- KẾT HỢP Ủ XI LÔ BẰNG ACID FORMIC ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUI TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN TỪ PHẾ LIỆU TÔM. - Ứng dụng ủ xi lô bằng acid formic đã loại được 83,1% protein và 66,1% khoáng từ phế liệu tôm trong quá trình chế biến chitin. - Tiếp tục khử protein bằng enzyme alcalase và khử khoáng bằng acid lactic cho phép thu được sản phẩm chitin, chitosan có chất lượng tốt, đặc biệt chitosan có độ nhớt cao. - Từ khóa: Phế liệu tôm, ủ xilô, acid formic, chitin, chitosan, giảm ô nhiễm môi trường.. - Chế biến tôm chiếm tỷ trọng cao trong kim ngạch xuất khẩu thủy sản nhưng ngành công nghiệp này cũng tạo ra một lượng phế liệu lớn, khoảng 200.000 tấn/năm. - Trong phế liệu tôm, chứa rất nhiều thành phần có giá trị như chitin, protein, khoáng và chất màu.. - Tuy nhiên, phế liệu tôm hiện nay chủ yếu được sử dụng để thu hồi chitin bằng qui trình hóa học, sử dụng một lượng lớn hóa chất (NaOH, HCl. - Để duy trì và phát triển bền vững ngành sản xuất chitin từ phế liệu tôm cần phải tìm ra một phương pháp nhằm hạn chế sử dụng hóa chất, thu hồi thêm các thành phần có giá trị ngoài chitin.. - Ủ xilô bằng acid (acid ensilage) là một phương pháp được sử dụng rất phổ biến trong chế biến phế liệu thủy sản tại các nước phát triển (Guillou, Khalil và Adambounou, 1995;. - Đối với phế liệu tôm, sản phẩm của quá trình ủ xilô chứa protein, lipid, khoáng, acid amin và acid béo, có giá trị dinh dưỡng cao rất phù hợp để sử dụng chế biến thức ăn gia súc (Fegbenro và Bello-Olusoji, 1997).. - Nhằm nâng cao hiệu quả qui trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm, hạn chế sử dụng hóa chất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nghiên cứu kết hợp phương pháp ủ xilô bằng acid formic trong qui trình sản xuất để đã được thực hiện.. - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. - Phế liệu đầu vỏ tôm sú (Penaeus monodon) được thu nhận tại Công ty Thủy hải sản Minh Phú, Cà Mau. - Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. - Nguyên liệu đầu vỏ tôm sau khi loại tạp chất, để ráo nước được trộn với acid formic, rỉ đường, các chất phòng thối, muối theo các tỷ lệ nghiên cứu và ủ xi lô. - Sau quá trình ủ, bã ủ được tiếp tục khử protein alcalase với tỷ lệ enzyme/phế liệu: 0,2% (v/w), nhiệt độ 55 0 C, trong thời gian 8 giờ, pH=8,5 (Trang Sĩ Trung. - Khử khoáng bằng acid lactic ở nồng độ thời gian 4, 8, 12 h. - Phế liệu tôm. - Khử khoáng bằng acid lactic. - Khử protein và khoáng bằng phương pháp ủ xi lô. - Khử protein. - Quy trình sản xuất chitin kết hợp với phương pháp ủ xi lô. - Tỷ lệ HCOOH/phế liệu. - Hiệu suất khử khoáng, protein. - Phương pháp phân tích. - Hàm lượng khoáng được xác định theo phương pháp của AOAC, 1990. - Hàm lượng protein được xác định bằng phương pháp MicroBiuret (Hein và cộng sự, 2004). - Độ deacetyl xác định bằng phương pháp quang phổ. - Hiệu suất khử protein (DP. - và khử khoáng (DA. - P 0 , P R : Hàm lượng protein (g/g) tương ứng của mẫu trước và sau xử lý. - Phế liệu tôm có các thành phần chính là chitin, protein, khoáng (chủ yếu là muối canxi), lipid và chất màu. - Thành phần hoá học của phế liệu tôm sú được xác định và trình bày ở Bảng 1.. - Các thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm. - Chỉ tiêu phân tích Hàm lượng Hàm lượng protein. - Hàm lượng chitin. - 19,1 ± 0,9 Hàm lượng lipid. - Kết quả cho thấy trong phế liệu tôm sú, thành phần protein chiếm tỷ trọng lớn nhất (45,6. - So với tôm thẻ chân trắng, hàm lượng khoáng trong phế liệu tôm sú (Penaeus monodon) cao hơn so với tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) nhưng hàm lượng protein lại thấp hơn (tương ứng là 24,6 và 47,4. - Thành phần chitin trong phế liệu tôm sú chiếm tỷ lệ 19,1. - Từ những phân tích thành phần trên cho thấy, ngoài chitin trong phế liệu còn chứa một lượng lớn protein, khoáng nên qui 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 3.2.1. - Ảnh hưởng của tỷ lệ acid formic nguyên liệu. - Tỷ lệ acid/phế liệu là một thông số quan trọng trong quá trình ủ xilô. - Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệ acid/phế liệu đối với quá trình khử protein và khoáng được trình bày ở Hình 2.. - Hiệu suất khử protein và khử khoáng theo tỷ lệ HCOOH/phế liệu. - Bổ sung acid với tỷ lệ acid/phế liệu từ 0,5%. - đến 2% 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 0,5 lên 2% thì hiệu suất khử protein tăng không đáng kể (tương ứng là 78,5% và 80,1. - Tuy nhiên, hiệu suất khử khoáng lại tăng tỷ lệ. - Cụ thể, hiệu suất khử khoáng chỉ đạt 51,4% khi sử dụng tỷ lệ acid 0,5. - nhưng khi tỷ lệ này tăng lên 2 % thì hiệu suất khử khoáng đạt 66%. - Đối với các mẫu bổ sung acid ở các tỷ lệ acid/phế liệu là 1, 1,5 % thì hiệu suất khử khoáng gần tương đương với các giá trị tương ứng là 59,7 và 60,9%. - Các mẫu đối chứng và xử lý ở tỷ lệ acid/phế liệu 0,5% thì khối ủ sau 3 ngày có mùi hôi và dịch ủ có màu hơi đen. - Kết quả phân tích cũng cho thấy các mẫu đối chứng và xử lý ở tỷ lệ acid/phế liệu 0,5% có hàm lượng đạm NH 3 cao hơn rất nhiều so với các mẫu xử lý ở tỷ lệ acid từ 1% trở lên (Hình 1). - 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 lactíc. - Từ kết quả nghiên cứu trên, để đảm bảo hiệu quả và tính kinh tế, tỷ lệ acid formic/phế liệu thích hợp là 1%.. - Ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường/nguyễn liệu 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 . - Tỷ lệ rỉ đường/phế liệu. - 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 40,3% và 64,2%, khối đầu tôm trở nên vụn, có mùi hôi thối, màu sạm đen. - Ở tỷ lệ rỉ đường 2%, 4% khả năng khử khoáng và khử protein có tăng lên, nhưng dịch ủ có màu đen, mùi hơi thối. - Ở tỷ lệ rỉ đường 6%, 8% màu sắc, mùi có cải thiện hơn. - Khi xét đến hiệu suất khử protein thì bổ sung rỉ đường/phế liệu ở các mức 2-8% thì không khác biệt đáng kể, trong khoảng 77-78%. - Tuy nhiên, hiệu suất khử khoáng có tăng lên ở tỷ lệ rỉ đường bổ sung là 8%. - Ở tỷ lệ rỉ đường hiệu suất khử khoáng có xu hướng tăng, tương ứng là và hiệu suất khử protein đạt trên 82%. - 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).. - Ảnh hưởng của thời gian ủ. - Kết quả ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất khử protein và khoáng được trình bày ở Hình 3. - 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 83,1% và khử khoáng đạt 66,1%, 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.. - Thời gian (ngày). - Hiệu suất khử protein, khoáng. - Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất khử khoáng và khử protein Từ kết quả nghiên cứu cho thấy phế liệu tôm được bổ sung 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. - Tuy nhiên, hàm lượng protein và khoáng còn lại. - Khử protein và khoáng còn lại trong bã ủ xilô bằng enzyme alcalase và acid lactic. - Do đó để giảm hàm lượng protein và khoáng còn lại trong mẫu mà không sử dụng hóa chất vô cơ như thường dùng là NaOH và HCl, các mẫu đã qua công đoạn ủ xi lô được tiếp tục xử lý bằng alcalase để khử protein với tỷ lệ/phế liệu là 0,2% (v/w) ở nhiệt độ 55 0 C, trong thời gian 8 giờ, pH = 8,5. - Bán chế phẩm này được rửa sạch và tiếp tục được khử khoáng bằng acid lactic ở các nồng độ với tỷ lệ 1:5 (w/v), thời gian xử lý: 4, 8, 12 giờ ở nhiệt độ phòng để xác định nồng độ và thời gian xử lý thích hợp. - Thời gian (h). - Hàm lượng tro còn lại. - Khử khoáng bằng acid lactic Kết quả cho thấy khi tăng nồng độ acid và thời gian xử lý thì hàm lượng khoáng còn lại giảm. - Chế độ khử khoáng tốt nhất ở nồng độ acid lactic 3%, thời gian 12 giờ ở nhiệt độ phòng, hàm lượng khoáng còn lại 1%.. - Đánh giá chất lượng chitin, chitosan và dịch ủ thu nhận từ phương pháp kết hợp ủ xilô. - Các chỉ tiêu chất lượng cơ bản của chitin và chitosan sản xuất bằng phương pháp kết hợp ủ xilô được xác định và trình bày ở Bảng 2.. - Chất lượng cơ bản của chitin, chitosan sản xuất bằng phương pháp kết hợp ủ xilô. - Hàm lượng protein. - Hàm lượng tro. - Chitin sản xuất bằng phương pháp kết hợp ủ xilô có hàm lượng protein và khoáng còn lại. - Tương tự, chitosan theo phương pháp kết hợp ủ xi lô có hàm lượng protein và khoáng thấp, khoảng 0,5%, độ deacetyl và độ tan cao, đặc biệt có độ nhớt cao (1063 cps).. - Đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải của quy trình ủ xi lô và phương pháp hóa học. - Nước thải thu từ quy trình sản xuất chitin có kết hợp phương pháp ủ xi lô và quy trình truyền thống được phân tích các chỉ tiêu môi trường. - Các chỉ tiêu môi trường cơ bản của nước thải của quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm kết hợp ủ xilô và phương pháp hóa học truyền thống. - thải ủ xi lô Nồng độ nước thải theo phương pháp hóa học. - Kết quả phân tích ở Bảng 4 cho thấy, đối với mẫu nước thải qui trình sản xuất chitin kết hợp với phương pháp ủ xi lô hàm lượng chất lơ lửng (SS) giảm hơn 89,7%, BOD 5 giảm 96,4%, COD giảm 92,7%, so với phương pháp hóa học thông thường. - Đây là một kết quả quan trọng, chứng minh hiệu quả về mặt môi trường khi sử dụng phương pháp kết hợp ủ xilô trong qui trình chế biến chitin từ phế liệu tôm. - Kết hợp ủ xilô bằng acid formic với tỷ lệ acid/phế liệu là 1%(v/w), rỉ đường với tỷ lệ 10%. - 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%.. - Nghiên cứu kết hợp enzym protease trong công nghệ sản xuất chitin từ phế liệu đầu vỏ tôm
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt