Tôm và các sản phẩm từ tôm được tiêu thụ rộng rãi trên toàn thế giới và nhu cầu thị trường đang tăng lên.
Chúng là một nguồn giàu canxi, i-ốt, vitamin D, vitamin B3, kẽm, protein và axit béo omega-3 nhưng ít chất béo bão hòa. Hơn nữa, đó còn cung cấp nhiều lợi ích sức khỏe như cải thiện sức khỏe của xương và não, hỗ trợ giảm cân, giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, giảm mỏi mắt và giảm huyết áp, điều này đã dẫn đến sự gia tăng nhu cầu tổng thể của họ trên toàn cầu. Thị trường tôm toàn cầu đạt sản lượng 8,12 triệu tấn vào năm 2020 (theo IMARC, 2021).
Thông thường, tôm được bảo quản và xuất khẩu ở dạng đông lạnh có hoặc không có vỏ, tùy thuộc vào nhu cầu thị trường. Do đó, trong quá trình chế biến tôm, khoảng 50-60% chất thải rắn được tạo ra dưới dạng các sản phẩm phụ chứa đầu, nội tạng, vỏ, v.v. Không những vậy, quá trình rửa và xử lý tôm cũng tạo ra một lượng lớn nước thải. Trong các phụ phẩm và chất thải chứa các thành phần dinh dưỡng có tiềm năng được tái sử dụng như protein, chitin, các sắc tố, enzyme, lipid, khoáng và các vitamin. Hàm lượng của các dưỡng chất phụ thuộc vào bộ phận được ly trích và quy trình chế biến.
Quy trình chế biến tôm
Dưới đây là một quy trình mẫu trong chế biến tôm, theo Nirmal và cộng sự (2020).
Ở giai đoạn vừa thu mua, chất lượng tôm rất dễ bị giảm so với cá hay nhuyễn thễ một phần là do các thành phần phi protein, độ ẩm cao,...
Tôm được xử lý theo các kiểu khác nhau tùy vào mục đích sản phẩm, trong đó ba sản phẩm thường gặp là: tôm nguyên con, tôm đã tháo đầu và tôm đã lột vỏ. Quy trình chế biến được tóm tắt như hình ở trên. Ngay khi tôm vào dây chuyền, tôm được rửa bằng nước thường để rửa bùn đất và cân trọng lượng. Tiếp đến, tôm sẽ được phân lập kiểm tra, tôm không đạt tiêu chuẩn sẽ bị loại bỏ. Tôm đạt tiêu chuẩn sẽ được rửa lại bằng nước clo lạnh vì mục đích vệ sinh. Sau đó, quy trình chia làm ba khu vực chế biến. Sản phẩm sẽ được đóng gói, dán nhãn và bảo quản lạnh.
Chất thải từ chế biến và quá trình ly trích, tái sử dụng
Thành phần sinh học của chất thải được trình bày trong nghiên cứu của Tan, Lee và Chen (2020): 10-40% protein, 15-46% chitin, 30-60% khoáng và 10-40% lipid. Trong đó, có các chất dinh dưỡng giá trị như các amino acid, các vitamin tan trong chất béo (A,D và E), khoáng chất (Canxi & Phopho là chủ yếu) và astaxanthin, chitin,...
Tóm tắt quy trình li trích dưỡng chất từ chất thải sau chế biến tôm (theo Nirmal và ctv, 2020).
Chitin
Chitin là một polysaccharide được coi là chất tạo màng sinh học phổ biến thứ hai trên trái đất sau cellulose, có mật rộng rãi trong vỏ của tôm hoặc các loài giáp xác khác. Chitin là một chất tạo sinh học của β-1,4-N-acetyl glucosamine và chitosan là một dạng polymer đã được khử béo của chitin (Kandra, Challa, & Kalangi Padma Jyothi, 2012). Hàm lượng chitin trong chất thải của tôm thay đổi từ 14 đến 30% so với chất khô, tùy thuộc vào phương pháp khai thác (Tan và cộng sự, 2020). Việc chiết xuất và phân lập chitin và chitosan là một hoạt động chính đối với các nhà nghiên cứu và các ngành công nghiệp, nhờ vào nhiều ứng dụng công nghiệp của chúng (Mao et al., 2017).
Sắc tố
Sắc tố (carotenoid) đóng một vai trò quan trọng trong chức năng sinh lý và cũng tạo ra màu hồng cam đặc trưng cho tôm (Sila, Ghlissi, et al., 2015). Carotenoid là một sắc tố hòa tan trong chất béo và có thể được chiết xuất từ đầu, gan tụy và vỏ của tôm (Gomez-Guillen et al., 2018). Astaxanthin là carotenoid chính chiếm 75–95% tổng sắc tố) được tìm thấy trong vỏ động vật giáp xác (Sila, Ghlissi, et al., 2015)
Protein thủy phân
Protein là các phân tử sinh học cần thiết cho các chức năng sinh lý của cơ thể sống. Loại bỏ chất thải của tôm chứa chất lượng protein cao, bao gồm 45% tổng số protein trong tôm (Kannan, Hettiarachchy, Marshall, Raghavan, & Kristinsson, 2011). Khi chất thải của tôm được thủy phân bằng các enzym phân giải protein, hơn 70% protein có thể được thu hồi dưới dạng dịch thủy phân (Gildberg, Arnesen, Sæther, Rauø, & Stenberg, 2011). Bên cạnh protein, chất thải của tôm là nguồn cung cấp dồi dào các axit amin thiết yếu và không thiết yếu (Suparmi, Edison, Sari, Sumarto, & Susilo, 2020).
PUFA
Axit béo polyunstaurated (PUFA) được biết đến như một axit béo tốt với khả năng tăng cường sức khỏe (Gomez-Guillen et al., 2018). Chất thải của tôm, đặc biệt là gan tụy và giáp đầu ngực là nguồn quan trọng của axit béo ω - 3 không bão hòa cao như axit eicosapentaenoic (EPA, 20: 5n3) và axit docosahexanoenoic (DHA, 22: 6n3), tiếp theo là oleic (C18: 1n9c), palmitic (C16 : 0) và axit linoleic (C18: 2n6c) (Takeungwongtrakul và cộng sự, 2012). Chất béo chiết xuất từ giáp đầu ngực của tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) cho thấy 37,5% PUFA, tiếp theo là 30,4% FA bão hòa và 22,25% FA không bão hòa đơn (Gulzar & Benjakul, 2018). Gần đây, báo cáo mở rộng về khai thác, thành phần, các hoạt tính sinh học khác nhau và các ứng dụng công nghiệp của dầu từ chất thải chế biến tôm đã được xem xét (Gulzar và cộng sự, 2020).
Vitamin E
α –Tocopherol (Vitamin E) là một vitamin tan trong chất béo có đặc tính chống oxy hóa và có chức năng trong hệ cơ và hệ sinh sản. Hàm lượng tocopherol trong chất thải của tôm thay đổi theo các loại hoặc loài khác nhau, tuổi, giới tính, phần chất thải của tôm và loại quy trình khai thác. Mức tocopherol được tìm thấy trong thịt tôm nâu (Merdzhanova, Dobreva, Stancheva, & Makedonski, 2014) và chất thải tôm lên men (đầu và giáp đầu ngực) (Sanches-Silva và cộng sự, 2011) lần lượt là 7,73 và 50,5 mg/100 g. Hàm lượng tocopherol cao hơn (1,26 g/100 g) đã được báo cáo trong chất thải của tôm thẻ chân trắng (Gomez-Estaca và cộng sự, 2017). Tocopherol đóng một vai trò quan trọng trong việc ức chế quá trình peroxy hóa lipid trong hệ thống thực phẩm và ức chế quá trình oxy hóa lipoprotein mật độ thấp trong cơ thể sống.