Nghiên cứu sử dụng vi khuẩn lactic để khử khoáng và protein trên đầu và vỏ tôm trong sản xuất chitosan

Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản

Số 1/2016

THÔNG BÁO KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI KHUẨN LACTIC ĐỂ KHỬ KHỐNG
VÀ PROTEIN TRÊN ĐẦU VÀ VỎ TƠM TRONG SẢN XUẤT CHITOSAN
STUDY ON USING LACTIC ACID BACTERIA FOR DEMINERALIZATION
AND DEPROTEINIZATION OF HEADS AND SHELLS OF SHRIMP
IN CHITOSAN PRODUCTION
Vũ Ngọc Bội1, Nguyễn Thị Mỹ Trang2, Ngô Thị Phương Thảo3
Lê Phương Chung4, Hoàng Thị Bảo Yến5
Ngày nhận bài: 01/9/2015; Ngày phản biện thơng qua: 11/11/2015; Ngày duyệt đăng: 15/3/2016

TĨM TẮT
Sản xuất chitin và chitosan từ đầu vỏ tơm theo phương pháp hóa học để khử tạp chất có nhược điểm là ơ
nhiễm mơi trường, chi phí sản xuất cao, các sản phẩm phụ lẫn với hoá chất nên việc tận dụng gặp nhiều khó
khăn… Nghiên cứu này đã thử nghiệm sử dụng 2 chủng vi khuẩn lactic có hoạt tính mạnh là Lactobacillus
plantarum VTCC 431 và Lactobacillus bulgaricus VTCC 703 từ Bảo tàng giống chuẩn Việt Nam (VTCC) để
khử khoáng và protein trên đầu vỏ tôm. Trong điều kiện lên men kỵ khí, với tỉ lệ vi khuẩn bổ sung 10%, thời gian
lên men 132h, pH của môi trường 7.2, kết quả đã khử được hơn 85% protein và khoáng trong đầu vỏ tôm. Kết
quả nghiên cứu này cho thấy khả năng sử dụng vi sinh vật trong cải tiến quy trình sản xuất chitin và chitosan
từ đầu và vỏ tôm, hạn chế ô nhiễm môi trường, cải thiện chất lượng chitin và chitosan.
Từ khóa: L. plantarum VTCC 431, L. bulgaricus VTCC 703, vỏ đầu tôm, chitosan, chitin
ABSTRACT
Some weakpoints of chemical method to remove impurities from heads and shells of shrimp in chitin
and chitosan production are environmental pollution, high production costs, by products contain extraneous
matters so difficult to retrieve…This study tested the use of two strains of lactic acid bacteria have strong
activity, Lactobacillus plantarum VTCC 431 and Lactobacillus bulgaricus VTCC 703 from Vietnam Type
Culture Collection (VTCC) to demineralize and deproteinize heads and shells of shrimp. In anaerobic

fermentation conditions, additional bacteria ratio of 10%, 132 hours fermentation time, pH of 7.2, the results
showed that more than 85% protein and mineral were removed from heads and shells of shrimp. These results
suggested the possibility of using microorganisms in process improvement chitin and chitosan produced from
heads and shells of shrimp, limit environmental pollution and improve the quality of chitin and chitosan.
Keywords: L. plantarum VTCC 431, L. bulgaricus VTCC 703, heads and shells of shrimp, chitosan, chitin
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành thủy sản nước ta trong những năm
gần đây đã đạt được những thành tựu đáng kể
về nuôi trồng, chế biến cũng như xuất khẩu và

thực sự đã trở thành ngành kinh tế trọng điểm,
đóng góp một phần không nhỏ vào sự phát
triển kinh tế của đất nước. Trong đó, ngành chế
biến thủy sản ln giữ vai trị chủ đạo và đóng

TS. Vũ Ngọc Bội, 2 ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang
KS. Ngô Thị Phương Thảo: Trường Cao đẳng Nghề - Nha Trang
4
ThS. Lê Phương Chung, 5 Hoàng Thị Bảo Yến: Viện Công nghệ sinh học và Môi trường - Trường Đại học Nha Trang
1

3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 11


Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản
góp một tỷ trọng lớn trong kim ngạch xuất khẩu
thủy sản. Theo sự phát triển chế biến thủy sản,
một vấn đề lớn, đang được quan tâm là phế liệu

từ công nghiệp chế biến, trong đó có phế liệu
từ chế biến tơm xuất khẩu. Nguồn phế liệu này
nếu không được xử lý hay tận dụng một cách
hiệu quả sẽ gây ô nhiễm môi trường. Trong
phế liệu tơm có chứa protein, astaxanthin,
chitin,... là những chất rất hữu ích. Do đó,
ngồi việc dùng phế liệu tơm để chế biến thức
ăn chăn ni, chúng ta có thể sử dụng chúng
để sản xuất chitin và chitosan mang lại giá trị
kinh tế cao (Trần Thị Luyến, 1995).
Chitin và dẫn xuất của nó là chitosan là
những polysaccharid mạch thẳng. Chitin tồn
tại ở cả động vật và thực vật. Ở động vật thủy
sản, chitin có nhiều ở vỏ tơm, cua ghẹ… (Trần
Thị Luyến và cộng sự, 2005). Vì vậy, vỏ tôm,
cua ghẹ là nguyên phế liệu dồi dào để sản xuất
chitin-chitosan. Hiện nay, công nghệ sản xuất
chitin và chitosan chủ yếu theo phương pháp
hóa học dùng HCl, NaOH để khử protein và
khống chất. Nhược điểm của cơng nghệ này
là gây ơ nhiễm mơi trường, ăn mịn thiết bị, chi
phí sản xuất cao, chưa tận thu được các thành
phần có giá trị như protein, chất màu từ phế
liệu thủy sản. Nhiều nghiên cứu đã được thực
hiện nhằm cải thiện quy trình, hạn chế nhược
điểm, tăng hiệu suất thu hồi các thành phần có
ích, trong đó sử dụng vi sinh vật hỗ trợ là một
trong những giải pháp được nhiều nhà nghiên
cứu quan tâm (Trang Sĩ Trung, 2008).
Lên men lactic là một trong những kỹ

thuật phát triển từ lâu đời và được con người
ứng dụng sớm nhất trong bảo quản và chế
biến thực phẩm (sữa lên men, thịt lên men,
rau lên men, các sản phẩm đồ uống…) cũng
như trong nhiều lĩnh vực khác như y dược,
hóa chất và chăn ni (Nguyễn Trọng Cẩn và
cộng sự, 2006). Trong điều kiện có mặt nguồn
cơ chất carbohydrat (saccharose, glucose,
fructose, tinh bột ngô, tinh bột sắn…), vi khuẩn
lactic sẽ lên men carbohydrat tạo thành acid
lactic và sản sinh enzyme protease. Acid
lactic sẽ tác dụng với phần canxicacbonat

12 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Số 1/2016
trong vỏ tơm để tạo thành lactatcanxi ở dạng
khơng hịa tan (Nguyễn Đức Lượng, 2001).
Phản ứng này gần tương ứng với quá trình
khử khống bởi HCl trong phương pháp hóa
học. Đồng thời hệ enzyme protease sẽ thủy
phân một phần protein có trong vỏ tơm làm
tăng q trình khử protein khỏi vỏ đầu tơm.
Vì vậy việc sử dụng vi khuẩn lactic trong quá
trình lên men khử khống và protein trên
vỏ đầu tơm hứa hẹn sẽ nâng cao hiệu quả
sản xuất chitin, chitosan và hạn chế ô nhiễm
môi trường.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng nghiên cứu

Vi khuẩn giống: sử dụng hai chủng vi khuẩn
lactic: L. plantarum VTCC 431 và L. bulgaricus
VTCC 703 do Bảo tàng giống chuẩn Việt Nam
(VTCC), Đại học Quốc gia Hà Nội cung cấp.
Nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng:
đầu vỏ tôm thẻ chân trắng thu nhận tại bàn
chế biến của Công ty Cổ phần Nha Trang
Seafoods - F17. Vỏ đầu tôm sau khi thu nhận,
rửa sạch, vận chuyển về Phịng thí nghiệm
Cơng nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha
Trang, đông lạnh và bảo quản ở -200C để dùng
dần trong quá trình nghiên cứu.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp xử lý mẫu: Trước khi tiến
hành nghiên cứu, nguyên liệu đầu tôm được
rửa sạch, xay nhỏ bằng máy xay với kích
cỡ ngun liệu từ 4÷6 mm, trộn đều, cân
cho vào túi polymer (1000g/túi) và bảo quản
đông ở nhiệt độ -200C để dùng cho quá trình
nghiên cứu.
2.2. Phương pháp phân tích:
- Xác định hàm lượng ẩm bằng phương
pháp sấy khô ở nhiệt độ 105oC theo TCVN
3700 - 1990.
- Xác định hàm lượng khoáng bằng phương
pháp nung ở 5500C theo TCVN 4588 - 1988.
- Xác định hàm lượng protein còn lại bằng
phương pháp Microbiuret.

Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản

Số 1/2016

- Xác định mật độ tế bào vi khuẩn bằng
phương pháp đo OD ở bước sóng 600 nm kết
hợp phương pháp đếm khuẩn lạc (Trần Linh
Thước, 2007).
- Xác định hiệu suất khử khống và khử
protein dựa trên cơng thức của Rao và cộng
sự (2000)
● Các số liệu được xử lý và vẽ đồ thị bằng

phần mềm MS EXCEL 2010
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

1. Thành phần hóa học của đầu tơm thẻ
chân trắng
Kết quả phân tích thành phần hóa học cơ
bản của đầu vỏ tôm thẻ chân trắng được trình
bày ở bảng 1.
Bảng 1. Thành phần hóa học của đầu vỏ tôm thẻ chân trắng

STT

Chỉ tiêu

Đơn vị đo

Hàm lượng (*)

1

Hàm lượng protein

%

48,6 ± 1,3

2

Hàm lượng khoáng

%

25,2 ± 0,6

3

Hàm lượng lipid

%

5,8 ± 0,3

4

Chitin

%

17,9 ± 0,5

*Kết quả tính theo hàm lượng chất khơ tuyệt đối.

Kết quả phân tích cho thấy đầu tơm chứa
4 thành phần chính là protein, khống, lipid và
chitin. Trong đó protein chiếm hàm lượng lớn
nhất (48,6%) - kết quả nghiên cứu này cao hơn
sơ với thành phần proetin đầu vỏ tôm thẻ chân
trắng mà Trang Sĩ Trung đã phân tích năm
2008. Sự khác biệt này có thể là do mùa vụ
và thời điểm lấy mẫu. Hàm lượng lipid (5,8%)
cũng cao hơn nhiều so với hàm lượng lipid chỉ
có ở phần vỏ tôm (4,7%).
2. Nhân giống vi khuẩn
Chủng giống L. plantarum VTCC 431 và
L. bulgaricus VTCC 703 được hoạt hóa trên
mơi trường MRS agar. Khuẩn lạc đặc trưng cho
L. plantarum VTCC 431 có hình trịn, nhẵn, mịn,

Hình 1. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sự sinh
trưởng của vi khuẩn L. plantarum VTCC 431

màu trắng sữa. Quan sát vi khuẩn L. plantarum
VTCC 431 dưới kính hiểu vi thấy rằng L. plantarum
VTCC 431 là trực khuẩn Gram dương, có
dạng hình que nhỏ, không sinh bào tử, không
di động. Khuẩn lạc đặc trưng cho L. bulgaricus
VTCC 703 phẳng, hơi vàng, đường kính 2 ÷

- 3 mm, khuẩn lạc càng già thì càng trở nên
sậm màu. Vi khuẩn L. bulgaricus VTCC 703 là
trực khuẩn Gram dương, hình que dài, mảnh,
thường xếp thành chuỗi dài, khơng có khả
năng di động. Tiến hành nhân giống trên mơi
trường MRS lỏng và lắc 150 vịng/phút.
Sau các khoảng thời gian 2, 4,…, 30h,
tiến hành xác định mật độ tế bào trong dịch
nuôi cấy, kết quả thể hiện ở hình 1 và hình 2
như sau.

Hình 2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sự sinh
trưởng của vi khuẩn L. bulgaricus VTCC 703

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 13


Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản
Kết quả nuôi cấy các chủng vi khuẩn ở trên
cho thấy trong 20h đầu của q trình ni, các
chủng vi khuẩn phát triển chậm. Bắt đầu từ giờ
thứ 20 trở đi, vi khuẩn bắt chuyển sang pha
sinh trưởng và phát triển rất nhanh. Từ giờ
nuôi từ 28h đến 30h, mật độ tế bào đạt cao
nhất, vi khuẩn đang ở cuối pha log, đầu pha
ổn định. Đây là thời điểm vi khuẩn sinh tổng
hợp enzyme mạnh cũng như nhiều hợp chất
có hoạt tính mạnh khác. Sau 30h nuôi cấy vi
khuẩn chuyển sang pha ổn định. Vì vậy, dịch
vi khuẩn sử dụng trong quá trình lên men khử

protein và khống ở đầu tơm ở các thí nghiệm
tiếp theo sẽ được nhân giống và dừng q
trình ni ở thời gian từ 28 ÷ 30h ni cấy.

Số 1/2016
3. Sử dụng vi khuẩn L. plantarum VTCC 431,
L. bulgaricus VTCC 703 trong xử lý đầu tôm
3.1. Xác định tỉ lệ vi khuẩn bổ sung vào
nguyên liệu:
Vi khuẩn L. plantarum VTCC 431 và
L. bulgaricus VTCC 703 được nhân giống trên
mơi trường MRS. Sau đó tiến hành các mẫu
thí nghiệm xác định khả năng lên men khử
khoáng và khử protein của chúng. Quá trình
lên men thực hiện ở nhiệt độ phòng, trong 6
ngày (144h) ở pH 7,2 trong điều kiện kị khí.
Sau khi lên men ép tách vỏ, rửa sạch, cân,
sấy khô đến độ ẩm 11% và tiến hành phân tích
hàm lượng protein và khống cịn lại. Kết quả
thể hiện ở hình 3, hình 4, hình 5 và hình 6.

Hình 3. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn L.plantarum
bổ sung đến hàm lượng khống cịn lại ở vỏ đầu tơm

Hình 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn L.bulgaricus
bổ sung đế hàm lượng khống cịn lại ở vỏ đầu tơm

Hình 5. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn L.plantarum
bổ sung đến hàm lượng protein cịn lại ở vỏ đầu tơm

Hình 6. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn L.bulgaricus
bổ sung đến hàm lượng protein cịn lại ở vỏ đầu tơm

Từ kết quả phân tích cho thấy tỷ lệ dịch vi
khuẩn càng tăng, lượng protein và khống cịn
lại trong vỏ đầu tôm càng thấp. Sau 6 ngày
bổ sung vi khuẩn L. plantarum VTCC 431và
L. bulgaricus VTCC 703 đã nhân giống trên mơi
trường MRS hàm lượng protein và khống cịn
lại trong mẫu giảm đáng kể. Kết quả này là do vi

14 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

khuẩn L. plantarum VTCC 431 và L. bulgaricus
VTCC 703 trong quá trinh lên men đã sinh
ra enzyme protease và acid lactic. Enzyme
protease sinh ra sẽ thủy phân protein của
vỏ đầu tôm tạo thành các peptid mạch ngắn,
các acid amin hòa tan vào dịch lên men. Còn
acid lactic sẽ phản ứng với CaCO3 tạo thành


Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản
lactatcanxi ở dạng khơng hịa tan (Rao và cs,
2001 và 2005). Vì vậy hàm lượng protein và
khống cịn lại trong đầu vỏ tơm giảm đáng kể.
Từ phân tích ở trên cho thấy tỷ lệ dịch vi khuẩn bổ
sung vào nguyên liệu đầu tơm thích hợp là 10%.
3.2. Xác định thời gian lên men khử protein và
khử khoáng

Sử dụng 2 chủng L. plantarum VTCC 431

Số 1/2016
và L. bulgaricus VTCC 703 để lên men vỏ đầu
tôm với tỉ lệ vi khuẩn bổ sung 10% (v/w) ở pH
7,2 và lên men ở nhiệt độ phòng với thời gian
lên men khác nhau. Sau khi lên men tiến hành
ép tách dịch lên men, rửa sạch và sấy khơ đến
cùng độ ẩm là 11%. Kết quả phân tích hàm
lượng protein và khống cịn lại ở vỏ đầu tơm
được trình bày ở các hình 7 ÷10.

Hình 7. Sự thay đổi hàm lượng khống cịn lại ở vỏ
đầu tơm theo thời gian lên men bằng vi khuẩn L.plantarum

Hình 8. Sự thay đổi hàm lượng khống cịn lại ở vỏ
đầu tơm theo thời gian lên men bằng vi khuẩn L.bulgaricus

Hình 9. Sự thay đổi hàm lượng protein còn lại
ở vỏ đầu tơm theo thời gian lên men bằng
vi khuẩn L.plantarum

Hình 10. Sự thay đổi hàm lượng protein còn lại
ở vỏ đầu tôm theo thời gian lên men bằng
vi khuẩn L.bulgaricus

Kết quả phân tích cho thấy thời gian lên men
có quan hệ nghịch biến với hàm lượng protein
và khống cịn lại ở vỏ đầu tơm sau q trình lên
men. Trong giới hạn nghiên cứu, càng tăng thời

gian lên men thì hàm lượng protein và khống
cịn lại ở đầu vỏ tơm càng giảm. Nhưng càng
về cuối quá trình lên men, mức độ giảm hàm
lượng protein và khống chất cịn lại ở vỏ đầu

tơm càng chậm. Do vậy để tiết kiệm thời gian mà
hiệu quả khử protein và khoáng vẫn đạt yêu cầu,
nên dừng thời gian lên men ở giai đoạn 132 h.
Từ kết quả phân tích trên cho phép lựa
chọn thơng số thích hợp cho q trình khử
khống và protein trên đầu vỏ tôm thể bằng
các chủng vi khuẩn L. plantarum VTCC 431
và L. bulgaricus VTCC 703 ở bảng 2.

Bảng 2. Thông số thích hợp cho q trình khử khống và protein bằng dịch vi khuẩn
L. plantarum VTCC 431và L. bulgaricus VTCC 703
STT

1
2
3
4

Yếu tố

Nồng độ dịch vi khuẩn/phế liệu
Thời gian
pH
Nhiệt độ phịng

Thơng số tối ưu

10% (v/w)
132 h
7,2
300C

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 15


Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản
3.3. Xác định chế độ khử khoáng bằng HCl
Sau khi tiến hành lên men khử khoáng và
protein bằng dịch vi khuẩn, tiến hành khử khống

Hình 11. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch HCl
đến hàm lượng khống cịn lại ở đầu vỏ tơm đã
xử lý bằng vi khuẩn L.plantarum

Kết quả trình bày ở hình 11 và hình 12 cho
thấy càng tăng nồng độ HCl sử dụng thì hàm
lượng khống cịn lại ở đầu tôm giảm càng
mạnh. Khi nồng độ HCl là 4,0%, hàm lượng
khống cịn lại ở vỏ đầu tơm đã xử lý bằng vi
khuẩn L. plantarum VTCC 431 giảm chỉ còn
0,70% (hàm lượng khống ban đầu của vỏ
đầu tơm là 13,1%); cịn đối với mẫu đã xử lý

Hình 13. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng
khống cịn lại ở vỏ đầu tôm xử lý bằng dung dịch HCl

4% (đối với mẫu đã xử lý bằng vi khuẩn L. plantarum)

Kết quả phân tích trình bày ở hình 13 và
hình 14 cho thấy đối với mẫu đầu vỏ tôm đã xử
lý bằng dung dịch vi khuẩn L. plantarum VTCC
431 với nồng độ HCl sử dụng 4,0%, thời gian khử
khống càng dài thì lượng khoáng khử được
càng nhiều, sau 17h xử lý lượng khống cịn lại
ở đầu vỏ tơm chỉ là 0,47% (hàm lượng khống

16 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Số 1/2016
cịn lại ở vỏ đầu tôm bằng acid HCl. Kết quả
nghiên cứu khử khống cịn lại bằng HCl được
trình bày ở hình 11 và 12.

Hình 12. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch HCl
đến hàm lượng khống cịn lại ở đầu vỏ tôm đã xử lý
bằng vi khuẩn L.bulgaricus

bằng vi khuẩn L. bulgaricus VTCC 703 thì hàm
lượng khống giảm cịn 1,22%. Khi nồng độ
HCl sử dụng lớn hơn 4,0% hàm lượng khống
cịn lại ở vỏ đầu tôm giảm không đáng kể so
với mẫu xử lý sử dụng nồng độ HCl là 4,0%.
Do vậy, để đảm bảo được hiệu quả và chất
lượng chitosan thành phẩm sau này, nồng độ
HCl 4,0% là thích hợp.

Hình 14. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng
khống cịn lại ở vỏ đầu tôm xử lý bằng dung dịch HCl
4% (đối với mẫu đã xử lý bằng vi khuẩn L. bulgaricus)

ban đầu cịn lại ở vỏ đầu tơm là 13,1%); còn đối
với mẫu đã xử lý bằng vi khuẩn L. bulgaricus
VTCC 703, hàm lượng khống cịn lại ở vỏ
đầu tơm là 0,92% (hàm lượng khống ban
đầu cịn lại ở vỏ đầu tôm là 14,65%). Sau 17
h trở đi lượng khống trong đầu vỏ tơm giảm
khơng đáng kể. Thời gian ngắn thì quá trình


Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản
khử khống sẽ khơng triệt để, ngược lại nếu
thời gian dài thì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng
của chitin thành phẩm. Như vậy thời gian thích
hợp cho q trình khử khống là 17h.
Theo Rao và cộng sự (2001 và 2005) trong
quy trình sản xuất chitin - chitosan từ phế liệu
vỏ tơm thì cơng đoạn khử khống bằng HCl
ảnh hưởng nhiều nhất đến kích thước và độ
nhớt của chitosan thu được. Hầu hết các sự
suy giảm trọng lượng của chuỗi chitin xảy ra
trong vài phút đầu tiên và các sản phẩm hình
thành là oligosaccharid. Từ đó cho thấy rằng,
việc tăng hàm lượng HCl sẽ cho hiệu suất khử
khoáng cao nhưng sẽ ảnh hưởng xấu đến chất
lượng chitin và chitosan thu được sau này.

Hình 15. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH
đến hàm lượng protein cịn lại ở vỏ đầu tơm (đối với
mẫu đã xử lý bằng vi khuẩn L. plantarum)

Kết quả trình bày ở hình 15 và hình 16
cho thấy ở cùng một chế độ xử lý, càng tăng
nồng độ NaOH sử dụng thì lượng protein bị
khử càng nhiều. Ở nồng độ NaOH từ 2,0% và
4,0%, sau 12 giờ thủy phân, hàm lượng protein
cịn lại ở vỏ đầu tơm tương ứng là 2,49%
và 0,74% đối với mẫu đã xử lý bằng chủng

Hình 17. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến
NaOH 4% đến hàm lượng protein còn lại (đối với
mẫu đã xử lý dịch vi khuẩn L. plantarum)

Số 1/2016
Sự suy giảm mạch polysaccharid của chitin
xảy ra thông qua việc acid HCl thủy phân cắt
đứt liên kết glucosid. Vì vậy việc tăng cao nồng
độ HCl và thời gian thủy phân phải đảm bảo
hợp lý để tiết kiệm hóa chất và giảm thời gian
thủy phân, từ đó giảm chi phí sản xuất nhưng
vẫn đảm bảo được vấn đề quan trọng là các
yếu tố trên không tác động đến việc cắt mạch
polysaccharid của chitin.
3.4. Xác định chế độ khử protein bằng NaOH
Sau khi khử khoáng và protein cịn lại ở vỏ
đầu tơm sau lên men bằng HCl, tiến hành khử
protein cịn lại bằng NaOH lỗng. Kết quả khử

protein cịn lại bằng NaOH được trình bày ở
hình 15 và hình 16.

Hình 16. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH
đến hàm lượng protein còn lại ở vỏ đầu tôm (đối với
mẫu đã xử lý bằng vi khuẩn L. bulgaricus)

L. plantarum VTCC 431; còn đối với mẫu đã xử
lý bằng chủng L. bulgaricus VTCC 703 lượng
protein còn lại tương ứng là 3,87% và 1,01%.
Khi nồng độ NaOH sử dụng lớn hơn 4,0%,
hàm lượng protein khử được tăng khơng đáng
kể. Do vậy nồng độ NaOH thích hợp để khử
protein cịn lại sau lên men là 4,0%.

Hình 18. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến
NaOH 4% đến hàm lượng protein còn lại (đối với
mẫu đã xử lý dịch vi khuẩn L. bulgaricus)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 17


Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản
Kết quả trình bày ở hình 17 và hình 18 cho
thấy thời gian càng dài, hiệu quả khử protein
càng cao, lượng protein khử được càng nhiều.
Sau 13h khử protein bằng NaOH 4,0%, hàm
lượng protein cịn lại ở vỏ đầu tơm tương ứng
là 0,86% và 1,07% đối với các mẫu đã xử lý
bằng L. plantarum VTCC 431 và L. bulgaricus

VTCC 703. Sau đó nếu tăng thời gian xử lý
trên 13h hiệu quả khử protein gần như không
đổi. Nếu thời gian xử lý ngắn hơn 13h, q
trình khử protein khơng triệt. Do đó thời gian
được chọn để khử protein sau lên men bằng
NaOH 4,0% là 13h.
Như vậy, q trình khử protein cịn lại
trên đầu vỏ tôm bằng NaOH phụ thuộc rất
lớn vào nồng độ NaOH và thời gian. Quy luật
biến đổi của hàm lượng protein là khi tăng

Số 1/2016
nồng độ NaOH và thời gian thủy phân sẽ làm
giảm hàm lượng protein còn lại trong vỏ đầu
tơm. Nhiều nghiên cứu cho rằng q trình
khử protein bằng NaOH ít tác động đến cấu
trúc mạch polysaccharid của chitin hơn so với
q trình khử khống bằng acid HCl. Do đó
muốn giảm triệt để lượng protein ta phải tăng
nồng độ NaOH và kéo dài thời gian thủy phân.
Theo nghiên cứu của Lertsutthiwong và cộng
sự (2002), quá trình khử protein nếu thực hiện
ở nhiệt độ phòng, nồng độ NaOH 4% và thời
gian 21h là đủ để cho sản phẩm chitin có hàm
lượng protein cịn lại thấp, xấp xỉ 1%. Từ kết
quả nghiên cứu ở trên cho phép lựa chọn các
thông số thích hợp cho q trình khử khống
và protein trên đầu tơm sau khi lên men bằng
NaOH được trình bày ở bảng 3.

Bảng 3. Thơng số thích hợp cho q trình khử khống và protein cịn lại
ở vỏ đầu tơm bằng NaOH 4%
STT

Yếu tố

Thông số tối ưu

1

Nồng độ NaOH

4%

2

Thời gian

13h

3

Nhiệt độ

Nhiệt độ phịng (khoảng 300C)

4

Tỷ lệ đầu tơm/dung dịch NaOH

IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Từ kết quả nghiên cứu ở trên cho phép rút
ra một số kết luận như sau:
- Hai chủng vi khuẩn L. plantarum VTCC
431 và L. bulgaricus VTCC 703 hồn tồn
có khả năng khử khống và protein ở vỏ đầu
tôm trong sản xuất chitin – chitosan. Trong đó,
chủng vi khuẩn L. plantarum VTCC 431 có khả
năng khử khống và protein ở vỏ đầu tơm tốt
hơn chủng L. bulgaricus VTCC 703.
- Chế độ lên men khử khống và protein
ở vỏ đầu tơm thích hợp là: tỉ lệ vi khuẩn bổ
sung so với nguyên liệu là 10%, thời gian lên
men là 132 h, pH của môi trường là 7,2, trong

18 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

1/4 (w/v)
điều kiện kị khí với hiệu quả khử được hơn
85% protein và khống trong vỏ đầu tơm. Phần
khống cịn lại trong vỏ đầu tôm sẽ được xử
lý triệt để bằng dung dịch HCl 4% với tỉ lệ 5/1
(v/w) trong 17 h và lượng protein còn lại sẽ
được xử lý bằng dung dịch NaOH 4% với tỉ lệ
4/1 (v/w), trong 13h.
2. Kiến nghị
Tiếp tục nghiên cứu cơng đoạn deacetyl để
hồn thiện quy trình sản xuất chitin - chitosan
theo phương pháp sinh học. Đồng thời tiếp tục

nghiên cứu hồn thiện q trình khử khống
và protein ở vỏ đầu tơm bằng phương pháp
sử dụng vi khuẩn cũng như nghiên cứu thu hồi
protein bổ sung vào thức ăn chăn nuôi gia súc.


Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản

Số 1/2016

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1.

Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn (2006), Công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản,
Tập I - Nguyên liệu chế biến thủy sản, NXB. Nông nghiệp, Hà Nội.

2.

Nguyễn Đức Lượng (2001), Công nghệ vi sinh vật, NXB. Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

3.

Trần Thị Luyến (1995), Nghiên cứu sản xuất chitosan từ vỏ tơm sú bằng phương pháp hóa học với một số cơng
đoạn xử lý kiềm, Tạp chí khoa học và công nghệ thủy sản, Số 2, Trường Đại học Thủy sản, Nha Trang.

4.

Trần Thị Luyến và cộng sự (2003), Nghiên cứu sản xuất chitosan bằng enzyme papain, Tạp chí Khoa học Công
nghệ Thủy sản, Số 1, Trường Đại học Thủy sản, Trang 3-8.

5.

Trần Linh Thước (2007), Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực phẩm và mỹ phẩm, NXB. Giáo
dục, Hà Nội.

6.

Trang Sĩ Trung (2008), Nghiên cứu kết hợp phương pháp sinh học để nâng cao hiệu quả quy trình sản xuất chitin chitosan từ phế liệu vỏ đầu tôm, Báo cáo đề tài khoa học cấp Bộ, Trường Đại học Nha Trang.
Tiếng Anh

7.

Lertsutthiwong P., Chandrkrachang S., Nazhad M. M. and Stevens W. F. (2002), Chitosan as a dry strength agent
for paper, Appita Journal 55(3): 208-212.

8.

Rao M. S., Tuyen M. H., Stevens W. F. and Chandrkrachang S. (2001), Deproteination by mechanical,
enzymatic and Lactobacillus treatment of shrimp waste for production of chitin. Chitin and Chitosan: Chitin and
Chitosan in Life Science, Yamaguchi Press, Japan; 301-304.

9.

Rao M. S., Munoz J. and Stevens W. F (2000), Critical factors in chitin production by fermentation of shrimp
biowaste, Appl. Microbiol. Biotechnol. 54, pp. 808-813.

10. Rao M. S. and Stevens W. F (2005), Chitin production by Lactobacillus fermentation of shrimp biowaste in
a drum reactor and its chemical conversion to chitosan, Journal of Chemical Technology and Biotechnology,
80, pp. 1080-1087.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 19