Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, số 4/2009
31
KẾT HỢP Ủ XI LÔ BẰNG ACID FORMIC ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUI TRÌNH
SẢN XUẤT CHITIN TỪ PHẾ LIỆU TÔM
IMPROVING THE EFFICIENCY OF CHITIN PRODUCTION PROCESS FROM SHRIMP WASTE BY
USING FORMIC ACID ENSILAGE
Trang Sĩ Trung
1
, Phạm Thị Đan Phượng
1
,
Nguyễn Công Minh
1
,
Ngô Thanh Lĩnh
2
1
Trường Đại học Nha Trang
2
Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, tỉnh Cà Mau
Tóm tắt
Ứng dụng ủ xi lô bằng acid formic đã loại được 83,1% protein và 66,1% khoáng từ phế liệu tôm
trong quá trình chế biến chitin. Tiếp tục khử protein bằng enzyme alcalase và khử khoáng bằng acid
lactic cho phép thu được sản phẩm chitin, chitosan có chất lượng tốt, đặc biệt chitosan có độ nhớt
cao. Bên cạnh đó, qui trình mới cho phép thu được dịch ủ có giá trị dinh dưỡng cao, có thể sử dụng
trong chế biến thức ăn gia súc. Hơn nữa, qui trình kết hợp ủ xilô giảm đáng kể nhiễm môi trường so
với qui trình hóa học truyền thống.
Từ khóa: Phế liệu tôm, ủ xilô, acid formic, chitin, chitosan, giảm ô nhiễm môi trường.
Abstract
Application of ensilage treatment can remove 83,1% of protein and 66,1% of minerals from
shrimp waste in chitin production. Then continuing treatment the semi-processed waste with enzyme

chế biến phế liệu thủy sản tại các nước phát
triển (Guillou, Khalil và Adambounou, 1995;
Fegbenro và Bello-Olusoji, 1997; Bower và
Hietala, 2008). Quá trình acid hóa cho phép
giảm nhanh pH đến mức ổn định nhằm ức chế
THÔNG BÁO KHOA HỌC
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, số 4/2009
32
vi sinh vật gây thối, tạo môi trường thuận lợi
cho các enzyme nội tại hoạt động, đồng thời
cũng tạo điều kiện cho vi khuẩn lactíc có mặt
trong nguyên liệu phát triển, thúc đẩy quá trình
tự thủy phân. Acid thường được sử dụng trong
quá trình ủ có thể là acid hữu cơ: acid formic,
acid acetic, acid propionic, hoặc acid vô cơ:
acid sunphuric, acid hydrocloric, acid
photphoric. Tuy nhiên, acid formic thường
được sử dụng vì có thể ủ ở pH cao (pH 4,5) so
với các acid vô cơ thì cần pH thấp hơn (pH 2
đối với acid sunphuric). Bên cạnh đó, xử lý
bằng acid formic thì dịch ủ thu được có chất
lượng cao và không cần trung hòa khi sử dụng
làm thức ăn cho gia súc (Bower và Hietala,
2008). Đối với phế liệu tôm, sản phẩm của quá
trình ủ xilô chứa protein, lipid, khoáng, acid
amin và acid béo, có giá trị dinh dưỡng cao rất
phù hợp để sử dụng chế biến thức ăn gia súc
(Fegbenro và Bello-Olusoji, 1997).
Nhằm nâng cao hiệu quả qui trình sản
xuất chitin từ phế liệu tôm, hạn chế sử dụng

o
C thu được
chitosan. Phần dịch ủ được đánh giá các thành
phần cơ bản. Ngoài ra, để chống thối, nâng cao
chất lượng dịch ủ, NaCl được bổ sung ở mức
1%, natri benzoat được bổ sung ở mức 0,2%
và chitosan ở mức 0,1% so với nguyên liệu.
Phế liệu tôm
Khử khoáng bằng
acid lactic
Deacetyl
Chitosan
Chitin
Khử protein và khoáng
bằng phương pháp ủ xi lô
Ép
Bã ủ
Dịch ủ
Khử protein
bằng alcalsae
Đánh giá
chất lượng
Hình 1. Quy trình sản xuất chitin
kết hợp với phương pháp ủ xi lô
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, số 4/2009
33
0
10
20
30

0
*O)-(A
R
*R)]*100/(A
0
*O)
Trong đó:
- P
0
, P
R
: Hàm lượng protein (g/g) tương ứng
của mẫu trước và sau xử lý
- A
0
, A
R
: Hàm lượng khoáng (g/g) tương
ứng của mẫu trước và sau xử lý
- O, R: Khối lượng (g) tương ứng của mẫu
trước và sau xử lý.
Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần lặp
lại. Kết quả phân tích bằng phần mền Execl, sử
dụng ANOVA, giá trị p < 0,05 được xem là có ý
nghĩa về mặt thống kê
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Thành phần hóa học của nguyên liệu
Phế liệu tôm có các thành phần chính là chitin,
protein, khoáng (chủ yếu là muối canxi), lipid và
chất màu. Thành phần hoá học của phế liệu tôm sú

khử
khoáng và kh ử protein trong công đoạn ủ xi lô
3.2.1. Ảnh h ưởng của tỷ lệ acid formic nguy ên liệu
Tỷ lệ acid/phế liệu là một thông số quan trọng
trong quá trình ủ xilô. Kết quả nghiên cứu về ảnh
hưởng của tỷ lệ acid/phế liệu đối với quá trình khử
protein và khoáng được trình bày ở Hình 2.
Hình 2. Hiệu suất khử protein và khử khoáng
theo tỷ lệ HCOOH/phế liệu
Bổ sung acid với tỷ lệ acid/phế liệu từ 0,5%
đến 2% đều cho thấy sự tăng lên rõ rệt hiệu
suất khử protein và khoáng so với mẫu không
bổ sung (đối chứng). Khi tăng tỷ lệ acid bổ sung
từ 0,5 lên 2% thì hiệu suất khử protein tăng
không đáng kể (tương ứng là 78,5% và 80,1 %).
Tuy nhiên, hiệu suất khử khoáng lại tăng tỷ lệ
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, số 4/2009
34
thuận với lượng acid sử dụng. Cụ thể, hiệu suất
khử khoáng chỉ đạt 51,4% khi sử dụng tỷ lệ acid
0,5 %, nhưng khi tỷ lệ này tăng lên 2 % thì hiệu
suất khử khoáng đạt 66%. Đối với các mẫu bổ
sung acid ở các tỷ lệ acid/phế liệu là 1, 1,5 % thì
hiệu suất khử khoáng gần tương đương với các
giá trị tương ứng là 59,7 và 60,9%. Các mẫu đối
chứng và xử lý ở tỷ lệ acid/phế liệu 0,5% thì
khối ủ sau 3 ngày có mùi hôi và dịch ủ có màu
hơi đen. Kết quả phân tích cũng cho thấy các
mẫu đối chứng và xử lý ở tỷ lệ acid/phế liệu
0,5% có hàm lượng đạm NH

rỉ đường.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 2 4 6 8 10 12 14
Tỷ lệ rỉ đường/phế liệu (% )
Hiệu suất khử khoáng, protein (%)
Protein
Khoáng
Hình 3. Ảnh hưởng tỷ lệ rỉ đường/phế liệu
đến hiệu suất khử khoáng và khử protein
Sau 3 ngày ủ, khi không bổ sung rỉ đường
hiệu suất khử khoáng và khử protein đạt tương
ứng 40,3% và 64,2%, khối đầu tôm trở nên vụn,
có mùi hôi thối, màu sạm đen. Bên cạnh đó, khi
ép thu dịch thì dịch ủ cũng có màu đen và thối.
Ở tỷ lệ rỉ đường 2%, 4% khả năng khử khoáng
và khử protein có tăng lên, nhưng dịch ủ có màu
đen, mùi hơi thối. Ở tỷ lệ rỉ đường 6%, 8% màu
sắc, mùi có cải thiện hơn. Khi xét đến hiệu suất
khử protein thì bổ sung rỉ đường/phế liệu ở các
mức 2-8% thì không khác biệt đáng kể, trong
khoảng 77-78%. Tuy nhiên, hiệu suất khử

tỷ lệ rỉ đường/phế liệu thích hợp là 10% (w/w).
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian ủ
Kết quả ảnh hưởng của thời gian ủ đến
hiệu suất khử protein và khoáng được trình bày
ở Hình 3. Hiệu suất khử khoáng và protein tăng
dần theo thời gian ủ trong khoảng thời gian từ
1-3 ngày. Sau 3 ngày ủ, hiệu suất khử protein
83,1% và khử khoáng đạt 66,1%, dịch ủ có màu
hồng và có mùi thơm đặc trưng của dịch ủ
protein. Kéo dài thời gian ủ đến 6 ngày thì khả
năng khử khoáng và khử protein chỉ tăng nhẹ.
Do vậy, thời gian ủ thích hợp là 3 ngày. Việc
kéo dài thời gian xử lý mà không tăng hiệu suất
khử protein và khoáng sau thời gian 3 ngày có
thể do là trong giai đoạn này protein và khoáng
ở các lớp ngoài liên kết với chitin không chặt
chẽ lắm đã được tách ra. Ở các lớp liên kết bên
trong thì quá trình tách protein và khoáng khó
khăn hơn vì đối với vỏ giáp xác, protein liên kết
với chitin rất phức tạp, chitin được bao bọc bởi
sáu sợi xoắn protein bằng liên kết cộng hóa trị
bền vững.
0
10
20
30
40
50
60
70

trong thời gian 8 giờ, pH = 8,5. Kết quả cho thấy
sau khi khử protein bằng alcalase thì hàm lượng
protein còn lại trong bã ủ là 0,95% (<1%) và
hàm lượng khoáng là 9,9%. Bán chế phẩm này
được rửa sạch và tiếp tục được khử khoáng
bằng acid lactic ở các nồng độ: 1%, 2%, 3% với
tỷ lệ 1:5 (w/v), thời gian xử lý: 4, 8, 12 giờ ở
nhiệt độ phòng để xác định nồng độ và thời gian
xử lý thích hợp. Kết quả được trình bày ở Hình 5.
0
1
2
3
4
5
6
4 8 12
Thời gian (h)
Hàm lượng tro còn lại (%)
1% acid lactic
2% acid lactic
3% acid lactic
Hình 5. Khử khoáng bằng acid lactic
Kết quả cho thấy khi tăng nồng độ acid và
thời gian xử lý thì hàm lượng khoáng còn lại
giảm. Chế độ khử khoáng tốt nhất ở nồng độ
acid lactic 3%, thời gian 12 giờ ở nhiệt độ
phòng, hàm lượng khoáng còn lại 1%.
3.4. Đánh giá chất lượng chitin, chitosan và
dịch ủ thu nhận từ phương pháp kết hợp ủ xilô

12,3 ± 0,8
“-“: Không xác định
Chitin sản xuất bằng phương pháp kết hợp
ủ xilô có hàm lượng protein và khoáng còn lại
≤1%, đáp ứng được yêu cầu chất lượng của
chitin công nghiệp. Tương tự, chitosan theo
phương pháp kết hợp ủ xi lô có hàm lượng
protein và khoáng thấp, khoảng 0,5%, độ
deacetyl và độ tan cao, đặc biệt có độ nhớt cao
(1063 cps).
Dịch ủ thu hồi theo phương pháp ủ xi lô có
màu sắc đẹp, mùi thơm đăc trưng, chứa nhiều
thành phần có giá trị như protein, khoáng, lipid,
đặc biệt có chứa astaxanthin (Bảng 3). Hơn
nữa, dịch ủ có gần như đầy đủ các acid amin
đặc biệt là các acid amin thiết yếu.
Bảng 3. Chất lượng của dịch ủ thu được
Chỉ tiêu
Kết quả
Màu sắc
Đỏ hồng
Mùi, vị
Thơm, chua ngọt
Trạng thái
Dung dịch lỏng
Protein (g/l)
12,8 ± 0,7
Tro (g/l)
10 ± 0,2
Astaxanthin (mg/l)

350
4787
Kết quả phân tích ở Bảng 4 cho thấy, đối
với mẫu nước thải qui trình sản xuất chitin kết
hợp với phương pháp ủ xi lô hàm lượng chất lơ
lửng (SS) giảm hơn 89,7%, BOD
5
giảm 96,4%,
COD giảm 92,7%, so với phương pháp hóa học
thông thường. Đây là một kết quả quan trọng,
chứng minh hiệu quả về mặt môi trường khi sử
dụng phương pháp kết hợp ủ xilô trong qui trình
chế biến chitin từ phế liệu tôm. Nước thải từ
phương pháp mới có mức ô nhiễm thấp sẽ
được tiếp tục đưa đến hệ thống xử lý nước thải
và được xử lý trước khi thải ra môi trường.
IV. KẾT LUẬN
- Kết hợp ủ xilô bằng acid formic với tỷ lệ
acid/phế liệu là 1%(v/w), rỉ đường với tỷ lệ 10%
(w/w), ủ trong thời gian 3 ngày ở nhiệt độ phòng
sẽ khử được 83,1% protein và 66,1% khoáng.
Tiếp tục khử protein còn lại bằng alcalase với tỷ
lệ enzyme/phế liệu là 0,2% (v/w) ở nhiệt độ
55
o
C, trong thời gian 8 giờ, pH = 8,5, và khử
khoáng còn lại bằng acid lactic ở nồng độ 3%,
thời gian 12 giờ ở nhiệt độ phòng thì chitin thu
được có hàm lượng protein và khoáng dưới 1%.
- Qui trình kết hợp ủ xilô cho phép thu được

and fatty acid profiles of processed shrimp (Pandalus borealis) waste. Aquaculture, 130, 351-360.
6. Hein, S., Ng. C.H., Stevens, W.F., 2004. Development of analytical protocols for quality
assessment of chitin and chitosan: Protein content, crystallinity and assay of insolubles.
Proceedings of 9th International Conference on chitin and chitosan, Eds: Boucher, I.,
Jamineson, K., and Retnakaran, A., 13-18.
7. Lương Đức Phẩm, 2004. Công Nghệ Vi Sinh Vật, Nhà Xuất Bản Nông Nghiệp.
8. Rao, M.S., Munoz, J., Stevens, W.F., 2000. Critical factors in chitin production by fermentation of
shrimp biowaste. Applied Microbiology Biotechnology, 54, 808-813.
9. Trang Si Trung, Ngo Dang Nghia, Willem F. Stevens, 2009. Combining biological and chemical
deproteinization in preparation of chitin and chitosan from white shrimp (Penaeus vannamei)
waste. Proceedings of the 11
th
International Conference for Chitin and Chitosan: Taipei.
10. Trang Sĩ Trung, Vũ Ngọc Bội, Phạm Thị Đan Phượng, 2007. Nghiên cứu kết hợp enzym
protease trong công nghệ sản xuất chitin từ phế liệu đầu vỏ tôm. Tạp chí Khoa học-Công
nghệ Thủy sản, 3, 11-17.
11. Woods, B., 1998. Microbiology of fermented foods, Vol 1, Blackie, New York.