Thân thiện hơn với môi trường

Tiến sĩ Trang Sĩ Trung (bên phải) trao đổi với cộng sự về kết quả đo độ nhớt dung dịch chitosan.

Theo Tiến sĩ (TS) Trang Sĩ Trung, Trưởng bộ môn Hóa sinh - Vi sinh thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang, “việc kết hợp enzym Flavourzyme trong quy trình sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu vỏ đầu tôm sẽ giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng, đồng thời, thu được 2 sản phẩm chính chứ không phải 1 như những quy trình hiện nay.

Ngoài chitin-chitosan, chúng tôi còn thu hồi được hỗn hợp protein và astaxanthin - một loại chất màu có hoạt tính sinh học cao, được ứng dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản và thực phẩm chức năng”. Đó là kết quả của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu kết hợp phương pháp sinh học để nâng cao hiệu quả quy trình sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu vỏ đầu tôm”, do ông làm chủ nhiệm.

Phế liệu thủy sản, nhất là phế liệu tôm thải ra từ các cơ sở chế biến thủy sản nếu không xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường lớn. Từ trước đến nay, ở Việt Nam, đã có nhiều đề tài nghiên cứu chiết xuất chitin-chitosan, những polyme sinh học được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp từ phế liệu tôm. Tuy nhiên, hiện nay các quy trình sản xuất chitin-chitosan quy mô lớn tại Việt Nam chủ yếu là quy trình hóa học. Việc sử dụng hóa chất với nồng độ cao dẫn đến lượng chitin-chitosan thu được chưa cao và nhiều tạp chất. Mặt khác, các quy trình này chỉ tập trung vào việc thu nhận chitin-chitosan, chứ chưa chú trọng đến việc tận thu các sản phẩm khác của phế liệu tôm như protein, chất màu. Các hóa chất và chất hữu cơ chưa được tận thu thải ra gây ô nhiễm môi trường.

Chính vì thế, từ năm 2006 đến 2008, TS Trang Sĩ Trung và các cộng sự đã tập trung nghiên cứu cải tiến quy trình theo hướng kết hợp xử lý hóa học với sinh học, đồng thời, hoàn thiện quy trình theo hướng bổ sung các công đoạn tận thu protein và astaxanthin, nâng cao chất lượng chitin-chitosan. Việc kết hợp sử dụng enzym chứ không chỉ dùng hóa chất trong quá trình sản xuất chitin-chitosan có ưu thế hơn so với phương pháp hóa học truyền thống là giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng và thải ra môi trường. Mặt khác, quy trình cải tiến với sự vượt trội về chất lượng chitin, chitosan thu được và thu hồi sản phẩm protein-astaxanthin có giá trị dinh dưỡng và sinh học, làm hạn chế các chất hữu cơ chứa trong nước thải, giảm thiểu chi phí xử lý môi trường. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trầm trọng do các cơ sở chế biến chitin-chitosan gây ra, góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu thủy sản. Đây là một hướng đi cho phương pháp sản xuất sạch hơn. Bên cạnh đó, việc kết hợp sinh học và hóa học còn đảm bảo vấn đề giá thành sản xuất hợp lý, cơ hội cho mở rộng sản xuất với quy mô lớn.

Theo phương pháp này, nguyên liệu vỏ đầu tôm được xay nghiền và khử protein bằng enzym Flavourzyme rồi tiến hành thủy phân protein. Sau khi thủy phân, phần dịch và phần vỏ được tách ép riêng. Phần dịch được thu lại để tận thu hỗn hợp protein và astaxanthin. Phần rắn được rửa sạch và tiếp tục khử lượng protein còn lại bằng NaOH loãng rồi khử khoáng bằng HCl và khử nhóm acetyl bằng NaOH đặc để sản xuất chitosan. Tiếp theo, chitosan được tinh sạch để thu chitosan có độ tinh khiết cao. Phần dịch thủy phân protein được tiến hành thu hồi hỗn hợp protein và astaxanthin.

Như vậy, đề tài đã nghiên cứu quy trình sản xuất chitin-chitosan cải tiến kết hợp enzym Flavourzyme với nhiều ưu điểm: Chitin - chitosan thu được có chất lượng cao hơn so với phương pháp hóa học, đặc biệt là độ nhớt và phân tử lượng. Đồng thời, giảm hơn 50% lượng hóa chất sử dụng so với phương pháp hóa học truyền thống. Đề tài cũng đã nghiên cứu xác lập quy trình thu hồi hỗn hợp protein và astaxanthin từ dịch thủy phân protein trong quy trình sản xuất chitin-chitosan cải tiến; đồng thời đã xác lập quy trình tinh sạch chitosan bằng phương pháp hòa tan và kết tủa trong dung dịch acid acetic 1%. Chitosan sau khi tinh sạch có độ tinh khiết cao, có thể ứng dụng trong thực phẩm và y học.

Đây là đề tài tiếp nối việc nghiên cứu về chitin-chitosan của đội ngũ các nhà giáo, nhà khoa học Trường Đại học Nha Trang với những người đi đầu là Giáo sư - Tiến sĩ Trần Thị Luyến, giảng viên chính Đỗ Minh Phụng. Hiện nay, Trường Đại học Nha Trang có nhóm các nhà khoa học chuyên nghiên cứu về polyme sinh học biển và tập trung về chitin-chitozan mà TS Trang Sĩ Trung là một thành viên. Kết thúc đề tài, TS Trung và các cộng sự đề xuất cần thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của quy trình kết hợp enzym ở quy mô công nghiệp; nghiên cứu khả năng ứng dụng hỗn hợp protein và astaxanthin vào sản xuất thức ăn thủy sản; nghiên cứu ứng dụng chitosan tinh sạch vào một số lĩnh vực công nghiệp như mỹ phẩm và dược phẩm, công nghệ chế biến thức ăn thủy sản. Thực tế, hiện nay Trường Đại học Nha Trang đang nghiên cứu ứng dụng hỗn hợp protein và astaxanthin trong chế biến thức ăn cho cá chẻm.

KHÁNH NINH