nghiên cứu thu nhận và ứng dụng enzyme protease nội tạng để sản xuất bột canh tôm từ đầu tôm thẻ chân trắng

Vũ Văn Ninh, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thu nhận và ứng dụng enzyme protease nội tạng để sản xuất bột canh tôm từ đầu tôm thẻ chân trắng.” nhằm tăng giá trị kinh tế và tận dụng tr

 

NGUYỄN HOÀNG THANH

NGHIÊN CỨU THU NHẬN VÀ ỨNG DỤNG ENZYME PROTEASE NỘI TẠNG ĐỂ SẢN XUẤT BỘT CANH TÔM TỪ ĐẦU TÔM THẺ

CHÂN TRẮNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Khánh Hòa - 2013

 

NGUYỄN HOÀNG THANH

NGHIÊN CỨU THU NHẬN VÀ ỨNG DỤNG ENZYME PROTEASE NỘI TẠNG ĐỂ SẢN XUẤT BỘT CANH TÔM TỪ ĐẦU TÔM THẺ

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn Thạc sỹ khoa học này được tác giả thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Đỗ Văn Ninh

Những kết quả thực nghiệm của tôi thu được trong luận văn Thạc sỹ khoa học này

là hoàn toàn mới và chưa được ai công bố chính thức Tôi xin cam đoan đây là sự thật

và hoàn toàn chịu trách nhiệm với những kết quả mình đã công bố

Nha Trang, ngày 11 tháng 11 năm 2013

Tác giả luận văn

Nguyễn Hoàng Thanh

LỜI CẢM ƠN

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

Để hoàn thành luận văn này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sỹ Đỗ Văn Ninh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Công nghệ thực phẩm Trường Đại Học Nha Trang đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian học tập của khóa học

Cuối cùng tôi vô cùng biết ơn những người thân trong gia đình đã luôn hỗ trợ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Nha Trang, tháng 11 năm 2013

Nguyễn Hoàng Thanh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

DANH MỤC SƠ ĐỒ ix

MỞ ĐẦU 1

Chương 1:TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về enzyme protease: 3

1.1.1 Giới thiệu chung: 3

1.1.2 Phân loại và cách gọi tên protease: 5

1.1.3 Phương pháp tách và làm sạch enzyme 6

1.2 Một số nghiên cứu và ứng dụng của protease: 10

1.2.1 Một số nghiên cứu về protease: 10

1.2.2 Ứng dụng của protease: 13

1.3 Giới thiệu tôm thẻ chân trắng và phế liệu của tôm thẻ chân trắng trong quá trình chế biến: 14

1.3.1 Giới thiệu về tôm nguyên liệu: 15

1.3.1.1 Đặc điểm cấu tạo sinh thái của tôm thẻ chân trắng: 15

1.3.1.2 Hiện tượng hư hỏng của tôm trong quá trình chế biển và bảo quản: 17

1.3.2 Phế liệu tôm và các biện pháp tận dụng: 18

1.4 Giới thiệu về bột đạm thủy phân và phương pháp thu hồi bột đạm: 21

1.4.1 Giới thiệu về bột đạm thủy phân: 21

1.4.2 Thu hồi bột đạm bằng phương pháp sấy phun: 24

1.4.2.1 Nguyên lý của phương pháp sấy phun 24

1.4.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy phun 24

1.4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy 26

1.4.2.4 Phân loại thiết bị sấy phun 27

1.4.2.5 Ưu và nhược điểm của công nghệ sấy phun 27

1.4.3 Tổng quan Dextrin – chất bổ sung trong quá trình thu hồi bột đạm thủy phân 28

1.4.4 Muối ăn (NaCl) 29

Chương 2:NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 Nguyên vật liệu dùng trong nghiên cứu 31

2.1.1 Nguyên liệu dùng để tách chiết enzyme và dùng trong quá trình thủy phân

31

2.1.2 Dụng cụ và hóa chất dùng trong nghiên cứu 31

2.2 Phương pháp nghiên cứu: 32

2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát: 32

2.2.2 Chiết rút thu dịch chiết (DC) và chế phẩm enzyme (CPE) từ đầu tôm thẻ chân trắng 33

2.2.2.1 Xác định dung môi chiết và tỷ lệ dung môi chiết thích hợp 33

2.2.2.2 Xác định điều kiện kết tủa thích hợp thu CPE 36

2.2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt độ protease của CPE 39

2.2.3.1 Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ protease của CPE 39

2.2.3.2 Xác định ảnh hưởng của pH đến hoạt độ của protease CPE 39

2.2.3.3 Xác định ảnh hưởng của nồng độ muối ăn đến hoạt độ protease của CPE 40

2.2.3.4 Xác định độ bền nhiệt của protease CPE 41

2.2.4 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng chế phẩm protease nội tạng 41

2.2.4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến quá trình thủy phân 41

2.2.4.2 Bố trí thí nghiệm xác định chế độ thủy phân tối ưu 42

2.2.5 Xác định tỷ lệ phối trộn bột đạm với các nguyên liệu phụ để thử nghiệm sản xuất bột canh tôm 46

2.3 Phương pháp phân tích đã áp dụng 46

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 46

Chương 3:KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48

3.1 Nghiên cứu thu nhận protease và một số yếu tố ảnh hưởng đến protease thu nhận từ đầu tôm thẻ chân trắng 48

3.1.1 Xác định dung môi chiết thích hợp: 48

3.1.2 Xác định tỷ lệ dung môi chiết thích hợp 49

3.1.3 Xác định thời gian chiết thích hợp: 50

3.1.4 Xác định tác nhân kết tủa: 51

3.1.5 Xác định nồng độ tác nhân kết tủa: 55

3.1.6 Xác định thời gian kết tủa: 58

3.1.7 Đề xuất qui trình thu nhận CPE từ đầu tôm thẻ chân trắng 60

3.2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt độ của protease: 61

3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ của protease trong CPE 61

3.2.2 Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ tương đối của protease trong CPE: 62

3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ muối ăn đến hoạt độ của protease trong CPE: 64

3.2.4 Xác định độ bền nhiệt của CPE 653.3 Nghiên cứu quá trình thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng CPE tách chiết từ đầu tôm thẻ chân trắng 673.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ CPE đến hàm lượng protein hòa tan thu nhận được

từ quá tình thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng: 673.3.2 Kết quả tối ưu hóa quá trình thủy phân đầu tôm 683.4 Kết quả xác định tỷ lệ phối trộn các thành phần nguyên liệu để thử nghiệm sản xuất bột canh tôm 73KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 77TÀI LIỆU THAM KHẢO 79PHỤ LỤC a

topt: Nhiệt độ tối thích

TTHĐ: Trung tâm hoạt động

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của đầu và vỏ phế liệu tôm [6] 19

Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm Penaeus vannamei.[21] 19

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cảm quan [21] 23

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu lý - hóa [21] 23

Bảng 1.5 Chỉ tiêu vi sinh vật [19] 23

Bảng 2.1 Bố trí thí nghiệm theo qui hoạch thực nghiệm với biến thực của công đoạn thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng CPE 45

Bảng 2.2 Thành phần phối trộn nguyên liệu trong 100g bột canh tôm 46

Bảng 3.1 Tóm tắt tính phù hợp của mô hình đối với hàm mục tiêu hàm lượng protein hòa tan 68

Bảng 3.2 Kết quả phân tích ANOVA cho mô hình đáp ứng bậc 2 của hàm mục tiêu hàm lượng protein hòa tan của dịch thủy phân 69

Bảng 3.3 Các hệ số ảnh hưởng trong mô hình hồi qui 70

Bảng 3.4 Các thông số tối ưu được chọn cho quá trình thủy phân 72

Bảng 3.5 Chế độ tối ưu cho quá trình thuỷ phân 73

Bảng 3.6 Kết quả tối ưu cho quá trình thuỷ phân theo tiên đoán và thực nghiệm 73

Bảng 3.7 Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm bột canh tôm với các công thức phối trộn khác nhau 73

Bảng 3.8 Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm bột canh tôm 74

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sản lượng tôm thẻ chân trắng nuôi ở Châu Á [39] 16

Hình 1.2 Sản lượng tôm nuôi trên thế giới [39] 17

Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống sấy phun 26

Hình 1.4 Cấu trúc Dextrin 28

Hình 3.1 Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hoạt độ của DC 48

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi chiết đến hoạt độ của protease DC 49

Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt độ của protease DC 50

Hình 3.4 Ảnh hưởng của tác nhân kết tủa tới hoạt độ tương đối của protease CPE 51 Hình 3.5 Ảnh hưởng của tác nhân kết tủa tới hoạt độ riêng của protease CPE 52

Hình 3.6 Ảnh hưởng của tác nhân kết tủa tới Hiệu suất thu hồi CPE và độ tinh sạch của CPE 53

Hình 3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol/DC tới hoạt độ tương đối của protease CPE 55

Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol/DC tới hoạt độ riêng tương đối của CPE 56

Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol/DC tới hiệu suất thu hồi và độ tinh sạch 57

Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian tủa đến hoạt độ của protease trong CPE 58

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ tương đối của protease trong CPE 61

Hình 3.12 Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ tương đối của protease trong CPE 62

Hình 3.13 Ảnh hưởng của nồng độ muối ăn đến hoạt độ tương đối của protease trong CPE 64

Hình 3.14 Xác định độ bền nhiệt của CPE 65

Hình 3.15 Ảnh hưởng của tỷ lệ CPE/NL đến hàm lượng protein hòa tan trong quá trình thủy phân đầu tôm 67

Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng protein hòa tan theo sự thay đổi của nhiệt độ và nồng độ (3D) 71

Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng protein hòa tan theo sự thay đổi của nhiệt độ và nồng độ (đường cong) 72

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 32

Sơ đồ 2.2 Bố trí thí nghiệm xác định dung môi chiết thích hợp 33

Sơ đồ 2.3 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ dung môi chiết thích hợp 34

Sơ đồ 2.5 Bố trí thí nghiệm xác định tác nhân tủa thích hợp 36

Sơ đồ 2.6 Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ tác nhân kết tủa thích hợp 37

Sơ đồ 2.7 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian tủa thích hợp 38

Sơ đồ 2.8 Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt độ của protease CPE 39

Sơ đồ 2.9 Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH tới hoạt độ của protease CPE 40

Sơ đồ 2.10 Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nồng độ muối ăn tới hoạt độ của protease CPE 40

Sơ đồ 2.11 Bố trí thí nghiệm xác định độ bền nhiệt của protease CPE 41

Sơ đồ 2.12.Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quá trình thủy phân 42

Sơ đồ 3.1 Đề xuất qui trình thu nhận CPE từ đầu tôm thẻ chân trắng 60

Sơ đồ 3.2 Đề xuất qui trình sản xuất bột canh tôm từ đầu tôm thẻ chân trắng 75

MỞ ĐẦU

 Tính cấp thiết của đề tài:

Hiện nay, tôm là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của ngành thủy sản nước ta Tuy nhiên chúng ta mới chỉ xuất khẩu thủy sản ở dạng thô, và phần còn lại của nguyên liệu tôm là tương đối nhiều, chiếm khoảng 35-45% trọng lượng tôm tùy thuộc vào từng giống loài và mùa vụ Phần còn lại của nguyên liệu tôm chủ yếu gồm đầu và vỏ tôm, ít mang lại giá trị kinh tế cho doanh nghiệp do chưa được tận thu và chế biến triệt để, đồng thời chúng lại nhanh ươn thối, gây ô nhiễm cho môi trường xung quanh, gây khó khăn cho công tác quản lý và sản xuất Để giải quyết khó khăn này, Việt Nam và các nước trên thế giới đang có xu hướng tận dụng phần còn lại của nguyên liệu để chế biến thành các sản phẩm giá trị gia tăng

Từ thực tế trên, yêu cầu cấp bách đặt ra cho các nhà công nghệ là sử dụng hợp lý, hiệu quả phần còn lại của nguyên liệu này mà các nhà máy chế biến thủy sản thường coi là phế liệu Phần còn lại trong ngành chế biến tôm chủ yếu được dùng để sản xuất chitin-chitosan theo phương pháp hoá học với các hóa chất ở nồng độ cao, thời gian xử

lý kéo dài, nếu không xử lý đúng cách thì sẽ gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra còn có một hướng giải quyết khác là thu nhận phần nguyên liệu còn lại này để sản xuất ra bột đạm để làm thức ăn trong chăn nuôi hay làm thức ăn cho con người, từ đó nâng cao nâng cao được giá trị của nguyên liệu, giảm tải cho quá trình xử lí nước thải, hạn chế gây ô nhiễm môi trường

Với mong muốn góp phần giải quyết vấn đề trên, dưới sự hướng dẫn của TS Vũ Văn Ninh, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thu nhận và ứng dụng enzyme protease nội tạng để sản xuất bột canh tôm từ đầu tôm thẻ chân trắng.” nhằm tăng giá trị kinh tế

và tận dụng triệt để hơn nguồn nguyên liệu tôm, góp phần giảm ô nhiễm môi trường, tạo điều kiện cho ngành thủy sản Việt Nam phát triển và cạnh tranh hơn trên trường quốc tế

 Mục tiêu của đề tài

- Xác định các điều kiện thích hợp để tách chiết, thu nhận chế phẩm thô (CPT) protease từ đầu tôm thẻ chân trắng

- Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính protease của chế phẩm thu được

- Thử nghiệm ứng dụng chế phẩm protease thu được vào trong sản xuất bột canh tôm từ đầu tôm thẻ chân trắng

 Nội dung của đề tài:

- Xác định điều kiện chiết rút và thu nhận chế phẩm enzyme thô từ đầu tôm thẻ

chân trắng

- Xác định một số đặc tính của chế phẩm enzyme thu nhận được

- Nghiên cứu chế độ thủy phân tối ưu cho quá trình thủy phân đầu tôm thẻ chân

trắng bằng chế phẩm enzyme

- Bước đầu thử nghiệm sản xuất bột canh tôm

 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- Ý nghĩa khoa học: kết quả của luận án góp phần làm phong phú thêm những hiểu biết về protease và một trong những ứng dụng của enzyme này trong lĩnh vực chế

biến thủy sản

- Ý nghĩa thực tiễn: kết quả của luận án nếu được áp dụng vào sản xuất công nghiệp sẽ góp phần nâng cao giá trị của nguyên liệu tôm, tiết kiệm chi phí và tăng doanh thu cho doanh nghiệp, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, góp phần vào chương trình “Chế biến các sản phẩm có giá trị gia tăng” của Bộ nông nghiệp

 Tính mới của đề tài:

Tách chiết protease từ đầu tôm thẻ chân trắng và sử dụng chúng để sản xuất bột canh tôm từ đầu tôm thẻ chân trắng

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về enzyme protease:

1.1.1 Giới thiệu chung:

Ở điều kiện bình thường ngoài cơ thể sống, các phản ứng hóa học thường rất khó xảy ra, nhưng trong cơ thể sống, các phản ứng lại có thể xảy ra hết sức nhanh chóng,

và có thể xúc tác cho những phản ứng xảy ra trong điều kiện bình thường

Enzyme có hoạt lực xúc tác cao gấp nhiều lần so với các chất xúc tác vô cơ

Ví dụ trong phản ứng thủy phân saccharose nếu dùng enzyme saccharase làm xúc

Quan trọng hơn nữa là enzyme có khả năng xúc tác cho những phản ứng hóa học xảy ra trong những điều kiện bình thường về nhiệt độ, pH Enzyme còn có khả năng xúc tác đặc hiệu cao đối với kiểu phản ứng cũng như đối với cơ chất mà nó tác dụng trong khi các chất xúc tác vô cơ không có khả năng này [3]

Ví dụ: acid clohydric có thể xúc tác thủy phân cả liên kết peptid có trong protein cung như liên kết glucozid có trong tinh bột Trong khi enzyme protease chỉ thủy phân đặc hiệu đối với liên kết peptid mà không cắt được liên kết glucosid trong tinh bột; enzyme amylase lại chỉ có khả năng cắt liên kết glucosid của tinh bột mà không cắt được liên kết peptid của protein

Do bản chất là protein nên enzyme cũng rất nhạy cảm với các yếu tố hóa lý Các yếu tố này có thể hoạt hóa hoặc ức chế enzyme, chúng có bản chất hóa học rất khác nhau: có thể là các ion kim loại, các anion, các hợp chất hữu cơ đặc hiệu, là protein hoặc peptid,… Sử dụng các chất ức chế enzyme có thể xác định được bản chất các nhóm định chức trong trung tâm hoạt động (TTHĐ) của enzyme

Ngược lại với tác dụng ức chế enzyme là tác dụng hoạt hóa enzyme Các chất hoạt hóa làm tăng hoạt độ enzyme một cách trực tiếp hoặc gián tiếp Các chất hoạt hóa gián

tiếp là các chất làm tăng hoạt độ của enzyme bằng cách loại trừ chất ức chế ra khỏi hỗn hợp phản ứng mà không tác dụng trực tiếp tới phân tử enzyme

Các chất hoạt hóa trực tiếp là các chất thường tác dụng trực tiếp vào TTHĐ của enzyme hoặc làm biến đổi cấu hình không gian của phân tử enzyme theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác

Cơ chế tác động của enzyme:[3]

Do enzyme là chất xúc tác sinh học nên nó cũng mang đầy đủ các tính chất của một chất xúc tác Phương trình phản ứng như sau:

Trong đó E: enzyme; S: cơ chất; ES: phức hợp enzyme-cơ chất; P: sản phẩm

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme:[3]

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: khi tăng hay giảm nhiệt độ thường làm ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme và enzyme chỉ thể hiện hoạt tính cao nhất ở một giới hạn nhiệt

độ nhất định Thông thường với đa số enzyme thì nhiệt độ thích hợp nằm trong khoảng

- Ảnh hưởng của pH: enzyme rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH Mỗi enzyme chỉ hoạt động được trong một vùng pH nhất định, tại pH mà tại đó enzyme có hoạt độ cao nhất gọi là pH tối thích

- Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: trong điều kiện thừa cơ chất, nếu càng tăng nồng độ enzyme thì tốc độ của phản ứng có enzyme tham gia càng tăng Khi tăng nồng

độ enzyme đến một giới hạn nào đó thì sau đó dù có tăng nồng độ enzyme lên bao nhiêu đi chăng nữa thì tốc độ của phản ứng có enzyme tham gia cũng không tăng lên nữa

- Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: khi tăng nồng độ cơ chất thì tốc độ của phản ứng có enzyme tham gia sẽ tăng theo

- Ảnh hưởng của chất hoạt hóa: khi có mặt chất hoạt hóa enzyme trong phản ứng

có enzyme tham gia thì tốc độ của phản ứng sẽ tăng lên

- Ảnh hưởng của chất ức chế: khi có mặt của chất ức chế thì tốc độ của phản ứng

có enzyme tham gia sẽ giảm xuống hoặc ngừng hẳn Có hai loại chất ức chế là chất ức chế cạnh tranh và chất ức chế không cạnh tranh

E + S ES P + E

- Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất: diện tích tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất càng tăng thì tốc độ phản ứng có enzyme tham gia càng tăng

- Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu: mỗi loại nguyên liệu khác nhau sẽ có thành phần các protein khác nhau, ảnh hưởng tới tính đặc hiệu của enzyme, vì thế tốc

độ của phản ứng có enzyme đối với mỗi loại nguyên liệu cũng khác nhau

- Ảnh hưởng của tỷ lệ nước: nước là môi trường thuận lợi cho enzyme hoạt động Thường lượng nước ở trạng thái tự do tối thiểu là 15% để tạo điều kiện cho enzyme hoạt động

- Ảnh hưởng của thời gian phản ứng: thời gian phản ứng càng lâu thì phản ứng xảy ra càng triệt để Tuy nhiên nếu thời gian quá dài thì sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển mạnh

1.1.2 Phân loại và cách gọi tên protease:

Việc phân loại và gọi tên các enzyme protease cũng thay đổi qua các thời kỳ Theo Barrett, Protease được phân thành bốn nhóm nhỏ, tên các nhóm này bao gồm tên của acid amin quan trọng nhất có vai trò xúc tác trong TTHĐ: Protease serine (EC.3.4.21); Protease Cysteine (EC.3.4.22); Protease aspartic (EC.3.4.23); Protease kim loại (EC.3.4.24)

+ Protease serin: là những Protease có gốc acid amin serin trong TTHĐ Nhóm –

OH của gốc serin có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ:

- Chymotrypsine: bao gồm các enzyme động vật như chymotrypsine, trypsine, elastine

- Nhóm subtilisine: gồm hai loại eyme vi khuẩn như subtilisine Carlsberg, sbtilisine BPN

Các Protease serine thường hoạt động mạnh ở vùng kiềm tính, và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tương đối rộng Tính đặc hiệu của chúng thể hiện về phía gốc acid amin kiềm chưa nhóm –CO- của liên kết bị phân giải

+ Protease Cysteine: là những Protease có gốc acid amin Cysteine trong TTHĐ Nhóm –SH của Cysteine có vai trò quan trọng đối với hoạt tính của enzyme Các protease cystein này bao gồm các protease thực vật như papain, bremelin, một vài protease động vật và protease kí sinh trùng Chúng thường hoạt động ở vùng pH trung tính, có tính đặc hiệu cơ chất rộng rãi

+ Protease aspartic: Các protease thuộc nhóm này có chứa nhóm carboxyl ở TTHĐ

và thường hoạt động mạnh ở môi trường pH acid

+ Protease kim loại: trong TTHĐ của các protease này chứa ion kim loại trực tiếp tham gia phản ứng Các protease kim loại thường hoạt động mạnh nhất ở vùng pH trung tính và có tính đặc hiệu về phía gốc acid amin chứa nhóm –NH- của liên kết peptid

Các nguồn thu enzyme:

- Từ thực vật: papain trong nhựa đu đủ, bromelin trong than và quả dứa, ficin trong nhựa sung,…

- Từ động vật: pepsin trong dạ dày, trypsin trong tụy,…

- Từ vi sinh vật: vi sinh vật thường được dùng để sản xuất chế phẩm enzyme gồm

nhiều loại: Aspergillus; Bacullus; Pencilliun; Clostridium;… và các loại nấm men

1.1.3 Phương pháp tách và làm sạch enzyme

Các enzyme luôn có mặt trong mọi cơ thể sống, chúng có thể nằm trong tế bào (enzyme nội bào) hay nằm ngoài tế bào (enzyme ngoại bào) Tuy nhiên, hầu hết các enzyme nằm trong nội bào, và các enzyme không có khả năng di chuyển ra ngoài tế bào, do vậy việc tách chúng ra ngoài môi trường là điều rất khó khăn vì phải phá vỡ vách tế bào thì mới giải phóng được enzyme ra ngoài môi trường

Để phá vỡ vách tế bào, người ta có thể sử dụng các phương pháp như:[30]

- Phương pháp cơ học: nghiền bi, nghiền có chất trợ nghiền như bột thủy tinh, cát thạch anh, đồng hóa bằng thiết bị đồng hóa,…

thích hợp, không có mặt các chất có tác dụng kìm hãm hoạt độ của enzyme, các chất

ức chế hoạt độ của enzyme và phải tiến hành nhanh chóng vì enzyme là các chất hữu

cơ không bền, chúng dễ bị tác động bởi môi trường bên ngoài, dễ bị hư hỏng khi bảo quản

Vì enzyme có bản chất là protein nên khi tách chiết enzyme luôn gặp phải những protein không phải là enzyme nhưng lại có nhưng đặc tính hóa lý tương đồng với các protein enzyme, do đó, việc tách enzyme ra khỏi các loại protein luôn gặp phải những khó khăn nhất định và không phải lúc nào cũng đạt được kết quả như mong muốn Enzyme chỉ chiếm một lượng rất nhỏ ở trong tế bào nên việc tách chiết, thu nhận enzyme là một việc rất khó khăn

Sau khi tách chiết enzyme ra khỏi tế bào theo các phương pháp trên, ta thu được dịch chiết Dịch chiết này bao gồm rất nhiều các thành phần như nước, enzyme, protein không phải là enzyme và các thành phần khác của tế bào

Để loại bỏ những thành phần không phải là enzyme, người ta thường kết hợp nhiều biện pháp khác nhau như: phương pháp biến tính chọn lọc nhờ tác dụng của nhiệt độ hoặc pH của môi trường, phương pháp kết tủa phân đoạn bằng muối trung tính hoặc các dung môi hữu cơ, các phương pháp sắc ký, điện di, phương pháp lọc gel

 Phương pháp biến tính chọn lọc:

Nhờ tác dụng của nhiệt độ hoặc pH của môi trường để làm biến tính một cách

có chọn lọc các loại protein

Phương pháp này chỉ thích hợp với enzyme bền nhiệt hoặc bền với acid

về pH = 5 hoặc nhỏ hơn trong thời gian xác định, khi đó các protein tạp bị biến tính và được loại bỏ bằng cách lọc hoặc ly tâm

 Phương pháp kết tủa phân đoạn:

Phương pháp này dựa trên cơ sở các protein enzyme kết tủa ở các nồng độ muối

trình làm sạch enzyme, người ta được một số protein tạp ra khỏi dịch enzyme

như: ethanol, acetone,…

Sau quá trình hấp phụ, người ta thường chiết enzyme bằng các dung môi thích hợp

Chất hấp phụ được sử dụng rộng rãi như hydrocyapatite

 Phương pháp sắc ký:

Các phương pháp sắc ký được phân loại dựa trên các cơ sở sau:

+ Dựa trên cơ sở của phản ứng trao đổi ion giữa protein tan truong nước và tác nhân trao đổi ion thì ta có phương pháp sắc ký trao đổi ion – IEC (Ion Exchange Chromatography) Bản chất của phương pháp này là dựa trên sự tương tác hấp dẫn ion thuận nghịch giữa protein và nền chất trao đổi ion ở giá trị pH qui định Phương pháp này có thể sử dụng bất kỳ lúc nào trong suốt quá trình, giữ lại tại giai đoạn đầu, phân đoạn, tinh sạch sau cùng

Các phương pháp sắc ký trao đổi ion thường được sử dụng là:

dimethylamino-ethyl-cellulose, triethylamino-ethyl-cellulose

+ Dựa vào đặc tính phân cực của protein, có thể chia thành:

- Sắc ký hấp phụ (Adsorption Chromatography)

- Sắc ký giấy

- Sắc ký đảo pha (Reverse Phase Chromatography)

- Sắc ký tương tác kỵ nước (Hydrophobic Interaction Chromatography–HIC) Bản chất của phương pháp này là dựa trên tương tác giữa các nhóm chức có tính

kỵ nước nằm trên bề mặt phân tử protein (thường là các acid amin có tính kỵ nước) và chất mang thường là mạch hydrocarbon 8-18 nguyên tử C Phương pháp này dựa trên tính kỵ nước

+ Dựa vào kích thước phân tử protein: sắc ký lọc gel (Gel Filtration Chromatography) Bản chất của phương pháp này là dựa trên sự khác biệt về hình dạng và khối lượng phân tử để tách riêng biệt các phân tử protein khi hỗn hợp protein

di chuyển dọc theo nền chất mang có kích thước lỗ qui định theo cơ chết thẩm thấu Phương pháp này dùng để phân đoạn, loại muối, trao đổi buffer, tinh sạch sau cùng

+ Dựa trên các tương tác sinh học (tính đặc hiệu của ligand): sắc ký ái lực – AC (Affinity Chromatography) Bản chất của phương pháp này là dựa trên khả năng gắn rất đặc hiệu của phân tử protein trên bề mặt hạt chất mang thông qua những tay nối

ligand đặc hiệu Phương pháp này thường được sử dụng ở các giai đoạn sau vì đắt tiền, nhưng hầu hết mọi người thích sử dụng ở các giai đoạn trước của quá trình tinh sạch.[30]

Các phương pháp kết tủa thường dùng: tủa bằng muối, tủa bằng dung môi

hữu cơ, lắng tủa ở điểm đẳng điện, lắng tủa bằng polymer không mang điện và lắng tủa bằng các chất đa điện phân

- Tủa bằng muối sulfate ở các nồng độ khác nhau:

Để tinh sạch protease ở mức độ phòng thí nghiệm, tủa bằng ammonium sulfate thường được sử dụng ở bước đầu trong qui trình tách chiết và tinh sạch protease Ở các nồng độ muối khác nhau, protease sẽ bị tủa khỏi dung dịch mà không bị biến tính

Khi cho thêm muối ammonium sulfate vào trong dịch chiết, các phân tử muối

sẽ phân ly thành các ion, chính các ion này bắt lấy các phân tử nước ra khỏi lớp vỏ hydrate của phân tử protease, do vậy, các phân tử protease có khuynh hướng liên kết với nhau và bắt đầu tập hợp lại Khi nồng độ muối đủ cao thì các protease bắt đầu tủa

Để các protease không bị biến tinh thì quá trình này phải được thực hiện trong điều

lại trong dung dịch đệm thích hợp Dung dịch lúc này vẫn chưa nhiều muối ammonium sulfate, có nhiều phương pháp để rửa muối ra khỏi protease nhưng người

ta thường loại muối bằng phương pháp thẩm tích hay phương pháp lọc gel Dung dịch sau khi đã rửa sạch muối được bảo quản để sử dụng cho các quá trình tinh sạch và phân đoạn tiếp theo

- Tủa bằng dung môi hữu cơ như: acetone, isopropanol, ethanol (thường

được dùng nhiều nhất)

Ưu điểm của phương pháp này là cho kết quả tốt hơn so với phương pháp tủa bằng muối, không cần loại muối trước khi chạy sắc ký, cách tiến hành đơn giản, dễ dàng hơn Nhưng khi tủa bằng dung môi hữu cơ thì phải tiến hành trong điều kiện lạnh

vì nếu tủa ở nhiệt độ thường thì sẽ làm biến tính protease Lượng dung môi dùng để tủa tương đối nhiều

- Tủa bằng điểm đẳng điện: tại điểm đẳng điện, protease bị mất điện tích

nên các protease có xu hướng tụ tập lại với nhau gây tủa Phương pháp này cho kết quả rất cao, tuy nhiên cách tiến hành phức tạp và thường phải kết hợp với phương pháp tủa bằng dung môi hữu cơ

- Tủa bằng các loại polymer: các loại polymer thường sử dụng bao gồm:

polyacrylic acid, polysaccharide, polyphosphate Ưu điểm của phương pháp này là có thể tiến hành ở nhiệt độ thường, dễ thu hồi polymer, hiệu suất kết tủa cao Nhược điểm của pháp pháp này là chi phí cao

- Tủa bằng chất đa điện phân: thường dùng polyethylene glycol có phân

tử lượng 6000 và 20000 Dalton Ưu điểm của phương pháp này là chỉ cần sử dụng một lượng chất kết tủa rất nhỏ mà hiệu suất kết tủa lại rất cao Nhược điểm của phương pháp này mà rất đắt tiền và dễ gây biến tính protease

1.2 Một số nghiên cứu và ứng dụng của protease:

1.2.1 Một số nghiên cứu về protease:

Ở nước ta, đã có nhiều công trình nghiên cứu về protease được công bố về các lĩnh vực tinh chế, tách chiết,… như:

Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Văn Ngoạn, Phạm Thị Hà, Vũ Thanh Hoan và Nguyễn Văn Lệ (1993) công bố nghiên cứu về protease đầu tôm biển cho thấy hoạt độ

của DC và CPE, tách CPE qua cột sắc ký lọc gel sephadex G-75 thu được hai loại protease có hoạt lực chủ yếu là protease P-I và protease P-II [4]

Nguyễn Văn Lệ (1996) nghiên cứu về protease đầu tôm bộp cho thấy khi tách protease đầu tôm qua cột lọc gel sephadex H-75 thu được hai protease có nhiệt độ

sử dụng protease đầu tôm bộp để thủy phân thu bột đạm từ phế liệu đầu tôm và ứng dụng trong thủy phân cá [12]

Đặng Văn Hợp (2000) đã nghiên cứu chiết xuất protease từ Asppergillus pryzae A4

ứng dụng vào trong sản xuất nước mắm [10]

Đỗ Văn Ninh (2004) đã nghiên cứu tách chiết protease từ nội tạng cá, mực và ứng dụng vào việc sản xuất sản phẩm mới từ protein được thủy phân Nghiên cứu này cho thấy chế phẩm protease thu được từ nội tạng cá và gan mực là một hỗn hợp gồm nhiều

phân thịt cá sản xuất bột đạm [19]

Nguyễn Thị Mỹ Trang (2004), công bố công trình nghiên cứu protease chiết xuất

từ đầu tôm bạc nghệ (Metapenaeus brevicornis) Kết quả thu được protease có nhiệt độ

thích hợp là 500C và pH thích hợp từ 8,5-9,5 Chế phẩm enzyme thu được dùng thủy phân cá mối thu bột đạm [26]

Nguyễn Văn Truyền (2006) đã nghiên cứu chiết xuất protease từ đầu tôm càng

Vũ Ngọc Bội (2004) đã nghiên cứu sản xuất protease từ Bacillus và ứng dụng sản

xuất bột đạm thủy phân từ cá tạp [1]

Nguyễn Minh Trí cùng cộng sự đã nghiên cứu “Ép tách nước protein từ đầu tôm

thẻ (Panaeus Vannamei) trong sản xuất Chitin và bổ sung vào chượp trong quá trình sản xuất nước mắm” Kết quả cho thấy quá trình sản xuất Chitin từ đầu tôm chưa ép

tách protein có thể áp dụng cho sản xuất chitin công đoạn ép tách Công đoạn ép tách protein trước khi xử lý HCl và NaOH trong sản xuất chitin đã giảm 37% lượng hóa chất (NaOH, HCl) sử dụng Bước đầu cho thấy có thể đưa dịch protein này vào sản xuất nước mắm [27]

Trần Thị Luyến đã kết hợp sử dụng enzyme papain và bromelin để khử protein trong sản xuất chitin nhưng hiệu quả không cao

Viện nghiên cứu hải sản cũng đã tiến hành “Nghiên cứu chế độ thủy phân phế liệu

đầu tôm bằng enzyme” bằng enzyme Neutraza, Papain và enzyme Bromelain thô Kết

quả cho thấy khi sử dụng enzyme Neutraza để thủy phân đầu tôm thì điều kiện thủy

Điều kiện tối ưu của enzyme Papain để thủy phân phế liệu tôm là: tỷ lệ enzyme/cơ

Trang Sỹ Trung và cộng sự (2006-2008) đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu kết hợp

phương pháp sinh học để nâng cao hiệu quả qui trình sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu vỏ đầu tôm” Kết quả là ngoài chitin-chitosan, còn thu được hỗn hợp protein và

astaxanthin – một loại chất màu có hoạt tính sinh học cao, được ứng dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản và thực phẩm chức năng 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 để mở rộng sản xuất với qui mô lớn Theo phương pháp này, nguyên liệu vỏ đầu tôm được xay nghiền và khử protein bằng enzyme Flavuorzyme rồi tiến hành thủy phân protein Sau khi thủy phân, phần dịch và phần vỏ được tách ép [28]

Năm 2011, Nguyễn Lệ Hà đã nghiên cứu tách chiết và ứng dụng chế phẩm enzyme protease từ đầu tôm sú vào mục đích thủy phân phế liệu đầu và vỏ tôm sú để thu nhận bột carotenoprotein với hàm lượng protein cao (70,7%), và carotenoid cao (0,706mg/g) Trong qui trình này, tỷ lệ chế phẩm enzyme sử dụng là 4,5%, nhiệt độ xử

cảm quan và thành phần hóa học đạt kết quả tốt, phù hợp cho mục đích chế biến thực phẩm [8]

Một số công trình nghiên cứu về protease ở nước ngoài như:

Năm 1987 Doke S.N và các cộng sự cho biết protease của thịt tôm he Ấn Độ (P.inducus) là một protease kiềm, hoạt động cực đại ở pH 8,0 bền với nhiệt, hoạt động phụ thuộc vào ion kim loại [38]

Năm 1994, H.R Kim, H.H Baek, S.P Meyes, K.R Cadwallader và J.S Godber thuộc trung tâm nghiên cứu nông nghiệp Louisiana đã nghiên cứu sử dụng “chất chiết

từ gan, tụy” của tôm nước ngọt và nhận thấy khi sử dụng chất này để xử lý phế liệu cua có thể làm tăng khả năng chiết tách các chất tạo mùi từ phế liệu cua [41]

Shann Tzong Jiang và cộng sự đã tách chiết được Cathepsin D từ một số loài tôm nuôi ở Đài loan, đồng thời cũng xác định được nhiệt độ, pH tối thích cho enzyme này hoạt động , cũng như các yếu tố hoạt hóa và ức chế (Shann Tzong Jiang, 1992) [46] Nip và cộng sự cho thấy, collagenase đóng vai trò quan trọng đối với kết cấu của

cơ thịt khi bảo quản, đặc biệt là tôm ướp lạnh có thời gian bảo quản tương đối ngắn vì

sự có mặt của collagenase làm cho mô thịt tôm mềm dần (Nip, 1985) [43] Và Huss cùng đồng sự cho rằng, các collagenase trong tôm do các tuyến gan tụy sinh ra (Huss, 1995)

Olsen, Johansen và Myrnes đã phát hiện trong nước thải từ công đoạn rã đông nguyên liệu tôm Pandalus borealis có chứa một số enzyme tiêu hóa (Olsen, 1990) [45] Các ưu điểm vượt trội của enzyme từ đọng vật thủy sản khi ứng dụng vào sản xuất thực phẩm cũng tỏ ra vượt trội hơn so với phương pháp hóa học hay cơ học truyền thống

Tại Iceland, các nhà khoa học đã sử dụng enzyme để loại da cá đuối Raja radiate

bằng cách ngâm nguyên liệu vào trong hỗn hợp enzyme proteolytic và glycolytic trong

Ứng dụng protease cũng được nghiên cứu để bóc tách da cá trích Người ta xử lý cá

chuyển sang ngâm trong các bể chứa có pha protease tách chiết từ nội tạng cá tuyết Sau quá trình xử lý, lớp vảy và da cá được loại bỏ [40]

Fehmerling (1973) đã sử dụng hỗn hợp các enzyme khác nhau để loại bỏ những phần không mong muốn như da, vỏ của các loại thủy sản khác nhau như tôm, mực, cá ngừ đại dương, cá hồi,…[39]

Strom & Raa (1993) đã sử dụng enzyme chiết xuất từ nội tạng mực để phân giải loại bỏ da mực [48]

Simpson và cộng sự (1994) đã dùng chymotrypsin để loại bỏ protein trong qui trình sản xuất chitin-chitosan cho thấy đạt hiệu quả tốt ở tỷ lệ enzyme/cơ chất là 7:1000

Cano-Lopez và các tác giả khác còn cho biết nếu sử dụng trypsin từ cá tuyết Atlantic trong quá trình tách chiết carotenoprotein từ phế liệu tôm thì có thể thu nhận được 60% astaxanthin và 81% protein, trong khi nếu dùng trypsin từ bò thì chỉ thu được 49% astaxanthin và 65% protein với cùng điều kiện xử lý như nhau [36]

Trong khi Simpson, Dauphin và Smith (1992) lại thấy rằng khi sử dụng trypsin từ tụy tạng bò để thủy phân trên vỏ tôm hùm lại cho hiệu suất thu chất màu cao hơn khi

sử dụng chế phẩm thô thu nhận từ cá tuyết [50]

Theo Simpson và Haard (1987) thì trypsin thu được từ bò và cá tuyết Greenland đều có tác dụng chống oxy hóa cho chất béo trong sữa Tuy nhiên, trypsin từ cá tuyết

dễ vô hoạt hơn trong quá trình thanh trùng, dó đó sẽ không gây hư hỏng sữa trong quá trình bảo quản [49]

Còn trong sản xuất bột cá nếu sử dụng protease sẽ dễ dàng tách protein ra khỏi da, xương, rút ngắn thời gian sản xuất, hiệu quả kinh tế hơn.[1, 9, 16, 19]

Trong nông nghiệp: protease được sử dụng để xử lý các phế liệu giàu protein làm thức ăn cho động vật, nhằm tăng khả năng tiêu hóa thức ăn và hệ số sử dụng thức ăn,

có thể tiến hành bằng cách thêm trực tiếp protease vào thức ăn hoặc dùng ptotease xử

lý sơ bộ thức ăn trước khi cho động vật ăn

Trong công nghiệp nhẹ: protease được sử dụng để sản xuất bột giặt nhằm tăng hệ

số tẩy rửa chất bẩn có bản chất protein

Trong y học: protease được sử dụng để sản xuất thuốc chữa bệnh kém tiêu hóa, bệnh nghẽn tĩnh mạch, bệnh thiếu enzyme bẩm sinh,…

Trong chế biến thịt: protease được sử dụng để làm mềm các loại thịt dai như thịt bò nhờ sự thủy phân một phẩn protein làm thịt có độ mềm thích hợp Protease thường được sử dụng có nguồn gốc thực vật như: papain từ đu đủ, bromelin từ dứa,…

Trong công nghiệp thực phẩm: protease được sử dụng rennin để chế biến phomat, pepsin để làm đông tụ sữa,…

Trong công nghiệp thuộc da: protease được sử dụng để làm mềm da, tăng cường khả năng tách lông ra khỏi da mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng của da

Như đã nói ở trên, protease có thể được cung cấp từ các nguồn: vi sinh vật, thực vật

và từ động vật Nhưng phần lớn protease thương mại hiện nay đang được sử dụng được sản xuất từ vi sinh vật với số lượng lớn, ổn định, chất lượng tốt cũng nhu đồng đều và tinh sạch Bên cạnh đó qua công nghệ proteine, có tể tác động vào vi sinh vật làm thay đổi cấu trúc như mong muốn để từ đó tạo ra các enzyme mới với các cấu trúc cải biến, có các tính chất mới như mong muốn như hoạt tính được cải thiện hoặc đọ bền nhiệt hoặc khả năng hoạt động trên cơ chất mới hoặc ở pH cao hơn

Tuy nhiên, với lượng phế liệu đầu tôm lớn như hiện nay và có xu hướng tăng theo như mục tiêu đề ra của hiệp hội xuất khẩu Thủy sản thì ngoài các biện pháp tận thu để sản xuất chitin, chitosan, glucosamin thì việc chiết rút, sử dụng enzyme protease từ đầu tôm cũng là một biện pháp góp phần đa dạng nguồn cung cấp enzyme protease, cũng nhu góp phần giảm thải ô nhiễm môi trường và cung cấp một lượng enzyme đáng

kể đồng thời giải quyết vấn đề tận dụng tối đa phế liệu từ sản xuất

1.3 Giới thiệu tôm thẻ chân trắng và phế liệu của tôm thẻ chân trắng trong quá trình chế biến:

1.3.1 Giới thiệu về tôm nguyên liệu:

1.3.1.1 Đặc điểm cấu tạo sinh thái của tôm thẻ chân trắng:

Tôm thẻ chân trắng (Tên tiếng Anh: White Leg shrimp ) được định loại là:

Loài: Penaeus vannamei

Tôm là loại giáp xác thân hơi tròn, được bao bằng một lớp vỏ mỏng cấu tạo bằng chất chitin thấm canxi Thân tôm gồm 20 đốt, chia thành 2 phần: phần đầu ngực và phần bụng Phần đầu ngực gồm 13 đốt (5 đốt đầu và 8 đốt đốt ngực), bụng gồm 7 đốt trong đó đốt cuối cùng gọi là đốt đuôi có nhiệm vụ bánh lái khi tôm di chuyển

Cũng như các loài tôm cùng họ Penaneid, tôm chân trắng cái ký thác hoặc rải trứng

ra thay vì mang trứng tới khi nở Chủy tôm này có 2 răng cưa ở bụng và 8-9 răng cưa

ở lưng Tôm nhỏ lúc thay vỏ cần vài giờ để vỏ cứng nhưng khi tôm đã lớn thì cần khoảng 1-2 ngày

Tôm chân trắng không cần đồ ăn có lượng protein như tôm sú, 35% protein được coi như là thích hợp hơn cả, trong đó đồ ăn có thêm mực tươi rất được tôm ưa chuộng Trong thiên nhiên, tôm trưởng thành giao hợp, đẻ trứng trong những vùng biển có

trùng và vẫn loanh quanh trong khu vực này Tới giai đoạn Potlarvae, chúng bơi vào gần bờ và sinh sống ở đáy những vùng cửa sông cạn Nơi đây điều kiện môi trường rất khác biệt: độ mặn thấp hơn, nhiệt độ cao hơn, thức ăn nhiều hơn,… Sau 1 vài tháng, tôm con trưởng thành, chúng bơi ngược ra biển và tiếp diễn cuộc sống giao hợp, sinh sản

Tôm chân trắng lớn rất nhanh trong giai đoạn đầu, mỗi tuần có thể tăng trưởng 3g

khoảng 1g/tuần, tôm cái lớn nhanh hơn tôm đực [32]

Thành phần hóa học của cơ thịt tôm gồm: nước, protein, lipid, glucid, khoáng chất, vitamin, enzyme và hormone Thành phần hóa học của tôm thường khác nhau tùy theo

giống loài nhưng trong cùng một loài tôm mà môi trường sống khác nhau thì thành phần hóa học cũng khác nhau Thành phần hóa học của tôm còn phụ thuộc vào trạng thái sinh lý, mùa vụ, thức ăn

Sản lượng tôm thẻ chân trắng của Việt Nam khá cao, thể hiện qua hình 1.1

Hình 1.1 Sản lượng tôm thẻ chân trắng nuôi ở Châu Á [42]

Sản lượng tôm nói chung và tôm thẻ chân trắng nói riêng tăng mạnh và tăng liên tục từ năm 1991 đến 2012 Trong đó thì tỷ lệ tôm thẻ chân trắng được nuôi trồng ngày càng nhiều do tôm thẻ chân trắng được thế giới ưa chuộng, vì thế sản lượng tôm thẻ chân trắng nuôi trồng tăng mạnh qua các thời kỳ, thể hiện ở hình 1.2

Hình 1.2 Sản lượng tôm nuôi trên thế giới [42]

Do tình hình trong nước và thế giới đều tiêu thụ mạnh mặt hàng tôm thẻ chân trắng nên lượng phế liệu của quá trình sản xuất tôm thẻ chân trắng ngày càng nhiều Vấn đề bức thiết là tìm các biện pháp tận thu nguồn phế liệu này để tăng lợi nhuận cho nhà máy và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

1.3.1.2 Hiện tượng hư hỏng của tôm trong quá trình chế biển và bảo quản:

- Hư hỏng do tác động của các yếu tố vật lý:

+ Khi bảo quản tôm bằng nước đá tại các đại lý, trong quá trình vận chuyển và tại công ty thì các góc cạnh của nước đá sẽ làm rách vỡ vỏ tôm, thịt tôm Hoặc các gai ở đầu tôm, đuôi tôm sẽ đâm vào thân các con tôm khác gây rách thịt dẫn đến mất nước, mất chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho vi sinh vật thâm nhập sâu vào bên trong cơ thịt của tôm làm hư hỏng, giảm chất lượng của nguyên liệu

+ Biện pháp khắc phục, phòng ngừa: sử dụng đá xay thật nhỏ để bảo quản nguyên liệu, hoặc nếu có điều kiện thì sử dụng đá vảy

- Hư hỏng do tác động của các yếu tố hoá học:

Các chất trên bị oxy hoá bởi O2 trong không khí tạo ra các sản phẩm có màu đỏ trong tôm Ngoài ra còn có sự oxy hoá lipid tạo ra các sản phẩm có mùi khó chịu Tuy nhiên các quá trình này diễn ra rất chậm chạp nên hầu như không ảnh hưởng tới nguyên liệu

- Hư hỏng do tác động của các yếu tố hoá sinh:

+Trong tôm, hệ enzyme polyphenol oxydase nằm trong lớp màng trong suốt dưới

vỏ tôm Khi tôm chết, lớp màng này vỡ ra, enzyme được giải phóng Các hợp chất gốc phenyl có trong tôm bị oxy hoá dưới tác động của hệ enzyme polyphenol oxydase tạo

ra các hợp chất có màu nâu gây biến đen tôm

+ Biện pháp khắc phục, phòng ngừa: sử dụng đá xay thật nhỏ để bảo quản nguyên liệu, hoặc nếu có điều kiện thì sử dụng đá vảy nhằm ức chế hoạt tính của emzyme

- Hư hỏng do tác động của các yếu tố vi sinh:

Ít ảnh hưởng tới nguyên liệu do nguyên liệu được muối đá nên ức chế được sự hoạt động của vi sinh vật Mặt khác do thời gian chế biến nhanh nên vi sinh vật chưa kịp phát triển [6]

1.3.2 Phế liệu tôm và các biện pháp tận dụng:

Phế liệu tôm chủ yếu là đầu và vỏ tôm Trong thành phần phế liệu tôm, phần đầu chiếm khoảng 35-45% trọng lượng tôm nguyên liệu, phần vỏ chiếm khoảng 10-15% trọng lượng tôm nguyên liệu Tuy vậy, tỷ lệ này phụ thuộc giống, loài, giai đoạn sinh trưởng,…

Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu, vỏ tôm là Chitin, Protein, canxi carbonat, sắc tố,… tỷ lệ giữa các thành phần này không ổn định, biến động theo đặc

Acid amine

Tyrosin

Phenylalanine Melanin (màu đen)

Tyrosinase

điểm sinh thái, sinh lý, loài Thành phần Chitin và Protein tương ứng trong vỏ tôm tươi là: 4,5% và 8,05%; trong vỏ tôm khô là 11-27,7% và 23,25-53%

Hàm lượng Chitin, Protein, khoáng chất,… trong phế liệu vỏ tôm thay đổi rất rộng, phụ thuộc vào điều kiện bảo quản, loài, trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản Vỏ giáp xác chứa chủ yếu là Protein (30-40%), khoáng (30-50%), Chitin (13-42%)

Theo Mayer (1986), thành phần hóa học của phế liệu tôm như sau: (% Tính theo chất khô tuyệt đối)

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của đầu và vỏ phế liệu tôm [6]

Theo Trang Sỹ Trung: Thành phần hoá học cơ bản của phế liệu tôm Thẻ chân trắng như sau:

Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm Penaeus vannamei.[29]

(*): Tính theo chất khô tuyệt đối

Từ các số liệu trên, ta thấy hàm lượng protein là khá cao Tuy nhiên, protein trong đầu tôm chủ yếu thuộc loại khó tiêu hóa và khó trích ly Protein đầu tôm thường tồn tại

ở 2 dạng chính: protein tự do (có trong nội tạng và cơ gắn với phần thân tôm) và dạng liên kết với Chitin và canxi carbonat

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

liên kết này đã gây khó khăn cho việc tách chiết và tinh chế

Canxi: trong đầu tôm, vỏ tôm có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ yếu là

Astaxanthin: là sắc tố chủ yếu trong vỏ tôm, astaxanthin là dẫn xuất của carotene, thường ở dạng liên kết với acid béo (ester hóa) hay với protein tạo thành một phức hợp chặt chẽ có màu xanh đặc trưng cho tôm Khi liên kết này bị phá vỡ thì astaxanthin dễ dàng bị oxy hóa thành astaxin

Ngoài những thành phần kể trên, trong vỏ tôm còn chứa các thành phần khác như: nước, phosphor, lipid, enzyme,…

Enzyme: trong phế liệu tôm có chứa một số loại enzyme, theo Tạp chí Khoa học và công nghệ thủy sản (số 05/1993) thì hoạt độ enzyme của protease đầu tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/g đầu tôm tươi Trong đầu tôm có chứa enzyme tiêu hóa chymotrypsin

và một vài loại enzyme khác như alkaline phosphatase, β-N-acetyl glucosaminse, chitinase cũng được ứng dụng nhiều trong thực tế

Lipid: trong phế liệu tôm chứa một lượng lipid đáng kể, chủ yếu là các acid béo chưa nó bão hòa như eicosapentaenoic (EPA), decosahexaenoic (DHA),… là những acid béo rất có lợi cho sức khỏe con người và có nhiều ứng dụng khác trong y học

Từ thành phần, tính chất nguồn phế liệu đầu, vỏ tôm, nhận thấy đây là nguồn nguyên liệu phong phú có thể sản xuất được nhiều sản phẩm như: chitin-chitosan, astaxanthin, sản xuất bột đạm

Do đặc tính mau ươn chóng thối nên với lượng phế liệu tôm lớn như vậy đã gây nên vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng và việc chở phế liệu tôm ra khỏi khu vực sản xuất đã gây ra nhiều tốn kém

Việc giảm bớt phế liệu trong sản xuất nhờ các thiết bị công nghệ mới, nâng cao tay nghề công nhân hay tận dụng các phế liệu này để làm tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp

là việc làm cần thiết cho ngành công nghiệp chế biến thủy sản Việc thu gom nguồn phế liệu trên cần được tiến hành nhanh chóng và phân loại riêng rẽ vì chúng khác nhau

về thành phần, khả năng tận dụng và khác nhau về giá trị

Với phương pháp bóc vỏ bằng tay thì không khó để phân loại riêng từng loại phế liệu như: đầu, vỏ, thịt vụn nhờ công tác tổ chức quản lý sản xuất hợp lý

Phế liệu đầu tôm có thể được ủ chua để sản xuất thức ăn gia súc dạng lỏng Dịch lỏng này được thu nhận nhờ quá trình thủy phân protein dưới tác dụng của enzyme Phần vỏ tôm phải được tách ra khỏi dịch lỏng tôm chua vì phần vỏ tôm là phần không tiêu hóa được Sau khi ủ chua xong thì cần phải trung hòa bằng NaOH để thu được sản phẩm dùng cho gia súc

Ứng dụng rộng rãi nhất của phế liệu tôm là dùng để sản xuất bột chăn nuôi gia súc

và nuôi thủy sản Bột tôm được chế biến từ phế liệu tổng hợp bao gồm cả đầu, vỏ, thịt vụn Chất lượng của bột tôm có thể khác nhau tùy thuộc vào phương pháp chế biến, sử dụng, thành phần của phế liệu, loài tôm đem chế biến

Thức ăn chăn nuôi chế biến từ phế liệu tôm có chưa nhiều dinh dưỡng và khoáng chất, đặc biệt là có chứa astaxanthin có tác dụng tăng sắc tố cho lòng đỏ trứng gà, tăng màu sắc sặc sỡ của các loài cá cảnh, tăng sắc tố đỏ của các loài chim như hồng hạc

Để nâng cao chất lượng thức ăn cho chăn nuôi thì cần phải sử dụng phế liệu tôm còn tốt, chưa bị ươn thối, phân hủy Các phương pháp sản xuất bột tôm cũng có ảnh hưởng lớn đến giá trị dinh dưỡng của bột Nếu phương pháp chế biến không phù hợp thì có thể ảnh hưởng tới một số acid hữu cơ, lipid, carotenoit, astaxanthin,…

1.4 Giới thiệu về bột đạm thủy phân và phương pháp thu hồi bột đạm:

1.4.1 Giới thiệu về bột đạm thủy phân:

Bột đạm thủy phân là sản phẩm thu được sau khi thủy phân protein thành các acid amin, peptid và được đem đi sấy khô thành sản phẩm dạng bột

Bột đạm thủy phân có hàm lượng protein cao, khoảng 70%, lipid khoảng 0.5%, tỷ

lệ nito dễ hấp thụ cao nên rất có giá trị dinh dưỡng

Bột đạm thủy phân có thể được sử dụng dưới dạng nguyên chất hay dưới dạng phối trộn với các nguyên liệu khác

Bột đạm thủy phân có màu trắng ngà, vàng nhạt hay vàng nâu tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu, có mùi thơm đặc trưng, dễ hòa tan vào nước

Bột đạm thủy phân được sản xuất từ các loại cá tạp nhỏ, ít giá trị kinh tế, từ phế liệu tôm hay cá

Nguyên liệu tôm thường giàu protein và khoáng chất, rất thích hợp cho sản xuất bột đạm, đặc biệt trong tôm có iod, phosphate,… là những chất chỉ có trong sinh vật có nguồn gốc từ biển Do vậy bột đạm sản xuất từ tôm có nguồn dinh dưỡng cao, giàu vitamin, protein và khoáng chất hơn các loại bột đạm được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác Bột đạm tôm thường có hàm lượng protein cao, lipid thấp, độ ẩm < 10% và có tỷ lệ nitơ dễ hấp thụ cao

Quá trình sản xuất bột đạm từ tôm bằng phương pháp sử dụng protease là quá trình thủy phân protein để tạo ra các peptid và các acid amin dưới tác động của hệ protease nội tại và protease bổ sung từ bên ngoài vào Quá trình thủy phân đó diễn ra như sau:

Sau khi thủy phân protein ta sẽ thu được dịch đạm thủy phân, cô đặc dịch đạm này

và đem đi sấy khô thì ta sẽ thu được bột đạm thủy phân

Khâu thủy phân là khâu quan trọng nhất trong sản xuất bột đạm Tùy theo điều kiện thủy phân mà có thể thu được peptid hay acid amin Nếu quá trình thủy phân không tốt thì vi khuẩn thối sẽ hoạt động tạo cho sản phẩm có mùi hôi thối khó chịu và sinh ra nhiều sản phẩm thứ cấp, đạm thối tăng nhiều Trong quá trình thủy phân đầu tôm bằng protease có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân như: tỷ lệ enzyme, nhiệt độ, pH, tỷ lệ nước bổ sung, … Nên yêu cầu đặt ra là phải tìm ra chế độ thủy phân thích hợp để sản xuất ra bột đạm đạt yêu cầu

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bột nêm khác nhau, trong đó có nhiều nhãn hiệu nổi tiếng như Knor (Unilever), Aji-ngon (Ajinomoto), Maggi (Nestlé), Vedan, Chin-su,…được rất nhiều người ưa chuộng do tính tiện dụng và có khả năng cải thiện mùi vị của bữa ăn trong gia đình

Thành phần chính của các loại bột nêm có mặt trên thị trường:

Chỉ tiêu chất lượng bột canh gia vị được đánh giá dựa theo Quyết định 46/2007/QĐ, ngày 19/12/2007 của Bộ trưởng Bộ Y Tế [20] và TCVN 7396:2004 – Bột canh gia vị [22], gồm:

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cảm quan [22]

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu lý - hóa [22]

Tên chỉ tiêu Giới giạn cho phép

(Đối vói bột canh iod)

1.4.2 Thu hồi bột đạm bằng phương pháp sấy phun:

Sau khi thủy phân nguyên liệu thì ta thu được dịch đạm thủy phân ở dạng lỏng, để thuận tiện cho việc sử dụng, vận chuyển, bảo quản, phân phối thì ta cần phải chuyển từ dạng lỏng sang dạng bột khô Ở đây, ta chọn phương pháp sấy phun để thu hồi bột đạm

- Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do:

+ Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu

+ Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn

- Sấy phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do khả năng sấy một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt

độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác

Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng dung dịch và huyền phù trong trạng thái phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu giúp tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn

Sản phẩm của quá trình sấy phun là dạng bột mịn như bột đậu nành, bột trứng, bột sữa,… hoặc các chế phẩm sinh học, dược liệu…

1.4.2.1 Nguyên lý của phương pháp sấy phun

Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù

đã được cô đặc trước (40 - 60% ẩm) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào

trong buồng sấy lớn Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng Các hạt sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng

1.4.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy phun

a Cấu tạo chung

Tất cả các thiết bị sấy phun đều bao gồm:

+ Cơ cấu phun: Có chức năng đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dưới dạng hạt mịn (sương mù) Quá trình tạo sương mù sẽ quyết định kích thước các giọt lỏng và

sự phân bố của chúng trong buồng sấy, do đó sẽ ảnh hưởng đến giá trị bề mặt truyền

nhiệt và tốc độ sấy Cơ cấu phun có các dạng như: cơ cấu phun áp lực, cơ cấu phun bằng khí động, đầu phun ly tâm

+ Buồng sấy: Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) và tác nhân sấy (không khí nóng) Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhưng phổ biến nhất là buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn Kích thước buồng sấy (chiều cao, đường kính…) được thiết kế phụ thuộc vào kích thước các hạt lỏng và quỹ đạo chuyển động của chúng, tức phụ thuộc vào loại cơ cấu phun sương sử dụng

+ Tác nhân sấy: Không khí nóng là tác nhân sấy thông dụng nhất Hơi là tác nhân gia nhiệt phổ biến nhất Nhiệt độ hơi sử dụng thường dao động trong khoảng 150-

+ Hệ thống thu hồi sản phẩm: Bột sau khi sấy phun được thu hồi tại cửa đáy buồng sấy Để tách sản phẩm ra khỏi khí thoát, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện…

Phổ biến nhất là phương pháp lắng xoáy tâm, sử dụng cyclon

+ Quạt: Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm Ở quy mô công nghiệp, các thiết bị sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt Quạt chính được đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dòng khí thoát Còn quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy Ưu điểm của việc sử dụng hệ thống hai quạt là người ta có thể kiểm soát dễ dàng áp lực trong buồng sấy

Trong trường hợp chỉ sử dụng một quạt ly tâm đặt sau cyclon thu hồi sản phẩm, buồng sấy sẽ hoạt động dưới áp lực chân không rất cao Chính áp lực chân không này

sẽ ảnh hưởng đến lượng bột sản phẩm bị cuốn theo dòng khí thoát, do đó sẽ ảnh hưởng đến năng suất hoạt động và hiệu quả thu hồi bột sản phẩm của cyclon

b Nguyên tắc hoạt động

Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống sấy phun

1 Buồng sấy 5 Cơ cấu phun mẫu

3 Thùng chứa nguyên liệu cần sấy 7 Cyclon vận chuyển sản phẩm

4 Bơm nguyên liệu 8 Hệ thống quạt hút và màng lọc

Nguyên liệu từ thùng chứa (3) được bơm số (4) bơm vào buồng sấy (1), khi vào buồng sấy được phân bố mấu thành hạt nhỏ li ti (dạng mù) nhờ cơ cấu phun 1 lít

nguyên liệu ở dạng mù tiếp xúc với nhau trong vài giây tại cơ cấu phun mẫu (5) đặt trong buồng sấy, nước từ nguyên liệu bốc hơi sau đó thoát ra ngoài, sản phẩm khô được thu gom tại đáy cyclon (6), được làm nguội và thu hồi Một phần bụi mịn theo không khí qua cyclon (7), sau đó qua bộ lọc vải (8) nhằm thu hồi lại các hạt bụi mịn còn sót lại và thải ra ngoài

* Không khí nhờ quạt thổi qua bộ trao đổi nhiệt caloriphe và nâng lên nhiệt độ cần thiết theo yêu cầu của chế độ sấy Không khí trước khi qua bộ trao đổi nhiệt được lọc sạch bởi thiết bị lọc

1.4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

- Nồng độ chất khô của nguyên liệu:

+ Nồng độ cao: Giảm được thời gian bốc hơi nhưng lại tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho quá trình sấy phun

+Nồng độ thấp: Tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình

Thực tế nồng độ vào khoảng: 45- 52%

- Nhiệt độ tác nhân sấy:

Đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun Khi

cố định thời gian sấy, độ ẩm của bột sản phẩm thu được sẽ giảm đi nếu ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy

Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ cao có thể gây phân hủy một số cấu tử trong nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lượng cho toàn bộ quá trình

Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy

Các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy phun là tốc độ bơm đưa dòng nguyên liệu vào cơ cấu phun sương, lưu lượng không khí nóng vào buồng sấy, cấu tạo

và kích thước buồng sấy…

1.4.2.4 Phân loại thiết bị sấy phun

- Phân loại theo chiều của tác nhân sấy :

+ Cùng chiều Ví dụ: Máy sấy phun sương

- Quá trình sấy nhanh

- Có thể điều khiển được tỷ trọng sản phẩm

- Bột sau khi sấy có độ hòa tan cao (90- 100%), độ ẩm thấp (3- 4%)

- Vận hành liên rục và có thể tự động hóa hoàn toàn

- Chi phí nhân công thấp

- Vận hành và bảo dưỡng đơn giản

- Thiết kế đa dạng cho từng loại sản phẩm, từng loại qui mô nhà máy

- Áp dụng được cho các sản phẩm bền nhiệt và không bền nhiệt, nguyên liệu ở dạng dung dịch, gel, paste, hồ vữa, huyền phù…

- Chất lượng bột được bảo đảm trong suốt quá trình sấy

- Vật liệu hầu như không tiếp xúc với bề mặt kim loại của thiết bị

* Nhược điểm

- Chi phí đầu tư cao

- Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu có thể bơm đến thiết

bị tạo giọt lỏng

- Chi phí năng lượng cao hơn (để tách ẩm)

- Thất thoát các chất dễ bay hơi cao hơn

1.4.3 Tổng quan Dextrin – chất bổ sung trong quá trình thu hồi bột đạm thủy phân

Dextrin là một polysaccharide được sử dụng như một phụ gia thực phẩm, là chất không ngọt, là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn bằng acid hoặc enzyme, hoặc bằng acid và enzyme là hỗn hợp các polyme có đơn vị là D-glucoza có đương lượng dextroza DE dưới 20 Đương lượng Dextroza Equivelent, viết tắt là DE, là đại lượng chỉ khả năng khử đối với chuẩn là 100% ở đường glucoza (dextrose), hay là số đương lượng gam tương đương D-glucoza trong 100g chất khô của sản phẩm

Dextrin có tên gọi khác là Pyrodextrin hoặc Torrefaction dextrin

D-glucose gồm 6 nguyên tử carbon, 12 nguyên tử hydro và 6 nguyên tử oxy

Cấu trúc phân tử:

Hình 1.4 Cấu trúc Dextrin

Sản phẩm có DE 4-7 được sử dụng để tạo màng mỏng dễ tan và tự hủy được dùng

để bọc kẹo, bọc trái cây khi bảo quản, đưa vào kem, làm phụ gia cho các loại nước sốt, làm chất độn tạo viên trong công nghiệp dược,…

Sản phẩm DE từ 9-12 được dùng trong công nghệ sản xuất đồ uống, đặc biệt là đồ uống dành cho trẻ em, cho vận động viên thể thao, làm kẹo mềm, gum, làm chất trợ sấy, chất giữ hương, yếu tố tạo hình

Sản phẩm DE từ 15-18 được làm chất kết dính, chất tăng vị cho đồ uống, đưa vào thành phần bơ, sữa bột, cà phê hòa tan, làm vật mang các thành phần không phải đường, làm tá dược chính trong công nghệ thực phẩm

Trên thị trường thương mại có ba loại dextrin là dextrin dạng bột trắng, dextrin dạng bột vàng và dextrin dạng gum hồ (USDA, 2011) [52]

- Dextrin trắng: được sản xuất bằng cách sấy khô tinh bột với acid HCl ở nhiệt độ

nhỏ Dextrin trắng có độ hòa tan trong nước thấp

- Dextrin vàng: được sản xuất giống Dextrin trắng nhưng với lượng acid sử dụng thấp, điều kiện nhiệt độ cao hơn, thời gian dài hơn Dextrin vàng có độ hòa tan trong nước cao hơn Dextrin trắng

- Gum hồ Dextrin: được sản xuất bằng cách bổ sung một lượng acid rất ít hoặc không dùng acid để thủy phân Sản phẩm có độ dẻo cao

1.4.4 Muối ăn (NaCl)

Muối ăn được loài người sử dụng từ rất xa xưa và vẫn được tiếp tục sử dụng rộng rãi trong đời sống sinh hoạt hàng ngày cũng như trong công nghệ sản xuất thực phẩm

Có rất nhiều dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối iod

Muối ăn là một chất rắn có dạng tinh thể có màu từ trắng tới có vế của màu hồng hay xám rất nhạt, là sản phẩm thu được bằng cách cho bay hơi nước biển hay khai thác

từ các mỏ muối Các phân tử NaCl tạo thành các tinh thể có cấu trúc lập phương cân đối Trong các tinh thể này, các ion clorua lơn hơn được sắp xếp trong khối lập phương khép kín, trong khi các ion natri nhỏ hơn điền vào các lỗ hổng bát diện giữa chúng Mỗi ion được bảo quanh bởi 6 ion khác

Muối thu được từ nước biển có các tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn muối mỏ

Trong tự nhiên, muối ăn bao gồm chủ yếu là Clorua natri (NaCl) và một số khoáng chất vi lượng khác

Muối ăn cần thiết cho mọi cơ thể sống, bao gồm cả con người

Nồng độ các ion natri trong máu có mối liên quan trực tiếp tới sự điều chỉnh các mức an toàn của hệ cơ thể - chất lỏng Sự truyền các xung thần kinh bở sự truyền tính trạng tín hiệu được điều chỉnh bởi các ion natri

Dung dịch clorua natri 0,9% được gọi là nước đẳng trương hay dung dịch sinh lý

do nó là đẳng trương với huyết tương Dung dịch này được sử dụng rộng rãi trong y