i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, em đã nhận được sự giúp từ nhiều cá nhân, tổ chức và gia đình. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Cô giáo Ngô Thị Hoài Dương, người trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và hỗ trợ trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Quý thầy cô giáo và đặc biệt quý thầy cô trong khoa Chế Biến trường Đại Học Nha Trang đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm trong suốt thời gian học tập tại trường. Ban giám đốc và các anh chị quản lí phòng thí nghiệm viện Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường, trường Đại Học Nha Trang đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em thực hiện đề tài. Cảm ơn quý bạn bè đã giúp đỡ trong suốt thời gian cùng thực hiện đề tài tốt nghiệp. Cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ba mẹ, gia đình đã động viên tinh thần cũng như vật chất lớn nhất, giúp con vượt qua khó khăn trong suốt bốn năm ngồi trên ghế giảng đường và trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Nha trang, tháng 7 năm 2011 Sinh viên Hoàng Thị Nhạn ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3 1.1. Khái quát về phế liệu tôm 3 1.1.1. Phân loại nguyên liệu tôm 3 1.1.2. Tôm thẻ chân trắng 4 1.1.2.1. Tình hình phát triển của tôm thẻ chân trắng 4 1.1.2.2. Thành phần của tôm thẻ chân trắng 5 1.1.2.3. Nguồn phế liệu tôm thẻ chân trắng 7 1.1.2.4. Các hướng tận dụng phế liệu tôm thẻ chân trắng 8 1.2. Khái quát về các chất chống oxi hóa 8 1.2.1. Khái niệm chung 8 1.2.2. Ứng dụng của các chất chống oxi hóa 10 1.2.2.1. Trong thực phẩm 10 1.2.2.2. Trong y học 10 1.3. Khái quát về enzyme 11 1.3.1. Bản chất sinh học của enzyme 11 1.3.2. Cơ chế tác dụng của enzyme 12 1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng enzyme 12 1.3.4. Tính chất đặc hiệu của enzyme 13 1.3.5. Hoạt độ Enzyme 14 1.3.6. Khái quát về enzyme protease 14 1.3.6.1. Định nghĩa 15 1.3.6.2. Phân loại 15 1.3.6.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân protein 17 1.4. Các công trình nghiên cứu và ứng dụng của nguyên liệu còn lại trong chế biến sản phẩm từ nguyên liệu tôm 20 iii 1.4.1. Các công trình nghiên cứu nước ngoài 20 1.4.2. Các công trình nghiên cứu trong nước 22 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1. Đối tượng nghiên cứu 25 2.1.1. Nguyên liệu đầu tôm 25 2.1.2. Enzyme Protease 25 2.1.3. Hóa chất 26 2.2. Nội dung nghiên cứu 26 2.2.1. Xác định thành phần hóa học cơ bản phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng. 26 2.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lí nguyên liệu (ép, không ép) đến hiệu quả thủy phân 26 2.2.3. So sánh mức độ thủy phân, khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng bằng hai loại enzyme Alcalase, Protamex. 26 2.3. Phương pháp nghiên cứu và xử lí số liệu 26 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu 26 2.3.2. Phương pháp xử lí số liệu 28 2.4. Bố trí thí nghiệm 29 2.4.1. Xác định thành phần hóa học của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng 29 2.4.2. Ảnh hưởng của xử lí nguyên liệu 32 2.4.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme và thời gian khi thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex. 33 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻ chân trắng 34 iv 3.2. Ảnh hưởng của xử lí nguyên liệu (ép, không ép) trước khi thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 36 3.3. So sánh hiệu quả của việc sử dụng 2 enzyme Alcalase và Protamex để thủy phân đầu tôm theo thời gian và tỷ lệ enzyme bổ sung 38 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 47 Kết luận 47 Đề xuất ý kiến 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 52 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần khối lượng cơ bản của tôm thẻ chân trắng 6 Bảng 1.2: Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm thẻ chân trắng 7 Bảng 1.3: Mức độ ứng dụng của một số enzyme quan trọng trên thế giới 14 Bảng 3.1: Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻ chân trắng 34 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của xử lí nguyên liệu đến hàm lượng protein hòa tan khi thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 53 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của xử lí nguyên liệu đến khả năng khử gốc DPPH của dịch thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 53 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng protein hòa tan khi thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 54 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng khử gốc DPPH của dịch thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 55 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hàm lượng protein hòa tan khi thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 56 Bảng 3.7: Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến khả năng khử gốc DPPH của dịch thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 57 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Phản ứng thủy phân protein 17 Hình 2.1: Công thức tạo phức khi cho thuốc thử biuret vào protein 27 Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 29 Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm xác định thành phần hóa học trong đầu tôm 30 Hình 2.3: Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 31 Hình 3.1: Ảnh hưởng của xử lý nguyên liệu đến hiệu quả thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 36 Hình 3.2: Ảnh hưởng của xử lí nguyên liệu đến khả năng chống oxi hóa dịch thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 37 Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả thủy phân bằng enzyme Protamex và Alcalase 39 Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân lên khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân bằng enzyme Alcalse và Protamex 41 Hình 3.5: Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hiệu quả thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 44 Hình 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex 45 1 MỞ ĐẦU Ngày nay, ngành công nghiệp chế biến ngày càng phát triển, sản lượng xuất khẩu ngày càng tăng, đặc biệt là công nghiệp chế biến các sản phẩm thủy sản, trong đó có các sản phẩm chế biến từ tôm. Cùng với sự tăng trưởng trong việc sản xuất các mặt hàng từ tôm, lượng nguyên liệu còn lại: đầu và vỏ tôm ngày càng tăng lên. Trước đây hầu hết các công ty đều bán lượng phế liệu này với giá rẻ cho các nhà máy chế biến thức ăn gia súc, khi lượng phế liệu không được sử dụng hết thì gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Hiện nay, đầu và vỏ tôm được dùng để sản xuất chitin – chitosan. Việc này làm tăng giá trị của nguyên liệu còn lại trong chế biến các sản phẩm từ tôm. Tuy nhiên, với ứng dụng này thì lượng protein và các sắc tố tồn tại trên nguyên liệu còn lại chưa được tận thu và quan tâm đúng mức gây lãng phí và ô nhiễm môi trường do hàm lượng protein cao trong nước thải. Việc kết hợp thu protein và các chất màu bằng cách sử dụng protease trong quá trình sản xuất chitin – chitosan là rất cần thiết một mặt làm giảm ô nhiễm môi trường và làm tăng giá trị sử dụng cho nguyên liệu còn lại trong chế biến các sản phẩm từ tôm. Mặt khác, protein trong tôm là protein hoàn hảo, các chất màu là những chất có khả năng chống oxi hóa. Việc đánh giá hoạt tính sinh học của dịch thu được sau thủy phân trong công đoạn khử protein góp phần đánh giá đúng mức giá trị của protein, đồng thời mở ra hướng tận thu, ứng dụng cao hơn cho sản phẩm thủy phân này. Được sự phân công của bộ môn Công Nghệ Chế Biến, khoa Chế Biến trường Đại Học Nha Trang, dưới sự hướng dẫn của cô giáo Ngô Thị Hoài Dương em đã thực hiện đề tài: 2 “Nghiên cứu thủy phân protein trong phế liệu đầu tôm bằng enzyme Alcalase và Protamex; đánh giá khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân”. Đề tài được thực hiện trên phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng được thu mua từ công ty F17. Kết quả của đề tài sẽ giúp đánh giá hoạt tính sinh học của dịch thu được khi thủy phân đầu tôm bằng enzyme Protamex so với Alcalase, một enzyme vẫn thường được dùng để thủy phân đầu tôm hiện nay, từ đó mở ra hướng sử dụng sản phẩm thủy phân này trong thực phẩm và thực phẩm chức năng. Đồng thời, đóng góp vào tài liệu nghiên cứu các hướng tận dụng nguyên liệu còn lại trong chế biến các sản phẩm từ tôm. Đề tài tốt nghiệp được thực hiện trong thời gian có hạn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong sự đóng góp ý kiến quí báu của quý thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn! 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Khái quát về phế liệu tôm 1.1.1. Phân loại nguyên liệu tôm [2] Tôm là đối tượng rất quan trọng của ngành thủy sản nước ta hiện nay. Ở Việt Nam có khoảng 255 loài tôm thuộc 68 giống trong 21 họ. Được phân bố ở các vùng biển xa bờ, vùng biển ven bờ và các khu vực nội địa. Giới thiệu một số đối tượng quan trọng: a. Họ tôm he (Penaeidae) Tôm Sú (Panaeus monodon): còn gọi là tôm cỏ, có kích thước lớn. Tôm có chiều dài khai thác 150-250mm với khối lượng từ 50 đến 150g. Tôm sú phân bố rộng, tập trung nhiều ở độ sâu 10 - 25m. Tôm tự nhiên có quanh năm tuy nhiên mùa vụ chính vào tháng 2-4 và 7-10 hàng năm. Tôm sú là loài tôm có thịt chắc, thơm ngon, có giá trị kinh tế cao, đây là đối tượng nuôi chủ yếu ở nước ta là nguồn nguyên liệu chế biến quanh năm cho các nhà máy chế biến tôm. Tôm He mùa (Panaeus merguiensis): còn gọi là tôm bạc hay tôm lớt, phân bố rộng. mùa vụ khai thác từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau và 5-9. tôm có chiều dài khai thác 140-200mm với khối lượng 40-145g Tôm Thẻ (Panaeus semisulcatus): còn gọi là tôm sú vằn. tôm phân bố từ nông đến sâu nhưng tập trung chủ yếu ở độ sâu 20-40m. Mùa vụ khai thác từ tháng 2-4 và 7-9. có chiều dài khai thác khoảng 120-250mm với khối lượng từ 40-145g. Tôm Rảo (metapennacus ensis): còn gọi là tôm chì. Tôm có nhiều ở vùng biển nam trung bộ. Mùa vụ khai thác từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau và từ tháng 6-8. Tôm Rảo có kích thước trung bình, chiều dài khai thác khoảng 100-180mm với khối lượng 20-50g. Ngoài ra còn một số tôm He có giá trị kinh tế khác. 4 b. Họ tôm vỗ (Scyllaridae) Tôm Vỗ (Ibacus ciliatus): tôm vỗ phân bố khá rộng. Trữ lượng khai thác ở Việt Nam khá lớn. Chiều dài khai thác 140-210 và khối lượng khoảng 80-300g. Tôm Vỗ là loài tôm có thịt chắc, thơm ngon, có giá trị kinh tế. c. Họ tôm Hùm (Homaridae) và họ tôm Rồng (Palinurdae) Tôm Hùm sao (Panulirus ornatus): có kích thước lớn, phân bố rộng, xuất hiện quanh năm. Chiều dài khai thác trung bình 250-450mm với khối lượng 1230-2320g. Tôm Hùm đỏ (Panulirus longipes): phân bố từ Quảng Bình đến Bình thuận, tập trung nhiều ở Cam Ranh. Mùa vụ khai thác từ tháng 7-9. chiều dài khai thác 160-280mm với khối lượng 245-495g. Tôm Hùm sỏi (Panulirus stimpsoni): còn gọi là tôm Hùm đá. Phân bố rộng, xuất hiện quanh năm nhưng tập trung vào các tháng 11,12 và tháng 1 năm sau. Chiều dài khai thác 165-350mm với khối lượng 275-585g d. Họ tôm Càng (Palaemonidae) Tôm Càng xanh (Macrobrachium rosenbergii): là đối tượng nuôi và khai thác tự nhiên lớn trong sông ngòi, kênh rạch, đầm đìa và ao vùng đồng bằng Nam Bộ. mùa vụ khai thác quanh năm nhưng tập trung từ tháng 10 đến tháng 12. Tôm có chiều dài khai thác trung bình 110-200mm và khối lượng 30-120g. 1.1.2. Tôm thẻ chân trắng Tên tiếng Anh: White Leg shrimp Tên khoa học: Penaeus vannamei 1.1.2.1. Tình hình phát triển của tôm thẻ chân trắng Với nhu cầu ngày càng cao của con người, công nghiệp chế biến ngày càng phát triển, sản lượng chế biến thủy sản ngày càng tăng lên, đặc biệt là các sản phẩm chế biến từ tôm. Trong công nghệ chế biến thuỷ sản xuất khẩu [...]... nhiên liệu sinh học tương đương với dầu khí[30] Việc sản xuất chitin-chitosan cũng được nghiên cứu nhiều Đây là một hướng tận dụng phế liệu tôm tốt và đang được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Các chất chống oxi hóa trong phế liệu vỏ tôm đã được nghiên cứu bởi Seymour và Li (1996) Kết quả nghiên cứu cho thấy các chất chống oxi hóa trong vỏ tôm là các protein mà đơn phân là các axit amin chứa gốc phenol trong. .. hiệu quả thủy phân 2.2.3 So sánh mức độ thủy phân, khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng bằng hai loại enzyme Alcalase, Protamex 2.3 Phương pháp nghiên cứu và xử lí số liệu 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu a Phương pháp bố trí thí nghiệm Các thí nghiệm được bố trí theo phương pháp cổ điển b Phương pháp phân tích các chỉ tiêu [4] + Xác định hàm lượng protein tổng số bằng. .. test DPPH Đánh giá khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân bằng Protamex so với các Alcalase Xác định khả năng chống oxy hóa thông qua khả năng kiểm soát gốc tự do DPPH ( 2,2-Diphenyl-1-picryl hydrazyl) Khả năng kiểm soát gốc tự do DHHP được xác định dựa vào phương pháp đã được Huỳnh Nguyễn Duy Bảo, Yoshihiro Ochiai , Toshiaki Ohshima (2010) sử dụng để kiểm tra khả năng chống oxi hóa của dịch chiết... Số liệu được xử lý để tính toán trên phần mềm Excel Tất cả các số liệu được lấy từ kết quả trung bình cộng của 3 lần thí nghiệm (độ tin cậy 95%) 2.4 Bố trí thí nghiệm Xác định thành phần hóa học Phế liệu tôm (ép, chưa ép) Thủy phân bằng enzyme Alcalase Protamex Dịch thủy phân Xác định độ thủy phân Kiểm tra khả năng chống oxi hóa So sánh hiệu quả của 2 Enzyme Đề xuất enzyme sử dụng cho thủy phân đầu tôm. .. định thành phần hóa học của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng Thành phần hóa học của đầu tôm, dịch ép đầu tôm và bã sau ép được tiến hành như sau: 30 Đầu tôm 1000g 1000g Ép Dịch ép Bã ép Xác định thành phần hóa học: ẩm, tro, protein tổng số Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm xác định thành phần hóa học trong đầu tôm Tiến hành thí nghiệm xác định thành phân hóa học cơ bản của nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng... hai sản phẩm là protein thủy phân, các sắc tố trong dịch thủy phân và chitin-chitosan Nguồn protein trong dịch thủy phân thường được tận thu bằng ba phương pháp chủ yếu là dùng nhiệt, pH, và các chất trợ lắng Sản phẩm protein thu được thường được tận dụng bổ sung vào thức ăn gia súc Tuy nhiên, một số nghiên cứu gần đây cho thấy dịch thủy phân thu được khi thủy phân phế liệu bằng các enzyme khác nhau... đặn, nhanh chóng 20 g Độ tươi của nguyên liệu: Độ tươi của phế liệu tôm có vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng của dịch thủy phân, sản phẩm protein thu hồi từ quá trình thủy phân và chitin, đặc biệt hoạt tính sinh học của sản phẩm thủy phân giảm đi đáng kể Độ tươi của phế liệu tôm giảm thì chất lượng của protein giảm do có sự phân hủy protein trong đầu tôm tạo thành những sản phẩm cấp thấp như:... astaxanthin từ phế liệu tôm cũng được nghiên cứu nhiều trên thế giới Bằng phương pháp hóa học và phương pháp sinh học một nhóm các nhà nghiên cứu ở Iran đã chiết xuất được astaxanthin từ phế liệu đầu tôm, bã sau khi chiết được carotenoid sẽ là nguyên liệu để sản xuất chitinchitisan Năm 2007, bằng các test thử về khả năng chống oxi hóa, một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra chất chống oxi hóa có trong. .. phẩm của quá trình thủy phân và cải thiện các tính chất của sản phẩm thủy phân này Giá trị dinh dưỡng của protein được giữ nguyên hay tăng lên khi thủy phân bằng enzyme, protein bị cắt mạch tạo thành các peptid hay các axit amin 1.3.6.1 Định nghĩa Protease hay peptidase (EC.3.4.-.-) là nhóm enzyme thủy phân có khả năng cắt mối liên kết peptide (-CO~NH-) trong các phân tử polypeptide, protein và một... dụng cao hơn cho sản phẩm thủy phân, có thể ứng dụng sản phẩm thủy phân này trong thực phẩm chức năng và y dược 1.2 Khái quát về các chất chống oxi hóa 1.2.1 Khái niệm chung Chất chống oxi hóa là một loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxi hóa chất khác Phản ứng oxi hóa là loại phản ứng hóa học trong 9 đó electron được chuyển sang các chất oxi hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh . Nghiên cứu thủy phân protein trong phế liệu đầu tôm bằng enzyme Alcalase và Protamex; đánh giá khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân . Đề tài được thực hiện trên phế liệu đầu tôm thẻ. hưởng của thời gian thủy phân lên khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân bằng enzyme Alcalse và Protamex 41 Hình 3.5: Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hiệu quả thủy phân bằng enzyme Alcalase và. sánh mức độ thủy phân, khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng bằng hai loại enzyme Alcalase, Protamex. 26 2.3. Phương pháp nghiên cứu và xử lí số liệu 26 2.3.1.