- KẾT HỢP Ủ XI LÔ BẰNG ACID LACTIC NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUI TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN TỪ PHẾ LIỆU TÔM. - Ứng dụng kết hợp ủ xi lô bằng acid lactic đã loại được khoảng 78% protein và 21,1% khoáng từ phế liệu tôm trong quá trình sản xuất chitin. - Tiếp tục khử protein bằng enzyme alcalase và khử khoáng bằng acid lactic cho phép thu được sản phẩm chitin tốt. - Hơn nữa, qui trình kết hợp ủ xi lô góp phần làm giảm đáng kể nhiễm môi trường so với qui trình hóa học truyền thống.. - Từ khóa: Chitin, phế liệu tôm, ủ xi lô.. - Theo Shahidi et al,1999, phế liệu tôm chiếm 35−40% so với lượng nguyên liệu ban đầu còn trong phần phế liệu thì đầu tôm chiếm 71,4%, vỏ chiếm 28,6% và có thể đặt ra vấn đề là chúng sẽ hư hỏng và gây vấn nạn về môi trường [1]. - Hiện nay, lượng phế liệu này chủ yếu được sử dụng để làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất chitin, không tận dụng phần có lợi trong phế liệu tôm như protein và astaxanthin. - Ứng dụng acid hữu cơ trong việc khử khoáng của phế liệu tôm trong sản xuất chitin, chitosan đã được các nhà khoa học nghiên cứu rộng rãi.. - khoáng trong sản xuất chitin từ phế liệu tôm sú, với chế độ khử khoáng bằng HCOOH 0,25M, acid citric 0,25M, nhiệt độ phòng, thời gian 30 phút, tỷ lệ 1/28(w/v), hiệu suất khử khoáng là . - J và cộng sự (2011) đã so sánh hiệu quả khử khoáng và khử protein trong quy trình sản xuất chitin của chủng Lactobacillucs paracasei ssp. - Tolerans KCTC-3074) và acid lactic hữu cơ, kết quả đối với mẫu xử lý bằng vi sinh vật thì hàm lượng khoáng giảm khoảng 10%, hàm lượng protein giảm từ 51,3% xuống còn 32,3%.. - Năm 2009, Ngô Thanh Lĩnh và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu “Nghiên cứu kết hợp phương pháp ủ xi lô trong công nghệ sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm”, nghiên cứu cho thấy kết hợp ủ xi lô bằng acid formic với tỷ lệ acid/phế liệu là 1% (v/w), rỉ đường với tỷ lệ 10% (w/w), ủ trong thời gian 3 ngày ở nhiệt độ phòng sẽ khử được 83,1%. - Tiếp tục khử protein còn lại bằng alcalase với tỷ lệ enzyme/phế liệu là 0,2% (v/w) ở nhiệt độ 55 o C, trong thời gian 8 giờ, pH=8,5, và khử khoáng còn lại bằng acid lactic ở nồng độ 3%, thời gian 12 giờ ở nhiệt độ phòng thì chitin thu được có hàm lượng protein và khoáng dưới 1%. - Qua đó, nhận thấy ưu điểm khi áp dụng phương pháp ủ xilô kết hợp bổ sung acid hữu cơ cho phế liệu tôm là không những tách được đáng kể protein và khoáng trong vỏ tôm hạn chế lượng hóa chất sau này khi sản xuất chitin. - Do đó, việc nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn ủ xi lô với acid lactic trong quá trình chiết chitin từ phế liệu tôm là cần thiết, tận dụng được nguồn protein có chứa astaxanthin vào một số ứng dụng hữu ích như làm thực phẩm chức năng cho con người, hạn chế sử dụng hóa chất vô cơ, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.. - rỉ đường (8-12%) cứu và ủ xi lô trong thời gian 24-120 giờ. - Sau quá trình ủ, bã ủ được tiếp tục khử protein alcalase với tỷ lệ enzyme/phế liệu: 0,5% (v/w), nhiệt độ 50oC, trong thời gian 6 giờ, pH=7,5. - Khử khoáng bằng acid lactic ở nồng độ 3%, thời gian 4 giờ thu được chitin. - Quy trình sản xuất chitin kết hợp với phương pháp ủ xi lô bằng acid lactic. - Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp so màu: phương pháp Biuret theo Gornall và cộng sự . - Xác định hàm lượng tro tổng số theo TCVN 5105:2009.. - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. - Phế liệu tôm có các thành phần chính là chitin, protein, khoáng, lipid và chất màu được thể hiện ở Bảng 1.. - Thành phần hóa học của phế liệu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei). - Chỉ tiêu Thành phần Hàm lượng protein. - Hàm lượng tro tổng số. - Hàm lượng lipid. - 3,5±0,5 Hàm lượng. - Kết quả cho thấy trong phế liệu tôm thẻ, thành phần protein chiếm tỷ trọng lớn nhất đạt 47,6. - tiếp đến là hàm lượng khoáng chiếm 22,2. - so với hàm lượng chất khô. - Từ những phân tích thành phần hóa học của tôm thẻ chân trắng ở trên cho thấy, ngoài chitin trong phế liệu còn có chứa một lượng lớn protein, khoáng và hàm lượng astaxanthin nên quy trình chế biến phế liệu tôm cần quan tâm thu hồi các thành phần có giá trị này.. - Ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất khử khoáng và khử protein trong công đoạn ủ xi lô. - Ảnh hưởng của nồng độ acid lactic. - Kết quả nghiên cứu về. - ảnh hưởng của nồng độ acid lactic đối với quá trình khử protein và khoáng được trình bày ở Hình 2.. - Hiệu suất khử protein và khử khoáng theo nồng độ acid lactic Bổ sung acid với nồng độ từ 1% đến 5% đều cho thấy sự tăng lên rõ rệt hiệu suất khử protein và khoáng so với mẫu không bổ sung (đối chứng). - Khi tăng tỷ lệ acid bổ sung từ 1 lên 4% thì hiệu suất khử protein tăng lên đáng kể (tương ứng là 40% và 78,5%) sau đó có xu hướng giảm không đáng kể. - Bên cạnh đó, hiệu suất khử khoáng cũng tăng tỷ lệ thuận với nồng độ acid sử dụng. - Cụ thể, hiệu suất khử khoáng chỉ đạt 4% khi sử dụng tỷ lệ acid 1. - nhưng khi tỷ lệ này tăng lên 5% thì hiệu suất khử khoáng đạt 22%. - Kết quả phân tích cũng cho thấy các mẫu đối chứng và xử lý ở nồng độ acid 1% có hàm lượng đạm NH 3 cao hơn rất nhiều so với các mẫu xử lý ở tỷ lệ acid từ 3% trở lên (Hình 2).. - Hiện tượng khử khoáng xảy ra có thể là do lượng acid bổ sung và lượng acid lactic do hệ vi khuẩn lactic có sẵn trong nguyên liệu sinh ra. - Ngoài ra, quá trình khử khoáng cũng làm mềm liên kết protein và chitin, tạo điều kiện cho một số protease hoạt động làm thúc đẩy quá trình thuỷ phân (Bower và Hietala, 2008). - Ngoài ra, quá trình khử khoáng và protein có thể do sự tham gia của các vi sinh vật có mặt trong phế liệu tôm, đặc biệt là vi khuẩn lactic. - Hiệu suất khử protein, khoáng. - Nồng độ acid lactic. - Hiệu suất khử protein, khoáng theo nồng độ acid lactic. - Trong quá trình ủ xi lô, bổ sung đường có vai trò quan trọng cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình ủ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khử khoáng và khử protein.. - Trong thí nghiệm này, rỉ đường được bổ sung vào phế liệu tôm ở các tỷ lệ rỉ đường/phế liệu là . - Ảnh hưởng tỷ lệ rỉ đường/phế liệu đến hiệu suất khử khoáng và khử protein Sau 3 ngày ủ, khi không bổ sung rỉ đường hiệu suất khử khoáng và khử protein đạt tương ứng 25% và 2%, khối đầu tôm trở nên vụn, có mùi hôi thối, màu sạm đen. - Ở tỷ lệ rỉ đường 8%, 9%. - khả năng khử khoáng và khử protein có tăng lên, nhưng dịch ủ có màu đen, mùi hơi thối.. - Khi xét đến hiệu suất khử protein thì bổ sung rỉ đường/phế liệu ở các mức 8-9% thì không khác biệt đáng kể, trong khoảng 60-67%. - Tuy nhiên, hiệu suất khử khoáng có tăng lên ở tỷ lệ rỉ đường bổ sung là 10%. - Ở tỷ lệ rỉ đường 10% hiệu suất khử khoáng có xu hướng tăng, đạt 24%.. - Hiệu suất khử khoáng và protein tăng lên vì rỉ đường là cơ chất rất quan trọng cho quá trình lên men do vi sinh vật có mặt trong khối ủ bao gồm vi khuẩn lactíc và các vi khuẩn khác có khả năng sinh protease.. - Từ kết quả trên, để đảm bảo hiệu quả của quá trình ủ và tính kinh tế thì nên sử dụng tỷ lệ rỉ đường/phế liệu thích hợp là 10% (w/w).. - Kết quả ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất khử protein và khoáng được trình bày ở Hình 4. - Hiệu suất khử khoáng và protein tăng dần theo thời gian ủ trong khoảng thời gian từ 1-3 ngày. - Sau 3 ngày ủ, hiệu suất khử protein 85% và khử khoáng đạt 22%, dịch ủ có màu hồng và có mùi thơm đặc trưng của dịch ủ protein. - Kéo dài thời gian ủ đến 6 ngày thì khả năng khử khoáng và khử protein chỉ tăng nhẹ. - Việc kéo dài thời gian xử lý mà không tăng hiệu suất khử protein và khoáng sau thời gian 3 ngày có thể do là trong giai đoạn này protein và khoáng ở các lớp ngoài liên kết với chitin không chặt chẽ lắm đã được tách ra.. - Ảnh hưởng thời gian ủ xi lô đến hiệu suất khử khoáng và khử protein Sau khi ủ xi lô, chitin thô được mang đi kiểm tra xác định các thành phần hóa học. - Thành phần hóa học và trạng thái của bán thành phẩm chitin sau khi ủ xi lô. - Hàm lượng protein. - Hàm lượng tro tổng. - Hàm lượng lipid. - Hàm lượng. - Hiệu suất khử protein, khoáng. - Tỷ lệ rỉ đường/ nguyên liệu. - Thời gian ủ xi lô (ngày). - Sau khi ủ xi lô, hàm lượng protein trên bán thành phẩm (10,289%) thấp hơn so với kết quả nghiên cứu của Ngô Thanh Lĩnh (11,7. - chứng tỏ việc bổ sung acid lactic vào quá trình ủ xi lô có khả năng khử protein tốt hơn so với việc bổ sung acid formic. - Mặc khác, hàm lượng khoáng còn lại trong bán thành phẩm chitin thô (17,52%) cao hơn so với kết quả nghiên cứu của Ngô Thanh Lĩnh (15,4. - điều này chứng tỏ khả năng khử khoáng của acid formic tốt hơn acid lactic. - Bên cạnh hiệu suất khử protein và hiệu suất khử khoáng cần quan tấm đến chất lượng của dịch ủ xi lô, dịch ủ xi lô từ phế liệu tôm thu được có chứa đầy đủ acid amin không thay thế và các acid béo không no. - Kết quả nghiên cứu này thu được hiệu suất khử khoáng thấp so với nghiên cứu của Pratya Charoenvuttitham . - Mittal (2006) sử dụng chế độ khử khoáng là HCOOH 0,25M, acid citric 0,25M, nhiệt độ phòng, thời gian 30 phút, tỷ lệ 1/28(w/v), hiệu suất khử khoáng là 88,1±1,8%. - Tolerans KCTC-3074) và acid lactic hữu cơ, kết quả đối với mẫu xử lý bằng vi sinh vật thì hàm lượng khoáng giảm khoảng 10%, hiệu suất khử protein khoảng 40%.. - Trong khi đó, đối với mẫu sử dụng acid lactic hữu cơ thì hiệu suất khử khoáng đạt 66,6%, nhưng hiệu suất khử protein chỉ khoảng 5%.. - Kết quả nghiên cứu này thu được hiệu suất khử protein và khử khoáng thấp so với nghiên cứu của Ngô Thanh Lĩnh và cộng sự (2009) kết hợp ủ xi lô bằng acid formic với tỷ lệ acid/phế liệu là 1% (v/w), rỉ đường với tỷ lệ 10% (w/w), ủ trong thời gian 3 ngày ở nhiệt độ phòng sẽ khử được 83,1% protein và 66,1% khoáng, hiệu suất khử protein và khử khoáng khá caonhưng vẫn còn nhiều hạn chế là acid formic là acid rất độc, hơi acid formic gây tổn thương mạnh cho mắt, niêm mạc, khí quản, dung dịch đậm đặc gây bỏng da rất lâu khỏi và không thu hồi dịch protein và astaxanthin.. - Kết quả thành phần acid amin và acid béo trong phế liệu tôm và trong dịch ủ xi lô ở điều kiện thích hợp. - Thành phần phần trăm của các acid amin có trong phế liệu tôm và dịch ủ xi lô ở. - Từ Hình 5 cho thấy, trong dịch ủ xi lô từ phế liệu tôm có chứa hầu hết các loại acid amin thiết yếu như trong phế liệu tôm ban đầu.. - Như vậy, dịch ủ xi lô từ phế liệu tôm có thành phần dinh dưỡng khá cao và đầy đủ acid amin không thay thế.. - Thành phần phần trăm của các acid béo có trong phế liệu tôm và dịch ủ xi lô ở. - Kết quả trong Hình 6 cho thấy dịch ủ xi lô chứa nhiều acid béo không no quan trọng là acid alpha linoleic (ALA) 18:3n-3 (3,73. - Mặc dù hàm lượng acid béo trong dịch ủ xi lô thấp hơn nhiều so với hàm lượng các acid béo có trong phế liệu tôm, nhưng sự có mặt của các acid béo không bão hòa có vai trò quan trọng.. - Nghiên cứu chỉ ra rằng việc kết hợp ủ xi lô với acid lactic trong quy trình sản xuất chitin từ. - Thành phần. - phế liệu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) đã khử được khoảng 78% protein và 21% khoáng. - Đồng thời, dịch ủ xi lô thu được có chứa hầu hết các loại acid amin không thay thế và các loại acid béo không no, đặc biệt là có hàm lượng astaxanthin tương đối cao 35,2±1,5mg/l nên có thể ứng dụng vào các mục đích như làm thực phẩm chức năng cho con người.. - Chất lượng của chitin thu được bằng phương pháp ủ xi lô kết hợp hóa học. - Kết quả phân tích cho thấy, chitin sản xuất bằng phương pháp ủ xi lô hết hợp hóa học có hàm lượng protein và hàm lượng khoáng nhỏ hơn 1% đã đáp ứng được yêu cầu chất lượng của chitin công nghiệp.. - Kết quả thí nghiệm tối ưu theo mô hình Composit cho được kết quả các thông số nồng độ acid lactic, tỷ lệ rỉ đường và thời gian ủ xi lô thích hợp là 3%, 10% và 72 giờ.Sản phẩm thu được là dịch ủ xi lô có thành phần dinh dưỡng khá cao, chứa đầy đủ các acid amin không thay thế, các acid béo không bão hòa.. - Bán thành phẩm chitin thô thu được có hàm lượng protein thấp, hiệu suất khử protein đạt khoảng 78% và hiệu suất khử khoáng là 21%.. - Việc kết hợp ủ xi lô với acid lactic trong qui trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm đã hạn chế lượng hóa chất sử dụng, giảm mức độ ô nhiễm môi trường, đồng thời giảm chi phí xử lý môi trường. - Bên cạnh đó, cần nghiên cứu ứng dụng dịch ủ xi lô làm thức ăn chăn nuôi cho gia súc, gia cầm và nghiên cứu sâu hơn các biến đổi của dịch ủ trong quá trình sản xuất.. - Ngô Thanh Lĩnh - Nghiên cứu kết hợp phương pháp ủ xi lô trong công nghệ sản xuất chitin- chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm, Luận văn thạc sĩ, Chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch, Trường Đại học Nha Trang, 2009.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt