I. Tổng quan về nguyên liệu
Nghiên cứu tập trung vào việc thu nhận N-Acetylglucosamine từ nang mực ống bằng phương pháp enzyme. Nang mực ống là nguồn nguyên liệu dồi dào, chiếm 0.3% sản lượng khai thác mực hàng năm tại Việt Nam. Đây là nguồn phế liệu có tiềm năng lớn trong việc sản xuất chitin và N-Acetylglucosamine do hàm lượng khoáng thấp, giúp tăng hiệu suất thu hồi. N-Acetylglucosamine là thành phần quan trọng trong điều trị bệnh viêm khớp, giúp tăng cường sản xuất chất nhầy dịch khớp và ngăn chặn quá trình thoái hóa khớp.
1.1. Tình hình xuất khẩu mực ống
Sản lượng khai thác mực ống tại Việt Nam đạt khoảng 24.000 tấn/năm, trong đó miền Nam chiếm 70%. Xuất khẩu mực và bạch tuộc đạt 457.9 triệu USD trong 9 tháng đầu năm 2017, tăng 53.5% so với cùng kỳ năm trước. Các sản phẩm mực tươi, sống và đông lạnh chiếm tỷ trọng lớn nhất. Việc tận dụng nang mực ống làm nguyên liệu sản xuất N-Acetylglucosamine không chỉ giúp giảm thiểu phế thải mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị sinh học cao.
1.2. Nguồn phế liệu nang mực ống
Nang mực ống là phần cứng của mực, chiếm tỷ lệ nhỏ trong tổng khối lượng nhưng có hàm lượng chitin cao. Chitin là polymer tự nhiên, có thể chuyển hóa thành N-Acetylglucosamine thông qua quá trình thủy phân enzyme. Việc sử dụng enzyme alcalase để loại bỏ protein và enzyme Viscoenzyme Cassava C để thủy phân chitin là phương pháp hiệu quả, giảm thiểu dư lượng hóa chất so với phương pháp hóa học truyền thống.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp enzyme để thu nhận N-Acetylglucosamine từ nang mực ống. Quy trình bao gồm hai giai đoạn chính: thủy phân protein bằng enzyme alcalase để thu B-chitin và thủy phân B-chitin bằng enzyme Viscoenzyme Cassava C để thu N-Acetylglucosamine. Các thông số tối ưu được khảo sát bao gồm tỷ lệ nang : đệm, pH, nhiệt độ, tỷ lệ enzyme/chất nền (E/S) và thời gian thủy phân.
2.1. Khảo sát điều kiện thủy phân protein
Quá trình thủy phân protein bằng enzyme alcalase được tối ưu hóa với các điều kiện: tỷ lệ nang : đệm 1:5 (w/w), pH 7.5, nhiệt độ 60°C, tỷ lệ E/S 496.35 UI/g và thời gian thủy phân 45 phút. Kết quả cho thấy hiệu suất loại bỏ protein đạt cao nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thu B-chitin.
2.2. Khảo sát điều kiện thủy phân chitin
Quá trình thủy phân B-chitin bằng enzyme Viscoenzyme Cassava C được tối ưu hóa với các điều kiện: nồng độ chitin huyền phù 0.0, pH 5.0, nhiệt độ 55°C, tỷ lệ E/S 3.28% (v/v) và thời gian thủy phân 4.5 giờ. Hiệu suất thu N-Acetylglucosamine đạt 16.33%, với sản phẩm chứa 47% oligochitins và chuỗi chitin ngắn.
III. Kết quả và ứng dụng
Nghiên cứu đã thiết lập thành công quy trình thu nhận N-Acetylglucosamine từ nang mực ống bằng phương pháp enzyme. Hiệu suất toàn quy trình đạt 16.33%, với sản phẩm chứa 15% N-Acetylglucosamine. Phương pháp này không chỉ tận dụng nguồn phế liệu thủy sản mà còn giảm thiểu tác động môi trường so với phương pháp hóa học truyền thống.
3.1. Giá trị thực tiễn
N-Acetylglucosamine có ứng dụng rộng rãi trong dược phẩm và thực phẩm chức năng, đặc biệt là trong điều trị bệnh viêm khớp. Việc sản xuất N-Acetylglucosamine từ nang mực ống bằng phương pháp enzyme giúp giảm giá thành sản phẩm, đồng thời tạo ra sản phẩm có giá trị sinh học cao, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững.
3.2. Hướng phát triển
Nghiên cứu mở ra hướng đi mới trong việc tận dụng nguồn phế liệu thủy sản để sản xuất các sản phẩm có giá trị cao. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình, nâng cao hiệu suất và mở rộng ứng dụng của N-Acetylglucosamine trong các lĩnh vực khác như công nghệ sinh học và hóa sinh.
