Luận Văn Ảnh hưởng của chế độ bảo quản nguyên liệu đến chất lượng chitin thu được từ phế liệu tôm

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Ảnh hưởng của chế độ bảo quản nguyên liệu đến chất lượng chitin thu được từ phế liệu tôm


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC .ii
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT . vi
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN . 3
1.1.1. Cấu trúc và tính chất của chitin . 3
1.1.2. Ứng dụng của chitin . 4
1.1.3. Nguồn nguyên liệu sản xuất chitin 5
1.2. Tổng quan về phế liệu tôm 6
1.2.1. Giới thiệu về phế liệu tôm . 6
1.2.2. Thành phần của phế liệu tôm 8
1.2.3. Các ứng dụng của phế liệu tôm . 8
1.2.4. Xử lý và bảo quản phế liệu tôm trước khi sản xuất chitin 9
1.3. Tình hình nghiên cứu và sản xuất chitin 11
1.3.1. Công nghệ sản xuất chitin . 11
1.3.2. Một số quy trình sản xuất chitin trên thế giới 12
1.4.3. Một số quy trình sản xuất chitin tại Việt Nam . 17
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 23
2.1. Đối tượng nghiên cứu 23
2.1.1. Phế liệu tôm thẻ chân trắng . 23
2.1.2. Hóa chất . 23
2.2. Phương pháp nghiên cứu . 23
2.2.1. Phương pháp thu nhận mẫu . 23
2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 24
iii
2.2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm . 24
2.2.2.2. Thuyết minh quy trình 26
2.2.3. Các phương pháp phân tích . 26
2.2.3.1. Xác định màu sắc, độ mềm mại của chitin (Phụ lục [1]) . 26
2.2.3.2. Kiểm tra hàm lượng ẩm và hàm lượng tro (AOAC, 1990) (Phụ
lục [1]) 26
2.2.3.3. Đo pH 26
2.2.3.4. Xác định protein trong nguyên liệu bằng phương pháp biuret . 27
2.2.3.5. Xác định hàm lượng NH
3
theo phương pháp chưng cất lôi cuốn
hơi nước 28
2.2.3.6. Xác định hàm lượng đạm acid amin bằng phương pháp formol 28
2.2.3.7. Xác định hàm lượng lipit theo phương pháp Folch . 28
2.2.3.8. Xác định protein trong sản phẩm bằng ph ương pháp Microbiuret 30
2.2.3.9. Xác định độ deacetyl của chitin 31
2.2.3.10. Xác định mật độ khối của chitin . 32
2.2.3.11. Xác định khả năng trương nở với nước của chitin 32
2.2.3.12. Khả năng hấp phụ chất màu của chitin . 32
2.2.4. Phương pháp xử lý sốliệu 33
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN . 34
3.1. Biến đổi chất lượng của phế liệu tôm 34
3.2. Ảnh hưởng của chất lượng phế liệu tôm đến chất lượng chitin 37
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 45
PHỤ LỤC
iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phầnhóa học một số loại phế liệu thủy sản thông dụng để sản
xuất chitin (No và Meyers, 1997, Trung, 2003) . 5
Bảng 1.2. Thành phần trọng lượng của đầu, vỏ tôm (%) 7
Bảng 1.3.Một số chỉ tiêu ch ất lượng của chitosan sản xuất theo quy trình papain
(Trần Thị Luyến, 2003) . 17
Bảng 1.4. Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitin thu được theo quy trình cải
tiến và quy trình hóa học truyền thống . 20
Bảng 1.5. Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitosan sản xuất từ chitin của quy
trình cải tiến 20
Bảng 3.1. Đánh giá cảm quan chất lượng nguyên liệu và sản phẩm chitin
tương ứng 37
v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Công thức cấu tạo của chitin . 3
Hình 1.2 Sự sắp xếp của chuỗi polymer của - chitin, - chitin, - chitin 4
Hình 1.3 Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm hùm của Hackman . 13
Hình 1.4 Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm của Pháp 15
Hình 1.5 Quy trình thủy nhiệt của Yamashaki và Nakamichi . 16
Hình 1.6 Quy trình sử dụng enzyme papain để sản xuất chitosan . 18
Hình 1.7 Quy trình sản xuất chitin- chitosan từ vỏ tôm của Đỗ Minh Phụng 19
Hình 1.8 Quy trình sản xuất chitin cải tiến từ phế liệu tôm có kết hợp xử lý
enzyme protease và thu hồi protein và astaxanthin . 21
Hình 1.9 Quy trình sản xuất chitin dự kiến 22
Hình 3.1 Hàm lượng khoáng từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau . 34
Hình 3.2 Hàm lượng protein từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau . 35
Hình 3.3 Hàm lượng lipit từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 35
Hình 3.4 Hàm lượng amoniac, acid amin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo
quản khác nhau 35
Hình 3.5 pH từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khácnhau 36
Hình 3.6 Hiệu suất thu hồi chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau . 38
Hình 3.7 Hàm lượng khoáng trong chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo
quản khác nhau 39
Hình 3.8 Hàm lượng protein trong chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo
quản khác nhau 39
Hình 3.9 Khả năng hấp phụ chất màu của chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ
bảo quản khác nhau . 40
Hình 3.10 Khả năng trương nở với nước của chitin từ các mẫu phế liệu có chế
độ bảo quản khác nhau 40
Hình 3.11 Mật độ khối của chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau 41
Hình 3.12 Độ deacetyl của chitin từ các mẫu phế liệu có chế độ bảo quản khác nhau . 41
vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BQ : bảo quản
HSTH : hiệu suất thu hồi
HL : hàm lượng
NTU : Nephelometric Turbidity Units là đơn vị đo độ đục
KNHP : khả năng hấp phụ
KNTN : khả năng trương nở
1
LỜI NÓI ĐẦU
Thủy sản Việt Nam là một trong những ngành kinh tế trọng tâm của nền
kinh tế quốc dân, đóng góp một phần không nhỏ vào nền kinh tế và tạo công ăn việc
làm cho nhiều người dân, đặc biệt là dân cư vùngven biển. Ở Việt Nam, ngành thủy
sản trong những năm gần đây phát triển không ngừng cả về nuôi trồng, chế biến và
xuất nhậpkhẩu. Song đi kèm với sự phát triển của ngành thì vấn đề phế liệu thủy
sản cũng đang trở thành vấn đề cấp bách cần được giải quyết đểtránh gây những
ảnh hưởng xấu tới môi trường. Hàng năm lượng tôm được nuôi trồng và chế biến
cũng không phải là nhỏ vì vậy lượng phế liệu do nó thải ra cũng không ít. Tuy nhiên
như chúng ta biết trong phế liệu tôm chứa rất nhiều các thành phần có giá trị cao
như protein, chitin, astaxanthin, carotenoprotein, glucosamine nên nhu cầu thu nhận
chúng là rất cao. Vì vậy ngoài việc sử dụng phế liệu tôm để sản xuất thức ăn chăn
nuôi thì chúng ta còn có thể sử dụng chúng để sản xuất chitin- chitosan, tách chiết
protein nếu chất lượng tốt có thể sử dụng để sản xuất hạt nêm sử dụng cho người,
glucosamine phục vụ trong y dược Do vậy nhu cầu tận dụng phế liệu tôm ngày
cànglớn. Tuy nhiên phếliệu tômthu được phụ thuộc vào mùa vụ chế biến sản
phẩm tôm đông lạnh nên chúng cần được bảo quản để đảm bảo việc sản xuất các
sản phẩm trên được lâu bền.
Chitin là một polysaccharide đứng thứ hai về lượng trong tự nhiên chỉ sau
cellulose, và là một thành phần chiếm hàm lượng lớn trong phế liệu tôm. Chitin và
các sản phẩm của chúng hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như:
y học, sản xuất mỹ phẩm, bảo quản nông sản, xử lý môi trường. Ngoài ra khi ta khử
acetylene trong hợp chất chitin sẽ tạo thành chitosan là đơn vị cao phân tử của
glucosamine, là một chất có ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp
nhẹ, thực phẩm, nông nghiệp.
Xuất phát từ yêu cầu trên mà tôi đã chọn đề tài “Ảnh hưởng của chế độ bảo
quản nguyên liệu đến chất lượng chitin thu được từ phế liệu tôm”.
2
Tuy nhiên đề tài chỉ dừng ở việc bảo quản để thu hồi chitin, do vậy mới chỉ
được nghiên cứu ảnh hưởng của 3 chế độ bảo quản: ở nhiệt độ thường, nhiệt độ lạnh
(57
0
C) và phơi khô sau đó bảo quản trong 1 tháng.
3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN
1.1.1. Cấu trúc và tính chấtcủa chitin
a. Cấu tạo chitin
Chitin là một polysaccharideđược cấu tạo bởi các monosaccharide liên kết
với nhau bằng cầu nối 1,4- glucoside, có công thức phân tử là (C
8H13O5
N)n
, phân
tử lượng (203,09)
n
. Trong đó n thay đổi tùy thuộc vào loại nguyên liệu:
Ở tôm thẻ: n = 400500
Ở tôm hùm: n = 700800
Ở cua: n = 500600
Công thức cấu tạo của chitin
Hình 1.1 Công thức cấu tạo của chitin
Chitin tồn tại ở 3 dạng polymer: - chitin, - chitin, - chitin. Sự khác nhau
giữa chúng là ở sự sắp xếp các mạch chitin: - chitin có các mạch chitin sắp xếp
song song nhưng ngược chiều nhau, - chitin gồm các mạch chitin song song cùng
chiều nhau, - chitin sắp xếp cứ 2 mạch song song cùng chiều thì có 1 mạch ngược
chiều[9].
4
Hình 1.2Sự sắp xếp của chuỗi polymer của - chitin, - chitin, - chitin
b. Tính chất của chitin
- Chitin có màu trắng, không tan trong nước, trong kiềm, trong acid loãng và
các dung môi hữu cơ như ete, rượu. Tuy nhiên, chitin hòa tan được trong dung dịch
acid đậm đặc như HCl, H
3PO
4
và dimethylacetamide chứa 5% lithium chloride.
- Chitin tương đối ổn định với các chất oxy hóa khử như thuốc tím KMnO
4
,
oxy già H
2O2
, nước Javen NaClO hay Ca(ClO)
2

- Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đặc thì chitin bị khử mất gốc
acetyl tạo thành chitosan.
- Khi đun nóng chitin trong dung dịch HCl đặc thì chitin sẽ bị thủy phântạo
thành các phân tử glucosamine có hoạt tính sinh học cao.
- Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng =884890m.
1.1.2. Ứng dụng của chitin[10]
- Dùng trong ngành dệt: làm cho vải vóc, tơ sợi bền màu, chịu được cọ sát.
- Dùng để sản xuất giấy trong suốt và những màng mỏng.
- Dùng để sản xuất sợi chitin không tan trong acid, tăng độ dai, không độc.
- Sản xuất glucosamine: chitin dùng acid HCl đậm đặc thủy phân có thể lấy
được glucosamine. Glucosamine có tính năng thúc tiến thuốc kháng sinh và có thể
dùng làm nguyên liệu nuôi vi trùng và chế thuốc.
- Chitin kết hợp với muối kim loại hình thành hợp chất associated, nếu đem
kết hợp với muối của Pb, Cd, Zn sẽ tạo ra loại cellulose có khả năng chống tia
phóng xạ.
- chitin - chitin - chitin
5
- Dùng trong thực phẩm: chitin cũng được ứng dụng trong thực phẩm như
dùng chitin trong sản xuất ethanol, nếu cung cấp 0,2% chitin vào môi trường lên
men củ cải đường ở 37
0
C sau 36 giờ sẽ có 5,385,6% ethanol được hình thành,
nhưng nếu không có mặt chitin thì phải mất 72 giờ để sản xuất 1 lượng tương tự.
1.1.3. Nguồn nguyên liệu sản xuất chitin
Trong tự nhiên chitin tồn tại ở cả động vật và thực vật.
Trong động vật, chitin tồn tại trongvỏ một số động vật không xương sống
như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong giới thực vật chitin có ở
thành tế bào của nấm Zygemycethersvà một số tảo Chlorophiceae.Tuy nhiên hàm
lượng chitin trong thực vật tương đối thấp, trong khi trong động vật thủy sản đặc
biệt là trong phế liệu tôm, vỏ cua, ghẹ, nang mực hàm lượng chitin chiếm tỉ lệ khá
cao, từ 1435% [1]. Hàm lượng chitin biến đổi theo từng loại nguyên liệu, trong đó
phế liệu mực (nang mực ống) có hàm lượng chitin cao nhất, tiếp theo là tôm sú và
tôm thẻ (Bảng 1.1). Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ, nang mực là nguồn nguyên liệu tiềm
năng sản xuất chitin và các sản phẩm từ nó.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học một số loại phế liệu thủy sản thông dụng để sản
xuất chitin (No và Meyers, 1997, Trung, 2003)[10]


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Dự án cải thiện chất lượng và xuất khẩu thủy sản (2005), Tận dụng phế liệu tôm,
Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội.
2. Đỗ Minh Phụng, Đặng Văn Hợp (1995), Bài giảng phân tích kiểm nghiệm thủy
sản, Nha Trang.
3. Đỗ Văn Nam và ctv (2005), Nghiên cứu đánh giá hiện trạng môi trường các cơ
sở chế biến thủy sản, đề xuất các giải pháp quản lý, Viện nghiên cứu hải sản.
4. Đinh Thị Dung (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ bảo quản đến chất
lượng của phế liệu tôm thẻ chân trắng và chitin- chitosan, Đồ án tốt nghiệp, Đại
học Nha Trang.
5. Hoàng Thị Huệ An, Nguyễn Đại Hùng (2000), Bài giảng hóa phân tích, Đại học
Nha Trang.
6. Lê Ngọc Tú (1998), Hóa sinh công nghiệp, Nhà xu ất bản Khoa học kỹ thuật Hà N ội.
7. Nguyễn Thị Hiền (2008), Nghiên cứu sử dụng enzyme protease trong quy trình
sản xuất chitin- chitosan, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.
8. Nguyễn Thị Lệ Nin (2011), Xác định một số đặc trưng sinh hóa và giá trị dinh
dưỡng của phế liệu đầu tôm thẻchân trắng, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Nha Trang.
9. Trang Sĩ Trung, Trần Thị Luyến, Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Thị Hằng Phương
(2010), Chitin- Chitosan từ phế liệu thủy sản và ứng dụng, Nhà xuất bản nông
nghiệp thành phố Hồ Chí Minh.
10. Trần Thị Luyến (1996), Công nghệ chế biến tổng hợp- tập 3, Đại học Thủy Sản.
11. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn (2004), giáo trình Sản xuất
các chế phẩm kỹ thuật và y dược từ phế liệu Thủy Sản, Nhà xuất bản nông nghiệp
Hà Nội.
12. Trần Thị Luyến (2004), Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm cấp bộ sản
xuất chitin, chitosan từ phế liệu chế biến thủy sản, Mã số B2002- 33- 01- DA, 8- 15.
46
Tài liệu tiếng Anh
13. Hong Kyoon No and Samuel P. Meyers (1997), Preparation of chitin and
chitosan, Chitin Handbook, R.A.A Muzzarelli and M.G.Peter, eds, European Chitin
Society, ISBN 88- 86889- 01- 1.
14. Shahidi, F., & Sgnowiecki, J., (1991), Isolation and characterization of
nutrients of value- added products from snow crab (chinoecetes opilio) and shrimp
(Pandalus borealis) processing discards, Journal of Argicultural and Food
chemistry, 39, 1527- 1532.
15. Pratya Charoenvuttiham; John Shi; Gauri S. Mittal –CANADA (2006), Chitin
Extraction from Black Tiger Shrimp (Penaeus monodon) Waste using Organic
Acids, Journal Separation science and technology ISSN 0149- 6395 CODEN
SSTEDS, volume 41, number 6, paper 1135- 1153.
16. Rao, M. K, Kyaw, Trung, Trang Si. Stevens, W. F (2007), Optimun parameters
for production of chitin and chitosan from Squilla. Journal of Applied Polymer
Science, 103, 3694- 3700.
17. Pradip Kumar Dutta, Joydeep Dutta and VS Tripathe (2004), Chitin and
chitosan: chemistry, properties and applications, Journal of scientific & Industrial
Research, vol. 63, pp 20- 31.
Một số trang web
18. http://www.seafood1.net/vi/04/2012/xuat- khau- thuy- san- viet- nam- 3- thang-dau- nam- 2012/
19. http://www.thuocbietduoc.com.vn/home/newdt9393tt1ev22.aspx