đánh giá khả năng phối hợp enzym alcalase và pepsin để khử protein cho đầu tôm trong quá trình sản xuất chitin

Chình vì thế, việc nghiên cứu sử dụng enzym vào sản xuất chitin là điều vô cùng cần thiết, không những hạn chế tối đa những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường mà ta còn thu hồi được lượng

LỜI CẢM ƠN

Báo cáo này là chuyên khảo lớn nhất để kết thúc hành trình của sinh viên, là thành quả của 16 năm học tập và phấn đấu Đây cũng là cơ hội để tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới những người đã giúp đỡ tôi trong suốt những năm tháng qua

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Ngô Thị Hoài Dương,

cô Nguyễn Thị Mỹ Trang đã trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện đề tài

Xin cảm ơn các thầy cô trong bốn năm gắn bó đã trang bị nền tảng cho em những kiến thức chuyên môn cũng như kiến thức xã hội

Xin cảm ơn Khoa Chế Biến, Viện Công Nghệ Sịnh Học và Môi Trường đã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất giúp em hoàn thành đề tài này

Xin cảm ơn Gia đình, bạn bè, đã luôn âm thầm giúp đỡ trong các năm tháng tới trường

Cuối cùng, xin chúc tất cả mọi người lời chúc sức khỏe và hạnh phúc

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHẾ LIỆU TÔM 2

1.1.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MẶT HÀNG TÔM VÀ KHẢ NĂNG TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TÔM Ở NƯỚC TA HỆN NAY .2

1.1.1.1 Tình hình xuất khẩu tôm ở nước ta 2

1.1.1.2 Thành phần, tính chất và tình hình tận thu phế liệu tôm .5

1.1.2 TỔNG QUAN VỀ CHITIN 9

1.1.2.1 Cấu tạo, tính chất chitin: .9

1.1.2.2 Các phương pháp sản xuất chitin .10

1.2.2.3 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm .19

1.2.2.4 Ứng dụng chitin .19

1.3.TỔNG QUAN VỀ ENZYM PROTEASE 20

1.3.1 Giới thiệu về enzym 20

1.3.2 Tính ưu việt của enzym protease so với các chất xúc tác vô cơ khác 21

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym protease 22

1.3.4 Ứng dụng của enzym protease 23

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .27

2.1.1 Bã ép đầu tôm .27

2.1.2 Enzym Alcalase và Pepsin .27

2.1.2.1 Enzym Alcalase .27

2.1.2.2 Enzym Pepsin .28

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .29

2.2.1 Sơ đồ quy trình thí nghiệm tổng quát .29

2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 30

2.2.2.1 Xác định hiệu suất thu dịch ép .30

2.2.2.2 Xác định thành phần hóa học cơ bản của bã ép đầu tôm 31

2.2.2.3 Xác định thành phần hóa học trên bã thủy phân bằng Alcalase 32

2.2.2.4 Xác định nồng độ HCl và thời điểm bổ sung enzym Pepsin .33

2.2.2.5 Xác định sự ảnh hưởng của nồng độ enzym Pepsin đến hiệu quả thủy phân 34

2.2.2.6 Xác định sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả thủy phân .35

2.2.3 Phương pháp xác định các chỉ tiêu .36

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Hiệu suất ép 37

3.2 Thành phần hóa học cơ bản của bã ép đầu tôm 38

3.3 Thành phần hóa học cơ bản của sản phẩm thủy phân bằng Alcalase .38

3.4 Kết quả đo pH xác định nồng độ HCl và thời điểm bổ sung enzym Pepsin 39

3.5 Kết quả thí nghiệm xác định sự ảnh hưởng của nồng độ enzym Pepsin đến hiệu quả thủy phân .41

3.6 Kết quả thí nghiệm theo dõi sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả thủy phân .43

3.7 Quy trình đề xuất .44

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 49

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 : Thành phần trọng lượng của các loại tôm 6 Bảng 1.2 : Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitin thu được theo quy trình cải tiến và quy trinh hóa học truyền thống 19 Bảng 1.3: Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm chitin 19 Bảng 1.4: Các enzym được cố dịnh trên chitin 20 Bảng 1.5: Ảnh hưởng của các thông số lên hoạt động của enzym protease và chất xúc tác vô cơ 22 Bảng 3.2: Thành phần hóa học cơ bản của bã ép đầu tôm .38 Bảng 3.3: Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học cơ bản của bã thủy phân bằng Alcalase: 38

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Biểu đồ giá trị xuất khẩu tôm của nước ta từ năm 2006-2010 4

Hình 1.2: Biểu đồ tỷ lệ giá trị xuất khẩu tôm sang các thị trường năm 2010 4

Hình 1.3: Cấu trúc chitin 9

Hình 1.4 : Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm 10

Hình 1.5: Quy trình sản xuất chitin tổng quát từ phế liệu thủy sản bằng phương pháp hóa học .11

Hình 1.6: Quy trình sản suất chitin tổng quát bằng phương pháp sinh học .13

Hình 1.7: Quy trình sản xuất chitin cải tiến từ phế liệu tôm có kết hợp xử lý enzym protease và thu hồi protease và astaxanthin 15

Hình 1.8: Quy trình sản xuất chitin tổng quát từ phế liệu thủy sản bằng phương pháp hóa học ở nước ta 17

Hình 1.9: Quy trình sử dụng enzym Flavourzyme trong công nghệ sản xuất chitin từ phế liệu tôm 18

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình thí nghiệm tổng quát 29

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hiệu suất thu dịch ép đầu tôm 31

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thành phần hóa học cơ bản của bã ép đầu tôm .31

Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thành phần hóa học trên bã thủy phân bằng alcalase .32

Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ HCl và thời điểm bổ sung enzym Pepsin .33

Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định sự ảnh hưởng của nồng độ enzym Pepsin đến hiệu quả thủy phân 34

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả thủy phân 35

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn khối lượng đầu tôm, dịch ép, bã ép 37

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của pH theo thời gian .39

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của hàm lượng khoáng theo thời gian 40

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn hàm lượng protein còn lại trong dịch thủy phân Pepsin và

bã chiết 42 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng protein trong dịch và bã theo thời gian 43 Hình 3.6: Đề xuất quy trình sản xuất chitin 45

LỜI NÓI ĐẦU

Tốc độ tăng trưởng của nền kinh tế đã kéo theo hệ quả tất yếu là môi trường đang bị chịu nhiều ảnh hưởng nặng nề Quy mô công nghiệp hóa ở nước ta đang diễn ra mạnh mẽ Lượng chất thải ở các ngành công nghiệp đang là vấn đề cần giải quyết cho toàn xã hội Để hạn chế tối đa sự ô nhiễm môi trường, người ta đã sử dụng rất nhiều biện pháp thu hồi và xử lý phế liệu

Đặc thù của ngành công nghiệp chế biến thủy sản là lượng phế liệu và rác thải hữu cơ rất lớn Sử dụng một cách có hiệu quả phế liệu đang là một câu hỏi lớn cần giải quyết

Ở nước ta, tôm là mặt hàng xuất khẩu với số lượng lớn và được ưa chuộng trên các thị trường, bên cạnh đó là lượng lớn phế liệu bao gồm đầu, vỏ Việc tận dụng sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng mà đặc biệt là chitin đang được các doanh nghiệp quan tâm Tuy nhiên hầu hết các cơ sở sản xuất chitin hiện nay đều sử dụng hòa chất trong các khâu xử lý Điều này lại nảy sinh vấn đề ô nhiễm môi trường do hóa chất và lượng dịch protein quý giá không được thu hồi

Chình vì thế, việc nghiên cứu sử dụng enzym vào sản xuất chitin là điều vô cùng cần thiết, không những hạn chế tối đa những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường mà ta còn thu hồi được lượng lớn dịch thủy phân để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng ứng dụng trong y học, thực phẩm… Đây là bước đệm cho công nghệ sản xuất chitin ở nước ta vồn còn lạc hậu

Đã có rất nhiều nghiên cứu ở nước ta và trên thế giới về sử dụng enzym thủy phân protein trong quá trình tách protein Tuy nhiên việc sử dụng một enzym duy nhất lại không cho chitin sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng do lượng protein còn lại trong chitin là

tương đối lớn.Chính vì vậy , em đã chọn đề tài “ Đánh giá khả năng phối hợp enzym Alcalase và Pepsin để khử protein cho đầu tôm trong quá trình sản xuất chitin”

Trong quá trình nghiên cứu và trình bày, chắc chắn báo cáo sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp để nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Nha Trang, tháng 7 năm 2011

SV Nguyễn Văn Trường

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MẶT HÀNG TÔM VÀ KHẢ NĂNG TẬN

DỤNG PHẾ LIỆU TÔM Ở NƯỚC TA HỆN NAY

1.1.1.1 Tình hình xuất khẩu tôm ở nước ta

Cùng với sự phát triến nhanh của nền kinh tế nước ta trong những năm gần đây,

thì ngành thủy sản và đặc biệt là những sản phẩm xuất khẩu từ tôm đã đem lại nguồn

ngoại tệ khổng lồ

Các mặt hàng tôm xuất khẩu rất đa dạng, nhưng phần lớn tôm được đưa vào chế

biến dưới dạng tôm vỏ bỏ đầu hoặc tôm lột, chủ yếu bao gồm:

- Tôm nguyên con (HOSO) cấp đông IQF

- Tôm vỏ bỏ đầu (HLSO) cấp đông IQF, block

- Tôm PDTO hấp cấp đông IQF (IQF CPTO)

- Tôm vỏ bỏ đầu hấp cấp đông IQF

- Tôm PDTO hấp cấp đông IQF

- Tôm PD, PTO xẻ bướm tẩm bột

- Tôm lột PTO (bỏ đầu, bỏ vỏ còn đuôi) cấp đông IQF, block

- Tôm lột PD (bỏ đầu, bỏ vỏ, bỏ đuôi) cấp đông IQF, block

- Tôm lột PTO xiên que đông IQF

- Tôm lột PD xiên que đông IQF

- Tôm PDTO NOBASHI

- Tôm NOBASHI tẩm bột (EBI FURAI)

Theo thống kê mới nhất của FAO về xuất khẩu tôm sú trên thế giới, số liệu năm

2006, Việt Nam tiếp tục 4 năm liền đứng thứ 1 về giá trị xuất khẩu, đạt 1,25 tỷ USD Về

sản lượng Việt Nam đứng thứ 4, với 131,615 tấn sau Thái Lan, Ấn Độ, Indonesia

(VASEP) Số liệu xuất khẩu tôm của Việt Nam cho thấy ngành này vẫn tiếp tục tăng trưởng mặc dù 2009 là năm hết sức khó khăn do ảnh hưởng suy thoái kinh tế toàn cầu

Theo Hải quan Việt Nam, đến hết tháng 11 của năm 2009, số liệu xuất khẩu mặt hàng

tôm đi các thị trường của Việt Nam đạt: 190,490.000 tấn, trị giá 1.518 tỷ USD Cả nước

có hơn 300 doanh nghiệp tham gia xuất khẩu tôm, trong đó có 60 doanh nghiệp dẫn đầu chiếm hơn 80% kim ngạch; 120 doanh nghiệp có giá trị xuất khẩu tôm hơn 1 triệu USD Chủ yếu xuất cho các thị trường lớn như Nhật, Hoa Kỳ, Úc, Anh, Belgium, Canada, Trung Quốc, Đức, Đài Loan và Nam Triều Tiên

Năm 2009, xuất khẩu tôm được giữ vững, phần nhiều nhờ công đóng góp của con tôm thẻ chân trắng Tỷ lệ tôm thẻ chân trắng vẫn tiếp tục xu hướng tăng dần lên trong cơ cấu chung bởi loại tôm này có năng suất cao, chất lượng tương đương mà giá thành nuôi lại rẻ hơn Hơn nữa người tiêu dùng trên thế giới đang thắt chặt chi tiêu, cần mua tôm giá

rẻ tôm thẻ chân trắng càng có lợi thế bứt phá Mặt khác Việt Nam có lợi thế ở thị trường tôm chân trắng cỡ nhỏ do có nguồn lao động Thống kê năm 2009 cho thấy, Nhật Bản gia tăng nhập khẩu tôm chân trắng, chiếm 18% khối lượng, Mỹ thị trường nhập khẩu tôm chân trắng lớn nhất chiếm 28% Theo thống kê sơ bộ, xuất khẩu tôm thẻ chân trắng năm

2009 đạt hơn 50,000 tấn với kim ngạch hơn 300 triệu USD

Năm 2009, theo hiệp hội VASEP riêng ngành tôm đạt khối lượng xuất khẩu gần

210 nghìn tấn với kim ngạch xuất khẩu trên 1,67 tỷ USD, so với năm 2008 tăng 9,4% về khối lượng và 3% về giá trị Cũng theo tổng thư kí hiệp hội VASEP năm 2010 xuất khẩu tôm chân trắng của Việt Nam dự kiến đạt 500 triệu USD, sản lượng đạt khoảng 150,000 tấn, tăng gấp đôi năm 2008 Cùng với sự tăng nhanh sản lượng xuất khẩu sản phẩm tôm

ra thị trường thì nguồn phế liệu do ngành này tạo ra cũng ngày càng tăng cao

Theo thống kê của tổ chức Nông Lương thế giới 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, Việt Nam, Trung Quốc, Ecudo, Malaysia, Ấn Độ, và Indonexia Theo đó đã tạo ra một lượng phế liệu tôm rất lớn, ước tính có khoảng 1,6 triệu tấn/năm [1]

Năm 2010, Việt Nam đã XK gần 241.000 tấn tôm các loại, trị giá 2,106 tỷ USD, tăng 13,4% về khối lượng và 24,1% về giá trị so với cùng kỳ năm 2009 Trong năm, giá trị XK sang một sô thị trường chính đều tăng trưởng tốt từ 2,5% - 53,8%, chỉ có giá trị

NK tôm từ Việt Nam của Canađa giảm nhẹ 0,2% so với cùng kỳ năm 2009

So với tháng 11/2010, giá trị XK tôm Việt Nam sang các thi trường chính trong tháng 12 hầu hết đều tăng, riêng giá trị XK sang Mỹ, Pháp và Ôxtrâylia giảm từ 1,6 - 24,3 triệu USD Cũng trong tháng này, giá trị XK sang thị trường Mỹ tuy giảm mạnh tới 24,3 triệu USD so với tháng trước đó, song vẫn giữ mức tăng tưởng khá so với cùng kỳ năm 2009, tương ứng 18,3%.[11]

Hình 1.1: Biểu đồ giá trị xuất khẩu tôm của nước ta từ năm 2006-2010

Hình 1.2: Biểu đồ tỷ lệ giá trị xuất khẩu tôm sang các thị trường năm 2010

Tính đến ngày 15/4/2011, Việt Nam XK gần 52 nghìn tấn tôm sang 70 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới, thu về 482 triệu USD XK tôm sang Nhật Bản giảm sút kể từ giữa tháng 3 và kéo dài sang tháng 4 do động đất và sóng thần Tuy nhiên, mức giảm không lớn và XK tôm sang Nhật Bản sẽ nhanh chóng tăng trưởng trở lại do nhu cầu tại thị trường này tăng cao XK tôm sang các nước EU trong thời gian qua cho thấy sức tăng trưởng cao, điển hình như XK sang Đức tăng trên 139% về giá trị, sang Anh tăng 57%,

và sang Bỉ tăng gần 53%

Từ đầu năm đến ngày 15/4/2011, Việt Nam XK gần 52 nghìn tấn tôm các loại, trị giá trên 481 triệu USD, tăng 20,7% về khối lượng và 34% về giá trị so với cùng kỳ năm ngoái XK sang hầu hết các thị trường chính đều tăng trưởng mạnh Riêng XK sang Ôxtrâylia chứng kiến mức sụt giảm khá sâu kể từ đầu năm [11]

Nhìn chung, tình hình xuất khẩu thủy sản nói chung, và mặt hàng tôm nói riêng đang có những dấu hiệu tích cực với sự phát triển bền vững

1.1.1.2 Thành phần, tính chất và tình hình tận thu phế liệu tôm

Phần lớn tôm được đưa vào chế biến dưới dạng tôm vỏ bỏ đầu hoặc tôm lột PTO

Từ thực tế đó ta thấy chất thải rắn trong sản xuất sản phẩm từ tôm chủ yếu là đầu và vỏ nhưng tỷ lệ đầu tôm cao hơn Phần đầu thường chiếm 34 ÷ 45%, phần vỏ 10 ÷ 15% trọng lượng tôm nguyên liệu [7]

Sản lượng xuất khẩu tôm càng cao thì phế liệu tôm thải ra càng lớn Phế liệu đầu

và vỏ tôm thường chiếm 50 ÷ 70% nguyên liệu ban đầu (Đỗ Văn Nam và cộng sự, 2005; Shahidi và Synowiecki, 1991).Nguồn phế liệu này nếu biết tận dụng triệt để sẽ đem lại nguồn lợi nhuận khổng lồ Nó không chỉ đem lại giá trị kinh tế cao mà còn có ý nghĩa bảo

vệ môi trường.[8]

* Thành phần phế liệu tôm

Phế liệu tôm bao gồm đầu tôm, vỏ tôm và đuôi tôm Ngoài ra trong quá trình sản xuất còn có các dạng phế liệu như các mảnh tôm đứt gẫy, tôm biến đỏ, biến đen nhưng số lượng ít Chủ yếu vẫn là đầu tôm

Bảng 1.1 : Thành phần trọng lượng của các loại tôm [7]

* Thành phần hóa học của đầu tôm

Thành phần hóa học chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu tôm là protein, chitin, khoáng, enzyme và sắc tố Trong đó hàm lượng protein lên chiếm tới trên 50%

- Protein trong đầu tôm tồn tại ở 2 dạng:

+ Dạng tự do: dạng này tồn tại trong nội tạng tôm hay trong cơ thịt

+ Dạng liên kết: đây là protein không hòa tan, thường liên kết với chitin, calci carbonate, với lipid tạo thành lipoprotein, sắc tố tạo proteincarotenoid như một phần

thống nhất quyết định tính bền vững của vỏ tôm

- Enzym:

Trong đầu tôm chứa một lượng không nhỏ enzym nội tại, đó là enzym protease

Nó tồn tại trong nội tạng nên chủ yếu nằm trong đầu tôm Hoạt độ enzyme protease của đầu tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/g tươi Ngoài ra còn có enzyme alkaline phosphatesa, chitinase, -N-acetyl glucosamidase

- Chitin: tồn tại dưới dạng liên kết với protein, khoáng và những hợp chất hữu

* Tình hình tận dụng phế liệu tôm ở nước ta hiện nay

Ở nước ta, mỗi năm có một lượng rất lớn phế liệu tôm được tạo ra, tính riêng trong năm 2010 có khoảng hơn 89100 tấn phế liệu tôm được tạo ra, trong đó phế liệu đầu

là hơn 67400 tấn vì thế việc tận thu phế liệu tôm để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng

có giá trị kinh tế cao, cùng với việc đảm bảo môi trường đang là điều vô cùng cần thiết đối với ngành thủy sản Việt Nam

Trước đây phế liệu tôm chủ yếu dùng trong sản suất thức ăn gia súc Bắt đầu từ tháng 6 năm 2002, dự án sản xuất thử chitosan bắt đầu được thực hiện tại trường Đại học Thủy sản Nha Trang Quy trình sản xuất chất chitosan của trường Đại học Thủy sản khá đơn giản Vỏ tôm, cua, ghẹ được đưa vào bể xử lý - chúng là nguyên liệu để làm ra chất chitin Từ chitin qua xử lý thu được chitosan rất có giá trị Phần lớn phế liệu tôm ở Việt Nam đều được dùng làm nguyên liệu để sản xuất chitin – chitosan Thực tế đã có nhiều công ty chuyên sản xuất các sản phẩm chitin - chitosan như: công ty Phương Duy, khu công nghiệp và khu chế xuất Cần Thơ, công ty TNHH kỹ nghệ sinh hóa Quốc Thành Việt Trung - những doanh nghiệp tiên phong trong xử lý phế liệu thủy sản Hàng năm tiêu thụ gần 30.000 tấn phế liệu thủy sản

Ngoài việc nghiên cứu sản xuất chitin- chitosan và các dẫn xuất của nó thì việc thu hồi chất màu axtaxanthin, protein, khoáng là điều rất quan trọng

- Sử dụng phế liệu tôm trong sản xuất chitin – chitosan:

Đây là biện pháp sử dụng phế liệu chính không chỉ ở Việt Nam mà hầu hết các nước trên thế giới Sử dụng phế liệu tôm sản xuất chitin-chitosan mang lại lợi ích kinh tế cao và có ý nghĩa lớn bởi những ứng dụng tuyệt vời từ sản phẩm này

Nguồn phế liệu sẵn có cho công nghiệp chitin đã làm cho các phân xưởng sản xuất phát triển nhanh và hiện nay đã đạt mức trên 3.000 tấn chitin thô mỗi năm, chủ yếu là xuất qua Trung Quốc Nhu cầu phế liệu cho nền công nghiệp non trẻ này đã vượt qua khả năng cung cấp của các nhà máy chế biến tôm khiến cho việc thu mua phế liệu tôm ngày càng trở nên khó khăn và cạnh tranh rất cao

- Sử dụng phế liệu tôm trong tách chiết astaxanthin:

Biện pháp này cũng là một hướng đi đem lại giá trị cao cho nguồn phế liệu tôm tại Việt Nam

- Sử dụng phế liệu tôm trong sản xuất thức ăn chăn nuôi:

Tùy theo từng vùng mà nguồn phế liệu này được dùng làm thức ăn chăn nuôi ở các dạng khác nhau Ở Nha Trang thường là dạng tươi (phế liệu nghiền nhỏ) và làm thức

ăn cho tôm cá dưới dạng bột Chất lượng bột phụ thuộc vào chất lượng phế liệu và phương pháp chế biến Tận dụng theo hướng này mới chỉ giải quyết được 1/3 số phế liệu

- Sử dụng phế liệu tôm sản xuất bột đạm đầu tôm:

Bột đạm đầu tôm được sản xuất từ nguồn phế liệu tôm và những nguồn nguyên liệu tôm chất lượng thấp như tôm đứt gẫy, tôm đã bắt đầu biến màu và tôm nhỏ, tôm vụn Đây là một nguồn protein động vật tốt cho gia súc Bột đầu tôm có khoảng 33÷34% protein, trong đó có 4÷5% lyzin, 2,7% methionin Ngoài ra bột đầu tôm giàu canxi 5,2%, photpho 0,9% và các nguyên tố vi lượng khác

Bột đầu tôm hiện nay được chế biến bằng cách thủ công Nếu là tôm lớn thì người

ta dùng tay để bóc vỏ và đầu ra khỏi thân tôm Phần thịt tôm được sấy hoặc phơi khô là phần chính phẩm, còn phần vỏ và đầu được phơi nắng là phần phụ phẩm được dùng cho chăn nuôi Còn nếu là tôm loại nhỏ thì tôm được cho vào bao 50 kg rồi dùng cây để đập dập cho đầu tôm tách khỏi thân tôm Phần thân tôm được tách riêng bằng cách cho tất cả lên một sàn lớn, rồi dùng tay chà xát để tách riêng ra từng phần một

Bột đầu tôm có những phần đen với những màu khác nhau như: vàng nhạt, hồng, cam và có mùi rất đặc trưng Có hai loại bột đầu tôm, loại có nhiều vỏ và loại có nhiều thịt

Bột đầu tôm chứa nhiều vỏ là loại bột sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi như thức

ăn cho tôm, cá Bột đầu tôm có nhiều thịt và được sản xuất với công nghệ cao hơn được ứng dụng trực tiếp làm thực phẩm cho người Các sản phẩm như bột canh tôm hay các sản phẩm surimi có bổ sung bột tôm vừa tăng giá trị dinh dưỡng vừa tạo mùi đặc trưng của sản phẩm Ứng dụng bày không chỉ nâng cao được giá trị cho phế liệu tôm mà còn đa dạng hóa được sản phẩm thực phẩm

1.1.2 TỔNG QUAN VỀ CHITIN

1.1.2.1 Cấu tạo, tính chất chitin: [10]

Chitin được cấu tạo từ nhiều đơn vị N-acetyl-  -D glucosamin liên kết với nhau thông qua cầu nối  -1,4 glucoside Cấu trúc của chitin là một tập hợp các phân tử, liên

kết với nhau bởi các cầu nối glucoside và hình thành một mạng lưới các sợi có tổ chức

Hình 1.3: Cấu trúc chitin

Tính chất:

- Chitin có màu trắng

- Không tan trong nước, trong môi trường kiềm, acid loãng và các dung môi hữu

cơ như: rượu, ether

- Tan tốt trong các dung dịch đặc nóng như NaOH, thioxianat Liti (LiSCN) và thioxianat canxi Ca(SCN)2

- Phản ứng với NaOH, HCl

- Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc thì chitosan được tạo thành

1.1.2.2 Các phương pháp sản xuất chitin.[5]

Sơ đồ tổng quát

Hình 1.4 : Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm

Quy trình sản xuất chintin bao gồm các công đoạn: tách protein, tách khoáng, tẩy màu Việc tẩy màu tại các nước nhiệt đới như nước ta thường kết hợp quá trình phơi khô

*Các phương pháp sản xuất chitin ở nước ngoài

* Phương pháp hóa học:

Rất nhiều quy trính sản xuất chitin bằn phương pháp hóa học được nghiên cứu và phát triển (No và cộng sự, 1989; Srikumlaithong và cộng sự, 1996; Roberts, 1998; Stevens, 2002)Tuy nhiên có một số công đoạn xử lý khác nhau tùy theo tính chất phế liệu, điều kiện sản xuất, quy mô sản xuất, các yếu tố kinh tế kỹ thuật và môi trường, yêu cầu chất lượng sản phẩm.Sau đây là quy trình sản xuất chitin tổng quát:

Phế liệu

Khử protein

Khử khoáng

Chitin Tẩy màu

Hình 1.5: Quy trình sản xuất chitin tổng quát từ phế liệu thủy sản bằng phương

Sấy

Chitin Khử khoáng bằng HCl

Tẩy màu bằng NaOH hoăc H2O2

- Protein, astaxanthin chua được tận dụng và thu hồi

- Ô nhiễm môi trường do nước thải và hóa chất

*Phương pháp sinh học:

Từ những năm 60 của thế kỉ trước đã có những nghiên cứu về ứng dụng enzym protease để thủy phân protein (Takede và Abe, 1962; Takeda và Katsuura, 1964) Những

năm tiếp theo, enzym protease vi sinh vật Pseudomonas maltophilia được nghiên cứu để

khử protein trong vỏ tôm,cua (Shimahara va Takiguchi, 1988) Hàm lượng protein còn lại trên chitin khoảng 5%

Các nghiên cứu sử dụng enzym chymotrypsin và papain để thủy phân protein trong phế liệu tôm (NellieGagne và cộng sự, 1993) cho thấy hàm lượng protein còn lại trên chitin là khá thấp, cụ thể là 1,3% và 2,8%

Dùng enzym Alcalase để thủy phân protein từ phế liệu tôm crangon, thu hồi được

64,3% protein (Synowiecki và cộng sự, 2000)[8]

Có một số nghiên cứu khử khoáng bằng lên men lactic hoặc sử dụng các acid lactic, acid acetic (Mahmoud và Ghaly, 2006; Charoenvutuham và cộng sự, 2006)

Hình 1.6: Quy trình sản suất chitin tổng quát bằng phương pháp sinh học

Rửa/sấy khô

Ưu điểm:

- Enzym được sản xuất quy mô công nghiệp

- Hạn chế sử dụng hóa chất

- Các điều kiện sản suất không khắc nghiệt

- Ít ảnh hưởng có hại đối với môi trường

- Khả năng khử khoáng của các acid hữu cơ tương đối cao

- Thủy phân protein bằng enzim cho chitin có phân tử lượng lớn và độ nhớt cao hơn quy trình xử lý hóa học

- Các acid hữu cơ có thể giữ được đặc tính của chitin

- Các muối hữu cơ thu được từ quá trình khử khoáng có thể dùng như chất bảo quản thực phẩm

- Các acid hữu cơ được sản xuất bằng các phương pháp sinh học sử dụng nguồn nguyên liệu có giá trị thấp hoặc phế liệu của các quá trình sản xuất công nghiệp, vì thế giá thành không cao

Nhược điểm:

- Chi phí xử lý bằng enzym cao hơn xử lý bằng háa học

- Hàm lượng protein và khoáng còn lại trong chintin tương đối cao

- Chưa ứng dụng được rộng rãi trong quy mô công nghiệp

*Phương pháp sinh học kết hợp với hóa học:

Để khắc phục nhược điểm của phương pháp hóa học và phương pháp sinh học Việc nghiên cứu cải tiến quy trình sán xuất chitin từ phế liệu thủy sản bằng biệc kết hợp

xử lý sinh học (dùng protease) với hóa học và thu hồi astaxanthin là rất cần thiết Với hàm lượng protein và khoáng còn lại nhỏ hơn 1% đã đáp ứng được yêu cầu chất lượng của chitin công nghiệp (Mukku và cộng tác viên, 2007)

Hình 1.7: Quy trình sản xuất chitin cải tiến từ phế liệu tôm có kết hợp xử lý enzym

protease và thu hồi protease và astaxanthin

Ưu điểm:

- Hàm lượng protein và khoáng còn lại trên bã nhỏ hơn 1%

- Thu hồi được protein và astaxanthin

- Ít ảnh hưởng tới môi trường

- Tạo hướng phát triển bền vững cho công nghiệp sản suất chitin

Khử protein còn lại bằng NaOH loãng Dịch lọc 1

Thu hồi hỗn hợp protein

và astaxanthin Khử khoáng bằng HCl

Nhược điểm:

- Yêu cầu kỹ thuật và công nghệ cao

*Các phương pháp sản xuất chitin ở nước ta

Đa số các cở sở sản xuất chitin ở nước đều sản xuất chitin dạng thô có chất lượng thấp Phương pháp sản xuất chủ yếu là dùng hóa học Các quy trình sản xuất theo phương pháp sinh học và phương pháp cải tiến chủ yếu được tiến hành nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

* Phương pháp hóa học:

Quy trình sản xuất chitin tổng quát cũng tương đương với quy trình sản xuất chitin tổng quát ở nước ngoài nhưng ta thay công đoạn sấy bằng phơi để tận năng lượng mặt trời, qua đó tiết kiệm một phần chi phí năng lượng

Hình 1.8: Quy trình sản xuất chitin tổng quát từ phế liệu thủy sản bằng phương

pháp hóa học ở nước ta

Phế liệu tôm

Khử protein bằng NaOH

Rửa trung tính

Rửa Rửa trung tính

Phơi

Chitin Khử khoáng bằng HCl

Tẩy màu bằng NaOH hoăc H2O2

* Phương pháp sinh học:

Ở nước ta, đã có một số nghiên cứu ứng dụng enzym protease (Papain, Alcalase, Protamex, Flavourzyme) để khử protein trong quá trình sản xuất chitin (Luyến, 2005; Trung và cộng sự, 2007) Tuy nhiên các nghiên cứu này chỉ mới triển khai ở phòng thí nghiệm và hàm lượng protein còn lại trên chitin cũng tương đối cao (6÷9%)

Hình 1.9: Quy trình sử dụng enzym Flavourzyme trong công nghệ sản xuất chitin

từ phế liệu tôm (Trung và cộng sự, 2007)

Phế liệu tôm

Xay nhỏ

Khử protein bằng Flavourzume

Thu dịch protein, astaxanthin

Khử protein còn lại bằng NaOH loãng

Rửa trung tính

Chitin

Tỷ lệ Flavourzyme/phế liệu: 0,1%

Thời gian: 6h Nhiệt độ: 50oC

pH: 6.5

Khử khoáng bằng HCl

Rửa trung tính

* Phương pháp cải tiến kết hợp phương pháp sinh học sử dụng enzym protease với phương pháp hóa học

Ở nước ta, hiện nay đã nghiên cứu sử dụng papain để khử protein trong quá trình sản xuất chintin từ phế liệu thủy sản (Trần Thị Luyến, 2000), kết quả thu được chitin với

độ nhớt cao

Đây là phương pháp còn tương đối lạ với các cơ sở sản xuất chitin

Bảng 1.2 : Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitin thu được theo quy trình cải tiến và

quy trinh hóa học truyền thống Chỉ tiêu chất lượng Chitin từ quy trình cải

1.2.2.3 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm

Bảng 1.3: Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm chitin [10]

Dạng vảy màu trắng Màu trắng tinh

Bao bì Bao tải dệt tiêu chuẩn, trọng lượng tịnh 10kg/ bao, hoặc đóng

gói theo yêu cầu khách hàng

1.2.2.4 Ứng dụng chitin

Hiện nay chitin chủ yếu dùng để sản xuất chitosan vì chitosan có rất nhiều tính chất hóa học, lý học, sinh học quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

như: y học, công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản, thực phẩm, công nghê sinh học, môi trường Chitin chủ yếu được ứng dụng trong y học

Ứng dụng chitin trong y học: Chitin có các tính chất quan trọng như: tương thích sinh học cao, tự thủy phân sinh học, không độc, có khả năng làm lành vết thương, kháng khuẩn, kháng nấm và kháng virus nên chúng được nghiên cứu và triển khai ứng dụng nhiều trong y học Hiện nay, chitin đã được nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực kiểm soát quá trình giải phóng thuốc (drug release control), vận chuyển làm chất mang DNA trong liệu pháp gen, thuốc giảm béo, thuốc chữa khớp, trị bỏng, da, chỉ nhân tạo, kháng viêm…(Hirano, 1996; Ddane và Vilivalam, 1998; Kumar, 2000; Rinaudo,2006) Trong công nghệ sịnh học, chitin được ứng dụng trong công nghệ nuôi cấy mô tế bào động thực vật, cố định enzym, cố định tế bào, làm chất mang cho DNA

Bảng 1.4: Các enzym được cố dịnh trên chitin

-amyase Thủy phân tinh bột

Cellulase Giảm độ nhớt của nước quả

 -Glactosidase Thủy phân lactose

Glucose oxidase Dụng cụ dò sinh học đối với glucose

Glucose isomerase Chuyển glucose thành fructose

Isoamulase Thủy phân tinh bột

1.3.TỔNG QUAN VỀ ENZYM PROTEASE

1.3.1 Giới thiệu về enzym[4]

Enzym là protein có hoạt tính xúc tác, có phân tử lượng từ 20 000 đển 1 000 000 dalton (có kích thước nhỏ nhất là Ribonucleaza 12 700 dalton) Người ta đã khám phá ra rằng các enzym đã xúc tác cho hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sống tiến hành với tốc độ nhịp nhàng, cân đối, theo những chiều hướng xác định Như vậy

enzym đã đảm bảo cho sự trao đổi thường xuyên giữa cơ thể sống với môi trường bên ngoài, nghĩa là đảm bảo cho sự tồn tại của cơ thể sống

Enzym có hiệu suất xúc tác cực kỳ lớn Nó có thể gấp hàng trăm, hàng ngàn, hàng triệu lần các chất xúc tác vô cơ và hữu cơ khác Ví dụ: Dùng saccarasa làm chất xúc tác cho phản ứng thủy phân saccaroza thì tốc độ phản ứng tăng nhanh gấp 2*1012 lần so với khi dùng axid làm xúc tác

Enzym có thể thực hiện hoạt động xúc tác trong điều kiện nhẹ nhàng, ở áp suất và nhiệt độ bình thường của cơ thế, pH môi trường gần pH sinh lý

Enzym có tính đặc hiệu cơ chất cao, đó là khả năng lựa chọn cao đối với kiểu phản ứng mà nó xúc tác cũng như đối với chất mà nó tác dụng

+ Đặc hiệu cơ chất tuyệt đối: enzyme chỉ xúc tác cho một kiểu liên kết nhất định

và đòi hỏi rất khắt khe các nhóm nguyên tử xung quanh liên kết mà enzyme tác dụng

+ Đặc hiệu cơ chất tương đối: enzyme chọn một kiểu liên kết để xúc tác nhưng đòi hỏi không quá khắt khe với nhóm nguyên tử xung quanh liên kết mà nó tác dụng

Do những đặc điểm trên, việc nghiên cứu và ứng dụng của enzym có ý nghĩa rất to lớn về mặt lý thuyết cũng như về mặt thực tế áp dụng

1.3.2 Tính ưu việt của enzym protease so với các chất xúc tác vô cơ khác

Enzym hoạt động trong điều kiện nhiệt độ bình thường, không quá cao hay quá thấp, pH môi trường không quá khắt khe Cho nên trong các quá trình công nghệ không phải sử dụng các thiết bị chịu lực, không cần các thiết bị chịu acid hay kiềm

Vì tính đặc hiệu của enzym cao nên lượng enzym dùng so với cơ chất rất thấp, và enzym có bản chất protein nên sản phẩm tạo ra có độ tinh khiết cao

Người ta có thể tổng hợp enzym từ vi sinh vật do tốc độ sinh trưởng, sinh sản quá nhanh nên trong thời gian ngắn ta có sinh khối vi sinh vật lớn để chiết được nhiều enzym nên đáp ứng được thời gian cũng như chất lượng của các quy trình

Bảng 1.5: Ảnh hưởng của các thông số lên hoạt động của enzym protease va chất

Các điều kiện nội bào Phụ thuộc chặt chẽ Không phụ thuộc

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym protease

Enzym là chất xúc tác sinh học có bản chất protein, xúc tác cho các phản ứng bên trong và ngoài cơ thể Hoạt động của enzym phụ thuộc chặt chẽ vào nhiều yếu tố khác nhau như: nhiệt độ, pH môi trường, nồng độ enzym và cơ chất, chất ức chế, chất hoạt hóa…Tất cả các yếu tố trên nếu thích hợp thì vận tốc phản ứng do enzym sẽ là tối đa

*Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính chất của enzym Nhiệt độ cao làm biến tính không thuận nghịch enzym.Nhiệt độ thấp làm biến tính thuận nghịch enzym, tức là khi đưa enzym từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ bình thường, thì enzym sẽ phục hồi khả năng xúc tác của mình nên người ta thường bảo quản enzym ở nhiệt độ thấp Giá trị nhiệt độ mà enzym bắt đầu mất hoạt tính gọi là nhiệt độ tới hạn Giá trị nhiệt độ mà enzym thể hiện cao nhất khả năng xúc tác gọi là nhiệt độ tối thích

- Cùng một enzym nhưng lấy từ các nguồn khác nhau thì vùng nhiệt độ tối thích cũng khác nhau

*Ảnh hưởng của pH môi trường

Hầu hết enzym hoạt động ở pH môi trường lân cận bằng 7 Cá biệt có những enzyme hoạt động ở pH rất xa môi trường trung tính như: enzym pepsin ( pH=1.5÷2.5), trypsin (pH≈ 9) pH của môi trường làm thay đổi trạng thái ion hóa của enzym và cơ chất Tại pH tối thích thì enzym lẫn cơ chất đạt đến trạng thái ion hóa thích hợp nhất khiến cho chúng dễ dàng kết hợp với nhau nên vận tốc phản ứng tăng lên

* Ảnh hưởng của chất kìm hãm

Chất kìm hãm là những chất làm giảm khả năng xúc tác của enzym, có khi làm cho enzym vô hoạt Những chất kìm hãm thường là những chất hữu cơ phân tử nhỏ, các ion lạ, đặc biệt là các ion kim loại nặng rất độc với enzym ( Cu2+, Hg2+, Cd2+,…)

*Ảnh hưởng của chất kích hoạt

Chất kích hoạt là những chất có khả năng làm tăng hiệu lực xúc tác của enzym hoặc chuyển enzym từ trạng thái không hoạt động sang trạng thái hoạt động Mỗi enzym đòi hỏi cho mình chất hoạt hóa riêng

Vai trò của chất hoạt hóa:

Phục hồi một số nhóm chức hoạt động yếu hoặc không hoạt động thành hoạt động Các chất hoạt hóa có khả năng cắt đứt 1 vài đoạn peptid đang kìm hãm sự hình thành trung tâm hoạt động của enzym

Chất kích hoạt có thể là ion kim loại kiềm: Ba2+, Ca2+, Cl -, Br-, I-… những ion này

có vai trog làm cầu nối giữa enzym với cơ chất, tăng diện tích tiếp xúc giữ enzym với cơ chất, ổn định cấu trúc không gian cần cho sự xúc tác

Ảnh hưởng của nồng độ enzym, cơ chất

Trong điều kiện thừa cơ chất thì tăng nồng độ enzym thì vận tốc phản ứng do enzym sẽ tăng lên Nhưng nếu tăng nhiều thì vận tốc phản ứng sẽ không tăng nữa

1.3.4 Ứng dụng của enzym protease.[4]

Các nghiên cứu ứng dụng của enzym ngày càng được mở rộng và đạt hiệu quả cao Để sử dụng emzym trong thực tế có thể tiến hành theo hai cách chủ yếu sau đây :

- Điều hòa định hướng tác dụng của enzym trong các nguyên liệu chứa nó

- Tách enzym ra khỏi nguyên liệu ở dạng chế phẩm và sử dụng trong các quá trình sản xuất

Sử dụng enzym theo cách thứ nhất trong nhiều trường hợp có thể đơn giản hơn Ví

dụ : có thể dùng yếu tố nhiệt độ để điều chỉnh hoạt độ một số enzym trong cá, chè, thuốc lá… để làm tăng rõ rệt hương vị Tuy nhiên cách này hạn chế phạm vi ứng dụng enzym

vì nó chỉ có thể dùng enzym đối với quy trình chế biến chính nguyên liệu của nó

Sử dụng enzym theo cách thứ 2 thường có hiệu quả cao hơn vì chế phẩm enzym nhận được có thể sử dụng rộng rãi tùy theo yêu cầu Hơn nữa có thể điều khiển hoạt động của enzym theo ý muốn và cho phép đề ra quy trình sản suất

Hiện nay trên thế giới mỗi năm sản xuất được hơn 100.000 tấn chế phẩm enzym, trong đó Nhật Bản là nước đi đầu và có truyền thống lâu đời trong lĩnh vực này với hơn

20 hãng sản xuất sản Sau Nhật là một số nước khác như Mỹ, Anh, Pháp, Đan mạch, Thụy Điển Hiện Đông Âu và Trung Quốc cũng bắt đầu phát triển mạnh công nghiệp sản xuất các chế phẩm enzym Tuy nhiên số lượng và chất lượng enzym còn ở mức thấp

Các chế phẩm của enzym đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như :

- Trong hóa phân tích : dùng để định tính và định lượng các chất

- Trong y học : có thể dùng enzym để chữa bệnh, sản suất các sinh tố và các chất kháng sinh Ví dụ : có thể dùng enzym để tăng thêm lượng enzym cho cơ thể, chữa các bệnh thiểu enzym bẩm sinh hoặc dùng làm các nội quan nhân tạo, dùng enzym để chữa các bệnh tiêu hóa kém hoặc để loại bỏ các phần mô bị hỏng, bị thối ở các ổ viêm, các vết thương hoặc hòa tan các cục máu đông làm tắc nghẽn mạch máu Ngoài ra cũng có thể dùng enzym để phân giải thuốc khi cơ thể bị dị ứng với thuốc

- Trong công nghiệp :

Trong công nghiệp xà phòng dùng làm chất tấy rửa dầu mỡ công nghiệp

Sử dụng enzym amylase để khử hồ trên vải trong công nghiệp

Sử dụng protease của Asp – oryzea 33 để khử lông trâu bò trong công nghiệp thuộc da, cho hiệu suất cao hơn phương pháp vôi sunfua

Dùng cellulase thủy phân bào mòn màng cellulose để trích ly các chất keo trong rong biển

Dùng enzym để sản xuất bột giấy và giấy

- Ứng dụng trong thực phẩm : chế phẩm enzym được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm

Trong công nghiệp chế biến thịt: Protease được dùng làm mềm thịt nhờ sự thủy phân protein trong thịt

Trong chế biến thủy sản Chế biến nước mắm ngắn ngày rút ngắn thời gian chế biến và nâng cao hiệu quả kinh tế

Trong công nghiệp sữa: protease được dùng trong sản xuất phomat nhờ tác dụng làm đông tụ sữa

Trong sản xuất bánh mì, bánh quy protease làm giảm thời gian nhào trộn, tăng độ dẻo và làm nhuyễn bột, tạo độ xốp và độ nở tốt hơn

Trong sản xuất nước giải khát: làm tăng độ bền của bia và rút ngắn thời gian lọc Làm trong và ổn định nước quả, rượu vang

- Trong nông nghiệp:

Có thể dùng enzym sản xuất thức ăn cho động vật nhằm tăng giá trị dinh dưỡng cho thức ăn thô, tăng hệ số sử dụng thức ăn Các enzym được sử dụng với mục đích này thường là các enzym thủy phân như amylase, protease, đặc biệt là cellulose, hemicellulose Chúng thủy phân các phân tử lớn thành dạng dễ hấp thụ hơn nên thường làm tăng hiệu quả sử dụng thức ăn lên khoảng 10%, tăng trọng gia súc trung bình 10-15%

- Ứng dụng trong xử lý phế liệu: Ngày nay tốc độ ô nhiễm môi trường đang gia tăng, các phương pháp xử lý hóa học và sinh học thông thường ngày càng khó đạt được mức độ cần thiết để loại bỏ các chất ô nhiễm này Do đó, những phương pháp xử lý nhanh hơn, rẻ hơn, đáng tin cậy hơn được đưa vào áp dụng Hiện nay người ta đã biết nhiều loại enzyme khác nhau của thực vật và vi sinh vật Số lượng enzym đã biết đạt tới con số hơn 3000 enzym

- Ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm từ phế liệu thủy sản

Ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm từ phế liệu tôm, cua, ghẹ Việc kết hợp sử dụng enzym protease trong quá trình sản xuất chitin-chitosan có ưu thế hơn so với phương pháp hóa học truyền thống Nó giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng và thải ra môi trường Mặt khác, quy trình cải tiến với sự vượt trội về chất lượng chitin, chitosan thu được và thu hồi sản phẩm protein-astaxanthin có giá trị dinh dưỡng và sinh học, làm hạn chế các chất hữu cơ chứa trong nước thải, giảm thiểu chi phí xử lý môi trường Điều này

có ý nghĩa quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trầm trọng do các

cơ sở chế biến chitin-chitosan gây ra, góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp

sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu thủy sản Đây là một hướng đi cho phương pháp sản xuất sạch hơn Bên cạnh đó, việc kết hợp sinh học và hóa học còn đảm bảo vấn đề giá thành sản xuất hợp lý, cơ hội cho mở rộng sản xuất với quy mô lớn Chitin-chitosan thu được có chất lượng cao hơn so với phương pháp hóa học, đặc biệt là độ nhớt và phân tử lượng Đồng thời, giảm hơn 50% lượng hóa chất sử dụng so với phương pháp hóa học truyền thống [8]

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Bã ép đầu tôm

Đầu tôm thẻ chân trắng thu mua từ xí nghiệp F17, Vĩnh Hải, Nha Trang Đầu tôm được thu mua ngay sau quá trình sơ chế và đảm bảo nhiệt độ < 50C trong quá trình vận chuyển

về phòng thí nghiệm

- Yêu cầu nguyên liệu phải tươi, là phế liệu ngay sau quá trình sơ chế trong nhà máy,

không có màu, mùi lạ

- Đầu tôm sau khi thu nhận được vận chuyển nhanh về phòng thí nghiệm trong thùng xốp cách nhiệt

- Đầu tôm được ép bằng thiết bị ép thủ công Phần dịch đầu tôm được nghiên cứu theo hướng tận thu protein, phần bã vừa ép tiến hành làm thí nghiệm

- Với bã ép chưa sử dụng ngay được cho vào các túi nilon, khối lượng 1kg bảo quản đông ở - 200C

2.1.2 Enzym Alcalase và Pepsin

2.1.2.1 Enzym Alcalase

Enzym Alcalase là một loại enzym endoprotease có hoạt độ cao

Enzym Alcalase sử dụng trong quá trình làm thí nghiệm được mua tại công ty Novozyme Tp Hồ Chí Minh Chế phẩm dạng dung dịch màu nâu Sản phẩm sản xuất tuân theo các thông số kỹ thuật của tổ chức FAO, WHO, ủy ban phụ gia thực phẩm (JECFA) và hóa thực phẩm FCC

- Hoạt độ: 2.4 AU/g

Enzym Alcalase bị bất hoạt trong 15 phút ở 85oC (1850F) Hoặc bằng các loại acid như acid tricloacetic, clohidric, photphoric, malic, lactic hoặc acid acetic Tuy nhiên bất hoạt enzyme còn phụ thuộc nhiều vào nồng độ enzym, pH

Hoạt động tối ưu của enzym Alcalase là pH trung tính Nhiệt độ 50-55oC

Hoạt độ của enzym phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản Enzym Alcalase được bảo quản

ở nhiệt độ 5oC ( 41oF)

2.1.2.2 Enzym Pepsin

Pepsin là loại enzym ecxoprotease có hoạt độ cao

Enzym Pepsin sử dụng trong thí nghiệm được mua tại công ty Novozyme Tp Hồ Chí Minh Chế phẩm dạng bột màu nâu sáng, dễ hòa tan trong nước, dễ bị hút ẩm Sản phẩm sản xuất tuân theo các thông số kỹ thuật của tổ chức FAO, WHO, ủy ban phụ gia thực phẩm (JECFA) và hóa thực phẩm FCC

- pH tối thích:1.5÷2.5

- Hoạt độ: 920 Unit/ mg protein

- Enzyme Pepsin bị bất hoạt ở 85oC (1850F) trong 15 phút hoặc pH > 4

- Hoạt động tối ưu của enzym Pepsin là pH 1.5-2.5 Nhiệt độ 35-37oC