1

MỤC LỤC
Trang
Lời mở đầu 4
Chương I. TỔNG QUAN 5
1.1. Tìm hiểu về nguồn phế liệu tôm 5
1.1.1. Thành phần, tính chất của nguồn phế liệu tôm. 5
1.1.2. Sản lượng phế liệu tôm 6
1.1.3. Các ứng dụng của phế liệu tôm 7
1.1.4. Xử lý và bảo quản phế liệu trước khi sản xuất chitin & chitosan 8
1.2. Tổng quan về chitin-chitosan và công nghệ sản xuất chitin-chitosan 10
1.2.1.Khái quát chung về chitin-chitosan 10
1.2.1.1.Cấu tạo và tính chất của chitin, chitosan 10
1.2.1.1.1. Cấu tạo và tính chất của chitin. 10
a, Cấu tạo của chitin. 10
b, Tính chất của chitin. 11
1.2.1.1.2.Cấu tạo và tính chất của chitosan 11
a, Cấu tạo của chitosan. 11
b, Tính chất của chitosan. 11
1.2.1.2. Ứng dụng của chitin và chitosan 12
a. Ứng dụng của chitin. 12
b. Ứng dụng của chitosan: 12
1.2.2. Công nghệ sản xuất chitin-chitosan 14
1.2.2.1. Các bước chính trong quá trình sản xuất chitin-chitosan 14
1.2.2.2. Một số quy trình công nghệ sản xuất chitin, chitosan trên thế giới 15
a. Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm hùm của Hackman 15
b. Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm của Pháp. 16
1.2.2.3. Một số quy trình sản xuất chitin-chitosan của Việt Nam 18
2


nhau. 30
3

3.2.2.1. Bảo quản ở nhịêt độ phòng (t
0
= 28÷30
0
C) 30
3.2.2.2. Bảo quản lạnh đông 32
3.2.2.3. Mẫu phơi khô 32
3.3. Ảnh hưởng của chế độ bảo quản đến chất lượng của chitin và chitosan 35
3.3.1. Chitin & chitosan sản xuất từ phế liệu tươi. 35
3.3.2. Chitin & chitosan sản xuất từ phế liệu bảo quản ở nhiệt độ phòng. 36
3.3.3. Chitin & chitosan sản xuất từ phế liệu bảo quản lạnh đông. 37
3.3.4. Chitin & chitosan sản xuất từ phế liệu phơi khô 38
3.4. So sánh chất lượng của chitin và chitosan sản xuất từ các mẫu phế liệu bảo quản
theo các chế độ khác nhau 39
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 42
Kết luận. 42
Đề xuất ý kiến 42


Sinh viên thực hiện
5

Chương I. TỔNG QUAN
1.1. Tìm hiểu về nguồn phế liệu tôm.
1.1.1. Thành phần, tính chất của nguồn phế liệu tôm.
Phế liệu tôm bao gồm đầu và vỏ đuôi tôm. Ngoài ra còn có tôm gãy thân, tôm lột
vỏ sai quy cách hoặc tôm bị biến màu, tuỳ thuộc vào loài và phương pháp xử lý lượng
phế liệu có thể vượt quá 60% khối lượng sản phẩm.
Trong thành phần phế liệu tôm, phần đầu thường chiếm khoảng 35÷45% trọng lượng
của tôm nguyên liệu, phần vỏ chiếm 10÷15%. Tỷ lệ này cũng phụ thuộc vào giống loài,
giai đoạn sinh trưởng, mùa vụ, phương pháp chế biến ví dụ: Đối với tôm càng xanh
Macrobrachium rosenbergii phần đầu tôm chiếm tới 60% trọng lượng tôm, đối với tôm
sú Penaeus monodon phần đầu tôm chiếm 40% trọng lượng tôm, đối với tôm thẻ phần
đầu tôm chiếm 28% vỏ tôm chiếm 9% trọng lượng tôm. Với sản phẩm tôm lột vỏ rút
chỉ lưng, lượng đuôi và vỏ đuôi tôm chiếm khoảng 25% trọng lượng tôm.
Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong phế liệu vỏ, đầu tôm là protein, chitin, canxi
cacbonat, sắc tố. Tỷ lệ giữa các thành phần này là không ổn định, chúng thay đổi theo
giống loài, đặc điểm sinh thái, sinh lý, mùa vụ
- Protein trong vỏ tôm tồn tại dưới hai dạng:
+ Dạng tự do.
+ Dạng phức tạp: Dạng này liên kết với chitin thành từng lớp xen kẽ, ngoài ra
protein còn liên kết với cacbonat calci quyết định tính bền vững của vỏ.
- Chitin: Thành phần chitin trong vỏ tôm tồn tại dưới dạng liên kết với protein,
khoáng, và những hợp chất hữu cơ khác gây khó khăn cho việc tách chiết và tinh chế
chúng.
- Calci: Trong vỏ, đầu tôm có chứa một lượng lớn muối vô cơ chủ yếu là muối
CaCO
3
.

7

- Tại Việt Nam:
Theo chiến lược xuất khẩu của bộ Thuỷ sản đến năm 2005 sản lượng tôm xuất
khẩu đạt 140.000 tấn/năm. Từ quá trình sản xuất này có một lượng lớn phế liệu tôm
được thải ra, riêng vỏ tôm thải ra khoảng 70.000 tấn/năm. Như vậy hàng năm ở nước ta
thải ra một lượng lớn phế liệu tôm, lượng phế liệu này hiện nay chủ yếu dùng để làm
thức ăn chăn nuôi gia súc mang lại hiệu quả kinh tế không cao, trong khi đây lại là
nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất ra rất nhiều sản phẩm có giá trị như chitin,
chitosan, các chế phẩm protein ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống, chính
vì vậy cần có những biện pháp tích cực để tận dụng có hiệu quả nguồn phế liệu này.
1.1.3. Các ứng dụng của phế liệu tôm.
Ngày nay khi ngành công nghiệp chế biến thực phẩm ngày càng phát triển thì ô
nhiễm từ phế thải đã trở thành một vấn đề ngày càng bức xúc do việc thải bỏ chất thải
rắn cũng như nước thải phát sinh, vì vậy giảm lượng phế liệu từ khâu chế biến hoặc tìm
các giải pháp tái sử dụng chúng đang ngày càng trở nên phổ biến nhằm làm giảm ô
nhiễm môi trường và làm tăng lợi nhuận cho ngành thủy sản. Đặc biệt đối với phế liệu
tôm hiện nay đang rất được quan tâm bởi đây là loại phế liệu có rất nhiều ứng dụng
mang lại giá trị kinh tế cao:
- Từ phế liệu tôm thu hồi được có thể tận dụng để sản xuất bột tôm vì chúng chứa
một số chất kích thích ăn hay các chất dẫn dụ hóa học, chủ yếu là acidamin và
nucleotide, các chất này cải thiện đáng kể chất lượng thức ăn cho vật nuôi. Bên cạnh đó
bột tôm cũng cung cấp một nguồn carotenoid có tác dụng tạo sắc tố ở loài vật nuôi như:
Làm cho thịt cá hồi có màu hồng như mong muốn,
dùng bột tôm làm thức ăn cho gia cầm sẽ giúp cải thiện sắc tố da.
- Phế liệu tôm có thể được sử dụng giống như một cơ chất cho quá trình lên men để
tạo ra các enzym hoặc tạo ra các sản phẩm có giá trị cao khác như chất kháng sinh
8

- Trong thành phần của vỏ, đầu tôm có chứa một lượng lớn chitin, vì vậy có thể sử

khô), làm lạnh, cấp đông, luộc hay sử dụng hoá chất bảo quản
+ Làm lạnh: Là hạ nhiệt độ của phế liệu tôm xuống gần nhưng không thấp hơn
nhiệt độ điểm băng. Phương pháp này hạn chế được một phần sự phát triển của VSV
và enzym nhưng nhược điểm của phương pháp này là thời gian bảo quản ngắn.
+ Phơi hay sấy khô: Là phương pháp giảm độ ẩm của phế liệu tôm. Do đó cũng
góp phần kìm hãm hoạt động của enzym và VSV. Đây là phương pháp hiện nay đang
được sử dụng phổ biến.
+ Sử dụng hoá chất bảo quản: đây là phương pháp đang được nghiên cứu để áp
dụng rộng rãi trong thực tế. Nguyên tắc chung của phương pháp này là dùng hóa chất
để ức chế hoạt động của enzym và VSV. Hoá chất sử dụng có thể là axit hữu cơ, axit
vô cơ và các chất bảo quản khác. Khi sử dụng các axit để bảo quản phế liệu, chúng sẽ
làm giảm pH xuống, tạo môi trường bất lợi cho các tác nhân gây hư hỏng phế liệu.
Thông thường acid focmic với hàm lượng 3% (w/v) được sử dụng làm tác nhân acid
hoá để hạ pH xuống 4,0 hay thấp hơn nữa. Acid focmic chứa một số thành phần có tác
dụng khử trùng, ức chế vi khuẩn. Ngoài ra có thể sử dụng hỗn hợp acid hữu cơ và axit
vô cơ như acid focmic, axit acetic, axit HCl và/hoặc acid Sulfuric, acid propionic với
tỷ lệ và nồng độ thích hợp.
+ Phương pháp luộc: Sử dụng nhiệt độ cao trong môi trường có nước để vô
hoạt enzym và tiêu diệt VSV, phương pháp này ít được sử dụng do chi phí sản xuất cao
và không kéo dài được thời gian bảo quản.
+ Phương pháp cấp đông: Đây là phương pháp hạ thấp nhiệt độ của phế liệu
xuống dưới -18
0
C, ở nhiệt độ này có tác dụng ức chế mạnh hoạt động của enzym và
VSV vì vậy có thể giữ được chất lượng của phế liệu tốt. Tuy nhiên phương pháp này
cũng có nhược điểm là chi phí sản xuất cao.
10

1.2. Tổng quan về chitin-chitosan và công nghệ sản xuất chitin-chitosan.
1.2.1.Khái quát chung về chitin-chitosan.

n

11

b, Tính chất của chitin.
 Chitin không tan trong kiềm, axit loãng, trong nước và các dung môi hữu cơ khác.
 Chitin bền với các chất oxy hoá như H
2
O
2
nước Javel, KMnO
4
.
 Khi đun nóng trong môi trường axit đặc nó sẽ phân huỷ tạo Glucosamin.
 Đun nóng trong môi trường kiềm đặc nó sẽ bị khử gốc Acetyl tạo thành Chitosan.

Chitin khó tan trong dung dịch NH
3.
1.2.1.1.2.Cấu tạo và tính chất của chitosan.
a, Cấu tạo của chitosan.
Chitosan là một polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị b-D
Glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết b-1,4 glucoside. Hình 1.2. Cấu trúc phân tử của chitosan.
Công thức phân tử:


+ Chitosan có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm với nhiều chủng loại khác nhau.
+ Chitosan có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid trong máu.
+ Chitosan được dùng để chữa bệnh tiểu đường do khả năng thúc đẩy hoạt động
của các peptid-insulin kích thích sự tiết insulin ở tuyến tuỵ.
1.2.1.2. Ứng dụng của chitin và chitosan.
a, Ứng dụng của chitin.
Chitin được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực:
+ Dùng trong nghành dệt: Làm cho vải vóc, tơ sợi bền màu, chịu được cọ sát.
+ Dùng để sản xuất giấy trong suốt và những màng mỏng.
+ Để sản xuất sợi chitin không tan trong acid, độ dai tăng lên, không độc.
+ Chitin kết hợp với muối kim loại hình thành hợp chất associated, nếu đem kết
hợp với muối của Pb, Cd, Zn sẽ tạo ra loại cellulose có khả năng chống tia phóng xạ
+ Dùng trong thực phẩm: Chitin cũng được ứng dụng trong thực phẩm như dùng
chitin trong sản xuất ethanol, nếu cung cấp 0,2% chitin vào môi trường lên men củ cải
đường ở 37
0
C sau 36 giờ sẽ có 5,38÷5,6% ethanol được hình thành, nhưng nếu không
có mặt chitin thì phải mất 72h để sản xuất một lượng tương tự.
b, Ứng dụng của chitosan:
13

Chitosan có ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế.
- Trong nông nghiệp:
+ Chitosan được sử dụng để bọc nang hạt giống nhằm ngăn ngừa sự tấn công của
nấm trong đất, đồng thời nó còn có tác dụng cố định phân bón, tăng khả năng nảy mầm
của hạt.
+ Trong chăn nuôi chitosan cũng được sử dụng làm chất tăng trưởng trong thức ăn
gia cầm đã được chứng minh là không độc và không có tác dụng phụ.
- Trong xử lý nước thải:
+ Làm chất đông để tuần hoàn nước, loại bỏ thuốc nhuộm, diệt côn trùng

3
(PO
4
)
2
. Vì vậy để khử khoáng trong đầu và vỏ tôm ta sử dụng các acid HCl hoặc
HCOOH để hoà tan các muối không tan thành các muối có thể tan được và tách ra.
Phương trình phản ứng:
CaCO
3
+ HCl CaCl
2
+ H
2
O + CO
2
CaCO
3
+ HCOOH (HCOOH)
2
Ca + H
2
O + CO
2
- Bước khử Protein: Để khử Protein trong phế liệu tôm có thể sử dụng các phương
pháp sau:
 Phương pháp hoá học: Sử dụng NaOH để khử protein, nồng độ NaOH sử dụng
tuỳ thuộc vào hàm lượng Protein trong nguyên liệu. Đây là phương pháp mang lại hiệu
quả khử protein cao nhưng lại có nhược điểm là thải ra một lượng lớn NaOH gây ô
nhiễm môi trường.

Hình 1.3. Phản ứng deacetyl chuyển chitin thành chitosan.
1.2.2.2. Một số quy trình công nghệ sản xuất chitin, chitosan trên thế giới.
a, Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm hùm của Hackman.
Vỏ tôm hùm được rửa sạch và sấy khô ở 100
0
C, được khử khoáng bằng HCl 2N
với tỉ lệ w/v=1/10 ở nhiệt độ phòng trong thời gian 5h, sau đó rửa trung tính rồi sấy
khô ở 100
0
C và nghiền thành bột mịn, tiếp tục ngâm trong dung dịch HCl 2N với tỷ lệ
w/v=1/2,5 ở nhiệt độ phòng trong thời gian 48h sau đó ly tâm thu phần bã và đem rửa
trung tính. Ngâm bã bột đã rửa trung tính trong dung dịch NaOH 1N với tỉ lệ
w/v=1/2,5 ở nhiệt độ 100
0
C trong 42h rồi đem li tâm thu phần bã và tiến hành rửa
trung tính. Sau đó tiếp tục ngâm trong dung dịch NaOH 1N với tỉ lệ và nhiệt độ như
trên trong 12h rồi đem li tâm thu phần bã, rửa trung tính và đem rửa sạch bằng cách li
tâm với các chất theo thứ tự: nước, ethanol, ether và làm khô ta thu được sản phẩm
Chitin dạng bột màu kem.
Sơ đồ quy trình:
16

HCl 2M
T
0
phòng


=5h; w/v=1/10 Hình 1.4. Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm hùm của Hackman.
b, Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm của Pháp.
Nguyên liệu (vỏ tôm) sạch được đem đi hấp chín, phơi khô, sau đó xay nhỏ. Tiến
hành khử protein bằng NaOH 3,5% với tỉ lệ w/v=1/10 ở nhiệt độ 65
0
C trong 2h rồi vớt
ra và tiến hành tẩy màu bằng aceton với tỉ lệ w/v=1/5 ở nhiệt độ phòng trong thời gian
30phút, vớt ra rửa sạch sau đó tẩy màu lại bằng NaOCl 0,135% với tỉ lệ w/v=1/4 ở
Nguyên liệu, ngâm HCl

Rửa trung tính, sấy khô

Nghiền mịn

Ngâm HCl

Li tâm, rửa trung tính

Ngâm NaOH
Li tâm, rửa trung tính
Ngâm NaOH
Li tâm, rửa trung tính
Rửa sạch bằng li tâm
Làm khô
chitin dạng bột màu kem
17


Deacetyl

Rửa trung tính
Ngâm NaOCl
Ngâm HCl
Rửa trung tính
Tách protein
Xay nhỏ
18

1.2.2.3. Một số quy trình sản xuất chitin-chitosan của Việt Nam.
a, Quy trình của GVC Đỗ Minh Phụng-Đại Học Thuỷ Sản .
Sơ đồ quy trình Hình 1.6. Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm của Đỗ Minh Phụng.
Nguyên liệu là vỏ tôm khô được khử khoáng bằng HCl 6N với tỉ lệ w/v=1/2,5, ở
nhiệt độ phòng, sau 48h vớt ra và rửa trung tính, tiếp theo ngâm trong NaOH 8% ở
nhiệt độ 100
0
C trong 2h với tỉ lệ w/v=1/2,5 để khử protein, sau đó vớt ra và đem rửa
trung tính. Tiến hành tẩy màu bằng KMnO
4
1% trong môi trường H
2
SO
4



=24h, t
0
phòng
w/v=1/2

NaOH 2%
t
0
=90÷95
0
C,

=3h
w/v=1/2
HCl 4%


=24h, t
0
phòng
w/v=1/2
NaOH 2%
t
0
=90÷95
0
C,


trung tính và dùng NaOH 2% để tách protein lần 1 với tỷ lệ w/v=1/2,8, ở nhiệt độ
90÷95
0
C trong thời gian 3h, sau đó rửa trung tính và tiến hành khử khoáng lần 2 cũng
bằng HCl 4% với tỷ lệ w/v=1/2, ở nhiệt độ phòng trong thời gian 24h rồi đem rửa trung
tính.
Để tách protein lần 2 ta ngâm trong NaOH 2% với tỷ lệ w/v=1/2,8 ở nhiệt độ
90÷95
0
C sau 3h vớt ra rửa trung tính rồi tiến hành khử khoáng lần 3 cũng giống hai lần
trên. Sản phẩm đem sấy khô ta thu được chitin.
Ưu điểm: Chitin thu được có độ trắng cao mặc dù không có công đoạn tẩy màu.
Nhược điểm: Thời gian sản xuất kéo dài, nồng độ hóa chất sử dụng cao kết hợp với
thời gian xử lý dài (công đoạn khử khoáng) làm cắt mạch polymer trong môi trường
acid dẫn đến độ nhớt giảm.
c, Quy trình sử dụng enzym papain để sản xuất chitosan (Trần Thị Luyến-ĐHTS).
Vỏ tôm khô được xử lý trong dung dịch HCl 10% với tỉ lệ w/v=1/10, ở nhiệt độ
thường trong thời gian 5h. Còn vỏ tôm tươi được xử lý tương tự như trên nhưng với tỉ
lệ w/v=1/5. Sau đó tiến hành rửa trung tính rồi tiến hành khử protein bằng enzym
papain theo phương pháp bổ sung dung dịch 13% papain vào khối vỏ tôm đạt tỉ lệ
w/v=1/5, dung dịch acid HCl điều chỉnh về 5÷5,5 và nâng nhiệt độ lên 70÷80
0
C trong
thời gian 4h, sau đó rửa sạch và làm khô ta thu được chitin. Tiếp tục tiến hành deacetyl
trong dung dịch NaOH 35%, ở nhiệt độ t
0
=80±2
0
C, với tỷ w/v=1/10, trong thời gian 6h
sau đó vớt ra tiếp tục tiến hành rửa trung tính và phơi khô ta thu được chitosan.

=70÷80
0
C
t=6h
w/v=1/10
Hình 1.8. Quy trình sử dụng enzym papain để sản xuất chitosan.
d. Quy trình sản xuất chitin&chitosan theo phương pháp hoá học (TS.Trang Sĩ Trung-
ĐH Nha Trang).
Nguyên liệu được khử khoáng bằng HCl 4%, ở nhiệt độ phòng trong thời gian 6h,
tỉ lệ w/v=1/1.5, sau đó được rửa sạch đến trung tính. Sau khi khử khoáng tiến hành khử
protein trong đầu, vỏ tôm bằng NaOH 4%, ở nhiệt độ phòng trong thời gian 6h, tỉ lệ
w/v=1/1.5, rửa trung tính và phơi khô ta thu được chitin.
Tiếp tục deacetyl chitin bằng NaOH 70%, ở nhiệt độ 90÷95
0
C trong thời gian 3h, tỉ lệ
w/v=1/12, sau đó vớt ra rửa sạch NaOH, phơi khô ta thu được chitosan.
Vỏ tôm khô
Deacetyl

0
C
w/v=1/12

Hình 1.9. Sơ đồ quy trình sản xuất chitin&chitosan (TS.Trang Sĩ Trung-ĐH Nha Trang)

Nhận xét: Đây là quy trình nghiên cứu sản xuất chitin và chitosan áp dụng cho đối
tượng nguyên liệu là tôm thẻ, dễ thực hiện, thời gian sản xuất ngắn, cho chất lượng
chitin và chitosan khá cao.

Nguyên liệu
Khử khoáng
Rửa trung tính
Khử protein
Rửa trung tính
Phơi khô
chitin
deacetyl
Rửa trung tính
chitosan
23

Chương II .NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Nội dung và phạm vi nghiên cứu.
Mục đích thực hiện đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng phế liệu tôm
ban đầu khi bảo quản ở các chế độ khác nhau đến chất lượng của sản phẩm chitin và

0
C, sau đó đem bảo quản
trong tủ đông, sau thời gian bảo quản 1 tháng mới được đem đi sản xuất chitin &
chitosan.
+Lô 4: Phơi khô: Phế liệu được đem đi phơi khô làm giảm độ ẩm xuống dưới giới hạn
hoạt động của vi sinh vật (độ ẩm <20%) nhằm kéo dài thời gian bảo quản, sau đó mới
được đem đi sản xuất chitin & chitosan.
2.3. Phương pháp nghiên cứu.
2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm.
- Tiến hành khảo sát tình hình bảo quản phế liệu tôm hiện nay tại nhà máy chế biến
thuỷ sản F17: Khảo sát từ khâu tiếp nhận nguyên liệu đến quá trình sản xuất, thu gom
và bảo quản phế liệu tại nhà máy.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ bảo quản đến chất lượng của sản phẩm chitin
và chitosan:
Tiến hành bố trí thí nghiệm theo phương pháp cổ điển.
Với các mẫu phế liệu bảo quản theo các phương pháp khác nhau tiến hành xác
định các chỉ tiêu: Hàm lượng protein, hàm lượng axit amin, hàm lượng khoáng, độ ẩm,
NH
3
. Từ đó đánh giá được chất lượng ban đầu của các mẫu phế liệu bảo quản theo các
phương pháp khác nhau đồng thời qua đó đánh giá được ảnh hưởng của các chế độ bảo
quản đến chất lượng của phế liệu.
Chitin&chitosan được sản xuất theo quy trình hoá học truyền thống trình bày tại
mục 1.2.2.3.d áp dụng cho tất cả các mẫu phế liệu bảo quản theo các phương pháp
khac nhau. Từ đó so sánh các chỉ tiêu chất lượng của chitin&chitosan sản xuất từ các
mẫu phế liệu bảo quản theo các chế độ khác nhau để đánh giá được ảnh hưởng của chất
lượng phế liệu ban đầu đến chất lượng của sản phẩm chitin&chitosan.
25

2.3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm.

chitosan
Xác định các chỉ tiêu của
chitin và chitosan
Nguyên liệu
Bảo quản lạnh đông Phơi khô
Bảo quản ở nhiệt độ phòng

=4h

=8h

=2h

=6h
Xác định thành phần hoá học
Hàm lượng
protein

Độ
ẩm

Hàm
lư
ợ
ng tro

Độ
nh
ớ
t