Tài liệu Nghiên cứu quá trình thủy phân phụ phẩm tôm để ứng dụng sản xuất nước chấm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------------------------- HOÀNG THỊ NGA NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PHỤ PHẨM TÔM ĐỂ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT NƢỚC CHẤM CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------------------------- HOÀNG THỊ NGA NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PHỤ PHẨM TÔM ĐỂ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT NƢỚC CHẤM CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Đỗ Thị Yến Hà Nội - 2017 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn : Hoàng Thị Nga Đề tài luận văn: Nghiên cứu quá trình thủy phân phụ phẩm tôm để ứng dụng sản xuất nước chấm. Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số SV: CB150349 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 31/10/2017 với các nội dung sau: STT Góp ý của hội đồng Mục, nội dung và vị trí trang đã được chỉnh sủa trong luận văn 1 Thông tin hóa chất, 2.1.3. Hóa chất thiết bị sử dụng Hóa chất dùng trong nghiên cứu thuộc loại tinh khiết dùng cho phân tích được sản xuất tại Merck hoặc Sigma. - Thuốc thử Folin ( Merck), Nyhidrin ( Sigma) - BSA, Tyrosin, Casein ( Đức) - Hóa chất thông thường: NaOH, CuSO4, Na2SO3...( Trung Quốc) Trang 30 2.1.4. Thiết bị Các dụng cụ, máy móc, thiết bị dùng trong nghiên cứu thuộc bộ môn công nghệ thực phẩm, viện Công Nghệ Sinh Học và Công Nghệ Thực Phẩm, trường đại học Bách Khoa Hà Nội bao gồm: tủ sấy, máy li tâm, máy voltex, bể ổn nhiệt, máy Kejldahl, máy UV- Vis. Trang 30 SĐH.QT9.BM11 Ban hành lần 1 ngày 11/11/2014 2 Trích dẫn phương 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu hóa sinh pháp nghiên cứu 2.3.1.1Xác định hàm lượng protein tổng số theo TCVN 3705 -90 2.3.1.2Xác định hoạt tính protease theo phương pháp Amano 2.3.1.3Xác định nitơ amin bằng phương pháp chuẩn độ formol 2.3.1.4Xác định α-axit amin tự do heo phương pháp đo màu trực tiếp với Ninhidrin Bản chất của phương pháp là dùng Ninhidrin tác dụng với các α-axit amin nói chung và tạo phức chất màu tím rồi đem so màu trực tiếp và có thêm Piridin làm chất ổn định. 3 2.3.1.5Phương pháp xác định hiệu suất thủy phân Hiệu suất thủy phân được tính dựa trên tỷ lệ hàm lượng α-amino axit tạo ra trong một thời gian thủy phân trên hàm lượng α-amino axit tối đa có trong mẫu được thủy phân bằng axit HCl. Trang 32 Bổ sung phần thảo 3.2.1 Ảnh hưởng của nống độ muối tới hoạt độ luận enzyme nội tại trong phụ phẩm tôm Nhìn vào đồ thị 3.2 ta có thể thấy hoạt độ enzyme tăng giảm theo một cơ chế. Điều này có thể được giải thích như sau: hệ enzyme tôm có hệ serin – protease bị ức chế bởi chuỗi peptide 6 axit aim. Để tháo gỡ chuỗi phải nhờ đến hoạt động của Cathepsin B. Cathepsin B hoạt động tháo gỡ chuỗi peptide 6 a.a làm cho hoạt tính của hệ serin protease hoạt động dẫn đến lúc tăng lúc giảm. Đầu tiên hoạt độ enzyme tăng do chưa thủy phân tạo thành chuỗi peptide 6 axit amin, khi xảy ra quá trình thủy phân, chuỗi axit amin được tạo ra dẫn đến ức chế hệ serin protease. Chờ Cathepsin B hoạt động tháo gỡ chuỗi peptide 6 a.a thì hệ serin protease tiếp tục hoạt động, do vậy có chu kỳ tăng –giảm hoạt tính SĐH.QT9.BM11 Ban hành lần 1 ngày 11/11/2014 enzyme. Chu kỳ này tăng dần đến lúc muối ngày càng thẩm thấu càng ức chế dần enzyme thì nó có hiện tượng giảm, nhưng không về đáy 0 UI/ml. Trang 37 4 5 Trình bày: Lỗi chính tả, tên Vi sinh vật in nghiêng, tài liệu tham khảo 1.2.6 Tính chất một số enzyme thương mại được sử dụng trong sản xuất nước mắm. Bromelanin là nhóm protease thực vật có mã số EC3.4.33.22 được thu nhận từ họ Bromeliaceae Enzyme Alcalase: Là một loại enzyme thủy phân protein được tách chiết từ Bacillus licheniformis có trọng lượng phân tử 27300 kDa Enzyme Flavourzyme: Là một phức hợp enzyme thủy phân protein được tách chiết từ nấm Aspergillus oryzae Trang 26 Viết lại kết luận ngắn KẾT LUẬN gọn hơn - Đã xây dựng được tiêu chuẩn PPT để thủy phân: có mùi tanh, sáng bóng, không mùi lạ. - Đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng tới lên men PPT theo phương pháp truyền thống: nhiệt độ 50oC; hàm lượng muối bổ sung: 25%; pH=6 thích hợp cho quá trình ủ chượp. - Đã tối ưu hóa được quá trình thủy phân bằng enzyme thương mại cho DH = 35,67 %. Điều kiện thủy phân tối ưu: hàm lượng Alcalase 0,2%; hàm lượng Flavourzyme 0,4 %; nhiệt độ thủy phân 59 oC; thời gian thủy phân 8,2 h; pH = 7,5. - Đã xác định được quy trình kết hợp bổ sung enzyme thương mại Alcalase và Flavourzyme vào giai đoạn đầu của quá trình thủy phân theo phương pháp truyền thống cho chất lượng dịch cao hơn và thời gian thủy phân rút ngắn 2 tháng.Trang 58 SĐH.QT9.BM11 Ban hành lần 1 ngày 11/11/2014 6 7 Bổ sung nghiên cứu 1.2.5.3 Sử dụng enzyme trong sản xuất nước mắm trong nước ngắn ngày Năm 2013,Phạm Thị Khánh Phương sử dụng kết hợp 2 enzyme Alcalase và Flavourzyme để cải tiến quy trình sản xuất nước mắm. Nghiên cứu cho kết quả khi bổ sung 0,4 % Alcalase + 0,6 % Flavourzyme, bổ sung 25 % muối ( 4 lần) kết quả thu được Nts 2 tháng = 24,64g/l; 3 tháng = 29,2 g/l; 5 tháng = 30,45 g/l. Tỷ lệ Na.a/ Nts.Trang 25 Đánh giá cảm quan 3.3.5 Kết hợp quá trình thủy phân PPT bằng cho sản phẩm cuối enzyme thương mại và enzyme nội tại bằng phương pháp lên men truyền thống. Từ bảng 3.12 cho thấy dịch thủy phân kết hợp enzyme Alcalase và Flavourzyme có chất lượng cao hơn mẫu thủy phân theo phương pháp truyền thống: hàm lượng N tổng số = 13,2 g/l cao hơn mẫu truyền thống là 10,86 g/l; hàm lượng Na.a = 9,625 g/l cao hơn mẫu truyền thống là 7,5 g/l; hàm lượng NH3 thấp hơn mẫu truyền thống 0,54 lần. Thời gian rút ngắn hơn 2 tháng. Dịch thủy phân thu được sau 10 ngày có màu nâu cánh gián, sáng, có mùi thơm đặc trưng của tôm, màu sắc này là màu mong muốn trong quá trình thủy phân. Trang 55 - 56 Ngày Giáo viên hướng dẫn SĐH.QT9.BM11 tháng năm Tác giả luận văn Ban hành lần 1 ngày 11/11/2014 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG SĐH.QT9.BM11 Ban hành lần 1 ngày 11/11/2014 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của gia đình, thầy cô và bạn bè. Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Đỗ Thị Yến, Giám đốc Trung tâm đào tạo và phát triển sản phẩm thực phẩm Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, cảm ơn cô đã truyền cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô bộ môn Công nghệ thực phẩm, viện Công nghệ Sinh học & Công nghệ Thực phẩm đã giảng dạy, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình học tập cũng như trong suốt quá trình làm thí nghiệm để hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và người thân, những người đã luôn ủng hộ, động viên, chia sẻ và tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Hà Nội, Ngày tháng năm 2017 Người viết báo cáo Hoàng Thị Nga i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa được công bố trong các công trình khác. Nếu không đúng như trên, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về đề tài của mình. Người cam đoan Hoàng Thị Nga ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................. v DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. vi DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ ........................................................................... vii MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................... 3 1.1. Tổng quan ngành tôm Việt Nam.......................................................................................... 3 1.2. Tổng quan về phụ phẩm tôm................................................................................................ 5 1.2.1. Thành phần phế liệu tôm............................................................................................. 7 1.2.2. Ảnh hưởng của phụ phẩm tôm tới môi trường. ......................................................... 8 1.2.3. Các hướng tận thu phụ phẩm tôm .............................................................................. 9 1.2.4. Các sản phẩm lên men từ thủy sản. .......................................................................... 13 1.2.5 Các phương pháp cải tiến trong sản xuất nước mắm. .............................................. 20 1.2.6 Tính chất một số enzyme thương mại được sử dụng trong sản xuất nước mắm. .. 26 CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 29 2.1. Vật liệu nghiên cứu. ............................................................................................................ 29 2.1.1. Nguyên liệu đầu tôm. ................................................................................................ 29 2.1.2. Enzyme....................................................................................................................... 29 2.1.3. Hóa chất ..................................................................................................................... 30 2.1.4. Thiết bị ....................................................................................................................... 30 2.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................... 30 2.2.1. Phân tích thành phần ban đầu của phế liệu tôm ...................................................... 30 2.2.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt độ enzyme protease nội tại trong phụ phẩm tôm để lên men nước mắm theo phương pháp truyền thống. ................................. 30 2.2.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân phụ phẩm tôm bằng enzyme thương mại ............................................................................................................. 31 2.3. Các phương pháp phân tích đã áp dụng............................................................................. 32 iii 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu hóa lí ................................................................................. 32 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu hóa sinh ............................................................................ 32 2.4. Phương pháp xử lí số liệu ................................................................................................... 32 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN.................................. 33 3.1. Phân tích thành phần ban đầu của phụ phẩm tôm............................................................. 33 3.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme protease nội tại theo phương pháp truyền thống. ...................................................................................................................... 33 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ muối tới hoạt độ của enzyme nội tại trong phụ phẩm tôm 33 3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ enzyme nội tại .............................................. 40 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của PH đến hoạt độ enzyme nội tại. ...................................... 41 3.2.4. Đánh giá chất lượng dịch thủy phân PPT bằng phương pháp truyền thống.......... 42 Kết luận 1: .................................................................................................................. 43 3.3 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân bằng enzyme thương mại .... 44 3.3.1. Ma trận Boxbenhken. ................................................................................................ 44 3.3.2 Bề mặt đáp ứng ........................................................................................................... 45 3.3.3. Tối ưu hóa qúa trình thủy phân protein.................................................................... 49 3.3.4. Khảo sát tính thích ứng của mô hình trên toàn vùng đã chọn. ............................... 51 3.3.5 Kết hợp quá trình thủy phân PPT bằng enzyme thương mại và enzyme nội tại bằng phương pháp lên men truyền thống. ................................................................................... 53 3.3.6 Đề xuất quy trình ........................................................................................................ 56 Kết luận 2: .................................................................................................................. 56 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 58 KẾT LUẬN ............................................................................................................................... 58 KIẾN NGHỊ .............................................................................................................................. 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 59 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 63 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT PPT Phụ phẩm tôm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam OD Optical Density ( mật độ quang học) Vasep Vietnam Association of Seafood Exporters and Producers ( Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam) DH Degree of Hydrolysis ( mức độ thủy phân) v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Bảng thành phần phế liệu tôm %. ................................................................ 6 Bảng 1.2 Thành phần phế liệu đầu và vỏ tôm ............................................................. 7 Bảng 2.1 Đặc tính của các enzyme sử dụng trong nghiên cứu .................................. 29 Bảng 3.1 Thành phần hóa học của phụ phẩm tôm ..................................................... 33 Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan chất lượng ban đầu phụ phẩm tôm ............................. 33 Bảng 3.3 Đánh giá chất lượng cảm quan dịch thủy phân sau 24h ............................. 36 Bảng 3.4 Đánh giá chất lượng dịch thủy phân sau 7 ngày........................................ 38 Bảng 3.5 Chất lượng cảm quan dịch thủy phân sau 1 tháng ...................................... 39 Bảng 3.6 Chất lượng dịch thủy phân PPT bằng phương pháp truyền thống sau 2,5 tháng ........................................................................................................................... 43 Bảng 3.7 Bảng biến số thực của quy hoạch BoxBenhken. ........................................ 44 Bảng 3.8 Bảng phân tích phương sai cho mô hình hồi quy, hệ số tương quan của mô hình R2 và tác động chính của các biến số trong quá trình thủy phân phụ phẩm tôm. .................................................................................................................................... 50 Bảng 3.9 Kết quả điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân acid amin từ phụ phẩm tôm.............................................................................................................................. 51 Bảng 3.10 Kết quả thí nghiệm kiểm tra sự thích ứng của ma trận............................ 52 Bảng 3. 11 Sự thay đổi hiệu suất thủy phân và hoạt tính enzyme của mẫu sau thủy phân cho muối và không cho muối ............................................................................ 53 Bảng 3.12 Chất lượng dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nội tại và ...................... 55 thương mại ................................................................................................................. 55 vi DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ muối tới hoạt tính enzyme ở 18h đầu. ............... 34 Đồ thị 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ muối 10, 15, 25 % tới hoạt tính enzyme sau 7 ngày. ........................................................................................................................... 37 Đồ thị 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính enzyme ở nồng độ muối 25% trong 12h đầu. ...................................................................................................................... 40 Đồ thị 3.4 Ảnh hưởng của các nhiệt độ khác nhau tới hoạt tính của các enzyme sau 7 ngày mẫu bổ sung 25 % muối. ................................................................................... 41 Đồ thị 3.5 Hoạt tính enzyme ở pH 4, 5, 6 của mẫu 25% muối, nhiệt độ 50 oC ........ 42 Đồ thị 3.6 Hoạt tính enzyme ở pH 4, 5, 6 mẫu 25 % muối, nhiệt độ 30 oC............... 42 Đồ thị 3.7 Sự thay đổi DH % của mẫu ủ chượp. ...................................................... 54 Đồ thị 3.8 Hoạt tính enzyme mẫu ủ chượp ................................................................ 54 HÌNH VẼ Hình 1.1 Biểu đồ sản lượng nuôi trồng và khai thác thủy sản Việt Nam ................... 3 Hình 3.1 Bề mặt đáp ứng của nhiệt độ và thời gian đến mức độ thủy phân. ............. 46 Hình 3.2 Bề mặt đáp ứng của nhiệt độ thủy phân và pH thủy phân tới mức độ thủy phân. ........................................................................................................................... 47 Hình 3.3 Bề mặt đáp ứng của nhiệt độ và pH đến mức độ thủy phân phụ ................ 48 phẩm tôm. ................................................................................................................... 48 Hình 3.4 Bề mặt đáp ứng của tỉ lệ enzyme Flavourzyme và pH đến mức độ thủy phân. ........................................................................................................................... 49 Hình 3.5 Dịch trước thủy phân................................................................................... 52 Hình 3.6 Bã sau thủy phân ......................................................................................... 52 Hình 3.7 Dịch sau thủy phân. ..................................................................................... 52 vii MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển nhanh của ngành nuôi trồng và chế biến tôm đã đem lại giá trị xuất khẩu cao, chiếm tỷ trọng lớn trong ngành Chế biến thủy sản Việt Nam. Năm 2016, sản lượng tôm của cả nước đạt 650.000 tấn, xuất khẩu sang 93 thị trường với tổng giá trị đạt trên 3,1 tỷ USD tăng 6,7% so với năm 2015[15]. Tôm dùng cho chế biến được cung cấp từ hai nguồn: đánh bắt và nuôi trồng, trong đó nguồn nuôi tôm đang chiếm ưu thế và nuôi tôm những năm gần đây đã trở thành ngành kinh tế quan trọng. Đồng thời với khối lượng lớn tôm xuất khẩu hàng năm thì phế liệu của ngành công nghiệp chế biến tôm thải ra lớn. Phần lớn tôm xuất khẩu được đưa vào chế biến dưới dạng boc vỏ bỏ đầu. Nếu tính rằng khối lượng đầu tôm trung bình chiếm 25 – 30 %, phần vỏ còn lại chiếm 10 – 15 % so với khối lượng toàn cơ thể thì song song với lượng tôm xuất khẩu hàng năm, lượng phế liệu tôm thải ra ở nước ta ước tính 100.000 tấn / năm. Trong đầu tôm chứa một lượng lớn protein, chitin, chất màu astaxanthin và nhiều hợp chất sinh học khác. Phế liệu tôm chủ yếu được dùng làm thức ăn gia súc, một phần để sản xuất chitin. Ngành công nghiệp sản xuất chitin bằng phương pháp hóa học sử dụng NaOH và HCl ở nồng độ cao ( 6 – 10%) ảnh hưởng xấu đến chất lượng chitin và đặc biệt gây ô nhiễm môi trường do lượng hóa chất sử dụng và protein không được tận thu thải ra. Cách sử dụng như vậy cũng mang lại hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, vẫn rất cần thiết để tìm ra những phương hướng sử dụng nguồn phế liệu này một cách hiệu quả hơn, mang lại những lợi ích cao hơn về kinh tế, kỹ thuật và môi trường. Đề tài: “ Nghiên cứu quá trình thủy phân phụ phẩm tôm để ứng dụng sản xuất nước chấm” được tiến hành với mong muốn thu lượng protein mà ngành công nghiệp thu hồi chitin không tận thu được. Bã của quá trình thủy phân protein được sử dụng để sản xuất chitin, từ đó giảm giá thành chitin và giải quyết bài toán về môi trường. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Mục đích chung của đề tài là rút ngắn thời gian thủy phân để ứng dụng làm nước chấm từ phụ phẩm tôm. 1 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đề tài tập trung vào đối tượng nghiên cứu là phụ phẩm tôm thu mua ở nhà máy chế biến Thủy hải sản Nam Định. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đạt được mục đích nghiên cứu chung đã đặt ra, đề tài tập trung vào các nội dung cụ thể sau đây: 1. Xác định các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt độ enzyme protease nội tại trong PPT để lên men nước mắm theo phương pháp truyền thống. - Ảnh hưởng của nồng độ muối - Ảnh hưởng của pH dịch thủy phân - Ảnh hưởng của nhiệt độ. 2. Tối ưu hóa quá trình thủy phân PPT bằng enzyme thương mại. - Cố định nồng độ enzyme Alcalase : 0,2% - Tối ưu hóa các yếu tố bằng mô hình thực nghiệm BoxBenhken: Nhiệt độ thủy phân : 45 – 65 oC Thời gian : 5 – 13 giờ. pH thủy phân: 6 – 9 Tỉ lệ Flavourzyme : 0,1 – 0,4 % 3. Kết hợp quá trình thủy phân PPT bằng enzyme thương mại vào thủy phân PPT theo phương pháp truyền thống. - Xây dựng quy trình - Sơ bộ đánh giá dịch thủy phân thu được. 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan ngành tôm Việt Nam Việt Nam nằm trên bờ tây của biển Đông, là một biển lớn của Thái Bình Dương, có bờ biển dài 3260 km. Vùng nội thủy và lãnh hải rộng 226.000 km2, vùng đặc quyền kinh tế rộng hơn 1 triệu km2 với hơn 4000 hòn đảo, tạo nên 12 vịnh, đầm phá với tổng diện tích 1160 km2 được che chắn tốt, dễ trú đậu tàu thuyền. Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường bờ biển dài rất thuận lợi phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản. Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07% năm. Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/ năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản cả nước. Hình 1.1 Biểu đồ sản lượng nuôi trồng và khai thác thủy sản Việt Nam Nuôi trồng Khai thác Y1995 Y1996 Y1997 Y1998 Y1999 Y2000 Y2001 Y2002 Y2003 Y2004 Y2005 Y2006 Y2007 Y2008 Y2009 Y2010 Y2011 Y2012 Y2013 Y2014 Y2015 Y2016 1000 MT 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Năm Nguồn: Vasep Năm 2014, mặc dù phải đối mặt với nhiều khó khăn về thời tiết, dịch bệnh, các rào cản thị trường và những biến động trên Biển Đông, ngành thủy sản vẫn giành được thắng lợi với tổng sản lượng thủy sản đạt 6,3 triệu tấn, tăng 4,4% so với cùng kỳ năm 2013. Giá trị xuất khẩu đạt 7,920 tỷ USD, tăng 18% so với năm 2013. Trong đó, tổng giá trị xuất khẩu tôm có mức tăng trưởng mạnh ( 26,9 %) so với cùng kỳ năm trước, đạt 3,95 tỷ USD chiếm 50,38 % tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản[13] 3 Năm 2015, xuất khẩu thủy sản của cả nước ước đạt 6,7 tỷ USD, giảm 14,5 % so với cùng kỳ năm 2014. Thị trường tiêu thụ kém, giá xuất khẩu hạ và biến động giảm giá của các đồng ngoại tệ so với USD đã tác động mạnh đến xuất khẩu thủy sản Việt Nam, ảnh hưởng sâu nhất là mặt hàng tôm. Mặc dù sụt giảm mạnh nhưng tôm tiếp tục giữ ngôi vị số một với tỷ trọng giá trị xuất khẩu đạt 44% ( giảm so với năm 2014 là 50,38%).Theo thống kê của Cục Thủy sản (Bộ NN & PTNT), năm 2015 tôm ước đạt gần 3 tỷ USD, giảm 25 % so với năm 2014. Trong đó, xuất khẩu tôm thẻ chân trắng đạt 1,7 tỷ USD giảm 25 %, tôm sú đạt 977 triệu USD, chiếm 33 % giảm 29% so với năm 2014. Xuất khẩu sang các thị trường khác giảm đáng kể: Mỹ ( giảm 39 % ), EU ( giảm 19 % ), Nhật Bản ( giảm 21% ), Trung Quốc ( giảm 19% ), Hàn Quốc ( giảm 24 % )[ 14]. Năm 2016, ngành thủy sản tiếp tục đối mặt với nhiều khó khăn, rét đậm, rét hại ở các tỉnh Đồng Bằng Bắc Bộ, hạn hán ở các tỉnh Tây Nguyên và Nam Trung Bộ, xâm nhập mặn ở các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long. Đặc biệt trong năm 2016, ô nhiễm môi trường trên các sông xảy ra ở các tỉnh gây hiện tượng thủy sản chết hàng loạt, trong đó thiệt hại nặng nhất là sự cố môi trường biển tại khu vực 4 tỉnh ven biển Miền Trung. Theo VASEP, năm 2016 tổng sản lượng thủy sản của cả nước đạt hơn 6,7 triệu tấn, tăng 2,5% so với cùng kỳ năm 2015. Trong đó sản lượng khai thác gần 3,1 triệu tấn ( tăng 1,7%), sản lượng nuôi trồng đạt 3,6 triệu tấn (tăng 3,3 %). Kim ngạch xuất khẩu thủy sản đạt khoảng 7 tỷ USD tăng 6,5 % so với cùng kỳ. Trong đó, Việt Nam xuất khẩu tôm sang 93 thị trường, với tổng giá trị đạt trên 3,1 tỷ USD, tăng 6,7% so với năm 2015[15]. Hiện nay, Việt Nam là một trong năm quốc gia xuất khẩu thủy sản hàng đầu thế giới, đã xuất khẩu tới 161 thị trường. Một số thị trường chủ lực của tôm Việt Nam là: Mỹ, EU, Nhật Bản, Hàn Quốc, ASEAN, Australia, Brazil, Mexico. Tuy nhiên, việc chế biến các sản phẩm giá trị gia tăng từ tôm chiếm khoảng 30%, còn lại là xuất khẩu dưới dạng nguyên liệu, sơ chế, bán thành phẩm. Theo Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy sản ( số 2, năm 2005) các mặt hàng xuất khẩu tôm chủ yếu của nước ta là tôm đông lạnh nguyên con, tôm vặt đầu, tôm nõn.... 4 1.2. Tổng quan về phụ phẩm tôm Phụ phẩm tôm chủ yếu là đầu tôm, vỏ tôm, và đuôi tôm là những thành phần được vặt bỏ trong quá trình gia công, chế biến. Tùy vào từng loại tôm khác nhau và phương pháp xử lí mà lượng phụ phẩm tôm thu được là khác nhau. Theo tổ chức thương mại thế giới ( ITC) sản phẩm tôm nguyên con chiếm 46,7 %, tôm bỏ đầu chiếm 35,5 %, tôm bóc vỏ bỏ đầu chiếm 17,8 % tổng mặt hàng về tôm. Trong chế biến tôm phế phẩm sinh ra từ các công đoạn: cắt xén sửa sang hình dạng nguyên liệu để được sản phẩm có hình thức đẹp, công đoạn lặt đầu, rút chỉ, bóc vỏ. Lượng phụ phẩm từ công đoạn lặt đầu từ 25 – 37 %, công đoạn lột vỏ từ 6 – 10 %, chỉnh sửa hình thức 1- 2% so với nguyên liệu ban đầu. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy tỷ lệ phế liệu tôm từ 30 – 70 % , trung bình khoảng 50 % so với khối lượng tôm chưa chế biến [18]. Honlada và Netto ( 2006) cho rằng phế liệu tôm có thể chiếm từ 50 – 70 % so với nguyên liệu ban đầu [30;2]. Phần lớn tôm được đưa vào dưới dạng bóc vỏ, bỏ đầu. Phần đầu thường chiếm khối lượng 34 – 45 %, phần vỏ, đuôi và chân chiếm từ 10 – 15 % trọng lượng của tôm nguyên liệu [33]. Tuy nhiên, tỷ lệ này tùy thuộc vào giống loài và giai đoạn sinh trưởng của chúng [9] 5 Bảng 1.1: Bảng thành phần phế liệu tôm %.[9] Loại tôm Đầu tôm Vỏ tôm He 29,80 10,00 Thẻ 28,00 9,00 Sú 31,40 8,90 Rắn 33,90 10,40 Gân 33,14 11,27 Chì 31,85 11,07 Bộp 31,55 12,15 Rảo 33,20 12,20 Vàng 31,75 13,07 Sắt 42,38 11,62 Càng 51,95 8,56 Hùm 63,40 5,50 Mũ ni 52,02 12,57 Việc tận dùng nguồn phế liệu này sẽ đem lại giá trị kinh tế cao, và góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Tỷ lệ phế liệu và chất thải rắn phụ thuộc vào mặt hàng sản xuất cũng như chất lượng nguyên liệu. Ước tính lượng phụ phẩm như sau ( với sản lượng tôm 600.000 tấn / năm). - Tôm nguyên con: 2.800 – 5.000 tấn/ năm. - Tôm bỏ đầu: 53.000 – 79.000 tấn/ năm. - Tôm bóc vỏ, bỏ đầu: 6.000 – 10.000 tấn/ năm. Ước tính lượng phụ phẩm từ các nhà máy chế biến thủy sản là 62.000 – 94.000 tấn/ năm. Như vậy lượng phụ phẩm sinh ra trong quá trình chế biến tôm là rất lớn. Các phụ phẩm trong quá trình chế biến tôm đã được xác định là một nguồn protein lớn, đồng thời là nguồn quan trọng để sản xuất chitin, chitosan và astaxanthin. Trong nhiều năm qua, các kĩ thuật đã được phát hiện trong việc khai thác và thu hồi các chế phẩm sinh học chitin, chitosan từ nguồn phế liệu tôm để được ứng dụng trong các ngành y dược, công nghệ sinh học, công nghệ thực phẩm, 6