i LỜI CẢM ƠN Đồ án này là chuyên khảo mang tính tổng hợp cuối cùng của thời sinh viên, để tôi hoàn thành chương trình đại học của mình. Đây cũng như một cơ hội cuối cùng để tôi có thể bày tỏ tấm lòng của mình đến với những người luôn trong suy nghĩ của tôi. Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành và kính trọng đến với Th.S Ngô Thị Hoài Dương - người đã tận tình hướng dẫn, góp nhiều ý kiến quý giá, thiết thực và đã để lại trong tôi bao kỉ niệm đẹp trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy, cô Viện công nghệ sinh học & môi trường, Bộ môn hóa sinh – vi sinh thực phẩm – Khoa chế biến - Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình hoàn thành đề tài. Đồng gửi đến những người thân, bạn bè đã chân thành giúp đỡ và gắn bó với tôi trong suốt quãng đời sinh viên. Xin chúc Bố mẹ, các Thầy cô và những người đã đồng hành cùng tôi lời chúc sức khoẻ và có nhiều niềm vui trong thời gian sắp tới. Nha Trang, tháng 07 năm 2010 Sinh viên thực hiện Đào Thị Tuyết Mai ii MỤC LỤC. LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC. ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG. v DANH MỤC HÌNH. vi LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2 1.1. PHẾ LIỆU TÔM VÀ KHẢ NĂNG TẬN DỤNG 2 1.1.1 Xuất khẩu tôm ở Việt Nam và tận dụng phế liệu 2 1.1.2. Thành phần tính chất của phế liệu tôm 6 1.1.3. Biện pháp sử dụng phế liệu tôm tại Việt Nam 7 1.2. ENZYME PROTEASE VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ PHẾ LIỆU 14 1.2.1 Đặc tính của Enzyme protease 14 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của Enzyme protease. 15 1.2.3 Nguồn thu nhận Enzyme protease 20 1.2.4 Ứng dụng của Enzyme protease trong xử lý phế liệu 23 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 29 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 29 2.1.1 Dịch đầu tôm. 29 2.1.2 Enzyme Protamex 29 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 30 2.2.1 Phương pháp thu nhận mẫu 30 2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 31 2.2.2.1 Xác định hiệu suất thu dịch ép 33 2.2.2.2 Xác định thành phần hóa học cơ bản của dịch tôm. 34 2.2.2.3 Xác định chế độ thủy phân dịch tôm. 35 iii 2.2.3 Phương pháp xác định các chỉ tiêu 37 2.2.4 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu. 37 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. 38 3.1 Hiệu suất thu dịch ép đầu tôm từ phế liệu 38 3.2 Thành phần hóa học cơ bản của dịch tôm thẻ. 39 3.3 Kết quả nghiên cứu hiệu quả thủy phân dịch tôm bằng Enzyme Protamex. 40 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 49 4.1 Kết luận. 49 4.2 Đề xuất ý kiến 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 50 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. KL : Khối lượng. HL : Hàm lượng. TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam. NL : Nguyên liệu. TP : Thủy phân. v DANH MỤC BẢNG. Bảng 1.1 Thành phần trọng lượng của tôm (%) 4 Bảng 2.1 Bố trí thí nghiệm theo qui hoạch thực nghiệm với biến ảo của quá trình thủy phân bằng enzyme Protamex 36 Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm tại tâm phương án 36 Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của dịch tôm thẻ chân trắng 39 Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm ma trận quy hoạch thực nghiệm 41 Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm tại tâm phương án 42 Bảng 3.4 Kết quả kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy 43 Bảng 3.5 Bảng kết quả kiểm định sự tương thích của phương trình hồi quy. 43 Bảng 3.6 Kết quả tối ưu hóa quá trình thủy phân dịch ép đầu tôm bằng Enzyme Protamex 46 vi DANH MỤC HÌNH. Hình 1.1 Cấu trúc chitin 7 Hình 1.2 Cấu trúc chitosan. 8 Hình 1.3 Chất kìm hãm cạnh tranh. 17 Hình 1.4 Chất kìm hãm không cạnh tranh 18 Hình 1.5 Chất kìm hãm hỗn tạp. 18 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát. 31 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hiệu suất thu dịch ép đầu tôm 33 Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng chất khô trong dịch tôm 34 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng khoáng tổng số trong dịch tôm 35 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng protein trong dịch tôm. 36 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng đạm acid amin trong dịch tôm 37 Hình 3.1. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất thu dịch ép 38 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn mức độ thủy phân protein ở các điều kiện. 46 Hình 3.3 Quy trình thủy phân dịch đầu tôm bằng Enzyme Protamex đề xuất 48 1 LỜI MỞ ĐẦU Ngành chế biến thủy sản trong nước và trên thế giới hàng năm đã thải ra một lượng lớn các phế liệu. Trước đây nó được xem và xử lý như một loại chất thải. Chi phí xử lý lượng phế liệu này rất lớn nhưng hiệu quả xử lý thì không cao và kết quả nó vẫn ảnh hưởng đáng kể đến môi trường. Ngày nay khoa học phát triển, nhiều nghiên cứu đã cho thấy được giá trị của nguồn phụ phế phẩm thủy sản và việc nghiên cứu sản xuất, ứng dụng các sản phẩm sản xuất từ nguồn phế liệu này ngày càng được đẩy mạnh. Điều này không chỉ đem lại nguồn lợi ích to lớn cả về kinh tế mà còn cả lợi ích xã hội và đặc biệt giải quyết được vấn đề môi trường. Một trong những phế liệu thủy sản có sản lượng rất lớn và có chứa nhiều hợp chất giá trị cao đó là phế liệu từ tôm. Phế liệu tôm đã được sử dụng là nguyên liệu sản xuất chitin – chitosan có ứng dụng lớn trong nhiều ngành như công nghiệp, nông nghiệp, y học, thực phẩm ngoài ra phế liệu đầu tôm còn ứng dụng để thu bột đạm sản xuất thức ăn chăn nuôi nâng cao giá trị dinh dưỡng hay thu các chế phẩm Enzyme nội tạng ứng dụng trong quá trình thủy phân. Theo nghiên cứu cơ bản cho thấy trong phế thải tôm chứa một lượng dịch khá lớn và cụ thể là dịch đầu tôm có chứa hàm lượng protein cao nhưng chưa được tận dụng. Đây là một nguồn lợi lớn cần được nghiên cứu và ứng dụng. Vì thế em đã chọn đề tài “nghiên cứu quá trình thủy phân dịch ép đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Protamex” để có thể áp dụng kiến thức đã học nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số tới quá trình thủy phân dịch đầu tôm, từ đó nâng cao hiệu suất thu hồi protein từ phế liệu tôm. Nội dung đề tài: - Tổng quan về enzyme protease và quá trình thủy phân protein. - Xác định thành phần hóa học cơ bản của dịch ép đầu tôm thẻ chân trắng. - Xác định các thông số tối ưu cho quá trình thủy phân dịch ép đầu tôm bằng Enzyme Protamex . 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 PHẾ LIỆU TÔM VÀ KHẢ NĂNG TẬN DỤNG 1.1.1 Xuất khẩu tôm ở Việt Nam và tận dụng phế liệu * Xuất khẩu tôm ở Việt Nam Thủy sản là một trong những mặt hàng xuất khẩu chính của xuất khẩu Việt Nam. Trong số đó các sản phẩm từ tôm luôn chiếm vị trí rất quan trọng, hàng năm kim ngạch xuất khẩu của các mặt hàng này đem lại lớn. Theo thống kê mới nhất của FAO về xuất khẩu tôm sú trên thế giới, số liệu năm 2006, Việt Nam tiếp tục 4 năm liền đứng thứ 1 về giá trị xuất khẩu, đạt 1,25 tỷ USD. Về sản lượng Việt Nam đứng thứ 4, với 131,615 tấn sau Thái Lan, Ấn Độ, Indonesia. ( VASEP) Số liệu xuất khẩu tôm của Việt Nam cho thấy ngành này vẫn tiếp tục tăng trưởng mặc dù 2009 là năm hết sức khó khăn do ảnh hưởng suy thoái kinh tế toàn cầu. Theo Hải quan Việt Nam, đến hết tháng 11 của năm 2009, số liệu xuất khẩu mặt hàng tôm đi các thị trường của Việt Nam đạt: 190.490,000 tấn, trị giá 1,518 tỷ USD. Cả nước có hơn 300 doanh nghiệp tham gia xuất khẩu tôm, trong đó có 60 doanh nghiệp dẫn đầu chiếm hơn 80% kim ngạch; 120 doanh nghiệp có giá trị xuất khẩu tôm hơn 1 triệu USD. Chủ yếu xuất cho các thị trường lớn như Nhật, Hoa Kỳ, Úc, Anh, Belgium, Canada, Trung Quốc, Đức, Đài Loan và Nam Triều Tiên. Về loài tôm, trên thị trường thế giới từ chỗ tôm sú là sản phẩm chủ lực và dẫn đầu về giá trị xuất khẩu trong các mặt hàng thủy sản đông lạnh thì đến nay theo tính toán của một số tổ chức thủy sản quốc tế tiêu thụ tôm thẻ chân trắng đang chiếm 2/3 tiêu thụ tôm toàn cầu. Năm 2009, xuất khẩu tôm được giữ vững, phần nhiều nhờ công đóng góp của con tôm thẻ chân trắng. Tỷ lệ tôm thẻ chân trắng vẫn tiếp tục xu hướng tăng dần lên trong cơ cấu chung bởi loại tôm này có năng suất cao, chất lượng tương đương mà giá thành nuôi lại rẻ hơn. Hơn nữa người tiêu dùng trên thế giới đang thắt chặt chi tiêu, cần mua tôm giá rẻ tôm thẻ chân trắng càng có lợi thế bứt phá. Mặt khác Việt Nam có lợi thế ở thị trường tôm chân trắng cỡ nhỏ do có nguồn lao động. Thống kê năm 2009 cho thấy, Nhật Bản gia tăng nhập khẩu tôm chân trắng, chiếm 18% khối lượng, Mỹ thị trường nhập khẩu tôm chân trắng lớn 3 nhất chiếm 28%. Theo thống kê sơ bộ, xuất khẩu tôm thẻ chân trắng năm 2009 đạt hơn 50,000 tấn với kim ngạch hơn 300 triệu USD. Năm 2009, theo hiệp hội VASEP riêng ngành tôm đạt khối lượng xuất khẩu gần 210 nghìn tấn với kim ngạch xuất khẩu trên 1,67 tỷ USD, so với năm 2008 tăng 9,4% về khối lượng và 3% về giá trị. Cũng theo tổng thư kí hiệp hội VASEP năm 2010 xuất khẩu tôm chân trắng của Việt Nam dự kiến đạt 500 triệu USD, sản lượng đạt khoảng 150 000 tấn, tăng gấp đôi năm ngoái. Cùng với sự tăng nhanh sản lượng xuất khẩu sản phẩm tôm ra thị trường thì nguồn phế liệu do ngành này tạo ra cũng tăng lên nhanh chóng. Theo thống kê của tổ chức Nông Lâm thế giới FAO thì sản lượng tôm trên thế giới khoảng trên dưới 4 triệu tấn /năm. Hầu hết sản lượng tôm trên thế giới từ các nước đang phát triển như: Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Ecudo, Malaysia, Ấn Độ, và Indonexia. Theo đó đã tạo ra một lượng phế liệu tôm rất lớn, ước tính có khoảng 1,6 triệu tấn/năm. [1] Các sản phẩm tôm xuất khẩu rất đa dạng chủ yếu là sản phẩm: - Tôm nguyên con (HOSO) cấp đông IQF. - Tôm vỏ bỏ đầu (HLSO) cấp đông IQF, block. - Tôm PDTO hấp cấp đông IQF (IQF CPTO). - Tôm vỏ bỏ đầu hấp cấp đông IQF. - Tôm PDTO hấp cấp đông IQF. - Tôm PDTO NOBASHI. - Tôm NOBASHI tẩm bột ( EBI FURAI). - Tôm PD, PTO xẻ bướm tẩm bột. - Tôm lột PTO ( bỏ đầu, bỏ vỏ còn đuôi) cấp đông IQF, block. - Tôm lột PD ( bỏ đầu, bỏ vỏ, bỏ đuôi) cấp đông IQF, block. - Tôm lột PTO xiên que đông IQF. - Tôm lột PD xiên que đông IQF. Phần lớn tôm được đưa vào chế biến dưới dạng tôm vỏ bỏ đầu hoặc tôm lột PTO. Từ thực tế đó ta thấy chất thải rắn trong sản xuất sản phẩm từ tôm chủ yếu là 4 đầu và vỏ nhưng tỷ lệ đầu tôm cao hơn. Phần đầu thường chiếm 34 ÷ 45%, phần vỏ 10 ÷ 15% trọng lượng tôm nguyên liệu [10]. Sản lượng xuất khẩu tôm càng cao thì phế liệu tôm thải ra càng lớn. Phế liệu đầu và vỏ tôm thường chiếm 50 – 70% nguyên liệu ban đầu (Đỗ Văn Nam và cộng sự, 2005; Shahidi và Synowiecki, 1991). Nguồn phế liệu này nếu biết tận dụng triệt để sẽ đem lại nguồn lợi nhuận khổng lồ. Nó không chỉ đem lại giá trị kinh tế cao mà còn có ý nghĩa bảo vệ môi trường. Bảng 1.1 Thành phần trọng lượng của tôm (%) [10] Loại tôm Đầu tôm Vỏ tôm He 29,80 10,00 Thẻ 28,00 9,00 Sú 31,40 8,90 Rằn 33,90 10,40 Gân 33,14 11,27 Chì 31,85 11,07 Bộp 31,55 12,15 Rảo 33,20 12,20 Vàng 31,75 13,07 Sắt 42,38 11,62 Càng 51,95 8,56 Hùm 63,40 5,50 Mũ ni 52,02 12,57 * Tận dụng phế liệu tôm. Phế liệu tôm đã được nghiên cứu tận dụng khá sớm và việc tận dụng ngày càng triệt để hơn. Có nhiều nghiên cứu thành công trong lĩnh vực này và bước đầu đã được chuyển khai sản xuất thực tế khá hiệu quả trên nhiều nước. Những nghiên cứu tận dụng phế liệu tôm được ứng dụng phổ biến hiện nay là sản xuất chitin – chitosan và các dẫn xuất của nó, đồng thời thu hồi chất màu axtaxanthin, protein, khoáng Các nước ở châu Á như Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam và Ấn Độ việc chế biến và xuất khẩu tôm phát triển nên khả năng sản xuất chitin và chitosan rất phong [...]... tôm thẻ chân trắng thu mua từ xí nghiệp F17, Vĩnh Hải, Nha Trang Phế liệu đầu tôm được thu mua ngay sau quá trình sơ chế và đảm bảo nhiệt độ < 50C trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm Đầu tôm được ép bằng thiết bị ép thủ công Phần bã đầu tôm đem nghiên cứu sản xuất chitin – chitosan, phần dịch sử dụng thủy phân Dịch còn lại chưa sử dụng được bảo quản đông ở tủ lạnh nhiệt độ . tài nghiên cứu quá trình thủy phân dịch ép đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Protamex để có thể áp dụng kiến thức đã học nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số tới quá trình thủy phân dịch. bản của dịch ép đầu tôm thẻ chân trắng. - Xác định các thông số tối ưu cho quá trình thủy phân dịch ép đầu tôm bằng Enzyme Protamex . 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 PHẾ LIỆU TÔM VÀ KHẢ. 38 3.1 Hiệu suất thu dịch ép đầu tôm từ phế liệu 38 3.2 Thành phần hóa học cơ bản của dịch tôm thẻ. 39 3.3 Kết quả nghiên cứu hiệu quả thủy phân dịch tôm bằng Enzyme Protamex. 40 CHƯƠNG IV: