BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
---o0o---

LÊ MINH CƢƠNG

NGHIÊN CỨU TỐI ƢU HÓA QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN TÔM BIỂN
NGUYÊN LIỆU BẰNG CHẾ PHẨM SINH HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: TS. VŨ NGỌC BỘI

NHA TRANG, 06/2015

1


LỜI CẢM ƠN
Sau hơn 3 tháng thực hiện đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình
bảo quản tôm biển nguyên liệu bằng chế phẩm sinh học” đến nay đề tài đã đƣợc
hoàn thành. Trong thời gian qua cũng nhƣ trong suốt quá trình học tập tại trƣờng,
ngoài nỗ lực phấn đấu của bản thân em đã nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của quý
thầy cô, gia đình và bạn bè.
Trƣớc hết em xin gửi tới Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang, Ban Chủ
nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, Phòng Đào tạo niềm kính trọng, sự tự hào
đƣợc học tập tại Trƣờng trong những năm qua.
Sự biết ơn sâu sắc nhất em xin đƣợc giành cho thầy TS.Vũ Ngọc Bội Trƣởng khoa công nghệ thực phẩm và cô ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn
Đảm bảo Chất lƣợng và An toàn Thực phẩm - Trƣờng Đại học Nha Trang đã tài trợ

1.1.1.Cấu tạo, tính chất của chitin, oligochitin, chitosan và oligochitosan ............... 3
1.1.1.1.Chitin ........................................................................................................... 3
1.1.1.2.Oligochitin ................................................................................................... 5
1.1.1.3.Chitosan....................................................................................................... 7
1.1.1.4.Oligochitosan ............................................................................................. 10
1.1.2.Ứng dụng của chitin, oligochitin, chitosan và oligochitosan .......................... 12
1.1.2.1.Ứng dụng trong trong bảo quản hoa quả .................................................... 12
1.1.2.2.Ứng dụng trong công nghiệp ...................................................................... 13
1.1.3.Tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chitin – oligochitin, chitosan – oligochitosan. 14
1.1.3.1.Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ............................................................... 14
1.1.3.2.Tình hình nghiên cứu ở ngoài nƣớc ............................................................ 16
1.2.TỔNG QUAN VỀ THỦY SẢN VIỆT NAM .................................................................... 16
1.3.TỔNG QUAN VỀ TÔM..................................................................................................... 19
1.3.1.Thành phần hóa học của tôm ........................................................................ 19
1.3.1.1.Protein ....................................................................................................... 20
1.3.1.2.Nƣớc .......................................................................................................... 21
1.3.1.3.Lipid .......................................................................................................... 21
1.3.1.4.Khoáng ...................................................................................................... 21
1.3.1.5.Hệ vi sinh vật và enzyme ........................................................................... 22
1.3.2.Tình hình phân bố của tôm ........................................................................... 24
1.4.TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP BẢO QUẢN LẠNH .............................................. 26
1.4.1.Làm lạnh bằng kho lạnh ................................................................................ 27
1.4.2.Làm lạnh bằng nƣớc đá ................................................................................. 27
1.4.3.Làm lạnh bằng không khí đối lƣu cƣỡng bức ................................................ 30
1.4.4.Các phƣơng pháp làm lạnh khác ................................................................... 31
iii


CHƢƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 33
2.1.NGUYÊN VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .............................................................................. 33


4.1.KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 61
4.2.ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ............................................................................................................. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 62
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 64
PHỤ LỤC 1.CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................ 64
PHỤ LỤC 2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ................................................................ 72
PHỤ LỤC 3. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM .............................................. 98
KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VI SINH……………………………………………….100

v


DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
COS: Oligochitosan
VASEP: Vietnam Association of Seafood Exporters and Producers (Hiệp hội
Chế biến và Xuất khẩu thủy sản Việt Nam).
XK: Xuất khẩu
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
TPC: Tổng số vi sinh vật hiếu khí
TVBN: Tổng số hàm lƣợng bazơ nitơ bay hơi
ĐC: Đối chứng
VSV: vi sinh vật

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1.Ảnh hƣởng của hệ dung môi sử dụng đến ứng suất kéo, độ giãn dài giới
hạn, độ trƣơng nở của màng chitosan với độ deacetyl khác nhau (Trung, 2009). ... 10

Bảng 2.7.Sự biến đổi chất lƣợng cảm quan bảo quản tôm nguyên liệu bằng
oligohitosan theo thời gian ở nhiệt độ 8 0C. ........................................................... 87
Bảng 2.8.Bảng điểm tổng hợp đánh giá cảm quan của các kiểm nghiệm viên đã có trọng số .... 91
Bảng 2.9.Sự biến đổi chất lƣợng cảm quan mẫu tôm bảo quản bằng [COS] 1.25%,
1.5p theo thời gian ở 4 0C. ..................................................................................... 92
Bảng 3.1.Sự biến đổi tổng số hàm lƣợng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) theo thời gian
bảo quản ở 8 0C. .................................................................................................... 93
Bảng 3.2.Sự biến đổi tổng số hàm lƣợng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) theo thời gian
bảo quản ở 4 0C. .................................................................................................... 94
Bảng 3.3.Sự biến đổi tổng số hàm lƣợng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) theo thời gian
bảo quản ở 8 0C. .................................................................................................... 94
Bảng 3.5.Sự biến đổi tổng số hàm lƣợng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) mẫu tôm bảo
quản thử nghiệm bằng [COS] 1.25%, 1.5p theo thời gian ở 4 0C............................ 95
Bảng 4.1.Sự biến đổi pH cơ thịt tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 8 0C... 96
Bảng 4.2.Sự biến đổi pH cơ thịt mẫu tôm bảo quản thử nghiệm bằng [COS] 1.25%,
1.5p theo thời gian ở 4 0C. ..................................................................................... 96
Bảng 5.1.Sự biến đổi hàm lƣợng peroxit theo thời gian bảo quản ở 8 oC................ 97
Bảng 5.2.Sự biến đổi hàm lƣợng peroxit mẫu tôm bảo quản thử nghiệm bằng [COS]
1.25%, 1.5p theo thời gian ở 4 oC. ......................................................................... 97

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1.Công thức cấu tạo của chitin ..................................................................... 3
Hình 1.2.Cấu trúc mạch polymer của chitin và cellulose.......................................... 4
Hình 1.3.Cấu trúc phân tử chitin trong không gian .................................................. 4
Hình 1.4.Chitin và vỏ tôm ....................................................................................... 5
Hình 1.5.Công thức cấu tạo của Oligochitin ............................................................ 6
Hình 1.6.Công thức cấu tạo của chitosan ................................................................. 7


x


LỜI MỞ ĐẦU
Trong thế giới phát triển hiện đại ngày nay, nhu cầu thiết yếu của con ngƣời về
thực phẩm thủy sản ngày càng cao. Con ngƣời không chỉ muốn ăn ngon, mà muốn
thực phẩm đó phải an toàn và đạt chất lƣợng, độ tƣơi của nó.
Tôm là mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế cao nhƣng dễ bị ƣơn hỏng, biến
đen do cơ thịt tôm dễ bị tác động với hệ enzyme nội tại và vi sinh vật. Hiện nay các
biện pháp bảo quản tôm chủ yếu bằng phƣơng pháp ƣớp đá. Phƣơng pháp này đƣợc
áp dụng lên trên các tàu thuyền đánh bắt thủy sản, tuy nhiên việc đáp ứng đá cho
quá trình bảo quản rất khó khăn, do vậy chất lƣợng nguyên liệu tôm vẫn bị giảm
chất lƣợng sau đánh bắt. Việc xử lý tôm sau thu hoạch đã đƣợc quan tâm, tuy nhiên
mới dừng lại ở mức nghiên cứu.Yêu cầu đặt ra là phải đƣa các chế phẩm sinh học
phục vụ vào quá trình bảo quản nguyên liệu thủy sản, đặc biệt là tôm.
Các chế phẩm sinh học: chitosan, chitin và dẫn xuất của nó là oligochitosan,
oligochitin có phân tử lƣợng thấp, tan đƣợc trong nƣớc, có khả năng kháng khuẩn
cao nên hiện nay đang đƣợc chú ý đến để ứng dụng trong bảo quản nguyên liệu thủy
sản sau thu hoạch.
Vì vậy, Tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình bảo
quản tôm biển bằng chế phẩm sinh học”. Với mục tiêu đánh giá khả năng ảnh
hƣởng của các chế phẩm sinh học đến độ tƣơi của tôm nguyên liệu theo phƣơng
pháp bảo quản lạnh.
Nội dung của đồ án:
1) Xác định loại chế phẩm sinh học (oligochitosan/oligochitin/chitosan) thích
hợp cho quá trình bảo quản tôm biển nguyên liệu;
2) Tối ưu hóa một số thông số kĩ thuật trong quá trình bảo quản tôm biển
nguyên liệu bằng chế phẩm sinh học đã lựa chọn;
3) Đề xuất quy trình bảo quản tôm biển nguyên liệu bằng chế phẩm sinh học

Trong đó các mắt xích của chitin cũng đƣợc đánh số nhƣ của glucozơ:

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của chitin
Tên gọi: poly (1-4) -2 - axetamido - 2 - deoxy - P" D- Glucose.
Công thức phân tử: [C8H13O5N]n. Trong đó có chứa 47,29% C; 6,45% H;
39,37% O và 6,89%N. Phân tử lƣợng: Mchitin= (203,09)n.
Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt và đều đặn, bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia
X ngƣời ta chứng minh chitin tồn tại ở 3 dạng cấu hình α, β, γ – chitin. Các dạng
này chỉ khác nhau ở hƣớng sắp xếp của mỗi mắt xích N-axety-2-amino-2-deoxi-βD-glucopyranozo.
Về cấu trúc hóa học của chitin cũng tƣơng tự nhƣ cellulose ngoại trừ nhóm
3


hydroxyl thứ hai trên nguyên tử carbon alpha (Ca) trên phân tử cenlluloze đƣợc thay
thế bằng nhóm acetoamide.

Hình 1.2. Cấu trúc mạch polymer của chitin và cellulose

Hình 1.3. Cấu trúc phân tử chitin trong không gian
 Tính chất của chitin
Chitin có màu trắng, cũng giống cellulose, chitin có tính kỵ nƣớc cao (đặc biệt
đối với a-chitin) và không tan trong nƣớc, trong kiềm, trong acid loãng và các dung
môi hữu cơ nhƣ ete, rƣợu. Tính không tan của chitin là do chitin có cấu trúc chặt
chẽ, có liên kết trong và liên phân tử mạnh thông qua các nhóm hydroxyl và
acetamide. Tuy nhiên, cần lƣu ý là P-chitin, không giống nhƣ a-chitin, có tính
trƣơng nở với nƣớc cao.
Chitin hòa tan đƣợc trong dung dịch acid đậm đặc nhƣ HCl, H3PO4 và
4



học, sinh học hoặc chiếu xạ. Tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân mà các
oligochitin có khối lƣợng phân tử và phân đoạn khác nhau.
Oligochitin là một saccharide, đƣợc kết hợp bởi các monosaccharide từ 2÷10
trong cấu trúc của chitin. Oligochitin có khối lƣợng phân tử thấp, nó có khả năng
hòa tan tốt trong nƣớc và là chất có hoạt tính sinh học cao.
Oligochitin đƣợc xem là nhƣ một thực phẩm chức năng, có khả năng chống
nấm mốc, chống oxy hóa lipid, chống ung thƣ, chống bứu, chống bệnh tim mạch.
Công thức cấu tạo của Oligochitin:

n=2÷10
Hình 1.5. Công thức cấu tạo của Oligochitin
 Tính chất của Oligochitin
Oligochitin có dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đặc biệt.
Chúng có khả năng tan tốt trong nƣớc, độ nhớt thấp, phân tử lƣợng nhỏ và dễ kết
tinh, có hoạt tính sinh học cao nhƣ: cải thiện thiếu máu, bệnh gan, điều hòa huyết áp
trong máu, điều hòa lƣợng cholesterol, làm tăng khả năng hấp thụ canxi, chống ung
thƣ máu…Ngoài ra, oligochitin có khả năng chống nấm, kháng bệnh cho cây trồng
vật nuôi.
Các phƣơng pháp sản xuất oligochitin hiện nay:
- Phƣơng pháp hóa học: Ledderhose thu đƣợc tù sự thủy phân chitintrong dung

dịch acid một sản phẩm tinh thể mà ông gọi là glucosamine vào năm 1876. Năm
1902, một phƣơng pháp thủy phân nhẹ nhàng hơn tạo nên 2 - acetamiddo-deoxyD-glucose. Nhƣ vậy cấu trúc và thành phần chính của chitin đã đƣợc cô lập. 26


acetamiddo-2-deoxy-D-glucose hydrochloride đã tách rời với hiệu suất 60-70% do
sự thủy phân chitin từ cua với acid chlohydric đậm đặc.
- Phƣơng pháp sinh học: Với chế phẩm enzyme từ ốc sên, Hackman đã thu

đƣợc một lƣợng 44% tinh thể 2-acetamiddo-2-deoxy-D-glucose và chỉ 0.5% 2amino-2-deoxy-D-glucose từ chitin. Trong thí nghiệm tƣơng tự với một enzyme H.

chitosan trong môi trƣờng acid loãng tạo thành keo dƣơng. Đây là một điểm rất đặc
biệt vì đa số các keo polysaccharit tự nhiên tích điện âm. Chitosan tích điện dƣơng
sẽ có khả năng bám dính bề mặt các ion tích điện âm và có khả năng tạo phức với
các ion kim loại và tƣơng tác tốt với các polymer tích điện âm.
Tính chất của chitosan nhƣ khả năng hút nƣớc, khả năng hấp phụ chất màu,
kim loại, kết dính với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA,.. .phụ thuộc
rất lớn vào độ deacetyl hóa. Chitosan có độ deacetyl hóa cao thì có khả năng hấp
phụ chất màu, tạo phức với kim loại tốt hơn.
Tƣơng tự, khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan cao hơn ở các mẫu
8


chitosan có độ deacetyl cao. Cụ thể, khả năng kháng khuẩn tốt đối với chitosan có
độ deacetyl trên 90%. Tuy nhiên, khả năng hút nƣớc của chitosan thì giảm đi khi
tăng độ deacetyl.
 Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan:
Chitosan có khả năng ức chế nhiều chủng vi sinh vật: Vi khuẩn Gram âm, vi
khuẩn Gram dƣơng và vi nấm. Khả năng ức chế vi sinh vật của chitosan phụ thuộc
vào độ deacetyl, phân tử lƣợng. So với chitin, chitosan có khả năng kháng khuẩn,
kháng nấm tốt hơn vì chitosan có điện tích dƣơng ở vị trí carbon thứ 2 ở pH nhỏ
hơn 6. Chitosan có độ deacetyl cao trên 85% thì có khả năng kháng khuẩn, kháng
nấm tốt. Chitosan có phân tử lƣợng dƣới 2.000 dalton thì khả năng ức chế vi sinh
vật kém. Chitosan có phân tử lƣợng trên 9.000 dalton thì có khả năng ức chế vi sinh
vật cao (Jeon và cộng sự, 2000). Tuy nhiện, chitosan có phân tử lớn thì khả năng
kháng khuẩn cũng thấp. Chitosan đƣợc hòa tan trong các dung môi hữu cơ nhƣ acid
acetic, acid lactic và đƣợc sử dụng để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm.
Chitosan có khả năng ức chế Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,
Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Rhodotorula glutensis, Botrytis
cinerea, Rhizopus stolonifer, Aspergillus niger. Nồng độ ức chế của chitosan phụ
thuộc vào loại chitosan, loài vi sinh vật, điều kiện áp dụng và thƣờng sử dụng trong


Chito
san

(%)

Chito
san

Độ trƣơng nở

Chito
san

Chito
san

Chito
san

độ

độ

độ

độ

độ


27,91

cao
40,53

thấp
0,84

cao 0
1,70

thấp
359,0

cao
65,69

acetic
Acid

18,78

35,71

0,88

2,50

450,3


phụ thuộc vào dung môi sử dụng.
 Các tính chất khác của chitosan:
Ngoài các tính chất nêu trên, chitosan còn có khả năng chống oxy hóa. Khả
năng chống oxy hóa của chitosan cũng phụ thuộc vào độ deacetyl, phân tử lƣợng và
độ nhớt của chitosan. Chitosan có độ nhớt thấp thì có khả năng chống oxy hóa cao.
Hơn nữa, chitosan có thể gắn kết tốt với lipid, protein, các chất màu. Do chitosan
không tan trong nƣớc nên chitosan ổn định hơn trong môi trƣờng nƣớc so với các
polymer tan trong nƣớc nhƣ alginate, agar. Khả năng tạo phức, hấp phụ với lipid,
protein và chất màu phụ thuộc nhiều vào phân tử lƣợng, độ deacetyl hóa, độ rắn và
độ tinh khiết của chitosan và thƣờng biến động lớn với các mẫu chitosan.
1.1.1.4. Oligochitosan
10


 Cấu trúc hóa học của oligochitosan
Oligochitosan là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin, chitosan bằng các
con đƣờng hóa học, sinh học, tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân mà các
oligochitosan có khối lƣợng phân tử khác nhau.
Oligochitosan là một saccharide, đƣợc kết hợp bởi các monosaccharide từ
2^20 trong cấu trúc của chitin, chitosan.

Hình 1.8. Công thức cấu tạo của oligochitosan
 Tính chất của oligochitosan
Oligochitosan dạng bột có màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đặc biệt.
Chúng có khả năng tan tốt trong nƣớc, độ nhớt thấp, phân tử lƣợng nhỏ và dễ kết
tinh. Oligochitosan có tính chất hoạt động sinh học cao nhƣ: tăng sức đề kháng,
điều hòa lƣợng cholesterol, cải thiện thiếu máu, bệnh gan, điều hòa huyết áp trong
máu, làm tăng khả năng hấp thụ canxi, thúc đẩy quá trình bài tiết acid uric, chống
ung thƣ máu,...
Ngoài ra oligochitosan còn tham gia điều trị các bệnh: viêm loét dạ dày, bệnh

thu hoạch. Điều này gây ảnh hƣởng không nhỏ đến chất lƣợng sản phẩm và hiệu
quả kinh tế. Để khắc phục tình trạng này, nhiều trƣờng đại học đã và đang thực hiện
một số công trình nghiên cứu về bảo quản trái cây sau thu hoạch. Những nghiên cứu
này sẽ góp phần mở hƣớng phát triển mới cho thị trƣờng trái cây.
Qua nhiều thí nghiệm, các nhà khoa học đã đƣa ra quy trình bảo quản trái quýt
đƣờng với thời gian tồn trữ đến 8 tuần. Đó là bảo quản trái bằng cách bao màng
12


chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene ( PE) đục 5 lỗ với đƣờng
kính mỗi lỗ 1 mm và ghép mí lại bằng máy ép. Sau đó bảo quản ở nhiệt độ 12 0C.
Với phƣơng pháp này, phẩm chất bên trong trái nhƣ: hàm lƣợng đƣờng, hàm
lƣợng vitamin C, .. .luôn ổn định, tỷ lệ hao hụt trọng lƣợng thấp, màu sắc vỏ trái
đồng đều và đẹp. (Theo nghiên cứu của Đại học Cần Thơ).
Ngoài ra chitosan còn đƣợc sử dụng để bảo quản nhiều loại rau quả khác do
dịch keo chitosan có tác dụng chống mốc, chống sự phá hủy của một số nấm men,
vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả.
1.1.2.2. Ứng dụng trong công nghiệp
Nhờ có nhiều tính chất ƣu việt nhƣ không độc, an toàn đối với thực phẩm, có
tính kháng khuẩn, chống ẩm, tạo màng, có khả năng hấp thụ màu tốt, hấp phụ một
số kim loại nặng,... nên chitin và chitosan đƣợc nghiên cứu ứng dụng nhiều trong
ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm và bảo quản.
Chitosan có độ chống thấm cao đối với các chất nhƣ chất béo và dầu, kiểm
soát nhiệt độ, củng cố cấu trúc thực phẩm và giữ mùi. Đồng thời màng chitosan có
đặc tính dai, bền, dẻo và rất khó rách nên ngƣời ta sử dụng màng Chitosan bao bọc
thực phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lƣợng thực phẩm tƣơi,
thực phẩm cấp đông đã đƣợc thử nghiệm suốt những năm qua.
Trong sản xuất nƣớc quả, việc làm trong là yêu cầu bắt buộc. Chitosan là tác
nhân tốt loại bỏ đi đục, giúp điều chỉnh acid trong nƣớc quả. Đối với dịch quả táo,
nho, cam, chanh không cần qua xử lý pectin, sử dụng chitosan để làm trong. Đặc

trƣờng Đại học Nha Trang bắt đầu nghiên cứu tách chiết chitin từ năm 1978 với quy
trình của cô Đỗ Minh Phụng nhƣng chƣa có ứng dụng trong sản xuất cụ thể. Gần
đây với yêu cầu bức bách trong xử lí phế phẩm từ thủy sản, trƣớc những thông tin
kỹ thuật mới về chitin, chitosan cũng nhƣ tiềm năng thị trƣờng của chúng đã thúc
đẩy các nhà khoa học bắt tay vào nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chitin,
chitosan đồng thời nghiên cứu quá trình thủy phân chitin, chitosan tạo các sản
phẩm mới có ứng dụng cao trong sản xuất và thực phẩm, cũng nhƣ đời sống.
Hiện nay, có nhiều cơ sở đang nghiên cứu sản xuất chitin trong đó Trung tâm
Chế biến Trƣờng Đại học Nha Trang là nơi sản xuất chitin có chất lƣợng cao.
14