Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học để khử protein và khoáng chất trong quy trình sản xuất chitin và chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm

i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG








NGÔ THỊ PHƯƠNG THẢO


NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ KHỬ
PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT TRONG QUY
TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN VÀ CHITOSAN
TỪ PHẾ LIỆU ĐẦU VỎ TÔM






LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Nha Trang - 2014
ii


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG









NGÔ THỊ PHƯƠNG THẢO


NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ KHỬ
PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT TRONG QUY
TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN VÀ CHITOSAN
TỪ PHẾ LIỆU ĐẦU VỎ TÔM

LUẬN VĂN THẠC SĨ


Ngành đào tạo : Công nghệ sau thu hoạch
Mã số : 60.54.10

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC



[
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG KHOA SAU ĐẠI HỌC



Nha Trang - 2014
iii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi được hoàn thành
dưới sự tài trợ của đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế
phẩm oligosaccharid (oligochitin và oligochitosan) để bảo quản sau thu hoạch
nguyên liệu thủy sản đánh bắt xa bờ” KC07.02/11-15. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình
khác.
Tác giả luận văn

Ngô Thị Phương Thảo




iv



LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành Luận văn này
Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban
Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm sự kính trọng, niềm tự hào được học
tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua.
Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho thầy: TS. Vũ Ngọc Bội -
Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi
trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin cám ơn: ThS. Lê Phương Chung - Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh
học và Môi Trường, Quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm và Các
cán bộ quản lý phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm đã tận tình
giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua.
Xin cám ơn các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để
công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng.
Xin cám ơn Lãnh đạo Trường Cao đẳng nghề Nha Trang đã tạo điều kiện
cho tôi được học tập nâng cao trình độ.
Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của gia đình và bạn bè luôn
luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu.

v


MỤC LỤC
MỤC LỤC v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix
DANH MỤC BẢNG x
DANH MỤC HÌNH xi
DANH MỤC HÌNH xi
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CÒN LẠI TRONG CHẾ BIẾN TÔM 3
1.1.1. Giới thiệu chung về nguyên liệu còn lại của tôm 3
1.1.2. Thành phần tính chất của nguyên liệu còn lại sau quá trình chế biến tôm 4
1.1.3. Các hướng tận dụng nguyên liệu còn lại của tôm 6
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITIN VÀ CHITOSAN 6
1.2.1. Khái quát về chitin 6
1.2.1.1. Cấu trúc của chitin 7
1.2.1.2. Tính chất của chitin 8
1.2.1.3. Ứng dụng của chitin 9
1.2.2. Khái quát về chitosan 10
1.2.2.1. Cấu trúc của chitosan 10
1.2.2.2. Tính chất của chitosan 10
1.2.2.3. Ứng dụng của chitosan 11
1.2.3. Quy trình sản xuất chitin – chitosan 14
1.2.3.1. Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp hóa học 15
1.2.3.2. Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp sinh học 16
1.2.3.3. Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp kết hợp hóa học
và sinh học 17

1.3. TỔNG QUAN VỀ LÊN MEN LACTIC 18
1.4. TỔNG QUAN VỀ BACILLUS 19
1.5. TỔNG QUAN VỀ ENZYM 21
1.5.1. Giới thiệu về enzym 21
1.5.2. Nguồn thu nhận enzym 22
1.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzym 23
vi


1.5.4. Ứng dụng của enzym 25
1.5.5. Enzym protease 27
CHƯƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 29
2.1.1. Đầu vỏ tôm 29
2.1.2. Enzym protease và vi khuẩn giống 29
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học 29
2.2.2. Phương pháp phân tích vi khuẩn 30
2.2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm 32
2.2.3.1. Bố trí thí nghiệm tổng quát 32
2.2.3.2. Xác định điều kiện thích hợp cho việc sử dụng vi khuẩn L. plantarum
VTCC-B 431 xử lý protein và khoáng chất đầu vỏ tôm 33
2.2.3.3. Xác định điều kiện thích hợp cho việc xử lý đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn
B. subtilis ATCC 6633 44
2.2.3.4. Bố trí thí nghiệm so sánh chế độ sản xuất chitin bằng phương pháp sinh
học giữa 2 chủng vi khuẩn L. plantarum và B. subtilis 53
2.2.3.5. Nghiên cứu chế độ lên men tối ưu đầu vỏ tôm sử dụng vi khuẩn 56
2.3. HÓA CHẤT- THIẾT BỊ 58
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU: 58
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 59

3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐẦU VỎ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG
(P. VANNAMEI) 59
3.2. NGHIÊN CỨU KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT Ở ĐẦU VỎ TÔM
BẰNG VI KHUẨN L. PLANTARUM
VTCC-B 431 KẾT HỢP VỚI ENZYM
ALCALASE
59
3.2.1. Xác định thời gian nhân giống vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 59
3.2.2. Xác định điều kiện thích hợp cho việc xử lý đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn L.
plantarum VTCC-B 431 60
3.2.2.1. Xác định tỷ lệ vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 bổ sung 60
3.2.2.2. Xác định thời gian xử lý 62
3.2.2.3. Xác định pH thích hợp 63
vii


3.2.2.4. Xác định tỷ lệ rỉ đường bổ sung thích hợp 64
3.2.3. Nghiên cứu khử protein còn lại ở đầu vỏ tôm bằng enzym alcalase 65
3.2.3.1. Xác định tỷ lệ enzym alcalase 66
3.2.3.2. Xác định thời gian khử protein còn lại bằng enzym alcalase 67
3.2.3.3. Xác định pH thích hợp cho hoạt động của enzym alcalase 68
3.2.3.4. Xác định nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzym alcalase 69
3.2.4. Nghiên cứu khử khoáng còn lại ở đầu vỏ tôm bằng HCl 70
3.2.4.1. Xác định nồng độ acid HCl 70
3.2.4.2. Xác định thời gian khử khoáng còn lại trong đầu vỏ tôm bằng acid HCl 71
3.3. NGHIÊN CỨU KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT Ở ĐẦU VỎ TÔM BẰNG
VI KHUẨN B. SUBTILIS ATCC 6633
KẾT HỢP VỚI ENZYM ALCALASE
72
3.3.1. Xác định thời gian nhân giống vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 72

3.3.2. Xác định điều kiện thích hợp cho việc xử lý đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn B.
subtilis ATCC 6633 74
3.3.2.1. Xác định tỷ lệ vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 bổ sung 74
3.3.2.2. Xác định thời gian xử lý đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn
B. subtilis
ATCC 6633
75
3.3.2.3. Xác định pH thích hợp 76
3.3.3. Nghiên cứu khử protein còn lại trong đầu vỏ tôm bằng enzym alcalase 76
3.3.3.1. Xác định tỷ lệ enzym alcalase 77
3.3.3.2. Xác định thời gian khử protein còn lại ở đầu vỏ tôm 78
3.3.3.3. Xác định pH thích hợp 79
3.3.3.4. Xác định nhiệt độ thích hợp 80
3.3.4. Nghiên cứu khử khoáng còn lại trong đầu vỏ tôm bằng acid HCl 81
3.3.4.1. Xác định nồng độ HCl 81
3.3.4.2. Xác định thời gian thích hợp để khử khoáng chất còn lại trong đầu vỏ
tôm bằng acid HCl 82
3.4. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT CỦA VỎ
ĐẦU TÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG L. PLANTARUM – ALCALASE VÀ
PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG B. SUBTILIS - ALCALASE 83
3.5. Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình khử protein và khoáng chất ở đầu vỏ tôm bằng
vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 85
3.5.1. Xác định mô hình hồi quy 85
viii


3.5.2. Tìm thông số tối ưu của quá trình thủy phân 87
3.6. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT TỪ ĐẦU VỎ
TÔM THẺ CHÂN TRẮNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG L. PLANTARUM
PHỐI HỢP VỚI ALCALASE 88

Từ kết quả nghiên cứu ở trên cho phép đề xuất quy trình khử protein khoáng chất từ
đầu vỏ tôm thẻ chân trắng như sau: 88
3.7. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CHITIN ĐẦU VỎ TÔM TỪ QUY
TRÌNH ĐỀ XUẤT 89
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO

ix


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Kí hiệu viết tắt Diễn giải
NLCL Nguyên liệu còn lại
NN-PTNT Bộ Nông nghiệp- Phát triển nông thôn
DD Độ deacetyl hóa
vk Vi khuẩn
HQKP Hiệu quả khử protein
HQKK Hiệu quả khử khoáng
HLKCL Hàm lượng khoáng còn lại
HLPCL Hàm lượng protein còn lại
v/p Vòng/phút
L.b Lactobacillus plantarum
B.s Bacillus subtilis
SĐBTTN Sơ đồ bố trí thí nghiệm
t
0
Nhiệt độ

NXB Nhà xuất bản
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
MRS DEMAN, ROGOSA, SHARPE
AOAC Association of Official Analytical Chemists













x


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần trọng lượng của tôm (%) 3
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của vỏ tôm 4
Bảng 1.3. Thành phần hóa học cơ bản của đầu vỏ tôm thẻ chân trắng 5
Bảng 2.1. Quy hoạch thực nghiệm 3 yếu tố theo mô hình Box – Behnken 56
Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến ảo của quá trình lên
men khử protein của vi khuẩn L. plantarum 57
Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến thật của quá trình lên
men khử protein của vi khuẩn L. plantarum 58
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu vỏ tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) 59

Bảng 3.2. Tiên đoán một số thí nghiệm tối ưu cho quá trình thủy phân 87
Bảng 3.3. Kết quả tối ưu theo tiên đoán và thực nghiệm 87
Bảng 3.4. Kết quả so sánh chitin theo quy trình (*) và quy trình tham khảo 89
Bảng 3.5. Kết quả so sánh chitosan sản xuất theo quy trình (*) và quy trình tham khảo 90
Bảng 3.6. Kết quả cân bằng vật chất quy trình tối ưu sản xuất chitin - chitosan bằng
phương pháp sử dụng vi khuẩn L. plantarum kết hợp enzym alcalase cho 100kg nguyên
liệu đầu vỏ tôm thẻ chân trắng ……………………………………………………… 91
Bảng 3.7. Chi phí thực nghiệm sản xuất chitosan (tính trên 1kg chitosan) sản xuất theo
quy trình tham khảo của Trang Sĩ Trung (2010) kết hợp hóa học sinh học ………… 91
Bảng 3.8. Chi phí thực nghiệm sản xuất chitosan (tính trên 1kg chitosan) sản xuất theo
quy trình đề xuất………………………………………………………………………92



xi


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Các hướng ứng dụng nguyên liệu còn lại của tôm 6
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của chitin 7
Hình 1.3. Sự sắp xếp của chuỗi polyme của α-chitin, β-chitin, γ-chitin 8
Hình 1.4. Công thức cấu tạo của chitosan 10
Hình 2.1. Sơ đồ hoạt hóa chủng vi khuẩn L. Plantarum (VTCC-B 431) 30
Hình 2.2. Sơ đồ hoạt hóa chủng vi khuẩn B. subtilis (ATCC 6633) 31
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 32
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn L. plantarum
bổ sung đến HQKK – HQKP đầu vỏ tôm 34
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian xử lý đến HQKK –
HQKP đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 35

Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH môi trường tới HQKK –
HQKP đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 36
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường bổ sung đến
HQKK – HQKP đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 37
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ enyzme alcalasebổ
sung đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm 38
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng
enzym alcalase đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm 39
Hình 2.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH môi trường đến HQKP
còn lại trên đầu vỏ tôm 40
Hình 2.11. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến HQKP còn lại
trên đầu vỏ tôm 41
Hình 2.12. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ acid HCl đến HQKK
còn lại trên đầu vỏ tôm 42
Hình 2.13. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian đến HQKK còn
lại trên đầu vỏ tôm bằng acid HCl 43
Hình 2.14. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn B. subtilis
ATCC 6633 bổ sung đến HQKP đầu vỏ tôm 44
xii


Hình 2.15. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian xử lý đến HQKP
của vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 45
Hình 2.16. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH đến HQKP của vi
khuẩn B. subtilis ATCC 6633 46
Hình 2.17. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ enzym alcalase bổ
sung đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm 47
Hình 2.18. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng
enzym alcalase đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm 48
Hình 2.19. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH môi trường đến HQKP

còn lại trên đầu vỏ tôm bằng enzym alcalase 49
Hình 2.20. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến HQKP còn lại
trên đầu vỏ tôm bằng enzym alcalase 50
Hình 2.21. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ acid HCl đến HQKK
còn lại trên đầu vỏ tôm 51
Hình 2.22. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian đến HQKK còn lại trên
đầu vỏ tôm bằng acid HCl 52
Hình 2.23. Sơ đồ bố trí thí nghiệm so sánh khả năng khử protein và khoáng chất giữa 2
chủng vi khuẩn L. plantarum và B. subtilis 53
Hình 2.24. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian xử lý acid HCl trong khử khoáng 54
Hình 2.25. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian xử lý acid HCl trong khử khoáng 55
Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sự sinh trưởng vi khuẩn L. plantarum
VTCC-B 431 60
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 bổ sung đến
HQKK – HQKP đầu vỏ tôm 61
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến HQKK – HQKP đầu vỏ tôm bằng vi
khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 62
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH môi trường tới HQKK – HQKP đầu vỏ tôm bằng vi
khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 63
Hình 3.5. Ảnh hưởng tỷ lệ rỉ đường bổ sung đến HQKK - HQKP đầu vỏ tôm bằng vi
khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 65
Hình 3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzym alcalase bổ sung đến HQKP còn lại trên đầu vỏ
tôm đã xử lý bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 66
xiii


Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân bằng enzym alcalase đến HQKP còn lại trên đầu
vỏ tôm đã xử lý bằng vi khuẩn
L. plantarum
VTCC-B 431

67
Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH môi trường đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm đã xử lý
bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 68
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm đã xử lý bằng vi
khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 70
Hình 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ acid HCl đến HQKK còn lại trên đầu vỏ tôm
71
Hình 3.11. Ảnh hưởng của thời gian đến HQKK còn lại trên đầu vỏ tôm (đã xử lý bằng
vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 và enzym alcalase) bằng acid HCl 72
Hình 3.12. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sự sinh trưởng của 73
vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 73
Hình 3.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 bổ sung đến HQKP
đầu vỏ tôm 74
Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến HQKP của khuẩn B. subtilis ATCC 6633 75
Hình 3.15. Ảnh hưởng của pH đến HQKP của vi khuẩn B. Subtilis ATCC 6633 76
Hình 3.16. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzym alcalase bổ sung đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm 77
Hình 3.17. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzym alcalase đến HQKP còn lại trên
đầu vỏ tôm 78
Hình 3.18. Ảnh hưởng của pH môi trường đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm bằng
enzym alcalase 79
Hình 3.19. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến HQKP còn lại trên đầu vỏ tôm bằng enzym
alcalase) 80
Hình 3.20. Ảnh hưởng của tỷ lệ acid HCl đến HQKK còn lại trên đầu vỏ tôm 81
Hình 3.21. Ảnh hưởng của thời gian đến HQKK còn lại trên đầu vỏ tôm bằng acid HCl 82
Hình 3.22. So sánh hiệu quả khử protein, khoáng ở đầu vỏ tôm giữa công đoạn sử
dụng vi khuẩn L. plantarum và sử dụng B. subtilis 83
Hình 3.23. So sánh hiệu quả khử protein và khoáng chất ở đầu vỏ tôm ở công đoạn sử
dụng enzym alcalase - HCl giữa quy trình sử dụng vi khuẩn L. plantarum và quy trình
sử dụng B. subtilis ATCC 6633 84
Hình 3.24. Đồ thị đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường và nồng độ

vi khuẩn đến HQKP của vi khuẩn L. plantarum 86
xiv


Hình 3.25. Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường và nồng độ vi khuẩn đến
HQKP của vi khuẩn L. plantarum 86
Hình 3.26. Đồ thị đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường và thời gian
lên men đến HQKP của vi khuẩn L. plantarum 86
Hình 3.27. Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường và thời gian lên men đến
HQKP của vi khuẩn L. plantarum 86
Hình 3.28. Sơ đồ quy trình khử protein và khoáng chất từ đầu vỏ tôm thẻ chân trắng
(P. vannamei) bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 phối hợp với enzym alcalase
và HCl…………………………………………………………………………………88
1


MỞ ĐẦU

Xuất khẩu thủy sản của Việt Nam đã tăng trưởng mạnh trong những năm gần đây
và trở thành lĩnh vực xuất khẩu đứng hàng thứ 3 sau dầu khí và dệt may. Trong xuất
khẩu thuỷ sản, tôm là mặt hàng xuất khẩu quan trọng, chiếm tỷ trọng lớn. Theo Tổng
cục Thủy sản (Bộ NN – PTNT), năm 2013 là một năm thắng lợi của xuất khẩu thủy
sản khi xuất khẩu thuỷ sản vẫn tiếp tục duy trì tốc độ tăng trưởng. Đặc biệt, Việt Nam
đứng thứ ba thế giới về xuất khẩu tôm và lần đầu tiên xuất khẩu tôm thẻ chân trắng đã
vượt tôm sú cả sản lượng và giá trị xuất khẩu. Giá trị xuất khẩu tôm đạt 2,5 tỷ USD,
tăng gần 33% so với cùng kỳ 2012 và chiến 44% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản. Cùng
với sự gia tăng khối lượng thịt tôm xuất khẩu thì cũng có một lượng lớn phế liệu đầu
vỏ tôm được tạo thành.Trong đầu vỏ tôm thường chứa protein, astaxanthin, … và đặc
biệt là chitin - một polymer sinh học chiếm tỷ trọng lớn trong thành phần của đầu vỏ
tôm. Từ chitin, thực hiện quá trình deacetyl, người ta có thể sản xuất ra chitosan. Do

vậy đầu vỏ tôm thường được tận dụng để sản xuất chitosan - một loại polymer có
nhiều ứng dụng trong thực tế như: công nghiệp dệt nhuộm, giấy, sản xuất thực phẩm
chức năng giúp tăng thải mỡ ngăn chặn béo phì, sản xuất glucosamine - chất hỗ trợ
điều trị đau khớp, chất điều hòa sinh trưởng cho cây,
Công nghệ sản xuất chitin và chitosan từ đầu vỏ tôm theo phương pháp hóa học
dùng HCl và NaOH để khử tạp chất ra khỏi đầu vỏ tôm có nhược điểm là ô nhiễm môi
trường và các sản phẩm phụ của quá trình sản xuất như protein, astaxanthin tách ra từ
đầu vỏ tôm thường lẫn với hoá chất nên việc tận dụng gặp nhiều khó khăn. Do vậy
những năm gần đây các nhà nghiên cứu tập trung vào việc nghiên cứu sử dụng các tác
nhân sinh học như enzym, vi sinh vật để khử protein từ đầu vỏ tôm trong sản xuất
chitin – chitosan với mong muốn protein, astaxanthin tách ra từ đầu vỏ tôm có thể sử
cho các lĩnh vực khác như ứng dụng trong sản xuất thức ăn nuôi động vật thuỷ sản hay
sử dụng trong chăn nuôi. Vì vậy tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sử dụng phương
pháp sinh học để khử protein và khoáng chất trong quy trình sản xuất chitin và
chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm” là cần thiết.
Mục đích của đề tài: đánh giá khả năng khử protein và khoáng chất bằng
phương pháp sinh học sử dụng phối hợp vi khuẩn và enzym alcalase.

2


Nội dung của đề tài
1) Xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình khử protein và khoáng chất từ
đầu vỏ tôm thẻ chân trắng bằng phương pháp lên men sử dụng vi khuẩn L. plantarum
VTCC-B 431 hoặc B. subtilis ATCC 6633 phối hợp với enzym alcalase.
2) Đánh giá khả năng khử protein và khoáng chất từ đầu vỏ tôm thẻ bằng
phương pháp sinh học sử dụng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 phối hợp với
enzym alcalase và phương pháp sử dụng B. subtilis ATCC 6633 phối hợp với enzym
alcalase.
3) Đề xuất quy trình khử protein và khoáng chất từ đầu vỏ tôm thẻ trong sản xuất

chitin và chitosan.
 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
+ Ý nghĩa khoa học của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học về việc ứng
dụng công nghệ sinh học (enzym protease phối hợp với vi khuẩn) trong quá trình khử
protein, khoáng chất từ đầu vỏ tôm. Do vậy nội dung nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa
cao về khoa học.
+ Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả của luận văn là cơ sở khoa học để triển khai sản xuất chitin - chitosan
theo quy trình sử dụng phối hợp vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 và enzym
alcalase. Đề tài có ý nghĩa thực tiễn cao do protein và khoáng chất tách từ đầu vỏ tôm
không chứa các hóa chất nên có thể tận dụng trong sản xuất thức ăn nuôi động vật.













3



CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CÒN LẠI TRONG CHẾ BIẾN TÔM
1.1.1. Giới thiệu chung về nguyên liệu còn lại của tôm [18]
Nguyên liệu còn lại của tôm sau chế biến chủ yếu là đầu, vỏ và đuôi tôm, ngoài
ra còn có phần thịt vụn do bóc nõn không đúng quy trình kỹ thuật, tuy nhiên phần này
cũng không đáng kể. Tùy thuộc vào từng loài, sản phẩm chế biến khác nhau mà NLCL
của tôm thu được là khác nhau. Trong thành phần NLCL, phần đầu thường chiếm
khoảng 35 ÷ 45% trọng lượng tôm nguyên liệu, phần vỏ chiếm 10 ÷ 15%. Tuy vậy tỷ
lệ này còn phụ thuộc vào giống loài, giai đoạn sinh trưởng và công đoạn chế biến,
tham khảo ở bảng sau:
Bảng 1.1. Thành phần trọng lượng của tôm (%) [18]
Loại tôm Tôm vỏ bỏ đầu Tôm thịt Đầu tôm Vỏ tôm
He
Thẻ
Sú
Rằn
Gân
Chì
Bộp
Rảo
Vàng
Sắt
Càng
Hùm
Mũ ni
61,19
62,95
61,96
58,23
59,30

57,71
60,32
58,68
60,25
50,47
40,22
28,07
41,52
52,05
53,62
52,84
48,60
41,45
47,43
49,02
46,49
48,04
39,15
31,61
22,20
30,74
29,80
28,00
31,40
33,90
33,14
31,85
31,55
33,20
31,75

42,38
51,95
63,40
52,02
10,00
9,00
8,90
10,40
11,27
11,07
12,15
12,20
13,07
11,62
8,56
5,50
12,57

Theo thống kê của tổ chức lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO)
thì sản lượng tôm trên thế giới khoảng trên dưới 4 triệu tấn/năm. Hầu hết sản lượng
tôm trên thế giới từ các nước đang phát triển như: Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam,
4


Ecuado, Malaysia, Ấn Độ, Indonexia. Theo đó tạo ra một lượng NLCL tôm rất lớn,
ước tính khoảng 1,6 ÷ 2 triệu tấn/năm.
Năm 2008, Việt Nam đứng đầu thế giới về nuôi tôm sú, tôm sú là đối tượng nuôi
rất quan trọng trong lĩnh vực nuôi trồng và chế biến xuất khẩu ở nước ta (chủ yếu tập
trung ở khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long chiếm trên 90% sản lượng). Trong thời
gian gần đây, nghề nuôi tôm thẻ chân trắng thương phẩm phát triển mạnh, sản lượng

chế biến ngày càng lớn nên nguồn NLCL của tôm thẻ chân trắng trở thành nguồn
nguyên liệu chính để sản xuất chitin và chitosan, nhất là các tỉnh miền Trung.
1.1.2. Thành phần tính chất của nguyên liệu còn lại sau quá trình chế biến
tôm [18]
Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu vỏ tôm là protein, chitin, khoáng,
enzym, sắc tố, lipid… tỷ lệ giữa các thành phần này không ổn định, chúng thay đổi
theo đặc điểm sinh thái, sinh lý, loài…
Thành phần hóa học (%) của vỏ tôm được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của vỏ tôm [18]
STT Thành phần
Hàm lượng % trong
vỏ tôm tươi
Hàm lượng %
trong vỏ tôm khô
1
2
3
4
Muối canxi-phospho
Protein
Chitin
astaxanthin
12,25
8,05
4,50
Chưa xác định
45,16
23,25
27,50
Chưa xác định

- Protein trong đầu tôm tồn tại ở 2 dạng:
+ Dạng tự do: Dạng này tồn tại trong nội tạng tôm và trong cơ thịt.
+ Dạng liên kết: Đây là protein không hòa tan, thường liên kết với chitin,
canxicarbonate, với lipid tạo thành lipoprotein, với sắc tố tạo thành
proteincarotenoid… tạo nên tính bền vững của đầu vỏ tôm.
Thành phần protein tôm chủ yếu là các acid aspartic, acid glutamic,
phenylalanine, lysine, arginine [41]
Enzym: Trong đầu tôm chứa một lượng đáng kể enzym protease, theo tạp chí
Khoa học và Công nghệ Thủy sản (số 5/1993) thì hoạt độ enzym protease trong đầu
5


tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/g tươi. Ngoài ra còn có enzym alkaline phosphatese,
chitinase, -N-acetyl glucosamidase. Enzym nội tại tôm hoạt động ổn định trong môi
trường trung tính, môi trường kiềm, không ổn định trong môi trường acid.
Ngoài ra trong nội tạng tôm trưởng thành ở bờ biển Kenya chứa enzym
Chymotripsin, Trypsin và Elastase. Trong đó pH hoạt động tối ưu của Trypsin là 7,5 ÷
8,0; Chymotrypsin 7,2 ÷ 7,8; Elastase 6,8 ÷ 8,0 [49][50].
Chitin: Tồn tại dưới dạng liên kết với protein, khoáng và những hợp chất hữu cơ
khác, chủ yếu CaCO
3
, đây là thành phần chính cấu tạo nên vỏ tôm. Chính sự liên kết
này gây khó khăn trong việc tách chiết và tinh chế.
- Khoáng: Trong thành phần đầu vỏ tôm có chứa một lượng muối vô cơ chủ yếu
là CaCO
3
. Ngoài ra còn chứa Ca, Fe, Cu, Mn [43].
- Astaxanthin: Là sắc tố chủ yếu trong đầu vỏ tôm, đây là dẫn xuất của caroten,
thường liên kết khá bền với acid béo hoặc protein tạo nên một phức hợp chặt chẽ có
màu xanh đặc trưng cho tôm, nhờ liên kết này mà astaxanthin được bảo vệ. Khi liên

kết này bị phá vỡ thì astaxanthin dễ dàng bị tách ra khỏi đầu vỏ tôm và bị oxy hóa
thành astaxin.
- Lipid: Chứa một hàm lượng nhỏ, chủ yếu gồm các acid béo chưa no bão hòa
như eicosapentaenoic (EPA), decosahexaenoic (DHA). Đây là những acid béo có lợi
cho sức khỏe con người và có nhiều ứng dụng khác trong y học.
Theo nghiên cứu của Trang Sĩ Trung và các cộng sự (2007) đối với tôm thẻ chân
trắng (Penaaus vannamei) thì hàm lượng chitin chiếm 18%, protein chiếm tỷ lệ khá
cao gần 50%, thành phần hóa học của đầu vỏ tôm thẻ chân trắng được thể hiện trong
bảng sau:
Bảng 1.3. Thành phần hóa học cơ bản của đầu vỏ tôm thẻ chân trắng
(P. vannamei) [25]
Chỉ tiêu phân tích Hàm lượng (%)
Hàm lượng khoáng (%)
Hàm lượng chitin (%)
Hàm lượng protein (%)
Hàm lượng lipid (%)
Hàm lượng astaxanthin (ppm)
24,6 ± 0,8
18,3 ± 0,9
47,4 ± 1,8
4,7 ± 0,3
130 ± 13,9

6





1.1.3. Các hướng tận dụng nguyên liệu còn lại của tôm [7]

Nguyên liệu còn lại của tôm có thể được tận dụng để thu hồi chitin, enzym
protease, astaxanthin, protein, khoáng được thể hiện qua sơ đồ sau:



















Hình 1.1. Các hướng ứng dụng nguyên liệu còn lại của tôm

1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITIN VÀ CHITOSAN
1.2.1. Khái quát về chitin [18][27]
Chitin là một polymer sinh học rất phổ biến trong tự nhiên chỉ đứng sau
cellulose. Quá trình sinh tổng hợp chitin trong sinh quyển rất lớn từ nhiều loài động
NLCL của tôm Chiết rút enzym Thức ăn gia súc
Khử protein
Công nghiệp

dư
ợc

Thu hồi
protein,
khoáng
Khử khoáng
Chitin
Deacetyl hóa
Chitosan
Bổ sung
vào thực
phẩm
Bổ sung
vào thức
ăn gia súc
Công nghiệp
th
ực phẩm

Ứng dụng
trong công
nghệ thực
phẩm
Ứng dụng
trong nông
nghiệp và
thủy sản

Ứng dụng

trong xử lý
môi trường

Ứng dụng
trong y học
Ứng dụng
trong công
nghệ sinh
học
7


thực vật khác nhau. Chỉ tính riêng loài giáp xác trong thủy quyển, ước tính khối lượng
chitin sinh tổng hợp mỗi năm khoảng 2,3x10
9
tấn (Jeuniaux và cộng sự, 1993).
Đối với cơ thể động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của vỏ một
số động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác, giun tròn. Trong
thế giới thực vật chitin có ở thành tế bào của một số nấm và tảo như: nấm
Zygemycether, một số tảo Chlorophiceae, nấm bất toàn (Fugiimperfecti), tảo khuẩn
(Phycomycetes)…
Trong động vật thủy sản đặc biệt trong vỏ tôm, cua ghẹ và xương mực thì hàm lượng
chitin chiếm tỷ lệ cao từ 14 ÷ 35% so với trọng lượng khô. Vì vậy, vỏ tôm, cua ghẹ, xương
mực là nguồn nguyên liệu tiềm năng sản xuất chitin và các sản phẩm từ chúng.
1.2.1.1. Cấu trúc của chitin
Chitin là một polysaccharide được cấu tạo bởi các monosaccharide liên kết với
nhau bằng cầu nối 1,4 – glucosid, có công thức phân tử là (C
8
H
13

O
5
N)
n
. Trong đó n
thay đổi tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu
Ở tôm thẻ: n = 400 ÷ 500
Ở tôm hùm: n = 700 ÷ 800
Ở cua: n = 500 ÷ 600
Phân tử lượng: M
chitin
= (203,09)
n
Chitin có công thức hóa học giống cellulose và có thể coi là một dẫn xuất của
cellulose với nhóm acetamido ở cacbon số 2.

Hình 1.2. Công thức cấu tạo của chitin

Chitin được được tách chiết đầu tiên vào năm 1811 bởi nhà dược hóa học người
Pháp Henri Braconnot từ nấm (Braconnot, 1811) [27].
Người ta chia cấu trúc chitin thành ba dạng α – chitin, β – chitin, γ – chitin. Các
dạng này của chitin do sự sắp xếp khác nhau về hướng của mỗi mắt xích (N – acetyl –
8


D – glucosamin) trong mạch chitin. Có thể biểu diễn mỗi mắt xích này bằng mũi tên
sao cho phần đầu của mũi tên chỉ nhóm –CH
2
OH, phần đuôi chỉ nhóm –NHCOCH
3

,
thì cấu trúc α, β, γ – chitin được mô tả như sau:


Hình 1.3. Sự sắp xếp của chuỗi polyme của α-chitin, β-chitin, γ-chitin

Cấu trúc của chitin ở các dạng trên xuất phát từ nguồn chiết rút chitin, chitin từ
tôm và cua có dạng α – chitin, còn chitin từ mực có dạng β – chitin. Ba dạng chitin nêu
trên có sự khác nhau về tính hydrat hóa, kích thước của mỗi đơn vị cấu trúc và số
mạch chitin trong mỗi đơn vị cấu trúc.
α – chitin có độ rắn phân tử cao nhất và ở dạng rắn chắc, các mạch chitin sắp xếp
song song nhưng ngược chiều nhau, ngoài liên kết hydro trong một lớp và hệ chuỗi, nó
còn có liên kết hydro giữa các lớp do các chuỗi thuộc lớp kề nhau nên rất bền vững.
β – chitin bao gồm các mạch chitin song song cùng chiều nhau, có độ rắn chắc
thấp, tính hydrat hóa cao.
γ – chitin sắp xếp cứ 2 mạch song song cùng chiều thì có một mạch ngược chiều.
Dạng β – chitin có thể chuyển sang dạng α – chitin nhờ quá trình acetyl hóa cho
cấu trúc tinh thể bền vững hơn. Trong tự nhiên, α – chitin có mặt nhiều nhất và thường
rất cứng trong khi β – chitin, γ – chitin thì tạo nên độ dai, dẻo.
1.2.1.2. Tính chất của chitin
Chitin có màu trắng, chitin có tính kỵ nước cao (đặc biệt đối với α – chitin),
không hòa tan trong nước, trong môi trường kiềm, acid loãng và các dung dịch hữu cơ
như este, rượu. Tính không tan của chitin là do chitin có cấu trúc chặt chẽ, có liên kết
trong và liên kết phân tử mạnh thông qua các nhóm hydroxyl và acetamide. Tuy nhiên,
β – chitin lại có tính trương nở với nước cao.
Hoà tan được trong dung dịch đặc nóng của muối thioxianat Liti (LiSCN) và
thioxianat canxi (Ca(SCN)
2
) tạo thành dung dịch keo.
9

Ổn định với chất chống oxy hóa KMnO
4
, nước Javen, NaClO… người ta lợi
dụng tính chất này để sử dụng các chất trên để khử màu cho chitin.
Kết tinh ở dạng tinh thể vô định hình, khó hòa tan trong dung dịch amoniac và
trong thuốc thử Schweizei sapanora. Điều này có thể do nhóm amino acid ( -
NHCOCH
3
) ngăn cản sự tạo thành các phức hợp cần thiết.
Có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng 884 ÷ 890µm
Bị enzym lyzozyme – một enzym chỉ có trên cơ thể người phân giải thành N –
acetyl – D – Glucosamine.
Khi đun nóng chitin trong dung dịch HCl đặc thì chitin sẽ bị thủy phân tạo thành
các phân tử glucosamin có hoạt tính sinh học cao.
Khi đun nóng chitin trong NaOH đậm đặc tạo thành chitosan (C
6
H
11
O
4
)
n
1.2.1.3. Ứng dụng của chitin
Chitin được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, một số ứng dụng quan trọng:
- Dùng làm phân bón trong nông nghiệp và bổ sung vào thức ăn cho gia súc.
- Dùng trong ngành dệt: Làm cho vải hoa, tơ sợi bền màu, bền sợi, chịu được cọ xát.
- Làm chất chống nước: Vải sợi sau khi xử lý bằng chitin ngoài tính năng chống
nước, còn có tính năng khác như: chống lửa, cách nhiệt, chịu nắng, chống thối, những

tính chất đó làm cho chitin có khả năng dùng làm nguyên liệu để sản xuất vải bao dây
điện, những dụng cụ bảo hộ trong sản xuất, nghiên cứu.
- Dùng trong công nghiệp thực phẩm để sản xuất giấy trong suốt và màng mỏng.
Vi thể chitin là chất tạo gel hay chất làm đặc để tạo liên kết, ổn định và tăng cường kết
cấu thực phẩm, dùng làm màng mỏng có thể thay thế polyetylen để sản xuất giấy bọc
thực phẩm cao cấp.
- Sản xuất sợi chitin không tan trong acid, có độ dai tăng rõ rệt, không độc, ứng
dụng làm chỉ khâu tự tiêu trong y học.
- Dùng làm màng mỏng polymer sinh học chữa lành vết thương, vết bỏng và
dùng trong phẫu thuật vá da.
- Chitin kết hợp với muối kim loại tạo thành hợp chất liên hợp, nếu kết hợp với
muối của Pb, Cd, Zn tạo thành cellulose, loại cellulose này có tính năng chống tia
phóng xạ (chủ yếu là α, β – chitin), mở ra con đường mới cho việc sử dụng chitin.
10


- Xử lý bùn thải công nghiệp: Chitin có khả năng thu giữ các kim loại nặng, các
cao phân tử linh động và các nhóm amin hoạt tính cao được sử dụng như mạng cố
định. Sau khi xử lý bùn thải bằng chitin, kim loại nặng có thể được giải hấp bằng các
acid để thu hồi. Việc sử dụng chitin có nguồn gốc từ vỏ tôm để khử kim loại nặng
trong công nghiệp không những giúp làm giảm lượng chất thải độc hại ra môi trường
mà còn giúp giải quyết lượng lớn phế liệu thủy sản.
- Ngoài ra từ chitin còn có thể sản xuất các dẫn xuất quan trọng: chitosan,
glucosamine, Các dẫn xuất sinh học này được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong
nhiều lĩnh vực.
1.2.2. Khái quát về chitosan
1.2.2.1. Cấu trúc của chitosan
Khi đun nóng chitin trong NaOH đậm đặc thì chitin bị mất gốc acetyl tạo thành
chitosan (C
6

H
11
O
4
N)
n
, Phân tử lượng M
chitosan
= (161,07)
n
Chitosan là dạng N-deacetyl của chitin, khi deacetyl chitin bằng kiềm đặc ta thu
được chitosan, chitosan là một polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị β –
D glucosamine liên kết với nhau nhờ cầu nối β – 1,4 glucosid.
Công thức cấu tạo của chitosan:

Hình 1.4. Công thức cấu tạo của chitosan

1.2.2.2. Tính chất của chitosan
Chitosan là chất rắn xốp, nhẹ, ở dạng bột có màu trắng ngà, ở dạng vảy có màu
trắng trong hơi vàng.
Chitosan có tính kiềm nhẹ, không hòa tan trong nước, kiềm, cồn nhưng tan tốt
trong các acid hữu cơ thông thường như acid formic, acid acetic, acid propionic, acid
citric, acid lactic. pKa của chitosan có giá trị 6,2 ÷ 6,8. Khi hòa tan chitosan trong môi
trường acid loãng tạo thành keo dương. Đây là một đặc điểm đặc biệt vì đa số các keo
11


polysaccharid tự nhiên tích điện âm. Chitosan tích điện dương sẽ có khả năng bám
dính bề mặt các ion tích điện âm và có khả năng tạo phức với các ion kim loại và
tương tác tốt với các polymer tích điện âm.

Chitosan có khả năng hút nước, khả năng hấp phụ chất màu, kim loại, kết dính
với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA, khả năng này phụ thuộc rất lớn
vào DD (độ deacetyl hóa). Chitosan có DD cao thì có khả năng hấp phụ chất màu, tạo
phức kim loại tốt hơn. Tương tự khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan cao
hơn ở các mẫu chitosan có độ deacetyl trên 90%.
Chitosan có tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo màng, có thể tự phân hủy sinh
học, có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể.
1.2.2.3. Ứng dụng của chitosan [27]
 Ứng dụng của chitosan trong thực phẩm
Trong công nghiệp thực phẩm chitosan là hợp chất polymer tự nhiên an toàn với
những tính chất đặc trưng như khả năng kháng nấm, kháng khuẩn, chống oxy hóa, tạo
màng, tạo gel, hấp phụ màu, làm trong dịch quả… vì vậy chitosan được ứng dụng
nhiều trong lĩnh vực công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm.
- Ứng dụng chitosan trong bảo quản trái cây, rau
Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt, màng chitosan là màng bán thẫm nên có
khả năng làm thay đổi thành phần các chất khí trong môi trường bảo quản, ức chế quá
trình hô hấp, hạn chế quá trình biến nâu của rau quả. Hơn nữa màng chitosan còn có
khả năng kháng nấm, kháng khuẩn làm giảm sự hư hỏng rau quả do vi sinh vật.
Chitosan được ứng dụng trong bảo quản nhiều loại rau quả như vải, dâu, xoài,
chuối, táo, cà rốt, na… Theo Jiang và cộng sự (2005) vải và nhãn có giá trị kinh tế
nhưng thời gian bảo quản ngắn do dễ bị biến nâu vỏ nên sử dụng màng chitosan sẽ hạn
chế quá trình oxy hóa các hợp chất phenol, kéo dài thời gian bảo quản.
Đối với những loại quả mềm như dâu, hồng, cà chua để tăng độ cứng của vỏ
trong quá trình bảo quản, chitosan được bổ sung với canxi trong quá trình tạo màng,
chitosan gây trở ngại cho sự dịch chuyển ẩm từ trong quả ra môi trường ngoài hạn chế
sự mất nước, hao hụt khối lượng và làm giảm cường độ hô hấp của quả trong quá trình
bảo quản [19][20][39].