Xử lí và tận dụng phế liệu từ tôm

MỤC LỤC Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền PHẦN 1:MỞ ĐẦU 1.1.Ảnh hưởng phế liệu ngành chế biến thủy sản đến mơi trường§ Trước đây, nói đến nghề ni trồng chế biến thủy hải sản xuất khẩu, người ta thường nghĩ đến tơm, thời đưa kim ngạch xuất lên hàng tỷ USD Tuy nhiên, liền vấn nạn nhiễm mơi trường, khu vực nhà máy chế biến thủy hải sản xuất khẩu, lượng đầu tơm, tép, vỏ cua, ghẹ, sam… chất lên hàng đống theo tiến độ đơn đặt hàng xuất Lúc ấy, chủ doanh nghiệp biết bỏ số tiền theo thỏa thuận, năn nỉ nhân viên cơng ty vệ sinh địa phương vào thu dọn, vận chuyển nhanh tốt phế liệu sinh từ q trình chế biến thủy hải sản xuất khỏi nhà máy, để lâu, mùi bốc nặng, ruồi nhặng bu vào nhiều Với cách thức đó, đường cuối phế liệu bãi rác vấn đề đáng nói khơng xử lý triệt để, chúng tiếp tục gây nhiễm mơi trường Cũng chất thải rắn khác, chất thải rắn chế biến thủy sản, có mặt nước tác dụng vi khuẩn có mơi trường enzim nội phế liệu, hợp chất phức tạp protit, lipit, gluxit bị phân hủy điều kiện hiếu khí, kị khí, thiếu khí tạo chất khí có mùi thối axit béo khơng no, Mercaptan, CH4, H2S, Indol, Skatol, NH3, methylamin, chất khí có mùi thối khống chất: NO2-, NO3-, PO4 Trong mơi trường nước, phần nước xảy q trình khống hóa hợp chất hữu thành sản phẩm trung gian cuối cho chất khống: NO2-, NO3-, PO3- nước Phần chìm ngập nước lên men kị khí để tạo hợp chất trung gian cuối cho CO2, CH4, H2S, H2O Nếu nguồn ngun liệu chế biến thủy sản, chứa nhiều kim loại nặng tích lũy q trình ni trồng hay có mơi trường tự nhiên, nhiễm kim loại nặng theo dây chuyền thực phẩm gây nên nhiễm kim loại Các chất gây nhiễm hòa tan nước, chảy xuống mạch nước ngầm gây nhiễm nguồn nước ngầm Bên cạnh có nhiều vi trùng, siêu vi trùng gây bệnh cho người gia súc từ chất thải Q trình phân hủy chất thải hữu bao gồm qúa trình lên men chua, lên men thối, lên men mốc vàng, mốc xanh, có mùi ơi, thiu, thối Q trình loại vi sinh vật: loại vi sinh vật tiết enzim hỗn hợp phân hủy gluxit, lipit loại vi sinh vật tiết enzim đơn lẻ, có tính chọn lọc cao phân hủy thành phần Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền chất thải mà thơi Q trình phân hủy kị khí, hiếu khí tùy tiện xảy độc lập kết hợp xen kẻ nhau, để tạo chất độc hại dạng hòa tan nước dạng khí phát tán khơng khí, gây nhiễm khí vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, khí có mùi nặng CH4, H2S, Indol, Skatol, mercaptan, hợp chất cacbonyl, axit cacboxilic Ví dụ: Vi sinh vật kị khí CH3 - CH(OH) - COOH + SO4(2-) ====> CH3COOH + H2O + CO2 + S S2- + 2H+ ====> H2S có mùi thối, độc hại, cho người sinh vật Nếu mơi trường có Fe2+: Fe2+ + S2- ==> FeS tạo màu đen, bám vào rễ cây, đất vi sinh vật hiếu khí R - CH(NH2) - COOH + O2 ========> R - CH2 - COOH + NH3 tạo mùi khai Vi sinh vật kị khí R - CH(NH2) - COOH ======> CO2 + R - CH2 -NH2 tạo mùi tanh, Như vậy, q trình chế biến thủy sản nhiều chất khí vơ cơ, hữu sinh từ q trình phân hủy phế liệu rắn, phân hủy ngun liệu thủy sản, gây nhiễm nặng nề cho mơi trường khơng khí, ảnh hưởng mạnh mẽ đến sức khỏe cơng nhân cộng đồng khu vực sản xuất 1.2.Tình hình nhiễm phế liệu ngành chế biến thủy sản:§ Cá phân gồm loại tơm cá tạp nhỏ, thuộc hàng "phế liệu", giai đoạn phân hủy khơng giá trị sử dụng làm thực phẩm cho người Vì mặt hàng thủy sản giai đoạn phân hủy, nên q trình phơi sấy, chế biến, cá phân bốc lên mùi khơng dễ chịu chút nào, sở sản xuất phơi sân đất khu dân cư đơng đúc khơng che đậy, bảo quản kỹ lưỡng Người dân quanh lò phơi sấy mùa khổ kiểu Những ngày nắng, mùi thối bốc lên nồng nặc, lan theo gió, cách hàng trăm mét nghe mùi Còn lúc mưa, nước thải từ cá phân hủy lại tràn sang sân vách nhà Ruồi nhặng lúc nhúc đen đặc đe dọa sức khỏe người dân sống gần nơi sản xuất Với phương pháp sản xuất thủ cơng phơi mặt sân, khơng sử dụng máy sấy, trời mưa liên tục vài ngày cá bị hư, khơng thể bán đổ xuống sơng Với sở theo kiểu nửa thủ cơng nửa cơng nghiệp, nắng, phơi sân Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền đường trước nhà, mưa dùng máy sấy Cá phân phơi trải dài kín hàng trăm mét đường Sản xuất với quy mơ lớn, sân phơi lại trải dài nên mức độ nhiễm mơi trường ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống sinh hoạt người dân lớn Hình 1:Phơi cá lấn đường lộ Hình 2:Khói a xít từ Nhà máy Chế biến đầu vỏ tơm Hưng Ngun (xã Hàm Rồng, huyện Năm Căn) bay mù mịt vào khu dân cư lân cận Hình 3:Sau xử lý a xít, đầu vỏ tơm vớt phơi khơ lại Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền 1.3.Tận dụng phế liệu chế biến tơm:§ Trong cơng nghệ chế biến thuỷ sản xuất Việt Nam, tỷ lệ mặt hàng giáp xác đơng lạnh chiếm từ 70 – 80% sản lượng chế biến Cơng nghệ chế biến tơm tạo lượng lớn phế thải rắn bao gồm đầu tơm vỏ tơm, thường chiếm 50-70% ngun liệu ban đầu Vỏ, đầu tơm sử dụng làm thức ăn chăn ni với phương pháp truyền thống như: Sấy khơ phơi nắng sau đem xay mịn bổ sung vào thức ăn chăn ni Việc sấy khơ đòi hỏi lượng lớn, tốn Phơi nắng phụ thuộc vào thời tiết, vệ sinh, gây nhiễm mơi trường Cả hai phương pháp khơng loại khống chitin mà chất gây khó tiêu cho gia súc, gia cầm Vậy lợi dụng tổng hợp phế thải cách tách riêng phần protein đầu tơm phục vụ chăn ni, tách hợp chất màu (Astaxanthin) để phục vụ cơng nghiệp nhuộm, chế biến Chitosan để phục vụ nơng nghiệp, cơng nghiệp, mỹ phẩm, y tế giá trị mang lại từ nguồn phế liệu tơm lớn gấp nhiều lần so với đem phế liệu tơm sấy khơ hay phơi nắng nghiền bột cho gia súc, gia cầm Nghiên cứu thủy phân phế liệu tơm enzym để tận dụng protein hướng nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu PHẦN 2: XỬ LÝ PHẾ LIỆU TƠM 2.1.Ngun liệu : Thành phần hóa học vỏ tơm: chitin 27.2%, canxi 11.1%, tro 31,7 %, photpho 3,16 %, lipit 0.4 % Trong đầu tơm có 33-34% protein, có 4-5% lizin, 2,7% metionin, giàu canxi, photpho, khống vi lượng chất màu 2.2.Enzym Sử dụng: Enzym Neutrase, enzym Papain enzym Bromelain thơ (chiết xuất từ đọt dứa) enzym nội có phế liệu đầu tơm 2.2.1 Enzyme Neutrase: Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền • • • Hoạt tính 0.5 AU/g Nhiệt độ bảo quản : -10oC Điều kiện hoạt động tối ưu : +Nhiệt độ : 45oC – 55oC +pH : 5.5 – 7.5 Nguồn: Neutrase protease thuộc vi khuẩn sản xuất từ giống vi khuẩn có chọn lọc Bacillus Amyloliquefaciens E Neutrase có khả thủy phân protein cách cắt đứt liên kết peptide Cách dùng: Neutrase dùng để nâng cao chất lượng sản phẩm protein từ động vật thực vật nhiên, dùng Neutrase làm biến tính protein để chuẩn bị chiết xuất DNA từ tế bào động thực vật Hoạt tính: Giống tên gọi nó, Neutrase protease trung tính hoạt tính tối ưu khoảng pH từ 5.5-7.5 nhiệt độ khoảng 45-550C Neutrase metalo-proteinase cần ion Zn cho hoạt động Do đó, Neutrase đạt ổn định có mặt ion Ca2+ bị ức chế EDTA Sự ổn định Neutrase nhiệt độ định chịu ảnh hưởng loại nồng độ protein xung quanh Neutrase bị vơ hoạt chế độ xử lý nhiệt 85 0C phút Bảo quản: Nếu ta bảo quản Neutrase nhiệt độ 3-5 0C giữ hoạt tính năm 2.2.2.Enzym papain: • • • • Chiết rút từ nhựa đu đủ tinh chế thành sản phẩm dạng bột trắng Hoạt tính :19.9 U/mg Nhiệt độ bảo quản : – 10oC Điều kiện hoạt động tối ưu : +Nhiệt độ : 60oC +pH : 5,0 – 5,5 Papain endoprotease chứa 16.1%N 1.2% S Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Theo kết pahn6 tích tia X, papain chuỗi polypeptid gồm 212 amino acid khơng chứa Methionine, đầu N isoleucine, đầu C asparagine, có gốc cysteine nhóm –SH tự vị trí cystein tự 25 So với protease khác papain có khả thủy phân sâu hơn, tính đặc hiệu chất papain rộng có khả phân hủy hầu hết liên kết peptid trừ liên kết với proline glutamic có nhóm carboxyl tự Hình 4:Sơ đồ quy trình sản xuất papain Các yếu tố ảnh Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền hưởng đến hoạt độ papain: Nhiệt độ: Papain enzyme chịu nhiệt độ tương đối cao Ở dạng nhựa khơ papain khơng b ị biến tính 3h 1000C Ở dạng dung dịch, paapin b ị m ất ho ạt tính sau 30 phút 82.50C Papain dạng ổn định( có cấu trúc khogn6 gian ổn định) tr ạng thái khơ có th ể chịu nhiệt độ sấy 1150C 2h mà hoạt tính vẩn trì 90% pH: papain hoạt động khoảng pH tương đơi rộng từ 4.5-8.5, nh ưng lại dễ b ị bi ến tính mơi trường acid có pH < 4.5 ho ặc mơi tr ường ki ềm m ạnh pH > Tùy thuộc chất chất mà pH tối ưu papain khác Papain d ạng ổn đ ịnh chịu pH= 1.5 pH= 8.5 90 phút Dung mơi: Papain khơng thay đổi độ quay quang học methanol 70%, khơng b ị gi ảm ho ạt tính dimethylsulfoxide chứa 20% dung mơi hữu c ure 8M nh ưng dung dịch TCA 10% bị biến đổi bất thuận nghịch 2.2.3.Enzym bromelin: • Có nhiều phần lõi, đầu dứa • Bền nhiệt • pH : 3-6 Bromelin hỗn hợp protease thiol có họ thực vật Bromeliacace, có dứa (Ananas Comosus), chúng bao gồm stem Bromelain (EC 3.4.22.32) có chủ yếu cuống fruit Bromelain (EC 3.4.22.33) có chủ yếu Trong cơng nghiệp thực phẩm, Bromelin sử dụng để làm mềm thịt; thủy phân gan bò, để đơng tụ sữa, phá đục bia, thủy phân protein gluten sản xuất bánh mỳ làm khối bột nhào mềm dẻo hơn, tăng hương chất lượng bánh Bromelin có mặt phế phụ phẩm dứa lõi, chồi, vỏ Phần phế phụ phẩm chiếm tỷ lệ lớn lượng dứa ngun liệu đưa vào chế biến, khoảng 70% Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Hình : Quy trình tạo chế phẩm Bromelain kỹ thuật từ chồi dứa Ảnh hưởng chất đến hoạt lực protease chế phẩm: Cơ chất Hoạt lực (U/ml) Casein 0.4848 Pepton 0.2335 Cao nấm men 0.0944 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt lực Bromelain: Nhiệt độ Hoạt lực (U/ml) 45 0.5213 50 0.5439 55 0.6070 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền 60 65 0.4425 0.3466 Ảnh hưởng pH đến hoạt lực Bromelin: pH Hoạt lực (U/ml) 5.5 0.2252 6.0 0.4216 6.5 0.5219 7.0 0.4741 7.5 0.4350 2.2.4.Nghiên cứu ảnh hưởng cùa enzyme đến q trình thủy phân: 2.2.4.1 Enzym neutrase • • • • Tỷ lệ E/ S tối ưu :1.5ml/ 100 ml Thời gian thủy phân : 2h Nhiệt độ : 50oC Hiệu suất thủy phân: 49% 2.2.4.2.Enzym papain • • • • Tỷ lệ E/ S tối ưu : 0,3g / 100 ml Thời gian thủy phân : 2h30ph Nhiệt độ : 55oC Hiệu suất thủy phân: 44% - 45% 2.2.4.3.Enzym bromelin • • • • Tỷ lệ E/ S tối ưu :3g/ 100 ml Thời gian thủy phân : 2h Nhiệt độ : 55oC Hiệu suất thủy phân: 5,15% 2.2.4.4.Enzym nội Tập trung chủ yếu phần đầu, bao gơm: hệ tiêu hóa, tuần hồn, hơ hấp, tiết, sinh dục… CPE protease từ đầu tơm sú dễ bị ảnh hưởng mơi trường phản ứng thay đổi so với CPE tách chiết từ nội tạng Cả hai loại thích hợp mơi trường kiềm, pH hoạt động tối ưu chúng Khoảng nhiệt độ phù hợp 10 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền 2.4.Giải thích quy trình: 2.4.1.Xay nghiền -Mục đích : giảm kích thước ngun liệu, chuẩn bị cho q trình thủy phân -Thiết bị : Thiết bò xay công nghiệp thiết kế gồm nhiều lăn có tốc độ quay khác Trên bề mặt lăn có rãnh cưa: bề mặt lăn tốc độ cao có cưa hình chữ U nằm nghiêng, bề mặt lăn tốc độ thấp có cưa hình chữ U thẳng đứng Hai lăn với tốc độ quay khác tạo thành cặp, cặp có khoảng cách thích hợp với mức độ nghiền Đi từ xuống dưới, mức độ nghiền từ thô sang tinh Hình 6:Thiết xay bị 2.4.2.Thủy phân : -Mục đích : khai thác thu nhận dịch thủy 12 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền phân chitin -Thiết bị : Hình 7:Thiết bị thủy phân -Thơng số cơng nghệ: +Enzym sử dụng:E neutrase,enzyme nội +Tỷ lệ E/ S tối ưu :1.5ml/ 100 ml +Thời gian thủy phân : 2h +Nhiệt độ : 50oC +Hiệu suất thủy phân: 49% 2.4.3.Lọc: -Mục đích : phân riêng phần bã dịch thủy phân -Biến đổi: 13 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Biến đổi vật lý: Khối lượng riêng hỗn hợp giảm, nhiệt độ giảm Biến đổi hóa lý: Chỉ pha đồng -Thiết bị:lọc khung Ngun lý hoạt động: +Dịch lọc chảy từ qua hệ thống đường ống lấy ngồi +Bã giữ bề mặt vách ngăn lọc chứa khung +Khi bã khung đầy dừng q trình lọc để tiến hành rửa tháo bã (rửa bã q trình trích ly chất hòa tan nằm pha rắn vào nước rửa) Ưu điểm: +Thời gian lọc: nhanh +Lượng nước rửa: +Độ ẩm bã: thấp +Diện tích bề mặt lọc lớn +Tính linh động cao (dễ tăng giảm diện tích lọc) +Giá bảo trì thấp Nhược điểm: +Độ tổn thất chất chiết cao +Thiết bị hở nên khơng áp dụng cho thực phẩm dễ nhiễm vi sinh vật +Mức độ giới hóa tự động hóa: khơng cao +Thiết bị làm việc gián đoạn nên tốn thời gian cho việc tháo bã rửa bã Thơng số cơng nghệ: Áp lực lọc: 3at (được tạo bơm nhập liệu) Hình :Thiết bị lọc khung 14 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Bảng 1: Thành phần bã tơm dịch thủy phân sau xử lý : Bã vỏ tơm Chitin Dịch thủy phân Peptid Astaxanthin Phần dịch thủy phân đem đặc, sấy, làm thức ăn gia súc Phần bã vỏ tơm có chứa nhiều chitin thu nhận để sản xuất chitosan 2.5.Thức ăn gia súc: 2.5.1.Quy trình: Dịch thủy phân Cơ đặc Sấy Đóng gói Sản phẩm 2.5.2.Giải thích quy trình: 2.5.2.1.Cơ đặc: -Mục đích: tăng nồng độ dung dịch đến 60-65%, chuẩn bị cho q trình sấy -Nguyên tắc: Quá trình cô đặc có thông số nhiệt độ sôi, thời gian cô đặc cường độ bốc +Nhiệt độ sôi : Nhiệt độ sôi sản phẩm phụ thuộc vào áp suất bề mặt sản phẩm, 15 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền nồng độ chất khô tính chất lí hoá sản phẩm Khi áp suất bề mặt sản phẩm thấp nhiệt độ sôi sản phẩm giảm, người ta tạo chân không thiết bò cô đặc để hạ nhiệt độ sôi sản phẩm Nồng độ chất khô sản phẩm lớn nhiệt độ sôi cao Lúc cô đặc , sản phẩm có độ khô thấp ( – 15% ) nên nhiệt độ sôi xấp xỉ với nhiệt độ sôi nước Sau đó, độ khô tăng lên nên nhiệt độ sôi tăng, độ khô đạt 70 – 75% nhiệt độ sôi đạt 105 - 110°C nhiệt độ sôi thấp, sản phẩm bò biến đổi sử dụng chất tải nhiệt có nhiệt độ thấp thứ thiết bò bò ăn mòn Tuy nhiên, nhiệt độ sôi thấp làm giảm tốc độ trao đổi nhiệt xảy tượng bốc bề mặt giống trình sấy +Thời gian cô đặc : Cường độ bốc sản phẩm vận hành thiết bò ảnh hưởng đến thời gian cô đặc Thời gian cô đặc kéo dài làm giảm chất lượng sản phẩm hiệu suất sử dụng thiết bò thấp +Cường độ bốc : Cường độ bốc phụ thuộc chủ yếu vào hệ số truyền nhiệt Hệ số truyền nhiệt lớn nồng độ chất khô độ nhớt thấp, nhiệt độ sôi cao, tốc độ tuần hoàn sản phẩm lớn, bề mặt truyền nhiệt sạch, lượng không khí khí trơ nước ít, lượng nước ngưng tụ buồng đốt thải tuần hoàn nhanh chóng -Thiết bị : đặc chân khơng Hinh : Thiết bị đặc chân khơng -Thông số kó thuật: Model RPB- 100 Diện tích truyền nhiệt: 3m2 Lượng cần dùng: 110 Kg/h Năng suất: /giờ 1,5 16 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Công suất: 10 Kw 2.5.2.2.Sấy: -Mục đích : chế biến thành thức ăn gia súc -Thiết bị : sấy phun Hinh 10 :Thiết bị sấy phun giai đoạn Ngun tắc hoạt động: Q trình tách ẩm từ ngun liệu ban đầu hàm ẩm cuối thực buồng sấy thiết bị Khơng khí quạt thổi qua phận lọc vào caloriphe để gia nhiệt đến 150250oC, sau phân phối vào buồng sấy Ngun liệu phun sương vào buồng sâý trộn với tác nhân sấy làm bốc nước Do diện tích bề mặt tiếp xúc tăng nên ẩm bốc nhanh liên tục, từ tạo gradient ẩm làm dịch chuyển ẩm bên mao quản hay lỗ xốp bề mặt ngồi bay Bột thành phẩm có nhiệt độ khoảng 70-80oC nhiệt thu từ tác nhân sấy dùng để làm bay liên tục lượng ẩm có ngun liệu Sự giảm lượng nước hạt làm giảm khối lượng bột xuống khoảng 50%, thể tích bột xuống 40% đường kính giảm xuống 75% so với kích thước hạt rời khỏi thiết bị phun sương 17 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Trong suốt q trình, bột tháo liên tục đáy buồng sấy vận chuyển khí động đến phận đóng gói Sau làm nguội, hỗn hợp khơng khí bột đưa vào phận để tách khí khỏi sản phẩm chuẩn bị đóng gói Những hạt có kích thước nhỏ, nhẹ bị theo tác nhân sấy thu hồi cyclone 6,7 Sau thu hồi hạt trộn với dòng bột đường vận chuyển đến phận đóng gói 2.6.Sản xuất chitosan 2.6.1.Quy trình Bã rắn NaOH 0.5% HCl NaO H Khử protein 60oC , 30 phút Tỉ lệ kiềm:bã 1:10 (w/v) Khử khống Khử nhóm Acetyl Aceton e Tẩy màu Acid acetic1% Tinh Sấy 60oC ,1 Chitosan Phần rắn rửa tiếp tục khử lượng protein lại NaOH lỗng khử khống HCl khử nhóm acetyl NaOH đặc để sản xuất chitosan Tiếp theo, chitosan tinh phương pháp hòa tan kết tủa Chitosan sau tinh có độ tinh khiết cao, ứng dụng thực phẩm y học 18 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền 2.6.2.Sản phẩm: 2.6.2.1 Chitin-Chitosan: Chitin polysaccharid xuất nhiều thiên nhiên, sau cellulose Chitin có gốc từ chữ "chiton", tiếng Hy Lạp có nghĩa vỏ giáp Chitin thành phần cấu trúc vỏ (bộ xương ngồi) động vật khơng xương sống có lồi giáp xác (tơm, cua), có màng tế bào nấm thuộc họ Zygemycetes, sinh khối nấm mốc vài lồi tảo Hình 11: Cấu trúc phân tử chitin Chitosan dạng chitin bị khử axetyl, tên khoa học β-1,4-poly-Dglucosamin Cơng thức phân tử (C 6H11NO4) Trọng lượng phân tử trung bình 10000-50000 Dalton Khơng giống chitin, lại tan dung dịch axit yếu Cả chitin chitosan có nhiều ứng dụng cơng nghiệp sống, đặc biệt chế biến bảo quản thực phẩm 19 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Hình 12: Cấu trúc phân tử Chitosan Chitosan có vỏ tơm nước ta, sản phẩm tơm đơng lạnh chiếm sản lượng lớn sản phẩm đơng lạnh Chính vậy, vỏ tơm phế liệu nguồn ngun liệu tự nhiên dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên thuận tiện cho việc cung cấp chitin chitosan 2.6.2.2 Ứng dụng chitosan a/ Đặc tính Là polysacharide khơng độc hại, có khối lượng phân tử lớn Là chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, xay nhỏ theo kích cỡ khác Chitosan có màu trắng hay vàng nhạt, khơng mùi vị, khơng tan nước, dung dịch kiềm axit đậm đặc tan axit lỗng (pH=6), tạo dung dịch keo trong, có khả tạo màng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309 - 311oC Ở dạng muối acetate, ascorbate, lactate, malate… tan nước Có tính acid yếu, pKa=6-6.8 Tham gia phản ứng tạo phức với kim loại: Ni, Cu, Zn, Cd… b/ Tác dụng Phân huỷ sinh học dễ chitin Chitosan dẫn xuất chúng có tính kháng khuẩn, ức chế hoạt động số loại vi khuẩn E.Coli, diệt số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu có tác dụng tốt bảo quản loại rau có vỏ cứng bên ngồi Khi dùng màng chitosan, dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thống khơng khí cho thực phẩm (Nếu dùng bao gói PE mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước bị ngưng đọng tạo mơi trường cho nấm mốc phát triển) Màng chitosan dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với số chất dẻo dùng làm bao gói Màng chitosan làm chậm lại q trình bị thâm rau Rau sau thu hoạch bị thâm, làm giảm chất lượng giá trị Rau bị thâm q trình lên men tạo sản phẩm polyme hóa oquinon Nhờ bao gói màng chitosan mà ức chế hoạt tính oxy hóa polyphenol, làm thành phần anthocyanine, flavonoide tổng lượng hợp chất phenol biến 20 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền đổi, giữ cho rau tươi lâu Hạn chế q trình chín Hạn chế q trình hơ hấp nước Đảm bảo cấu trúc màu sắc sản phẩm 2.6.2.3.Cách tạo màng bọc chitosan: Chitosan nghiền nhỏ máy để gia tăng bề mặt tiếp xúc Pha dung dịch chitosan 2% dung dịch acid acetic 1,5% Sau bổ sung chất phụ gia PEG - EG 10% (tỷ lệ 1:1) vào trộn đều, để n lúc để loại bọt khí Sau đem hỗn hợp thu qt lên ống inox nung nóng nhiệt độ 64-65oC (ống inox nâng nhiệt nước) Để khơ màng vòng 35 phút tách màng Lúc người ta thu vỏ bóng có mầu vàng ngà, khơng mùi vị, lớp màng chitosan có tính ưu việt 2.6.2.4 Ứng dụng Trong thực tế người ta dùng màng chitosan để đựng bảo quản loại rau táo, lê, bơ, tiêu, khoai tây, khoai lang, cà chua, đào, dưa chuột, đậu, kiwi v.v Ứng dụng nhiều lĩnh vực như: y học, xử lý nước thải, cơng nghiệp nhuộm, giấy, mỹ phẩm, thực phẩm Ưu điểm màng chitosan: Dễ phân huỷ sinh học Vỏ tơm phế liệu nguồn ngun liệu tự nhiên dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên thuận tiện cho việc cung cấp chitin chitosan Tận dụng phế thải chế biến thủy sản để bảo quản thực phẩm nước ta Thành cơng góp phần lớn việc giải tình trạng nhiễm mơi trường chất thải từ vỏ tơm gây 2.6.2.5.Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm： 21 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Bảng 2:chỉ tiêu chất lượng Chitosan y dược Hạng mục Chitosan sử dụng y dược Hình dạng bên ngồi Dạng bột màu trắng màu vàng nhạt Hàm lượng Acetyl chiết xuất ≥90,95 Độ ẩm (%) ≤8.0 Độ tro (%) ≤1.0 Độ dính (mpa/s) ≤100 Arsenic (ppm) ≤0.5 Kim lọai nặng (ppm) ≤10 Mật độ (g/ml) ≥0.3 Tổng số vi khuẩn (cfu/g ) ≤1000 E.Coli (cfu/g) ≤30 Salmonella Khơng cho phép Bao bì Thùng giấy Catton, 10kg/ thùng Có thể đóng gói theo u cầu khách hàng PHẦN 3:HƯỚNG PHÁT TRIỂN 3.1.Tách Astaxanthin từ phế liệu tơm 3.1.1.Astaxanthin: 22 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Hình 13:Cấu trúc phân tử Astaxanthin CTCT : C40H52O4 Astaxanthin có cơng thức hố học dihydroxy -3, 3’ dioxo -4,4’ b-caroten, sắc tố thuộc dòng họ xanthophylle (carotenoid), kết tinh màu tím Hợp chất hồ tan mỡ chất dầu Được chiết xuất từ lồi tảo Haematococcus pluvialis Astaxanthin diện lồi giáp xác (như cua, tơm càng, tơm sú, tơm hùm), cá hồi, cá tráp hồng, số cá có màu đỏ lơng số lồi chim Là chất chống oxy hóa mạnh Astaxanthin có khả trung hồ oxy ngun tử thải trừ gốc tự Phân tử Astaxanthin tương đồng với beta -caroten, Astaxanthin khơng chuyển hố thành vitamin A thể người Sử dụng y học loại thuốc chống ung thư, tăng cường hệ miễn dịch, tim mạch… Được sử dụng chất màu thực phẩm 3.1.2.Thu nhận: Thu nhận astaxanthin từ phế liệu tơm : Chuẩn bị phế liệu tơm ( gồm đầu vỏ tơm ) : Đem sấy 50oC 24h, sau đem bảo quản 25oC hay trữ đơng -20oC sử dụng 3.1.2.1.Phương pháp hóa học : Trộn 5g bột phế liệu tơm, với 50mL hexan, 5mg bột thủy tinh khuấy 30s, sau đặt bể nước 50oC 10phút 23 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Nước chất hữu tách lớp sau khuấy 3000 rpm phút Q trình lặp lại nhiều lần hezane màu Cuối cho 6mL DMSO ( dimethyl sulfoxide) vào ống khuấy liên tục lại để bể nước 50oC 10phút khuấy lần Cho dung dịch đặc chạy TLC ( Thin Layer Chromatography) sử dụng giấy 60 silica gel F MERCK TLC 3.1.2.2.Phương pháp vi sinh : VSV : Lactobacillus sp Canh trường : 100mL nước cất , 10g phế liệu tơm Thời gian : 3ngày Nhiệt độ : 30oC Nồng độ CO2 : 5% Sau lên men, lọc canh trường ly tâm 3000 rpm trog phút 3.1.3.Tinh sạch: Tinh Astaxanthin TLC ( sắc ký mỏng) Sắc ký giấy : dùng giấy silica gel 60 F MERCK TLC Có nhóm dung mơi để trích ly astaxanthin: + Ete : Aceton : Diethylamine = 10 : : + Hexane : Aceton = : + Benzene : ethyl acetate = : 3.1.4.Ứng dụng Astaxanthin Thử nghiệm cho thấy Astaxanthin làm giảm phản ứng viêm vitamin E khơng làm thay đổi Astaxanthin làm giảm triệu chứng viêm lt dày Helicobacter pylori Các nhà nghiên cứu cho rằng điều tác dụng chống oxy hố Astaxanthin Một số cơng trình nghiên cứu khác lại cho thấy Astaxanthin làm hồi phục phần đáp ứng miễn dịch thể dịch bị giảm sút cách kích thích sản xuất immunoglobulin Một cơng trình nghiên cứu chuột cho thấy Astaxanthin có hiệu làm giảm tổn thương võng mạc cách bảo vệ thụ thể tiếp nhận ánh sáng khỏi bị thối hố Kết nghiên cứu cho thấy Astaxanthin hữu ích việc phòng ngừa điều trị tổn thương tế bào thần kinh liên quan đến thối hố điểm vàng tuổi tác Thử nghiệm thú vật cho thấy vật ni Astaxanthin tránh tổn thương mắt tia cực tím chữa khỏi nhanh chóng tổn thương vật khơng dùng Astaxanthin Nhiều cơng trình nghiên cứu thú vật cho thấy Astaxanthin có tác dụng chống ung thư, với ung thư bàng quang 24 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Astaxanthin bệnh tim mạch: Trong thử nghiệm phòng thí nghiệm người, hấp thu hàng ngày lượng 3,6mg Astaxanthin tuần liên tục bảo vệ LDL -cholesterol khỏi bị oxy hố Trong nghiên cứu khác, việc bổ sung Astaxanthin làm tăng nồng độ HDL -cholesterol máu, có tác dụng bảo vệ tim mạch Như vậy, Astaxanthin có tác dụng hữu ích tim mạch cách thay đổi nồng độ LDL HDL đồng thời làm giảm phản ứng viêm, mà yếu tố nguy bệnh tim mạch 3.2 Ủ chua phế liệu đầu tơm chế biến thức ăn gia súc Triển vọng việc sử dụng đầu vỏ tơm ủ chua khơng hiệu kinh tế mà mở khả giải phế phẩm đầu vỏ tơm cách hiệu quả, vừa tránh nhiễm lúc dư thừa, vừa giúp ổn định nguồn thức ăn bổ sung đạm, khống dành cho chăn ni gia súc, gia cầm thủy sản nhân dân Cách tiến hành: Ủ chua đầu vỏ tơm có thêm vi khuẩn Lactobacillus Sp giúp q trình lên men nhanh Sau đó, khảo sát nồng độ đường, nồng độ muối, nồng độ vi khuẩn Lactobacillus Sp thích hợp việc bảo quản đầu vỏ tơm phương pháp lên men ủ chua Qua đó, góp phần tạo sản phẩm thức ăn gia súc có chất lượng cao hơn, có tính phổ biến rộng rãi, giá trị kinh tế cao giảm thiểu việc gây nhiễm mơi trường 3.3 Sản xuất chitin có bổ sung Bacillus subtilis Phương pháp: Nghiên cứu sử dụng Bacillus subtilis để tách protein từ phế liệu tơm quy mơ bình tam giác 1000 ml hệ thống lên men lít 35 độ C; khảo sát phương pháp lên men (lên men chìm lên men mơi trường bán rắn) bình tam giác 1000 ml Kết quả: Phương pháp lên men chìm có nhiều lợi điều kiện tỷ lệ thể tích canh trường khối lượng phế liệu tơm 1:15 pH ban đầu Việc nghiên cứu hệ thống lên men lít thực ni cấy chìm Ở quy mơ nghiên cứu chế độ sục khí tốc độ cánh khuấy cố định pH ban đầu, tỷ lệ canh trường phế liệu tơm Như vậy, xác định số thơng số tách protein khỏi phế liệu tơm sau: nhiệt độ 35 độ C, pH ban đầu 7, tỷ lệ canh trường phế liệu tơm 1:15, tốc độ cánh khuấy 10 vòng/phút, chế độ sục khí bar Việc áp dụng chế độ cơng nghệ tách khoảng 80% protein từ phế liệu tơm Cơ sở khoa học phương pháp: Protease thuộc nhóm enzyme thủy phân protein sử dụng rộng rãi cơng nghiệp thực phẩm, chẳng hạn chế biến cá thịt Protease thủy phân protein có chất thải, để sản xuất dung dịch đặc chất rắn khơ 25 Xử lí tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền có giá trị dinh dưỡng cho cá vật ni Protease thủy phân protein khơng tan thơng qua nhiều bước, ban đầu chúng hấp thụ lên chất rắn, cắt chuỗi polypeptit tạo thành liên kết lỏng bề mặt Sau đó,q trình hồ tan phần rắn xảy với tốc độ chậm phụ thuộc vào khuếch tán enzyme lên bề mặt chất tạo phần nhỏ Chính tính chất mà protease sử dụng, mặt để tận dụng phế thải từ nguồn protein để phế thải khơng tác nhân gây nhiễm mơi trường, mặt để xử lý phế thải protein tồn đọng dòng chảy thành dạng dung dịch rửa trơi khơng mùi thối Lơng tạo nên 5% trọng lượng thể gia cầm coi nguồn protein cao tạo nên cấu trúc keratin cứng phá huỷ hồn tồn Lơng hồ tan sau xử l với NaOH, làm tan học enzyme thuỷ phân, protease kiềm từ Bacillus subtilis tạo thành sản phẩm có dạng bột, màu xám với hàm lượng protein cao sử dụng làm thức ăn Protease ngoại bào tiết từ Bacillus polymyxa Bacillus megaterium, Pseudomonas marinoglutinosa Acromonas hydrophila cố định canxi alginat để thực phản ứng liên tục thu sản lượng cao phản ứng thủy phân thịt cá TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Văn Nam ctv, 2005 Nghiên cứu đánh giá trạng mơi trường sở chế biến thủy sản, đề xuất giải pháp quản lí Viện nghiên cứu Hải Sản Shahidi, F., & Synowiecki, J., 1991 Isolation and characterization of nutrients and value-added products from snow crab (Chinoecetes opilio) and shrimp (Pandalus borealis) processing discards Journal of Agricultural and Food Chemistry, 39, 1527–1532 3.Tuyển tập cơng trình nghiên cứu “nghề cá biển”, Tập II, Viện Nghiên cứu Hải sản 4.website of the California BBQ Association 5.http://rimf.org.vn 26 [...]... astaxanthin từ phế liệu tơm : Chuẩn bị phế liệu tơm ( gồm đầu và vỏ tơm ) : Đem đi sấy ở 50oC trong 24h, sau đó được đem đi bảo quản ở 25oC hay trữ đơng ở -20oC cho đến khi sử dụng 3.1.2.1.Phương pháp hóa học : Trộn 5g bột phế liệu tơm, với 50mL hexan, 5mg bột thủy tinh khuấy trong 30s, sau đó đặt trong bể nước 50oC trong 10phút 23 Xử lí và tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Nước và chất... tơm phế liệu là nguồn ngun liệu tự nhiên rất dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan Tận dụng phế thải trong chế biến thủy sản để bảo quản thực phẩm ở nước ta Thành cơng này còn góp phần rất lớn trong việc giải quyết tình trạng ơ nhiễm mơi trường do các chất thải từ vỏ tơm gây ra 2.6.2.5.Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm： 21 Xử lí và tận dụng phế liệu từ. .. yếu Cả chitin và chitosan đều có nhiều ứng dụng trong cơng nghiệp và cuộc sống, đặc biệt là trong chế biến và bảo quản thực phẩm 19 Xử lí và tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Hình 12: Cấu trúc phân tử của Chitosan Chitosan có trong vỏ tơm ở nước ta, sản phẩm tơm đơng lạnh chiếm sản lượng lớn nhất trong các sản phẩm đơng lạnh Chính vì vậy, vỏ tơm phế liệu là nguồn ngun liệu tự nhiên.. .Xử lí và tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền protease từ đầu và nội tạng tơm sú là 47-67 0C, trong đó nhiệt độ tối ưu là 57 0C nồng độ muối ăn thấp thích hợp cho hoạt động của protease từ tơm sú ( đối với protease từ đầu tơm là 1% và từ nội tạng là 3%) Hệ tiêu hóa là nơi tập trung nhiều enzyme protease, ngồi... trường và khối lượng phế liệu tơm là 1:15 và pH ban đầu bằng 7 Việc nghiên cứu trong hệ thống lên men 5 lít thực hiện ni cấy chìm Ở quy mơ này đã nghiên cứu chế độ sục khí và tốc độ cánh khuấy trong khi cố định pH ban đầu, tỷ lệ canh trường và phế liệu tơm Như vậy, đã xác định được một số thơng số tách protein ra khỏi phế liệu tơm như sau: nhiệt độ 35 độ C, pH ban đầu là 7, tỷ lệ canh trường và phế liệu. .. bar Việc áp dụng chế độ cơng nghệ này có thể tách được khoảng 80% protein từ phế liệu tơm Cơ sở khoa học của phương pháp: Protease thuộc nhóm enzyme thủy phân protein được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp thực phẩm, chẳng hạn trong chế biến cá và thịt Protease có thể thủy phân các protein có trong chất thải, để sản xuất các dung dịch đặc hoặc các chất rắn khơ 25 Xử lí và tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn... TRIỂN 3.1.Tách Astaxanthin từ phế liệu tơm 3.1.1.Astaxanthin: 22 Xử lí và tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền Hình 13:Cấu trúc phân tử Astaxanthin CTCT : C40H52O4 Astaxanthin có cơng thức hố học là dihydroxy -3, 3’ dioxo -4,4’ b-caroten, một sắc tố thuộc dòng họ xanthophylle (carotenoid), kết tinh màu tím Hợp chất này hồ tan được trong mỡ và chất dầu Được chiết xuất từ lồi tảo Haematococcus... giờ Chitosan Phần rắn được rửa sạch và tiếp tục khử lượng protein còn lại bằng NaOH lỗng rồi khử khống bằng HCl và khử nhóm acetyl bằng NaOH đặc để sản xuất chitosan Tiếp theo, chitosan được tinh sạch bằng phương pháp hòa tan và kết tủa trong Chitosan sau khi tinh sạch có độ tinh khiết cao, có thể ứng dụng trong thực phẩm và y học 18 Xử lí và tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền 2.6.2.Sản... cho q trình sấy -Nguyên tắc: Quá trình cô đặc có 3 thông số cơ bản là nhiệt độ sôi, thời gian cô đặc và cường độ bốc hơi +Nhiệt độ sôi : Nhiệt độ sôi của sản phẩm phụ thuộc vào áp suất hơi trên bề mặt sản phẩm, 15 Xử lí và tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền nồng độ chất khô và tính chất lí hoá của sản phẩm Khi áp suất hơi trên bề mặt sản phẩm thấp thì nhiệt độ sôi của sản phẩm giảm, người... cặp sẽ có một khoảng cách thích hợp với mức độ nghiền Đi từ trên xuống dưới, mức độ nghiền sẽ đi từ thô sang tinh hơn Hình 6:Thiết xay bị 2.4.2.Thủy phân : -Mục đích : khai thác thu nhận dịch thủy 12 Xử lí và tận dụng phế liệu từ tơm GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hiền phân và chitin -Thiết bị : Hình 7:Thiết bị thủy phân -Thơng số cơng nghệ: +Enzym sử dụng: E neutrase,enzyme nội tại +Tỷ lệ E/ S tối ưu :1.5ml/