Tối ưu hóa quá trình trích ly astaxanthin từ vỏ tôm bằng dầu thực vật

- Và một hướng tận dụng phế liệu tôm cũng đang được các nhà nghiên cứu khoa học chú ý là thu hồi hợp chất màu astaxanthin từ vỏ tôm, vì trong vỏ tôm hàm lượng hợp chất màu astaxanthin ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LÊ THỊ THÙY NGA

TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TRÍCH LY ASTAXANTHIN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-o0o -

NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Họ và tên sinh viên: Lê Thị Thùy Nga MSSV: 0852020055

Ngày, tháng, năm sinh: 06/10/1990 Nơi sinh: Đồng Nai

Ngành: Công nghệ Thực Phẩm

I TÊN ĐỀ TÀI: Tối ưu hóa quá trình trích ly astaxanthin từ vỏ tôm bằng dầu thực vật

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tìm ra loại dung môi có hiệu suất trích ly tốt nhất trong các loại dung môi nghiên cứu

 Tìm ra điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin từ vỏ tôm sử dụng ba loại dung môi trong điều kiện phòng thí nghiệm

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: Tháng 1/2012

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Tháng 7/2012

V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Bà Rịa – Vũng tàu, Ngày 4 tháng 8 năm 2012

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC & CNTP

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1.1 Phế liệu tôm 1

1.1.1 Tình hình phế liệu tôm ở Việt Nam 1

1.1.2 Ảnh hưởng của phế liệu tôm đến môi trường 1

1.1.3 Các hướng tận dụng phế liệu trong chế biến tôm 3

1.2 Hợp chất màu carotenoids – astaxanthin 4

1.2.1 Carotenoid 4

1.2.2 Astaxanthin và các ứng dụng 5

1.2.3 Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới 10

1.3 Lý thuyết cơ bản 12

1.3.1 Trích ly 12

1.3.2 Ly tâm 14

1.3.3 Đo quang phổ 14

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu 16

2.1.1 Vỏ tôm sú 16

2.1.2 Dung môi 16

2.2 Phương tiện nghiên cứu 20

2.3 Phương pháp nghiên cứu 20

2.3.1 Bố trí thí nghiệm tổng quát tối ưu hóa công đoạn chiết astaxanthin bằng từng loại dung môi dầu nành, dầu mè, dầu hạt cải 20

2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng astaxanthin 24

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 25

2.3.4 Thí nghiệm kiểm chứng 26

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Dung môi dầu mè 27

3.1.1 Bố trí ma trận thực nghiệm theo phương án trực giao cấp 2 để tìm được

phương trình hồi quy 27 3.1.2 Tối ưu hóa để thu được lượng astaxanthin là lớn nhất 30 3.1.3 Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của các nhân tố nghiên cứu đến

hiệu suất trích ly astaxanthin sử dụng dung môi dầu mè 31 3.2 Dung môi dầu nành 33 3.2.1 Bố trí ma trận thực nghiệm theo phương án trực giao cấp 2 để tìm được

phương trình hồi quy 33 3.2.2 Tối ưu hóa để thu được lượng astaxanthin là lớn nhất 37 3.2.3 Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của các nhân tố nghiên cứu

đến hiệu suất trích ly astaxanthin sử dụng dung môi dầu nành 38 3.3 Dung môi dầu hạt cải 40 3.3.1 Bố trí ma trận thực nghiệm theo phương án trực giao cấp 2 để tìm được

phương trình hồi quy 40 3.3.2 Tối ưu hóa để thu được lượng astaxanthin là lớn nhất 43 3.3.3 Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của các nhân tố nghiên cứu

đến hiệu suất trích ly astaxanthin sử dụng dung môi dầu hạt cải 44 3.4 Kiểm chứng thực nghiệm 46 CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

4.1 Kết luận 47 4.2 Đề xuất ý kiến 47 PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, các hợp chất có khả năng chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên đang

là mối quan tâm hàng đầu đối với các nhà khoa học bởi những ứng dụng của chúng trong phòng trừ bệnh tật, chống lão hóa… Trong rất nhiều nguồn các chất chống oxy hóa, các carotenoid là một nhóm hợp chất quan trọng, tồn tại phổ biến trong các cơ thể thực vật Sau β-caroten, lycopen và lutein là các carotenoid đã được quan tâm, nghiên cứu và ứng dụng rất lâu và phổ biến, astaxanthin cũng là một mối quan tâm mới bởi nó được phát hiện có hoạt tính chống oxy hóa mạnh hơn β-aroten, lycopen, lutein hay vitamin E Astaxanthin có thể ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư, làm giảm cholesterol máu, bảo vệ da khỏi tia cực tím, ngăn ngừa sự lão hóa da, thoái hóa điểm vàng…

Astaxanthin là sắc tố có màu đỏ cam, được phát hiện nhiều trong cá hồi, giáp

xác, tôm, hồng hạc, chim cút, các chủng vi tảo thuộc chi Haematococcus… Trong đó

cần chú ý đến phế liệu tôm vì hiện nay phế liệu tôm chưa được xử lý đúng đắn vừa gây

ô nhiễm môi trường vừa lãng phí nguồn astaxanthin tự nhiên

Để giảm sự ảnh hưởng của phế liệu tôm đến với môi trường thì các nhà sản xuất

có những hướng tận thu phế liệu tôm như sau:

- Dùng phế liệu tôm làm thức ăn gia súc Tuy nhiên, chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm không cao nên hướng tận dụng này chưa phù hợp

- Dùng phế liệu tôm để sản xuất chitin - chitosan, dùng làm phân bón và màng bao sinh học Hướng nghiên cứu này cũng là mối quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu khoa học

- Và một hướng tận dụng phế liệu tôm cũng đang được các nhà nghiên cứu khoa học chú ý là thu hồi hợp chất màu astaxanthin từ vỏ tôm, vì trong vỏ tôm hàm lượng hợp chất màu astaxanthin chiếm hàm lượng cao và thay đổi tùy theo loại tôm Việc thu hồi hợp chất astaxanthin vừa giải quyết được vấn đề môi trường vừa mang lại lợi ích kinh tế vì nguồn thu nhận astaxanthin tự nhiên này dồi dào và rẻ

Ngày nay, trên thế giới đã có nhiều quy trình nghiên cứu và thử nghiệm để đạt hiệu suất thu hồi astaxanthin tốt nhất từ vỏ tôm Dùng dung môi hữu cơ và hỗn hợp dung môi hữu cơ là một trong những phương pháp được sử dụng nhiều nhất để trích ly hợp chất màu astaxanthin từ vỏ tôm Ở nước ta, phần lớn tài liệu và các đề tài nghiên cứu đều hướng đến vấn đề thu hồi chitin – chitosan và tối ưu hiệu suất thu hồi chitin –

chitosan, vấn đề về trích ly astaxanthin và tối ưu hiệu suất thu hồi astaxanthin ít được quan tâm Dựa vào các nghiên cứu trong và ngoài nước, trong đề tài này em nghiên cứu “Tối ưu hóa quá trình trích ly astaxanthin từ phế liệu vỏ tôm bằng dầu thực vật” (ba dung môi dầu được chọn là dầu mè, dầu nành, dầu hạt cải) để tăng hiệu quả nghiên cứu và rút ngắn giai đoạn hoàn thiện trong quá trình trích ly astaxanthin

Nghiên cứu nhằm thực hiện một số mục tiêu sau:

- Tìm ra loại dung môi có hiệu suất trích ly tốt nhất trong các loại dung môi nghiên cứu

- Tìm ra điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin từ vỏ tôm sử dụng ba loại dung môi trong điều kiện phòng thí nghiệm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Công thức cấu tạo astaxanthin 5 Hình 2.1 Phế liệu vỏ tôm 16 Hình 2.2 Hình ba loại dung môi: dầu mè, dầu nành, dầu hạt cải 20 Hình 3.1.Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến thời gian và tỉ lệ dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu mè 31 Hình 3.2 Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến nhiệt độ và tỉ lệ dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu mè 32 Hình 3.3.Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến thời gian và tỉ lệ dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu nành 38 Hình 3.4 Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến nhiệt độ và tỉ lệ dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu nành 39 Hình 3.5 Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến thời gian và tỉ lệ dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu hạt cải 44 Hình 3.6 Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến nhiệt độ và tỉ lệ dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu hạt cải 45 Hình 4.1 Bể ổn nhiệt phụ lục 5 Hình 4.2 Máy li tâm 12 ống phụ lục 5 Hình 4.3 Máy đo quang phụ lục 5 Hình 4.4 Dung dịch chứa dầu astaxanthin trích ly được phụ lục 5 Hình 4.5 Dịch trích sau khi được pha loãng phụ lục 5

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của carotenoid trong phế liệu tôm sú 5

Bảng 2.1 Thông tin dinh dưỡng của dầu nành 16

Bảng 2.2 Thông tin dinh dưỡng của dầu mè 18

Bảng 2.3 Thông tin dinh dưỡng của dầu hạt cải 19

Bảng 2.4 Bố trí thí nghiệm có tâm cấp 2, 3 yếu tố 24

Bảng 3.1 Kết quả hàm lượng astaxanthin trích ly từ vỏ tôm sú dung môi dầu mè 27

Bảng 3.2 Phương án trực giao bậc 2 với k = 3, no = 1 đối với dầu mè 28

Bảng 3.3 Tổ chức dữ liệu trong excel cho bài toán tối ưu astaxanthin dùng dầu mè 30 Bảng 3.4 Kết quả chạy hàm solver tìm điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin dùng dầu mè 31

Bảng 3.5 Kết quả hàm lượng astaxanthin trích ly từ vỏ tôm sú dung môi dầu nành 34 Bảng 3.6 Phương án trực giao bậc 2 với k = 3, no = 1 đối với dầu nành 35

Bảng 3.7 Tổ chức dữ liệu trong excel cho bài toán tối ưu astaxanthin dùng dầu nành37 Bảng 3.8 Kết quả chạy hàm solver tìm điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin dùng dầu nành 38

Bảng 3.9 Kết quả hàm lượng astaxanthin trích ly từ vỏ tôm sú dung môi dầu hạt cải.40 Bảng 3.10 Phương án trực giao bậc 2 với k = 3, no = 1 đối với dầu đậu hạt cải 41

Bảng 3.11 Tổ chức dữ liệu trong excel cho bài toán tối ưu cho dung môi dầu hạt cải43 Bảng 3.12 Kết quả chạy hàm solver tìm điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin dùng dầu hạt cải 44

Bảng 3.13 Bảng thí nghiệm kiểm chứng giá trị tối ưu của ba dung môi 46 Bảng 4.1 kết quả tính các hệ số hồi qui phụ lục 2 Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu mè phụ lục 2 Bảng 4.3 Kết quả tính hệ số t phụ lục 2 Bảng 4.4 Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher (F) dung môi dầu mè phụ lục 2 Bảng 4.5 Kết quả hệ số b trong phương trình trích ly astaxanthin dung dung môi dầu đậu nành phụ lục 3

Bảng 4.6 Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu đậu nành phụ lục 3

Bảng 4.7 Kết quả hệ số t phụ lục 3 Bảng 4.8 Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được, kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher (F) với dung môi dầu đậu nành phụ lục 3 Bảng 4.9 Kết quả hệ số b của phương trình trích ly astaxanthin dùng dung môi dầu hạt cải phụ lục 4 Bảng 4.10 Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu hạt cải phụ lục 4

Bảng 4.11 Kết quả hệ số t phụ lục 4 Bảng 4.12 Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm

định theo tiêu chuẩn Fisher đối với dung môi dầu hạt cải phụ lục 4

- tp(f) là chuẩn student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = no– 1

- bj : là hệ số trong phương trình hồi quy đã chọn

N

i

i i l j jl

x x

y x x b

x

y x b

1

2 1

1 2 1

)(

)(

x

y x b

1

2 1

)(

s s

s

 2 2 2

2 2 2

2

).

2 2 ( ) (

2 ) 1 (

th jj

x k

x x

s s

3 1

2 2

s

sth th

bj

j j

s b

t | |

Nếu tj < tp(f) thì hệ số bj bị loại khỏi phương trình

 Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm

Sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher (F)

;

N - số thí nghiệm

l - số hệ số có ý nghĩa

Ta có F < F 1-p phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm

Phụ lục 2: Kết quả tính toán áp dụng cho dầu mè

Để xác định phương sai tái hiện làm thêm 3 thí nghiệm ở tâm phương án (mức

cơ sở) Và kết quả hàm lượng astaxanthin được trích ly từ vỏ tôm bằng dầu mè là:

Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu

y y s

N

i

i i du

) (

2 2

th

dus s

F 

Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định

theo tiêu chuẩn Fisher (F)

Bảng 4.4 Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định

theo tiêu chuẩn Fisher (F) dung môi dầu mè

yi theo phương trình hồi quy

= 1,951; tỉ số F = 13,07

Tra bảng giá trị của tiêu chuẩn fisher ở mức ý nghĩa p = 0,05 và bậc tự do f1 =

7, f2 = 2 là F1-p(f1,f2) = 19,3 Ta thấy F < F1-p(f1,f2) (13,07 < 19,3) do đó phương trình thu được tương thích với thực nghiệm

Phụ lục 3: Kết quả tính toán áp dụng cho dầu nành

 Tính hệ số b (tính tương tự phụ lục 1)

Bảng 4.5 Kết quả hệ số b trong phương trình trích ly

astaxanthin dung dung môi dầu đậu nành

Bảng 4.6 Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với

dung môi dầu đậu nành

Bảng 4.8 Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được, kiểm

định theo tiêu chuẩn Fisher (F) với dung môi dầu đậu nành

Phụ lục 4: Kết quả tính toán áp dụng cho dầu hạt cải

 Tính hệ số b (tính tương tự phụ lục 1):

Bảng 4.9 Kết quả hệ số b của phương trình trích ly astaxanthin dùng

dung môi dầu hạt cải

Để xác định phương sai tái hiện làm thêm 3 thí nghiệm ở tâm phương án (mức

cơ sở) và kết quả hàm lượng astaxanthin được trích ly từ vỏ tôm bằng dầu hạt cải là:

Bảng 4.10 Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu

Phụ lục 5: Một số thiết bị sử dụng trong thí nghiệm và sản phẩm

 Một số thiết bị

Hình 4.1 Bể ổn nhiệt Hình 4.2 Máy li tâm 12 ống

Hình 4.3 Máy đo quang

 Thành phẩm

Hình 4.4 Dung dịch chứa dầu Hình 4.5 Dịch trích sau khi được pha loãng astaxanthin trích ly được

LỜI CẢM ƠN

Sau những năm tháng học tập dưới mái trường Đại học Bà Rịa –Vũng Tàu, em

có được những kiến thức về ngành công nghệ thực phẩm mà thầy cô đã truyền thụ, những kỹ năng cơ bản ban đầu của thực tế công việc Những kiến thức này sẽ là hành trang giúp em bước vào cuộc sống và công việc của mình sau này

Lời đầu tiên, em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm đã tận tâm dạy dỗ em trong suốt những năm tháng học tập dưới mái trường Các thầy cô không những truyền đạt cho em những kiến thức sách vở mà còn chỉ bảo cho em những kinh nghiệm cuộc sống, tất cả những điều đó sẽ giúp cho

em vững tin bước vào cuộc đời sắp tới

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Hiểu, giảng viên khoa hóa học

và công nghệ thực phẩm, người đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để em nghiên cứu khoa học Thầy tận tình giúp đỡ, dìu dắt em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này, cũng như chia sẽ những khó khăn trong suốt quá trình nghiên cứu Em đã học được từ thầy rất nhiều điều thật quý giá, giúp em vững vàng hơn trước khi bước vào cuộc sống tự lập Tình cảm và kiến thức của thầy đã dạy bảo cho em mãi mãi là một kỷ niệm không bao giờ quên của những năm tháng học tập dưới mái trường này

Em kính chúc thầy thật nhiều sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp trồng người của mình và gặt hái nhiều thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống

Em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến bạn Tạ Thanh Thúy đã giúp em hoàn thành bài luận văn này Em cũng cảm ơn sự động viên, giúp đỡ và chia sẻ những khó khăn của các bạn cùng lớp trong quá trình thực hiện luận văn

Sinh viên

Lê Thị Thùy Nga

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

[1] Lê Ngọc An Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly carotenoid từ

phế liệu tôm sú Luận văn tốt nghiệp, Đại học thủy sản Cần Thơ

[2] Lương Xuân Bính và cộng sự Nghiên cứu ứng dụng hàm solver giải các bài toán

kỹ thuật Trường Đại học Giao Thông Vận Tải

[3] Nguyễn Cảnh (1994) Tối ưu hóa thực nghiệm trong hóa học và kỹ thuật hóa học

[6] Lê Văn Việt Mẫn cùng cộng sự Công nghệ chế biến thực phẩm NXB Đại học

Quốc Gia TP Hồ Chí Minh

[7] Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2010) Hóa Học Thực Phẩm Đại học Bà Rịa – Vũng

Tàu

[8] Trịnh Ngọc Vinh Xử lý phụ Phế phẩm từ tôm bằng phương pháp vi sinh Luận văn

tốt nghiệp, Đại học An Giang

Tài liệu tiếng Anh

[9] Bob Capelli và cộng sự (2006) Natural Astaxanthin: King of the Carotenoids

NXB Cyanotech Corporation

[10] M.N Sachira và cộng sự (2004) Process optimization for extraction of

carotenoid from shrimp waste vegetable Bioresource technology India

[11] Jianing Pu và cộng sự Extraction of shrimp astaxanthin with flaxseed oil: Effects

on lipid oxidation and astaxanthin degradation rates Deparment of Food Science,

Louisiana State University Agricultural Center, Baton Rouge, LA 70803, United States

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

1 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

1.1 Phế liệu tôm [1][8]

1.1.1 Tình hình phế liệu tôm ở Việt Nam

Với bờ biển tự nhiên dài 3260 km, Việt Nam có lợi thế rất lớn về nuôi trồng và xuất khẩu thủy hải sản Bốn tháng đầu năm 2012, giá trị xuất khẩu tôm Việt Nam đạt

599 triệu USD, chiếm 33,4% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản Tôm sú là sản phẩm chiếm tỷ trọng cao nhất trong nhóm tôm với giá trị xuất khẩu đạt 326 triệu USD, chiếm 54%, tiếp đến tôm chân trắng với 196 triệu USD, chiếm gần 33%, còn lại là tôm các loại khác với gần 77 triệu USD

Cùng với việc tăng sản lượng xuất khẩu tôm là việc tăng phế liệu từ tôm như vỏ tôm, đầu tôm….Lượng phế liệu này chiếm khoảng từ 45-50% tổng sản lượng nguyên liệu tôm Trong phế liệu tôm thải ra chứa nhiều nguồn phế liệu hữu cơ như protein, chitin, astaxanthin… gây nguy cơ ô nhiễm môi trường rất cao Hiện nay, việc giải quyết nguồn phế liệu tôm là mối quan tâm của nhà doanh nghiệp, nhà nước và toàn xã hội

1.1.2 Ảnh hưởng của phế liệu tômđến môi trường

Tại khu vực các nhà máy chế biến thủy hải sản xuất khẩu, khi lượng đầu tôm, tép, vỏ cua, ghẹ, sam… được chất lên hàng đống theo tiến độ của các đơn đặt hàng xuất khẩu, các chủ doanh nghiệp chỉ biết bỏ ra một số tiền theo thỏa thuận, sau đónhân viên ở các công ty vệ sinh địa phương vào thu dọn, vận chuyển càng nhanh càng tốt phế liệu sinh ra từ quá trình chế biến thủy hải sản xuất khẩu ra khỏi nhà máy, vì càng

để lâu, mùi bốc càng nặng, ruồi nhặng bu vào càng nhiều Với cách thức đó, đường đi cuối cùng của phế liệu là các bãi rác và vấn đề đáng nói là nếu không được xử lý triệt

để thì chúng sẽ tiếp tục gây ô nhiễm môi trường

Cũng như các chất thải rắn khác, chất thải rắn chế biến thủy sản, khi có mặt nước dưới tác dụng của các vi khuẩn có trong môi trường và các enzim nội tại trong phế liệu, các hợp chất phức tạp như protit, lipit, gluxit sẽ bị phân hủy trong điều kiện hiếu khí, kị khí tạo các chất khí có mùi hôi thối như axit béo không no, CH4, H2S, Indol, Skatol, NH3, methylamin, các chất khí có mùi hôi thối cũng như các khoáng chất:

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

2 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

NO2-, NO3-, PO4- Trong môi trường nước, phần nổi trên nước sẽ xảy ra quá trình khoáng hóa hợp chất hữu cơ thành các sản phẩm trung gian và cuối cùng là cho chất khoáng: NO2-, NO3-, PO3-và nước Phần chìm ngập trong nước sẽ lên men kị khí để tạo

ra hợp chất trung gian và cuối cùng cho CO2, CH4, H2S, H2O

Nếu nguồn nguyên liệu chế biến thủy sản chứa nhiều các kim loại nặng được tích lũy trong quá trình nuôi trồng hay có trong môi trường tự nhiên, sau đó, trong quá trình chế biến các kim loại nặng theo dây chuyền sản xuất vào thực phẩm thì gây nên ô nhiễm kim loại Các chất gây ô nhiễm này sẽ hòa tan trong nước, chảy xuống mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước ngầm Bên cạnh đó còn có rất nhiều vi khuẩn gây bệnh cho người và gia súc từ các chất thải này

Quá trình phân hủy các chất thải hữu cơ bao gồm các quá trình lên men chua, lên men thối, lên mốc vàng, mốc xanh có mùi ôi, thiu, hôi thối Quá trình này có thể do 2 loại vi sinh vật: loại vi sinh vật tiết ra enzim hỗn hợp sẽ phân hủy gluxit, lipit còn loại

vi sinh vật tiết ra các enzim đơn lẻ, có tính chọn lọc cao chỉ phân hủy một thành phần nào đó trong chất thải mà thôi

Quá trình phân hủy kị khí, hiếu khí và hiếu khí tùy tiện có thể xảy ra độc lập hoặc kết hợp xen kẽ nhau, để tạo ra các chất độc hại ở dạng hòa tan trong nước hoặc ở dạng khí phát tán trong không khí, gây ô nhiễm khí như vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, các khí có mùi nặng như H2S, indol, skatol, các hợp chất cacbonyl, các axit cacboxilic

Ví dụ:

Vi sinh vật kị khí

CH3 - CH(OH) - COOH + 1/2SO4(2-) ====> CH3COOH + H2O + CO2 + 1/2S2-

S2- + 2H+ ====> H2S có mùi hôi thối, độc hại cho người và các sinh vật.Nếu môi trường có Fe2+

Fe2+ + S2- ==> FeS tạo màu đen, bám vào rễ cây, đất

Vi sinh vật kị khí

R - CH(NH2) - COOH ======> CO2 + R - CH2 -NH2 tạo mùi tanh, hôi

Như vậy, trong quá trình chế biến thủy sản thì nhiều chất khí vô cơ, hữu cơ được sinh ra từ quá trình phân hủy phế liệu rắn, phân hủy nguyên liệu thủy sản, đã gây ô

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

3 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

nhiễm nặng nề cho môi trường không khí, ảnh hưởng mạnh mẽ đến sức khỏe của công nhân và cộng đồng trong khu vực sản xuất

1.1.3 Các hướng tận dụng phế liệu trong chế biến tôm

Vấn đề xử lí phụ phế phẩm (đầu, vỏ) từ tôm và các phế phẩm từ tôm xuất khẩu hiện nay đang là vấn đề khó khăn Hiện tại, các công ty, cơ sở chế biến thuỷ sản cũng

đã có một số giải pháp:

Bán một phần phụ phế phẩm làm thức ăn gia súc, phần còn lại phải bỏ làm rác thải… Phương pháp này không cho giá trị kinh tế cao, và chỉ giải quyết được một phần nhỏ vấn đề ô nhiễm

Sản xuất chitin – chitosan từ vỏ tôm bằng phương pháp thuỷ phân protein theo phương pháp hoá học Trong vỏ ngoài của giáp xác hàm lượng chitin rất cao (chiếm khoảng 10÷20% trọng lượng khô) nên việc sản xuất chitin cũng đạt hiệu quả cao Chitin được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp như: làm dung dịch hồ sợi, giữ màu, làm sơn chống nước, vải bao dây điện, giấy trong suốt, tơ nhân tạo, chế axít tartaric… nên các nước rất chú ý phát triển công nghệ sản xuất chitin Chitosan được ứng dụng rất nhiều trong nông nghiệp, công nghệ thực phẩm, y dược và công nghiệp như: sử dụng để bọc nang các hạt giống, bổ sung vào thức ăn cho tôm, cua, cá để kích thích sinh trưởng, tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy, chống mất nước trong các quá trình làm lạnh

Vậy nếu lợi dụng tổng hợp phế thải này bằng cách tách riêng phần protein ở đầu tôm ra phục vụ cho chăn nuôi, tách hợp chất màu (chủ yếu là astaxanthin) để phục vụ công nghiệp nhuộm, thực phẩm, chế biến chitosan phục vụ cho nông nghiệp, công nghiệp, mỹ phẩm, y tế thì giá trị mang lại từ nguồn phế liệu này là rất lớn Việc nghiên cứu thủy phân phế liệu tôm bằng enzim để tận dụng protein là một hướng đi cũng đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

4 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

1.2 Hợp chất màu carotenoid – astaxanthin [1][7][9]

1.2.1 Carotenoid

1.2.1.1 Giới thiệu

- Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các loài sinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn Hiện nay người ta đã tìm được hơn 600 loại carotenoid, sắp xếp theo hai nhóm, xanthophyl và carotene

- Carotenoid thuộc nhóm tetraterpenoid (phân tử chứa 40 nguyên tử C) được tạo nên bởi 8 đơn vị isoprene: CH2 = C – CH = CH2

CH3

- Khác với cây cỏ, con người không thể tự tổng hợp ra carotenoid mà sử dụng carotenoid từ thực phẩmtrong bữa ăn hàng ngày để bảo vệ bản thân mình Carotenoid giúp chống lại các tác nhân oxy hóa từ bên ngoài

- Thiên nhiên có đến khoảng 600 loại carotenoid khác nhau, trong đó có 50 loại carotenoid hiện diện trong thực phẩm Thế nhưng trong máu của người có khoảng 15 loại được tìm thấy và chúng đang được chứng minh là đóng vai trò quan trọng đối với đời sống con người

- Carotenoid không phải là tên riêng của một chất nào mà là tên của một nhóm các hợp chất có công thức cấu tạo tương tự nhau và tác dụng bảo vệ cơ thể cũng tương

tự nhau Carotenoid khá quen thuộc với chúng ta là bêta-caroten hay còn gọi là tiền chất của vitamin A Trong mấy năm gần đây người ta còn nói nhiều đến các carotenoid khác như lycopen, lutein và zeaxanthin

1.2.1.2 Phân loại carotenoid

Carotenoid được chia thành 2 loại là: carotene và Xanthophyl

- Các carotene: có màu đỏ, da cam, là những hydrocarbon (C40H58) có 1 mạch ngang 18 carbon mang 4 nhóm CH3 và 9 dây nối đôi liên hợp, chúng khác nhau ở các đầu chuỗi

VD: α-carotene, β-carotene và lycopene

- Xanthophyl: phân tử chứa oxi và thường có màu vàng

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

5 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

VD: lutein và zeaxanthin

1.2.1.3 Các carotenoids tìm thấy trong thủy sản:

+ Lutein: màu vàng xanh

+ Tuna xanthin: màu vàng

+ Beta – carotene: màu cam

+ Doradexanthin: màu vàng

+ Zeaxanthin: màu vàng cam

+ Canthaxanthin: màu đỏ cam

+ Astaxanthin: màu đỏ

+ Erichinenone: màu đỏ

1.2.1.4 Thành phần hóa học của carotenoid trong phế liệu tôm sú

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của carotenoid trong phế liệu tôm sú

Carotenoid Phần trăm (%) phế liệu tôm

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

6 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Astaxanthin là dẫn xuất của carotene và có công thức hóa học là 3,3’-dihydroxyl – 4,4’-diketo của β-carotene, công thức phân tử là C40H52O4 khối lượng phân tử M =

595 dvC Trong tự nhiên nó tồn tại ở đồng phân dạng trans, khi kết tinh tạo thành tinh thể màu tím

Công thức phân tử astaxanthin tương tự như của β-carotene nhưng nó phức tạp hơn nhiều

Astaxanthin là một carotenoid giống như nhiều carotenoid, là một chất màu có thể tan trong dung môi không phân cực Astaxanthin có thể tìm thấy trong tảo, nấm men, cá hồi, nhuyễn thể, tôm, các loại giáp xác và ở lông vũ của một số loài chim Giáo sư Basil Weedon là người đi đầu trong việc tìm ra cấu trúc của astaxanthin Công thức phân tử của astaxanthin thì tương tự như bêta-caroten nhưng nó phức tạp hơn Astaxanthin có 13 nối đôi trong khi bêta-caroten chỉ có 7 nối đôi nên khả năng chống oxi hóa của nó cũng cao hơn bêta-caroten

1.2.2.2 Tính chất vật lý của astaxanthin

Tính tan: astaxanthin là hợp chất không phân cực nên rất ít tan trong nước, nó tan trong các dung môi hữu cơ như pyridine, cồn, dietyester, ete, dầu mỏ, dầu thực vật…

Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc: astaxanthin hấp thụ rất mạnh bức xạ trong vùng 470÷510 nm nên tạo màu đỏ cam rất đẹp

Tính hấp thu ánh sáng của astaxanthin có thể bị thay đổi khi astaxanthin liên kết với các chất khác Trong tôm, cua astaxanthin thường liên kết với phân tử protein (crutacyanin) có max = 628 nm tạo nên màu xanh đặc trưng của các loài thủy sản sống Dưới tác dụng của nhiệt, liên kết bị phá hủy và astaxanthin được giải phóng dưới dạng

tự do có màu đỏ cam

1.2.2.3 Tính chất hóa học

Trong phân tử astaxanthin có chuỗi polyen liên kết với các nhóm keto, hydroxyl gắn với các vòng ở đầu mạch nên astaxanthin rất nhạy với ánh sáng, nhiệt độ cao và các tác nhân oxy hóa, axít, bazơ… Sự oxy hóa astaxanthin diễn ra nhanh khi có sự hiện diện của sunfit, ion kim loại, độ ẩm, oxy không khí

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

7 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Sự oxy hóa: astaxanthin ở dạng tự do rất dễ bị oxy hóa bởi tác nhân electrophil như oxy phân tử Nhưng khi astaxanthin tạo phức với protein hay ở dạng este hóa thì chúng trở nên bền hơn Hoạt tính chống oxy hóa của astaxanthin trong cơ thể được giải thích bởi khả năng bắt giữ gốc tự do tạo thành gốc cacbon trung tâm bền vững nhờ hiệu ứng cộng hưởng:

RCOO* + Ast  RCOO-Ast

Phản ứng với axít: astaxanthin phản ứng với axít yếu làm dịch chuyển cực đại hấp thụ của phân tử về phía bước sóng dài Khi trung hòa bằng bazơ yếu, cấu trúc phân tử astaxanthin lại được phục hồi, tuy nhiên khi phản ứng với axít mạnh như: HCl,

H2SO4… thì có thể xảy ra sự phân hủy chuỗi polyen của astaxanthin làm nhạt màu đỏ cam

1.2.2.4 Chức năng sinh học của astaxanthin

 Đối với người và động vật có vú

Trong cơ thể người astaxanthin không chuyển hóa thành tiền vitamin A nên không gây ra tình trạng ngộ độc khi sử dụng với hàm lượng cao hay tích lũy quá nhiều trong cơ thể Đối với người liều dùng có thể đến 14,4 mg/ngày trong vòng hai tuần Astaxanthin là một chất chống oxy hóa hiệu quả, là một tác nhân chống ung thư

vì chúng có khả năng ngăn ngừa một số bệnh như ung thư bàng quang, ung thư vòm họng, ung thư kết tràng

Astaxanthin giúp cải thiện những tổn thương võng mạc, bảo vệ các tế bào tiếp nhận ánh sáng khỏi thoái hóa vì vậy nó bảo vệ võng mạc khỏi bị oxy hóa, bên cạnh đó

nó cũng giúp phòng ngừa và chữa trị những tổn thương thần kinh như bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson và những tổn thương tủy sống

Astaxanthin có khả năng ngăn ngừa xơ cứng động mạch, chứng tắc nghẽn động mạch vành

Astaxanthin còn có chức năng bảo vệ chống lại tia tử ngoại nhờ có khả năng bắt giữ các gốc tự do hình thành do sự quang hóa Ngoài ra, nó còn có hiệu quả trong việc

phòng ngừa và điều trị các chứng nhiễm khuẩn Helicobecter trong hệ tiêu hóa của

động vật có vú

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

8 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

 Đối với các loài động vật thủy sản

Astaxanthin có vai trò rất quan trọng trong việc bảo vệ tế bào chống lại sự oxy hóa, chống lại các tia tử ngoại, tăng cường khả năng đề kháng, giúp tăng khả năng tăng trưởng và có tác dụng tăng cường năng suất sinh sản của một số loài thủy sản

Đối với những thực phẩm đặc biệt là sản phẩm có nguồn gốc từ các loài giáp xác

bị biến màu do giảm hoặc mất astaxanthin trong quá trình chế biến thì việc bổ sung astaxanthin như một phụ gia sẽ làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm

Mục đích của việc bổ sung chất màu vào thực phẩm nhằm:

- Khôi phục lại màu sắc đã bị mất trong quá trình bảo quản (tiếp xúc với không khí, ẩm, nhiệt độ và các điều kiện bảo quản)

- Điều chỉnh màu sắc tự nhiên của sản phẩm khi màu tự nhiên không đủ để thể hiện màu sắc cho sản phẩm

- Gia tăng màu của thực phẩm ở mức cần thiết

- Làm đồng nhất màu sắc thực phẩm

- Làm thực phẩm có màu hấp dẫn đối với người tiêu dùng

Hiện nay, có một số tài liệu đã chứng minh rằng astaxanthin là một chất an toàn

về mặt thực phẩm

b Trong y học

Astaxanthin có vai trò sinh học đặc biệt quan trọng đối với sức khỏe con người

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

9 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

 Astaxanthin là một tác nhân chống sự oxy hóa

Do trong cấu trúc của astaxanthin có nhiều nối đôi nên nó là một chất chống oxy hóa hữu hiệu Đặc tính chống oxy hóa của astaxanthin được thể hiện ở chỗ nó ngăn cản sự hình thành gốc tự do bằng cách loại bỏ oxy tự do, trong trường hợp các gốc tự

do đã được hình thành thì astaxanthin có thể kết hợp với gốc tự do để vô hoạt nó nhờ

đó astaxanthin có thể bảo vệ lipit khỏi sự oxy hóa giống như màng phospholipid Các nghiên cứu cho thấy rằng đặc tính chống oxy hóa của astaxanthin cao gấp 10 lần so với beta – caroten (Miki,1991), gấp 100÷500 lần so vơi vitamin E (Kurashige

và cộng sự, 1990), ngoài ra còn cao hơn lutein và zeaxanthin

Đặc tính chống oxy hóa của astaxanthin được xem là nguồn lợi lớn cho sức khỏe của con người

 Astaxanthin là một tác nhân chống ung thư

Nghiên cứu về đặc tính chống ung thư của astaxanthin đã được tiến hành trên chuột do Takuji Tanaka và cộng sự thực hiện Bằng cách quản lý chế độ ăn astaxanthin

đã cho thấy hạn chế được chất sinh ung thư ở bàng quang, khoang miệng và trực tràng của chuột Thêm vào đó, astaxanthin đã kích thích enzyme chuyển hoá chất lạ trong thận của chuột, đây là quá trình có thể ngăn ngừa chất sinh ung thư (Gradelet và cộng

sự, 1996)

 Astaxanthin có vai trò chống đỡ trong hệ thống miễn dịch

Astaxanthin có ảnh hưởng đến chức năng miễn dịch Astaxanthin làm tăng lượng kháng thể do sự kích thích ở tế bào lá lách ở chuột và tế bào hồng cầu ở cừu (Jyonouchi và cộng sự,1991)

 Astaxanthin là chất bảo vệ khỏi ánh sáng

Ánh sáng đặc biệt là tia UV có thể gây ra các phản ứng và sản phẩm của nó là oxy tự do (Noguchi và Niki, Mc Vean và cộng sự,1999) Lipit, protit, chất màu đều có liên quan đến cơ chế này

Sự thiệt hại do sự oxy hóa ở mắt, da bởi tia UV ngày một nhiều nên tính chống oxy hóa của astaxanthin được đề nghị như tác nhân bảo vệ

 Astaxanthin là chất bảo vệ mắt và hệ thống thần kinh

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

10 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Trevithuck và Mitton (1999) khái quát rằng vai trò chủ yếu của chất chống oxy hóa trong việc làm giảm stress và các bệnh có liên quan đến mắt và hệ thống thần kinh

Astaxanthin là chất chống oxy hoá hiệu quả có thể đi qua màng não (Tso và Lam,1996), lợi ích chủ yếu của astaxanthin đối với sức khoẻ của mắt và hệ thống thần kinh rất được hứa hẹn

Nghiên cứu hiệu quả chống oxy hoá ở mắt chuột cho thấy rằng astaxanthin có thể cải thiện các retinal bị tổn hại và nó cũng có hiệu quả tốt trong việc bảo vệ tế bào nhận kích thích ánh sáng khỏi bị thoái hóa

 Astaxanthin và sự lây nhiễm

Nghiên cứu gần đây cho thấy astaxanthin là loại có thể phòng và chữa trị hiệu

quả các bệnh lây nhiễm Halicobacter ở đường dạ dày - ruột và khoang miệng của

động vật có vú (Alejury và Wadstroem, 1998)

1.2.3 Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới

1.2.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Xian (1968) cho biết tôm không có khả năng tổng hợp astaxanthin mà chúng chỉ tích lũy từ thức ăn, sau đó tập trung trong gan, mô và vỏ Vậy nên việc cung cấp bổ sung astaxanthin trong thức ăn cho tôm là điều cần thiết

Fukuda và Kozo (1987) đã nghiên cứu khử canxicarbonat trong vỏ tôm bằng HCl sau đó trung hòa bằng NaOH trước khi chiết suất astaxanthin từ vỏ tôm

Jonhson (1992) đã nghiên cứu cho biết việc chiết xuất astaxanthin theo các phương pháp qua xử lý axit, kiềm hay nhiệt độ có thể dẫn đến sự phá hủy một lượng lớn astaxanthin Ngày nay với công nghệ tiên tiến cho phép chiết suất astaxanthin bằng phương pháp siêu tới hạn bằng cách sử dụng CO2 hay CO2 kết hợp với ethanol như một đồng dung môi Kết quả chiết suất được astaxanthin với chất lượng tốt và hiệu quả cao

Anderson (1975) đã đưa ra quy trình trích ly carotenoid từ phế liệu tôm trong dung môi dầu nành Dầu nành được cho vào phế liệu sau đó trộn lẫn vào với nhau và giữ ở một nhiệt độ nhất định Dầu nành sau đó được tách bằng cách ly tâm

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

11 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Spinelli và Mahnken (1978) đã nghiên cứu ba công đoạn trích ly thu hồi astaxanthin từ phế liệu tôm cua đỏ bằng dầu

Chen và Meyers (1982) đã sử dụng enzyme thủy phân phế liệu giáp xác đã được đồng nhất với enzim protease và sau đó dùng dung môi dầu nành để trích ly thu hồi carotenoid Các phế liệu giáp xác đã đồng hóa được thu bằng cách acid hóa và được cho vào dầu nành sau đó hỗn hợp mới được giữ nhiệt để sắc tố hòa tan trong dầu Năm

1984 Chen và Meyers đã đưa ra phương pháp mới cho phép ước lượng được hàm lượng sắc tố trong các loại dầu khác nhau, cơ sở của phương pháp này dựa vào sự hấp thụ cực đại và hệ số hấp thụ của astaxanthin trong các loại dầu khác nhau

No và Meyers (1992) đã chứng minh quá trình trích ly carotenoid bằng dầu từ phế liệu giáp xác có thể kết hợp với quá trình sản xuất chitin – chitosan

1.2.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

KS.Nguyễn Văn Ngoạn đã xây dựng quy trình công nghệ sử dụng tổng hợp astaxanthin, chitin và protein từ phế liệu trong sản xuất tôm đông lạnh

Trần Ngọc châu (2000) đã nghiên cứu sử dụng dung môi acetol để chiết xuất astaxanthin từ vỏ tôm và thu được sản phẩm ở dạng bột màu astaxanthin thô

Hoàng Mai Dũng (2000) đã nghiên cứu ảnh hưởng của thức ăn có chứa carotenoid đến màu sắc và tốc độ sinh trưởng của cá chép phụng Nhật và cá tai tượng Châu Phi Viện hóa học Hà Nội (2000) dã nghiên cứu nâng cao hiệu suất thu hồi astaxanthin

và xây dựng phương pháp thu nhận astaxanthin từu phế liệu tôm trong phòng thí nghiệm

Th.S Hoàng Thị Huệ Anh (2003) đã nghiên cứu và xây dựng được quy trình chiết suất astaxanthin từ phế liệu vỏ tôm bằng dung môi ethanol 960 với hiệu suất cao nhất đạt 34,5%

Nguyễn Văn Trọng (2003) đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện bảo quản đến sự giảm hàm lượng astaxanthin trong phế liệu tôm

Trung tâm nhiệt đới Việt Nam chủ trì và Th S Nguyễn Thị Nga và Th.S Trịnh Thị Lan Chi đã thử nghiệm bổ sung sắc tố canthaxanthin và astaxanthin vào chế biến thức

ăn cho cá vàng

1.3 Lý thuyết cơ bản [6]

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

12 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

1.3.1 Trích ly

 Cơ sở khoa học

Trích ly là quá trình hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử có trong mẫu nguyên liệu bằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung môi Động lực của quá trình trích ly

là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử ở trong nguyên liệu và ở trong dung môi

 Yêu cầu dung môi

- Hòa tan chọn lọc cấu tử cần tách

- Hệ số khuyếch tán D lớn → vận tốc chuyển khối lớn

- Nhiệt dung riêng và nhiệt hóa hơi nhỏ (tiết kiệm khi hoàn nguyên dung môi)

- Độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ)

- Không ăn mòn thiết bị, không tác dụng hóa học với các cấu tử trong hỗn hợp

 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết

Trong quá trình trích ly vận tốc và hiệu suất của quá trình chịu ảnh hưởng của:

 Kích thước của nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng tới quá trình trích ly, kích thước nguyên liệu càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi càng tăng, hiệu suất tăng,

vì vậycần tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu rắn và dung môi hữu cơ bằng cách nghiền nhỏ, thái nhỏ hoặc băm nhỏ vật liệu Làm vỡ cấu trúc tế bào nhằm thúc đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và nguyên liệu Tuy nhiên cũng phải nhỏ tới mức nhất định vì quá nhỏ nguyên liệu sẽ vón lại, các hạt mịn lắng đọng trên các lớp nguyên liệu, chi phí cho quá trình nghiền xé tăng Mặt khác, nguyên liệu quá nhỏ nó sẽ bị cuốn vào dung dịch chiết rút gây khó khăn trong quá trình xử lý dung dịch sau khi chiết rút

 Tính chất nguyên liệu

Tính chất của vật liệu cũng ảnh hưởng tới hiệu suất chiết như: trong chiết dầu, nếu độ ẩm nguyên liệu giảm thì hiệu suất của quá trình chiết tăng vì độ ẩm tác dụng

Đề tài nghiên cứu khoa học Trường ĐHBRVT

13 Ngành công nghệ thực phẩm Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

với protein và các chất háo nước khác ngăn cản sự chuyển dịch của dung môi vào nguyên liệu cản trở quá trình khuyếch tán, do vậy phải chọn độ ẩm thích hợp cho quá trình này

 Nhiệt độ

Nhiệt độ có tác dụng tăng nhanh quá trình khuếch tán và giảm độ nhớt, phân tử chất tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi Tuy nhiên, nhiệt độ là yếu tố có giới hạn vì nếu nhiệt độ quá cao có thể xảy ra các phản ứng không cần thiết gây khó khăn cho quá trình công nghệ và tăng chi phí năng lượng cho quá trình

 Sự chênh lệch nồng độ của chất chiết rút và chất cần chiết rút

Sự chênh lệch nồng độ của chất cần chiết rút và chất chiết rút trong dung môi phải lớn

Muốn tạo được điều kiện này phải tạo ra các yếu tố sau:

 Một là: nguyên liệu chiết rút phải có năng lực hút nhỏ nhất đối với dung môi để tạo ra nồng độ chất cần thiết trong dung môi phía nguyên liệu càng cao để quá trình khuyếch tán phân tử các chất cần chiết rút đi ra nhiều

 Hai là: tỷ lệ dung môi và nguyên liệu phải lớn, tuy nhiên phải ở mức hợp lý Nếu tỷ lệ lớn quá làm cho nồng độ các chất cần chiết rút trong dung dịch càng thấp, gây thất thoát và khó khăn trong quá trình

 Ba là: lợi dụng nguyên lý ngược dòng để tạo ra sự chênh lệch nồng độ lớn hay thay đổi dung môi chiết rút nhiều lần

 Tỉ lệ giữa khối lượng và dung môi

Với cùng một lượng nguyên liệu, nếu ta tăng lượng dung môi sử dụng thì hiệu suất trích ly sẽ tăng theo Đó là do sự chênh lệch nồng độ của cấu tử cần trích ly trong nguyên liệu và dung môi sẽ càng lớn Tuy nhiên, nếu lượng dung môi dùng quá lớn thì

sẽ làm loãng dịch trích, quá trình tinh chế sẽ kéo dài

 Thời gian trích ly

Khi tăng thời gian trích ly thì hiệu suất thu hồi chất chiết sẽ tăng Nếu thời gian trích ly quá dài thì hiệu suất thu hồi chất chiết sẽ không tăng thêm đáng kể