Thử nghiệm khả năng ứng dụng Enzyme protease

Thử nghiệm khả năng ứng dụng Enzyme protease từ nội tạng tôm trong sản xuất Chitin (74 trang)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

**************************

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG PROTEASE

TỪ NỘI TẠNG TÔM TRONG SẢN XUẤT CHITIN

Ngành học : CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Niên khóa : 2003 – 2007

Sinh viên thực hiện : TRẦN THỊ NGỌC HÀ

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2007

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

**************************

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP VĂN BẰNG KỸ SƯ

THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG PROTEASE

TỪ NỘI TẠNG TÔM TRONG SẢN XUẤT CHITIN

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS - TS NGUYỄN TIẾN THẮNG TRẦN THỊ NGỌC HÀ

ThS NGUYỄN LỆ HÀ

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2007

iii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn:

Ba mẹ và những người thân trong gia đình đã giúp con có sự thành đạt như hôm nay

Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TP HCM, ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ sinh học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trường

PGS – TS Nguyễn Tiến Thắng, ThS Nguyễn Lệ Hà, CN Đỗ Thị Tuyến đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp

Các anh chị tại phòng Các chất có hoạt tính sinh học đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực tập tốt nghiệp

Bạn Lê Minh Thông, Trương Minh Dũng, Ngô Thị Thu Ngân và Cao Thị Thanh Loan

Các bạn bè thân yêu của lớp CNSH K29 đã chia xẻ cùng tôi những vui buồn trong thời gian học cũng như hết lòng hổ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập

iv

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Thử nghiệm khả năng ứng dụng Enzyme protease từ nội

tạng tôm trong sản xuất Chitin” được tiến hành tại phòng thí nghiệm Viện Sinh

học nhiệt đới, thời gian từ tháng 4 đến tháng 7/2007 với mục đích xem xét Enzyme

từ nội tạng tôm có thể dùng để thủy phân, loại protein thay thế cho việc dùng NaOH hay không

Thử nghiệm sản xuất Chitin được bố trí trên cả 2 loại nguyên liệu là vỏ tôm khô

và tươi, dưới cả 2 hình thức khử: khử khoáng trước và khử protein trước

Công đoạn khử khoáng thực hiện bằng cách: xử lý với HCl 10%; trong 5 giờ; ở nhiệt độ phòng; tỷ lệ giữa nguyên liệu vỏ tôm tươi và dung dịch HCl là 1:5 (W/V), đối với vỏ tôm khô là 1:10 (W/V)

Đối với công đoạn tẩy màu: với KMnO4 1%, H2SO4 10%; trong 1,5 giờ và với

Na2S2O3 2%; trong 15 phút

Kết quả đã xác định được các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân protein

vỏ tôm bằng chế phẩm protease thô từ nội tạng tôm như sau:

 Đối với quá trình sản xuất Chitin thực hiện thủy phân protein trước:

- Nồng độ Enzyme thủy phân tốt nhất ở cả vỏ khô và vỏ tươi là 6%

- Nhiệt độ thủy phân tốt nhất: ở vỏ khô là 550C, ở vỏ tươi là 600C

- pH thủy phân tốt nhất ở cả vỏ khô và vỏ tươi là 7

- Thời gian thủy phân tốt nhất ở cả 2 loại vỏ là 4 giờ

 Đối với quá trình sản xuất Chitin thực hiện khử khoáng trước:

- Nhiệt độ thủy phân tốt nhất: ở vỏ khô là 600C, ở vỏ tươi là 550

C

- pH thủy phân tốt nhất ở cả vỏ khô và vỏ tươi là 7

- Thời gian thủy phân tốt nhất ở cả 2 loại vỏ là 4 giờ

v

MỤC LỤC

CHƯƠNG TRANG Trang tựa Lời cảm ơn iii

Tóm tắt iv

Mục lục v

Danh sách các hình viii

Danh sách các bảng ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Những khái niệm chung về Enzyme 3

2.1.1 Đại cương về Enzyme 3

2.1.1.1 Lịch sử phát triển 3

2.1.1.2 Định nghĩa 4

2.1.1.3 Bản chất của Enzyme 4

2.1.1.4 Phân loại 5

2.1.1.5 Hoạt tính Enzyme 6

2.1.2 Đại cương về Enzyme protease 6

2.1.2.1 Định nghĩa 6

2.1.2.2 Nguồn thu nhận 7

2.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thủy phân bằng Enzyme 8

2.1.2.4 Ứng dụng 10

2.2 Đại cương về tôm và Enzyme protease từ tôm 11

2.2.1 Đại cương về tôm 11

2.2.2 Thành phần hoá học trong các phần của tôm 14

2.2.3 Enzyme protease từ tôm 15

2.2.3.1 Tính chất 15

2.2.3.2 Phân loại 17

2.3 Chitin 17

vi

2.3.1 Đại cương về Chitin 17

2.3.2 Đặc tính lý hoá học 19

2.3.3 Sự tổng hợp Chitin ở loài giáp xác 20

2.3.4 Ứng dụng của Chitin 21

2.3.5 Tình hình nghiên cứu Chitin trên thế giới và ở Việt Nam 23

2.3.5.1 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ Chitin trên thế giới 23

2.3.5.2 Tình hình nghiên cứu Chitin ở Việt Nam 24

2.3.6 Các phương pháp chiết tách Chitin 26

2.3.6.1 Phương pháp hóa học 26

2.3.6.2 Phương pháp sinh học 30

Chương 3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Địa điểm thí nghiệm 32

3.2 Nguyên liệu 32

3.3 Hóa chất và các thiết bị thí nghiệm chủ yếu đã sử dụng 33

3.4 Phương pháp nghiên cứu 34

3.4.1 Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu 34

3.4.1.1 Phương pháp xác định hàm lượng protein theo Bradford 34

3.4.1.2 Phương pháp xác định hoạt tính Enzyme protease (phương pháp Amano)36 3.4.2 Phương pháp tách chiết và thu nhận Enzyme protease 38

3.4.3 Phương pháp sản xuất Chitin bằng Enzyme protease từ nội tạng tôm 40

3.4.4 Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thủy phân vỏ tôm thích hợp bằng chế phẩm thô protease nội tạng tôm 42

3.4.4.1 Xác định nồng độ Enzyme thủy phân thích hợp 42

3.4.4.2 Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 43

3.4.4.3 Xác định pH thủy phân thích hợp 43

3.4.4.4 Xác định thời gian thủy phân thích hợp 44

3.5 Các phương pháp xử lý số liệu 44

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Quá trình thủy phân vỏ tôm bằng chế phẩm thô protease nội tạng tôm trên vỏ tôm được thủy phân protein trước 45

4.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ Enzyme thủy phân 45

4.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân 47

vii

4.1.3 Ảnh hưởng của pH thủy phân 49

4.1.4 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân 51

4.2 Quá trình thủy phân vỏ tôm bằng chế phẩm thô protease nội tạng tôm trên vỏ tôm được khử khoáng trước 52

4.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân 52

4.2.2 Ảnh hưởng của pH thủy phân 54

4.2.3 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân 55

4.3 Kết quả so sánh hiệu suất và đánh giá cảm quan giữa các mẫu sản phẩm Chitin thu được 56

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận 58

5.2 Đề xuất ý kiến 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC 61

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG

Hình 2.1: Tôm 12

Hình 3.1: Nội tạng tôm 33

Hình 3.2: Máy ly tâm lạnh 33

Hình 3.3: Bể ổn nhiệt 33

Hình 3.4: Máy đo quang phổ UV- Vis 34

Hình 4.1a: Ảnh hưởng của nồng độ Enzyme trong dịch thủy phân đến sự giảm hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính Enzyme protease trong quá trình thủy phân vỏ tôm khô 46

Hình 4.1b: Ảnh hưởng của nồng độ Enzyme trong dịch thủy phân đến sự giảm hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính Enzyme protease trong quá trình thủy phân vỏ tôm tươi 46

Hình 4.2a: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm khô 48

Hình 4.2b: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm tươi 48

Hình 4.3a: Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm khô 50

Hình 4.3b: Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm tươi 50

Hình 4.4a: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm khô 51

Hình 4.4b: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm tươi 51

Hình 4.5a: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm khô sau khử khoáng 52

Hình 4.5b: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm tươi sau khử khoáng 53

ix Hình 4.6a: Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein

hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm khô sau khử khoáng 54

Hình 4.6b: Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm tươi sau khử khoáng 54

Hình 4.7a: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm khô sau khử khoáng 55

Hình 4.7b: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm tươi sau khử khoáng 56

Hình 4.8: Nguyên liệu và sản phẩm 57

Hình 3.5: Đường chuẩn protein 61

Hình 3.6: Đường chuẩn protease 61

xi Bảng 4.7b: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hoạt tính Enzyme protease và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân vỏ tôm tươi sau khử khoáng 68

xii

Trong thời gian gần đây, phương pháp chế biến sinh học, bằng phương pháp công nghệ Enzyme đã được nghiên cứu và bước đầu áp dụng để thay thế phương pháp hóa học trong sản xuất Chitin nhằm hạn chế những khiếm khuyết do phương pháp hóa học gây ra

Với mức đóng góp 70-80% giá trị tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản Việt Nam, nên hiện nay tôm là mặt hàng chế biến xuất khẩu chủ lực của ngành, chủ yếu là tôm đông lạnh Tôm là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao (chứa 21,04% protein theo nghiên cứu của TS Nguyễn Việt Dũng về tôm sú) nên nó là mặt hàng rất đươc ưa chuộng trên thị trường thế giới Theo báo cáo của Bộ Thủy Sản, sản lượng tôm năm 2003 là 193.973 tấn Tùy thuộc vào phương pháp chế biến và sản phẩm cuối cùng, phế liệu tôm có thể chiếm từ 40-70% khối lượng tôm nguyên liệu Tương ứng với sản lượng tôm nước ta, hằng năm sẽ có một khối lượng tôm khổng

lồ gồm đầu và vỏ tôm được tạo ra Đặc biệt trong đầu tôm có nội tạng chứa Enzyme protease, Enzyme có hoạt tính rất cao, có khả năng thủy phân protein rất tốt

Ở nước ta hiện nay, nguồn phế liệu đầu và vỏ tôm chưa được tận dụng triệt để hoặc chưa tận dụng những phế liệu này trên quy mô lớn hay không có hướng tận dụng trực tiếp nguồn phế liệu này, đầu tôm được bán với giá rất rẻ hoặc cho, bán không hết phải bỏ đi

2 Tình trạng trên đặt ra yêu cầu cấp bách cho các nhà khoa học, công nghệ ngành thủy sản là: sử dụng hợp lý và hiệu quả lượng phế liệu tôm rất lớn do các nhà máy chế biến thủy sản tạo ra hằng ngày để sản xuất ra những sản phẩm mới, có giá trị cao

Một trong những hướng giải quyết yêu cầu trên là chiết rút chế phẩm protease có hoạt tính cao từ đầu và nội tạng tôm rồi sử dụng chế phẩm này để tạo ra những sản phẩm mới cho xã hội, vừa giảm thiểu chất thải, vừa thoả mãn nhu cầu mở rộng mặt hàng thủy sản, nâng cao hiệu quả kinh tế ngành chế biến thủy sản

Với mong muốn góp phần giải quyết những yêu cầu trên và tận dụng nguồn Chitin dồi dào trong phế liệu tôm, chúng tôi thực hiện đề tài:

“ Thử nghiệm khả năng ứng dụng Enzyme protease nội tạng tôm trong sản

xuất Chitin”

1.2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích chung của đề tài là: Nghiên cứu khả năng ứng dụng chế phẩm thô protease nội tạng tôm để thủy phân vỏ tôm sản xuất Chitin

Để đạt được các mục đích này, các mục tiêu cụ thể như sau:

- Xác định nồng độ chế phẩm Enzyme cần thiết cho quá trình thủy phân protein

- Xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân protein như:

Nhiệt độ quá trình

Điều kiện pH

Thời gian xử lý vỏ tôm (khô hoặc tươi) bằng Enzyme

3

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Những khái niệm chung về Enzyme

2.1.1 Đại cương về Enzyme ([1], [3], [4])

2.1.1.1 Lịch sử phát triển

Enzyme đã được sử dụng từ rất lâu Nướng bánh mì, nấu rượu vang, sản xuất dấm, tương, chao,… ở các mức độ khác nhau là những quá trình sinh học xưa nhất trong lịch sử phát triển văn minh nhân loại Cho đến nay, ở đa số các nước đang phát triển, các hình thức sản xuất trên vẫn còn tiếp tục phổ biến ở dạng cải biến nhờ

sự hổ trợ của công nghệ Enzyme hiện đại

Chế phẩm Enzyme trong dịch chiết xuất từ động vật, thực vật đã được sử dụng rất lâu trước khi người ta biết được bản chất của Enzyme

Ngay từ đầu thế kỷ 19 đã có những nghiên cứu ghi nhận sự hiện diện của chất xúc tác sinh học – Enzyme trong quá trình tiêu hóa ở nước bọt, dạ dày và ruột Năm 1850, Pasteur vĩ đại đưa ra nhận định là quá trình lên men đường thành rượu bởi nấm men được tác nhân xúc tác sinh học gọi là ferment (fermentation – sự lên men) xúc tác Sau này tác nhân trên được gọi thống nhất là Enzyme

Đặc biệt Buchner vào 1897 đã chứng minh chính dịch chiết nấm men (chứ không phải toàn bộ tế bào nấm men) có khả năng lên men đường thành rượu Đó là bằng chứng xác thực về sự tham gia của chính bản thân Enzyme trong quá trình lên men

Năm 1926, lần đầu tiên Sammer nhận được tinh thể Enzyme urease

Năm 1930, Northrop nhận được tinh thể pepsin và trypsin và đã chứng minh bản chất của Enzyme là protein và đặt nền móng cho những nghiên cứu cơ bản về Enzyme Cũng vào thời kỳ này Haldane viết quyển “Enzyme”, mặc dù lúc đó bản chất phân tử của Enzyme còn là bí mật, nhưng tác giả đã đưa ra dự đoán tuyệt vời

về vai trò của các tương tác và liên kết yếu giữa Enzyme và cơ chất trong cơ chế hoạt động của Enzyme Điều này vẫn giữ nguyên tính thời sự trong thời đại của chúng ta

Tuy nhiên, việc sử dụng Enzyme cho mục đích sản xuất công nghiệp lại được bắt đầu trên cơ sở Enzyme vi sinh vật được người Mỹ gốc Nhật tên là Okishi

4 Takamine khởi xướng đầu tiên dựa trên nguồn Enzyme từ nấm mốc Năm 1894 ông được nhận bằng sáng chế về sản xuất Enzyme diastase từ nấm sợi và ông đặt tên cho sản phẩm là Takadiastase, là hỗn hợp chứa Enzyme carbohydrase và protease được sản xuất bằng kỹ thuật lên men bán rắn bề mặt hay còn gọi là kỹ thuật koji trên cám lúa mì ẩm có bổ sung muối và vi lượng

Trong giai đoạn cuối thế kỷ 20, các nghiên cứu trong lĩnh vực này tập trung vào nghiên cứu vai trò xúc tác của Enzyme trong các quá trình trao đổi chất của tế bào

Đã tinh sạch được hàng ngàn Enzyme và nhờ vậy đã làm sáng tỏ cấu trúc không gian và chức năng xúc tác của hàng trăm Enzyme khác nhau

2.1.1.2 Định nghĩa

Enzyme là protein xúc tác sinh học, do tế bào sống sản xuất ra, có tác dụng tăng tốc độ và hiệu suất phản ứng hóa sinh, mà sau phản ứng vẫn còn giữ nguyên khả năng xúc tác (Theo tiếng Hi Lạp: -en có nghĩa là trong, còn -zyme có nghĩa là bột chua)

Sự hiểu biết về Enzyme có ý nghĩa thực tiễn rất lớn Rất nhiều dạng bệnh lý liên quan trực tiếp đến sự vắng mặt hoặc xáo trộn mật độ của Enzyme Ngoài ra, càng ngày Enzyme càng được sử dụng rộng rãi trong chẩn đoán y học, trong công nghiệp hóa học, trong công nghiệp vi sinh vật, trong chế biến thực phẩm và sản xuất nông nghiệp

2.1.1.3 Bản chất của Enzyme

Ngoài nhóm nhỏ phân tử RNA có hoạt tính xúc tác, tuyệt đại đa số Enzyme có bản chất là protein và sự thể hiện hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào cấu trúc bậc 1, 2,

3 và 4 của phân tử và trạng thái tự nhiên của nó Enzyme có MW thay đổi rất rộng

từ 12.000 Da đến hàng vài trăm nghìn Da

Enzyme là protein có hoạt tính sinh học nên có đủ tính chất của protein Giống với các protein hình hạt khác, Enzyme có thể hòa tan trong nước, dung dịch đệm phosphate, dung dịch đệm Tris, dung dịch muối sinh lý…

Dung dịch Enzyme có tính chất của dung dịch keo ưa nước Enzyme trong dung dịch dễ dàng bị kết tủa dưới tác dụng của muối trung hòa như Sulphatamon hoặc các dung môi hữu cơ như ethanol, acetone,… ở nhiệt độ thấp nhưng không bị mất hoạt tính xúc tác Do đó, có thể dùng các tác nhân này để thu chế phẩm Enzyme

5 Ngược lại, dưới tác dụng của các yếu tố gây biến tính protein (nhiệt độ cao, acid hoặc kiềm đặc, muối kim loại nặng nồng độ cao) Enzyme thường bị mất khả năng xúc tác Và mức giảm hoạt độ tương ứng với mức độ biến tính của phân tử protein – Enzyme

2.1.1.4 Phân loại

Rất nhiều Enzyme được đặt tên bằng cách thêm đuôi –ase vào tên gọi cơ chất hoặc tên gọi mô tả quá trình xúc tác của nó, ví dụ urease là Enzyme thủy giải ure Một số Enzyme khác như pepsin, trypsin,… lại không gọi theo tên cơ chất mà vẫn gọi theo tên truyền thống

Để thống nhất tên gọi Enzyme, theo quy ước quốc tế, tên Enzyme thường có 2 phần: phần đầu là tên cơ chất, phần sau chỉ tên kiểu phản ứng mà chúng xúc tác Năm 1960, Hiệp hội hóa sinh quốc tế đã thống nhất xây dựng hệ thống phân loại Enzyme quốc tế Trong hệ thống phân loại này, tất cả các Enzyme được phân thành

6 lớp:

 Oxydoreductase: Enzyme xúc tác cho phản ứng oxy hóa khử

 Transpherase: Enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển vị

 Hydrolase: Enzyme xúc tác cho quá trình thủy phân

 Liase: Enzyme tham gia xúc tác cho phản ứng loại CO2 (Pyruvate decarboxylase) hay phản ứng tách thuận nghịch phân tử nước (Fumarate hydrolase)

 Isomerase: Enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển hóa tương hổ phức tạp giữa galactose và glucose

 Ligase: Enzyme xúc tác cho phản ứng carboxyl hóa pyruvic acid, tạo thành oxaloacetid acid

2.1.1.5 Hoạt tính Enzyme

Enzyme là nhóm protein chuyên biệt hóa cao có vai trò và chức năng sinh học quan trọng bậc nhất đi với tế bào và cơ thể sống – là chất xúc tác sinh học có khả năng xúc tác với độ đặc hiệu tuyệt vời Chúng xúc tác đặc hiệu các phản ứng hóa học ở điều kiện sống bình thường mà các chất xúc tác hóa học khác không thể thực hiện nổi Enzyme tham gia xúc tác tất cả các phản ứng biến đổi trong tế bào và cơ thể sống, trong đó khá nhiều Enzyme đóng vai trò điều hòa làm nhạc trưởng điều khiển sự phối hợp nhịp nhàng các phản ứng trong quá trình trao đổi chất

Cần lưu ý: Trong quá trình thủy phân, phản ứng thủy phân cơ chất là phản ứng chính nhưng không phải duy nhất mà còn có một số phản ứng phụ Như: trong phản ứng thủy phân protein thành axit amin, các phản ứng phụ có thể là phản ứng phân huỷ axit amin thành các sản phẩm thứ cấp, phản ứng Melanoidin tạo thành các hợp chất màu…

- Pepsin có ở niêm mạc dạ dày, được tiết ra ngoài tế bào cùng với dịch vị

- Renin chỉ có ở ngăn thứ tư trong dạ dày bê non dưới 5 tháng tuổi, là Enzyme đông

tụ sữa điển hình trong công nghệ sản xuất fromage

- Papain có trong mủ cây đu đủ, quả đu đủ còn xanh

- Bromelin có trong thân cây thơm và quả thơm xanh

- Ficin có trong mủ cây sung, quả sung, quả vả

Từ vi sinh vật

Nhiều loài vi sinh vật có khả năng tổng hợp mạnh protease Các Enzyme này có thể ở trong tế bào (protease nội bào) hoặc được tiết vào trong môi trường nuôi cấy (protease ngoại bào) Cho đến nay các protease ngoại bào được nghiên cứu kỹ hơn các protease nội bào Một số protease ngoại bào đã sản xuất ở quy mô công nghiệp

và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kỹ nghệ khác nhau trong nông nghiệp

8

- Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

Khi nồng độ cơ chất thấp, tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ cơ chất Nhưng khi tăng nồng độ cơ chất đến mức nào đó, nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất thì tốc độ phản ứng cũng sẽ không tăng

Với từng Enzyme, nồng độ tới hạn của cơ chất cũng như với từng cơ chất, nồng

độ tới hạn của Enzyme phụ thuộc vào điều kiện của qúa trình phản ứng Vì vậy, với từng Enzyme khi dùng để thủy phân một cơ chất cụ thể, trong những điều kiện cụ thể, cần nghiên cứu để xác định nồng độ tới hạn của Enzyme

- Ảnh hưởng của các chất kìm hãm và các chất hoạt hóa

Hoạt độ của Enzyme có thể bị thay đổi dưới tác dụng của một số chất vô cơ và hữu cơ khác nhau Các chất này có thể làm tăng (chất hoạt hóa) hoặc làm giảm (chất kìm hãm) hoạt độ Enzyme Tác dụng của chúng có thể là đặc hiệu hoặc không đặc hiệu và thay đổi tùy từng chất, tùy từng Enzyme

Chất kìm hãm (chất ức chế) là các chất khi có mặt trong phản ứng Enzyme sẽ làm cho Enzyme bị giảm hoạt tính nhưng không bị chuyển hóa bởi Enzyme Các chất này có thể là những ion, các phân tử vô cơ, hữu cơ, kể cả các protein

Chất hoạt hóa là những chất làm tăng hoạt tính xúc tác của Enzyme hoặc làm cho Enzyme chuyển thành dạng hoạt động từ dạng không hoạt động Các chất này thường có bản chất hóa học khác nhau, có thể là các anion, các ion kim lọai hoặc các chất hữu cơ Chất hoạt hóa có thể làm tăng hay phục hồi hoạt tính của Enzyme một cách trực tiếp hoặc gián tiếp

- Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng Enzyme và tốc độ phản ứng Enzyme không phải lúc nào cũng tỉ lệ thuận với nhiệt độ phản ứng Tốc độ phản ứng chỉ tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định Vượt quá giới hạn đó, tốc độ phản ứng sẽ giảm và dẫn đến mức triệt tiêu

Nếu đưa nhiệt độ lên cao hơn mức nhiệt độ thích hợp, hoạt tính Enzyme sẽ bị giảm, khi đó Enzyme không có khả năng phục hồi lại hoạt tính

Ngược lại, ở nhiệt độ 00C, Enzyme bị han chế rất mạnh, nhưng khi đưa nhiệt độ lên từ từ hoạt tính Enzyme sẽ tăng dần đến mức thích hợp

Ở nhiệt độ thấp (0-410C), vận tốc phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng Sự gia tăng vận tốc này đơn thuần là do cung cấp năng lượng cho phản ứng

Mỗi Enzyme có một giá trị pH thích hợp, không cố định mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: cơ chất, dung dịch đệm, nhiệt độ…

Với nhiều Enzyme protease, pH thích hợp ở vùng trung tính, nhưng cũng có một

số Enzyme có pH thích hợp rất thấp (pepxin, protease axit của vi sinh vật,…) hoặc khá cao như subtilin, có pH thích hợp lớn hơn 10

- Ảnh hưởng của thời gian thủy phân

Trong quá trình thủy phân, thời gian tác dụng của Enzyme lên cơ chất dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ mịn của nguyên liệu, pH, nhiệt độ,… Thời gian thủy phân cần đủ dài để Enzyme phân cắt các liên kết trong cơ chất tạo thành các sản phẩm cần thiết của quá trình thủy phân Khi cơ chất cần thủy phân đã thủy phân hết, quá trình thủy phân kết thúc Thời gian thủy phân phải thích hợp để đảm bảo hiệu suất cao đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt

Trong thực tế, thời gian thủy phân phải xác định bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế cho từng quá trình thủy phân cụ thể

2.1.2.4 Ứng dụng

Trong công nghiệp thực phẩm

10

- Enzyme protease được sử dụng trong chế biến thịt, làm cải biến giá trị cảm quan, làm tăng giá trị sản phẩm Người ta sử dụng protease từ dứa, đu đủ, nội tạng động vật để thuỷ phân làm mềm nguyên liệu hoặc thuỷ phân nguyên liệu tạo thành các dạng dịch thuỷ phân dễ hấp thu, dễ tiêu hoá

- Trong chế biến nước giải khát, trong công nghiệp bia, các chế phẩm protease

sử dụng để làm trong dịch quả, dịch bia tạo điều kiện cho quá trình lọc

- Dùng protease trong công nghiệp chế biến sữa, làm phomat

- Sản xuất nước chấm: nước mắm, tương, chao,…

- Protease dùng làm tăng giá trị sản phẩm về mặt thương mại của các sản phẩm

có giá trị thấp, như: dùng protease để thủy phân protein trong phế liệu công nghiệp thực phẩm (xương, collagen,…) thành các dạng hoà tan thu dịch đạm thủy phân cho người hoặc thức ăn chăn nuôi

- Dùng protease để thuỷ phân màng tế bào gan cá để trích ly dầu cá hoặc để tinh chế guanin

Trong công nghiệp dệt

Dùng chế phẩm protease để sản xuất dung dịch hồ tơ làm tăng độ bóng, không ảnh hưởng đến độ bền của tơ

Trong công nghiệp phim ảnh

Protease được dùng để sản xuất gellatin phủ trên bề mặt phim ảnh, dùng để tái sinh ảnh, giấy ảnh và các phim chụp X-quang

Trong công nghiệp da

Protease được dùng để tẩy sơ bộ da nguyên liệu, làm mềm da, tăng lượng lông thu hồi và tỷ lệ thu hồi tăng 25-30% so với khi dùng phương pháp hoá học, da có chất lượng cao

Trong công nghiệp sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, công nghiệp mỹ phẩm

Protease được thêm vào để sản xuất xà phòng, thuốc đánh răng, để tẩy sạch các vết máu mủ hoặc bổ sung protease vào kem bôi mặt, có tác dụng loại được các lớp biểu bì chết, làm mịn da

Trong công nghiệp dược phẩm

Protease được dùng để bổ sung vào thuốc chữa bệnh thiếu Enzyme tiêu hoá, thuốc tiêu mủ ở các vết thương và giảm đau cho người bệnh

11

2.2 Đại cương về tôm và Enzyme protease từ tôm ([9], [10])

2.2.1 Đại cương về tôm

Tôm trong bộ Decapoda, ngoại trừ cận bộ Brachyura bao gồm các loài cua, cáy

và có thể là một phần của cận bộ Anomura bao gồm các loài tôm ở nhờ (ốc mượn hồn) Cụ thể như sau:

 Thalassinidea: "Tôm hùm bùn" và "tôm ma"

12 Bên cạnh sản lượng tôm khai thác tự nhiên, sản lượng tôm nuôi của Việt Nam cũng tăng lên nhanh chóng, trong đó sản phẩm tôm sú nuôi hiện nay đứng ở vị trí hàng đầu trên thế giới

Tôm biển của Việt Nam ngày nay không những là món ăn quen thuộc đối với người dân Việt Nam mà còn có giá trị trên thị trường thực phẩm thế giới Thịt tôm biển của Việt Nam có hương vị thơm ngon, thành phần dinh dưỡng cao, tuy nhiên sản lượng khai thác phần lớn là cỡ trung bình và nhỏ, cỡ lớn chủ yếu chỉ đạt tới size 26-30 hoặc lớn hơn nhưng khối lượng không đáng kể

Nghề nuôi tôm của Việt Nam đã và đang được phát triển mạnh và mang lại hiệu quả kinh tế lớn đối với xuất khẩu thuỷ sản của Việt Nam Ngoài tôm sú được nuôi phổ biến, tôm chân trắng cũng đã bắt đầu được thử nghiệm nuôi để tạo thêm sự đa dạng phục vụ nhu cầu xuất khẩu và tiêu thụ nội địa

Vùng phân bố

Suốt dọc bờ biển Việt Nam nơi nào cũng bắt gặp các loài tôm thuộc các họ tôm

có giá trị kinh tế và xuất khẩu cao, song tuỳ theo thời gian, địa hình biển, thời tiết và các đối tượng đánh bắt khác nhau, hình thành các khu vực đánh bắt chủ yếu: ven bờ phía Tây Vịnh Bắc Bộ, vùng biển Nam Thanh Hoá-Bắc Nghệ An là bãi tôm quan trọng thứ 2 của ven bờ phía Tây Vịnh Bắc Bộ, chạy từ lạch Ghép đến lạch Quèn và bãi tôm vịnh Diễn Châu, vùng biển Nam Hà Tĩnh, vùng biển miền Trung, vùng biển Nam Bộ, vùng biển gần bờ phía Tây (Vịnh Thái Lan),…

Nuôi tôm

Tôm sú là đối tượng nuôi xuất khẩu chính Vùng nuôi thích hợp là khu vực nước

lợ có độ mặn từ 2‰ đến 25‰ Tôm được nuôi trong các ao đầm nước lợ ở cả vùng cao và vùng triều Một số nơi nuôi xen kẽ vụ lúa, vụ tôm và nuôi chung với cá rô phi, cua và rong câu Năng suất bình quân cả nước là 400kg/ha/vụ Năng suất có nơi đạt bình quân 4000kg/ha Tùy theo vùng, miền có thể nuôi 1-2 vụ/năm

Mùa vụ thu hoạch : rải rác từ tháng 4 đến tháng 9 Chính vụ, sản lượng cao

nhất vào tháng 5, 6, 7

Xuất khẩu

Xuất khẩu tôm của Việt Nam tăng trưởng liên tục hàng năm Tính trung bình trong đầu những năm 2000, sản lượng tôm đông lạnh xuất khẩu hằng năm đạt khoảng 150.000 tấn, trị giá gần 1tỷ USD

13 Tôm của Việt Nam đã có mặt trên 70 thị trường ở khắp các châu lục trên thế

giới

Có hơn 50 mặt hàng tôm đông lạnh xuất khẩu, được chế biến dưới nhiều dạng

sản phẩm khác nhau như tươi sống, đông lạnh, các sản phẩm chế biến sẵn, chế biến

ăn liền, các sản phẩm phối chế, các sản phẩm khô, đóng hộp, làm lên men chua

Các nhà máy chế biến tôm ở Việt Nam hiện nay phần lớn đều có hệ thống trang

thiết bị hiện đại và áp dụng các công nghệ tiên tiến nhất trên thế giới với các tiêu

chuẩn chất lượng được ứng dụng theo quốc tế như Chương trình chất lượng (QMS)

theo HACCP, ISO 9001-2000, SSOP, GMP Các hệ thống dây chuyền IQF tự động

hiện đại có khả năng sản xuất các mặt hàng giá trị cao

Thành phần dinh dưỡng của tôm biển:

Các loài tôm biển được chế biến xuất khẩu chủ yếu : tôm sú, tôm bạc (tôm he

chân trắng), tôm sắt, tôm thẻ, tôm chì

2.2.2 Thành phần hoá học trong các phần của tôm

 Theo Samuel keyers, 1985, đầu tôm chứa một lượng lớn những chất dinh dưỡng, như các acid amin, Nucleotid rất hấp dẫn tính ăn của các loài động vật thuỷ

sản nên được tận dụng để bổ sung vào khẩu phần ăn của chúng hoặc cho gia súc,

gia cầm (Samuel P.M, 1986)

Thành phần hoá học trong đầu tôm

Ẩm độ Đạm toàn phần Protein thô Lipid Canxi Phospho

73,22 1,86 11,64 2,01 2,19 0,37 (Kết quả phân tích tại Viện Pasteur) Protein thuộc loại hoàn thiện và chứa nhiều acid amin như: tyrozyn, tryptophan,

xistin và ít lyzyn, histidin hơn so với các protein của thịt cá Thịt tôm còn chứa một

lượng lớn vitamin B2 cũng như các nguyên tố khoáng, Ca, P, Fe, Cu, Iot,…

Thành phần dinh dưỡng trong 100 g sản phẩm ăn được Thành phần chính Muối khoáng Vitamin

Calories Moisture Protein Lipid Glucid Ash Calci Phosphor Iron A B1 B2 PP

82 79,2 17,6 0,9 0,9 1,4 79 184 1,6 20 0,04 0,08 2,3

14

 Cơ quan nội tạng của tôm [4]

Khi giải phẫu tôm, người ta thấy cơ quan nội tạng của tôm tập trung chủ yếu ở phần đầu, bao gồm hệ tiêu hóa, tuần hoàn, hô hấp, bài tiết, sinh dục…

Dạ dày là phần chính của hệ tiêu hóa Ngoài dạ dày ra, hệ tiêu hóa còn có ruột giữa (ngắn), ruột sau (dài) chạy qua cả phần bụng

Hệ tiêu hóa là nơi tập trung các Enzyme khác nhau, đặc biệt là protease phân giải protein có hoạt tính khá mạnh, giúp cho việc tiêu hóa thức ăn của tôm Ngoài

ra, một số cơ quan khác như gan, tụy, ống dẫn tiêu hóa,…cũng chứa nhiều protease

 Vỏ tôm [2]

Thành phần của vỏ tôm gồm có: khoáng, protein, H2O, Chitin, ngoài ra còn có một số thành phần khác như lipit, các sắc tố chủ yếu là Asthaxanthin,…Tỷ lệ giữa các thành phần này không ổn định, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống loài, mùa

vụ, đặc điểm sinh thái – sinh lý

Chitin là thành phần chủ yếu của vỏ tôm Vì vậy, đây là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất Chitin – Chitosan

2.2.3 Enzyme protease từ tôm [4]

2.2.3.1 Tính chất

Protease của tôm cũng như của các loài động vật thuỷ sản khác là các protease nội bào, tập trung nhiều nhất ở cơ quan tiêu hoá, sau đó là nội tạng và cơ thịt Đặc biệt là ở tôm do đặc điểm hệ tiêu hoá nôi tạng nằm ở phần đầu nên hệ Enzyme sẽ tập trung nhiều nhất ở phần đầu, sau đó đến các cơ quan khác

Protease ở tôm không có dạng pepsin, chủ yếu ở dạng trypsin hoặc protease serine dạng trypsin và có khả năng hoạt động rất cao

Một số protease tiêu biểu như: cathepsin, dipeptidase, carboxypeptidase, trypsin

Penaeus pencillatus, P monodon và P japonnicus

15 Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Thị Trân Châu cùng cộng tác viên về protease đầu tôm biển và thạc sĩ Nguyễn Thị Mỹ Trang về protease đầu tôm bạc nghệ cho thấy các Enzyme tiêu hoá protein là các Enzyme hoạt động mạnh trong môi trường kiềm

Theo Nguyễn Việt Dũng thì protease từ tôm sú lại thể hiện hoạt tính cao ở môi trường gần trung tính

Như vậy, qua một số nghiên cứu của một số tác giả cho thấy Enzyme từ tôm nói chung là các protease kiềm tính Các Enzyme này đều có tính chất chung của Enzyme là:

- Hoà tan được trong nước, dung dịch nước muối và một số dung môi hữu cơ nên dựa vào tính chất này để tách chiết chúng

- Bị kết tủa thuận nghịch bởi một số muối trung hoà (sulphatamon), ethanol, acetone

- Trypsin

Loại Enzyme này có trong dịch vị tuỵ tạng Trypsin trong động vật thuỷ sản nói chung và trong tôm nói riêng, tồn tại ở dạng không hoạt động gọi là trypsinogene chúng được hoạt hoá bởi Enzyme enterokinase

Trypsin là loại protease kiềm tính, phân tử lượng khoảng 23.800 Da, điểm đẳng điện ở pH=10,5 Đa số trypsin hoạt động ở pH thích hợp là 8,0; khả năng tác dụng của trypsin khá mạnh với các loại protide với phân tử lượng thấp ở các mối liên kết peptide, ester Trypsin từ ruột tôm có pH thích hợp là 7,8 ở 380C khi cho tác dụng với cơ chất là casein trong 24 giờ

16

- Peptidase, ereptase (erepsin) và các loại khác

Peptidase tham gia thuỷ phân liên kết peptide trong phân tử protide và các polipeptide

Khả năng tác dụng cũng như tính đặc hiệu của Enzyme này phụ thuộc vào bản chất của các nhóm nằm kề bên mối liên kết peptide

Chitin hiện diện ở thực vật bậc thấp Trong thế giới thực vật, Chitin chỉ giới hạn

ở loài nấm, tảo lục, địa y, noãn khuẩn

Ở tôm, Chitin hiện diện ở dạng kết hợp với các thành phần khác

Chitin hiện diện ở động vật bậc thấp Chitin là thành phần cấu tạo nên xương hữu cơ chính ở động vật không xương sống (trùng đốt, tiết túc, nhuyễn thể, côn trùng) Đối với ngành tiết túc Chitin chỉ là một trong những thành phần cấu tạo của

bộ xương ngoài Trong thiên nhiên, dạng Chitin nguyên chất chỉ tồn tại trong nang của loài mực ống Logigo

Ở thủy sản, Chitin tồn tại rất nhiều, đặc biệt là vỏ tôm, cua, ghẹ, nang mực,… hàm lượng cao Vì vậy, phần lớn Chitin được chiết xuất từ vỏ của các loài giáp xác nhất là vỏ tôm, kế đó là vỏ cua, ghẹ Ở vỏ tôm cũng như vỏ cua, Chitin tạo phức hệ với protein và thường chứa thêm một tỉ lệ lớn CaCO3

Chitin tồn tại trong tự nhiên ở dạng tinh thể Trong tự nhiên hiếm thấy Chitin tồn tại ở dạng tự do, nó liên kết dưới dạng phức hợp Chitin – protein, Chitin với các hợp chất vô cơ,…Khi tồn tại như thế, Chitin có khả năng đề kháng đối với các chất

17 thủy phân hóa học và Enzyme, gây khó khăn cho việc tinh chế, tách chiết Tùy thuộc vào đặc tính cơ thể và sự thay đổi từng giai đoạn sinh lý mà trong cùng một loài, người ta có thể thấy có sự thay đổi về lượng và chất Chitin

Mặc dù gặp rất nhiều khó khăn trong việc chiết tách Chitin nhưng người ta đã khẳng định về sự hiện diện của Chitin ở thực vật lẫn động vật dựa vào phép đo quang học, phân tích bằng tia X và phân cắt bởi Enzyme hay phản ứng hoá học Thành phần Chitin của một số phế liệu thủy sản [8]

 Công thức hoá học của Chitin (C8H13NO5)n, trong đó:

C = 47.29 %

H = 6.45 %

N = 6.89 %

O = 39.37 %

18

 Công thức cấu tạo của Chitin

Chitin được tách ra từ nấm, giáp xác, côn trùng có cấu tạo tương tự nhau

- Chitin có thể tan trong H2SO4 đậm đặc, H3PO4 78–97% và acide formide khan

- Trong dung dịch HCl, Chitin có độ triền quang thay đổi từ -140 đến +560 Sự thay đổi này chứng tỏ có sự thủy giải Chitin

- Độ phân tán của dung dịch keo Chitin trong các dung dịch muối trung tính ngậm nước tương đối cao

- Chitin hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng = 884-990 cm-1

- Trong môi trường kiềm đun nóng Chitin sẽ bị khử một số nhóm Acetyl ra khỏi mạch polymer tạo thành dẫn xuất Chitosan

Một vài tính chất quan trọng của Chitin thương phẩm [8]

Các chỉ tiêu kỹ thuật Chitin

2.3.3 Sự tổng hợp Chitin ở loài giáp xác

Billard quan sát trên loài giáp xác Decapoda cho biết sự tổng hợp của Chitin theo sau giai đoạn lột xác Glycogen được sử dụng hoàn toàn và tích tụ khi lớp vỏ

19 mới được hình thành Sự tổng hợp Chitin ở giáp xác liên quan đến việc sử dụng glycogen và nó phải chuyển sang dạng đơn giản hơn là D-glucose

Sự tổng hợp và phân hủy Chitin ở giáp xác rất tích cực vì phần lớn lớp vỏ bị tiêu hủy chỉ được hình thành lại sau mỗi lần lột xác Trong giai đoạn này sự thiếu thức

ăn làm vỏ mỏng hơn cho thấy khả năng sử dụng Chitin như một chất biến dưỡng và

dự trữ

2.3.4 Ứng dụng của Chitin

Từ những năm 30 của thế kỷ này, việc nghiên cứu về dạng tồn tại, cấu trúc, tính chất hoá lý và ứng dụng của Chitin đã được công bố Cho đến nay, Chitin được đưa vào ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, cả lĩnh vực công nghệ sinh học và đạt hiệu quả cao

Trong công nghiệp nhẹ

- Trong công nghệ làm giấy, Chitin là một thành phần phụ gia rất tốt, đặc biệt cho giấy cao cấp

- Chitin được dùng để sản xuất vải, bao, dây điện và dụng cụ bảo hộ lao động do có khả năng chống nước, lửa và chịu nắng

Trong công nghệ làm sạch môi trường

Chitin dùng để xử lý nước thải công nghiệp, có khả năng tạo phức chất với những kim loại nặng, độc hại; dùng để lọc nước sạch cho tiêu dùng

Trong công nghiệp thực phẩm

- Chitin dùng để bảo quản thực phẩm, rau quả, ngăn cản sự phá huỷ của nấm mốc

và vi sinh vật

- Khi sử dụng Chitin chất lượng nước quả tốt hơn so với khi sử dụng các chất khác như: silicasol, gelatin,…

- Chitin được sử dụng trong thực phẩm chế biến để thu hồi lượng protein hao hụt

- Chitin được dùng làm phụ gia thực phẩm với tác dụng làm đặc và chuyển thành sữa

Trong y tế

+Ngành dược

Chitin có tác dụng ngăn chặn khả năng sinh sản và sự tồn tại đặc trưng của loài

Anophelles stephensi Hợp chất Chitin-protein có khả năng diệt được giun sán mà

không độc đối với cơ thể

20 +Ngành y

- Từ Chitin sản xuất ra Chitosan có thể dùng sản xuất chỉ khâu phẩu thuật mà không cần phải cắt chỉ

- Vì được chiết xuất từ phế liệu tôm, từ Chitin tạo Chitosan là nguồn nguyên liệu thiên nhiên sơ cấp để tạo ra glucosamine Glucosamine, thường kết hợp với chondroitin sulfate để điều trị bệnh viêm khớp xương mãn tính, một bệnh phổ biến trên thế giới

- Chitosan được phát hiện có tác dụng tăng cường vận chuyển thuốc qua các bề mặt biểu mô và vì vậy có thể sử dụng Chitosan kết hợp với thuốc để giúp chúng thu hút

về các vị trí như niêm mạc mũi Chitosan có thể mở các liên kết tế bào biểu mô nhờ

đó cho phép thuốc đi qua Tác dụng này có thể được sử dụng để đưa thuốc vào cơ thể bằng cách xông qua mũi thay vì phải tiêm

- Kết hợp với máu, Chitosan có tác dụng làm đông máu Vì vậy, sử dụng Chitosan

để băng bó vết thương Chitosan còn có đặc tính kháng khuẩn, người ta hi vọng dùng băng chứa Chitosan để băng vết thương giảm tỷ lệ nhiễm trùng

- Chitosan có tác dụng vận chuyển gen không có virut Các dẫn xuất của Chitosan không độc và có hiệu quả tạo ra gen, nhất là các tế bào ung thư vú Những đặc tính này rất đáng quan tâm, vì một ngày nào đó các dẫn xuất Chitosan có thể được dùng

để tạo ra gen trong điều trị chống ung thư, cũng như các dạng thuốc khác

21 Chitin dùng làm thức ăn tăng trọng cho gia súc, gia cầm, kìm hãm bệnh tiêu chảy ở

gà thịt

Trong công nghiệp chế biến gỗ: làm tăng độ bền của gỗ

Trong công nghệ điện tử và bán dẫn: làm màng bọc lót các linh kiện

Trong công nghệ sinh học: dùng để cố định Enzyme và các tế bào sinh vật

Một số ứng dụng khác: Chitin bị sulfate hoá hoàn toàn, được dùng làm chất kết

dính trong kem đánh răng, keo…

2.3.5 Tình hình nghiên cứu Chitin trên thế giới và ở Việt Nam [2]

2.3.5.1 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ Chitin trên thế giới

Năm 1971, Allan và cộng sự đã dùng Chitosan để kết tủa agaropectin trong agar

và chiết agarose Somchai đã báo cáo kết quả dùng Chitosan để làm giảm phần tử điện tích âm trong agaropectin và có thể nhận được agar tinh khiết hoặc agarose Năm 1972, hãng Kyowa Oid and Fat của Nhật lần đầu tiên đưa vào sản xuất công nghiệp Chitin

Năm 1977, Viện kỹ thuật Masachusetts (Mỹ), khi tiến hành xác định giá trị của Chitin và protein trong vỏ tôm, cua, đã cho thấy việc thu hồi các chất này rất có lợi nếu sử dụng trong công nghiệp, phần Chitin thu được, được dùng sản xuất ra các

dẫn xuất có nhiều ứng dụng khác nhau

Sản lượng Chitin 1990 trên thế giới là 1200 tấn Nước sử dụng hàng đầu là Nhật (600 tấn/năm) và Mỹ (400 tấn/năm) Ngoài ra như Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp cũng đang triển khai thêm các cơ sở sản xuất ở qui mô 50 kg Chitin/ngày với giá bán ra là 200-300 France/kg Ở Mỹ, hàng năm tổng giá trị về các chế phẩm Chitin-Chitosan

sử dụng là 355 triệu USD, trong đó 190 triệu thuộc ngành y tế, sau đó nông nghiệp (54 triệu) và mỹ phẩm (50 triệu) Theo FAO, nhu cầu Chitin-Chitosan có thể lên tới

36700 tấn/năm trong thập kỷ tới

(Nguyễn Văn Khoa, 1994)

Các phòng thí nghiệm của Malaysia và công nghiệp làm ngọt nước biển đã thành lập công ty liên doanh Seafresh Chitosan để khai thác khả năng cung cấp thương phẩm các chất thương phẩm các chất dẫn xuất của tôm Công ty này đặc biệt quan tâm với Chitin và polisaccharide từ vỏ tôm thải bỏ và hướng hoạt động chính vào các thị trường xuất khẩu

22 Theo tiến sĩ Arisol Alimuniar - giám đốc kỹ thuật, ông hy vọng sản xuất khoảng 150-180 triệu sản phẩm Chitin-Chitosan /năm góp phần cùng các nước sản xuất chính khác như Nhật Bản, Mỹ, Na Uy, Canada và Nga Giá cả của các loại sản phẩm Chitin-Chitosan biến động từ 30 USD đến 400 USD/kg tuỳ thuộc vào chất lượng sản phẩm, lượng bán Chitin và Chitosan đạt khoảng 2 tỷ USD

(Nguyễn Đổng, 1994)

Nhiều nước như Nhật, Mỹ, Anh, Hội Chitin thuộc cộng đồng Châu Âu

“ECCHIS” đã và đang nghiên cứu một cách có hệ thống và đề cập nhiều nội dung khoa học trong đó có việc ứng dụng Chitin như một chất hấp phụ trao đổi ion để tinh chế nước giải khát

Hiện nay, có khoảng 10 công ty lớn, hầu hết ở Nhật, sản xuất Chitin – chitosan trên thế giới Công ty Protan biopolymer, một trong những công ty lớn trên thế giới sản xuất Chitin – Chitosan đã nghiên cứu ra nhiều sản phẩm có nguồn gốc Chitin sử dụng để xử lý nước, khử các ion kim loại độc, bọc hạt và nhiều ứng dụng khác trong nông nghiệp

Ngày nay, người ta tập trung vào các dẫn xuất của Chitin và khả năng ứng dụng của những dẫn xuất này Toàn bộ quá trình hoạt động khoa học của R.A.A Muzzarelli (Đại Học Y Khoa Ancona – Ý) tập trung vào Chitin và dẫn xuất của nó Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều quy trình sản xuất Chitin – Chitosan, với nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau, nhưng chủ yếu là vỏ tôm, cua, ghẹ

2.3.5.2 Tình hình nghiên cứu Chitin ở Việt Nam

Việc nghiên cứu, sản xuất Chitin – Chitosan và các ứng dụng của chúng trong sản xuất, phục vụ đời sống là một vấn đề tương đối mới ở nước ta

Năm 1978, trường Đại Học Thủy Sản bắt đầu nghiên cứu chiết tách Chitin – Chitosan

Trước yêu cầu xử lý phế liệu thủy sản ngày càng cấp bách, trước những thông tin khoa học, kỹ thuật mới về Chitin – Chitosan, cũng như tiềm năng thị trường của chúng, đã thúc đẩy các nhà khoa học nước ta bắt tay vào nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất Chitin – Chitosan ở bước cao hơn, đồng thời nghiên cứu các ứng dụng của chúng ở các lĩnh vức khác nhau

Gần đây, khi Chitin – Chitosan trở thành nhu cầu trong nhiều ngành công nghiệp

và có gía trị thì rất nhiều cơ quan nghiên cứu như: trường Đại Học Nông Lâm TP

23 HCM, Đại Học Tổng Hợp TP HCM, Đại Học Thủy Sản, Đại Học Cần Thơ,… đã tập trung vào nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng công nghệ này Tuy nhiên, chất lượng sản xuất và những ứng dụng của nó chưa được đánh giá đầy đủ

Ở phía Bắc, Viện Khoa Học Việt Nam đã kết hợp với Xí Nghiệp Thủy Đặc Sản

Hà Nội sản xuất Chitosan và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp và có hiệu quả bước đầu

Ở phía Nam, Trung Tâm Công Nghệ và Sinh Học Thủy Sản phối hợp với một số

cơ quan khác như: Đại Học Y Dược TP HCM, Phân Viện Khoa Học Việt Nam, Viện Khoa Học Nông Nghiệp Miền Nam đã và đang nghiêu cứu, sản xuất và ứng dụng Chitin – Chitosan trong các lĩnh vực: nông nghiệp, y dược và mỹ phẩm

2.3.6 Các phương pháp chiết tách Chitin

Sơ đồ chung cho quá trình sản xuất Chitin

Nguyên liệu Khử khoáng Khử protein Tẩy màu

Quy tắc chung: loại bỏ tạp chất (protein, khoáng, lipid) từ vỏ tôm

Ưu điểm: nhanh, dễ thực hiện

Nhược điểm:

- Tốn nhiều hóa chất

- Gây ô nhiễm môi trường

- Ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động

+ Dịch thủy phân protein sẽ loại bỏ do lẫn kiềm đồng thời acid amin của thủy phân không còn giá trị đích thực của chúng

Phương pháp của Heckman

Vỏ tôm tươi Rửa sạch Sấy khô ở 1000C Nghiền thành bột

Ngâm trong HCl 2N trong 48 giờ (có lắc hoặc khuấy liên tục)

Ly tâm Trung hòa bằng dung dịch NaOH ở 1000C trong 12 giờ

Tách cặn Rửa, ly tâm theo thứ tự: nước, ethanol, ether

Làm khô Nghiền tinh Bột Chitin có màu kem

25

Phương pháp của Samuer P Meyers và Keuns Lee

Vỏ tôm tươi Rửa sạch và làm khô Xay nhuyễn, sàng Tách protein: NaOH 3,5%, 2 giờ, 650

C Lọc, rửa sạch

Tách vô cơ: HCl 1N, 30 phút, nhiệt độ phòng

Lọc, rửa sạch Tẩy màu bằng Aceton Rửa sạch, làm khô ở 600C, 6 giờ

Chitin

Phương pháp của Trường Đại học Thủy sản (Nha Trang)

Vỏ tôm tươi

Rửa sạch Phơi khô Ngâm vỏ tôm trong HCl 5% ở nhiệt độ phòng, 48 giờ

Rửa sạch Thủy phân bằng NaOH 8% ở 1000C trong 48 giờ

Rửa sạch Tẩy màu với KMnO4 1%, H2SO4 10% trong 1 giờ

Rửa sạch