i

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả các thầy cô trong Viện
Công nghệ sinh học và Môi trường đã tận tâm giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý
báu và hết lòng giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em có được những nền tảng
kiến thức không chỉ trong suốt bốn năm học tập tại trường và còn trên những bước
đường sau này.
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn của mình,
thầy PGS.TS Trang Sĩ Trung đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bài
báo cáo này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Ths. Nguyễn Công Minh đã
luôn theo sát và trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn tận tình cho em trong suốt thời gian
thực tập.
Bên cạnh đó, em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô và cán bộ Phòng thí
nghiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Chế
biến đã tạo điều kiện, hỗ trợ cho em thực tập tại phòng thí nghiệm.
Qua đây em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên và tiếp
thêm sức mạnh về tinh thần để em hoàn thành bài tốt nghiệp này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, ngày …… tháng….năm 2012
Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hoàng Nhạn


1.5.1. Phương pháp vật lý 19
1.5.2 Thu hồi protein bằng phương pháp hóa lý 20
1.5.3 Phương pháp sinh học 21
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
2.1. Đối tượng nghiên cứu 23
iii

2.1.1. Phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng 23
2.1.2. Chế phẩm vi sinh vật 23
2.1.3. Hóa chất 23
2.2. Phương pháp nghiên cứu 24
2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 24
2.2.2. Bố trí thí nghiệm xác định phương pháp xử lý cơ học 25
2.2.3. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ vi sinh vật/ phế liệu 27
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ vi sinh vật 28
2.3. Các phương pháp phân tích 30
2.4. Phương pháp xử lý số liệu 30
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
3.1 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng 31
3.2. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ học đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
protein 32
3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi sinh vật/ phế liệu đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
protein 33
3.4. Ảnh hưởng của thời gian ủ vi sinh vật đến hiệu suất thu hồi chế phẩm
protein 36
3.5. Đánh giá chất lượng carotenoprotein thu được 38
3.6 Đề xuất quy trình sản xuất 39
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41
4.1 KẾT LUẬN 41
4.2 KIẾN NGHỊ 41


v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc phân tử Astaxanthin 8
Hình 1.2. Vi khuẩn Bacillus subtilis 11
Hình 1.3. Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin, chitosan từ phế liệu
tôm 13
Hình 1.4. Quy trình thu hồi protein và astaxanthin từ dịch thải của quá trình
sản xuất chitin từ phế liệu tôm 15
Hình 1.5. Quy trình thu nhận phức hợp carotenoprotein truyền thống 17
Hình 1.6. Quy trình thu hồi carotenoprotein có sử dụng enzyme Protease 18
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 24
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định phương pháp xử lý cơ học 26
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ vi sinh vật/phế liệu 27
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ vi sinh vật 29
Hình 3.1. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ học đến hiệu suất thu hồi chế
phẩm protein 32
Hình 3.2. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ học đến hiệu suất thu hồi
astaxanthin trong chế phẩm protein 33
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi sinh vật/phế liệu đến hiệu suất thu hồi chế
phẩm protein 34
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ vi sinh vật/phế liệu đến hiệu suất thu hồi

Đề tài thực hiện nhằm thu hồi hỗn hợp carotenoprotein tận dụng làm thức ăn
chăn nuôi, góp phần hình thành và phát triển ngành công nghiệp xử lý phế liệu thủy
sản theo hướng bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
3. Nội dung nghiên cứu:
 Xác định thành phần cơ bản của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng.
 Xác định các điều kiện thích hợp để thủy phân đầu tôm bằng chế phẩm
vi sinh vật.
 Đánh giá hiệu suất thu hồi kết tủa protein.
1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan về phế liệu tôm
1.1.1. Thành phần, tính chất của phế liệu tôm [5]
Phế liệu tôm chủ yếu là đầu, vỏ và đuôi tôm, ngoài ra còn phần thịt vụn do
bóc nõn không đúng quy trình kỹ thuật. Tùy thuộc vào từng loài, sản phẩm chế biến
khác nhau mà lượng phế liệu tôm thu được khác nhau.
Trong phế liệu tôm, phần đầu thường chiếm khoảng 35 – 45%, phần vỏ
chiếm 10 – 15% trọng lượng của tôm nguyên liệu. Tuy vậy tỷ lệ này còn phụ thuộc
vào giống, loài và giai đoạn sinh trưởng.
Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu, vỏ tôm là chitin, protein, canxi
cacbonat, sắc tố astaxanthin, khoáng… Tỷ lệ giữa các thành phần này là không ổn
định, chúng thay đổi theo đặc điểm sinh thái, sinh lý, loài, công nghệ,… Thành
phần chitin và protein trong vỏ tôm khô chiếm khoảng 11 – 27,5% và 23,3 – 53%.
Theo Meyer và cộng sự (1986) thành phần hoá học của phế liệu tôm như sau:
Bảng 1.1. Thành phần hoá học của phế liệu tôm đông lạnh (%)

Protein: Trong phế liệu tôm thường là loại protein không hòa tan, do đó khó
trích ly khỏi vỏ, nó tồn tại dưới hai dạng:
- Dạng tự do: Tồn tại trong các cơ quan nội tạng và các cơ gắn ở phần vỏ.

Năm 2009, sản lượng tôm nuôi của Châu Á đạt 2,83 triệu tấn, trong đó có
2,307 triệu tấn tôm chân trắng (Panaeus vannamei) và 522.000 tấn tôm sú (P.
monodon). Sản lượng tôm nuôi năm 2009 và triển vọng của năm 2010 tại một số
quốc gia nuôi tôm chủ yếu ở Châu Á:
Trung quốc, năm 2009 ước tính đạt 1,2 triệu tấn tôm chân trắng, trong đó có
560.000 tấn nuôi trong các ao ven bờ. Sản lượng nuôi tôm sú và các loại khác trong
họ tôm He (Penaeidae) như P. chinensis P. japonicus là 150.000 tấn. Năm 2010,
ước tính tổng sản lượng tôm nuôi đạt 1,45 triệu tấn.
Thái Lan, năm 2009 sản lượng tôm nuôi ước tính khoảng từ 520.000 –
537.000 tấn. Từ năm 2010 – 2012, ước tính sản lượng đạt 525.000 tấn năm 2010,
tăng lên 551.000 tấn năm 2011 và 578.000 tấn năm 2012.
3

Việt Nam, từ cuối năm 2008 – 2009 sản lượng tôm sú ước tính giảm khoảng
40%.
Indonesia sản lượng rôm nuôi giảm, ước tính chỉ đạt 345.000 tấn. Năm 2010,
với việc khôi phục lại sản xuất từ các vùng nuôi tôm bị dịch bệnh ở Lampung,
Medan và Đông Java, dự tính sản lượng sẽ tăng lên 265.000 tấn tôm chân trắng và
120.000 tấn tôm sú.
Căn cứ vào tình hình trên cho thấy, năm 2009 sản lượng tôm trên thế giới và
Châu Á có giảm do các nguyên nhân về thời tiết, dịch bệnh và đặc biệt do ảnh
hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế - tài chính thế giới năm 2008. Tuy nhiên, sang
năm 2010 sản lượng tôm tăng trở lại, kéo theo lượng phế liệu đầu và vỏ tôm cũng
tăng.
1.1.3. Các hướng tận dụng phế liệu tôm hiện nay [4]
Phế liệu từ các khâu chế biến cần được thu hồi và bảo quản thích hợp. Cần
phải thu gom riêng những loại khác nhau như đầu, vỏ,… do thành phần và tiềm
năng sử dụng, giá trị sử dụng của chúng khác nhau đáng kể.
Phế liệu tôm dễ hỏng một phần vì chứa enzym phân giải protein, một phần
do quá trình phân huỷ vi sinh. Lượng protein ở đầu tôm mất đi vì bị ươn thối có tới

là: phương pháp sấy khô bằng nhiệt và phương pháp ủ xilô.
 Phương pháp sấy khô bằng nhiệt : Phương pháp có ưu điểm là đơn
giản, có thể chế biến nhanh một lượng lớn phế liệu tôm đông lạnh, tính kinh tế cao.
Nhược điểm là chất lượng kém và giá trị dinh dưỡng không cao.
 Phương pháp ủ xilô: Theo phương pháp này người ta sử dụng acid
hữu cơ và vô cơ trong việc ủ nhằm làm tăng tác động của enzym, khử trùng và hạn
chế sự phát triển của vi sinh vật. Sau khi ủ, tiến hành trung tính bằng kiềm, chất ủ
được làm thức ăn chăn nuôi. Phương pháp này có ưu điểm là chất lượng tốt nhưng
giá thành cao, phức tạp, không kinh tế.
1.1.3.3 Sản xuất carotenprotein [4]
Carotenoprotein là phức hợp của protein và astaxanthin. Trong phế liệu tôm
đặc biệt rất giàu protein nên khi sản xuất chitin cần phải xem xét thu hồi protein.
5

Sắc tố astaxanthin tuy hàm lượng nhỏ nhưng giá thành lại cao trên thị trường (2500
USD/kg). Hơn nữa astaxanthin còn là một carotenoid có tác dụng kích thích sinh
trưởng, kháng một số bệnh. Nó là chất tạo màu nên được sử dụng trong kỹ thuật
nuôi trồng thủy sản, công nghiêp, thực phẩm.Vì vậy hiện nay vấn đề tận dụng
astaxanthin trong công nghiệp chế biến phế liệu tôm là vấn đề đang được nhiều
nước quan tâm.
1.1.3.4 Sản xuất súp và canh [4]
Có thể sử dụng các mẫu thừa của tôm chất lượng cao sau khi chế biến để làm
canh và súp tôm. Đầu tôm được sử dụng để làm nguyên liệu tạo mùi cho món súp
tôm đặc. Đầu tôm nước ngọt, Macrobrachium rosenbergii, có mùi vị đặc biệt rất
phù hợp cho công dụng này. Tôm vụn được sử dụng làm món canh tôm.
1.1.3.5 Làm các sản phẩm định hình [4]
Thịt tôm vụn hoặc không đạt chuẩn có thể được chế biến thành các sản phẩm
định hình. Sản phẩm này được định hình lại thành hình con tôm hay các hình dạng
trang trí khác như bánh tròn, viên, khoanh tôm. Bằng cách tạo ra các hình dạng khác
nhau, bao bột hoặc tẩm ướt gia vị, người ta có thể làm ra rất nhiều sản phẩm tôm

Carotenoprotein là phức hợp của carotenoid và protein. Tuy nhiên, đối với
đối tượng lớp giáp xác thì thành phần carotenoid này chủ yếu là astaxanthin. Do vậy
trong phạm vi nghiên cứu một khóa luận tốt nghiệp, tôi chủ yếu tập trung đề cập
những thông tin về dạng phức hợp astaxanthin-protein.
1.2.1 Protein trong phế liệu tôm [17]
Protein trong phế liệu tôm thường là loại Protein không hòa tan do đó khó
tách ly ra khỏi vỏ ,tồn tại dưới 2 dạng :
 Dạng tự do : dạng này tồn tại trong cơ quan nội tạng và trong các cơ
gắn ở phần vỏ. Trong phế liệu tôm thì dạng này có nhiều ở phần đầu tôm đó là
phần thịt đầu còn xót lại.
 Dạng phức tạp: dạng này liên kết với Chitin, CaCO3, astaxanthin…
như một phần thống nhất của vỏ tôm. Đặc biệt là phức hợp protein – astaxanthin
7

trong vỏ tôm được gọi là chất carotenoprotein vừa có giá trị dinh dưỡng rất lớn vừa
có những đặc tính sinh học tuyệt vời của astaxanthin.
1.2.2 Astaxanthin trong phế liệu tôm [1]
Astaxanthin lần đầu tiên được tìm thấy vào năm 1938 trong tôm hùm. Từ đó
nó tiếp tục được phát hiện trong một số động vật, thực vật khác đặc biệt là trong các
loài giáp xác.
Astaxanthin là một trong các sắc tố carotenoid, có màu đỏ cam, được tìm
thấy trong một số loài thủy sản như cá hồi, cá hồng, tôm cua…, trong vi tảo nước
ngọt Haematococcus pluvialis, trong nấm men Phaffia rhodozyma … Là chất tan
trong lipid, có khối lượng phân tử 596,8 Da.
Những nghiên cứu gần đây cho thấy astaxanthin có hoạt tính chống oxy hóa
mạnh hơn -caroten khoảng 10 lần và hơn vitamin E gấp 80 – 550 lần. Astaxanthin
có tính chất như một tiền vitamin A và có những chức năng sinh học quan trọng đối
với các loài động vật thủy sản như bảo vệ chống sự oxy hóa các acid béo không no,
ngăn ngừa tác hại của tia tử ngoại, tăng cường khả năng miễn dịch, sức sống và
năng suất sinh sản, đồng thời tạo ra sắc tố màu đỏ cam hấp dẫn người tiêu dùng.

trong thành phần carotenoprotein, hàm lượng amino acid leucine (giúp làm bền kiểu
cấu hình xoắn α) rất thấp nhưng hàm lượng các loại amino acid khác như proline,
serine, glycine và asparagine (làm phá vỡ cấu trúc xoắn α) tương đối cao. Điển hình
như trong phức hợp crustacyanin, tỉ lệ cấu trúc xoắn α chỉ chiếm khoảng 6% [38].
Bên cạnh đó, trong thành phần phức hợp carotenoprotein, các amino acid
thường thấy trong dạng cấu hình β như isoleucine, valine, threonine và glutamine
hiện diện với tỉ lệ không nhỏ, đồng thời một số lượng lớn các “cấu trúc quay
ngược” β (β-bends) cũng được tìm thấy (cấu trúc này hỗ trợ sự hình thành của dạng
cấu hình phiến β đối song song).
Phức hợp carotenoprotein hòa tan trong nước và có tính bền vững, trong một
vài trường hợp, màu sắc của nó bền đến vài năm trong không khí ở điều kiện nhiệt
độ phòng. Ngoài ra, sự tương tác giữa protein và astaxanthin dẫn đến sự thay đổi
lớn về bước sóng của bức xạ hấp thụ cực đại (spectral shift), từ đó dẫn đến sự thay
đổi về màu sắc của nó. Chẳng hạn, trong cơ thể động vật giáp xác, astaxanthin
thường liên kết với các phân tử protein tạo thành phức hợp α-crustacyanin, hấp thụ
cực đại bức xạ ở bước sóng 628 nm, tạo nên màu xanh đen đặc trưng thường thấy ở
các loài thủy sản sống. Dưới tác dụng của nhiệt, liên kết trên bị phá hủy và giải
phóng astaxanthin tự do (có bước sóng hấp thụ cực đại chỉ là 480 nm) màu đỏ cam.
Sự thay đổi bước sóng của bức xạ hấp thụ cực đại của astaxanthin trong phức
hợp carotenoprotein so với dạng phân tử tự do phụ thuộc vào sự liên kết của nó với
9

thành phần apoprotein, về vị trí không gian, và chính bản chất cấu trúc của
astaxanthin.
1.2.4 Ứng dụng của carotenoprotein
Carotenoid và carotenoprotein chịu trách nhiệm tạo nên những màu sắc khác
nhau trong cơ thể động vật giáp xác. Những hợp chất này thu hút sự quan tâm
nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới nhờ vào các tính chất quan trọng
của chúng như: có nguồn gốc tự nhiên, không chứa độc tố, cung cấp những sắc tố
tan được cả trong nước và chất béo. Một trong những ứng dụng được quan tâm lớn

1.3. Ứng dụng của vi sinh vật trong quá trình thủy phân protein
1.3.1. Vi khẩn Bacillus subtilis
Phân loại học của vi khuẩn Bacillus subtilis:
Giới: Bacteria
Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Bacillales
Họ: Bacillaceae
Chi: Bacillus
Loài: Bacillus subtilis
Vi khuẩn này có thể được phân lập dễ dàng vì chúng tồn tại rất phong phú
trong tự nhiên từ nhiều nguồn khác nhau như: đất, nước, không khí, và các nguồn
xác thực vật
B. subtilis có những đặc điểm điển hình đại diện cho các trực khuẩn Gram
dương, đặc biệt là quá trình hình thành nội bào tử, về khả năng di động bằng tiên
mao, về phương thức phân chia tế bào và hình thái, cấu trúc tế bào.
Đặc điểm hình thái của B. Subtilis là trực khuẩn hình que, có kích thước từ
0,7 – 0,8 x 2 – 3 µm. Xung quanh tế bào có rất nhiều tiên mao tạo thành một nhóm
giúp cho chúng chuyển động trong môi trường dễ dàng. Bào tử của chúng có hình
bầu dục, kích thước 0,9 x 0,6 µm. 11


bằng 11, khối lượng phân tử từ 20.000 - 30.000. Ổn định trong khoảng pH từ 6 – 12
và hoạt động trong khoảng pH rộng 7 – 12.
Protease cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ mức độ
tế bào, cơ quan đến cơ thể nên được phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng từ vi
sinh vật (vi khuẩn, nấm và virus) đến thực vật (đu đủ, dứa ) và động vật (gan, dạ
dày bê ). So với protease động vật và thực vật, protease vi sinh vật có những đặc
điểm khác biệt. Trước hết hệ protease vi sinh vật là một hệ thống rất phức tạp bao
gồm nhiều enzyme rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân tử nên
rất khó tách ra dưới dạng tinh thể đồng nhất.
Hầu hết các protease phân cắt protein ở các liên kết đặc hiệu, vì thế có thể sử
dụng các enzyme này theo chiều phản ứng tổng hợp để tổng hợp các liên kết peptitd
định trước. Yếu tố tăng cường quá trình tổng hợp bao gồm pH, các nhóm carboxyl
hoặc nhóm amin được lựa chọn để bảo vệ, khả năng kết tủa sản phẩm,…
1.4. Tình hình nghiên cứu
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Liên quan đến đối tượng phế liệu tôm, các nghiên cứu trong nước từ trước
đến nay chủ yếu tập trung ở các lĩnh vực thu hồi, tách chiết và ứng dụng chitin,
chitosan [11, 17]. Giai đoạn từ năm 1978 đến 1980, trường Đại học Nha Trang đã
công bố quy trình sản xuất chitin – chitosan nhưng chưa có ứng dụng cụ thể trong
sản xuất. Gần đây, do sự cập nhật những thông tin khoa học mới về chitin –
chitosan cũng như nhu cầu thị trường tăng mạnh, đã thúc đẩy các nhà khoa học
trong nước nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết chitin – chitosan, đồng thời
mở rộng những ứng dụng của chúng trong đời sống. Hiện nay, có nhiều cơ sở khoa
học trong nước đã và đang tiến hành nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan như
trường Đại học Nha Trang, trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, trung tâm
13Khử protein
Phế liệu tôm

xuất hiện một số đề tài nghiên cứu về việc ứng dụng enzyme protease trong quy
trình sản xuất; chẳng hạn như sử dụng các loại enzyme Papain, Flavourzyme,
Alcalase để khử protein trong quy trình sản xuất chitin [10, 16]. Ngoài việc sử dụng
nguồn phế liệu tôm để sản xuất chitin và chitosan như đã trình bày, một số nghiên
cứu trong nước gần đây cũng tập trung vào quy trình tách chiết các sắc tố
carotenoid (chủ yếu là astaxanthin). Năm 1995, Nguyễn Văn Ngoạn đã nghiên cứu
thu hồi astaxanthin từ phế liệu tôm ở quy mô phòng thí nghiệm. Quy trình sử dụng
14

nguyên liệu đầu và vỏ tôm tươi, trải qua các công đoạn: khử protein, khử khoáng và
thu hồi astaxanthin bằng dung môi acetone. Quy trình này đã bước đầu cho phép kết
hợp thu hồi cả protein, astaxanthin và chitin. Bên cạnh đó, năm 2000, Nguyễn Thái
Uyên, Mai Hoàng Dũng lại chiết xuất carotenoid từ vỏ tôm bằng cách sử dụng cồn
96
0
(thời gian chiết trong 7 -10 ngày). Dịch chiết sau đó được cô cạn thành bột sệt
màu cam và trộn vào thức ăn nuôi tôm, cá cảnh để nghiên cứu khả năng tạo màu
của hỗn hợp này. Đề tài “Xây dựng quy trình chiết xuất astaxanthin từ vỏ tôm” [1]
đã trình bày phương pháp tách chiết astaxanthin bằng cách kết hợp cồn và ether dầu
mỏ. Sản phẩm astaxanthin thu được có thể dùng làm phụ gia trong chế biến thức ăn
nuôi tôm, cá (dưới dạng dầu astaxanthin cô đặc hay bột màu astaxanthin).
Nhìn chung, các nghiên cứu nói trên chỉ mới tập trung thu hồi từng hợp chất
một cách riêng lẽ; đặc biệt là đối với protein và astaxanthin, có rất ít những nghiên
cứu về quy trình thu hồi chúng dưới dạng phức hợp carotenoprotein. Điều này làm
giảm tính bền vững của astaxanthin khi astaxanthin được thu hồi ở dạng phân tử tự
do. Trong đề tài của Lê Văn Nhật (2005) về “Nghiên cứu thu hồi protein và
astaxanthin trong quy trình sản xuất chitin”, cả protein và astaxanthin đều được thu
hồi từ dịch thải của quá trình sản xuất chitin và tồn tại ở dạng phức hợp
carotenoprotein nhằm đảm bảo độ bền vững về mặt cấu trúc của astaxanthin. Điểm
đáng chú ý là mức độ xử lý hóa chất trong quy trình đã được điều chỉnh giảm nhẹ,
Hình 1.4. Quy trình thu hồi protein và astaxanthin từ dịch thải của quá trình
sản xuất chitin từ phế liệu tôm [13]
Tuy nhiên, do tính chất của một đề tài tốt nghiệp nên các thông số tối ưu của
quy trình chưa được kiểm chứng và hoàn thiện, chất lượng sản phẩm thu hồi chưa
được đảm bảo, dẫn đến khả năng ứng dụng của quy trình vào thực tế chưa khả thi.
Bên cạnh đó, đa số các đề tài nghiên cứu chỉ sử dụng các loại enzyme trong quá
trình thủy phân. Do đó, vấn đề đặt ra là phải tiếp tục mở rộng những nghiên cứu
nhằm hoàn thiện quy trình thu hồi protein và carotenoid dưới dạng phức hợp
carotenoprotein, đảm bảo hoạt tính sinh học của từng thành phần vẫn được giữ
vững, có thể dùng vi sinh vật trong quy trình để cải thiện hiệu suất thu hồi protein .
1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Trái ngược với tình hình nghiên cứu trong nước, phức hợp carotenoprotein
thực sự thu hút sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên phạm vi thế
giới từ nhiều năm qua. Thực tế, việc nghiên cứu thu nhận các hợp chất có giá trị nói
chung từ nguồn phế liệu thủy sản trên thế giới luôn được đẩy mạnh đầu tư, đặc biệt
là ở các khu vực phát triển mạnh mẽ ngành nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy
hải sản, điển hình như khu vực Bắc Âu, Bắc Mỹ và Ấn Độ. Đối tượng nghiên cứu
cũng rất đa dạng, bao gồm tôm hùm, tôm sú, và các loại tôm đặc thù ở từng khu
vực. Tuy nhiên, những nghiên cứu trên phế liệu tôm thẻ chân trắng (Paneus
vannamei) vẫn còn rất hạn chế [24].
16

Trước tiên phải kể đến nghiên cứu chuyên sâu về cấu trúc và thành phần sinh
hóa của phức hợp carotenoprotein ở các loài sinh vật khác nhau [38]. Tiếp đó là
những nghiên cứu về đặc điểm của phức hợp protein – sắc tố ở đối tượng là lớp giáp
xác, như nghiên cứu về cấu trúc và tính chất lý hóa của α – crustacyanin, một phức
hợp carotenoprotein trong vỏ tôm hùm [39]; đặc điểm của phức hợp carotenoprotein
trong phế liệu vỏ tôm của loài Jasus lalandii [37]; thành phần các amino acid trong

Hình 1.5. Quy trình thu nhận phức hợp carotenoprotein truyền thống [27]
Trước tiên, phế liệu tôm được rửa kĩ với acid boric 0.3M (đã được hiệu chỉnh
về pH 6.5), để qua đêm cho khô. Sau đó đem nghiền nhỏ thành bột và khuấy trộn
qua đêm với hỗn hợp đệm natri phosphate và EDTA 0,08M ở điều kiện lạnh và ánh
sáng khuếch tán. Tiếp theo đem hỗn hợp đồng nhất này ly tâm ở nhiệt độ lạnh 2
0
C
với lực ly tâm 9500*g trong 30 phút. Lặp lại quá trình chiết đối với mẫu tủa thu
được cho đến khi phần dịch nổi không còn carotenoprotein hòa tan.
Tuy nhiên, các quy trình đề xuất ở trên đều là những quy trình hóa học, do
vậy khi đưa vào sản xuất trên quy mô công nghiệp có thể gây ô nhiễm môi trường
do sử dụng lượng hóa chất lớn. Song song với đó, một số nghiên cứu khác lại tập
trung vào các quy trình sinh học trong việc thu hồi carotenoprotein. Cụ thể, đó là sự
thay thế hóa chất bằng các loại enzyme protease ở công đoạn thủy phân protein, như
đề tài nghiên cứu về khả năng tách chiết carotenoprotein từ phế liệu đầu tôm nâu
của 3 loại enzyme protease: trypsin, papain và pepsin [24]; hoặc quy trình thu hồi
carotenoprotein từ phế liệu tôm của loài Pandalus borealis [32] có sử dụng enzyme
protease được sơ đồ hóa như sau:
Hình 1.6. Quy trình thu hồi carotenoprotein có sử dụng enzyme protease [32]
Các kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình thu hồi thành phần carotenoid từ
phế liệu tôm bằng cách sử dụng những loại enzyme protease khác nhau đều cho
hiệu suất thu hồi cao hơn hẳn so với phương pháp tách chiết carotenoid truyền
thống bằng dung môi hữu cơ hoặc bằng SC-CO
2
.
1.5. Các phương pháp thu hồi protein trong phế liệu tôm [7]
Hiện nay để tận dụng nguồn protein trong phế liệu tôm người ta dùng 3
phương pháp chính :
 Phương pháp vật lý : dùng cơ học để tách protein ra khỏi nguyên liệu.
 Phương pháp hóa lý : Dùng chất keo tụ để thu hồi protein.
 Phương pháp sinh học : dùng enzyme để thủy phân protein. 19

1.5.1. Phương pháp vật lý
Nguyên tắc : Sử dụng các lực cơ học để tách protein ra khỏi nguyên liệu

Vỏ 23.94 18.73 17.45
Đầu 25.77 21.80 18.29