nghiên cứu thu nhận bột đạm giàu carotenoid từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng phƣơng pháp xử lý kết hợp hai enzyme protease

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG



PHẠM THỊ ĐAN PHƢỢNG




NGHIÊN CỨU THU NHẬN BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID
TỪ ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP
XỬ LÝ KẾT HỢP HAI ENZYME PROTEASE



Chuyên ngành: Công nghệ Sau thu hoạch
Mã số: CH09CB313


LUẬN VĂN THẠC SĨ



NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
GSTS. TRẦN THỊ LUYẾN



Nha Trang - 2012
i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết
quả nêu trong luận văn là trung thực.

Tác giả luận văn
Phạm Thị Đan Phƣợng

ii



LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã
nhận đƣợc sự quan tâm tận tình của quý thầy cô hƣớng dẫn khoa học, Khoa Công nghệ
Thực phẩm, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trƣờng và các cá nhân trong trƣờng, đã
giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc tới cô giáo hƣớng dẫn GSTS. Trần
Thị Luyến, nguyên Hiệu phó Trƣờng Đại học Nha Trang, đã hết lòng chỉ bảo và
hƣớng dẫn tận tình, thƣờng xuyên theo dõi quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của PGSTS. Ngô Đăng Nghĩa, Viện trƣởng
Viện Công nghệ Sinh học - Môi trƣờng và tập thể cán bộ nghiên cứu tại Viện, đặc biệt
ThS. Nguyễn Công Minh, KS. Nguyễn Thị Nhƣ Thƣờng, đã tạo điều kiện và giúp đỡ
tôi trong suốt quá trình nghiên cứu tại Viện.
Xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học và Khoa Công nghệ
Thực phẩm Trƣờng Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi thuận lợi trong quá
trình học tập, nghiên cứu và bảo vệ luận văn.
Xin cảm ơn đến chồng và hai con đã quan tâm, chia sẻ khó khăn và động viên
để tôi hoàn thành công việc.

iii



MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC CÁC BẢNG vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii
Chƣơng 1. TỔNG QUAN 4
1.1. TÌM HIỂU VỀ BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID 4
1.1.1. Bản chất của bột đạm giàu carotenoid (ĐGC) 4
1.1.2. Carotenoid từ sinh vật biển 5
1.1.3. Ứng dụng chế phẩm đạm giàu carotenoid 7
1.2. THU NHẬN BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID CÙNG VỚI CHITIN TRONG
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN TỪ ĐẦU TÔM 8
1.2.1. Phế liệu đầu tôm 8
1.2.2. Các quy trình kết hợp thu hồi chế phẩm đạm giàu carotenoid trong quá trình sản
xuất chitin từ phế liệu tôm 11
1.2.3. Chitin – Chitosan 12
1.3. TÌM HIỂU VỀ ENZYME PROTEASE THƢƠNG MẠI 16
1.3.1. Một số enzyme thƣơng mại có trên thị trƣờng 16

1.3.2. Kết hợp hai enzyme protease trong quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid 18
1.4. PHƢƠNG PHÁP THU HỒI CHẾ PHẨM BỘT ĐẠM 21
1.4.1. Phƣơng pháp thu hồi bằng pH đẳng điện (pI) 21
1.4.2. Phƣơng pháp thu hồi bằng xử lý nhiệt 21
1.4.3. Phƣơng pháp thu hồi bằng polyme (chitosan) 22
1.5. TÌM HIỂU VỀ QUY TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM BỘT
NÊM 23
1.5.1. Một số quy trình chế biến bột nêm 23
1.5.2. Một số sản phẩm bột nêm có trên thị trƣờng 25
iv



1.5.3. Chỉ tiêu chất lƣợng bột nêm đạt an toàn vệ sinh thực phẩm 26
1.6. TÌM HIỂU VỀ CÁC CHẤT PHỤ GIA THƢỜNG ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG CHẾ
BIẾN BỘT NÊM 27
1.6.1. Dextrin 28
1.6.2. Muối Sodium chloride 29
1.7. KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG CỦA CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU CAROTENOID TRONG
VIỆC SẢN XUẤT BỘT NÊM 30
1.8. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 31
1.9. CÁC NGHIÊN CỨU NGOÀI NƢỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 34
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 36
2.1.1. Đầu tôm thẻ chân trắng 36
2.1.2. Enzyme protease 36
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37
2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 37
2.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tách chiết chế phẩm đạm giàu carotenoid bằng phƣơng
pháp kết hợp Alcalase và Flavourzyme 39

2.2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm so sánh các phƣơng pháp xử lý đầu tôm bằng hai enzyme
protease kết hợp và từng enzyme protease đơn 45
2.2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu hồi chitin – chitosan từ bã đầu tôm trong quá trình
tách chiết chế phẩm đạm giàu carotenoid 47
2.2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ứng dụng chế phẩm đạm giàu carotenoid trong sản xuất
thử bột nêm 48
2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN 52
2.4. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 52
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53
3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG 53
v



3.2. ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ ĐẦU TÔM THÍCH HỢP BẰNG PHƢƠNG PHÁP KẾT
HỢP HAI ENZYME PROTEASE ĐỂ THU NHẬN CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU
CAROTENOID 54
3.2.1. Điều kiện thủy phân thích hợp của Alcalase trong công đoạn đầu của quá trình
thu nhận đạm giàu carotenoid từ đầu tôm 54
3.2.2. Điều kiện thủy phân thích hợp của Flavourzyme trong công đoạn sau của quá
trình thu nhận đạm giàu carotenoid từ đầu tôm 59
3.2.3. Đánh giá hiệu suất thu hồi và thành phần hóa học cơ bản của chế phẩm đạm giàu
carotenoid thu nhận từ đầu tôm khi xử lý bằng phƣơng pháp kết hợp ………………64
3.2.4. Tận dụng bã đầu tôm trong quá trình thu nhận chế phẩm đạm giàu carotenoid để
thu hồi chitin và chitosan 71
3.2.5. Đề xuất quy trình thu nhận chế phẩm đạm giàu carotenoid bằng phƣơng pháp xử
lý kết hợp Alcalase và Flavourzyme từ đầu tôm thẻ chân trắng trong quy trình sản xuất
chitin-chitosan 76
3.2.6. Sản xuất thử nghiệm chế phẩm đạm giàu carotenoid từ đầu tôm với quy mô 10
kg nguyên liệu/mẻ 78

3.3. BƢỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM ĐGC ĐỂ SẢN XUẤT
BỘT NÊM TÔM 80
3.3.1. Xác định tỷ lệ dextrin 81
3.3.2. Xác định tỷ lệ NaCl 83
3.3.3. Xác định tỷ lệ phối trộn bột đạm giàu carotenoid thích hợp đƣợc chọn với các
nguyên liệu phụ để tạo bột hƣơng vị tôm 84
3.3.4 Chất lƣợng sản phẩm bột nêm tôm đƣợc chế biến từ bột đạm giàu carotenoid 85
3.3.5. Bƣớc đầu đề xuất quy trình chế biến bột nêm từ chế phẩm đạm giàu carotenoid 88
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90
KẾT LUẬN 90
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
PHỤ LỤC 1
vi



DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu
Diễn giải
AU
Anson Units
CFU
Colony Forming Units
cps
Centipoises
DD
Degree of Deacetylation
DH

Degree of Hydrolysis
ĐGC
Đạm giàu carotenoid
FDA
Food and Drug Administration
INS
International Numbering System
LAPU
Leucine Aminopeptidase Units
NTU
Nephelometric Turbidity Units
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam


vii



DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lƣợng astaxanthin từ các nguồn phế liệu sinh học các loài giáp xác 7
Bảng 1.2. Các ứng dụng chính của hỗn hợp protein và carotenoid 8
Bảng 1.3. Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm hùm 8
Bảng 1.4. Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm Penaaus vannamei 9
Bảng 1.5. Thành phần acid amin của protein từ phế liệu tôm Crangon crangon 11
Bảng 1.6. Các ứng dụng chính của chitin – chitosan 16
Bảng 1.7. Điều kiện hoạt động thích hợp của một số protease thƣơng mại thông dụng 17
Bảng 1.8. Các chỉ tiêu cảm quan 27

Bảng 1.9. Các chỉ tiêu lý – hóa 27
Bảng 1.10. Chỉ tiêu vi sinh vật 27
Bảng 1.11. Thành phần hóa học cơ bản của carotenoprotein thu nhận từ đầu và vỏ tôm sú 34
Bảng 1.12. Thành phần acid amin của carotenoprotein thu nhận từ đầu và vỏ tôm sú 34
Bảng 2.1. Thành phần nguyên phụ liệu gia vị và thử nghiệm phối trộn 100g bột nêm
tôm theo các tỷ lệ khác nhau 51
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻ chân trắng 53
Bảng 3.2. Đánh giá cảm quan của chế phẩm ĐGC thu nhận từ đầu tôm 66
Bảng 3.3. Thành phần hóa học cơ bản của bã tôm 71
Bảng 3.4. Chất lƣợng chitin thu đƣợc từ bã đầu tôm 74
Bảng 3.5. Thành phần hóa học và chỉ tiêu cảm quan cơ bản của chế phẩm ĐGC thu
nhận từ quy mô 10 kg nguyên liệu đầu tôm 78
Bảng 3.6. Thành phần acid amin trong chế phẩm ĐGC thu nhận từ quy mô 10 kg
nguyên liệu đầu tôm 79
Bảng 3.7. Chỉ tiêu chất lƣợng cơ bản của chitin và chitosan thu hồi từ bã đầu tôm trong
quá trình thu nhận chế phẩm ĐGC từ quy mô 10 kg nguyên liệu đầu tôm 80
Bảng 3.8. Đánh giá cảm quan của bột ĐGC phối trộn dextrin sau sấy 82
Bảng 3.9. Đánh giá cảm quan của bột ĐGC phối trộn dextrin và NaCl sau sấy 83
Bảng 3.10. Đánh giá cảm quan, đánh giá ban đầu cho sản phẩm bột nêm của các công
thức phối trộn khác nhau 84
Bảng 3.11. Đánh giá cảm quan của sản phẩm bột nêm tôm 85
Bảng 3.12. Thành phần hóa học cơ bản của bột nêm tôm 86
Bảng 3.13. Kết quả kiểm tra vi sinh sản phẩm bột nêm tôm 86
viii



DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Các liên kết hóa học của Astaxanthin trong tôm 4
Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của một vài carotenoid 5

Hình 1.3. Một số cấu trúc dạng đồng phân của astaxanthin 6
Hình 1.4. Quy trình chiết rút bột ĐGC từ phế liệu tôm sử dụng Alcalase 12
Hình 1.5. Quy trình chiết rút bột ĐGC từ phế liệu tôm sử dụng trypsin 12
Hình 1.6. Quy trình sản xuất chitin thông dụng ở Việt Nam 14
Hình 1.7. Quy trình sản xuất chitin bằng phƣơng pháp hóa học 14
Hình 1.8. Quy trình sản xuất chitin bằng phƣơng pháp lên men lactic acid 15
Hình 1.9. Quy trình chế biến bột nêm từ bột nhão cá 24
Hình 1.10. Chế biến bột hƣơng vị tôm 24
Hình 1.11. Cấu trúc dextrin 28
Hình 1.12. Hiệu quả gia tăng giá trị cảm quan của món súp đậu khi bổ sung muối ăn 32
Hình 2.1. Đầu tôm thẻ chân trắng 36
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 38
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ Alcalase/đầu tôm thích hợp cho công đoạn
thủy phân bằng Alcalase 40
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thích hợp cho công đoạn thủy phân
bằng Alcalase 41
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme/đầu tôm thích hợp cho công đoạn
thủy phân bằng Flavourzyme 43
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thích hợp cho công đoạn thủy phân
bằng Flavourzyme 44
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu hồi chế phẩm ĐGC bằng các phƣơng pháp xử lý khác
nhau 45
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khử protein còn lại trong bã đầu tôm 47
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khử khoáng còn lại trong bã đầu tôm 48
Hình 2.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn dextrin với chế phẩm ĐGC 49
Hình 2.11. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn NaCl với chế phẩm ĐGC 50
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Alcalase/đầu tôm sử dụng đến hiệu suất thu hồi chế
phẩm ĐGC từ đầu tôm và hàm lƣợng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC 55
ix

Hình 3.2. Ảnh hƣởng của thời gian xử lý bằng Alcalase đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
ĐGC từ đầu tôm và hàm lƣợng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC 58
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ Flavourzyme sử dụng đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
ĐGC từ đầu tôm và hàm lƣợng protein và carotenoid trong chế phẩm ĐGC 60
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của thời gian xử lý bằng Flavourzyme đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
ĐGC từ đầu tôm và hàm lƣợng protein và carotenoid chứa trong chế phẩm ĐGC 63
Hình 3.5. Hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC từ đầu tôm đối với các phƣơng pháp xử lý
khác nhau 65
Hình 3.6. Hàm lƣợng protein của chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng
Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 67
Hình 3.7. Hàm lƣợng carotenoid của chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng
Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 68
Hình 3.8. Hàm lƣợng khoáng của chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng
Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 69
Hình 3.9. Hàm lƣợng lipid của chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng Alcalase+Flavourzyme
kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 69
Hình 3.10. Hàm lƣợng chitin chứa trong chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng
Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 71
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của thời gian và nồng độ NaOH xử lý đến hàm lƣợng protein
còn lại trong mẫu chitin 72
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của thời gian và nồng độ HCl xử lý đến hàm lƣợng khoáng còn
lại trong mẫu chitin 74
Hình 3.13. Quy trình sản xuất bột ĐGC 76
Hình 3.14. Chế phẩm ĐGC nhão sản xuất theo quy trình đề xuất 77
Hình 3.15. Chitin và chitosan thu nhận từ bã đầu tôm 77
Hình 3.16. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dextrin bổ sung đến tổn thất carotenoid trong quá trình
sấy chế phẩm ĐGC 81
Hình 3.17. Bột ĐGC sau sấy 84

Hình 3.18. Quy trình chế biến bột nêm tôm 88
Hình 3.19. Sản phẩm bột nêm chế biến theo quy trình đề xuất 89
1
MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, trên thế giới việc sử dụng các sản phẩm bột đạm tự nhiên rất phổ biến
trong chế biến thực phẩm dinh dƣỡng cho ngƣời và động vật. Nhiều sản phẩm đƣợc
chế biến từ bột đạm nhƣ bột gia vị, bột nêm, bột canh, bột đạm dinh dƣỡng hoặc bổ
sung vào các sản phẩm ăn liền và thực phẩm chế biến nhanh nhƣ mì gói, surimi mô
phỏng, cháo dinh dƣỡng, bánh phồng tôm, snack… Các loại bột đạm thƣờng đƣợc chế
biến từ các loại nguyên liệu thịt, cá, thực vật và phế liệu động thực vật. Trong đó, phế
liệu thủy sản gần đây đƣợc coi nhƣ là nguồn nguyên liệu đáng đƣợc quan tâm nghiên
cứu để thu nhận bột đạm để sử dụng chế biến các sản phẩm thực phẩm. Ở Việt Nam,
nhu cầu sử dụng các sản phẩm bột đạm trong sản xuất thực phẩm đang tăng nhanh
theo xu hƣớng phát triển của xã hội hiện đại hóa công nghiệp hóa. Hiện nay, công
nghiệp sản xuất bột nêm đang phát triển mạnh. Tuy nhiên, tập trung chủ yếu là bột
nêm có nguồn gốc từ thịt heo, gà và nấm. Gần đây bột đạm tôm cũng đã đƣợc sử dụng
nhiều để sản xuất các sản phẩm bột canh tôm, thực phẩm ăn liền hƣơng vị tôm nhƣ mì
tôm, bánh phồng tôm, snack tôm… Ngoài ra, bột đạm tôm cũng có thể sử dụng bổ
sung trong công nghệ sản xuất sản phẩm tôm mô phỏng từ surimi có chất lƣợng cao,
thu hút sự chú ý của ngƣời tiêu dùng khi chọn sản phẩm mô phỏng surimi vì nó có mùi
hƣơng và màu sắc nhƣ tôm tƣơi hấp chín. Hơn nữa, bột đạm tôm thƣờng chứa
carotenoid (chủ yếu là astaxanthin) khi đƣợc bổ sung vào thực phẩm sẽ tạo nên sản
phẩm giá trị gia tăng không những về dƣỡng chất mà còn có tính chất chức năng nhờ
hoạt tính sinh học của astaxanthin.
Tại Việt Nam, công nghiệp chế biến tôm đang phát triển mạnh đã đem lại
nguồn ngoại tệ quan trọng, bên cạnh đó cũng tạo ra một lƣợng phế liệu tôm rất lớn,
ƣớc khoảng hơn 200.000 tấn/năm, trong đó có khoảng 120.000 tấn đầu tôm. Trong
thành phần phế liệu tôm có nhiều thành phần có giá trị nhƣ chitin, protein, carotenoid,

khoáng chất và chúng cần đƣợc nghiên cứu thu nhận sản xuất sản phẩm giá trị gia
tăng, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn lợi. Đặc biệt, thành phần protein trong đầu tôm
chiếm trên 50% và có một lƣợng carotenoid tuy nhỏ nhƣng mang tính chất chức năng
rất quan trọng cần đƣợc thu hồi ở dạng carotenoprotein (hay còn gọi là chất đạm giàu
carotenoid). Do đó, trong quá trình sản xuất chitin, chitosan từ phế liệu tôm cần phải
2



tính đến việc thu hồi carotenoprotein là một sản phẩm chính cùng với sản phẩm chitin,
chitosan nhƣ hiện nay.
Tuy nhiên, các quy trình sản xuất chitin, chitosan từ phế liệu tôm hiện nay là
các quy trình sản xuất bằng phƣơng pháp hóa học, sử dụng nhiều hóa chất để khử
protein, chỉ mới quan tâm đến thu nhận chitin, chitosan. Bên cạnh đó, chất lƣợng
chitin-chitosan cũng còn thấp, chứa nhiều tạp chất hóa học. Gần đây đã có một số
nghiên cứu đã sử dụng phƣơng pháp sinh học (vi sinh vật và enzyme) để thay thế hóa
chất, cụ thể sử dụng protease hay lên men để thủy phân protein, tách protein ra khỏi
thành phần chitin trong phế liệu. Tuy nhiên, protein thu nhận không đƣợc xem là một
sản phẩm chính đi kèm với chitin nên chất lƣợng protein thu đƣợc chƣa đƣợc quan
tâm, thƣờng có chất lƣợng thấp, chỉ có thể sử dụng trong sản xuất thức ăn gia súc hay
động vật thủy sản. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu ứng dụng enzyme protease trong
chế biến chitin cũng còn rất ít, chƣa đầy đủ. Hầu hết các nghiên cứu chỉ sử dụng một
loại enzyme protease mà chƣa kết hợp nhiều loại protease nên hiệu suất thủy phân
cũng nhƣ chất lƣợng của sản phẩm thủy phân còn thấp. Khi sử dụng một enzyme đơn
thì khả năng thủy phân phụ thuộc rất nhiều vào bản chất và tính đặc hiệu của từng
enzyme. Do vậy, nhiều nghiên cứu cho thấy nếu chỉ sử dụng một enzyme protease thì
thời gian thủy phân protein kéo dài nên sản phẩm thủy phân có mùi ít thơm và màu
sậm; đồng thời hiệu suất thu hồi sản phẩm thủy phân có sự khác biệt rõ ràng, ví dụ
nhƣ: khả năng thủy phân của enzyme Alcalase sẽ cho hiệu suất thu hồi cao nhƣng sản
phẩm thủy phân có vị đắng, còn enzyme Flavourzyme cho hiệu suất thu hồi thấp

nhƣng sản phẩm thủy phân có vị ngọt. Một số nghiên cứu khác cho thấy sự kết hợp hai
enzyme có bản chất khác nhau thì sẽ cho sản phẩm thủy phân có chất lƣợng tốt hơn và
nhiều hơn. Hơn nữa, các nghiên cứu này cũng chƣa tính đến việc thu hồi protein giàu
carotenoid chất lƣợng cao từ đầu tôm (chứa khoảng 50% protein) để có thể sử dụng
trong thực phẩm. Vì vậy, việc nghiên cứu thu nhận bột đạm giàu carotenoid bằng
phƣơng pháp xử lý kết hợp hai enzyme protease trong công nghệ sản xuất chitin-
chitosan từ đầu tôm là hƣớng đi mới, tạo thêm sản phẩm giá trị gia tăng bên cạnh sản
phẩm chitin, chitosan, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn phế liệu tôm dồi dào của Việt
Nam.


3



Mục tiêu
Xây dựng quy trình thu nhận bột đạm giàu carotenoid bằng phƣơng pháp xử lý
kết hợp hai enzyme protease trong quá trình sản xuất chitin từ đầu tôm thẻ chân trắng.
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu điều kiện thủy phân bằng cặp enzyme protease Alcalase và
Flavourzyme trong quá trình tách chiết đạm giàu carotenoid từ đầu tôm thẻ
chân trắng.
- Đề xuất qui trình thu nhận bột đạm tôm giàu carotenoid bằng phƣơng pháp xử
lý kết hợp hai enzyme protease trong quá trình sản xuất chitin-chitosan từ đầu
tôm thẻ chân trắng.
- Sản xuất thử chế phẩm bột đạm giàu carotenoid trong quá trình sản xuất chitin-
chitosan ở qui mô 10 kg đầu tôm/mẻ, đánh giá chất lƣợng bột đạm giàu
carotenoid, sản phẩm chitin, chitosan thu đƣợc.
- Bƣớc đầu thử nghiệm ứng dụng bột đạm giàu carotenoid để sản xuất bột nêm
tôm.

Phạm vi nghiên cứu
Phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng (Paneus vannamei) thu nhận tại các nhà máy
chế biến thủy sản tại Khánh Hòa. Các enzyme sử dụng trong đề tài là các enzyme
protease thƣơng mại, đƣợc ứng dụng phổ biến: Alcalase và Flavourzyme.













4



Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. TÌM HIỂU VỀ BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID
1.1.1. Bản chất của bột đạm giàu carotenoid (ĐGC)
Bột đạm giàu carotenoid (ĐGC, còn gọi carotenoprotein) là phức chất giữa
protein và carotenoid đƣợc tìm thấy ở nhiều sinh vật biển. Đặc biệt, carotenoprotein có
nhiều ở nhiều loài động vật giáp xác, không những tồn tại nhiều ở lớp ngoại bì, trong
vỏ mà còn phân bố rộng ở các bộ phận cơ quan nhƣ trứng, dạ dày hay bạch huyết của
chúng (Zagalsky, 1976) [68]. Một số loài giáp xác đã đƣợc nghiên cứu chiết rút
carotenoprotein nhƣ tôm, cua, ghẹ (Chakrabarti, 2002; Cremades và cộng sự, 2003;

Klomklao và cộng sự, 2009) [20, 21, 37]. Carotenoprotein đƣợc chia thành 2 nhóm
chính: (1) carotenoprotein thật: có sự liên kết chặt chẽ giữa carotenoid với protein, (2)
carotenolipoprotein: carotenoid liên kết với các nhóm lipid và không thể hiện liên kết
cụ thể với protein [37]. Zagalsky [68] cho rằng phản ứng giữa các nhóm 4 và 4’ keto
trong các vòng mang điện của β-astaxanthin là điều kiện tiên quyết cho phản ứng giữa
nhóm carbonyl trong carotenoid với các gốc amin để hình thành carotenoprotein.

Hình 1.1. Các liên kết hóa học của Astaxanthin trong tôm [17]
5



Tất cả các carotenoprotein đều đƣợc tách ra thành carotenoid và apoprotein
bằng aceton hoặc ethanol. Crustacyanin và ovorudin là những carotenoprotein có thể
đƣợc khôi phục lại dạng tự nhiên khi trộn hỗn hợp dung dịch aceton của carotenoid với
dung dịch protein, pha loãng với nƣớc, tách aceton ra. Các carotenoid có liên quan đến
protein thì ít bị oxi hóa hơn các carotenoid khác ở dạng tự do (Chakrabarti, 2002) [20].
1.1.2. Carotenoid từ sinh vật biển
Carotenoid có nguồn gốc từ sinh vật biển đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ là một chất
màu tự nhiên an toàn cho các ngành công nghệ thực phẩm, dƣợc phẩm và mỹ phẩm.
Carotenoid có vai trò quan trọng để loại trừ hoặc ngăn chặn một số bệnh thoái hóa cơ
thể nhƣ chứng xơ vữa động mạch, ung thƣ, thoái hóa cơ thể và các bệnh về mắt
(Khanafari và cộng sự, 2007) [36].

Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của một vài carotenoid [32]
6



Carotenoid chiết tách từ các loài giáp xác có chức năng hình thành sắc tố đƣợc

xem nhƣ là một nguồn tiền tố vitamine A quan trọng và là nhóm chất chống oxy hóa
[41]. Carotenoid đƣợc xem là chất kích thích hệ thống miễn dịch, kích thích tăng khả
năng sinh trƣởng và phát triển (Riccioni và cộng sự, 2011; Tomita, 2000) [51, 62].
Armenta và Guerrero-Legarreta cho biết trong phế liệu tôm, carotenoid chủ yếu
là astaxanthin (trên 95%) [17]. Astaxanthin là một carotenoid, thuộc nhóm chất
phytochemical tecpen, là chất sắc tố màu vàng đỏ. Giống nhƣ nhiều carotenoid, nó là
một chất màu hòa tan trong mỡ hoặc dầu. Astaxanthin có thể đƣợc tìm thấy trong vi
tảo, men bia, cá hồi, cá, loài nhuyễn thể, tôm, tôm càng, động vật giáp xác, và những
chiếc lông của một số loài chim.

Hình 1.3. Một số cấu trúc dạng đồng phân của astaxanthin [32]
7



Trong các loài giáp xác thủy sản, astaxanthin chủ yếu tập trung ở phần vỏ
ngoài. Astaxanthin thƣờng tồn tại ở dạng tự do, dạng mono- hay di-ester với các acid
béo không no mạch dài, hoặc dƣới dạng phức hợp carotenoprotein của đồng phân
quang học (3S, 3’S). Hàm lƣợng astaxanthin trong vỏ tôm, cua thay đổi đáng kể theo
tùy loài (từ 10-140 mg/kg trọng lƣợng ƣớt hay là khoảng 50-700 mg/kg trọng lƣợng
khô), chứng tỏ ở vỏ các loài giáp xác chứa một nguồn astaxanthin tự nhiên đáng kể
(Trần Thị Luyến và cộng sự, 2006) [7].
Bảng 1.1. Hàm lƣợng astaxanthin từ các nguồn phế liệu sinh học các loài giáp xác
[22, 32]
Nguồn
Hàm lƣợng astaxanthin tổng
(mg/100g)
Tôm sú
14,77
Cua

11,96
Tôm hùm
9,69
Astaxanthin đƣợc thu nhận từ các loài sinh vật biển, có ảnh hƣởng rất lớn đối
với cơ thể con ngƣời, nhƣ có khả năng ngăn chặn sự oxy hóa của các acid béo không
no có lợi, ngăn chặn ảnh hƣởng của tia cực tím, tăng khả năng miễn dịch, hình thành
chất màu, quá trình sao chép và truyền dẫn thông tin (Khanafari, 2007) [36].
Astaxanthin là chất chống oxy hóa rất hiệu quả, có khả năng bảo vệ
phospholipid của màng tế bào khỏi sự peroxid hóa, hoạt tính chống oxy hóa của
astaxanthin lớn hơn gấp 10 lần các carotenoid khác nhƣ zeaxanhin, lutein,
canthaxanthin và β-caroten. Astaxanthin cũng có tác dụng tăng cƣờng khả năng miễn
dịch (Higuera-Ciapara và cộng sự, 2006) [32].
1.1.3. Ứng dụng chế phẩm đạm giàu carotenoid
Các chế phẩm đạm giàu carotenoid (ĐGC) (hay còn gọi là hỗn hợp protein và
carotein, hoặc carotenoprotein) ngày càng đƣợc sử dụng phổ biến trong thực phẩm, đặc
biệt sử dụng trong chế biến thực phẩm chức năng; vì ngoài tính dinh dƣỡng do protein
mang lại thì nó còn có tính chức năng của carotenoid và protein mạch ngắn (peptide)
mang lại nhƣ tính chống oxy hóa. Bên cạnh đó, các acid amin cũng góp phần tạo màu và
mùi trong công nghệ chế biến thực phẩm (Chakrabarti, 2002) [20]. Ngoài ra,
8



carotenoprotein còn đƣợc ứng dụng trong ngành y dƣợc và mỹ phẩm. Một số ứng dụng
chính của hỗn hợp protein và carotenoid đƣợc trình bày ở Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Các ứng dụng chính của hỗn hợp protein và carotenoid [32]
Lĩnh vực
Tính chất
Công nghệ thực phẩm
Chất mùi, chất màu, thực phẩm chức năng

Nuôi trồng thủy sản
Tạo màu cho cá, tăng hệ miễn dịch, giảm stress cho vật
nuôi
Y dƣợc
Tăng hệ miễn dịch, chống lão hóa, ngăn chặn khả năng
gây ung thƣ, tim mạch, bệnh về mắt
Mỹ phẩm
Hạn chế và giảm nếp nhăn, chống lão hóa

1.2. THU NHẬN BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID CÙNG VỚI CHITIN
TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN TỪ ĐẦU TÔM
1.2.1. Phế liệu đầu tôm
Hiện nay, ở nƣớc ta tôm là mặt hàng chủ lực của ngành thủy sản, sản phẩm
đƣợc chế biến ra rất đa dạng và phong phú. Theo thống kê của Tổng cục Thủy sản cho
thấy, năm 2011 sản lƣợng tôm của Việt Nam vẫn đạt con số khá ấn tƣợng, gần
496.000 tấn, tăng 5,48% so với năm 2010 [15]. Tùy thuộc vào công nghệ chế biến và
sản phẩm cuối cùng mà lƣợng phế liệu tôm có thể từ 25 – 40% so với khối lƣợng
nguyên liệu nguyên liệu ban đầu. Nhƣ vậy tƣơng ứng với sản lƣợng tôm đƣợc chế biến
hàng năm sẽ có một lƣợng phế liệu lớn khoảng 200.000 tấn gồm đầu và vỏ tôm đƣợc
tạo ra (trong đó, gần 120.000 tấn đầu tôm).
Bảng 1.3. Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm hùm [22]
Thành phần
Hàm lƣợng (%)
Độ ẩm
34,5 ± 1,89
Protein*
26,6 ± 1,45
Chất béo thô*
2,7 ± 0,24
Tro*

32,8 ± 0,36
Chitin*
20,4 ± 0,09
Carbohydrate*
17,5 ± 1,9
Astaxanthin μg/g*
96,9 ± 1,32
*Kết quả tính theo hàm lượng chất khô tuyệt đối.
9



Trong quá trình chế biến tôm hùm, khoảng 70% trọng lƣợng cơ thể tôm là phế
liệu. Phế liệu tôm hùm gồm vỏ, nội tạng, một ít thịt. Đây là một nguồn nguyên liệu
giàu protein (26,6%), chất béo thô (2,7%) và sắc tố (98 μg/g) đƣợc biết đến dƣới dạng
ổn định là carotenoprotein (Bảng 1.3).
Trong thời gian gần đây, nghề nuôi tôm thẻ chân trắng (Penaaus vannamei)
thƣơng phẩm phát triển mạnh, sản lƣợng chế biến ngày càng lớn nên nguồn phế liệu
tôm thẻ trở thành nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin. Ngoài ra, trong phế liệu
tôm thẻ chân trắng còn chứa một lƣợng đáng kể astaxanthin. Đây là nguồn nguyên liệu
phong phú để tận thu astaxanthin và protein (Bảng 1.4).
Bảng 1.4. Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm Penaaus vannamei [14]
Chỉ tiêu phân tích
Hàm lƣợng *
Hàm lƣợng khoáng

(%)

24,6 ± 0,8
Hàm lƣợng chitin

(%)

18,3 ± 0,9
Hàm lƣợng protein (%)

47,4 ± 1,8
Hàm lƣợng lipid (%)
4,7 ± 0,3
Hàm lƣợng astaxanthin

(ppm)
130 ± 13,9
*Kết quả tính theo hàm lượng chất khô tuyệt đối.
Trƣớc đây, nguồn phế liệu đầu và vỏ tôm chủ yếu đƣợc dùng để làm nguyên
liệu chế biến thức ăn gia súc, gia cầm, phân bón,… nên có giá trị kinh tế không cao.
Trong những năm gần đây, nguồn phế liệu tôm dần dần đƣợc sử dụng để sản xuất ra
các sản phẩm có giá trị kinh tế cao nhƣ chitin, chitosan. Các quy trình sản xuất chitin
hiện nay chỉ mới thu hồi sản phẩm chitin mà chƣa quan tâm đến thu hồi thành phần
protein và carotenoid rất có giá trị trong phế liệu tôm (Holanda và cộng sự, 2006) [33].
Ngoài ra, thành phần khoáng của phế liệu tôm chủ yếu là Ca và một số khoáng chất
khác nhƣ P, K, Mg, Mn và Fe (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13], đây là những
khoáng chất cần thiết cho cơ thể. Việc thu hồi các thành phần có giá trị nhƣ protein và
carotenoid, khoáng chất từ phế liệu tôm không những nâng cao hiệu quả quy trình chế
biến chitin, tận dụng bổ sung vào thực phẩm cho ngƣời hay động vật nuôi mà còn hạn
chế khả năng gây ô nhiễm của phế liệu tôm.
Các quy trình sản xuất chitin phổ biến ở nƣớc ta chủ yếu sử dụng phƣơng pháp
xử lý bằng hóa chất. Các công đoạn xử lý đều đƣợc sử dụng bằng hóa chất tùy theo
10

loại nguyên liệu, công nghệ và yêu cầu về chất lƣợng sản phẩm chitin và chitosan mà
các điều kiện xử lý sẽ khác nhau (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13]. Việc sử
dụng hóa chất trong công nghệ sản xuất chitin, chitosan đã gây ra hiện tƣợng ô nhiễm
môi trƣờng trầm trọng do hóa chất sau khi sử dụng thải ra và chƣa có biện pháp xử lý
nƣớc thải sau sản xuất trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Do vậy, gần đây nhiều nhà nghiên
cứu trong nƣớc đã quan tâm đến việc kết hợp phƣơng pháp sinh học để sản xuất chitin,
chitosan nhằm hạn chế ô nhiễm môi trƣờng, nâng cao chất lƣợng sản phẩm. Nhiều loại
enzyme protease đã đƣợc nghiên cứu ứng dụng nhƣ enzyme papain, Flavourzyme,
Alcalase để khử protein trong quy trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm (Trần Thị
Luyến, 2000; Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2007) [5, 14].
Tuy nhiên, các nghiên cứu đƣợc đề cập ở trên chỉ tập trung vào thu hồi một sản
phẩm chính là chitin, mặc dù có quan tâm đến việc thu hồi hỗn hợp carotenoprotein
nhƣng với định hƣớng sử dụng làm thức ăn cho động vật thủy sản. Chƣa có nghiên
cứu nào tiến hành thu nhận sản phẩm bột đạm giàu carotenoid nhƣ là một sản phẩm
chính, chất lƣợng cao và có tính chức năng, đáp ứng yêu cầu ứng dụng vào chế biến
sản phẩm phụ gia thực phẩm và chất dinh dƣỡng.
Trên thế giới, việc nghiên cứu sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng từ phế liệu
thủy sản đã thu hút đƣợc sự quan tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu ở các nƣớc có công
nghiệp chế biến thủy sản phát triển. Phần lớn các nghiên cứu tập trung thu nhận chitin
và chitosan từ phế liệu tôm (No H.K. và cộng sự, 1997; Stevens và cộng sự, 2001) [43,
56]. Bên cạnh đó, việc thu nhận bột đạm giàu carotenoid cũng đƣợc quan tâm nghiên
cứu, các sản phẩm protein thu đƣợc có thể ứng dụng trong chế biến thức ăn cho ngƣời
hoặc gia súc ở dạng protein giàu caroteinoid hoặc chất mùi tôm. Các nghiên cứu này
chủ yếu tập trung vào phế liệu của tôm sú hay các loại tôm đặc thù ở khu vực Châu Âu
hay Bắc Mỹ; các nghiên cứu trên phế liệu tôm thẻ chân trắng thì còn rất hạn chế
(Chakrabarti, 2002; Holanda và Netto, 2006) [20, 33].
Bên cạnh thu hồi chitin, protein, carotenoid đặc biệt là axtaxanthin cũng đƣợc
nghiên cứu chiết rút từ phế liệu tôm. Astaxanthin sử dụng rất phổ biến trong nuôi trồng

thủy sản, đặc biệt đối với các đối tƣợng nuôi là cá hồi và giáp xác để tạo màu cho cá
hồi, còn làm tăng hệ miễn dịch của vật nuôi. Bên cạnh đó, các nghiên cứu cho thấy
astaxanthin đóng vai trò quan trọng trong sinh sản và phát triển của cá hồi. Ngoài ra,
carotenoid có rất nhiều tính chất chức năng và đƣợc ứng dụng rất phổ biến trong thực
11



phẩm cho ngƣời và động vật, đặc biệt các nghiên cứu gần đây còn cho thấy tính chất
chống oxy hóa của carotenoid. Carotenoid đóng vai trò là chất chống oxy hóa đƣợc
ứng dụng nhiều trong thức ăn dinh dƣỡng. Sử dụng thức ăn có chứa carotenoid thƣờng
xuyên có khả năng bảo vệ tế bào và ngăn ngừa đƣợc nhiều loại bệnh trong đó có cả
bệnh ung thƣ và bệnh tim mạch (Tinkler và cộng sự, 1994) [61]. Carotenoid cũng có
thể làm tăng hệ miễn dịch, chống lại Hecolybacter pylori gây bệnh viêm loét dạ dày
(Higuera-Ciapara và cộng sự, 2006; Riccioni và cộng sự, 2011) [32, 51].
Bảng 1.5. Thành phần acid amin của protein từ phế liệu tôm Crangon crangon [57]
Acid amin
Hàm lƣợng
(%)
Acid amin
Hàm lƣợng
(%)
Alanine
5,21
Proline
4,68
Glycine
4,32
Glutamic acid + Glutamine
12,4

Proline
4,68
Phenylalanine
4,93
Valine
5,89
Aspartic acid + Asparagine
11,0
Serine
5,09
Arginine
4,94
Leucine + Isoleucine
13,2
Cysteine
0,90
Threonine
5,19
Lysine
6,6
Methionine
2,99
Histidine
5,01
Tryptophan
1,2
Tyrosine
5,18
1.2.2. Các quy trình kết hợp thu hồi chế phẩm đạm giàu carotenoid trong quá
trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm

Để nâng cao chất lƣợng sản phẩm thủy phân và hạn chế ô nhiễm môi trƣờng,
phƣơng pháp sử dụng enzyme đƣợc nghiên cứu ứng dụng phổ biến trên thế giới.
Enzyme protease đã đƣợc ứng dụng rộng rãi để xử lý phế liệu thủy sản nhằm thu nhận
chitin, protein và chất màu. Nhiều loại enzyme đã đƣợc ứng dụng trong việc xử lý phế
liệu tôm nhƣ papain, protease chiết rút từ vi sinh vật nhƣ Bacillus subtilis,
Pseudomonas… và các loại protease thƣơng mại nhƣ Alcalase, Protamex,
Flavourzyme, Neutrase.



12













Hình 1.4. Quy trình chiết rút bột ĐGC từ phế liệu tôm sử dụng Alcalase [57]

Hình 1.5. Quy trình chiết rút bột ĐGC từ phế liệu tôm sử dụng trypsin [20]
1.2.3. Chitin – Chitosan
Chitin là polyme hữu cơ phổ biến trong tự nhiên, chitin có thể đƣợc tìm thấy ở
một số loài thực vật, vi sinh vật và đặc biệt nhiều trong vỏ giáp xác. Chitin ít khi ở
dạng tự do mà liên kết chặt chẽ với protein ở dạng phức hợp nên rất khó tách chiết.
Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất, thu nhận chitin hiện nay là từ nguồn phế liệu
tôm, cua, ghẹ, nang mực và với các nguyên liệu khác nhau thì quy trình thu nhận
Thu hồi chitin
Phế liệu tôm
Nghiền nhỏ
Alcalase 55
o
C, pH 8,5 trong 4h
Lọc/tách bã
Kết tủa
Ly tâm
Chế phẩm ĐGC
Thu hồi chitin
Phế liệu tôm
Nghiền nhỏ
Trypsin 28
o
C, pH 7,6 trong 4h
Lọc/tách bã
Kết tủa

Ly tâm
Chế phẩm ĐGC
13



chitin cũng khác nhau, tùy thuộc vào hàm lƣợng khoáng và protein có trong phế liệu
(Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13].
Chất lƣợng của chitin để làm nguyên liệu sản xuất các sản phẩm công nghiệp có
giá trị cao nhƣ glucosamine, chitooligome và chitosan thì yêu cầu chitin phải có hàm
lƣợng khoáng và protein còn lại <1% (Rao và cộng sự, 2007) [49].
Chitosan là một dẫn xuất của chitin khi đƣợc tách nhóm acetyl. Do vậy, chitin
có độ deacetyl thấp còn chitosan có độ deacetyl cao, tức là chứa nhiều nhóm amino.
Ngoài độ deacetyl thì phân tử lƣợng của chitosan cũng là một thông số quan trọng, nó
quyết định tính chất của chitosan nhƣ khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng
hấp thụ chất màu, kim loại… và đặc biệt khả năng kháng nấm, kháng khuẩn. Phân tử
lƣợng của chitosan thấp thƣờng có hoạt tính sinh học cao và chitosan có độ deacetyl
cao thì hoạt tính sinh học cao (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13].
Chitosan tích điện dƣơng khi hòa tan trong môi trƣờng acid loãng, đặc biệt tan
tốt trong các acid hữu cơ thông thƣờng nhƣ acid formic, acid acetic, acid propionic,
acid citric, acid lactic. Nó có khả năng bám dính bề mặt các ion tích điện âm và có khả
năng tạo phức với các ion kim loại và tƣơng tác tốt với các polyme tích điện âm
(Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13].
Một số quy trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm thông dụng
Rất nhiều quy trình sản xuất chitin đã đƣợc nghiên cứu và phát triển. Các quy
trình sản xuất chitin và chitosan thông dụng đƣợc trình bày sau đây:
Nguyên liệu sử dụng là vỏ tôm, vỏ cua là phế liệu của các nhà máy chế biến
thủy sản. Quá trình deacetyl đƣợc thực hiện ở nhiều mức nồng độ NaOH, thời gian, và
nhiệt độ. Nếu dùng nồng NaOH thấp thì phải tăng thời gian xử lý thì chitosan thành
phẩm mới độ deacetyl cao, ngoài ra vai trò của nhiệt độ cũng đƣợc thể hiện rõ trong

việc tách nhóm acetyl khi sản xuất chitosan. Nhiệt độ ảnh hƣởng lớn đến độ nhớt của
chitosan. Đây là một quy trình đƣợc nghiên cứu đầy đủ về ảnh hƣởng của chế độ xử lý
deacetyl (nồng độ, nhiệt độ, thời gian) đến chất lƣợng chitosan (độ nhớt, độ deacetyl).
Quy trình này có ý nghĩa cao vì nó đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế sử dụng chitosan rất
đa dạng, tùy vào mục đích ứng dụng mà cần có độ nhớt và độ deacetyl khác nhau.

14














Hình 1.6. Quy trình sản xuất chitin thông dụng ở Việt Nam [6]

Hình 1.7. Quy trình sản xuất chitin bằng phƣơng pháp hóa học [52]
Nguyên liệu (vỏ tôm)
Khử khoáng bằng HCl 10%, nhiệt độ phòng, 12h
Rửa trung tính
Khử protein bằng ngâm trong NaOH 8%, nhiệt độ phòng, 12h
Rửa trung tính
Deacetyl trong NaOH đặc 35-40%, nhiệt độ 80-100
o
C, thời gian 5-6,5 giờ
Rửa trung tính
Phơi khô hoặc sấy
Chitosan với nhiều mức deacetyl và độ nhớt
Nguyên liệu
Ngâm trong Na
2
CO
3
0,1M hoặc NaOH 5% (4h, 100
0
C)
Rửa trung tính
Ngâm trong HCl

Thời gian xử lý phụ thuộc vào nồng độ acid dùng (0,275 M, 16h,
nhiệt độ phòng; 2 M, 48h, nhiệt độ phòng; 11 M, 4 h, -20
0
C)
Rửa trung tính
Ngâm HCl ( 24h, nhiệt độ phòng)
Rửa
Tẩy màu bằng NaOCl hoặc H
2
O
2

Rửa
Chitin
15



Đây là quy trình tổng hợp từ các qui trình sản xuất trƣớc đó. Sản phẩm chitosan
sản xuất theo quy trình này có màu trắng đẹp đều, các chất màu đƣợc loại bỏ sạch
trong quá trình tẩy màu. Hàm lƣợng protein và khoáng chất còn lại trong chitin thấp,
chitosan thu đƣợc có tính chất đa dạng cao, tuỳ theo từng ứng dụng mà sử dụng cho
phù hợp.
Quá trình protein đƣợc thực hiện hoặc bằng ngâm trong Na
2
CO
3
hoặc NaOH.
Sử dụng Na
2

CO
3
cho ta chế độ xử lý nhẹ hơn nên dẫn tới chitosan có phân tử lƣợng
lớn hơn.
Chế độ của quá trình tách khoáng khác nhau, chỉ ra sự liên quan giữa nồng độ
và nhiệt độ của quá trình xử lý, đồng thời nó ảnh hƣởng mạnh đến chuỗi chitin và
chitosan thu đƣợc. Trong quá trình sản xuất này có dùng chất tẩy màu nên màu sắc của
chitin thu đƣợc trắng đều đẹp, nhƣng độ nhớt thấp.














Hình 1.8. Quy trình sản xuất chitin bằng phƣơng pháp lên men lactic acid [50]
Trong quy trình này, quá trình lên men lactic đƣợc ứng dụng trong sản xuất
chitin với Lactobacillus plantarum10% (v/w), lên men ở pH 5,5-6 trong thời gian 24
giờ. Glucose (5%) và acid acetic 3% để điều chỉnh pH. Quá trình lên men lactic có thể
loại đƣợc từ 88-90% protein trong phế liệu tôm. Tuy nhiên, hàm lƣợng protein còn lại
trong chitin thành phẩm vẫn còn cao từ 5-7% nên chitin này chỉ đƣợc xem là chitin
thô. Ngoài ra, màu sắc của chitin thu đƣợc có màu hơi đỏ, tối màu.
Phế liệu tôm (đầu và vỏ)

(ẩm 72-78%, tro 18-23%, pH 8,2-8,6)
Lên men
(pH 6; 30
0
C; 24 h)
Lactobacillus plantarum
10% (v/w)
Glucose 5% (w/w)
Hỗn hợp lên men
Lọc qua vải thô
Rửa phần rắn
Sấy
Chitin thô
Acid acetic 3% (v/w)
Dịch lọc
Thu hồi protein