BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

*

*

*

*
ĐỖ ĐĂNG KHOA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI,
NỒNG ĐỘ AXIT VÀ THỜI GIAN XỬ LÝ ĐẾN
KHẢ NĂNG KHỬ KHOÁNG VÀ PROTEIN
TRÊN VỎ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thủy sản ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thủy sản Giáo viên hướng dẫn:
TS. NGUYỄN ANH TUẤN
ThS. NGÔ THỊ HOÀI DƯƠNG

NHA TRANG - NĂM 2013
- iii -

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: Đỗ Đăng Khoa Lớp: 51CBTS
Ngành: Công nghệ chế biến thủy sản Khoa: Công nghệ thực phẩm
Tên Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của loại, nồng độ axit và thời gian xử lý đến
khả năng khử khoáng và protein trên vỏ tôm thẻ chân trắng
Số trang: 55 Số chương: 03 Số tài liệu kham khảo: 13
Hiện vật: 01 quyển đồ án + 01 đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Ngô Thị Hoài Dương, người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo những kinh
nghiệm quý báu và luôn động viên Tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài
Qua đây, tôi xin chân thành cám ơn đến toàn thể thầy cô và cán bộ Bộ môn
Hóa sinh – Vi sinh thực phẩm, Bộ môn Công nghệ chế biến, Bộ môn Công nghệ
thực phẩm, Bộ môn Kỹ thuật lạnh và Viện công nghệ sinh học và Môi trường –
Trường Đại học Nha Trang, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành
đề tài này.
Xin cám ơn tất cả những người bạn đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ
tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
bố mẹ và anh chị em thân yêu. Những người đã luôn dõi theo và ủng hộ cả vật chất
lẫn tinh thần cho tôi được hoàn thành đề tài này.

Nha Trang, tháng 7 năm 2013
Sinh viên

Đỗ Đăng Khoa
- v -
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN lxviii
MỤC LỤC lxix
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT lxxii
DANH MỤC BẢNG lxxiii
DANH MỤC HÌNH lxxiv
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về nguồn phế liệu tôm và các hướng tận dụng 3
1.1.1. Nguồn phế liệu tôm 3
1.1.2. Cấu tạo và thành phần hóa học của phế liệu tôm 4
1.1.2.1. Cấu tạo vỏ tôm 4
1.1.2.2. Thành phần hóa học của phế liệu tôm 5

2.2.2.2. Xác định hàm lượng khoáng bằng phương pháp nung 550 – 600
0
C 21
2.2.2.3. Xác định hàm lượng protein theo phương pháp Biuret 21
2.2.2.4. Xác định hiệu quả khử khoáng 22
2.2.2.5. Xác định hiệu quả khử protein 22
2.2.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm 23
2.2.4.1. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của loại axit và thời gian
khử khoáng đến hiệu quả khứ khoáng và hiệu quả khử protein 24
2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nồng độ axit đến hiệu
quả khứ khoáng và hiệu quả khử protein 27
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu. 32
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33
3.1. Kết quả xác định sự ảnh hưởng của loại axit và thời gian khử khoáng
đến hiệu quả khử khoáng và protein 33
3.1.1. Xác định sự ảnh hưởng của thời gian khử khoáng đến hiệu quả khử
khoáng 33
3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian khử khoáng đến hiệu quả khử protein 38
- vii -
3.2. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ axit đến hiệu quả khử khoáng
và protein 43
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ axit đến hiệu quả khử khoáng và hàm
lượng khoáng còn lại. 43
3.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ axit đến hiệu quả khử protein và hàm lượng
protein còn lại 48
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53
I. KẾT LUẬN 53
II. KIẾN NGHỊ 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
PHỤ LỤC

- x -
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của chitin 10
Hình 1.2. Cấu trúc phân tử chitosan 11
Hình 1.3. Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất chitin, chitosan từ phế liệu
giáp xác 13
Hình 1.4. Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm của Pháp 14
Hình 1.5. Quy trình của Đỗ Minh Phụng, trường Đại học Thủy sản Nha Trang 15
Hình 1.6. Quy trình sử dụng enzyme flavourzymetrong công nghệ sản xuất
chitin từ phế liệu tôm (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2007) 16
Hình 1.7. Quy trình sản xuất chitin ứng dụng papain để khử protein (Trần
Thị Luyến, 2000) 17
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 23
Hình 2.2: Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của loại axit và thời gian
khử khoáng đến hiệu quả khứ khoáng và hiệu quả khử protein 24
Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nồng độ axit đến hiệu
quả khứ khoáng và hiệu quả khử protein 28
Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian khử khoáng đến hiệu quả khử khoáng 33
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng khoáng còn lại 34
Hình 3.3. Ảnh hưởng của loại axit đến hiệu quả khử khoáng trong thời gian
xử lý 3h 35
Hình 3.4. Ảnh hưởng của loại axit đến hàm lượng khoáng còn lại trong thời
gian xử lý 3h 35
Hình 3.5. Ảnh hưởng của loại axit đến hiệu quả khử khoáng trong thời gian
xử lý 7h 36
Hình 3.6. Ảnh hưởng của loại axit đến hàm lượng khoáng còn lại trong thời
gian xử lý 7h 36

quả khử protien 51

- 1 -
LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, ngành Thủy sản đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế của
nước ta, xuất khẩu tôm chiếm vị trí quan trọng trong kim nghạch xuất khẩu thủy sản
của cả nước. Nhưng đi cùng với sự phát triển của ngành, vấn đề phế liệu trong chế
biến thuỷ sản là một điểm hạn chế do lượng phế liệu thải ra từ công nghiệp chế biến
thuỷ sản hàng năm là rất lớn. Phế liệu tôm là một nguồn cung cấp chitin và chitosan
rất phong phú. Vì vậy, ngoài việc dùng phế liệu tôm để chế biến thức ăn chăn nuôi
thì chúng ta còn có thể sử dụng chúng để sản xuất chitin và chitosan mang lại giá trị
kinh tế cao.
Tuy nhiên việc sản xuất chitin hiện nay chủ yếu dùng bằng phương pháp hóa
học trải qua rất nhiều công đoạn, chịu sự ảnh hưởng của rất nhiều tác nhân, thường
làm cắt mạch chitin và gây ô nhiễm môi trường do một lượng lớn hóa chất thải ra.
Vì thế việc khảo sát để tìm ra biện pháp kiểm soát quá trình, hạn chế lượng hóa chất
sử dụng đồng thời góp phần nâng cao chất lượng chitin là hết sức cần thiết.
Quá trình khử khoáng là một trong hai công đoạn chính của qui trình tách
chiết, thu hồi chitin từ vỏ các loài giáp xác, thường được thực hiện bằng cách xử lý
với axit. Bên cạnh tác dụng khử khoáng, khi xử lý với axit một lượng nhất định
protein sẽ bị khử. Công đoạn xử lý với axit có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản
phẩm chitin thu được sau này, quá trình này chịu sự ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố
vì thế cần có các nghiên cứu chuyên sâu để kiểm soát chất lượng chitin sau này
Xuất phát từ thực tế trên, được sự đồng ý của Chủ nhiệm Khoa Chế biến,
Trường Đại học Nha Trang, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của loại, nồng độ axit
và thời gian xử lý đến khả năng khử khoáng và protein trên vỏ tôm thẻ chân
trắng” được thực hiện
- 2 -
2. Mục tiêu đề tài

quân 8,97%/năm, giá trị tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản tăng bình quân
10,5%. Năm 2012, Việt Nam xuất khẩu thủy sản đạt 6,18 tỷ USD. Ðịnh hướng
đến năm 2020, chế biến xuất khẩu thủy sản tiếp tục là động lực thúc đẩy phát
triển nuôi trồng thuỷ sản, khai thác thuỷ sản và mang lại nhiều lợi ích kinh tế
ngành, nâng cao thu nhập và đời sống lao động nghề cá. Trong cơ cấu mặt hàng
thủy sản xuất khẩu của Việt Nam từ trước đến nay nhất là tôm đông lạnh chiếm
tỷ lệ cao. Các sản phẩm chế biến từ tôm chủ yếu là: tôm tươi còn vỏ, đầu
(nguyên con) cấp đông IQF hoặc Block; tôm vỏ bỏ đầu cấp đông IQF hoặc
Block; tôm bóc vỏ, bỏ chỉ lưng cấp đông IQF; tôm bóc vỏ, còn đốt đuôi cấp đông
IQF; tôm dạng sản phẩm định hình, làm chín Năm 2013 khối lượng tôm xuất
khẩu là trên 123.600 tấn đạt hơn 1 tỷ USD chiếm 49% tổng kim ngạch xuất khẩu
thủy sản của cả nước, chiếm gần 10% giá trị tôm xuất khẩu toàn cầu Việc Nam và
trở thành nước đứng thứ 5 thế giới về xuất khẩu tôm. Năm 2012 lượng tôm xuất
khẩu đạt khoảng 2.25 tỷ USD. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến các sản phẩm
thủy sản cũng tạo ra một lượng lớn phế liệu.
Phế liệu tôm chủ yếu là đầu và các mảnh vỏ, ngoài ra còn phải kể đến phần
thịt vụn do bóc nõn không cẩn thận, một số tôm bị hư hỏng. Tùy theo giống loài,
phương pháp gia công chế biến mà lượng phế liệu tôm có thể lên đến 60% sản
lượng khai thác được. Phần đầu tôm càng xanh chiếm khoảng 60% khối lượng toàn
- 4 -
bộ, với tôm sú thì đầu chiếm khoảng 40% so vớ khối lượng toàn bộ. Đối với sản
phẩm tôm bóc nõn và rút ruột mất mát theo vỏ và đuôi khoảng 25% trọng lượng tôm.
Qua đó phần lớn tôm được đưa vào chế biến dạng bóc vỏ bỏ đầu. Và như
vậy, phế liệu chính là đầu tôm và vỏ tôm. Phần đầu thường chiếm khoáng 35-45%
trọng lượng của tôm nguyên liệu, phần vỏ chiếm từ 10-15%. Tỳ lệ này phụ thuộc
vào giống loài, giai đoạn sinh trưởng, mùa vụ, phương pháp gia công chế biến.
Theo thống kê của Trung tâm Nghiên cứu Chế biến Thủy sản, Đại học
Thuỷ sản thì lượng phế liệu năm 2004 tại Việt Nam ước tính khoảng 45.000 tấn
phế liệu, năm 2005 ước tính khoảng 70.000 tấn/năm [1]. Trần Thị Luyến (2004)
cho biết trong vỏ tôm tươi chitosan chiếm khoảng 5% khối l ượng, trong vỏ tôm

khắp, chintin 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 chintin - protein bền
vững không có canxi và quinine.
1.1.2.2. Thành phần hóa học của phế liệu tôm
Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong phế liệu tôm là protein, chitin, canxi
cacbonate, sắc tố. Tỷ lệ các thành phần này không ổn định, chúng thay đổi theo
giống, loài, đặc điểm sinh thái, sinh lý,…Thành phần chitin và protein trong vỏ
tôm tươi tương ứng là 4,50% và 8,05%. Trong vỏ tôm khô là 11 – 27,50% và 23,25
– 53%.
Hàm lượng chitin, protein, khoáng và carotenoid trong phế liệu vỏ tôm
thay đổi rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bóc vỏ trong quá trình chế biến cũng
như phụ thuộc vào loài, trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản. Vỏ giáp xác chứa
chủ yếu là protein (30 – 40%), khoáng (30 – 50%), chitin
(13 – 42%) .
- 6 -
Trong những năm gần đây, việc nuôi tôm thẻ chân trắng (Penaaus vannamei)
thương phẩm phát triển mạnh, nguồn phế liệu tôm thẻ trở thành nguồn nguyên liệu
chính để sản xuất chính chitin. Tương tự như phế liệu tôm sú, thành phần protein
trong phế liệu tôm thẻ tương đối cao, gần 50%. (Bảng 1.1)
Bảng 1.1. Thành phần hoá học cơ bản của phế liệu tôm Penaaus vannamei [2],
Crangon crangon và Pandalus borealis [8]
STT
Chỉ tiêu phân
tích
Penaaus
vannamei
Crangon
crangon
Pandalus

Trong đó:
- Protein trong vỏ tôm thường là loại protein không hòa tan, liên kết với lớp
vỏ chitin bởi liên kết cộng hóa trị bền vững tương tự như liên kết giữa các phân tử
amino axit với nhau trong phân tử protein. Do đó nó không bị tách ra khỏi vỏ tôm,
chúng thường tồn tại dưới 2 dạng [2]:
+ Dạng tự do: Dạng này tồn tại trong cơ quan nội tạng và trong các cơ gắn
phần vỏ
+ Dạng phức tạp: Dạng này protein không hòa tan và thường liên kết vớ
chitin, canxi carbonate, với lipit tạp lipoprotein, với sắc tố tạo protein-
carotenoid…như một phần thống nhất quyết định tính bền vững của vỏ tôm.
- Canxi: Tồn tại chủ yếu dưới dạng liện kết với protein, khoáng và nhiều hợp
chất hữu cơ khác, đây là nguyên nhân gây khó khăn cho việc tách và tinh chế chúng.
- Chitin là loại polysaccharide phổ biến trong tự nhiên chỉ sau cellulose. Nó
được cấu tạo bởi các cầu nối 1,4 glucozit, công thức phân tử là (C
8
H
13
O
5
N)n.
- 7 -
- Lipid: ngoài lớp màng sáp bao phủ bên ngoài lớp vỏ epicuticle, lipid còn
tồn tại dưới dạng phức chất sterol-protein chứa trong lớp endocuticle.
Ngoài các thành phần trên trong vỏ tôm còn có:
- Các enzym: Phế liệu tôm cũng có chứa một số enzyme. Trong đầu tôm xó
chứa enzyme tiêu hóa chymotrypsin, nó được sử dụng trong điều trị bệnh ung thư.
Một vài loại enzyme khác có mặt trong phế liệu tôm gồm alkaline phosphate,
chitinase, -N-acetyl glucosamidase cũng được ứng dụng nhiều trong thực tế. Hoạt
độ enzyme protease của đầu tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/g tươi
- Sắc tố: gồm các phân tử caroteinoid (chủ yếu là astaxanthin) ở dạng liên kết

Nhược điểm là chất lượng kém, giá trị dinh d ưỡng không cao.
Phương pháp ủ xilô: ở phương pháp này người ta sử dụng axit hữu c ơ và
vô cơ trong việc ủ nhằm tăng tác động của enzyme khử trùng và hạn chế sự phát
triển của vi sinh vật. Sau khi ủ tiến hành trung tính bằng các chất kiềm, chất ủ
được làm thức ăn chăn nuôi. Phương pháp này có ưu điểm là chất lượng tốt
nhưng giá thành cao và phức tạp.
b. Sản xuất bột màu Astaxanthin [1]
Thành phần hóa học của tôm rất giàu protein nên trước khi sản xuất chitin
chúng ta nên thu hồi protein lại. Và trong phần vỏ của phế liệu cũng chứa sắc tố
Astaxanthin, tuy nó có hàm lư ợng nhỏ nhưng giá thành lại cao trên thị trường
(2500USD/kg). H ơn 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, thực phẩm, công nghiệp. 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.
- 9 -
c. Sản phẩm súp và canh
Có thể sử dụng các mẩu thừa của tôm chất lượng cao sau khi chế biến làm
món canh và súp tôm. Đầu tôm được sử dụng làm nguyên liêu tạo mùi cho món
súp tôm đ ặc biệt. Tôm vụn được sử dụng làm món canh tôm.
d. Làm các sản phẩm định hình
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 như bánh tròn, viên, khoanh tôm. Bằng cách tạo ra các hình dạng
khác nhau, ướp tẩm gia vị hay bao bột, ta có thể làm ra rất nhiều sản phẩm tôm
đẹp mắt. Các sản phẩm định hình này được làm chín trong các là thường hoặc lò
vi sóng giống như các sản phẩm được chế biến từ tôm khác
1.2 Tổng quan về chitin và chitosan
1.2.1. Sự tồn tại của chitin và chitosan trong tự nhiên [4]
Chitin phân bố và tồn tại trong tự nhiên chúng có cả ở động vật và thực vật.

n: phụ thuộc vào nguồn gốc
c
ủa
ngu
yên
liệu

Ở cua: n = 500÷
600
Ở tôm hùm: n =
70
0÷ 800
Ở tôm thẻ: n =
400÷500

Phân tử lượng:
Mch
itin
=(203

.09

)nHình 1.1: Công thức cấu tạo của chitin
Tín
h chất của
chitin.
Chitin là một polysaccharide có tính kiềm trong môi trường kiềm nhưng

LiCl
Tính ổn định hóa học đáng kể của chitin được kết hợp với tính hấp thụ đối
với nước và chất béo. Chitin vi tinh thể (có trọng lượng phân tử nhỏ) dễ phân tán
được tạo thành do thủy phân trong hỗn hợp axit photphoride/ 2 propanol cũng có
đặc tính nhũ tương hóa hơn cả cellulose vi tinh thể.
Chitin tương đối ổn đỉnh với các chất oxy hóa khử, như thuốc tím
(KMnO
4
), oxy già (H
2
O
2
), nước Javen (NaClO) hay Ca(ClO)
2
…lợi dụng tính
chất này người ta sử dụng các chất oxy hóa trên để khử màu cho chitin.
Khi đun nóng chitin trong HCl đậm đăc thì chitin bị thủy phân hoàn toàn
tạo thành 88,5% D-Glucosanmin và 22,5%
axit
acetic, quá trình thủy phân bắt
đầu xảy ra ở cầu nối glucoside, sau đó loại bỏ nhóm acetyl (-CO-CH
3
).
C
32
H
54
N
4
O

nCH
3
COONa

1.2.2.2. Cấu tạo và tính chất của chitosan [6]
a. Cấu trúc phân tử chitosan

Chitosan là một polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị
β

- D-
glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết
β

-1,4 glucozit [58].

Hình 1.2. Cấu trúc phân tử chitosan
- 12 -
Công thức phân tử : (C
6
H
11
O
4
N)
n

Phân tử lượng: M
chitosan


Chitosan là một polymer mang điện tích dương nên được xem như là một
polycationic có khả năng bám dính vào bề mặt các điện tích âm. Chính vì vậy mà
chitosan có thể tương tác với các polymer có điện tích âm như alginic và tạo lưới
gel dẻo bền như lực liên kết tĩnh điện.
Tuy nhiên gel này thuộc loại gel dẻo chảy không có độ đặc. Nếu trong môi
trường có thêm Ca
2+

thì gel dẻo bền định hình tốt, gel có độ đặc và khả năng áp
dụng vào việc tạo thành microcapsule.
1.3. Công Nghệ sản xuất Chitin – Chitosan [7] [8]
Sản xuất chitin từ phế liệu thủy sản có thể thực hiện bằng phương pháp hóa
học, phương pháp sinh học hoặc phương pháp kết hợp hóa học với sinh học. Tuy
nhiên, hiện nay các quy trình sản xuất chitin ở qui mô lớn chủ yếu sử dụng phương
pháp hóa học. Phương pháp hóa học có ưu điểm như nhanh, đơn giản, dễ thực hiện
- 13 -
ở qui mô lớn. Tuy nhiên, phương pháp hóa học cũng có nhiều nhược điểm như sản
phẩm chitin, chitosan có phân tử lượng thấp, độ nhớt thấp, dư lượng hóa chất lớn, ô
nhiễm môi trường, ăn mòn thiết bị.
Quy trình hóa học sản xuất chitin thông thường gồm các công đoạn tách
khoáng, tách protein, tẩy màu. Công đoạn tẩy màu ở các nước nhiệt đới như
Việt Nam thường thực hiện kết hợp với quá trình phơi khô sản phẩm chitin dưới
ánh nắng mặt trời. Chitosan được sản xuất từ chitin qua quá trình tách nhóm
acetyl (deacetylation). Tất cả các công đoạn trên đều được xử lý bằng hóa chất,
tùy theo loại nguyên liệu, công nghệ, và yêu cầu về chất lượng sản phẩm chitin và
chitosan mà các điều kiện xử lý sẽ khác nhau. Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất
chitin, chitosan từ phế liệu thủy sản được trình bày ở Hình 1.3.

o
= 65
o
C, t = 2h
w/v = 1/10

NaOH 3.5%

T
o
phòng, t = 2h
w/v = 1/10
T = 30 phút HCl 1N

T
o
phòng, t = 6 phút
T
o
phòng w/v = 1/10
NaOCl 0.135% T
o
= 85
0
C. t= 4h

w/v