protein ra khỏi phế liệu tôm. Phương
pháp thu hồi theo sơ đồ sau :
Nguyên liệu vỏ,
đầu tôm

ép

Bã ép Dịch ép

Sản xuất Sản xuất
Chitin thức ăn gia súc
Nguyên liệu được lấy ở dạng tươi từ xí nghiệp về, trong quá trình vận
chuyển được bảo quản lạnh. Sử dụng ép qua 2 loại máy ép là : máy ép roto và máy
ép trục vít. Kết quả nghiên cứu thu được như sau :
Bảng 1.2 . Hàm lượng protein của phế liệu tôm trước và sau khi ép [7]
Nguyên
liệu
Hàm lượng protein
trước khi ép (%)
H/l protein còn lại
sau khi ép bằng máy
ép roto (%)
H/l protein còn lại sau
khi ép bằng máy ép
trục vít (%)

Vỏ 23.94 18.73 17.45
Đầu 25.77 21.80 18.29