Ảnh minh họa: Internet

Đầu tôm thẻ chân trắng là nguồn phụ phẩm dồi dào, chứa hàm lượng lớn các chất dinh dưỡng giá trị như protein, lipid, khoáng chất và đặc biệt là carotenoid (chủ yếu là astaxanthin). Việc thu hồi và chế biến chế phẩm đạm giàu carotenoid từ nguồn phụ phẩm này không chỉ giúp gia tăng giá trị kinh tế mà còn cung cấp nguồn nguyên liệu thiết yếu cho công nghiệp thực phẩm và thức ăn chăn nuôi. Astaxanthin tự nhiên được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa vượt trội (gấp 100 lần vitamin E), có khả năng tăng cường hệ miễn dịch, cải thiện màu sắc và tỷ lệ sống cho động vật thủy sản; đồng thời hỗ trợ ngăn ngừa các bệnh mãn tính ở người như ung thư, tiểu đường và tim mạch. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất trong việc ứng dụng astaxanthin là tính kém bền, dễ bị suy giảm hoạt tính dưới tác động của ánh sáng, nhiệt độ và oxy. Để khắc phục hạn chế này, kỹ thuật vi nang hóa bằng chitosan được xem là giải pháp hiệu quả nhằm bao bọc và bảo vệ hoạt chất trước các tác nhân môi trường.

So với các phương pháp sấy phun thường gây biến tính hợp chất nhạy nhiệt, kỹ thuật tạo gel ion (ionic gelation) được ưu tiên lựa chọn nhờ điều kiện thực hiện nhẹ nhàng, chi phí thấp và không sử dụng dung môi hữu cơ độc hại. Trong nghiên cứu này, chitosan – một polymer sinh học từ vỏ tôm – được sử dụng làm vật liệu bao gói nhờ đặc tính tương thích sinh học, khả năng tạo màng tốt và kháng khuẩn. Quá trình tạo hạt dựa trên cơ chế tương tác tĩnh điện giữa các nhóm amino đã proton hóa mang điện tích dương (–NH3+) của chitosan và các nhóm phosphate mang điện tích âm của chất tạo liên kết ngang natri tripolyphosphate (TPP). Tương tác này hình thành nên mạng lưới đa điện giải (polyelectrolyte) bền vững, giúp bảo vệ hoạt chất và kiểm soát quá trình giải phóng. Mặc dù hệ dẫn truyền chitosan-TPP đã được nghiên cứu rộng rãi, nhưng việc ứng dụng hệ này để bao gói chế phẩm hỗn hợp protein-carotenoid thô từ đầu tôm vẫn là một hướng đi mới, ít được công bố so với việc bao gói astaxanthin tinh khiết.

Trên cơ sở đó, bài báo này trình bày quy trình tạo vi nang chitosan/protein-carotenoid (CTS/protein-carotenoid) bằng phương pháp tạo gel ion, với định hướng ứng dụng làm thức ăn nuôi trồng thủy sản chất lượng cao. Các chỉ tiêu được tập trung đánh giá bao gồm: năng suất tạo hạt, độ bền cơ học, đặc điểm hình thái (đường kính, độ tròn), hiệu suất bao gói (protein, astaxanthin) và hiệu quả bảo quản sơ bộ trong các loại bao bì khác nhau.

Nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình vi nang hóa chế phẩm protein-carotenoid từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng phương pháp tạo gel ion. Kết quả cho thấy điều kiện thích hợp để tạo hạt là sử dụng nồng  độ chitosan 2,5% trong dung dịch chất tạo liên kết natri tripolyphosphate (TPP) 3%. Tại điều kiện này, vi nang thu được có chất lượng tốt với hiệu suất tạo hạt đạt 73,7%; độ bền cơ học cao (98,5% sau 48 giờ khuấy); hạt có hình cầu tròn đều (độ tròn 0,99) với đường kính trung bình 2,36 mm. Đặc biệt, vi nang thể hiện khả năng bao gói hiệu quả với hiệu suất bọc astaxanthin đạt 77,3% và hiệu suất bọc protein đạt 87%. Hạt vi nang CTS/protein-carotenoid cho thấy khả năng bảo vệ hoạt chất ổn định trong môi trường nước ở nhiệt độ phòng, đặc biệt khi được bảo quản trong bao bì kín sáng (HDPE). Kết quả này khẳng định tiềm năng ứng dụng chitosan để nâng cao giá trị sử dụng của phụ phẩm tôm trong sản xuất thức ăn thủy sản.