Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tách chiết astaxanthin từ phế liệu tôm

MỞ ĐẦU Astaxathin, terpenoid tetra lipophilic tự nhiên với một màu đỏ đậm, là một carotenoid như β - carotene và lycopene và phân bố rộng rãi trong tự nhiên, là thành phần carotenoid chí

Tôi là Trần Thị Thu Trang, tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn này với

đề tài “ Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tách chiết Astaxanthin từ phế liệu tôm” là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của

PGS.TS Phạm Thu Thủy Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn

trung thực và chưa được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác

Để hoàn thành luận văn này, trước tiên tôi xin gửi lời trân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập.

Đặc biệt, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Thu Thủy, PGS.TS.Lê Thanh Hà đã tận tình hướng dẫn, định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình Nghiên cứu và hoàn thành Luận văn

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới toàn thể cán bộ các thầy cô quản lý phòng thí nghiệm 101-C10 Công nghệ sinh học - trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn đồng môn lớp 13B.CNSH những người thân trong gia đình và toàn thể bạn bè đã luôn là điểm tựa tinh thần vững chắc, chăm lo, động viên tôi, giúp tôi hoàn thành tốt Luận văn

Hà Nội, ngày 23 tháng 09 năm 2015

Trần Thị Thu Trang

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tôm và phế liệu tôm 3

1.1.1 Nguồn và phân loại tôm 3

1.1.2 Cấu tạo và thành phần hóa học của tôm 4

1.1.3 Tình hình sử dụng tôm ở Việt Nam [2] 4

1.1.4 Cấu tạo và thành phần hóa học của phế liệu tôm 5

1.2 Astaxanthin 9

1.2.1 Giới thiệu Astaxanthin 9

1.2.2 Cấu tạo hóa học và tính chất lý hóa học, chức năng sinh học của Astaxanthin 10

1.2.3 Nguồn Astaxanthin 15

1.3 Tình hình nghiên cứu chiết xuất Astaxanthin trên thế giới và trong nước 17

Nghiên cứu trên thế giới 17

1.4 Nguyên lý tách chiết [1] 18

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Nguyên liệu 21

2.1.1 Phế liệu tôm 21

2.1.2 Các loại dầu thực vật 22

2.2 Hóa chất 23

2.3 Thiết bị 23

2.4.1 Phương pháp xác định hàm ẩm 23

2.4.2 Phương pháp xác định hàm lượng tro 24

2.4.3 Xác định hàm lượng protein tổng số bằng phương pháp kjeldahl 24

2.4.4 Phương pháp xác định trị số peroxyt (PV) [9] 25

2.4.5 Phương pháp xác định độ axit (FFA) 26

2.4.6 Phương pháp xác định hàm lượng Astaxanthin 27

2.4.7 Phương pháp tính hiệu suất thu hồi Astaxanthin 27

2.5 Phương pháp nghiên cứu 28

2.5.1 Nghiên cứu lựa chọn dầu thực vật và điều kiện tách chiết Astaxanthin trong phế liệu tôm theo sơ đồ tổng quát 28

3.7.1 sử dụng cả 3 loại nguyên liệu của mục 2.1.1; riêng loại thứ 2 (tôm khô, chưa gia nhiệt) thì được sử dụng ở tất cả các nghiên cứu còn lại 28

2.5.2 Nghiên cứu xử lý thủy phân protein trong PLT bởi chế phẩm protease Alacalase trước khi tách chiết 29

2.5.3 Nghiên cứu tiền xử lý PLT trước khi tách chiết 29

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Nghiên cứu xử lý Phế liệu Tôm trước khi tách chiết 30

3.1.1 Lựa chọn trạng thái PLT đưa vào tách chiết 30

3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mịn của bột PLT 31

3.2 Nghiên cứu lựa chọn loại dầu thực vật để chiết tách Astaxanthin từ PLT 32

3.3 Nghiên cứu lựa chọn tỉ lệ dầu hướng dương Simply/bột Phế liệu tôm 33

3.4 Lựa chọn thời gian tách chiết Astaxanthin từ phế liệu tôm 34

Trên cơ sở các điều kiện tách chiết đã lựa chọn, chúng tôi xác định lượng Astaxanthin đi vào dịch chiết theo thời gian để tìm thời gian chiết phù hợp Kết quả biểu diễn trên hình 3.5 34

3.5 Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ tách chiết Astaxanthin từ Phế liệu tôm sử dụng dung môi dầu ăn 35

3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tách chiết 36

3.9 Đánh giá chất lượng dầu chứa Astaxanthin nhận được sau tách chiết 41

KẾT LUẬN 43 KIẾN NGHỊ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

PHỤ LỤC

KÝ HIỆU TÊN ĐẦY ĐỦ

g/l hoặc (g/ml) Gam/lít hoặc gam/mililít

Bảng 1.1 Thành phần trọng lượng của tôm (%) 5 Bảng 1.2.Thành phần hóa học của phế liệu tôm 6 Bảng 1.3 Một số thành phần của carotenoids trong phế liệu của tôm 8 Bảng 3.1 Tỷ lệ astaxanthin thu hồi được qua số lần tách chiết (% astaxanthin tổng) 39 Bảng 3.2 Hàm lượng Astaxanthin, PV, FFA 41

Hình 1.1 Xử lý làm sạch đầu vỏ tôm trong hồ chứa axít, sau đó được phơi khô 9

Hình 1.2 Các đồng phân của Astaxanthin 10

Hình 1.3 Sự thay đổi cấu trúc phân tử Astaxanthin khi tương tác với axit yếu 11

Hình 1.4 Astacene 12

Hình 1.5 Crustaxanthin 12

Hình 1.6 Hoạt tính chống oxy hóa của Astaxanthin so với các hợp chất khác 14

Hình 2.1 Phế liệu tôm khô 21

Hình 3.1: Ảnh hưởng trạng thái PLT ban đầu tới lượng Astaxanthin thu được 30

Hình 3.2: Hiệu suất tách chiết Astaxanthin ở các kích thước bột PLT khác nhau 32

Hình 3.3 Tách chiết Astaxanthin trong phế liệu tôm bằng dầu thực vật 33

Hình 3.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ dầu HD/PLT tới lượng Astaxanthin thu hồi 34

Hình 3.5: Lượng Astaxanthin thu hồi khi sử dụng thời gian chiết khác nhau 35

Hình 3.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ tách chiết tới lượng Astaxanthin thu được 36

Hình 3.7: Ảnh hưởng của chế độ tách chiết tới lượng Astaxanthin thu được 37

Hình 3.8: Hiệu suất tách chiết Astaxanthin ở các kích thước bột khác nhau sử dụng rây với mẫu phế liệu tôm nghiền ở thời gian 2 phút 30 giây 40

Hình 3.9: Ảnh hưởng của thời gian đến PV ở các nhiệt độ khác nhau 42

MỞ ĐẦU

Astaxathin, terpenoid tetra lipophilic tự nhiên với một màu đỏ đậm, là một carotenoid như β - carotene và lycopene và phân bố rộng rãi trong tự nhiên, là thành phần carotenoid chính trong các loài sinh vật biển, điển hình là các loài tôm, cua, cá

hồi các loài vi tảo như: Chorella, Haematococcus và vi nấm như Phaffia rhodozyma

và ở một số loài chim [17] Thực vật, tảo và vi sinh vật có thể tổng hợp các carotenoid tự phát, tuy nhiên người và các động vật máu nóng không có khả năng tổng hợp Astaxanthin mà phải hấp thụ nó qua đường ăn uống [11] Trong thực tế, sản xuất thương mại Astaxanthin xuất phát từ cả hai nguồn tự nhiên và tổng hợp Tuy có giá thành cao, Astaxanthin được dùng khá rộng rãi trên thế giới để bổ sung cho thức ăn trong nuôi trồng thủy hải sản với mục tiêu nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng cường khả năng sinh trưởng, phát triển của cá hồi và tôm

Astaxanthin còn được biết đến nhờ hoạt tính chống oxy hóa mạnh, được cho là vì hệ polyene liên hợp dài của chúng [23].Trong rất nhiều nguồn các chất chống oxy hóa, các carotenoid là một nhóm hợp chất quan trọng, tồn tại phổ biến trong các cơ thể thực vật Sau β-caroten, lycopen và lutein là các carotenoid đã được quan tâm, nghiên cứu và ứng dụng rất lâu và phổ biến, Astaxanthin cũng là một mối quan tâm mới bởi nó được phát hiện có hoạt tính chống oxy hóa mạnh hơn β-aroten, lycopen, lutein hay vitamin E [17], cụ thể cao hơn 100 bậc so với -tocopherol, đồng thời cũng thể hiện hoạt tính chống lại chất béo xấu [26] Astaxanthin có thể ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư, làm giảm cholesterol máu, bảo vệ da khỏi tia cực tím, ngăn ngừa sự lão hóa da, thoái hóa điểm vàng… Do vậy, Astaxanthin được sử dụng như một thành phần dinh dưỡng bổ sung vào thực phẩm cho con người, động vật, thực vật, và nuôi trồng thủy sản

Phế liệu giáp xác thủy sản nói chung hay phế liệu tôm nói riêng là một nguồn dồi dào Astaxanthin [35] Vỏ giáp xác bao gồm (tính theo chất khô): 35% - 50% protein, 15-25% chitin, 10-15% khoáng và các hợp chất màu thuộc nhóm carotenoids, tỷ lệ trên thay đổi theo loài và mùa [33] Do đó, protein, chitin và

protein và chitin, tuy nhiên việc tách chiết và thu nhận Astaxanthin chưa được quan tâm đúng mức Hơn nữa, Việt Nam là một nước xuất khẩu chính thủy sản (mặt hàng chủ lực là tôm), với thế giới nhờ vào sự gia tăng nuôi trồng thủy sản trong những năm gần đây Việc xuất khẩu tôm trung bình hàng năm từ năm 2005 tới 2008 là hơn

160 nghìn tấn Tôm thường được xử lý để có được thịt tôm xuất khẩu, còn đầu tôm

và vỏ tôm (chiếm 35-45%) coi là các sản phẩm phụ và loại bỏ Kết quả ngành chế biến thủy sản thải ra một số lượng lớn các sản phẩm phụ của tôm, ước tính có hơn 200.000 tấn (trọng lượng ướt) mỗi năm [38] Lượng phế liệu này mới chỉ dùng một phần nhỏ để sản xuất chitin và thức ăn gia súc, phần còn lại thải ra ngoài môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng

Astaxanthin đã được thế giới nghiên cứu và ứng dụng từ rất lâu, chúng được

sử dụng làm chất phụ gia tạo màu cho các sản phẩm nông nghiệp, làm thức ăn cho

cá hồi và gia cầm… và ở Việt Nam Astaxanthin cũng đã bắt đầu được quan tâm phục vụ cho đời sống, nông nghiệp cũng như sinh y dược Chính vì những ưu điểm nổi trội và tận dụng nguồn nguyên liệu là phế liệu từ tôm nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế cho ngành nuôi trồng thủy sản, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tách chiết Astaxanthin từ phế liệu tôm”

Nội dung đề tài bao gồm:

1 Nghiên cứu lựa chọn loại dầu thực vật làm dung môi tách chiết và điều kiện tách chiết cho hiệu suất thu hồi Astaxanthin cao

2 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tiền xử lý phế liệu tôm trước khi tách chiết

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tôm và phế liệu tôm

1.1.1 Nguồn và phân loại tôm

Tôm là sinh vật đáy thuộc hệ thống phân loại: Ngành: Arthropoda; Ngành phụ: Brabachista; Lớp: Crustacea; Bộ: Decapoda

Việt Nam là một quốc gia ven biển ở Đông Nam Á có nguồn lợi thủy hải sản

vô cùng phong phú, cùng với điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc đẩy mạnh khai thác và nuôi trồng thủy hải sản Do vậy, tôm là đối tượng rất quan trọng của ngành thủy sản nước ta hiện nay, chiếm tỷ lệ 70÷80% tổng kim ngạch xuất khẩu của ngành [1] [2] Ngành chế biến tôm, đặc biệt là tôm đông lạnh đang được phát triển

để đáp ứng cho nhu cầu ngày càng cao của thị trường trong nước và quốc tế, các mặt hàng chủ yếu hầu hết các loài có giá trị như: tôm Sú, tôm Bạc, tôm Thẻ, tôm Chì … Theo Tổng cục Thủy sản, tính đến ngày 31 tháng 10 năm 2014, tôm nước lợ được nuôi trong khoảng 676.000 ha, tăng 3,6% so với cùng kỳ năm ngoái Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, sản lượng thủy sản 9 tháng đầu năm 2014 tôm đạt 0,57 triệu tấn Số liệu này cho thấy nhu cầu về tôm rất cao và ngành nuôi tôm đang rất phát triển [41]

Nuôi trồng tôm tập trung nhiều ở vùng biển từ nam Vũng Tàu đến Rạch Giá, sau đó có nhiều ở phụ cận cửa sông Hồng, sông Thái Bình, sông Mã và phân bố rải rác ở ven biển Trung Bộ và Đồng Bằng sông Cửu Long Các loại tôm khác nhau có

đặc điểm sinh lý, sinh thái khác nhau nên mùa vụ thu hoạch tôm cũng khác nhau trong năm [3] [4]

1.1.2 Cấu tạo và thành phần hóa học của tôm

Tôm gồm hai phần là phần đầu và phần thân Hầu hết các cơ quan nằm ở phần đầu ngực, phần thân chỉ có ruột và động mạch chủ, thịt tôm nằm gần như hoàn toàn ở thân Phần đầu thường chiếm khoảng 35÷45% trọng lượng [3] [25], phần

vỏ chiếm 10÷15% trọng lượng [1] [3] Tỷ lệ giữa các phần đầu, thân, vỏ thay đổi phụ thuộc vào giống loài Thịt tôm có giá trị dinh dưỡng cao, cơ thịt rắn chắc, có mùi vị thơm ngon đặc trưng

Tôm là một trong những loại thực phẩm có chứa đầy đủ các loại axit amin không thay thế, vì vậy tôm có giá trị cao về mặt dinh dưỡng Thành phần hóa học của tôm dao động tùy thuộc vào giống loài và điều kiện sinh sống, mùa vụ, nguồn thức ăn, thời tiết khí hậu [33] Trong thành phần tôm có đầy đủ các thành phần dinh dưỡng cần thiết cho dinh dưỡng cơ thể con người như giàu vitamin, protein, khoáng

dễ tiêu hóa

Vỏ tôm thường được tạo thành từ nhiều lớp protein, khoáng, lipit bao phủ khung chitin Vì thế, vỏ tôm chính là nguồn thu nhận protein, chitin và AX [20] Toàn bộ lớp vỏ này không sinh trưởng vì vậy tôm phải lột xác theo từng thời kỳ sinh trưởng của bản thân [2] Dưới lớp vỏ là lớp biểu bì có vai trò quan trọng trong việc lột xác bỏ lớp vỏ cũ và hình thành lớp vỏ mới của tôm Kề trong lớp biểu bì là lớp trung bì có chứa sắc tố chủ yếu là Astaxanthin Chính nhờ sự biến đổi của sắc tố này mà ta có thể phân biệt được chất lượng tôm

1.1.3 Tình hình sử dụng tôm ở Việt Nam [2]

Hiện nay ở nước ta, kỹ thuật khai thác và nuôi tôm rất phát triển và ngày càng cung cấp nhiều nguyên liệu cho các nhà máy chế biến thủy sản và xuất khẩu nhiều mặt hàng như:

 Tôm tươi còn vỏ, đầu (nguyên con) cấp đông IQF hoặc Block

 Tôm vỏ bỏ đầu cấp đông IQF hoặc Block

 Tôm bóc vỏ còn đốt đuôi cấp đông IQF

 Tôm dạng sản phẩm định hình, làm chín

 Tôm bóc vỏ, đóng hộp

Bên cạnh nguồn lợi kinh tế lớn từ sản phẩm tôm mang lại cho đất nước, một lượng lớn phế liệu chủ yếu là vỏ và đầu tôm từ công nghiệp chế biến tôm đông lạnh cũng tăng [3] Trong công nghiệp chế biến tôm xuất khẩu của Việt Nam lượng lớn phế thải rắn (phế liệu tôm bao gồm đầu tôm và vỏ tôm) thường chiếm 50-70% nguyên liệu ban đầu tùy theo giống loài [1] [3] Ví dụ tôm càng xanh phế liệu vỏ đầu có thể lên đến 60% khối lượng tôm, với tôm sú chiếm khoảng 40%, tôm thẻ thì khoảng 37%, Đối với sản phẩm tôm bóc nõn và rút ruột thì mất mát theo vỏ tôm

và đuôi khoảng 25% [3] Nhìn chung, trong phế liệu tôm thì trọng lượng phần đầu thường gấp 3-4 lần so với phần vỏ và đuôi Theo giáo trình “Sản xuất các chế phẩm

kỹ thuật và y dược từ phế liệu thủy sản” của PGS.TS Trần Thị Luyến (chủ biên), trường Đại học Nha Trang ta có các bảng sau:

Bảng 1.1 Thành phần trọng lượng của tôm (%)

1.1.4 Cấu tạo và thành phần hóa học của phế liệu tôm

1.1.4.1 Cấu tạo vỏ tôm [2]

trúc cứng do sự lắng đọng của canxi Các lớp đều chứa nhiều chitin, trừ lớp biểu bì

Lớp màu: tính chất của lớp này là do sự có mặt của những thể hình hạt của vật chất mang màu giống dạng melanin Chúng gồm những túi khử hoặc những không bào Một vài vùng xuất hiện những hệ thống rãnh thẳng đứng khó phân nhánh, là con đường cho canxi thẩm thấu vào

Lớp biểu bì (epculicle): những nghiên cứu cho thấy lớp màng nhanh chóng

bị biến đỏ bởi fucxin, có điểm pH = 5,1 không chứa chitin Nó khác với lớp vỏ còn lại, bắt màu với anilin xanh Lớp epicuticle có lipit vì thế nó cản trở tác động của axit ở nhiệt độ thường trong công đoạn khử khoáng bằng axit hơn là các lớp bên trong Màu của lớp này thường vàng rất nhạt có chứa polyphenoloxidase và bị hóa cứng bởi puinone-tanin Lớp epicuticle liên kết với một số màng mỏng bên ngoài cản trở hòa tan ngay cả trong môi trường axit đậm đặc do nó có chứa các mắt xích paratin mạch thẳng

Lớp canxi hóa: lớp này chiếm phần lớn vỏ, thường có màu xanh trải đều khắp, chitin ở trạng thái tạo phức với canxi

Lớp không bị canxi hóa: vùng trong cùng của lớp vỏ được tạo thành bởi một phần tương đối nhỏ so với tổng chiều dày bao gồm các phức chitin-protein bền vững không có canxi và quinine

1.1.4.2 Thành phần hóa học của phế liệu tôm

Bảng 1.2.Thành phần hóa học của phế liệu tôm

(Nguồn: Sách Seafoods: Chemistry, Processing Technology and Quality – by Fereidoon

Shahidi (Author), J.R Botta (Author) tr.322)

Protein: Trong phế liệu tôm thường tồn tại ở dạng tự do và dạng liên kết

 Dạng tự do: dạng này là tồn tại ở phần thịt tôm từ một số tôm bị biến đổi

và vứt đi lẫn vào phế liệu hoặc phần đầu và thịt còn sót lại trong đầu và nội tạng của tôm Nếu công nhân vặt đầu không đúng kỹ thuật thì phần protein bị tổn thất vào phế liệu nhiều làm tăng tiêu hao nguyên vật liệu, mặt khác phế liệu này khó xử lý hơn

 Dạng liên kết: ở dạng này protein không hòa tan và thường liên kết với chitin, canxicacbonat, với lipit tạo thành lipoprotein, với sắc tố tạo protein carotenoit … như một phần thống nhất quyết định tính bền vững của vỏ tôm [40] Phức hợp carotenoid (cụ thể là AX) với protein còn được gọi là carotenoprotein vừa

có giá trị dinh dưỡng lớn vừa có những đặc tính sinh học tuyệt vời của AX[11] [35] [40]

Chitin: tồn tại dưới dạng liên kết bởi những liên kết đồng hóa trị với các protein dưới dạng phức hợp chitin-protein, liên kết với các hợp chất khoáng và các hợp chất hữu cơ khác gây khó khăn cho việc tách và chiết chúng

Canxi: trong vỏ, đầu tôm, … có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ yếu là muối CaCO3 hàm lượng Ca(PO4)2 mặc dù không nhiều nhưng trong quá trình khử khoáng dễ hình thành hợp chất CaHPO4 không tan trong HCl gây khó khăn cho quá trình khử khoáng

Sắc tố hay còn gọi là chất màu: Chất màu trong thủy sản được chia làm bốn nhóm chất màu chính:

 Carotenoids: đây là chất màu chính tạo màu sắc nâu lục cho thủy sản sống và màu vàng tới đỏ cho thủy sản được đun nóng Trong tôm, cua thì loại màu carotenoids ở dạng carotenoprotein và crustacyanin (hydroxy – beta – caroten)

 Pteridines: có vai trò nhỏ so với carotenoids

 Melanin: tạo màu đen của thủy sản

 Purines: tạo màu bạc của vảy cá

Trong vỏ tôm thường chứa hợp chất màu carotenoids và thành phần chủ yếu là Astaxanthin tạo thành màu đỏ cho tôm khi gia nhiệt

Bảng 1.3 Một số thành phần của carotenoids trong phế liệu của tôm

(Nguồn: Sách Seafoods: Chemistry, Processing Technology and Quality – by

Fereidoon Shahidi (Author), J.R Botta (Author)- tr.329)

Ngoài thành phần chủ yếu kể trên, trong vỏ đầu tôm còn có các thành phần khác như nước, lipit, phospho, enzyme (theo tạp chí thủy sản [3] hoạt độ enzym protease của đầu tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/gam tươi Các enzym chủ yếu là enzym của nội tạng trong đầu tôm và của vi sinh vật thường trú trên tôm nguyên liệu

Như vậy, phế phụ phẩm từ chế biến tôm thải ra một lượng rất lớn, nếu như không được tận dụng và khai thác triệt để sẽ rất lãng phí, hơn nữa việc thải loại bừa bãi sẽ ảnh hưởng tới môi trường sống xung quanh, dưới đây là một số hình ảnh xử

lý phế thải tôm gây nguy hại tới môi trường Hiện nay tại các cơ sở chế biến tôm chỉ

xử lý hết sức đơn sơ Ví dụ: Nhà máy Chế biến đầu vỏ tôm Hưng Nguyên (xã Hàm Rồng, huyện Năm Căn), quá trình xử lý làm sạch đầu vỏ tôm bằng các hồ dung dịch axít Sau khi xử lý bằng axít, đầu vỏ tôm được vớt ra phơi khô và cuối cùng thải

nước bẩn ra sông (nguồn: pda.vietbao.vn)

Hình 1.1 Xử lý làm sạch đầu vỏ tôm trong hồ chứa axít, sau đó được phơi khô

1.2 Astaxanthin

1.2.1 Giới thiệu Astaxanthin

Astaxanthin là một trong những sắc tố của carotenoids tồn tại rất nhiều trong

tự nhiên [15] Astaxathin là một carotenoid như β- caroten và lycopene và phân bố rộng rãi trong tự nhiên [6], là thành phần carotenoid chính trong các loài sinh vật

biển, điển hình là các loài tôm, cua, cá hồi, các loài vi tảo như: Chorella,

Haematococcus pluvialis [21] [22], và vi nấm như Phaffia rhodozyma [25], ngoài ra

nó còn chứa ở lông vũ của một số loài Trong các loài thủy sản, Astaxanthin chủ yếu tập trung ở phần vỏ ngoài (chiếm 58 – 87% tổng hàm lượng carotenoids) Hàm lượng Astaxanthin trong vỏ tôm, cua thay đổi đáng kể tùy thuộc vào loài (từ 10 – 40 mg/kg trọng lượng ướt, tức là khoảng 50 -700mg/kg trọng lượng khô) Như vậy, vỏ tôm cua chính là một nguồn Astaxanthin tự nhiên đáng kể [1] [3]

Trong vỏ của các loài giáp xác thủy sản, Astaxanthin liên kết chặt chẽ với lớp vỏ canxium cacbonat [35] Trong tự nhiên Astaxanthin được tìm thấy ở dạng este hóa hoặc dạng liên kết, gắn kết protein, bởi vì các dạng này ổn định hơn dạng dialcohol Phức hợp Astaxanthin-protein trong vỏ tôm làm tôm có màu xanh đen, có khi là màu xanh dương khi còn sống hay khi chưa bị gia nhiệt [19] Cấu trúc này được hình thành từ các xoắn ngẫu nhiên (random coil) và có dạng cấu hình phiến β [35] Nhưng, khi được gia nhiệt hay bị oxy hóa, thông qua quá trình biến tính phức hợp Astaxanthin-protein bởi nhiệt, liên kết giữa Astaxanthin và protein bị cắt đứt, Astaxanthin đã được phóng thích ở dạng tự do làm cho cơ thể chúng sẽ chuyển

thành màu đỏ hay đỏ cam [40] Điều này lý giải tại sao khi tôm được nấu chín lại có màu đỏ đến đỏ cam

Trong chế biến thực phẩm thì màu sắc bên ngoài cũng là yếu tố quan trọng thu hút khách hàng và người tiêu dùng Do đó, việc bổ sung Astaxanthin như một phụ gia (chất màu) nhằm: khôi phục lại màu sắc đã bị mất trong quá trình bảo quản, điều chỉnh màu sắc tư nhiên của sản phẩm khi màu tự nhiên không đủ để thể hiện màu sắc cho sản phẩm, làm đồng nhất màu cho thực phẩm [38] Bộ phận quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã phê chuẩn AX như chất tạo màu thực phẩm trong chăn nuôi và thức ăn cho cá [30] Hiện nay, có một số tài liệu đã chứng minh rằng Astaxanthin là một chất an toàn về mặt thực phẩm [34] [35]

1.2.2 Cấu tạo hóa học và tính chất lý hóa học, chức năng sinh học của Astaxanthin

1.2.2.1 Cấu tạo hóa học của Astaxanthin [3] [19]

Astaxanthin có công thức hóa học là C40H52O4 Tên hóa học được gọi là 3,3 '- dihydroxy-4, 4'-diketo-β, β'-carotene, sắc tố Aj067-69 CAS: 472-61-7 Astaxanthin có trọng lượng phân tử 596,84 g/mol [31]

Hình 1.2 Các đồng phân của Astaxanthin

1.2.2.2 Tính chất hóa học của Astaxanthin [3]

Do phân tử chứa chuỗi polyen với các nhóm keto, hydroxyl gắn với các vòng đầu mạch, Astaxanthin rất nhạy cảm với các tác nhân oxy hóa, axit, bazơ…

Tính chất oxy hóa: Astaxanthin dạng tự do rất dễ bị oxy hóa bởi tác nhân

electrophil như oxy phân tử hay các gốc tự do như các gốc hydroxyl, gốc peroxyt Nhưng khi tạo phức với protein hay ở dạng este hóa thì Astaxanthin trở nên bền hơn Hoạt tính chống oxy hóa của Astaxanthin trong cơ thể được giải thích bởi khả năng bắt giữ gốc tự do (ví dụ: như gốc peroxyt) tạo thành gốc cacbon trung tâm bền vững nhờ hiệu ứng cộng hưởng:

Phản ứng với axit: Astaxanthin phản ứng với axit yếu theo một cân bằng

thuận nghịch tạo thành các cấu trúc (II) và (III) (hình 1.5), làm chuyển dịch cực đại hấp thụ của phân tử về phía bước sóng dài Khi trung hòa bằng bazơ yếu, cấu trúc phân tử của Astaxanthin lại được phục hồi Tuy nhiên khi phản ứng với axit mạnh như HCl, H2SO4…có thể xảy ra sự phân hủy chuỗi polyen của Astaxanthin làm nhạt màu đỏ cam

Hình 1.3 Sự thay đổi cấu trúc phân tử Astaxanthin khi tương tác với axit yếu

Phản ứng với bazơ: Trong môi trường kiềm, khi có mặt của không khí,

Astaxanthin bị oxy hóa nhanh chóng thành Astacene có màu đỏ sẫm

Hình 1.4 Astacene

Phản ứng khử: khi xử lý bằng tác nhân khử NaBH4/EtOH các nhóm keto trong phân tử Astaxanthin sẽ chuyển thành nhóm hydroxyl tạo thành Crustaxanthin, làm chuyển dịch cực đại hấp thụ của Astaxanthin khoảng 20÷30 nm về phía sóng ngắn

Hình 1.5 Crustaxanthin

Phân tử Astaxanthin có một hình đối xứng và hai tâm bất đối xứng, hai nguyên tử cacbon liền kề với nhóm chức hydroxyl bất đối xứng Có 3 đồng phân đối hình của Astaxanthin tổng hợp hóa học là một hỗn hợp 1:2:1 tương ứng của (3S,3S), (3R,3S) và isome quang (3R,3R), hợp chất này chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản như một chất hồi phục (trẻ hóa, phục hồi sinh lực) và không được sử dụng như một thành phần trong thực phẩm dinh dưỡng của con người

1.2.2.3 Tính chất vật lý của Astaxanthin

Tính chất hấp thụ ánh sáng và màu sắc: Astaxanthin hấp thụ rất mạnh bức

xạ trong vùng 470 – 510 nm (cực đại hấp thụ thay đổi tùy theo dung môi sử dụng với hệ số tắt phân tử khoảng từ 105) tạo nên màu đỏ cam rất đẹp [32]

Đặc tính hấp thụ ánh sáng của Astaxanthin có thể bị thay đổi khi Astaxanthin

ở trạng thái liên kết với các phân tử khác Chẳng hạn, trong tôm, cua Astaxanthin thường liên kết với các phân tử protein tạo thành các phức carotenoprotein (tức crutacyanin) có λmax = 628 nm, tạo nên phân tử màu xanh đặc trưng của các loài thủy sản sống [35] Dưới tác dụng nhiệt, liên kết trên bị phá hủy và giải phóng trở lại Astaxanthin tự do màu đỏ cam

Bổ sung Astaxanthin như một phụ gia (chất màu) trong chế biến thực phẩm nhằm khôi phục lại màu sắc đã bị mất trong quá trình bảo quản, điều chỉnh màu sắc

tư nhiên của sản phẩm khi màu tự nhiên không đủ để thể hiện màu sắc cho sản phẩm, làm đồng nhất màu cho thực phẩm [17] [18] [30]

Tính tan: Astaxanthin là hợp chất ít phân cực nên kém tan trong nước, dễ

tan trong dầu mỡ và có thể tan trong dung môi của các loại dầu [31] Ngoài ra, AX tan trong các dung môi hữu cơ có độ phân cực thấp hay trung bình như pyridin, etanol, aceton, metanol, dietylete, ete dầu mỏ,… [6] [19]

Nhiệt độ nóng chảy: 2150C – 2160C [3]

1.2.2.4 Hoạt tính sinh học của Astaxanthin [14]

1.2.2.4.1 Hoạt tính chống oxy hóa

Gốc tự do sinh ra cho chính hoạt động sống của mỗi tế bào, nó là những tiểu phân hóa học (phân tử, nguyên tử, ion) có một điện tử đơn độc ở lớp ngoài cùng; có

xu thế hút các điện tử lớp ngoài của các chất nó gặp Do đó, gốc tự do có khả năng tương tác với tất cả các phân tử của những tế bào bên cạnh nó, phá vỡ hoàn toàn màng tế bào, làm hư hại gen di truyền hoặc hủy hoại toàn bộ tế bào Thông thường, chúng được sinh với lượng rất nhỏ và bị phá hủy ngay bởi các hệ thống chống gốc

tự do của cơ thể Nhưng khi hệ thống bảo vệ này bị quá tải hay rối loạn (do môi trường ô nhiễm, do tia cực tím từ ánh nắng mặt trời, do viêm nhiễm trong cơ thể, thậm chí do dùng một số dược phẩm,…), gốc tự do sẽ sinh ra quá nhiều và hệ thống chất oxy hóa nội sinh không đủ sức cân bằng, cơ thể sẽ rồi loạn bệnh lý Nó làm cơ thể già đi và gây ra các bệnh lý tim mạch, viêm khớp, bệnh dạ dày, đục thủy tinh

thể, thoái hóa võng mạc, bệnh phổi, tiểu đường, ung thư, sa sút trí tuệ, suy giảm hệ thống miễn dịch…

Cấu trúc ổn định và hoạt tính chống oxy hóa mạnh của Astaxanthin được xem là do sự liên hợp của nhóm oxo với hệ polyene [23] Astaxanthin

có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất trong nhóm carotenoids như lutein, lycopen, caroten và β-caroten [27], cụ thể là cao gấp 10 lần zeaxanthin, lutein, cathaxanthin, β-caroten Người ta đã chứng tỏ rằng Astaxanthin thể hiện hiệu ứng dập tắt mạnh chống lại oxy đơn, với uy lực cao hơn 100 bậc so với -tocopherol [26] Ngoài ra, Astaxanthin không có các tính chất tiền oxy hóa (tự kích hoạt oxy hóa) như carotene-P, lycopene, và zeaxanthin trong những điều kiện nhất định thể hiện có tính chất tiền oxy hóa (Martin và các cộng sự, 1999) [23] Đặc biệt là đối với người và động vật có vú, Astaxanthin không có hoạt tính của một tiền vitamin A, vì vậy không có nguy cơ ngộ độc do tích lũy quá nhiều Astaxanthin [31] Đối với người liều dùng an toàn có thể đến 14,4 mg/ngày trong vòng 2 tuần (Miki et al,1998)[26]

α-Kết quả nghiên cứu của Tso và Lam, 1996 cho thấy Astaxanthin là một chất chống oxy hóa hiệu quả có thể đi qua màng não, ảnh hưởng rất tốt tới sức khỏe của mắt và hệ thần kinh, nghiên cứu trên chuột đã cho thấy nó có khả năng cải thiện các retinal bị tổn hại và hiệu quả tốt trong việc nhận kích thích ánh sáng khỏi bị thoái hóa Đây là lợi ích rất được hứa hẹn

1.2.2.4.2 Các hoạt tính sinh học khác của Astaxanthin

Astaxanthin là một tác nhân chống ung thư Một nghiên cứu về đặc tính chống ung thư của Astaxanthin trên chuột bạch, thực hiện bằng cách quản lý chế độ

ăn Astaxanthin đã cho thấy hạn chế được chất sinh ung thư ở bàng quang, khoang miệng và trực tràng của chuột [36] Thêm vào đó, Gradelet và cộng sự, 1996 đã chứng minh Astaxanthin có khả năng kích thích enzyme chuyển hóa chất lạ trong thận của chuột, đây là quá trình có thể ngăn ngừa chất sinh ung thư

Astaxanthin có vai trò chống đỡ hệ thống miễn dịch như làm tăng lượng kháng thể do sự kích thích ở tế bào lá lách ở chuột và tế bào hồng cầu ở cừu (Jyonoichi và cộng sự, 1991)

Astaxanthin có khả năng phòng chống bệnh xơ vữa động mạch và bệnh động mạch vành Miki và cộng sự, 1998 đã công bố kết quả cho thấy Astaxanthin có thể phòng ngừa việc hình thành LDL (low density lipoprotein) trên người, đây chính là nguyên nhân gây nên bệnh xơ vữa động mạch và các bệnh có liên quan đến tim mạch

1.2.3 Nguồn Astaxanthin

Trong tự nhiên, Astaxanthin được tìm thấy trong nhiều đối tượng như từ phế

liệu giáp xác thủy sản như tôm, cua, từ nấm men Phaffia rhodozyma, cá hồi , nhuyễn thể , một số loại vi khuẩn như Mycobacterium lacticola,

Brevibacrerium sp, một số chủng nấm mốc thuộc chi Peniophora cũng có khả năng

tích lũy Astaxanthin (khoảng 30 µg/g TB) [11], động vật giáp xác và lông của một

số loài chim Nó cung cấp màu đỏ của thịt cá hồi và màu đỏ của động vật có vỏ nấu chín

1.2.3.1 Từ nấm men Phaffia rhodozyma

Phaffia rhodozyma là một loài nấm men duy nhất được biết đến hiện nay có

khả năng tổng hợp Astaxanthin, tuy nhiên hàm lượng Astaxanthin trong chủng

Phaffia rhodozyma tự nhiên khá thấp không thích hợp cho mục đích thương mại

Hiện nay, bằng kỹ thuật biến đổi gen đã tạo ra được chủng Phaffia rhodozyma có

công nghiệp sản xuất Astaxanthin [24] Theo nghiên cứu cứu của một số tác giả, tảo

Phaffia rhodozyma có khả năng tổng hợp astaxathin có đồng phân (3R, 3R), nó

không bị este hóa [9] [24]

1.2.3.2 Vi tảo Haematococcus pluvialis [22]

Vi tảo nước ngọt Haematococcus pluvialis là một loại tảo lục đơn bào, được

xem là sinh vật có khả năng tích lũy một hàm lượng Astaxanthin lớn nhất trong tự nhiên (10÷ 30 g/kg sinh khối khô, tức là gấp 1000÷3000 lần trong thịt cá hồi)

Haematococcus pluvialis chủ yếu chứa mono-eter của Astaxanthin với các axit béo

C16:0, C18:1, C18:2,…trong đó Astaxanthin tồn tại ở dạng đồng phân quang học (3S, 3’S) và gần n hư bị este hóa với axit béo để tạo thành mono hoặc dieste tức là dạng tồn tại trong tôm, cá,…dễ dàng hấp thụ [39] Trước đây, giá thành sản xuất vi tảo rất cao (khoảng 5÷20 USD/kg trọng lượng khô) nên không thể sử dụng

Haematococcus pluvialis như là một nguồn Astaxanthin cho mục đích thương mại

Gần đây nhờ sự phát triển của kỹ thuật nuôi tảo, giá thành sản xuất Haematococcus

pluvialis đã giảm đáng kể và làm cho nó trở thành một trong những nguồn

Astaxanthin tự nhiên có tiềm năng thương mại lớn nhất hiện nay Tuy nhiên, nuôi

trồng tảo H.pluvialis hiện nay đang gặp rất nhiều khó khăn, nguyên nhân chính là

do tảo này có tốc độ sinh trưởng chậm và chu kì sống phức tạp

1.2.3.3 Phế liệu giáp xác thủy sản [15] [35]

Trong các loài giáp xác thủy sản, Astaxanthin chủ yếu tập trung ở phần vỏ ngoài chiếm 58÷87% tổng lượng carotenoid Nó thường tồn tại ở dạng tự do, dạng mono hay dieste với các axit béo không no mạchdài hoặc dưới dạng phức carotenoprotein của dạng đồng phân quang học (3S, 3’S) Hàm lượng Astaxanthin trong vỏ tôm, cua thay đổi đáng kể tùy theo loài (10÷140mg/kg trọng lượng ướt) Hiện nay, ở Việt Nam tôm đông lạnh đang là sản phẩm xuất khẩu chính của ngành thủy sản, lượng PLT chiếm khoảng 50-70% nguyên liệu ban đầu tùy theo giống loài Ví dụ tôm càng xanh phế liệu vỏ đầu có thể lên đến 60% khối lượng tôm, với tôm sú chiếm khoảng 40%, tôm thẻ thì khoảng 37%, Đối với sản phẩm tôm bóc nõn và rút ruột thì mất mát theo vỏ tôm và đuôi khoảng 25% Như vậy, với con số

50.000 tấn, thì lượng PLT sinh ra lớn hơn 23.000 tấn/ năm [18] [41] Như vậy, vỏ tôm cua chính là một nguồn Astaxanthin đáng kể trong tự nhiên

1.3 Tình hình nghiên cứu chiết xuất Astaxanthin trên thế giới và trong nước

Nghiên cứu trên thế giới

Nhiều công trình nghiên cứu chiết rút Astaxanthin từ vỏ các loài giáp xác thủy sản đã sử dụng axit hay hỗn hợp các axit để loại bỏ canxicacbonat (giai đoạn khử khoáng) trước khi chiết rút Astaxanthin bằng dung môi thích hợp

Jonhson (1991) với đề tài “Astaxanthin from microbial sources” và các nghiên cứu mới đây đã cho biết việc tách chiết Astaxanthin theo các phương pháp qua xử lý bằng axit, kiềm hay nhiệt độ có thể dẫn đến sự phân hủy lượng lớn Astaxanthin Ngày nay, với công nghệ tiên tiến có thể cho phép chiết xuất Astaxanthin bằng phương pháp siêu tới hạn bằng cách sử dụng CO2 hay CO2 kết hợp với ethanol như một đồng dung môi Kết quả chiết xuất thu được Astaxanthin

có chất lượng tốt và hiệu quả kinh tế cao

Chen và Mayers (1982) đã sử dụng enzym thủy phân phế liệu giáp xác đã được đồng nhất với enzym protease và sau đó dùng dầu nành để trích ly thu hồi carotenoids Cho tới năm 1984 hai nhà khoa học này đã đưa ra phương pháp mới cho phép ước lượng được hàm lượng sắc tố trong các loại dầu ăn khác nhau, cơ sở của phương pháp dựa vào sự hấp thụ cực đại và hệ số hấp thụ của Astaxanthin trong các loài dầu khác nhau Năm 1985, xác định carotenoids trong phế liệu giáp xác đã đồng hóa được thu bằng các axit hóa và được cho vào dầu nành Sau đó, hỗn hợp được giữ nhiệt để cho sắc tố hòa tan vào trong dầu [10 ], [11]

Chang Duk Kang và Sang Jun Sim (2007) đã nghiên cứu trích ly thu hồi

Astaxanthin từ tảo Haematococcus bằng dầu thực vật Kết quả cho thấy ở bước

sóng 487 nm Astaxanthin hấp thụ tốt nhất với các loại dầu lần lượt là dầu Oliu 93,9%; dầu đậu nành (soybean oil) 91,7%; dầu bắp (corn oil): 89,3%; dầu hạt nho (grapeseed oil): 87,5% [21]

các loại dầu lần lượt là ( tính theo gam chất ướt): Dầu hướng dương (sunflower oil): 26,3 µg/g; dầu lạc (ground-nut oil): 23,1 µg/g; dầu mè (gigelly oil): 23,9 µg/g; dầu

mù tạt (mustard oil): 16,1 µg/g; dầu đậu nành (soya oil): 24,8 µg/g; dầu dừa (coconut oil): 24,7 µg/g; dầu cám gạo (rice bran oil): 24,3 µg/g [33]

Nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, vấn đề này còn rất mới mẻ, phần lớn chỉ có tài liệu nói về sản xuất chitin (chitosan) mà chưa có hoặc rất ít thông tin đề cập đến lĩnh vực trích ly carotenoids từ phụ phẩm tôm, mặc dù ở Việt Nam có rất nhiều nguồn tự nhiên cho Astaxanthin

KS Nguyễn Văn Ngoạn (1995) (đề tài KN-04-17, “Nghiên cứu công nghệ tổng hợp sử dụng phế thải trong sản xuất tôm đông lạnh xuất khẩu” đã xây dựng quy trình sử dụng nguyên liệu đầu và vỏ tôm tươi trải qua các công đoạn: khử protein (NaOH 3,5%), khử khoáng (HCl 1N) và thu hồi astaxanthin bằng dung môi acetone

Trần Ngọc Châu (2000) sử dụng nguyên liệu tôm sú tươi và dung môi aceton

để tách chiết astaxanthin, khác là sau khi chưng đuổi dung môi thu được dịch lẫn astaxanthin thì mang đi cô khô để thu hồi bột màu astaxanthin thô

Nói chung hai phương pháp tách chiết để thu hồi Astaxanthin trong phế liệu

vỏ tôm, cua đang được các nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước quan tâm

- Phương pháp hóa học: dùng dung môi hữu cơ hòa tan Astaxanthin rồi tiến hành chiết rút Astaxanthin khỏi vỏ tôm, phương pháp này tương đối đơn giản

- Phương pháp sinh học: sử dụng dầu thực vật chiết rút Astaxanthin ra khỏi

vỏ tôm; hoặc xử lý phế liệu tôm bằng enzym protease để thủy phân protein trước khi tách chiết

1.4 Nguyên lý tách chiết [1]

Chiết là quá trình chuyển chất cần chiết rút trong nguyên liệu vào dung môi

+ Khuyếch tán phân tử là sự chuyển vật chất cần chiết rút từ pha này sang pha khác do sự chuyển động nhiệt hỗn loạn trong môi trường lỏng tĩnh Trước hết là

ở bề mặt của hai loại dịch thể, ở hai bề mặt tiếp xúc, số phân tử chiết tương đối ít (vùng tương đối loãng), lúc này tạo ra sự chênh lệch nồng độ chất cần chiết

+ Sự chênh lệch về nồng độ càng lớn thì lực khuyếch tán của phân tử chất cần chiết từ vùng nồng độ cao tới vùng nồng độ thấp càng lớn Bề mặt khuyếch tán càng lớn vật chất khuyếch tán theo hướng này trong một đơn vị thời gian càng nhiều

Hệ số tốc độ khuyếch tán đối lưu là biểu thị lượng vật chất di chuyển khi chênh lệch về nồng độ là một đơn vị diện tích bề mặt và trong một đơn vị thời gian (ở đây là lượng chất cần chiết)

Trong khuyếch tán phân tử sự di chuyển vật chất nhờ vào động năng của chuyển động nhiệt phân tử Trong khuyếch tán đối lưu sự di chuyển vật chất là nhờ năng lượng bên ngoài dẫn tới

Khuyếch tán phân tử và khuyếch tán đối lưu gọi là khuyếch tán nồng độ vì động lực của quá trình khuyếch tán là do chênh lệch nồng độ

 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết

Trong quá trình chiết hiệu suất và vận tốc chiết chịu ảnh hưởng của:

- Hình thái, tính chất và cấu tạo của tổ chức nguyên liệu:

+ Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào là yếu tố cơ bản thúc đẩy quá trình chiết nhanh chóng và hoàn toàn bằng dung môi hữu cơ Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào càng nhiều thì sự tiếp xúc giữa chất cần chiết và dung môi càng tăng nên rút ngắn được thời gian chiết và chiết được triệt để hơn

+ Kích thước nguyên liệu cũng gây ảnh hưởng đến quá trình chiết Kích thước càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi càng tăng, hiệu suất chiết tăng Tuy nhiên, cũng nhỏ tới mức nhất định vì quá nhỏ nguyên liệu dễ bị vón lại, các hạt mịn lắng đọng trên các lớp nguyên liệu Mặt khác nguyên liệu quá nhỏ nó bị cuốn vào dung dịch chiết gây khó khăn cho quá trình xử lý dung dịch chiết sau khi chiết

- Sự chênh lệch nồng độ chất cần chiết trong nguyên liệu và dung môi phải lớn Muốn tạo được điều kiện này ta phải tạo ra những yếu tố sau:

+ Nguyên liệu chiết phải có năng lực hút nhỏ nhất đối với dung môi để tạo ra nồng độ chất cần chiết trong dung môi phía trong nguyên liệu càng cao để quá trình khuyếch tán các phân tử chất cần chiết đi ra càng mạnh

+ Tỷ lệ dung môi trên nguyên liệu phải lớn Tuy nhiên chỉ ở mức độ nhất định hợp lý Nếu tỷ lệ quá lớn làm cho nồng độ chất cần chiết trong dung dịch chiết rút được thấp, gây khó khăn cồng kềnh trong sản xuất

+ Lợi dụng nguyên lý ngược dòng để tạo ra sự chênh lệch nồng độ lớn hay thay đổi dung môi chiết nhiều lần

- Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian chiết, độ ẩm của nguyên liệu chiết,…

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Phế liệu tôm

Phế liệu tôm sú được thu mua tại Công ty Cổ phần XNK Thủy sản Hà Nội Phế liệu tôm được rửa sạch, sau đó để ráo nước và hong khô sơ bộ ngoài trời Sau

đó, được chia làm 3 loại nguyên liệu để sử dụng trong nghiên cứu

Loại thứ nhất : phế liệu tôm nhận được từ tôm tươi bóc vỏ và được làm sạch, sau đó nghiền thành bột (tôm ướt), có độ ẩm 78%

Loại thứ hai: là loại phế liệu tôm thứ nhất được sấy ở 650C trong 20 giờ, sau

đó đem nghiền thành bột mịn, có độ ẩm là 4,92%

Loại thứ ba: phế liệu tôm nhận được từ tôm đã qua xử lý sơ bộ để dễ tách vỏ bằng cách chần ở 300C; hoặc 600C; hoặc luộc chín ở 1000C, được sấy ở 650C trong

20 giờ, sau đó đem nghiền thành bột mịn, có độ ẩm là 5%

Hình 2.1 Phế liệu tôm khô

2.1.2 Các loại dầu thực vật

2.1.2.1 Dầu đậu nành Tường An

Hãng sản xuất: Công ty Tường An

Được sản xuất từ hạt đậu tương

có chứa hàm lượng cao 2 axít béo không no là

Omega -3 và Omega – 6

Độ nhớt ở 400C: 19,53 Cp

2.1.2.2 Dầu Hướng dương Simply

Hãng sản xuất: Công ty dầu Cái Lân

Được sản xuất từ hạt hướng dương

Độ nhớt ở 400

C: 16,36 Cp

2.1.2.3 Dầu cọ

Thu mua tại: Công ty Xuất Nhập Khẩu

Namgoo, Hưng Yên

Được sản xuất từ quả cọ

Độ nhớt ở 400C: 28,46 Cp