Về bản chất, sản xuất amino acid từ thịt tôm dựa trên quá trình thủy phân protein. Protein trong thịt tôm gồm nhiều loại cấu trúc phức tạp, từ myofibrillar protein, sarcoplasmic protein cho đến collagen. Khi xử lý bằng enzyme (protease), acid, kiềm hoặc kết hợp nhiều phương pháp, các chuỗi polypeptide sẽ bị phân cắt, giải phóng các acid amin tự do hoặc chuỗi peptide ngắn. Enzyme thường được ưa chuộng hơn do tính chọn lọc cao, ít sinh ra sản phẩm phụ và tạo ra amino acid có hoạt tính sinh học tốt. Ví dụ, việc sử dụng enzyme alcalase hoặc papain có thể tạo ra hỗn hợp giàu glutamic acid, lysine, leucine và các acid amin khác. Những hợp chất này không chỉ có giá trị dinh dưỡng mà còn mang tính năng cảm quan quan trọng, như glutamic acid và aspartic acid góp phần tạo vị umami đặc trưng.

Ứng dụng của amino acid từ thịt tôm rất đa dạng. Trong ngành thực phẩm, amino acid tự do được dùng làm chất tạo vị (flavor enhancer), đặc biệt là glutamic acid và các peptide nhỏ, tạo nên hương vị đậm đà cho nước chấm, súp, gia vị hoặc thực phẩm chế biến sẵn. Ngoài ra, một số peptide thủy phân từ protein tôm còn thể hiện hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, hạ huyết áp, kháng khuẩn, từ đó mở ra triển vọng ứng dụng trong thực phẩm chức năng. Trong ngành dược phẩm, amino acid thu được có thể làm nguyên liệu sản xuất thuốc, dung dịch dinh dưỡng truyền tĩnh mạch hoặc chế phẩm bổ sung cho bệnh nhân suy dinh dưỡng. Trong lĩnh vực công nghiệp, một số amino acid còn được sử dụng để sản xuất chất hoạt động bề mặt sinh học, vật liệu sinh học hoặc làm nguyên liệu cho công nghệ lên men.

Vai trò của việc phát triển công nghệ sản xuất amino acid từ thịt tôm còn nằm ở khía cạnh tận dụng phụ phẩm và nâng cao giá trị kinh tế. Ngành chế biến tôm trên thế giới, đặc biệt ở Việt Nam, Thái Lan và Ấn Độ, hằng năm tạo ra lượng lớn phụ phẩm như đầu, vỏ, thịt vụn. Thay vì chỉ dùng làm bột cá, thức ăn chăn nuôi hoặc bỏ đi, việc khai thác protein từ những phần này để sản xuất amino acid sẽ giúp gia tăng giá trị, giảm lãng phí tài nguyên và hạn chế ô nhiễm môi trường. Đây cũng là bước đi phù hợp với xu hướng kinh tế tuần hoàn và nông nghiệp bền vững.

Tuy nhiên, để hiện thực hóa tiềm năng, ngành công nghệ thực phẩm phải đối mặt với nhiều thách thức. Thách thức đầu tiên là công nghệ thủy phân và tinh sạch. Mỗi loại enzyme có điều kiện hoạt động tối ưu về pH, nhiệt độ và thời gian, đòi hỏi nghiên cứu tỉ mỉ để đạt hiệu suất cao và kiểm soát được thành phần sản phẩm. Nếu dùng phương pháp hóa học như acid hoặc kiềm, chi phí thấp hơn nhưng dễ tạo tạp chất, gây khó khăn cho quá trình tinh chế, đồng thời ảnh hưởng đến chất lượng amino acid.

Thách thức thứ hai liên quan đến quy mô và chi phí sản xuất. Quy trình enzymatic hydrolysis hiện nay còn đắt đỏ do giá enzyme cao và yêu cầu công nghệ tinh chế phức tạp. Để sản phẩm amino acid từ tôm có khả năng cạnh tranh trên thị trường, cần có những bước tiến trong công nghệ enzyme tái sử dụng, tối ưu hóa điều kiện phản ứng và ứng dụng công nghệ màng hoặc sắc ký để thu hồi amino acid hiệu quả.

Một trở ngại khác là an toàn thực phẩm và pháp lý. Nguyên liệu tôm dễ bị nhiễm vi sinh vật hoặc dư lượng kháng sinh nếu không kiểm soát chặt chẽ. Do đó, quy trình sản xuất amino acid phải tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về an toàn thực phẩm và dược phẩm. Ngoài ra, khung pháp lý về việc công nhận amino acid từ nguồn hải sản còn chưa đồng nhất giữa các quốc gia, gây khó khăn cho việc thương mại hóa quốc tế.

Cuối cùng, thách thức lớn đến từ tâm lý và nhận thức của người tiêu dùng. Dù amino acid từ tôm về bản chất giống hệt amino acid từ các nguồn khác, nhưng sản phẩm chế biến từ phụ phẩm hải sản đôi khi gặp rào cản tâm lý. Điều này đòi hỏi chiến lược truyền thông rõ ràng, minh bạch về quy trình sản xuất, chứng minh lợi ích sức khỏe và an toàn để tạo lòng tin cho thị trường.

Tóm lại, sản xuất amino acid từ thịt tôm là một hướng đi tiềm năng cho ngành công nghệ thực phẩm và sinh học, mang lại lợi ích kép: bổ sung nguồn dinh dưỡng chất lượng cao, đồng thời tận dụng phụ phẩm nông–thủy sản, góp phần phát triển bền vững. Các amino acid này có thể ứng dụng rộng rãi từ thực phẩm, thực phẩm chức năng, dược phẩm cho đến công nghiệp, cho thấy vai trò quan trọng trong chuỗi giá trị mới. Tuy nhiên, công nghệ thủy phân, chi phí sản xuất, an toàn thực phẩm và nhận thức thị trường vẫn là những thách thức lớn. Chỉ khi giải quyết được các vấn đề này, amino acid từ thịt tôm mới thực sự trở thành sản phẩm thương mại bền vững, góp phần nâng cao giá trị ngành thủy sản và mở rộng cơ hội cho ngành công nghệ thực phẩm trong tương lai.