Ảnh hưởng của chế độ bảo quản nguyên liệu đến chất lượng chitin thu được từ phế liệu tôm

i
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian 3 tháng với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ từ
nhiều phía, đến nay tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Qua đây tôi xin tỏ lòng biết
ơn đến:
Ban lãnh đạo nhà trường, khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Nha
Trang và các thầy cô đã tận tình giúp đỡ, giảng dạy và trang bị cho tôi kiến thức
trong suốt thời gian học tập tại trường.
Xin gửi lời cảm ơn đến thầy Trang Sĩ Trung, thầy Nguyễn Công Minh đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến các cán bộ phòng thí nghiệm
bộ môn Hóa Vi sinh thực phẩm, bộ môn Công nghệ chế biến, Công nghệ thực phẩm
và Viện Công nghệ Sinh học đã tạo điều kiện cho tôi thực tập trong suốt thời gian
thực hiện đề tài.
Cuối cùng xin cảm ơn gia đình, các bạn lớp 50TP2, các bạn thực tập trên
phòng thí nghiệm và chị Phước đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.


Nha Trang, tháng 6 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Thảo
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 3

1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN 3
1.1.1. Cấu trúc và tính chất của chitin 3
1.1.2. Ứng dụng của chitin 4
1.1.3. Nguồn nguyên liệu sản xuất chitin 5
1.2. Tổng quan về phế liệu tôm 6
1.2.1. Giới thiệu về phế liệu tôm 6
1.2.2. Thành phần của phế liệu tôm 8
1.2.3. Các ứng dụng của phế liệu tôm 8
1.2.4. Xử lý và bảo quản phế liệu tôm trước khi sản xuất chitin 9
1.3. Tình hình nghiên cứu và sản xuất chitin 11
1.3.1. Công nghệ sản xuất chitin 11
1.3.2. Một số quy trình sản xuất chitin trên thế giới 12
1.4.3. Một số quy trình sản xuất chitin tại Việt Nam 17
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
2.1. Đối tượng nghiên cứu 23
2.1.1. Phế liệu tôm thẻ chân trắng 23
2.1.2. Hóa chất 23
2.2. Phương pháp nghiên cứu 23
2.2.1. Phương pháp thu nhận mẫu 23
2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 24
iii
2.2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 24
2.2.2.2. Thuyết minh quy trình 26
2.2.3. Các phương pháp phân tích 26
2.2.3.1. Xác định màu sắc, độ mềm mại của chitin (Phụ lục [1]) 26
2.2.3.2. Kiểm tra hàm lượng ẩm và hàm lượng tro (AOAC, 1990) (Phụ
lục [1]) 26
2.2.3.3. Đo pH 26
2.2.3.4. Xác định protein trong nguyên liệu bằng phương pháp biuret 27
2.2.3.5. Xác định hàm lượng NH

3
theo phương pháp chưng cất lôi cuốn
hơi nước 28
2.2.3.6. Xác định hàm lượng đạm acid amin bằng phương pháp formol 28
2.2.3.7. Xác định hàm lượng lipit theo phương pháp Folch 28
2.2.3.8. Xác định protein trong sản phẩm bằng phương pháp Microbiuret 30
2.2.3.9. Xác định độ deacetyl của chitin 31
2.2.3.10. Xác định mật độ khối của chitin 32
2.2.3.11. Xác định khả năng trương nở với nước của chitin 32
2.2.3.12. Khả năng hấp phụ chất màu của chitin 32
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu 33
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34
3.1. Biến đổi chất lượng của phế liệu tôm 34
3.2. Ảnh hưởng của chất lượng phế liệu tôm đến chất lượng chitin 37
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45
PHỤ LỤC


iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học một số loại phế liệu thủy sản thông dụng để sản
xuất chitin (No và Meyers, 1997, Trung, 2003) 5
Bảng 1.2. Thành phần trọng lượng của đầu, vỏ tôm (%) 7
Bảng 1.3. Một số chỉ tiêu chất lượng của chitosan sản xuất theo quy trình papain
(Trần Thị Luyến, 2003) 17
Bảng 1.4. Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitin thu được theo quy trình cải
tiến và quy trình hóa học truyền thống 20
Bảng 1.5. Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitosan sản xuất từ chitin của quy
trình cải tiến 20

Bảng 3.1. Đánh giá cảm quan chất lượng nguyên liệu và sản phẩm chitin
tương ứng 37

v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Công thức cấu tạo của chitin 3
Hình 1.2 Sự sắp xếp của chuỗi polymer của - chitin, - chitin, - chitin 4
Hình 1.3 Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm hùm của Hackman 13
Hình 1.4 Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm của Pháp 15
Hình 1.5 Quy trình thủy nhiệt của Yamashaki và Nakamichi 16
Hình 1.6 Quy trình sử dụng enzyme papain để sản xuất chitosan 18
Hình 1.7 Quy trình sản xuất chitin- chitosan từ vỏ tôm của Đỗ Minh Phụng 19
Hình 1.8 Quy trình sản xuất chitin cải tiến từ phế liệu tôm có kết hợp xử lý
enzyme protease và thu hồi protein và astaxanthin 21
Hình 1.9 Quy trình sản xuất chitin dự kiến 22
Hình 3.1 Hàm lượng khoáng từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 34
Hình 3.2 Hàm lượng protein từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 35
Hình 3.3 Hàm lượng lipit từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 35
Hình 3.4 Hàm lượng amoniac, acid amin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo
quản khác nhau 35
Hình 3.5 pH từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 36
Hình 3.6 Hiệu suất thu hồi chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 38
Hình 3.7 Hàm lượng khoáng trong chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo
quản khác nhau 39
Hình 3.8 Hàm lượng protein trong chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo
quản khác nhau 39
Hình 3.9 Khả năng hấp phụ chất màu của chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ
bảo quản khác nhau 40
Hình 3.10 Khả năng trương nở với nước của chitin từ các mẫu phế liệu có chế
độ bảo quản khác nhau 40

Hình 3.11 Mật độ khối của chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 41
Hình 3.12 Độ deacetyl của chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 41
vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BQ : bảo quản
HSTH : hiệu suất thu hồi
HL : hàm lượng
NTU : Nephelometric Turbidity Units là đơn vị đo độ đục
KNHP : khả năng hấp phụ
KNTN : khả năng trương nở
1
LỜI NÓI ĐẦU
Thủy sản Việt Nam là một trong những ngành kinh tế trọng tâm của nền
kinh tế quốc dân, đóng góp một phần không nhỏ vào nền kinh tế và tạo công ăn việc
làm cho nhiều người dân, đặc biệt là dân cư vùng ven biển. Ở Việt Nam, ngành thủy
sản trong những năm gần đây phát triển không ngừng cả về nuôi trồng, chế biến và
xuất nhập khẩu. Song đi kèm với sự phát triển của ngành thì vấn đề phế liệu thủy
sản cũng đang trở thành vấn đề cấp bách cần được giải quyết để tránh gây những
ảnh hưởng xấu tới môi trường. Hàng năm lượng tôm được nuôi trồng và chế biến
cũng không phải là nhỏ vì vậy lượng phế liệu do nó thải ra cũng không ít. Tuy nhiên
như chúng ta biết trong phế liệu tôm chứa rất nhiều các thành phần có giá trị cao
như protein, chitin, astaxanthin, carotenoprotein, glucosamine nên nhu cầu thu nhận
chúng là rất cao. Vì vậy ngoài việc sử dụng phế liệu tôm để sản xuất thức ăn chăn
nuôi thì chúng ta còn có thể sử dụng chúng để sản xuất chitin- chitosan, tách chiết
protein nếu chất lượng tốt có thể sử dụng để sản xuất hạt nêm sử dụng cho người,
glucosamine phục vụ trong y dược… Do vậy nhu cầu tận dụng phế liệu tôm ngày
càng lớn. Tuy nhiên phế liệu tôm thu được phụ thuộc vào mùa vụ chế biến sản
phẩm tôm đông lạnh nên chúng cần được bảo quản để đảm bảo việc sản xuất các
sản phẩm trên được lâu bền.
Chitin là một polysaccharide đứng thứ hai về lượng trong tự nhiên chỉ sau

cellulose, và là một thành phần chiếm hàm lượng lớn trong phế liệu tôm. Chitin và
các sản phẩm của chúng hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như:
y học, sản xuất mỹ phẩm, bảo quản nông sản, xử lý môi trường. Ngoài ra khi ta khử
acetylene trong hợp chất chitin sẽ tạo thành chitosan là đơn vị cao phân tử của
glucosamine, là một chất có ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp
nhẹ, thực phẩm, nông nghiệp.
Xuất phát từ yêu cầu trên mà tôi đã chọn đề tài “Ảnh hưởng của chế độ bảo
quản nguyên liệu đến chất lượng chitin thu được từ phế liệu tôm”.
2
Tuy nhiên đề tài chỉ dừng ở việc bảo quản để thu hồi chitin, do vậy mới chỉ
được nghiên cứu ảnh hưởng của 3 chế độ bảo quản: ở nhiệt độ thường, nhiệt độ lạnh
(57
0
C) và phơi khô sau đó bảo quản trong 1 tháng.
3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN
1.1.1. Cấu trúc và tính chất của chitin
a. Cấu tạo chitin
Chitin là một polysaccharide được cấu tạo bởi các monosaccharide liên kết
với nhau bằng cầu nối 1,4- glucoside, có công thức phân tử là (C
8
H
13
O
5
N)
n
, phân

tử lượng (203,09)
n
. Trong đó n thay đổi tùy thuộc vào loại nguyên liệu:
Ở tôm thẻ: n = 400500
Ở tôm hùm: n = 700800
Ở cua: n = 500600
Công thức cấu tạo của chitin

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của chitin
Chitin tồn tại ở 3 dạng polymer: - chitin, - chitin, - chitin. Sự khác nhau
giữa chúng là ở sự sắp xếp các mạch chitin: - chitin có các mạch chitin sắp xếp
song song nhưng ngược chiều nhau, - chitin gồm các mạch chitin song song cùng
chiều nhau, - chitin sắp xếp cứ 2 mạch song song cùng chiều thì có 1 mạch ngược
chiều [9].




4





Hình 1.2 Sự sắp xếp của chuỗi polymer của - chitin, - chitin, - chitin
b. Tính chất của chitin
- Chitin có màu trắng, không tan trong nước, trong kiềm, trong acid loãng và
các dung môi hữu cơ như ete, rượu. Tuy nhiên, chitin hòa tan được trong dung dịch
acid đậm đặc như HCl, H
3

PO
4
và dimethylacetamide chứa 5% lithium chloride.
- Chitin tương đối ổn định với các chất oxy hóa khử như thuốc tím KMnO
4
,
oxy già H
2
O
2
, nước Javen NaClO hay Ca(ClO)
2
…
- Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đặc thì chitin bị khử mất gốc
acetyl tạo thành chitosan.
- Khi đun nóng chitin trong dung dịch HCl đặc thì chitin sẽ bị thủy phân tạo
thành các phân tử glucosamine có hoạt tính sinh học cao.
- Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng =884890m.
1.1.2. Ứng dụng của chitin [10]
- Dùng trong ngành dệt: làm cho vải vóc, tơ sợi bền màu, chịu được cọ sát.
- Dùng để sản xuất giấy trong suốt và những màng mỏng.
- Dùng để sản xuất sợi chitin không tan trong acid, tăng độ dai, không độc.
- Sản xuất glucosamine: chitin dùng acid HCl đậm đặc thủy phân có thể lấy
được glucosamine. Glucosamine có tính năng thúc tiến thuốc kháng sinh và có thể
dùng làm nguyên liệu nuôi vi trùng và chế thuốc.
- Chitin kết hợp với muối kim loại hình thành hợp chất associated, nếu đem
kết hợp với muối của Pb, Cd, Zn sẽ tạo ra loại cellulose có khả năng chống tia
phóng xạ.

- chitin


- chitin

- chitin
5
- Dùng trong thực phẩm: chitin cũng được ứng dụng trong thực phẩm như
dùng chitin trong sản xuất ethanol, nếu cung cấp 0,2% chitin vào môi trường lên
men củ cải đường ở 37
0
C sau 36 giờ sẽ có 5,385,6% ethanol được hình thành,
nhưng nếu không có mặt chitin thì phải mất 72 giờ để sản xuất 1 lượng tương tự.
1.1.3. Nguồn nguyên liệu sản xuất chitin
Trong tự nhiên chitin tồn tại ở cả động vật và thực vật.
Trong động vật, chitin tồn tại trong vỏ một số động vật không xương sống
như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong giới thực vật chitin có ở
thành tế bào của nấm Zygemycethers và một số tảo Chlorophiceae. Tuy nhiên hàm
lượng chitin trong thực vật tương đối thấp, trong khi trong động vật thủy sản đặc
biệt là trong phế liệu tôm, vỏ cua, ghẹ, nang mực hàm lượng chitin chiếm tỉ lệ khá
cao, từ 1435% [1]. Hàm lượng chitin biến đổi theo từng loại nguyên liệu, trong đó
phế liệu mực (nang mực ống) có hàm lượng chitin cao nhất, tiếp theo là tôm sú và
tôm thẻ (Bảng 1.1). Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ, nang mực là nguồn nguyên liệu tiềm
năng sản xuất chitin và các sản phẩm từ nó.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học một số loại phế liệu thủy sản thông dụng để sản
xuất chitin (No và Meyers, 1997, Trung, 2003) [10]
Thành phần hóa học (%) Nguồn
Độ ẩm Protein Khoáng Lipid Chitin
Phế liệu cua, ghẹ
Cua xanh
(Callinectes
sapidus)

4,5 24,0 56,0 2,0 12,9
Ghẹ chấm
(Portunus
trituberculatus)
12,9 10,3 57,9 0,3 17,1
Phế liệu tôm sú (Penaeus monodon)
Đầu 9,1 26,8 29,3 0,5 34,9
Vỏ 9,7 42,8 20,8 1,2 36,5
Phế liệu mực
(nang mực ống)
6- 8 7- 8 0,7- 1 - 75- 80
6
Tuy nhiên, việc vận chuyển và bảo quản chúng trước khi sản xuất ảnh hưởng
không nhỏ đến chất lượng chitin sản xuất ra. Phần lớn phế liệu sau khi thu mua
được vận chuyển bằng xe ô tô trực tiếp về nơi sản xuất chitin và không có biện pháp
bảo quản thích hợp để hạn chế ảnh hưởng tới chất lượng của phế liệu tôm. Nếu để
phế liệu bị hư hỏng thì chất lượng chitin sản xuất ra đạt chất lượng không cao, mức
độ hư hỏng càng lớn thì chất lượng chitin càng kém, đồng thời gây ô nhiễm môi
trường. Vì vậy cần nghiên cứu tìm ra quy luật biến đổi của phế liệu và có biện pháp
bảo quản phù hợp để chất lượng chitin thu được là tốt nhất.
1.2. Tổng quan về phế liệu tôm
1.2.1. Giới thiệu về phế liệu tôm
Trong những năm gần đây sản lượng tôm thu hoạch (cả đánh bắt và nuôi
trồng) liên tục tăng mạnh thúc đẩy ngành xuất khẩu phát triển chính vì vậy sản
lượng phế liệu tôm từ các nhà máy chế biến thủy sản cũng tăng lên đáng kể.
Trên thế giới, theo ước tính thì sản lượng tôm trên toàn thế giới đạt xấp xỉ 3
triệu tấn/năm. Hầu hết sản lượng tôm trên thế giới là từ các nước đang phát triển
như: Thái Lan, Chile, Philippine, Ấn Độ, Pakistan và Indonexia (Hall and De Silva,
1992). Theo đó tạo ra một lượng phế liệu tôm rất lớn, ước tính có khoảng 1,44 triệu
tấn/năm. Lượng phế liệu bao gồm cả đầu và vỏ tôm từ đánh bắt và nuôi trồng.

Ở Việt Nam nguồn nguyên liệu tôm rất dồi dào, được lấy từ 2 nguồn chính là
nuôi trồng và đánh bắt, hàng năm lượng tôm xuất khẩu ra nước ngoài là rất lớn.
Năm 2002, giá trị xuất khẩu thủy sản đạt hơn 2 tỷ USD trong đó xuất khẩu tôm
đông lạnh chiếm 47%. Năm 2008, xuất khẩu thủy sản đạt 4,5 tỷ USD, tăng 33,7%
về khối lượng và 19,8% về giá trị so với năm trước. Năm 2009, xuất khẩu thủy sản
đạt con số tăng trưởng âm là 4,3 tỷ USD nhưng sản phẩm tôm vẫn đạt kim ngạch
xuất khẩu tăng. Xuất khẩu thủy sản Việt Nam năm 2011 đạt 6,1 tỷ USD tăng 21,5%
so với năm 2010, trong đó xuất khẩu tôm vẫn giữ vị trí cao nhất, vượt qua mức 2 tỷ
USD của năm 2010 lên mức 2,4 tỷ USD năm 2011, trong đó xuất khẩu tôm sú
chiếm 60%, tôm thẻ chiếm 29% và hơn 10% là các loại tôm khác. Riêng xuất khẩu
thủy sản 3 tháng đầu năm 2012, giá trị xuất khẩu đạt 1,3 tỷ USD, tăng 15,3% so với
7
cùng kì năm ngoái, xuất khẩu tôm tăng 9,3% so với cùng kì năm 2011 và dự tính
hết năm 2012 xuất khẩu thủy sản cả nước có thể đạt tới ngưỡng 6,5 tỷ USD [15].
Với việc gia tăng lượng xuất khẩu tôm hàng năm thì phế liệu tôm thải ra
cũng là một lượng không nhỏ. Phế liệu tôm là những phần phế thải từ các cơ sở chế
biến tôm không thể tận dụng để làm thành phẩm xuất khẩu như: đầu, vỏ và đuôi
tôm, thường chiếm 50÷70% nguyên liệu ban đầu. [3] [14]
Trong thành phần phế liệu tôm, đầu tôm thường chiếm khoảng 3545%
trọng lượng của tôm nguyên liệu, phần vỏ chiếm 1015%. Tỷ lệ này cũng phụ
thuộc vào giống loài, mùa vụ, giai đoạn sinh trưởng, phương pháp chế biến…
Chẳng hạn đối với tôm sú Penaeus monodon phần đầu tôm chiếm 31% trọng lượng
tôm, đối với tôm thẻ phần đầu chiếm 28%, vỏ tôm chiếm 9% trọng lượng tôm
(Bảng 1.2)
Bảng 1.2. Thành phần trọng lượng của đầu, vỏ tôm (%) [7]
Loại tôm Tôm vỏ bỏ đầu

Tôm thịt Đầu tôm Vỏ tôm
He 61,19 52,05 29,80 10,00
Thẻ 62,95 53,62 28,00 9,00

Sú 61,96 52,84 31,40 8,90
Rằn 58,23 48,60 33,90 10,40
Gân 59,30 41,45 33,14 11,27
Chì 57,71 47,43 31,85 11,07
Bộp 60,32 49,02 31,55 12,15
Rảo 58,68 46,49 33,20 12,20
Vàng 60,25 48,04 31,75 13,07
Sắt 50,47 39,15 42,38 11,62
Càng 40,22 31,61 51,95 8,56
Hùm 28,07 22,20 63,40 5,50
Mũ ni 41,52 30,74 52,02 12,57

Vì vậy, giảm lượng phế liệu từ khâu chế biến hoặc tìm giải pháp tái sử dụng
chúng đang trở nên ngày càng phổ biến giúp tăng lợi nhuận trong ngành chế biến
thủy sản.
8
1.2.2. Thành phần của phế liệu tôm
Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong phế liệu tôm là: protein, chitin, canxi
cacbonat, sắc tố. Tỷ lệ giữa các thành phần này thay đổi theo giống loài tôm, mùa
vụ, đặc điểm sinh thái…
- Protein: tồn tại ở 2 dạng:
+Dạng tự do
+Dạng phức tạp: dạng này liên kết với chitin theo từng lớp xen kẽ, ngoài
ra protein còn liên kết với canxi cacbonat.
- Chitin: tồn tại ở dạng liên kết với khoáng, protein và những hợp chất khác
gây khó khăn trong việc tách chiết chúng.
- Canxi: trong đầu, vỏ tôm chứa một lượng lớn muối vô cơ chủ yếu là muối
canxi cacbonat CaCO
3
.

- Sắc tố: chủ yếu là hỗn hợp có chứa carotene, nhưng nhiều nhất là
asthaxanthin, asthaxanthin là dẫn xuất của carotene kết tinh dạng vảy tím, tan trong
CS
2
, priding và không tan trong nước.
- Lipit: trong phế liệu đầu tôm chứa một lượng không nhỏ lipit (nhỏ hơn
34db), chủ yếu là các loại acid béo chưa bão hòa như eicosapentaenoic (EPA) và
axit béo decosahexaenoic (DHA), đây là những acid béo rất có lợi cho sức khỏe con người.
- Enzyme: trong đầu tôm có chứa enzyme tiêu hóa chymotrypsin được sử
dụng trong điều trị bệnh ung thư, ngoài ra trong vỏ tôm còn chứa một số loại
enzyme như: alkaline, photphatase, deacetylase… Ngoài ra trong phế liệu tôm còn
chứa rất nhiều các thành phần khác như: photpho, nước…
Như vậy, trong phế liệu tôm có chứa rất nhiều các thành phần có giá trị, vì
vậy việc nghiên cứu để tận thu chúng một cách tối đa là rất cần thiết, vừa góp phần
nâng cao giá trị kinh tế mà còn giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do phế
liệu tôm gây ra.
1.2.3. Các ứng dụng của phế liệu tôm
- Sản xuất thức ăn chăn nuôi: chủ yếu phế liệu tôm đông lạnh được mang đi
sản xuất thức ăn chăn nuôi. Bột tôm từ phế liệu tôm chứa nhiều acid amin,
9
nucleotide và carotenoid có tác dụng tạo sắc tố ở loài vật nuôi như: làm cho thịt cá
hồi có màu hồng như mong muốn, dùng bột tôm làm thức ăn cho gia cầm sẽ giúp
cải thiện sắc tố da.
- Phế liệu tôm có thể được sử dụng như một cơ chất cho quá trình lên men để
tạo ra các enzyme.
- Sản xuất chitin, chitosan: trong phế liệu tôm chứa một lượng lớn chitin vì
vậy có thể tận dụng để tách chiết chitin và từ đó deacetyl để sản xuất ra chitosan,
hai chất này đều có nhiều ứng dụng trong đời sống thực tế.
- Tận thu glucosamine, protein: ta có thể tận thu glucosamine bằng cách thủy
phân chitin bằng HCl đặc, glucosamine được ứng dụng rộng rãi trong y học. Trong

phế liệu đầu tôm chứa một lượng lớn protein, nếu protein tách chiết được từ phế
liệu tôm có chất lượng thấp ta có thể đem bổ sung vào trong thức ăn gia súc, còn
nếu protein đạt chất lượng cao thì có thể đem sản xuất bột nêm phục vụ cho đời
sống con người.
- Sản xuất bột màu asthaxanthin: trong phế liệu tôm, sắc tố asthaxanthin là
một carotenoid có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Nó là chất có khả năng tạo màu
nên được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm thay thế cho các chất màu hóa học
đang sử dụng.
- Ngoài ra, từ phế liệu tôm có thể chế biến thành rất nhiều sản phẩm như: đầu
tôm sau khi lột vỏ có thể chế biến thành mắm tôm và gia vị, đầu tôm được dùng làm
nguyên liệu tạo mùi cho món súp tôm đặc… Hơn nữa từ phế liệu tôm chất lượng
cao có thể sử dụng để làm thành bánh phồng tôm.
1.2.4. Xử lý và bảo quản phế liệu tôm trước khi sản xuất chitin
Trong phế liệu tôm chứa rất nhiều enzyme và vi sinh vật gây hư hỏng,
enzyme chủ yếu có trong đầu tôm là các enzyme proteaza thủy phân protein, còn
trong phần vỏ thì chứa ít hơn, vi sinh vật trong phế liệu tôm chủ yếu là các loài vi
sinh vật gây thối rữa phân hủy protein. Vi sinh vật có mặt trên phế liệu tôm chủ yếu
là lây nhiễm từ các vùng nuôi từ khi tôm còn sống cho đến khi đánh bắt, vận
chuyển, sau khi tôm chết chúng bắt đầu phân giải protein gây thối rữa. Ngoài ra,
10
quá trình chế biến cũng có thể làm lây nhiễm vi sinh vật vào phế liệu tôm, dưới tác
dụng của các enzyme và vi sinh vật protein trong phế liệu tôm sẽ bị phân hủy thành
các sản phẩm bậc thấp gây mùi khó chịu như: pepton, peptide, acid amin, NH
3
.
Do đó, phế liệu tôm chưa được sử dụng ngay mà không được bảo quản với
các biện pháp bảo quản phù hợp thì phế liệu tôm sẽ nhanh chóng bị hư hỏng, lượng
protein trong đầu tôm sẽ bị hao hụt nhiều. Điều này gây ra sự hao hụt lớn về protein
đồng thời gây ô nhiễm môi trường do sự hư hỏng của phế liệu tôm gây ra.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp bảo quản phế liệu tôm khác nhau như:

phơi (hay sấy khô), bảo quản lạnh, bảo quản đông…
- Làm lạnh: hạ nhiệt độ của phế liệu tôm xuống gần như không thấp hơn
nhiệt độ điểm băng. Phương pháp này có ưu điểm là hạn chế được phần nào sự phát
triển và hoạt động của vi sinh vật và của enzyme. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là
không kéo dài được thời gian bảo quản.
- Làm đông: hạ thấp nhiệt độ của phế liệu tôm xuống dưới - 18
0
C. Phương
pháp này có ưu điểm là ức chế mạnh mẽ hoạt động của enzyme và vi sinh vật gây
hư hỏng. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chi phí sản xuất cao.
- Phơi hoặc sấy khô: là phương pháp làm giảm độ ẩm của phế liệu tôm, do
đó cũng góp phần làm giảm hoạt động của enzyme và vi sinh vật, đồng thời chi phí
cũng không cao. Phương pháp này hiện nay được dùng phổ biến nhất.
- Phương pháp luộc: sử dụng nhiệt độ cao trong môi trường có nước để làm
vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật. Phương pháp này ít được sử dung vì chi phí
cao và thời gian bảo quản không dài.
- Phương pháp sử dụng hóa chất: nguyên tắc của phương pháp này là dùng
hóa chất để ức chế hoạt động của enzyme và vi sinh vật. Hóa chất sử dụng có thể là
các axit hữu cơ, vô cơ và các chất bảo quản khác, mục đích là làm giảm pH, tạo ra
môi trường bất lợi cho các tác nhân gây hư hỏng. Các axit thường sử dụng: axit
formic, axit acetic, axit HCl, axit H
2
SO
4
, axit propionic… với các các nồng độ và tỷ
lệ thích hợp.

11
1.3. Tình hình nghiên cứu và sản xuất chitin
1.3.1. Công nghệ sản xuất chitin

Chitin không tồn tại độc lập mà liên kết với các thành phần khác như protein,
khoáng, sắc tố. Vì vậy, để thu được chitin cần phải loại bỏ những thành phần này.
Công nghệ sản xuất chitin qua 2 bước chính:
- Khử khoáng: để khử khoáng trong phế liệu tôm người ta thường dùng axit
HCl, HCOOH để hòa tan các muối không tan thành các muối có thể tan được và
tách ra. Khoáng tồn tại trong phế liệu tôm thường là: CaCO
3
, Ca
3
(PO
4
)
2
.
HCl + CaCO
3
= CaCl
2
+ H
2
O + CO
2

CaCO
3
+ HCOOH = (HCOO)
2
Ca + H
2
O + CO

2
- Khử protein: để khử protein trong phế liệu tôm có các cách sau
+Phương pháp hóa học: sử dụng NaOH để khử protein, hàm lượng xút sử
dụng phụ thuộc vào lượng protein trong từng loại nguyên liệu. Phương pháp đạt
hiệu quả khử cao nhưng lại gây ô nhiễm môi trường do thải ra một lượng lớn NaOH.
+Phương pháp sinh học: sử dụng enzyme để thủy phân protein trong nguyên
liệu. Các loại enzyme thường dùng là: papain, alcalase, các enzyme từ vi sinh vật.
Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm: sử dụng nhiệt độ thấp, áp suất tự nhiên…
Tuy nhiên lại có nhược điểm là chi phí cao. Vì vậy, phương pháp phổ biến hiện nay
là phương pháp hóa học.
+Phương pháp kết hợp giữa hóa học và sinh học: để nâng cao hiệu quả khử
protein và hạn chế các ảnh hưởng xấu như ảnh hưởng tới môi trường, người ta kết
hợp giữa 2 phương pháp hóa học và sinh học để khử triệt để lượng protein có trong
nguyên liệu. Thường dùng phương pháp sinh học để khử protein trước, sau đó dùng
phương pháp hóa học để khử nốt lượng protein còn sót lại, hạn chế lượng xút cần dùng.
Tùy theo từng quy trình nghiên cứu mà có thể khử khoáng trước hoặc sau
bước khử protein.
12
1.3.2. Một số quy trình sản xuất chitin trên thế giới
a. Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm hùm của Hackman
Vỏ tôm hùm được rửa sạch, làm khô, sau đó được ngâm HCl 2M ở điều kiện
nhiệt độ phòng, trong thời gian 5 tiếng với tỷ lệ w/v=1/10, sau đó rửa trung tính rồi
sấy khô và mang đi nghiền mịn thành bột. Tiếp tục ngâm trong dung dịch HCl 2M ở
nhiệt độ phòng trong 48 tiếng với tỷ lệ w/v=1/2,5, sau đó li tâm thu phần bã mang
rửa trung tính. Ngâm phần bã đã rửa trung tính trong NaOH 1M ở 100
0
C, trong thời
gian 48 tiếng với tỷ lệ w/v=1/2,5 rồi mang đi li tâm thu phần bã và rửa trung tính.
Sau đó tiếp tục mang ngâm NaOH 1M ở 100
0

C trong thời gian 12 tiếng ở tỷ lệ
w/v=1/2,5. Tiếp tục mang đi li tâm thu phần bã để mang đi rửa trung tính và rửa
sạch bằng cách li tâm, làm khô thu được chitin dạng bột màu kem.
13

Hình 1.3 Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm hùm của Hackman


Nguyên liệu, ngâm HCL
Rửa trung tính, sấy khô
Làm khô
Ngâm NaOH
Li tâm, rửa trung tính
Nghiền mịn
Ngâm HCl
Li tâm, rửa trung tính
Rửa sạch bằng li tâm
Chitin dạng bột màu kem
Li tâm, rửa trung tính
Ngâm NaOH
HCl 2M

T
0
phòng


=5h; w/v=1/10

HCl 2M

T
0
phòng


=48h; w/v=1/2,5

NaOH 1M

T
0
=100
0
C


=48
h; w/v=1/2,
5

NaOH 1M

T
0
=100
0
C


=12h; w/v=1/2,
5

14

b. Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm của Pháp
Nguyên liệu vỏ tôm sạch được đem đi hấp chín, phơi khô sau đó đem đi xay
nhỏ. Tiếp đó tiến hành tách protein bằng NaOH 3,5% ở 65
0
C trong thời gian 2 tiếng
với tỷ lệ w/v=1/10. Sau đó mang đi rửa trung tính rồi mang đi ngâm HCl 1N ở điều
kiện nhiệt độ phòng trong thời gian 2 tiếng với tỷ lệ w/v=1/10 rồi vớt ra tiến hành
tẩy màu bằng cách ngâm trong acetone ở nhiệt độ phòng trong thời gian 30 phút với
tỷ lệ w/v=1/5, sau đó vớt ra rửa sạch và tẩy màu lại bằng NaOCl 0,135% ở nhiệt độ
phòng trong thời gian 2 tiếng, tỷ lệ w/v=1/10, tiến hành rửa trung tính ta được sản
phẩm chitin. Tiếp tục deacetyl chitin trong NaOH 40% ở 85
0
C trong 2 tiếng với tỷ
lệ w/v=1/10, rửa trung tính và làm khô thu được chitosan.
15

Hình 1.4 Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm của Pháp
HCl 1N
T
0
phòng
=2h; w/v=1/10

NaOH 3,5%
T
0
=65
0
C
=2h; w/v=1/10

T
0
phòng
=0,5h; w/v=1/5

Vỏ tôm
Hấp chín, phơi khô
Chitin
Ngâm HCl
Rửa trung tính
Xay nhỏ
Ngâm NaOH
Rửa trung tính
Rửa trung tính
Ngâm NaOH
Ngâm NaClO
Ngâm acetone
NaOH 40%
85
0
C
=4h; w/v=1/4
Rửa trung tính
Chitosan
NaClO 0,315%
T
0
phòng
=1/10h; w/v=1/10

16
c. Quy trình thủy nhiệt của Yamashaki và Nakamichi (Nhật Bản)
Vỏ tôm khô được khử chất vô cơ bằng cách ngâm trong HCl 2M ở 120
0
C
trong thời gian 1 tiếng. Sau đó đem đi rửa trung tính, sấy khô. Khử protein đồng
thời deacetyl bằng NaOH 15M ở 150
0
C trong 1 tiếng. Sau đó đem đi rửa trung tính
và sấy khô ta thu được chitosan.


















Hình 1.5 Quy trình thủy nhiệt của Yamashaki và Nakamichi

NaOH 15M

T
0
=150
0
C


=1h

HCl 2M

T
0
=120
0
C


=1h

Vỏ tôm khô
Khử chất vô cơ
Rửa trung tính
Khử protein và deacetyl
Rửa trung tính
Sấy khô
Sấy khô
Chitosan

17
1.4.3. Một số quy trình sản xuất chitin tại Việt Nam
a. Quy trình sản xuất sử dụng enzyme papain để sản xuất chitosan của
Trần Thị Luyến- Đại học Nha Trang
Vỏ tôm khô được khử khoáng bằng cách ngâm trong HCl 10% với tỷ lệ
w/v=1/10, ở nhiệt độ phòng trong thời gian 5 tiếng. Vỏ tôm khô cũng được xử lý
tương tự nhưng với tỷ lệ w/v=1/5. Sau đó tiến hành rửa trung tính rồi tiến hành khử
protein bằng enzyme papain theo phương pháp bổ sung dung dịch papain 13% ở
nhiệt độ 7080
0
C với tỷ lệ w/v=1/5 trong thời gian 4 tiếng ở pH=5. Sau đó đem rửa
sạch, làm khô thu được chitin. Tiếp tục deacetyl trong NaOH 35% ở nhiệt độ
80 + 2
0
C trong thời gian 6 tiếng với tỷ lệ w/v=1/10, tiến hành rửa trung tính thu
được chitosan.
Quy trình cho sản phẩm có độ nhớt cao, độ deacetyl, độ tan và hiệu suất quy
trình cao. Dịch thủy phân thải ra trong quá trình sản xuất có chứa nhiều protein có
thể tận dụng thu hồi protein.
Bảng 1.3. Một số chỉ tiêu chất lượng của chitosan sản xuất theo quy trình
papain (Trần Thị Luyến, 2003)
Chỉ tiêu Kết quả Chỉ tiêu Kết quả
Màu sắc Trắng, trong Độ nhớt 15,25%
Trạng thái Mềm mại Độ deacetyl 78,25%
Độ ẩm 10,10% N
ts
8,25%
Hàm lượng tro 0,68% Hiệu suất 41,25%
Hàm lượng các
chất không tan

0,92% Độ tan 98,37%






18





















Hình 1.6 Quy trình sử dụng enzyme papain để sản xuất chitosan

b. Quy trình sản xuất chitin- chitosan của Đỗ Minh Phụng- Đại Học Thủy Sản
Vỏ tôm khô được khử khoáng bằng HCl 6N ở nhiệt độ phòng trong thời gian
48 tiếng với tỷ lệ w/v=1/2,5, sau đó rửa trung tính, ngâm trong NaOH 8% ở 100
0
C
với tỷ lệ w/v=1/2,5, sau 2 tiếng vớt ra mang rửa trung tính và tẩy màu bằng
KMnO
4
1% trong H
2
SO
4
10% trong 60 phút, sau đó đem rửa sạch và tiếp tục tẩy
màu bằng Na
2
SO
3
1,5% trong 15 phút rồi vớt ra rửa sạch thu được chitin. Tiếp tục
deacetyl bằng NaOH 40% với tỷ lệ w/v=1/1, ở 80
0
C, sau thời gian 24 tiếng vớt ra
rửa sạch thu được chitosan.
HCl 10%
T
0
phòng
=5h,
w/v=1/5

papain 13%

pH=5
T
0
=7080
0
C
=4h
NaOH 35%
T
0
=80
0
C
=6h
Rửa sạch
Khử protein
Rửa sạch
Deacetyl
Rửa sạch
Chitin
Chitosan
Vỏ tôm tươi

Vỏ tôm khô

Khử khoáng
HCl 10%
T
0
phòng

=5h, w/v=1/10

Khử khoáng
19























Hình 1.7 Quy trình sản xuất chitin- chitosan từ vỏ tôm của Đỗ Minh Phụng
c. Quy trình sản xuất chitin cải tiến từ phế liệu tôm có kết hợp xử lý enzyme
protease và thu hồi protein và astaxanthin của Trang Sĩ Trung- Đại học Nha

Trang
Phế liệu tôm được khử protein bằng enzyme Flavourzyme, sau đó được phân
riêng, thu được dịch lọc 1, khử protein còn lại trong phần bã bằng NaOH loãng,
phân riêng thu được dịch lọc 2, phối trộn với dịch lọc 1 thu hồi được hỗn hợp
NaOH 8%
T
0
=100
0
C
=2h; w/v=1/2,5

NaOH 40%
T
0
=80
0
C
=24h; w/v=1/1


Vỏ tôm khô
Ngâm HCl
Tẩy màu
Rửa trung tính
Rửa trung tính
Ngâm NaOH
Chitin
Chitosan
Rửa trung tính

Nấu trong NaOH
HCl 6N
T
0
phòng
=48h; w/v=1/2,5
Tẩy màu bằng KMnO
4

1% trong H
2
SO
4
10%,
sau đó đem rửa sạch và
tiếp tục tẩy màu bằng
Na
2
SO
3
1,5% trong 15p
r
ồi rửa sạch