Tính chất của chitin và chitosan từ vỏ tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) khử protein bằng phương pháp hóa học và sinh học

Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn<br /> <br /> Soá 3/2012<br /> <br /> THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC<br /> <br /> TÍNH CHẤT CỦA CHITIN VÀ CHITOSAN TỪ VỎ TÔM<br /> THẺ CHÂN TRẮNG (Penaeus vannamei) KHỬ PROTEIN<br /> BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ SINH HỌC<br /> CHARACTERISTICS OF CHITIN AND CHITOSAN EXTRACTED FROM<br /> WHITE SHRIMP (Penaeus vannamei) SHELLS DEPROTEINIZED BY CHEMICAL<br /> AND BIOLOGICAL METHODS<br /> Phạm Thị Đan Phượng1, Trang Sĩ Trung2<br /> Ngày nhận bài: 16/3/2012; Ngày phản biện thông qua: 12/7/2012; Ngày duyệt đăng: 12/9/2012<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Tính chất của chitin và chitosan chiết rút từ vỏ tôm thẻ chân trắng (Penaeus vanamei) được khử protein bằng phương<br /> pháp hóa học và sinh học được trình bày. Kết quả cho thấy chitin khử protein bằng phương pháp sinh học có hàm lượng<br /> protein và khoáng còn lại cao hơn so với chitin được khử protein bằng phương pháp hóa học. Chitosan sản xuất từ chitin<br /> xử lý hóa học có độ deacetyl cao hơn và độ tan tốt. Tuy nhiên, chitosan từ chitin xử lý sinh học cho độ nhớt cao hơn.<br /> Từ khóa: chitin, chitosan, vỏ tôm thẻ chân trắng, khử protein<br /> <br /> ABSTRACT<br /> Characteristics of chitin and chitosan extracted from white shrimp shells by chemical and biological<br /> deproteinization have been evaluated. Results showed that chitin extrated by biological method had higher residual protein<br /> and ash content than that of chitin extracted by chemical method. Chitosan from chitin deproteinized by the chemical<br /> treatment had higher values of degree of deacetylation and solubility while chitosan from chitin extracted by biological<br /> method had higher viscosity.<br /> Keywords: chitin, chitosan, white shrimp shells, deproteinization<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Sản xuất chitin từ phế liệu tôm phát triển khá<br /> mạnh trong thời gian qua ở Việt Nam vì nhu cầu chitin<br /> làm nguyên liệu để sản xuất chitosan và glucosamine.<br /> Chitosan và glucosamine đã được ứng dụng rộng rãi<br /> trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm, công nghệ sinh học,<br /> y học, môi trường và nông nghiệp (Hirano, 1996;<br /> Rinaudo, 2006). Khử protein là một trong những công<br /> đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất chitin từ phế<br /> liệu tôm). Hiện nay, các cơ sở sản xuất chitin chủ yếu<br /> dùng NaOH để khử protein (Trang Sĩ Trung và cộng<br /> sự, 2010). Phương pháp hóa học thường sử dụng<br /> nhiều hóa chất và hóa chất thải từ các nhà máy sản<br /> xuất chitin gây ô nhiễm môi trường (Trang Sĩ Trung,<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> <br /> 2009). Để hạn chế sử dụng hóa chất, phương pháp<br /> sử dụng vi sinh hoặc enzyme đã được nghiên cứu sử<br /> dụng trong công đoạn khử protein trong công nghệ<br /> sản xuất chitin từ đầu và vỏ tôm. Một số tính chất của<br /> chitin và chitosan sản xuất từ quy trình khử protein<br /> bằng phương pháp sinh học đã được ghi nhận (Rao<br /> và cộng sự, 2000; Holanda và Netto, 2006; Trang Sĩ<br /> Trung và cộng sự, 2007). Tuy nhiên, tính chất của<br /> chitin và chitosan từ vỏ tôm thẻ chân trắng được khử<br /> protein bằng phương pháp hóa học và sinh học chưa<br /> được đánh giá đầy đủ. Bài báo này trình bày tính<br /> chất của chitin và chitosan chiết rút từ vỏ tôm khử<br /> protein bằng dung dịch NaOH và chế phẩm protease<br /> thương mại.<br /> <br /> KS. Phạm Thị Đan Phượng: Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang<br /> PGS.TS. Trang Sĩ Trung: Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> 48 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG<br /> <br /> Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn<br /> <br /> Soá 3/2012<br /> <br /> II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> NGHIÊN CỨU<br /> <br /> là Flavourzyme (Novozymes, Đan Mạch), chiết xuất<br /> <br /> 1. Đối tượng nghiên cứu<br /> Vỏ tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei)<br /> thu nhận từ Công Ty CP Nha Trang Seafoods<br /> F17, Khánh Hòa, được bảo quản ở 40C trong quá<br /> trình vận chuyển về phòng thí nghiệm. Chế phẩm<br /> protease thương mại sử dụng trong nghiên cứu này<br /> <br /> LAPU/g. Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu là các<br /> <br /> từ Aspergillus oryzae với hoạt tính công bố: 500<br /> loại hóa chất tính khiết.<br /> 2. Phương pháp nghiên cứu<br /> Chitin và chitosan được sản xuất theo quy trình<br /> được đề xuất như sau:<br /> <br /> Hình 1. Quy trình sản xuất<br /> <br /> 3. Xác định tính chất chitin và chitosan<br /> Hàm lượng khoáng được phân tích theo<br /> phương pháp chuẩn của AOAC (1990). Hàm lượng<br /> protein được xác định theo phương pháp micro<br /> Biuret (Rao và cộng sự, 2007). Độ nhớt được<br /> <br /> của chitosan được xác định trên nhớt kế Rôto<br /> Brookfield. Độ deacetyl hóa được xác định theo<br /> phương pháp quang phổ (Tan và cộng sự, 1998).<br /> Độ đục của chitosan được xác định trên máy đo độ<br /> đục HACH ở bước sóng 750nm. Độ tan của chitosan<br /> <br /> TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 49<br /> <br /> Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn<br /> được xác định theo phương pháp lọc. Hàm lượng<br /> chitin được xác định theo phương pháp của Cho và<br /> cộng sự (1998).<br /> Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần phân<br /> tích. Kết quả được phân tích thống kê bằng phần<br /> mềm Minitab. Giá trị của p < 0,05 được xem là có ý<br /> nghĩa về mặt thống kê.<br /> <br /> Soá 3/2012<br /> Kết quả phân tích cho thấy vỏ tôm chứa 3 thành<br /> phần chính là chitin, protein và khoáng, trong đó<br /> chitin chiếm tỷ trọng lớn nhất, gần 30%, tiếp theo<br /> là hàm lượng khoáng và protein. Ngoài ra, trong vỏ<br /> tôm cũng chứa một lượng nhỏ lipid (2,2%). So với<br /> hàm lượng chitin và protein trong hỗn hợp đầu vỏ<br /> <br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> <br /> tôm (Trung và cộng sự, 2007), hàm lượng chitin chỉ<br /> <br /> 1. Thành phần hóa học của vỏ tôm thẻ chân<br /> trắng<br /> Vỏ tôm sau khi thu nhận từ nhà máy được tiến<br /> hành phân tích thành phần hóa học cơ bản và kết<br /> quả phân tích được trình bày ở Bảng 1.<br /> <br /> riêng ở vỏ tôm cao hơn và hàm lượng protein của<br /> <br /> Bảng 1. Thành phần hóa học cơ bản của vỏ tôm<br /> thẻ chân trắng<br /> <br /> protein, khoáng và chitin trong vỏ tôm (Ehrlich và<br /> <br /> Thành phần hóa học<br /> <br /> Hàm lượng* (%)<br /> <br /> Chitin (%)<br /> <br /> 29,4 ± 1,4<br /> <br /> Hàm lượng protein (%)<br /> <br /> 24,3 ± 1,2<br /> <br /> Hàm lượng khoáng (%)<br /> <br /> 26,5 ± 1,9<br /> <br /> Hàm lượng lipid (%)<br /> <br /> 2,2 ± 0,5<br /> <br /> *Tính trên khối lượng khô tuyệt đối; độ ẩm của vỏ tôm là<br /> 76 ± 1,8 %<br /> <br /> vỏ thấp hơn đáng kể. Do đó, quá trình loại protein<br /> khỏi vỏ có thể thuận lợi hơn so với xử lý đầu tôm,<br /> tuy nhiên cần lưu ý đến sự liên kết chặt chẽ giữa<br /> cộng sự, 2009).<br /> 2. Tính chất của chitin vỏ tôm khử protein bằng<br /> phương pháp hóa học và sinh học<br /> Chitin thu được từ quy trình khử protein theo<br /> phương pháp hóa học và sinh học được xác định<br /> các tính chất cơ bản và kết quả được trình bày ở<br /> Bảng 2.<br /> <br /> Bảng 2. Tính chất của chitin vỏ tôm khử protein bằng phương pháp hoá học và sinh học<br /> Tính chất<br /> <br /> Phương pháp khử protein<br /> Hóa học<br /> <br /> Sinh học<br /> <br /> Trắng<br /> <br /> Hồng<br /> <br /> Cao<br /> <br /> Cao<br /> <br /> Hàm lượng tro (%)<br /> <br /> 0,93 ± 0,18<br /> <br /> 3,98 ± 1,8<br /> <br /> Hàm lượng protein (%)<br /> <br /> 0,95 ± 0,12<br /> <br /> 8,63 ± 1,6<br /> <br /> Màu sắc<br /> Độ đồng đều<br /> <br /> Kết quả phân tích cho thấy, chất lượng chitin<br /> sản xuất bằng phương pháp hóa học có hàm lượng<br /> khoáng và protein thấp hơn nhiều so với xử lý<br /> bằng phương pháp sinh học. Hàm lượng khoáng<br /> và protein còn lại