BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGÔ THANH LĨNH NGHIÊN CỨU KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP Ủ XI LÔ TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHITIN – CHITOSAN TỪ PHẾ LIỆU ĐẦU VỎ TƠM Chun ngành: Cơng nghệ sau thu hoạch Mã số: 60.54.10 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trang Sĩ Trung Nha Trang -2009 ii LỜI CAM KẾT Luận văn Thạc sỹ khoa học tác giả thực hướng dẫn khoa học Tiến sỹ Trang Sĩ Trung, khoa chế biến, Trường Đại học Nha Trang, Việt Nam Những kết thực nghiệm thu luận văn Thạc sỹ khoa học hồn tồn chưa cơng bố thức Tơi xin cam đoan thật hoàn toàn chịu trách nhiệm với kết cơng bố Nha Trang, ngày 30 tháng 10 năm 2009 Tác giả thực Ngô Thanh Lĩnh iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - Thầy TS Trang Sĩ Trung, Bộ mơn Hóa - vi sinh- Khoa chế biến - Trường Đại học Nha Trang tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi suốt q trình thực đề tài - Thạc sỹ Nguyễn Công Minh, Bộ mơn Hóa - vi sinh - Khoa chế biến Trường Đại học Nha Trang trợ giúp việc thực phép phân tích xử lý kết - Tồn thể thầy, Viện cơng nghệ sinh học & mơi trường, Bộ mơn hóa sinh – vi sinh thực phẩm – Khoa chế biến - Trường Đại học Nha Trang tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình triển khai - Ban giám đốc cán bộ, nhân viên Sở Nông nghiệp & Phát triển nơng thơn tỉnh Cà Mau chia sẻ khó khăn động viên tơi suốt q trình học tập thực đề tài - Ba mẹ, anh chị vợ động viên, không ngừng ủng hộ - Cùng bạn hữu, đồng nghiệp tận tình giúp đỡ tơi chia sẻ khó khăn để hồn thành luận văn Tơi mãi ghi nhận giúp đỡ quí báu q thầy, cơ, đồng nghiệp bạn hữu iv MỤC LỤC Trang LỜI CAM KẾT II LỜI CẢM ƠN .III MỤC LỤC IV DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT VII DANH MỤC CÁC BẢNG .VIII DANH MỤC CÁC HÌNH IX MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHẾ LIỆU TÔM 1.1.1 Giới thiệu chung phế liệu tôm 1.1.2 Thành phần, tính chất phế liệu tơm 1.1.3 Sản lượng phế liệu tôm 1.2 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHITINCHITOSAN TỪ PHẾ LIỆU TÔM 1.2.1 Tình hình nghiên cứu 1.2.2 Tình hình sản xuất thực tế Việt Nam 13 1.3 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP Ủ XI LÔ 16 1.3.1 Tổng quan 16 1.3.2 Cơ sở lý thuyết ủ xi lô acid 18 1.3.2.1 Vai trò acid 18 1.3.2.2 Enzyme 21 1.3.2.3 Quá trình ủ lên men lactic .21 1.3.3 Điều kiện ủ xi lô .23 1.3.4 Các hư hỏng thường xảy q trình ủ xi lơ .25 1.4 TỔNG QUAN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PROTEIN, KHỐNG TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN .27 1.4.1 Phương pháp vật lý 27 1.4.2 Phương pháp hóa học 27 v 1.4.3 Phương pháp sinh học .29 1.5 TÍNH CHẤT VỀ CHITIN, CHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG 29 1.5.1 Khái quát chung chitin - chitosan 29 1.5.2 Cấu tạo tính chất chitin – chitosan .30 1.5.2.1 Công thức cấu tạo cellulose, chitin chitosan 30 1.5.2.2.Tính chất chitin, chitosan 30 1.5.2.3 Ứng dụng chitosan 31 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1.VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 34 2.1.1 Nguyên liệu đầu vỏ tôm 34 2.1.2 Dụng cụ, hóa chất .34 2.1.2.1 Dụng cụ 34 2.1.2.2 Hóa chất sử dụng 35 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.2.1 Phương pháp thu mẫu 35 2.2.2 Phương pháp phân tích 35 2.2.3 Bố trí thí nghiệm tổng quát .36 2.2.4 Xác định loại acid, đường, thời gian ủ xi lô 37 2.2.4.1 Xác định loại acid thích hợp 37 2.2.4.2 Xác định tỷ lệ acid/phế liệu thích hợp 38 2.2.4.3 Xác định tỷ lệ rỉ đường/phế liệu thích hợp 40 2.2.4.4 Xác định thời gian thích hợp cho q trình ủ xi lô .40 2.2.4.5 Xác định điều kiện tối ưu cho công đoạn ủ xilô 41 2.2.5 Xác định nồng độ acid khử khoáng 43 2.2.6 Đánh giá nước thải 43 2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ SỐ LIỆU .43 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .45 3.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU 45 3.2.1 Ảnh hưởng loại acid 45 3.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ acid /phế liệu .47 3.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rỉ đường/phế liệu 48 vi 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian ủ 49 3.2.5 Xác định chế độ tối ưu cho công đoạn ủ xi lô 50 3.3 KHẢ NĂNG KHỬ PROTEIN BẰNG ENZYME ALCALSAE 53 3.4 ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ ACID ĐẾN KHẢ NĂNG KHỬ KHOÁNG 53 3.5 THU HỒI DỊCH Ủ VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP SỬ DỤNG 55 3.5.1 Thu hồi dịch ủ 55 3.5.2 Đánh giá chất lượng dịch ủ đề xuất sử dụng 55 3.6 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CHITIN, CHITOSAN 57 3.7 ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CỦA QUI TRÌNH Ủ XI LƠ VÀ PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC ĐANG SỬ DỤNG .60 3.8 ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ HIỆU QUẢ KINH TẾ 61 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 vii DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Diễn giải BCP Bán chế phẩm sau ủ xilô DD Độ deacetyl ĐC Đối chứng VSV Vi sinh vật TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam SS Chất rắn lơ lửng BOD Nhu cầu oxy sinh học COD Nhu cầu oxy hóa học ∑P Phospho tổng ∑N Ni tơ tổng BHT Butylate hydroxytoluene viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội dung Trang 1.1 Thành phần đầu vỏ phế liệu tôm .3 1.2 Sản lượng đầu vỏ tôm tỉnh cà mau năm 2005-2006-2007-2008 .6 1.3 Thành phần gần đầu tôm ủ xi lô 18 1.4 Một số lồi vi khuẩn lactic tìm thấy thành phần ủ .22 1.5 Hàm lượng protein phế liệu tôm trước sau ép 27 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tối ưu acid, rỉ đường, thời gian 42 3.1 Các thành phần hóa học phế liệu tôm .45 3.8 Hiệu suất khử protein theo tỷ lệ acid, đường, thời gian 51 3.11 Hàm lượng protein, khống, ẩm cịn lại sử dụng enzyme .53 3.13 Chất lượng dịch ủ thu 55 3.14 Thành phần hàm lượng acid amin dịch ủ 56 3.15 Chất lượng vi sinh dịch ủ xi lô 57 3.16 Chất lượng chitin 58 3.17 Chất lượng chitosan 58 3.19 Kết cân vật chất qui trình tối ưu sản xuất chitin, chitosan .61 3.20 Chi phí thực nghiệm sản phẩm chitosan 61 3.21 Chi phí thực nghiệm sản phẩm 1kg chitosan .62 3.22 Chi phí thực nghiệm sản phẩm chitosan .62 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Nội dung Trang Cấu tạo hóa học cellulose, chitin chitosan .30 Nguyên liệu đầu vỏ tôm sú .34 3.1 Sự biến đổi pH theo loại acid 46 3.2 Hiệu suất khử protein khử khoáng theo loại acid 46 3.3 Hiệu suất khử protein khử khoáng theo tỷ lệ acid .47 3.4 Hiệu suất khử protein khử khoáng theo tỷ lệ rỉ đường .48 3.5 Hiệu suất khử protein khử khoáng theo thời gian ủ 49 3.6 Sự biến đổi pH q trình ủ xi lơ 50 3.7 Đồ thị mặt đáp ứng q trình ủ xi lơ 52 3.8 Khử khoáng HCl 54 3.9 Khử khoáng acid lactic .54 3.10 Dịch ủ xi lô 55 3.11 Sản phẩm chitin (a), chitin (b) 59 3.12 Sản phẩm chitosan (a), chitosan (b) 59 3.13 So sánh tiêu môi trường nước thải qui trình ủ xi lơ qui trình hóa học theo TCVN .60 MỞ ĐẦU Ngành chế biến thủy sản xuất đánh giá ngành kinh tế mũi nhọn nước, hàng năm ngành đóng góp kim ngạch xuất đáng kể, năm 2008 kim ngạch xuất 4,5 tỷ USD Riêng năm 2008 chế biến tôm đông lạnh xuất đạt 190.000 tấn, kim ngạch xuất đạt 1,6 tỷ USD (tăng 7,7% so với kỳ) với khối lượng xuất 191.550 (tăng 18,8% so với kỳ) [1] Vì thế, thấy mặt hàng tơm mặt hàng chiến lược ngành chế biến thủy sản xuất Song song với vấn đề hàng năm lĩnh vực thải 200.000 phế liệu đầu, vỏ tôm (sản lượng tôm nguyên liệu khai thác biển nuôi trồng nước năm 2006: 463.200 tấn, năm 2007: 498.200 tấn, năm 2008:510.000 tấn) [1], dẫn đến tồn nhiều vấn đề bất cập cần phải giải ô nhiễm môi trường Nếu giải tốt vấn đề làm gia tăng giá trị sử dụng nguyên liệu, ngược lại gây ô nhiễm môi trường cách trầm trọng hơn, tác động xấu đến phát triển bền vững ngành thủy sản Theo tài liệu thành phần protein đầu tôm chiếm khoảng 10% trọng lượng tươi sản xuất 1kg chitin thu hồi từ 1,5 đến kg protein Nếu khơng thu hồi lượng protein gây lãng phí lớn cơng nghệ sản xuất chitin, chitosan ngun nhân gây nhiễm môi trường Hiện nay, đa số sở sản xuất chitin-chitosan sử dụng cơng nghệ chế biến hóa học, sử dụng nhiều hóa chất chưa có hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn, dẫn đến nhiều sở sản xuất gây ô nhiễm ngày trầm trọng Nguyên nhân gây ô nhiễm chủ yếu hàm lượng chất lơ lửng, chủ yếu dư lượng hóa chất chất có nguồn gốc từ protein, gây khó khăn q trình xử lý Vì vậy, thu hồi protein tận dụng nguồn chất dinh dưỡng phế liệu vỏ tôm để chế biến thức ăn cho gia súc, gia cầm, nâng cao giá trị ngun liệu mà cịn có tác dụng giảm tải lớn cho trình xử lý nước thải, hạn chế ô nhiễm môi trường việc sử dụng lượng lớn hoá chất (HCl, NaOH) gây Mặc khác, có nhiều nghiên cứu thành cơng việc ứng dụng sinh học chế biến chitin- 70 33 Rao, Mukku Shrinivas and Stevens, Willem F (2005b) Fermentation of Shrimp Biowaste under Different Salt Concentrations with Amylolytic and Non-Amylolytic Lactobacillus Strains for Chitin Production Food Technol Biotechnol., 44(1), 83-87 34 Rose Meire Vidotti, Elisabete Maria Macedo Viegas, Dalton José Carneiro, Amino acid composition of processed fish silage using different raw materials, Animal Feed Science and Technology 105 (2003), 199-204 35 Simpson, B K., Gagne, N and Simpson, M V (1994) Bioprocessing of chitin and chitosan, in Fisheries Processing Biotechnological applications, (ed A M Martin), Chapman & Hall, London, p 162 36 Tomas James Rees (1997), The Development Of A Novel Antifungal Silage Inoculant, Doctoral Research Thesis, Caranfield University Biotechnology Centre, UK, In Collaboration With The Ecosyl Products Ltd (Formerly Zeneca Bioproducts), pp.8-15 71 PHỤ LỤC Phụ lục I Bảng 3.2.a Sự biến đổi pH ủ xilô theo tỷ lệ HCOOH, HCOOH/HCl, HCl Tỷ lệ acid 0h 1/4 h 12 h 24 h 36 h 48 h 60 h 72 h 0% HCOOH 7,2 7,4 7,0 7,0 7,4 7,2 7,2 7,4 7,2 4,0 5,9 5,7 5,3 5,3 5,3 5,4 7,2 3,9 6,0 5,6 6,0 6,6 6,8 6,9 7,2 3,8 5,1 5,4 5,6 5,7 6,0 5,6 7,2 3,7 4,6 5,1 5,1 5,5 4,7 4,6 7,2 4,6 6,4 6,8 6,9 7,0 7,1 7,0 7,2 4,7 6,3 6,6 6,9 7,0 7,0 7,0 0,5% HCOOH 1% HCOOH 1,5% HCOOH 2% HCOOH 0,1% HCOOH + 0,15% HCl 0,3% HCl Bảng 3.2.b Hàm lượng acid tổng, đạm NH3, acid amin theo tỷ lệ HCOOH Chỉ tiêu 0% 0,5% 1% 1,5% 2% Acid tổng (g/l) 0,3 ± 0,02 0,6 ± 0,09 0,8 ± 0,07 1,0 ± 0,08 1,1± 0,10 Đạm NH3 (g/l) 14,5 ± 0,40 12,8 ± 0,20 8,9 ± 0,30 8,4 ± 0,20 7,8 ± 0,10 Acid amin (g/l) 4,2 ± 0,20 6,7 ± 0,30 10,1 ± 0,30 10,4 ± 0,40 12,3 ± 0,60 72 Bảng 3.3 Hàm lượng protein, khoáng, ẩm HCOOH, HCOOH/HCl, HCl Chỉ tiêu phân tích Tỷ lệ HCOOH (%) Protein (%) Khoáng (%) Ẩm (%) 26,2a ± 0,51 28,7a ± 0,27 7,7b ± 0,70 0,50 18,4b ± 0,12 27,8b ± 0,55 8,1c ± 0,18 17,2c ± 0,25 20,6c ± 0,71 7,4b ± 0,45 1,5 17,0 c ± 0,2 18,3d±0,3 7,6b ± 0,3 16,8c ± 0,11 15,8e ± 0,28 10,2a ± 2,08 Chỉ tiêu phân tích Tỷ lệ HCOOH+HCl Protein (%) Khoáng (%) Ẩm (%) 0,1% + 0,15% 19,1 ± 0,67 27,8 ± 0,16 7,1 ± 0,19 Chỉ tiêu phân tích Tỷ lệ HCl Protein (%) Khống (%) Ẩm (%) 20,2 ± 0,37 27,9 ± 0,11 6,7 ± 0,42 0,3% Bảng 3.4 Hàm lượng protein, khoáng, ẩm theo tỷ lệ rỉ đường sau trình ủ TT Kết (%) Tỷ lệ rỉ đường (%) Protein Khoáng Ẩm 26,3a ± 0,35 27,8a ± 0,45 13,2ab ± 0,21 2 17,3b ± 0,59 22,5b ± 0,80 13,2a ± 0,50 17,3b ± 0,90 22,9b ± 0,59 14,0a ± 0,54 15,8c ± 0,17 22,6b ± 0,64 13,5a ± 0,23 15,1c ± 0,14 18,3c ± 0,40 11,6b ± 0,64 10 12,7d ± 0,19 15,5d ± 0,30 12,8ab ± 0,37 12 12,5d ± 0,25 15,2d ± 0,20 13,2a ± 0,17 14 12,4d ± 0,40 14,2e ± 0,25 11,4b ± 0,65 *Ghi chú: Sự khác biệt ý nghĩa thống kê có ý nghĩa theo cột Các giá trị trung bình chữ thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% 73 Bảng 3.5 Sự biến đổi pH q trình ủ xi lơ theo tỷ lệ rỉ đường Tỷ lệ rỉ 0h 1/4 h 12 h 24 h 36 h 48 h 60 h 72 h 7,3 4,2 6,0 5,6 5,1 5,1 5,1 5,1 7,3 4,0 4,8 5,3 5,4 4,7 4,6 4,4 7,3 3,9 4,0 4,2 4,4 4,5 4,4 4,4 7,3 4,2 5,9 5,7 4,8 4,6 4,6 4,5 7,3 4,0 4,8 5,3 5,3 4,7 4,5 4,4 10 7,3 3,9 4,0 4,3 4,5 4,7 4,5 4,4 12 7,3 4,2 6,1 5,4 4,8 4,5 4,5 4,5 14 7,3 4,0 4,8 5,2 5,1 4,8 4,5 4,3 đường % Bảng 3.6 Hàm lượng protein, khống, ẩm ủ xilơ theo thời gian TT Kết (%) Thời gian (ngày) Protein Khoáng Ẩm 1 30,8a ± 0,44 17,3a ± 0,27 11,8bc ± 0,33 2 14,0b ± 0,36 17,2b ± 0,31 12,2b ± 0,26 3 12,1c ± 0,26 15,4c ± 0,36 10,3d ± 0,59 4 11,9c ± 0,09 14,3d ± 0,23 14,2a ± 0,43 5 11,7c ± 0,10 14,1d ± 0,13 10,7cd ± 0,53 6 11,4c ± 0,14 13,5d ± 0,30 10,9cd ± 0,27 *Ghi chú: Sự khác biệt ý nghĩa thống kê có ý nghĩa theo cột Các giá trị trung bình chữ thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% 74 Bảng 3.7 Sự biến đổi pH q trình ủ xi lơ theo tổ hợp Ký NL 1/4 h 12 h 24 h 36 h 48 h 60 h 72 h 84 h 96 h D8/A1 7,3 4,2 6,0 5,6 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,2 D8/A2 7,3 4,0 4,8 5,3 5,4 4,7 4,6 4,4 4,6 4,4 D8/A3 7,3 3,9 4,0 4,2 4,4 4,5 4,4 4,4 4,2 4,2 D10/A1 7,3 4,2 5,9 5,7 4,8 4,6 4,6 4,5 4,7 4,8 D10/A2 7,3 4,0 4,8 5,3 5,3 4,7 4,5 4,4 4,6 4,3 D10/A3 7,3 4,9 4,0 4,3 4,5 4,7 4,5 4,4 4,8 4,5 D12/A1 7,3 4,2 6,1 5,4 4,8 4,5 4,5 4,5 4,6 4,6 D12/A2 7,3 4,0 4,8 5,2 5,1 4,8 4,5 4,3 4,8 4,3 D12/A3 7,3 3,9 4,0 4,3 4,3 4,4 4,4 4,4 4,4 4,5 hiệu Ghi chú: D tỷ lệ rỉ đường %, A tỷ lệ acid formic % Bảng 3.9 Hàm lượng khoáng, protein theo tổ hợp (acid, đường, thời gian) Khoáng (%) - Thời gian (T= 2,3,4 ngày) - rỉ đường (D= A1 A2 A3 8%,10%,12%) HCOOH 1% HCOOH 2% HCOOH 3% ngày/đường 8% 17,5a ± 0,35 15,8de ± 0,18 11,8hi ± 0,20 ngày/đường 10% 17,2a ± 0,20 15,2cd ± 0,23 11,7hij ± 0,17 ngày/đường 12% 16,8b ± 0,30 13,0f ± 0,12 11,1k ± 0,16 ngày/đường 8% 15,5c ± 0,10 12,1l ± 0,09 10,8kj ± 0,19 ngày/đường 10% 15,4c ± 0,40 11,7k ± 0,26 10,1n± 0,43 ngày/đường 12% 15,4c ± 0,30 11,0k ± 0,11 10,1n ± 0,25 ngày/đường 8% 15,9bc ± 0,20 10,0n ± 0,11 10,1n ± 0,15 ngày/đường 10% 14,9e ± 0,12 10,7n ± 0,05 9,3mn ± 0,11 ngày/đường 12% 14,5e ± 0,23 9,2mn ± 0,13 9,2mn ± 0,09 75 Protein (%) - Thời gian (T= 2,3,4 ngày) - RĐ 8%,10%,12% HCOOH 1% HCOOH 2% HCOOH 3% ngày/đường 8% 17,5a ± 0,26 12,2klj ± 0,32 14,9cd ± 0,09 ngày/đường 10% 14,1ef ± 0,13 13,3gh ± 0,16 15,9b ± 0,11 ngày/đường 12% 15,1c ± 0,16 12,3klj ± 0,16 15,4bc ± 0,20 ngày/đường 8% 12,8ghij ± 0,18 12,8ghij ± 0,34 12,3klj ± 0,23 ngày/đường 10% 11,7m ± 0,22 11,9mkl ± 0,11 13,2ghi ± 0,29 ngày/đường 12% 11,5m ± 0,30 12,7hij ± 0,14 12,6ij ± 0,30 ngày/đường 8% 14,8cd ± 0,35 11,4m ± 0,21 14,8cd ± 0,16 ngày/đường 10% 12,1kj ± 0,30 13,4f ± 0,22 11,9mkl ± 0,17 ngày/đường 12% 11,9mkl ± 0,37 12,2klj ± 0,14 14,2de ± 0,22 *Ghi chú: Các giá trị trung bình chữ thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% Bảng 3.10 Hàm lượng ẩm theo tổ hợp (acid, đường, thời gian) - Thời gian (T= 2,3,4 Ấm (%) ngày) A1 A2 A3 HCOOH 1% HCOOH 2% HCOOH 3% ngày/đường 8% 9,0i ± 0,18 10,0def ± 0,10 10,1de ± 0,15 ngày/đường 10% 9,5ghi ± 0,37 9,1i ± 0,17 10,1def ± 0,12 ngày/đường 12% 10,7c ± 0,33 13,2a ± 0,23 10,2cd ± 0,03 ngày/đường 8% 10,1de ± 0,12 9,2hi ± 0,15 9,3ghi ± 0,05 ngày/đường 10% 10,0def ± 0,28 9,3ghi ± 0,19 11,9b ± 0,07 ngày/đường 12% 13,2a ± 0,20 9,2hi ± 0,17 9,4ghi ± 0,13 ngày/đường 8% 9,6fgh ± 0,18 9,2hi ± 0,12 9,4ghi ± 0,06 ngày/đường 10% 13,1a ± 0,10 9,2hi ± 0,16 9,8defg ± 0,05 ngày/đường 12% 11,9b ± 0,09 10,1d ± 0,12 9,7defgh ± 0,09 - RĐ (D= 8%,10%,12%) *Ghi chú: Các giá trị trung bình chữ thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% 76 Bảng 3.12 Hàm lượng khống cịn lại sử dụng acid lactic, HCl % khoáng Nồng độ/thời gian (h) 12 1% HCl 4,5 ± 0,35 4,1 ± 0,28 3,8 ± 0,28 2% HCl 1,5 ± 0,1 0,9 ± 0,1 0,8 ± 0,1 3% HCl 1,0 ± 0,1 0,8 ± 0,08 0,8 ± 0,09 1% acid lactic 5,2 ± 0,85 4,8 ± 0,78 4,0 ± 0,42 2% acid lactic 2,4 ± 0,25 2,2 ± 0,23 1,8 ± 0,15 3% acid lactic 1,5 ± 0,21 1,3 ± 0,14 1,0 ± 0,15 Bảng 3.18 Chất lượng nước thải theo qui trình ủ xilơ Nồng độ Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải ủ Nước thải xi lơ STT Nồng độ PP hóa học TCVN 76485 2007 cột(B) 01 SS mg/l 152 1.469 99 02 BOD5 mg/l 82 2.300 49,5 03 COD mg/l 350 4.787 79,2 04 ∑N mg/l 60 615 29,7 05 ∑P mg/l 83 5,94 77 Phụ lục II Các phương pháp phân tích Xác định hàm lượng protein phương pháp Micro Biuret * Nguyên lý: Trong môi trường kiềm, liên kết peptid kết hợp với Cu ++ thành phức chất màu tím (phản ứng biuret) Màu sắc phức chất tỷ lệ với số peptid (-CO-NH) phân tử protein * Dụng cụ: - Dụng cụ thủy tinh (ống nghiệm, cốc thủy tinh, ống đong, bình định mức, bình tam giác, pipette), vật liệu thơng thường phịng thí nghiệm - Micropipet (100-1000µl) - Thiết bị đo UV-Vis mini1240 * Hóa chất - NaOH - Na2CO3 (Sodium Cabonate) - CuSO4.5H2O - Na3C6 H5O7.2H2O (Sodium citrate) * Tiến hành - Pha dung dịch thuốc thử Microbiuret: Lấy 173g Sodium citrate 100g Sodium carbonate, đem hịa tan nước nóng khơng để nước sơi Lấy 17,3g CuSO4 hịa tan 100ml nước cất thêm vào hỗn hợp Sau thêm nước cất vào cho đủ lít - Xây dựng đường chuẩn: Hòa tan 0.1 gam huyết bò (BSA) NaOH 3% tạo thành nồng độ khác cho nồng độ protein dịch thuộc khoảng từ 0.05-0.5g/l Chuẩn bị ống nghiệm sạch, đánh số thứ tự từ đến 7, sau cho dung dịch hóa chất vào ống nghiệm với thể tích thứ tự sau: 78 Ống nghiệm Nồng độ Số ml dịch BSA(ml) Số ml NaOH 3%(ml) 0 0,05 0,2 3,8 0,1 0,4 3,6 0,2 0,8 3,2 0,3 1,2 2,8 0,4 1,6 2,4 0,5 2 Sau lấy mẫu 4ml, thêm vào 200µl thuốc thử Microbiuret,vortex cho ủ sau 15 phút mang đo bước sóng 330nm (Sử dụng ống làm mẫu blank) Kết đo sau: Ống nghiệm 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Hàm lượng 0,075 0,148 0,296 0,448 0,594 0,732 BSA(mg/ml) OD330nm Phương trình đường chuẩn Đồ thị đường chuẩn BSA 0.8 y = 1.4689x + 0.0027 R2 = 0.9998 0.7 OD330nm 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Hàm lượng protein(mg/ml) 0.5 0.6 79 * Xử lý mẫu: Lấy 1g mẫu + 20ml NaOH 3% →ủ 80 oC,trong Sau đó, hỗn hợp làm lạnh nhiệt độ phịng, sau mang lọc Khi lọc, dùng từ 1015ml NaOH 3% để rửa bã Sau đem dịch li tâm 5.000 vòng/15 phút → Lấy dịch → Pha loãng cho hàm lương protein nằm dãi bước sóng đường chuẩn Lấy 4ml + 200µl Microbiuret → đo bước sóng 330nm Kết đo tương ứng với giá trị y (OD330nm), dựa vào phương trình đường chuẩn tính hàm lượng protein có ml dịch Từ tính phần trăm protein có mẫu theo cơng thức tính sau: % protein = Trong đó: V C.100 m.1000.(100  Mc ) / 100 V: Thể tích mẫu sau pha loãng(ml) C: Hàm lượng protein ml(mg/ml) m: Khối lượng mẫu đem ủ (gam) Mc: Độ ẩm mẫu đem phân tích (%) Xác định độ deacetyl Xác định mức độ deacetylcủa chitosan Mức độ deacetyl mẫu chitosan mẫu xác định phương pháp quang phổ trắc quang UV (Muzzarelli and Rocchetti 1985 modified by Tan et al., 1998) phương pháp HPLC thủy phân axit ( Ng v.v , 1996 điều chỉnh Stevens v.v , 1997) Các quang phổ thu từ quang phổ tầng số 0,2 nm, tốc độ quét 30 nm min-1 Số qua điểm (ZCP) thu đường chồng lên quang phổ 0,0100, 0,0200 0,0300 M dung dịch acid acetic 202,4 nm Dựng đường chuẩn N-acetyl glucosamine (GlcNAc) (Sigma, Hoa Kỳ) 0,005, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04 0,05 mg ml dung dịch acid acetic 0.01M chuẩn bị quang phổ thu Khoảng cách tính từ ZCP đến hấp thu GlcNAc 202,4 nm Một đường cong hiệu chuẩn tuyến tính thu cách vẽ giá trị nồng độ hấp thu quang phổ vs GlcNAc 80 Kết Mẫu khô chitosan 0,01g (trọng lượng tính xác 0,0001 g) hịa tan 10ml acid acetic 0,1 M định mức đến 100 ml nước cất Ba mẫu giống chuẩn bị sẵn Các giá trị hấp thu quang phổ mẫu chitosan đo Nồng độ GlcNAc xác định cách sử dụng đường cong hiệu chuẩn Sau mức độ deacety chitosan xác định theo công thức: DD = [100 - {A/((W - 204 A)/161 + A)}] x 100 Trong đó: A = số lượng GlcNAc xác định/ 204 W = khối lượng mẫu chitosan dùng 204 = Trọng lượng phân tử N-acetyl D-glucosamine 161 = Trọng lượng phân tử D-glucosamine Xác định hàm lượng khống tổng số * Ngun lý: Dùng sức nóng 600÷660C nung cháy hồn tồn chất hữu Phần cịn lại đem cân tính % hàm lượng tro có nguyên liêụ * Tiến hành xác định: Nung chén xứ rửa lò nung tới 600C đến trọng lượng khơng đổi Để nguội bình hút ẩm cân trọng lượng cốc cân phân tích với độ xác 10 -4, cho vào chén m (g) mẫu Cân tất cân phân tích với độ xác Cho tất vào lị nung nhiệt độ 660C Nung đến tro trắng nghĩa loại hết chất hữu cơ, thường 6h Sau lấy để ngi bình hút ẩm, đem cân cân phân tích * Tính kết quả: X= (G  G )100 (%) G1  G Trong đó: G: Trọng lượng cốc (g) G1: Trọng lượng cốc + mẫu (g) G2: Trọng lượng cốc + tro (g) Xác định hàm lượng ẩm Độ ẩm xác định phương pháp sấy khô 81 * Nguyên lý: Dùng sức nóng làm bay hết nước nguyên liệu Cân lượng nguyên liệu trước sau sấy khơ Từ tính phần trăm (%) nước có nguyên liệu * Tiến hành xác định: Lấy cốc sấy cho vào tủ sấy, sấy nhiệt độ 105C đến trọng lượng không đổi, sau để bình hút ẩm để làm nguội cân phân tích Sau đó, cho vào cốc khoảng m (g) mẫu chuẩn bị sẵn cân cân phân tích với độ xác 10 -4, cho tất vào tủ sấy nhiệt độ 105÷110C đến khối lượng không đổi khoảng 6h Sau 6h, lấy để nguội bình hút ẩm khoảng 30 phút đem cân cân phân tích Từ xác định hàm lượng ẩm * Tính kết quả: X= (G1  G 2)100 (%) G1  G Trong đó: G: Trọng lượng cốc (g) G1: Trọng lượng cốc + mẫu (g) G2: Trọng lượng cốc + mẫu sau sấy (g) Xác định màu sắc, độ mềm mại theo phương pháp cảm quan Xác định độ hoà tan Nguyên lý : Chitosan hồ tan acid acetic lỗng, cịn Chitin tạp chất khác không tan Tiến hành : Cân xác m (g) Chitosan, hồ tan acid acetic 1%, khuấy 30 phút Chitosan hồ tan Sau đem lọc qua giấy lọc, đem sấy khô 105 0C đến khối lượng không đổi ta xác định độ hoà tan chitosan X m 100 A B Trong đó: m: khối lượng Chitosan (g) A: Khối lượng phễu lọc + giấy lọc + tạp chất sau lọc (g) B: Khối lượng phễu lọc + giấy lọc trước lọc (g) 82 Xác định độ nhớt thực thiết bị NDJ-1 ROTATIONAL VISCOMETER - Chuẩn bị dịch đo độ nhớt: Cân xác 2g Chitosan (đã trừ độ ẩm) hoà tan vào 200ml acid acetic 1% Đem lọc phần không tan lớp vải mịn để đảm bảo DD đồng Tiến hành loại khí máy siêu âm thời gian phút Dịch chuẩn bị đo nhiệt độ phòng - Kết tính sau:  = k. Trong đó: : Kết đọc cửa sổ thiết bị đo k: Hệ số tỉ lệ tra bảng RPM 60 30 12 0,1 0,2 0,5 1,0 1,0 2,0 5,0 10 5,0 10 25 50 20 40 100 200 100 200 500 1000 Rotor 83 Phụ lục II Một số hình ảnh qui trình ủ xi lơ thiết bị phân tích Đầu vỏ tơm sú Bã ủ xi lô Dịch ủ xi lô Ủ xi lô Chitin Chitosan 84 Thiết bị đo độ nhớt NDJ-1 Thiết bị ổn nhiệt Memmert Máy đo pH Thiết bị xác định protein UV ... đề tài ? ?Nghiên cứu kết hợp phương pháp ủ xilô công nghệ sản xuất chitin - chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm? ?? Nhằm nâng cao hiệu qui trình sản xuất chitin, khắc phục số nhược điểm phương pháp hóa... kết hợp phương pháp ủ xi lô công nghệ sản xuất chitin- chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm? ?? Chính vậy, luận văn tiến hành nghiên cứu nội dung sau: - Đánh giá thành phần phế liệu tôm - Nghiên cứu phương. .. người ta chia kiểu ủ xi lô q trình ủ ủ xi lơ nóng ủ xi lơ lạnh Kiểu ủ xi lơ nóng: Nhiệt độ ủ xi lô từ 40-500C, kiểu ủ xi lô thích hợp với vi khuẩn lactic chịu nhiệt Trong kỹ thuật ủ xi lơ nóng, giai