nghiên cứu thu nhận bột đạm giàu carotenoid từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng phƣơng pháp xử lý kết hợp hai enzyme protease

Các quy trình kết hợp thu hồi chế phẩm đạm giàu carotenoid trong quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm .... Trong đó, phế liệu thủy sản gần đây được coi như là nguồn nguyên liệu đáng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

PHẠM THỊ ĐAN PHƯỢNG

NGHIÊN CỨU THU NHẬN BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID

TỪ ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ KẾT HỢP HAI ENZYME PROTEASE

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực

Tác giả luận văn Phạm Thị Đan Phƣợng

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự quan tâm tận tình của quý thầy cô hướng dẫn khoa học, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường và các cá nhân trong trường, đã giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn GSTS Trần Thị Luyến, nguyên Hiệu phó Trường Đại học Nha Trang, đã hết lòng chỉ bảo và hướng dẫn tận tình, thường xuyên theo dõi quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của PGSTS Ngô Đăng Nghĩa, Viện trưởng Viện Công nghệ Sinh học - Môi trường và tập thể cán bộ nghiên cứu tại Viện, đặc biệt ThS Nguyễn Công Minh, KS Nguyễn Thị Như Thường, đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu tại Viện

Xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học và Khoa Công nghệ Thực phẩm Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi thuận lợi trong quá trình học tập, nghiên cứu và bảo vệ luận văn

Xin cảm ơn đến chồng và hai con đã quan tâm, chia sẻ khó khăn và động viên

để tôi hoàn thành công việc

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii

Chương 1 TỔNG QUAN 4

1.1 TÌM HIỂU VỀ BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID 4

1.1.1 Bản chất của bột đạm giàu carotenoid (ĐGC) 4

1.1.2 Carotenoid từ sinh vật biển 5

1.1.3 Ứng dụng chế phẩm đạm giàu carotenoid 7

1.2 THU NHẬN BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID CÙNG VỚI CHITIN TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN TỪ ĐẦU TÔM 8

1.2.1 Phế liệu đầu tôm 8

1.2.2 Các quy trình kết hợp thu hồi chế phẩm đạm giàu carotenoid trong quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm 11

1.2.3 Chitin – Chitosan 12

1.3 TÌM HIỂU VỀ ENZYME PROTEASE THƯƠNG MẠI 16

1.3.1 Một số enzyme thương mại có trên thị trường 16

1.3.2 Kết hợp hai enzyme protease trong quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid 18

1.4 PHƯƠNG PHÁP THU HỒI CHẾ PHẨM BỘT ĐẠM 21

1.4.1 Phương pháp thu hồi bằng pH đẳng điện (pI) 21

1.4.2 Phương pháp thu hồi bằng xử lý nhiệt 21

1.4.3 Phương pháp thu hồi bằng polyme (chitosan) 22

1.5 TÌM HIỂU VỀ QUY TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM BỘT NÊM 23

1.5.1 Một số quy trình chế biến bột nêm 23

1.5.2 Một số sản phẩm bột nêm có trên thị trường 25

1.5.3 Chỉ tiêu chất lượng bột nêm đạt an toàn vệ sinh thực phẩm 26

1.6 TÌM HIỂU VỀ CÁC CHẤT PHỤ GIA THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CHẾ BIẾN BỘT NÊM 27

1.6.1 Dextrin 28

1.6.2 Muối Sodium chloride 29

1.7 KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG CỦA CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU CAROTENOID TRONG VIỆC SẢN XUẤT BỘT NÊM 30

1.8 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 31

1.9 CÁC NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 34

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 36

2.1.1 Đầu tôm thẻ chân trắng 36

2.1.2 Enzyme protease 36

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 37

2.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tách chiết chế phẩm đạm giàu carotenoid bằng phương pháp kết hợp Alcalase và Flavourzyme 39

2.2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm so sánh các phương pháp xử lý đầu tôm bằng hai enzyme protease kết hợp và từng enzyme protease đơn 45

2.2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu hồi chitin – chitosan từ bã đầu tôm trong quá trình tách chiết chế phẩm đạm giàu carotenoid 47

2.2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ứng dụng chế phẩm đạm giàu carotenoid trong sản xuất thử bột nêm 48

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN 52

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 52

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53

3.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG 53

3.2 ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ ĐẦU TÔM THÍCH HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP HAI ENZYME PROTEASE ĐỂ THU NHẬN CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU

CAROTENOID 54

3.2.1 Điều kiện thủy phân thích hợp của Alcalase trong công đoạn đầu của quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid từ đầu tôm 54

3.2.2 Điều kiện thủy phân thích hợp của Flavourzyme trong công đoạn sau của quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid từ đầu tôm 59

3.2.3 Đánh giá hiệu suất thu hồi và thành phần hóa học cơ bản của chế phẩm đạm giàu carotenoid thu nhận từ đầu tôm khi xử lý bằng phương pháp kết hợp ………64

3.2.4 Tận dụng bã đầu tôm trong quá trình thu nhận chế phẩm đạm giàu carotenoid để thu hồi chitin và chitosan 71

3.2.5 Đề xuất quy trình thu nhận chế phẩm đạm giàu carotenoid bằng phương pháp xử lý kết hợp Alcalase và Flavourzyme từ đầu tôm thẻ chân trắng trong quy trình sản xuất chitin-chitosan 76

3.2.6 Sản xuất thử nghiệm chế phẩm đạm giàu carotenoid từ đầu tôm với quy mô 10 kg nguyên liệu/mẻ 78

3.3 BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM ĐGC ĐỂ SẢN XUẤT BỘT NÊM TÔM 80

3.3.1 Xác định tỷ lệ dextrin 81

3.3.2 Xác định tỷ lệ NaCl 83

3.3.3 Xác định tỷ lệ phối trộn bột đạm giàu carotenoid thích hợp được chọn với các nguyên liệu phụ để tạo bột hương vị tôm 84

3.3.4 Chất lượng sản phẩm bột nêm tôm được chế biến từ bột đạm giàu carotenoid 85

3.3.5 Bước đầu đề xuất quy trình chế biến bột nêm từ chế phẩm đạm giàu carotenoid 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

KẾT LUẬN 90

ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng astaxanthin từ các nguồn phế liệu sinh học các loài giáp xác 7

Bảng 1.2 Các ứng dụng chính của hỗn hợp protein và carotenoid 8

Bảng 1.3 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm hùm 8

Bảng 1.4 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm Penaaus vannamei 9

Bảng 1.5 Thành phần acid amin của protein từ phế liệu tôm Crangon crangon 11

Bảng 1.6 Các ứng dụng chính của chitin – chitosan 16

Bảng 1.7 Điều kiện hoạt động thích hợp của một số protease thương mại thông dụng 17

Bảng 1.8 Các chỉ tiêu cảm quan 27

Bảng 1.9 Các chỉ tiêu lý – hóa 27

Bảng 1.10 Chỉ tiêu vi sinh vật 27

Bảng 1.11 Thành phần hóa học cơ bản của carotenoprotein thu nhận từ đầu và vỏ tôm sú 34

Bảng 1.12 Thành phần acid amin của carotenoprotein thu nhận từ đầu và vỏ tôm sú 34 Bảng 2.1 Thành phần nguyên phụ liệu gia vị và thử nghiệm phối trộn 100g bột nêm tôm theo các tỷ lệ khác nhau 51

Bảng 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻ chân trắng 53

Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan của chế phẩm ĐGC thu nhận từ đầu tôm 66

Bảng 3.3 Thành phần hóa học cơ bản của bã tôm 71

Bảng 3.4 Chất lượng chitin thu được từ bã đầu tôm 74

Bảng 3.5 Thành phần hóa học và chỉ tiêu cảm quan cơ bản của chế phẩm ĐGC thu nhận từ quy mô 10 kg nguyên liệu đầu tôm 78

Bảng 3.6 Thành phần acid amin trong chế phẩm ĐGC thu nhận từ quy mô 10 kg nguyên liệu đầu tôm 79

Bảng 3.7 Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitin và chitosan thu hồi từ bã đầu tôm trong quá trình thu nhận chế phẩm ĐGC từ quy mô 10 kg nguyên liệu đầu tôm 80

Bảng 3.8 Đánh giá cảm quan của bột ĐGC phối trộn dextrin sau sấy 82

Bảng 3.9 Đánh giá cảm quan của bột ĐGC phối trộn dextrin và NaCl sau sấy 83

Bảng 3.10 Đánh giá cảm quan, đánh giá ban đầu cho sản phẩm bột nêm của các công thức phối trộn khác nhau 84

Bảng 3.11 Đánh giá cảm quan của sản phẩm bột nêm tôm 85

Bảng 3.12 Thành phần hóa học cơ bản của bột nêm tôm 86

Bảng 3.13 Kết quả kiểm tra vi sinh sản phẩm bột nêm tôm 86

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Các liên kết hóa học của Astaxanthin trong tôm 4

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của một vài carotenoid 5

Hình 1.3 Một số cấu trúc dạng đồng phân của astaxanthin 6

Hình 1.4 Quy trình chiết rút bột ĐGC từ phế liệu tôm sử dụng Alcalase 12

Hình 1.5 Quy trình chiết rút bột ĐGC từ phế liệu tôm sử dụng trypsin 12

Hình 1.6 Quy trình sản xuất chitin thông dụng ở Việt Nam 14

Hình 1.7 Quy trình sản xuất chitin bằng phương pháp hóa học 14

Hình 1.8 Quy trình sản xuất chitin bằng phương pháp lên men lactic acid 15

Hình 1.9 Quy trình chế biến bột nêm từ bột nhão cá 24

Hình 1.10 Chế biến bột hương vị tôm 24

Hình 1.11 Cấu trúc dextrin 28

Hình 1.12 Hiệu quả gia tăng giá trị cảm quan của món súp đậu khi bổ sung muối ăn 32

Hình 2.1 Đầu tôm thẻ chân trắng 36

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 38

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ Alcalase/đầu tôm thích hợp cho công đoạn thủy phân bằng Alcalase 40

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thích hợp cho công đoạn thủy phân bằng Alcalase 41

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme/đầu tôm thích hợp cho công đoạn thủy phân bằng Flavourzyme 43

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thích hợp cho công đoạn thủy phân bằng Flavourzyme 44

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu hồi chế phẩm ĐGC bằng các phương pháp xử lý khác nhau 45

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khử protein còn lại trong bã đầu tôm 47

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khử khoáng còn lại trong bã đầu tôm 48

Hình 2.10 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn dextrin với chế phẩm ĐGC 49

Hình 2.11 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn NaCl với chế phẩm ĐGC 50

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Alcalase/đầu tôm sử dụng đến hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC từ đầu tôm và hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC 55

Hình 3.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý bằng Alcalase đến hiệu suất thu hồi chế phẩm

ĐGC từ đầu tôm và hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC 58

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ Flavourzyme sử dụng đến hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC từ đầu tôm và hàm lượng protein và carotenoid trong chế phẩm ĐGC 60

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian xử lý bằng Flavourzyme đến hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC từ đầu tôm và hàm lượng protein và carotenoid chứa trong chế phẩm ĐGC 63

Hình 3.5 Hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC từ đầu tôm đối với các phương pháp xử lý khác nhau 65

Hình 3.6 Hàm lượng protein của chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 67

Hình 3.7 Hàm lượng carotenoid của chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 68

Hình 3.8 Hàm lượng khoáng của chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 69

Hình 3.9 Hàm lượng lipid của chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 69

Hình 3.10 Hàm lượng chitin chứa trong chế phẩm ĐGC khi xử lý bằng Alcalase+Flavourzyme kết hợp so với xử lý bằng protease đơn 71

Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ NaOH xử lý đến hàm lượng protein còn lại trong mẫu chitin 72

Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ HCl xử lý đến hàm lượng khoáng còn lại trong mẫu chitin 74

Hình 3.13 Quy trình sản xuất bột ĐGC 76

Hình 3.14 Chế phẩm ĐGC nhão sản xuất theo quy trình đề xuất 77

Hình 3.15 Chitin và chitosan thu nhận từ bã đầu tôm 77

Hình 3.16 Ảnh hưởng của tỷ lệ dextrin bổ sung đến tổn thất carotenoid trong quá trình sấy chế phẩm ĐGC 81

Hình 3.17 Bột ĐGC sau sấy 84

Hình 3.18 Quy trình chế biến bột nêm tôm 88

Hình 3.19 Sản phẩm bột nêm chế biến theo quy trình đề xuất 89

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, trên thế giới việc sử dụng các sản phẩm bột đạm tự nhiên rất phổ biến trong chế biến thực phẩm dinh dưỡng cho người và động vật Nhiều sản phẩm được chế biến từ bột đạm như bột gia vị, bột nêm, bột canh, bột đạm dinh dưỡng hoặc bổ sung vào các sản phẩm ăn liền và thực phẩm chế biến nhanh như mì gói, surimi mô phỏng, cháo dinh dưỡng, bánh phồng tôm, snack… Các loại bột đạm thường được chế biến từ các loại nguyên liệu thịt, cá, thực vật và phế liệu động thực vật Trong đó, phế liệu thủy sản gần đây được coi như là nguồn nguyên liệu đáng được quan tâm nghiên cứu để thu nhận bột đạm để sử dụng chế biến các sản phẩm thực phẩm Ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng các sản phẩm bột đạm trong sản xuất thực phẩm đang tăng nhanh theo xu hướng phát triển của xã hội hiện đại hóa công nghiệp hóa Hiện nay, công nghiệp sản xuất bột nêm đang phát triển mạnh Tuy nhiên, tập trung chủ yếu là bột nêm có nguồn gốc từ thịt heo, gà và nấm Gần đây bột đạm tôm cũng đã được sử dụng nhiều để sản xuất các sản phẩm bột canh tôm, thực phẩm ăn liền hương vị tôm như mì tôm, bánh phồng tôm, snack tôm… Ngoài ra, bột đạm tôm cũng có thể sử dụng bổ sung trong công nghệ sản xuất sản phẩm tôm mô phỏng từ surimi có chất lượng cao, thu hút sự chú ý của người tiêu dùng khi chọn sản phẩm mô phỏng surimi vì nó có mùi hương và màu sắc như tôm tươi hấp chín Hơn nữa, bột đạm tôm thường chứa carotenoid (chủ yếu là astaxanthin) khi được bổ sung vào thực phẩm sẽ tạo nên sản phẩm giá trị gia tăng không những về dưỡng chất mà còn có tính chất chức năng nhờ hoạt tính sinh học của astaxanthin

Tại Việt Nam, công nghiệp chế biến tôm đang phát triển mạnh đã đem lại nguồn ngoại tệ quan trọng, bên cạnh đó cũng tạo ra một lượng phế liệu tôm rất lớn, ước khoảng hơn 200.000 tấn/năm, trong đó có khoảng 120.000 tấn đầu tôm Trong thành phần phế liệu tôm có nhiều thành phần có giá trị như chitin, protein, carotenoid, khoáng chất và chúng cần được nghiên cứu thu nhận sản xuất sản phẩm giá trị gia tăng, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn lợi Đặc biệt, thành phần protein trong đầu tôm chiếm trên 50% và có một lượng carotenoid tuy nhỏ nhưng mang tính chất chức năng rất quan trọng cần được thu hồi ở dạng carotenoprotein (hay còn gọi là chất đạm giàu carotenoid) Do đó, trong quá trình sản xuất chitin, chitosan từ phế liệu tôm cần phải

tính đến việc thu hồi carotenoprotein là một sản phẩm chính cùng với sản phẩm chitin, chitosan như hiện nay

Tuy nhiên, các quy trình sản xuất chitin, chitosan từ phế liệu tôm hiện nay là các quy trình sản xuất bằng phương pháp hóa học, sử dụng nhiều hóa chất để khử protein, chỉ mới quan tâm đến thu nhận chitin, chitosan Bên cạnh đó, chất lượng chitin-chitosan cũng còn thấp, chứa nhiều tạp chất hóa học Gần đây đã có một số nghiên cứu đã sử dụng phương pháp sinh học (vi sinh vật và enzyme) để thay thế hóa chất, cụ thể sử dụng protease hay lên men để thủy phân protein, tách protein ra khỏi thành phần chitin trong phế liệu Tuy nhiên, protein thu nhận không được xem là một sản phẩm chính đi kèm với chitin nên chất lượng protein thu được chưa được quan tâm, thường có chất lượng thấp, chỉ có thể sử dụng trong sản xuất thức ăn gia súc hay động vật thủy sản Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu ứng dụng enzyme protease trong chế biến chitin cũng còn rất ít, chưa đầy đủ Hầu hết các nghiên cứu chỉ sử dụng một loại enzyme protease mà chưa kết hợp nhiều loại protease nên hiệu suất thủy phân cũng như chất lượng của sản phẩm thủy phân còn thấp Khi sử dụng một enzyme đơn thì khả năng thủy phân phụ thuộc rất nhiều vào bản chất và tính đặc hiệu của từng enzyme Do vậy, nhiều nghiên cứu cho thấy nếu chỉ sử dụng một enzyme protease thì thời gian thủy phân protein kéo dài nên sản phẩm thủy phân có mùi ít thơm và màu sậm; đồng thời hiệu suất thu hồi sản phẩm thủy phân có sự khác biệt rõ ràng, ví dụ như: khả năng thủy phân của enzyme Alcalase sẽ cho hiệu suất thu hồi cao nhưng sản phẩm thủy phân có vị đắng, còn enzyme Flavourzyme cho hiệu suất thu hồi thấp nhưng sản phẩm thủy phân có vị ngọt Một số nghiên cứu khác cho thấy sự kết hợp hai enzyme có bản chất khác nhau thì sẽ cho sản phẩm thủy phân có chất lượng tốt hơn và nhiều hơn Hơn nữa, các nghiên cứu này cũng chưa tính đến việc thu hồi protein giàu carotenoid chất lượng cao từ đầu tôm (chứa khoảng 50% protein) để có thể sử dụng trong thực phẩm Vì vậy, việc nghiên cứu thu nhận bột đạm giàu carotenoid bằng phương pháp xử lý kết hợp hai enzyme protease trong công nghệ sản xuất chitin-chitosan từ đầu tôm là hướng đi mới, tạo thêm sản phẩm giá trị gia tăng bên cạnh sản phẩm chitin, chitosan, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn phế liệu tôm dồi dào của Việt Nam

Mục tiêu

Xây dựng quy trình thu nhận bột đạm giàu carotenoid bằng phương pháp xử lý kết hợp hai enzyme protease trong quá trình sản xuất chitin từ đầu tôm thẻ chân trắng

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu điều kiện thủy phân bằng cặp enzyme protease Alcalase và Flavourzyme trong quá trình tách chiết đạm giàu carotenoid từ đầu tôm thẻ chân trắng

- Đề xuất qui trình thu nhận bột đạm tôm giàu carotenoid bằng phương pháp xử

lý kết hợp hai enzyme protease trong quá trình sản xuất chitin-chitosan từ đầu tôm thẻ chân trắng

- Sản xuất thử chế phẩm bột đạm giàu carotenoid trong quá trình sản xuất chitosan ở qui mô 10 kg đầu tôm/mẻ, đánh giá chất lượng bột đạm giàu carotenoid, sản phẩm chitin, chitosan thu được

chitin Bước đầu thử nghiệm ứng dụng bột đạm giàu carotenoid để sản xuất bột nêm tôm

Phạm vi nghiên cứu

Phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng (Paneus vannamei) thu nhận tại các nhà máy

chế biến thủy sản tại Khánh Hòa Các enzyme sử dụng trong đề tài là các enzyme protease thương mại, được ứng dụng phổ biến: Alcalase và Flavourzyme

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 TÌM HIỂU VỀ BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID

1.1.1 Bản chất của bột đạm giàu carotenoid (ĐGC)

Bột đạm giàu carotenoid (ĐGC, còn gọi carotenoprotein) là phức chất giữa protein và carotenoid được tìm thấy ở nhiều sinh vật biển Đặc biệt, carotenoprotein có nhiều ở nhiều loài động vật giáp xác, không những tồn tại nhiều ở lớp ngoại bì, trong

vỏ mà còn phân bố rộng ở các bộ phận cơ quan như trứng, dạ dày hay bạch huyết của chúng (Zagalsky, 1976) [68] Một số loài giáp xác đã được nghiên cứu chiết rút carotenoprotein như tôm, cua, ghẹ (Chakrabarti, 2002; Cremades và cộng sự, 2003; Klomklao và cộng sự, 2009) [20, 21, 37] Carotenoprotein được chia thành 2 nhóm chính: (1) carotenoprotein thật: có sự liên kết chặt chẽ giữa carotenoid với protein, (2) carotenolipoprotein: carotenoid liên kết với các nhóm lipid và không thể hiện liên kết

cụ thể với protein [37] Zagalsky [68] cho rằng phản ứng giữa các nhóm 4 và 4’ keto trong các vòng mang điện của β-astaxanthin là điều kiện tiên quyết cho phản ứng giữa nhóm carbonyl trong carotenoid với các gốc amin để hình thành carotenoprotein

Hình 1.1 Các liên kết hóa học của Astaxanthin trong tôm [17]

Tất cả các carotenoprotein đều được tách ra thành carotenoid và apoprotein bằng aceton hoặc ethanol Crustacyanin và ovorudin là những carotenoprotein có thể được khôi phục lại dạng tự nhiên khi trộn hỗn hợp dung dịch aceton của carotenoid với dung dịch protein, pha loãng với nước, tách aceton ra Các carotenoid có liên quan đến protein thì ít bị oxi hóa hơn các carotenoid khác ở dạng tự do (Chakrabarti, 2002) [20]

1.1.2 Carotenoid từ sinh vật biển

Carotenoid có nguồn gốc từ sinh vật biển được sử dụng rộng rãi như là một chất màu tự nhiên an toàn cho các ngành công nghệ thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm Carotenoid có vai trò quan trọng để loại trừ hoặc ngăn chặn một số bệnh thoái hóa cơ thể như chứng xơ vữa động mạch, ung thư, thoái hóa cơ thể và các bệnh về mắt (Khanafari và cộng sự, 2007) [36]

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của một vài carotenoid [32]

Carotenoid chiết tách từ các loài giáp xác có chức năng hình thành sắc tố được xem như là một nguồn tiền tố vitamine A quan trọng và là nhóm chất chống oxy hóa [41] Carotenoid được xem là chất kích thích hệ thống miễn dịch, kích thích tăng khả năng sinh trưởng và phát triển (Riccioni và cộng sự, 2011; Tomita, 2000) [51, 62]

Armenta và Guerrero-Legarreta cho biết trong phế liệu tôm, carotenoid chủ yếu

là astaxanthin (trên 95%) [17] Astaxanthin là một carotenoid, thuộc nhóm chất phytochemical tecpen, là chất sắc tố màu vàng đỏ Giống như nhiều carotenoid, nó là một chất màu hòa tan trong mỡ hoặc dầu Astaxanthin có thể được tìm thấy trong vi tảo, men bia, cá hồi, cá, loài nhuyễn thể, tôm, tôm càng, động vật giáp xác, và những chiếc lông của một số loài chim

Hình 1.3 Một số cấu trúc dạng đồng phân của astaxanthin [32]

Trong các loài giáp xác thủy sản, astaxanthin chủ yếu tập trung ở phần vỏ ngoài Astaxanthin thường tồn tại ở dạng tự do, dạng mono- hay di-ester với các acid béo không no mạch dài, hoặc dưới dạng phức hợp carotenoprotein của đồng phân quang học (3S, 3’S) Hàm lượng astaxanthin trong vỏ tôm, cua thay đổi đáng kể theo tùy loài (từ 10-140 mg/kg trọng lượng ướt hay là khoảng 50-700 mg/kg trọng lượng khô), chứng tỏ ở vỏ các loài giáp xác chứa một nguồn astaxanthin tự nhiên đáng kể (Trần Thị Luyến và cộng sự, 2006) [7]

Bảng 1.1 Hàm lượng astaxanthin từ các nguồn phế liệu sinh học các loài giáp xác

1.1.3 Ứng dụng chế phẩm đạm giàu carotenoid

Các chế phẩm đạm giàu carotenoid (ĐGC) (hay còn gọi là hỗn hợp protein và carotein, hoặc carotenoprotein) ngày càng được sử dụng phổ biến trong thực phẩm, đặc biệt sử dụng trong chế biến thực phẩm chức năng; vì ngoài tính dinh dưỡng do protein mang lại thì nó còn có tính chức năng của carotenoid và protein mạch ngắn (peptide) mang lại như tính chống oxy hóa Bên cạnh đó, các acid amin cũng góp phần tạo màu và mùi trong công nghệ chế biến thực phẩm (Chakrabarti, 2002) [20] Ngoài ra,

carotenoprotein còn được ứng dụng trong ngành y dược và mỹ phẩm Một số ứng dụng chính của hỗn hợp protein và carotenoid được trình bày ở Bảng 1.2

Bảng 1.2 Các ứng dụng chính của hỗn hợp protein và carotenoid [32]

Công nghệ thực phẩm Chất mùi, chất màu, thực phẩm chức năng

Nuôi trồng thủy sản Tạo màu cho cá, tăng hệ miễn dịch, giảm stress cho vật

nuôi

Y dược Tăng hệ miễn dịch, chống lão hóa, ngăn chặn khả năng

gây ung thư, tim mạch, bệnh về mắt

Mỹ phẩm Hạn chế và giảm nếp nhăn, chống lão hóa

1.2 THU NHẬN BỘT ĐẠM GIÀU CAROTENOID CÙNG VỚI CHITIN TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN TỪ ĐẦU TÔM

1.2.1 Phế liệu đầu tôm

Hiện nay, ở nước ta tôm là mặt hàng chủ lực của ngành thủy sản, sản phẩm được chế biến ra rất đa dạng và phong phú Theo thống kê của Tổng cục Thủy sản cho thấy, năm 2011 sản lượng tôm của Việt Nam vẫn đạt con số khá ấn tượng, gần 496.000 tấn, tăng 5,48% so với năm 2010 [15] Tùy thuộc vào công nghệ chế biến và sản phẩm cuối cùng mà lượng phế liệu tôm có thể từ 25 – 40% so với khối lượng nguyên liệu nguyên liệu ban đầu Như vậy tương ứng với sản lượng tôm được chế biến hàng năm sẽ có một lượng phế liệu lớn khoảng 200.000 tấn gồm đầu và vỏ tôm được tạo ra (trong đó, gần 120.000 tấn đầu tôm)

Bảng 1.3 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm hùm [22]

*Kết quả tính theo hàm lượng chất khô tuyệt đối

Trong quá trình chế biến tôm hùm, khoảng 70% trọng lượng cơ thể tôm là phế liệu Phế liệu tôm hùm gồm vỏ, nội tạng, một ít thịt Đây là một nguồn nguyên liệu giàu protein (26,6%), chất béo thô (2,7%) và sắc tố (98 μg/g) được biết đến dưới dạng

ổn định là carotenoprotein (Bảng 1.3)

Trong thời gian gần đây, nghề nuôi tôm thẻ chân trắng (Penaaus vannamei)

thương phẩm phát triển mạnh, sản lượng chế biến ngày càng lớn nên nguồn phế liệu tôm thẻ trở thành nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin Ngoài ra, trong phế liệu tôm thẻ chân trắng còn chứa một lượng đáng kể astaxanthin Đây là nguồn nguyên liệu phong phú để tận thu astaxanthin và protein (Bảng 1.4)

Bảng 1.4 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm Penaaus vannamei [14]

*Kết quả tính theo hàm lượng chất khô tuyệt đối

Trước đây, nguồn phế liệu đầu và vỏ tôm chủ yếu được dùng để làm nguyên liệu chế biến thức ăn gia súc, gia cầm, phân bón,… nên có giá trị kinh tế không cao Trong những năm gần đây, nguồn phế liệu tôm dần dần được sử dụng để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị kinh tế cao như chitin, chitosan Các quy trình sản xuất chitin hiện nay chỉ mới thu hồi sản phẩm chitin mà chưa quan tâm đến thu hồi thành phần protein và carotenoid rất có giá trị trong phế liệu tôm (Holanda và cộng sự, 2006) [33] Ngoài ra, thành phần khoáng của phế liệu tôm chủ yếu là Ca và một số khoáng chất khác như P, K, Mg, Mn và Fe (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13], đây là những khoáng chất cần thiết cho cơ thể Việc thu hồi các thành phần có giá trị như protein và carotenoid, khoáng chất từ phế liệu tôm không những nâng cao hiệu quả quy trình chế biến chitin, tận dụng bổ sung vào thực phẩm cho người hay động vật nuôi mà còn hạn chế khả năng gây ô nhiễm của phế liệu tôm

Các quy trình sản xuất chitin phổ biến ở nước ta chủ yếu sử dụng phương pháp

xử lý bằng hóa chất Các công đoạn xử lý đều được sử dụng 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 (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13] Việc sử dụng hóa chất trong công nghệ sản xuất chitin, chitosan đã gây ra hiện tượng ô nhiễm môi trường trầm trọng do hóa chất sau khi sử dụng thải ra và chưa có biện pháp xử lý nước thải sau sản xuất trước khi thải ra môi trường Do vậy, gần đây nhiều nhà nghiên cứu trong nước đã quan tâm đến việc kết hợp phương pháp sinh học để sản xuất chitin, chitosan nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường, nâng cao chất lượng sản phẩm Nhiều loại enzyme protease đã được nghiên cứu ứng dụng như enzyme papain, Flavourzyme, Alcalase để khử protein trong quy trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm (Trần Thị Luyến, 2000; Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2007) [5, 14]

Tuy nhiên, các nghiên cứu được đề cập ở trên chỉ tập trung vào thu hồi một sản phẩm chính là chitin, mặc dù có quan tâm đến việc thu hồi hỗn hợp carotenoprotein nhưng với định hướng sử dụng làm thức ăn cho động vật thủy sản Chưa có nghiên cứu nào tiến hành thu nhận sản phẩm bột đạm giàu carotenoid như là một sản phẩm chính, chất lượng cao và có tính chức năng, đáp ứng yêu cầu ứng dụng vào chế biến sản phẩm phụ gia thực phẩm và chất dinh dưỡng

Trên thế giới, việc nghiên cứu sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng từ phế liệu thủy sản đã thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu ở các nước có công nghiệp chế biến thủy sản phát triển Phần lớn các nghiên cứu tập trung thu nhận chitin

và chitosan từ phế liệu tôm (No H.K và cộng sự, 1997; Stevens và cộng sự, 2001) [43, 56] Bên cạnh đó, việc thu nhận bột đạm giàu carotenoid cũng được quan tâm nghiên cứu, các sản phẩm protein thu được có thể ứng dụng trong chế biến thức ăn cho người hoặc gia súc ở dạng protein giàu caroteinoid hoặc chất mùi tôm Các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào phế liệu của tôm sú hay các loại tôm đặc thù ở khu vực Châu Âu hay Bắc Mỹ; các nghiên cứu trên phế liệu tôm thẻ chân trắng thì còn rất hạn chế (Chakrabarti, 2002; Holanda và Netto, 2006) [20, 33]

Bên cạnh thu hồi chitin, protein, carotenoid đặc biệt là axtaxanthin cũng được nghiên cứu chiết rút từ phế liệu tôm Astaxanthin sử dụng rất phổ biến trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt đối với các đối tượng nuôi là cá hồi và giáp xác để tạo màu cho cá hồi, còn làm tăng hệ miễn dịch của vật nuôi Bên cạnh đó, các nghiên cứu cho thấy astaxanthin đóng vai trò quan trọng trong sinh sản và phát triển của cá hồi Ngoài ra, carotenoid có rất nhiều tính chất chức năng và được ứng dụng rất phổ biến trong thực

phẩm cho người và động vật, đặc biệt các nghiên cứu gần đây còn cho thấy tính chất chống oxy hóa của carotenoid Carotenoid đóng vai trò là chất chống oxy hóa được ứng dụng nhiều trong thức ăn dinh dưỡng Sử dụng thức ăn có chứa carotenoid thường xuyên có khả năng bảo vệ tế bào và ngăn ngừa được nhiều loại bệnh trong đó có cả bệnh ung thư và bệnh tim mạch (Tinkler và cộng sự, 1994) [61] Carotenoid cũng có

thể làm tăng hệ miễn dịch, chống lại Hecolybacter pylori gây bệnh viêm loét dạ dày

liệu tôm như papain, protease chiết rút từ vi sinh vật như Bacillus subtilis, Pseudomonas… và các loại protease thương mại như Alcalase, Protamex,

Flavourzyme, Neutrase

Hình 1.4 Quy trình chiết rút bột ĐGC từ phế liệu tôm sử dụng Alcalase [57]

Thu hồi chitin

Phế liệu tôm Nghiền nhỏ Alcalase 55oC, pH 8,5 trong 4h

Lọc/tách bã Kết tủa

Ly tâm Chế phẩm ĐGC

Thu hồi chitin

Phế liệu tôm Nghiền nhỏ Trypsin 28oC, pH 7,6 trong 4h

Lọc/tách bã Kết tủa

Ly tâm Chế phẩm ĐGC

chitin cũng khác nhau, tùy thuộc vào hàm lượng khoáng và protein có trong phế liệu

(Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13]

Chất lượng của chitin để làm nguyên liệu sản xuất các sản phẩm công nghiệp có giá trị cao như glucosamine, chitooligome và chitosan thì yêu cầu chitin phải có hàm lượng khoáng và protein còn lại <1% (Rao và cộng sự, 2007) [49]

Chitosan là một dẫn xuất của chitin khi được tách nhóm acetyl Do vậy, chitin

có độ deacetyl thấp còn chitosan có độ deacetyl cao, tức là chứa nhiều nhóm amino Ngoài độ deacetyl thì phân tử lượng của chitosan cũng là một thông số quan trọng, nó quyết định tính chất của chitosan như khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp thụ chất màu, kim loại… và đặc biệt khả năng kháng nấm, kháng khuẩn Phân tử lượng của chitosan thấp thường có hoạt tính sinh học cao và chitosan có độ deacetyl cao thì hoạt tính sinh học cao (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13]

Chitosan tích điện dương khi hòa tan trong môi trường acid loãng, đặc biệt tan tốt trong các acid hữu cơ thông thường như acid formic, acid acetic, acid propionic, acid citric, acid lactic Nó có khả năng bám dính bề mặt các ion tích điện âm và có khả năng tạo phức với các ion kim loại và tương tác tốt với các polyme tích điện âm (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13]

Một số quy trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm thông dụng

Rất nhiều quy trình sản xuất chitin đã được nghiên cứu và phát triển Các quy trình sản xuất chitin và chitosan thông dụng được trình bày sau đây:

Nguyên liệu sử dụng là vỏ tôm, vỏ cua là phế liệu của các nhà máy chế biến thủy sản Quá trình deacetyl được thực hiện ở nhiều mức nồng độ NaOH, thời gian, và nhiệt độ Nếu dùng nồng NaOH thấp thì phải tăng thời gian xử lý thì chitosan thành phẩm mới độ deacetyl cao, ngoài ra vai trò của nhiệt độ cũng được thể hiện rõ trong việc tách nhóm acetyl khi sản xuất chitosan Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến độ nhớt của chitosan Đây là một quy trình được nghiên cứu đầy đủ về ảnh hưởng của chế độ xử lý deacetyl (nồng độ, nhiệt độ, thời gian) đến chất lượng chitosan (độ nhớt, độ deacetyl) Quy trình này có ý nghĩa cao vì nó đáp ứng được yêu cầu thực tế sử dụng chitosan rất

đa dạng, tùy vào mục đích ứng dụng mà cần có độ nhớt và độ deacetyl khác nhau

Hình 1.6 Quy trình sản xuất chitin thông dụng ở Việt Nam [6]

Hình 1.7 Quy trình sản xuất chitin bằng phương pháp hóa học [52]

Nguyên liệu (vỏ tôm) Khử khoáng bằng HCl 10%, nhiệt độ phòng, 12h

Rửa trung tính Khử protein bằng ngâm trong NaOH 8%, nhiệt độ phòng, 12h

Rửa trung tính Deacetyl trong NaOH đặc 35-40%, nhiệt độ 80-100oC, thời gian 5-6,5 giờ

Rửa trung tính Phơi khô hoặc sấy Chitosan với nhiều mức deacetyl và độ nhớt

Nguyên liệu Ngâm trong Na2CO3 0,1M hoặc NaOH 5% (4h, 1000C)

Rửa trung tính Ngâm trong HCl

Thời gian xử lý phụ thuộc vào nồng độ acid dùng (0,275 M, 16h, nhiệt độ phòng; 2 M, 48h, nhiệt độ phòng; 11 M, 4 h, -200C)

Rửa trung tính Ngâm HCl ( 24h, nhiệt độ phòng)

Rửa Tẩy màu bằng NaOCl hoặc H2O2

Rửa Chitin

Đây là quy trình tổng hợp từ các qui trình sản xuất trước đó Sản phẩm chitosan sản xuất theo quy trình này có màu trắng đẹp đều, các chất màu được loại bỏ sạch trong quá trình tẩy màu Hàm lượng protein và khoáng chất còn lại trong chitin thấp, chitosan thu được có tính chất đa dạng cao, tuỳ theo từng ứng dụng mà sử dụng cho phù hợp

Quá trình protein được thực hiện hoặc bằng ngâm trong Na2CO3 hoặc NaOH

Sử dụng Na2CO3 cho ta chế độ xử lý nhẹ hơn nên dẫn tới chitosan có phân tử lượng lớn hơn

Chế độ của quá trình tách khoáng khác nhau, chỉ ra sự liên quan giữa nồng độ

và nhiệt độ của quá trình xử lý, đồng thời nó ảnh hưởng mạnh đến chuỗi chitin và chitosan thu được Trong quá trình sản xuất này có dùng chất tẩy màu nên màu sắc của chitin thu được trắng đều đẹp, nhưng độ nhớt thấp

Hình 1.8 Quy trình sản xuất chitin bằng phương pháp lên men lactic acid [50]

Trong quy trình này, quá trình lên men lactic được ứng dụng trong sản xuất

chitin với Lactobacillus plantarum10% (v/w), lên men ở pH 5,5-6 trong thời gian 24

giờ Glucose (5%) và acid acetic 3% để điều chỉnh pH Quá trình lên men lactic có thể loại được từ 88-90% protein trong phế liệu tôm Tuy nhiên, hàm lượng protein còn lại trong chitin thành phẩm vẫn còn cao từ 5-7% nên chitin này chỉ được xem là chitin thô Ngoài ra, màu sắc của chitin thu được có màu hơi đỏ, tối màu

Phế liệu tôm (đầu và vỏ) (ẩm 72-78%, tro 18-23%, pH 8,2-8,6)

Lên men (pH 6; 300C; 24 h)

Lactobacillus plantarum

10% (v/w)

Glucose 5% (w/w)

Hỗn hợp lên men Lọc qua vải thô Rửa phần rắn Sấy Chitin thô

Acid acetic 3% (v/w)

Dịch lọc Thu hồi protein

Bảng 1.6 Các ứng dụng chính của chitin – chitosan [13]

Công nghệ thực phẩm - Tạo màng bao

- Chống oxy hóa, chống biến nâu

- Chống hao hụt trọng lượng, mất nước

- Kháng khuẩn, kháng nấm

- Chất keo tụ, tạo bông để làm trong dung dịch

Nông nghiệp và thủy sản - Tăng cường sự hoạt động của vi sinh vật có lợi trong

đất, kháng nấm kháng khuẩn cây trồng, tăng cường khả năng nẩy mầm của hạt, giảm stress cho cây, kích thích sinh trưởng, hệ miễn dịch và tăng năng suất thu hoạch

- Kích thích tăng trưởng, tăng miễn dịch, cải thiện môi trường ao nuôi và ứng dụng làm màng bao, làm chất kết dính để tăng độ ổn định của thức ăn nuôi thủy sản

Xử lý môi trường - Hấp thụ tạo phức với kim loại, các chất màu

- Keo tụ tạo bông với các chất hữu cơ

- Tái tạo xương, keo gắn xương

- Kiểm soát cholesterol, quá trình giải phóng thuốc…

- Làm màng vi bao, chất mang sinh học, nuôi cấy mô,

cố định enzyme

1.3 TÌM HIỂU VỀ ENZYME PROTEASE THƯƠNG MẠI

1.3.1 Một số enzyme thương mại có trên thị trường

Hiện nay các enzyme protease thương mại như Alcalase, Flavourzyme, Protamex, Neutrase được ứng dụng khá phổ biến trong công nghiệp, đặc biệt trong thủy phân protein để chiết rút các chế phẩm sinh học sử dụng trong thực phẩm hoặc công nghệ sinh học (Trang Sĩ Trung, 2007, 2008, 2010; Chakrabarti, 2002; Gilmartin

và Jervis, 2002; Holanda và Netto, 2006; Nchienzia và cộng sự, 2010) [14, 20, 28, 33, 42]

Đặc điểm chung của các enzyme này có khoảng pH thích hợp rộng, thường từ 5,5 - 7,5; vì vậy, khi ứng dụng thủy phân thì có thể thích ứng với pH môi trường tự nhiên của nguyên liệu thủy sản mà không cần điều chỉnh pH Nhiệt độ thích hợp của các enzyme này dao động trong khoảng từ 45 – 600C Ví dụ, điều kiện hoạt động tốt nhất của Alcalase là pH 6,5 – 8,5 ở nhiệt độ 55 – 700

C (Gilmartin và Jervis, 2002) [28]

Bảng 1.7 Điều kiện hoạt động thích hợp của một số protease thương mại thông

ăn gia súc hoặc thực phẩm cho người Holanda và Netto [33] đã nghiên cứu ứng dụng

enzyme Alcalase để thủy phân protein từ phế liệu tôm Xiphopenaeus kroyeri thu hồi

được 65% protein (tính trên lượng protein có trong phế liệu tôm) Ngoài ra, quy trình ứng dụng Alcalase cho phép thu hồi lượng astaxanthin đáng kể Sử dụng enzyme protease để thủy phân chitin tạo chitosan nhằm làm tăng chất lượng của chitosan sử dụng Việc sử dụng protease thủy phân protein cho phép nâng cao chất lượng protein, chitin thu được từ phế liệu tôm, tận thu được protein và carotenoid, đây là các sản phẩm rất có giá trị, có thể sử dụng làm thức ăn cho gia súc hoặc sản xuất các chất mùi, chất dẫn dụ (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2007) [14] Ngoài ra, việc tận thu bột đạm giàu carotenoid còn giúp hạn chế các chất hữu cơ chứa trong nước thải của quá trình sản xuất, giảm thiểu chi phí xử lý môi trường Đây là một hướng đi theo phương pháp sản xuất sạch hơn

Trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu đã ứng dụng protease trong việc chiết xuất protein từ phế liệu tôm Synowiecki và cộng sự [57] sử dụng enzyme

Alcalase để thủy phân protein từ phế liệu tôm Crangon, protein thu được có chất

lượng tốt có thể dụng trong chế biến thức ăn gia súc Sử dụng protease để thay thế cho NaOH khắc phục được các hạn chế của việc sử dụng hóa chất Tại Việt Nam, một số

nghiên cứu đã ứng dụng protease (papain, Alcalase, Flavourzyme) để khử protein trong quá trình sản xuất chitin Các enzyme tripsin, pepsin và papain cũng được

nghiên cứu để thủy phân carotenoprotein từ vỏ tôm Metapenaeus monoceros (Chakrabarti, 2002) [20] Kết quả cho thấy, trypsin có hiệu suất thu hồi carotenoid cao

nhất là 55% trong 4 giờ ở 28oC, pepsin và papain chỉ thu được 50%

1.3.2 Kết hợp hai enzyme protease trong quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid

Quá trình thủy phân protein có thể được tiến hành bằng cách sử dụng đơn protease hoặc kết hợp nhiều protease Villanueva và cộng sự cho biết khi thủy phân một enzyme protease, hiệu suất thường đạt không cao do enzyme đó chỉ mang một trong hai đặc tính hoặc là exoprotease hoặc là endoprotease, ngoài ra việc kết hợp hai enzyme nâng cao được hiệu suất thủy phân nhờ hiệu ứng cộng hưởng (synergistic) [65] Khi đánh giá hiệu quả khử protein từ phế liệu tôm trong quá trình sản xuất chitin khi sử dụng protease cũng cho thấy nếu chỉ sử dụng một protease đơn lẻ mang tính endoprotease chủ yếu hoặc exoprotease chủ yếu thì hiệu quả thủy phân không cao và chất lượng của sản phẩm thủy phân còn thấp vì tính đặc hiệu của từng loại protease (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2007) [14]

Để nâng cao hiệu suất thủy phân cũng như chất lượng của sản phẩm thủy phân, nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã kết hợp hai enzyme protease trong quá trình chiết rút, thu hồi sản phẩm thủy phân nhằm tăng hiệu quả quá trình thủy phân và chất lượng của sản phẩm thủy phân Thông thường, Alcalase được kết hợp với Flavourzyme, Protamex hoặc Corolase LAP (Gilmartin và Jervis, 2002; Je và cộng sự, 2009; Nurdiyana và cộng sự, 2009; Vioque và cộng sự, 1999) [28, 34, 45, 66]

Cơ sở khoa học của việc ứng dụng enzyme kết hợp cũng rất đa dạng, một số nghiên cứu đã dựa vào bản chất của mỗi protease (endoprotease và exoprotease) để kết hợp Protease được phân thành hai dạng là endoprotease và exoprotease Alcalase có bản chất endoprotease thủy phân các liên kết peptide ở bên trong chuỗi polypeptid Flavourzyme, Corolase LAP có tính exoprotease chủ yếu thì cắt các liên kết ở hai đầu tận cùng của chuỗi polypeptide, các exoprotease cắt vào đầu có nhóm carboxyl tận cùng được gọi là carboxylpeptidase, những enzyme tác dụng vào đầu có nhóm amin tận cùng gọi là aminopeptidase (Whitaker và cộng sự, 2003) [67] Các endoprotease

và exoprotease kể trên kết hợp rất có hiệu quả trong việc thủy phân protein Có thể nói

rằng, chức năng chính của endoprotease tạo ra một lượng lớn các chuỗi peptid có đầu C

và đầu N tự do để tạo điều kiện cho các exoprotease hoạt động (Thorkelsson và Kristinsson, 2009) [60] Vì vậy, khi kết hợp giữa protease mang bản chất endoprotease

và protease mang bản chất exoprotease thì thông thường quá trình thủy phân được bố trí theo tuần tự như sau: endoprotease xử lý trước tiếp theo exoprotease được bổ sung vào để tiếp tục thủy phân Ví dụ, người ta thường kết hợp Alcalase với Flavourzyme (là một protease có cả tính chất endoprotease và exoprotease, nhưng tính chất exoprotease trội hơn, là chủ yếu) thì Alcalase thường được cho vào trước, sau đó mới tiến hành thủy phân bằng Flavourzyme để tăng hiệu quả của quá trình thủy phân, tăng hiệu suất quá trình chiết rút và chất lượng sản phẩm (Je và cộng sự, 2009; Vioque và cộng sự, 1999) [34, 66] Lưu ý, trước khi bổ sung Flavourzyme thì Alcalase phải được bất hoạt ở nhiệt độ 85oC trong thời gian 15 phút để tránh ảnh hưởng xấu lẫn nhau vì enzyme mang bản chất là protein (Phạm Thị Trân Châu và Trần Thị Áng, 2003; Nchienzia và cộng sự, 2010) [42] Việc bổ sung endoprotease trong giai đoạn đầu của quá trình sẽ làm tăng số lượng chuỗi peptid, do đó tăng số lượng đầu -C và đầu -N tận cùng để các exoprotease hoạt động (Whitaker và cộng sự, 2003) [67]

Tuy nhiên, một số nghiên cứu lại dựa trên cơ sở thực nghiệm như chất lượng sản phẩm (màu sắc, mùi vị của sản phẩm thủy phân), độ an toàn của enzyme sử dụng, hiệu quả của quá trình thủy phân để chọn cặp enzyme thích hợp lại kết hợp hai protease có cùng bản chất endoprotease như Alcalase kết hợp với Protamex (Gilmartin

và Jervis, 2002; Nurdiyana và Siti Mazlina, 2009) [28, 45]

Bên cạnh đó, việc kết hợp hai protease sẽ có khả năng thủy phân tốt hơn so với

sử dụng đơn protease vì tác dụng của các protease rất phức tạp, bản chất của các mạch nhánh của acid amin ở bên cạnh các liên kết peptid có ảnh hưởng mạnh đến hoạt động của các enzyme Trên thực tế, các protease rất đặc hiệu và tỷ lệ những liên kết peptid trong một phân tử protein bị bẻ gãy bởi một protease là không cao Ví dụ, trypsin chỉ thủy phân liên kết peptid giữa lysine và argininine, c ò n chymotrypsin chỉ thủy phân những liên kết peptid giữa tyrosine, phenylalanine, tryptophan Thậm chí chymosin chỉ thủy phân liên kết peptid giữa Phe105-Met106 của kappa-casein (Whitaker và cộng sự, 2003) [67]

Trong công nghiệp, nếu trong suốt quá trình thủy phân, pH của môi trường phù hợp với pH hoạt động của enzyme và không biến đổi nhiều trong quá trình thủy phân

thì không cần điều chỉnh pH, giá trị pH có thể dao động quanh một khoảng nhỏ nào

đó, không điều chỉnh pH cho phép thực hiện quá trình đơn giản, thuận tiện thực hiện ở quy mô lớn (Kamnerdpetch và cộng sự, 2007) [35]

Như vậy việc kết hợp nhiều enzyme protease để thủy phân protein là hướng đi mới, nhiều triển vọng Việc thủy phân protein bằng hai enzyme protease thường được tiến hành theo hai giai đoạn Thông thường người ta sử dụng endoprotease ở giai đoạn đầu và sau đó bổ sung exoprotease để tiếp tục thủy phân (Vioque và cộng sự, 1999) [66] Theo Kamnerdpetch và cộng sự [35], trong quá trình thủy phân bột khoai tây, Alcalase hoặc Flavourzyme thích hợp để thủy phân hơn Novo – pro D hoặc Corolase Tuy nhiên, độ thủy phân đạt cao nhất chỉ là 22% (đối với mẫu sử dụng Flavourzyme) Báo cáo cũng chỉ ra rằng, việc sử dụng kết hợp endoprotease Alcalase hoặc Novo – pro D và exopeptidase Flavourzyme cho hiệu quả thủy phân tốt hơn khi sử dụng đơn enzyme Độ thủy phân đạt cao nhất 44% khi sử dụng phối hợp 2% Alcalase và 5% Flavourzyme (w/w) Hơn nữa, hàm lượng amino acid trong dịch thủy phân đạt rất cao, đặc biệt là các acid amin không thay thế như histidine, phenylalanine, tryptophan và tyrosine và acid amin chứa lưu huỳnh methionine

Thủy phân protein từ hạt cải bằng Alcalase cho thấy rằng, nếu chỉ sử dụng Alcalase thì độ thủy phân đạt tối đa là 27%; khi tiến hành ủ Alcalase trong 60 phút rồi cho tiếp Flavourzyme vào và ủ tiếp 2 giờ thì độ DH đạt tối đa là 60% (Vioque và cộng

sự, 1999) [66]

Tóm lại, hiện nay đã có nhiều nghiên cứu thu nhận các sản phẩm giá trị gia tăng

từ phế liệu tôm Tuy nhiên các đề tài này chỉ tập trung thu hồi một sản phẩm chính như chitin, chitosan, protein, chất màu, chất mùi hoặc kết hợp thu hồi chitin và ĐGC nhưng sản phẩm chitin, chitosan được xác định ưu tiên mà không phải là ĐGC nên sản phẩm ĐGC thu nhận từ quy trình chỉ có thể ứng dụng trong chế biến thức ăn động vật thủy sản Ngoài ra, một số qui trình đã ứng dụng enzyme protease như papain, Alcalase trong công đoạn khử protein từ phế liệu tôm để sản xuất chitin nhằm hạn chế

sử dụng hóa chất, giảm ô nhiễm môi trường và nâng cao chất lượng chitin, chitosan Tuy nhiên, sản phẩm protein trong các quy trình này chưa được quan tâm thu nhận đúng mức, chưa được định hướng sử dụng làm thực phẩm nên chất lượng còn thấp Hơn nữa, các qui trình ứng dụng protease trong xử lý phế liệu tôm hiện nay chỉ sử dụng 1 loại protease (hoặc endoprotease hoặc exoprotease) mà chưa kết hợp 2 loại

protease (kết hợp endoprotease với exoprotease) để nâng cao hiệu suất thủy phân cũng như chất lượng sản phẩm thủy phân (giàu acid amin tự do) Đồng thời, vấn đề thu nhận chế phẩm ĐGC từ phế liệu đầu tôm cũng chưa đặt ra Vì vậy, để có thể thu nhận được

cả sản phẩm chitin, chitosan có chất lượng cao và sản phẩm dinh dưỡng protein, carotenoid có chất lượng cao thì chúng ta cần đặt vấn đề đến việc nghiên cứu kết hợp hai enzyme protease để nâng cao hiệu quả thủy phân và chất lượng của chế phẩm ĐGC với hàm lượng carotenoid cao Vì vậy, việc “nghiên cứu thu nhận bột ĐGC từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng phương pháp xử lý kết hợp hai enzyme protease” là vấn đề mới hiện nay

1.4 PHƯƠNG PHÁP THU HỒI CHẾ PHẨM BỘT ĐẠM

Để thu hồi protein trong dung dịch nói chung và trong dung dịch đạm được tách chiết trong quá trình sản xuất chitin nói riêng thì quan trọng là phải có phương pháp thích hợp nhất, nghĩa là hiệu suất thu hồi sản phẩm cao nhất nhưng mức độ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm thấp nhất Một số phương pháp thu hồi bột đạm thông dụng như sau:

1.4.1 Phương pháp thu hồi bằng pH đẳng điện (pI)

Kết tủa protein bằng cách thay đổi pH của dung dịch là phương pháp thường được sử dụng để kết tủa các protein hòa tan trong dung dịch Tại điểm pH đẳng điện (pI) điện tích của protein bằng không, tương tác tĩnh điện giữa các phân tử là nhỏ nhất, đồng thời sự tương tác giữa các phân tử protein với các phân tử nước bị giảm, dẫn đến lớp vỏ hydrate bên ngoài bị phá vỡ, làm tăng tương tác giữa các phân tử protein, tạo điều kiện cho các phân tử protein tập hợp lại với nhau hình thành kết tủa Ở đây do không có sự thay đổi cấu trúc phân tử nên sau khi loại bỏ tác nhân gây kết tủa ra khỏi dung dịch thì các phân tử protein có thể hòa tan trở lại [12, 48]

Vì cơ chế kết tủa bằng pH có thể mang tính thuận nghịch nên áp dụng để tách hợp chất protein có hoạt tính sinh học ra khỏi hỗn hợp mà vẫn đảm bảo giữ được hoạt tính và cấu trúc phân tử tuy nhiên thời gian tủa thường xảy ra rất lâu, hiệu suất thu hồi lại thấp và chi phí cao nên hiệu quả kinh tế không cao

1.4.2 Phương pháp thu hồi bằng xử lý nhiệt

Nhiệt độ cao sẽ làm phá lớp vỏ điện tích và làm giảm khả năng hydrate hóa của phân tử protein, phá vỡ liên kết giữa các phân tử protein, giữa phân tử protein với

nước, do đó khả năng hấp thụ nước của protein bị giảm (Trang Sĩ Trung, 2008; Guerrero và cộng sự, 1997) [12, 29] Mỗi loại protein khác nhau đều có nhiệt độ biến tính khác nhau, cường độ và thời gian quyết định mức độ biến đổi protein, trong đa số các trường hợp các protein đều bắt đầu biến tính ở nhiệt độ khoảng 45 – 50oC, nhiệt độ càng tăng thì mức độ biến tính càng sâu sắc

Protein khi được gia nhiệt ở điểm đẳng điện sẽ cho kết tủa nhanh hơn, do đó người

ta thường dùng cách này để phân lập và tinh chế protein từ lactoserum, máu hoặc huyết tương (Pinotti và cộng sự, 1997) [48] Kết tủa protein bằng nhiệt có rất nhiều ưu điểm trong việc tách protein từ dung dịch mà khi chúng ta ít quan tâm đến hoạt tính hay cấu trúc của nó Phương pháp kết tủa này xảy ra nhanh hơn, triệt để, ít gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, chi phí năng lượng cho quá trình gia nhiệt quá lớn khi thực hiện ở quy mô công nghiệp

1.4.3 Phương pháp thu hồi bằng polyme (chitosan)

Nhiều nghiên cứu cho thấy chitosan có thể sử dụng như là tác nhân thu hồi protein từ nước thải của ngành công nghệ thực phẩm như thu hồi protein từ nước rửa surimi, dịch thải máu cá, nước thải trong quá trình chế biến cá, chế biến sữa… Cơ chế của tác nhân này tương tự như các dung môi hữu cơ, các polyme sẽ làm mất lớp vỏ hydrate bao quanh phân tử protein gây nên kết tủa protein (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010; Pinotti và cộng sự, 1997) [13, 48]

Trong các polyme hữu cơ thì chitosan được ứng dụng rộng rãi vì tính chất đặc trưng mang điện tích dương nên có thể tương tác với phần lớn các chất hữu cơ mang điện tích âm Chitosan thể hiện là một chất keo tụ, tạo bông tốt, ứng dụng có hiệu quả trong việc thu hồi các chất hữu cơ trong nước, đặc biệt là protein Bổ sung chitosan với vai trò là chất trợ lắng ở tỷ lệ 80 ppm có thể thu hồi được trên 55% protein hòa tan trong nước rửa surimi với thời gian xử lý 15 – 20 phút (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13] Phân tử chitosan cũng có khả năng hấp phụ, tạo cầu nối để liên kết các hạt keo protein đã kết tủa thành các phân tử có kích thước lớn hơn và lắng xuống Ngoài

ra, chitosan có độ deacetyl cao thì trong dung dịch có chứa nhiều gốc amin tích điện dương sẽ trung hòa điện tích của các phân tử protein tích điện âm trong dung dịch nước rửa, giảm khả năng hydrat hóa, tập hợp lại và kết tụ (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010) [13] Ngoài ra, nồng độ chitosan cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu quả thu hồi, cần

sử dụng chitosan ở một nồng độ hợp lý vì khi tăng nồng độ chitosan làm tăng số điện

tích cùng dấu, đẩy nhau tạo nên một mạng lưới keo, nên cản trở quá trình keo tụ lắng xuống của các phân tử protein Chitosan có độ deacetyl hóa càng cao thì các nhóm tích điện dương trên mạch chitosan càng nhiều, thuận lợi trong tương tác ion để thu hồi protein hòa tan

Ưu điểm của phương pháp này là các kết tủa polyme hầu như không gây biến tính protein, không độc hại và hiệu quả thu nhận cao Do đó phương pháp này áp dụng

để tận thu các chế phẩm enzyme và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác

1.5 TÌM HIỂU VỀ QUY TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM BỘT NÊM

Gia vị và sản phẩm hỗn hợp gia vị là một sản phẩm làm từ một số loại thảo dược hoặc hỗn hợp thành phần chất nào đó mà có thể làm tăng mùi hương, mùi vị cho thực phẩm (Peter, 2001) [47]

Bột nêm là một loại bột gia vị chứa nhiều nguyên liệu tạo nên một hỗn hợp có chức năng làm tăng mùi vị, mùi hương cho sản phẩm thực phẩm trong quá trình chế biến thực phẩm Hầu hết, các loại bột nêm hiện có trên thị trường chủ yếu là các sản phẩm được chế biến từ thịt gia súc, gia cầm và từ nấm, rất ít thấy bột gia vị từ thịt cá hay thịt tôm

Bột nêm có thể bao gồm các thành phần khác nhau tùy theo sự lựa chọn của nhà sản xuất để có thể tạo ra sản phẩm bột nêm đặc trưng:

- Bột thịt hoặc bột rau củ

- Muối ăn

- Đường

- Chất điều vị khác: bột ngọt, bột siêu ngọt

- Các loại gia vị từ thảo dược: ớt, hành, tỏi, tiêu, quế, đinh hương,

- Ngoài ra, có thể bổ sung tinh bột nếu sản phẩm bột nêm được chế biến không ở dạng bột mà là dạng hạt, được gọi là hạt nêm

1.5.1 Một số quy trình chế biến bột nêm

Mục đích phối trộn muối, quế, đinh hương ở giai đoạn đầu để ức chế vi sinh vật

và enzyme L-histidine decarboxylase chuyển hóa histidine thành histamin xảy ra nhiều

ở cá, ngoài ra còn để tăng hương vị cho chế phẩm Sau khi nghiền và ủ men để thủy

phân cá, phối trộn đường và một số gia vị từ thảo dược khác để tạo nên sản phẩm bột

cá đặc trưng (Mahendradatta và cộng sự, 2011) [40]

Hình 1.9 Quy trình chế biến bột nêm từ bột nhão cá [40]

Hình 1.10 Quy trình chế biến bột hương vị tôm [59]

Cá Làm sạch - Rửa Phối trộn Muối, quế, đinh hương

Làm khô Nghiền

Ủ men, 3 tuần Phối trộn Tỏi, hẹ, me, tiêu, gừng, đường Bột nhão cá

Làm khô, 2 ngày Xay, sàng Bột nêm cá

Đầu tôm

Xử lý

Thủy phân bằng enzyme bromelain 0, 25%, pH 6 trong 5h *

Thu hồi bột nhão

Sấy khô ở 50±50

C/72h Muối NaCl 10% **

Bột hương vị tôm

Ghi chú: * Các điều kiện tách chiết hương từ đầu tôm khác:

- Thủy phân bằng nước ở 100oC trong 30 phút

- Thủy phân bằng NaCl 1,0% ở 100oC trong 30 phút

- Thủy phân bằng enzyme papain 0,25% ở 50oC, pH 6 trong 5 giờ

- Thủy phân enzyme Neutrase 0,25% ở 50oC, pH 6 trong 5 giờ

** Các chất phụ gia sử dụng trong quá trình sấy khác:

- Phối trộn dextrose 10%, sấy ở 50±5oC trong 48 giờ

- Phối trộn dextrin 10%, sấy ở 50±5oC trong 24 giờ

Theo Teerasuntonwat và Raksakulthai [59] dùng enzyme bromelain 0,25% để thủy phân cho thấy khả năng tách chiết chế phẩm protein trong đầu tôm đạt hiệu quả cao nhất và chọn muối NaCl 10% để làm chất kết dính, chất bảo vệ và tăng hương vị cho sản phẩm vì kết quả cho thấy khi chế phẩm sau thu hồi kết hợp với muối ăn sẽ làm tăng hương vị thơm hơn rất nhiều

tự tin nấu nướng của người nội trợ gia đình

Ngày nay, sự hiểu biết của người nội trợ của các gia đình Việt Nam càng nâng cao, họ không những muốn tạo ra cho gia đình mình có một bữa ăn ngon và nhanh mà còn phải đáp ứng được thực phẩm bổ dưỡng và an toàn Tuy nhiên, lựa chọn loại bột nêm nào để tạo nên hương vị đặc sắc cho món ăn nhưng vẫn đảm bảo sức khỏe là cả một bí quyết

Thành phần chính của một số loại bột nêm (hạt nêm) có trên thị trường:

- Muối: 30% - 40%

- Chất điều vị Sodium glutamate (E621) (còn gọi là bột ngọt): 30% - 40%

- Tinh bột: 10% - 20%

- Chất điều vị Sodium guanylate (E627), Sodium inosiate (631) (được xem

là chất siêu ngọt): 10% - 20%

- Bột thịt: < 2%

- Ngoài ra, một số ít thành phần các chất khác như: bột đạm đậu nành thủy phân, dầu ăn, hương thịt tổng hợp, chất tạo vị chua, một số gia vị thảo dược (tiêu, hành, tỏi…)

Trong danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng cho thực phẩm ban hành kèm theo Quyết định số 3742/2001/QĐ-BYT của Bộ trưởng Bộ Y tế lại không có 2 chất điều vị là 631 và 627 [10] Tuy nhiên, hai chất điều vị này được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ chế biến bột nêm hiện nay

Do vậy, việc ứng dụng bột đạm giàu carotenoprotein sau thu hồi để bước đầu thử nghiệm chế biến bột nêm, với thành phần bột carotenoprotein là chính, sẽ cung cấp cho người tiêu dùng một loại bột nêm từ thịt tôm có hàm lượng đạm, hương vị tôm tự nhiên và hoạt chất sinh học astaxanthin, không những mang lại chất lượng dinh dưỡng

1.5.3 Chỉ tiêu chất lượng bột nêm đạt an toàn vệ sinh thực phẩm

Chỉ tiêu chất lượng của bột nêm được đánh giá dựa theo Quyết định 46/2007/QĐ, ngày 19 tháng 12 năm 2007 của Bộ trưởng Bộ Y tế và TCVN 7396:2004 – Bột canh gia vị [9] gồm:

Hàm lƣợng tro không tan trong acid HCl 0,1

Hàm lƣợng Iod (mg/kg) tính theo KIO3

(đối với bột canh iod)

Theo Bộ Y Tế “Phụ gia thực phẩm là những chất không đƣợc coi là thực phẩm hoặc một thành phần của thực phẩm Phụ gia thực phẩm có ít hoặc không có giá trị dinh dƣỡng, đƣợc chủ động cho vào với mục đích đáp ứng yêu cầu công nghệ của quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bao gói, vận chuyển, bảo quản thực phẩm Phụ gia thực phẩm không bao gồm các chất ô nhiễm hoặc các chất bổ sung vào thực phẩm với mục đích tăng thêm giá trị dinh dƣỡng của thực phẩm” Trong đó, dextrin và muối Sodium

chloride là hai loại phụ gia có vai trò là chất bảo vệ sản phẩm trong quá trình sấy, nằm trong danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm (Quyết định 3742-BYT, 2001) [10]

bị biến tính ở kích cỡ phân tử nhỏ Sản phẩm có độ hòa tan trong nước thấp

- Dextrin vàng: phương thức sản xuất của dextrin vàng cũng giống như dextrin trắng Tuy nhiên, dextrin vàng được sản xuất ở điều kiện nhiệt độ cao hơn, thời gian dài hơn nhưng lượng acid sử dụng thấp Sản phẩm có độ hòa tan trong nước cao

- Gum hồ dextrin: được sản xuất bằng cách bổ sung rất ít lượng acid hoặc không dùng acid để thủy phân (một số trường hợp, có thể dùng dung môi đệm) và sản phẩm có độ dẻo cao

Vai trò và khả năng ứng dụng dextrin:

Dextrin được xếp vào danh sách phụ gia thực phẩm (Mã số INS: 14000) của Ủy ban Tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế (Codex Alimentarius Commission) năm 1999,

được coi như là một chất bảo vệ thực phẩm hay chất làm thay đổi trạng thái vật lý cũng như cải thiện cấu trúc thực phẩm trong quá trình chế biến như là chất mang, chất kết dính, chất độn, chất làm dẻo, chất tạo màng bao, chất ổn định… (FDA, 2012) [25]

Trong chế biến thực phẩm dạng bột, dextrin thường được sử dụng làm chất kết dính hoặc chất bảo vệ trong quá trình sấy Hơn nữa, dextrin còn có chức năng quan trọng đó là có khả năng bao bọc thực phẩm như một chiếc áo choàng bảo vệ thực phẩm tránh sự phân hủy hoặc oxy hóa các chất trong thực phẩm trong quá trình chế biến nhiệt, như chống biến đổi màu, giữ được mùi vị và tăng độ bóng, sáng cho thực phẩm (FDA, 2012; Luz và cộng sự, 2007) [25, 39]

1.6.2 Muối Sodium chloride (NaCl)

Muối NaCl hay còn gọi là muối ăn, được bắt đầu sử dụng cùng với thực phẩm từ thời tiền sử và vẫn được sử dụng phổ biến trong công nghệ chế biến thực phẩm hiện nay

vì nó có thể bảo vệ thực phẩm nhờ khả năng ức chế khả năng sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Ngoài ra, hiện nay muối NaCl còn được sử dụng với mục đích để làm tăng mùi vị và cải thiện cấu trúc, hình thái, màu sắc cho thực phẩm (CDC, 2012; Durack và cộng sự, 2008) [19, 24]

Vai trò tạo mùi và vị của muối trong thực phẩm:

Có rất nhiều lý do để sử dụng muối làm phụ gia hoặc gia vị thực phẩm Ngoài

lý do sử dụng muối trong công nghệ chế biến thực phẩm để bảo quản, lý do chính muối được sử dụng cho vào các loại thực phẩm khác nhau là do nó có khả năng nâng cao tính chất cảm quan theo chiều hướng có lợi cho thực phẩm, như làm tăng mùi và

vị cho thực phẩm (Durack và cộng sự, 2008; Liem và cộng sự, 2011) [24, 38]

Tùy theo cấu trúc hóa học của các loại muối ta có thể đánh giá cảm quan để nhận biết các vị của muối Ví dụ, muối Sodium chloride (NaCl) được coi là một loại muối có vị mặn rất thanh khiết, trong khi đó muối potassium chloride (KCl) thì lại có

vị mặn chát Do vậy, trong công nghệ chế biến thực phẩm muối NaCl chiếm ưu điểm Ngoài ra, một tác dụng quan trọng khác cần quan tâm đó là khả năng làm tăng mùi vị của muối NaCl nói riêng và các loại muối nói chung cho một số thực phẩm đã được nghiên cứu như súp, gạo, trứng, khoai tây và bột nêm chế biến từ đầu tôm sú (Henney

và cộng sự, 2010; Liem và cộng sự, 2011; Teerasuntonwat và Raksakulthai,1995) [31,

38, 59] Hiệu quả của việc bổ sung muối ăn được thể hiện ở Hình 1.12

Hình 1.12 Hiệu quả gia tăng giá trị cảm quan của món súp đậu khi bổ sung muối

đi rất nhiều, trong khi ngoài vị mặn tăng lên thì những tính chất cảm quan quan trọng khác cũng tăng lên (vị ngọt, độ sách sệch, độ bóng sáng, mùi hương thơm và vị hài hòa toàn diện) mặc dù có một chỉ tiêu về mùi vị có giảm nhưng không nhiều về ý nghĩa thống kê

1.7 KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG CỦA CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU CAROTENOID TRONG VIỆC SẢN XUẤT BỘT NÊM

Theo Teerasuntonwat và Raksakulthai [59] cho biết khi phối trộn muối NaCl 10% vào bột hương tôm sau tách chiết bằng enzyme bromelain trong quá trình sấy thì ngoài vị mặn, muối sẽ giúp cho bột hương vị tôm tăng nồng hơn Trong khi nếu phối trộn bột hương tôm với dextrin 10% thì độ ngọt của sản phẩm sau sấy sẽ tăng lên, màu sáng hơn nhưng có lẫn mùi hương của tinh bột khoai tây Mặc dù thời gian sấy của bột hương tôm khi phối trộn với dextrin ngắn hơn rất nhiều so với phối trộn với muối, nhưng các tác giả đã chọn muối là phụ gia để làm tăng hương vị cho bột thủy phân sau