Những nghiên cứu về thu chất màu và protein đã được nghiên cứu rất sớm trên thế giới, cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về nó:
Takeda và Abe đã loại protein bằng vi khuẩn có khả năng phân giải protein. Dưới tác dụng của enzyme thủy phân, protein bị phân giải thành các acid amin hòa tan trong nước. Những tác nhân này tuy không làm ảnh hưởng đến chitin nhưng việc loại hoàn toàn protein khó có thể đạt được [91].
Theo Chen và Meyers đã khẳng định quá trình lên men lactic có thể thu được carotenoid đặc biệt là astaxanthin [54].
Hall và cộng sự đã sử dụng lên men lactic để loại bỏ protein có trong giáp xác và hàm lượng protein đã giảm đi lên đến 50% [59].
Theo Simpson và cộng sự thì chitosan cũng có thể được tạo từ chitin bằng cách sử dụng những enzyme vi sinh vật. Những vi sinh vật có khả năng sinh ra enzyme
deacetylase như: Aspergillus niger, Mucor meehei, Phycomycetes nitens, Rhizopus
acetoinu, Rhizopus microsporus,…[90].
Keiko Shirai và cộng sự nghiên cứu được rằng từ hai chủng Lactobacillus
quá trình ủ chua chất thải tôm và khẳng định nồng độ glucose ban đầu là yếu tố quan trọng trong quá trình lên men chất thải tôm. Việc lên men lactic làm giảm pH nên đã ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng [89].
Rao và cộng sự đã sản xuất được chitin bằng cách ủ xi lô đầu và vỏ tôm với
Lactobacillus plantarum 541. Hiệu suất thu hồi chitin từ đầu và vỏ tôm là 4,5% và 13% với đầu tôm đã khử được 83% protein và 88% khoáng, khử được 66% protein và 63% khoáng từ vỏ tôm [82].
Kết quả nghiên cứu khác của Rao và Stevens đã chỉ ra rằng có thể khử được
khoáng và protein từ đầu, vỏ tôm phế liệu bằng cách ủ xi lô với L. plantarum 541 và
A6 ở nồng độ muối 2%. Khi ủ xi lô đầu, vỏ tôm phế liệu sử dụng chủng L. plantarum
541 khử được 81,4% khoáng, 59,8% protein; trong khi đó L. plantarum A6 khử được,
5% khoáng và 52,2% protein [81].
Bhaskar, Suresh, Sakhare, Sachindra đã nghiên cứu được kết quả là lên men lactic phế liệu tôm và thu được carotenoid từ 72,4 – 78,5% trong dịch lên men [84].
Năm 2007 Sachindra và cộng sự đã tiến hành phương pháp lên men chất thải tôm đã được chuẩn hóa bằng cách sử dụng một thử nghiệm có ba biến cụ thể là: Mức độ glucose và văn hóa khởi động và thời gian lên men. Mức tối ưu hóa để đạt được pH mong
muốn là 20,5% glucose, 19,5 × 104 tế bào/g và thời gian lên men là 70 giờ. Năng suất của
carotenoids đầu khai thác với sản lượng ban đầu là 31,30 mg/g trong thức ăn ủ chua lên men và 26,18 mg/g trong thức ăn ủ chua axit. Kết quả cho thấy sự hữu dụng của lên men như một phương pháp để ổn định và phục hồi carotenoid trong chất thải nuôi tôm [85].
Năm 2007 trong tóm tắt kết quả trong nhiều năm nghiên cứu đã cho rằng sử dụng vi khuẩn lên men có thể loại bỏ protein trong giáp xác, giảm đi việc sử dụng kiềm trong quá trình sản xuất chitin và acid tạo ra trong quá trình ủ chua có thể khử khoáng [63]. Phần dịch lên men chứa protein, khoáng chất, astaxanthin và một phần nhỏ chitin rắn, phần dịch lên men này có thể làm thức ăn trong chăn nuôi [79].
Jo và cộng sự đã thu enzyme từ nguồn sinh vật Serratia marcescens để khử
protein trong vỏ cua để thu chitin, khử được 84% protein, 47% khoáng. Những kết quả
cho thấy việc sử dụng S. marcescens FS – 3 loại bỏ protein trong vỏ cua có thể được
áp dụng cho quá trình sản xuất chitin [62].
Keiko Shiraia và cộng sự nghiên cứu sự phục hồi chitin và astaxanthin bằng
25, 30, 35, 40 và 45 °C. Các phương pháp tối ưu bề mặt cho thấy rằng quá trình lên men được thực hiện trong 27 – 36 °C với lacticacid trên 0,319 mmol/g trong việc khử khoáng cao nhất. Khử protein tối đa đạt được từ 30 đến 40 °C. Việc khai thác miễn phí
astaxanthin không hiện sự khác biệt đáng kể giữa 20 và 35 oC [76].
Bên cạnh những nghiên cứu về việc sử dụng vi sinh vật để lên men phế liệu tôm góp phần trong việc sản xuất chitin – chitosan và thu protein, astaxanthin có trong dịch lên men thì cũng đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng astaxanthin vào trong thức ăn với nhiều mục đích khác nhau. Theo Bernhard thì astaxanthin không phải là hormone nên không gây hại đến khả năng sinh sản của cá. Cá sẽ chuyển hóa astaxanthin trong thức ăn thành tuaxanthin và tích lũy dưới da cá. Hiện nay, trong công nghệ nuôi cá cảnh, để nhuộm màu cho cơ, da hay làm cho cá chuyển màu vàng cam, màu đỏ, trong thức ăn cá cảnh thường được bổ sung astaxanthin hay canthaxanthin để cá có màu sắc đẹp hơn và dễ tiêu thụ hơn [42].
Ngoài ra, chất tạo màu astaxanthin còn giúp tăng hoạt động sinh trưởng, phát triển tuyến sinh dục, tăng khả năng chịu sốc, nâng cao giá trị thương phẩm của vật nuôi. Do vậy, Astaxanthin chính là nhân tố vi lượng khá quan trọng đối với động vật thủy sinh. Trong một nghiên cứu về cá hồi Atlantic salmon, khi nuôi cá với các nồng độ astaxanthin khác nhau (từ 0 đến 200 mg/kg), Torrissen và cộng sự đã kết luận rằng không có sự sai khác về màu sắc trong thịt cá fillet khi tăng hàm lượng astaxanthin trên 60 mg/kg [93].
Olsen và Mortensen đã nghiên cứu ảnh hưởng chế độ dinh dưỡng có
astaxanthin và nhiệt độ đến thịt cá hồi Salvelinus alpinus L. Tác giả sử dụng cá có khối
lượng trung bình 150 g được nuôi trong 6 nghiệm thức astaxanthin (hàm lượng từ 19,
48, 70, 94, 192 mg/kg) tại 2 nhiệt độ khác nhau (8 oC và 12 oC). Kết thúc thí nghiệm,
khối lượng cá đạt được trung bình 320 g (sau 102 ngày nuôi tại nhiệt độ 12 oC và 126
ngày nuôi tại nhiệt độ 8 oC) và thấy ảnh hưởng rõ rệt nhất trên phần cơ đỏ của cá khi
nuôi cá với chế độ dinh dưỡng kết hợp astaxanthin với hàm lượng 70 mg/kg [77]. Chatzifotis và cộng sự đã nghiên cứu trộn astaxanthin tỷ lệ 1,58% vào thức ăn
cho cá Pagrus pagrus ăn và sau 2,5 tháng thấy khu vực da phần vây lưng cá, sắc tố đỏ
tăng lên rõ rệt tương ứng với hàm lượng astaxanthin tăng cao trong cơ cá so với các lô thí nghiệm khác [53].
Như vậy, qua các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước ta nhận thấy có nhiều nghiên cứu được ghi nhận, đóng góp lớn trong quá trình sản xuất chitin – chitosan và thu hồi protein, astaxanthin để ứng dụng vào trong chăn nuôi bằng phương pháp vi sinh. Nhiều nghiên cứu đã công bố các chủng vi sinh có khả năng làm loại protein, chất màu, khoáng tuy nhiên hiệu suất khử thấp hơn so với việc sử dụng hóa chất nhưng việc sử dụng các chủng vi sinh sẽ hạn chế ô nhiễm môi trường. Bên cạnh đó chất màu astaxanthin có trong dịch lên men đóng vai trò quan trọng trong ngành chăn nuôi. Do vậy việc nghiên cứu điều kiện thích hợp để vi sinh phát triển tốt từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và từ đó bổ sung vào thức ăn cho động vật là điều cần thiết.
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU