BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ----o0o---- PHẠM THỊ NHƯ Ý NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA pH, NHIỆT ĐỘ THỦY PHÂN TỚI KHẢ NĂNG THU HỒI LIPIT TỪ ĐẦU CÁ NGỪ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Nha Trang, tháng 07 năm 2015 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ----o0o---- PHẠM THỊ NHƯ Ý NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA pH, NHIỆT ĐỘ THỦY PHÂN TỚI KHẢ NĂNG THU HỒI LIPIT TỪ ĐẦU CÁ NGỪ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: ThS. TRẦN THỊ BÍCH THỦY Nha Trang, tháng 07 năm 2015 i LỜI CẢM ƠN Trong suốt bốn năm học dưới mái trường Đại học Nha Trang em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của các quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Trước hết em xin cảm ơn ba mẹ và người thân đã luôn bên cạnh em, giúp đỡ em trong những năm đại học. Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã tận tình hướng dẫn, truyền dạy những kiến thức quý báu trong suốt thời gian em học tập, rèn luyện Trường Đại học Nha Trang. Em xin chân thành cảm ơn Ths. Trần Thị Bích Thủy, người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, chu đáo, cho em những lời khuyên có ích trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Em xin gửi lời cảm ơn đến Ths. Nguyễn Hồng Ngân và các Thầy cô quản lý phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án này. Cuối cùng em xin cảm ơn các bạn của em đã động viên em trong quá trình thực hiện đề tài. Do còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót mà bản thân chưa thấy được. Mong thầy cô góp ý kiến để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn chỉnh và đầy đủ. Nha Trang, ngày 28 tháng 6 năm 2015 Sinh viên Phạm Thị Như Ý ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... i MỤC LỤC .......................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG .......................................................................................... iv DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... vi LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3 1.1. Tổng quan cá ngừ và phế liệu cá ngừ ...................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm, phân loại các loại cá ngừ ........................................................ 3 1.1.1.1. Nhóm các loài có kích thước nhỏ, di cư trong phạm vi địa lý hẹp ........... 3 1.1.1.2. Nhóm các loài di cư đại dương ............................................................... 6 1.1.2. Tình hình khai thác ngừ và chế biến cá ngừ ............................................ 9 1.1.2.1. Tình hình khai thác cá ngừ trên thế giới ................................................. 9 1.1.2.2. Tình hình khai thác cá ngừ ở Việt Nam ............................................... 10 1.1.2.3. Tình hình xuất khẩu cá ngừ đại dương ................................................. 11 1.1.3. Phế liệu cá ngừ và hướng tận dụng ....................................................... 14 1.1.3.1. Phế liệu cá ngừ .................................................................................... 14 1.1.3.2. Hướng tận dụng phế liệu cá ngừ .......................................................... 14 1.2. Quá trình thủy phân đầu cá ngừ ............................................................. 15 1.2.1. Các phương pháp thủy phân đầu cá ngừ................................................ 15 1.2.1.1. Thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme ..................................................... 15 1.2.1.2. Thủy phân cá ngừ bằng tác nhân vô cơ ................................................. 18 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân .................................... 19 1.2.3. Các sản phẩm của quá trình thủy phân ................................................. 20 iii CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 23 2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 23 2.1.1. Đầu cá ngừ vây vàng ............................................................................ 23 2.1.2. Enzyme Protamex ................................................................................. 23 2.1.3. Hóa chất ............................................................................................... 23 2.2. Địa điểm nghiên cứu: ............................................................................ 23 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 24 2.4. Phương pháp nghiên cứu: ...................................................................... 24 2.4.1. Quy trình tách dầu đầu cá ngừ bằng phương pháp thủy phân ................ 24 2.4.2. Bố trí thí nghiệm thủy phân đầu cá ở từng nhiệt độ khác nhau .............. 26 2.5. Phương pháp phân tích .......................................................................... 28 2.6. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................... 28 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 29 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ vây vàng ............. 29 3.2. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 500C ................................................................... 29 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 550C ................................................................... 31 3.4. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 600C .................................................................. 32 3.5. Đề xuất quy trình tách dầu cá thô bằng phương pháp thủy phân đầu cá ngừ sử dụng enzyme Protamex .......................................................................... 34 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ................................................................ 37 PHỤ LỤC ................................................................................................ 41 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Sản lượng khai thác cá ngừ đại dương ( chủ yếu là cá ngừ vây vàng và mắt to) trong những năm gần đây của 3 tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa ........ 9 Bảng 1.2. Xuất khẩu năm 2013 .............................................................................. 10 Bảng 1.3 Thành phần khối lượng của cá ngừ ......................................................... 12 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của đầu cá ngừ ...................................................... 27 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cá ngừ ồ ................................................................................................... 3 Hình 1.2 Cá ngừ chù................................................................................................ 4 Hình 1.3. Cá ngừ chấm ............................................................................................ 5 Hình 1.4. Cá ngừ bò ................................................................................................ 5 Hình 1.5. Cá ngừ sọc dưa ........................................................................................ 6 Hình 1.6. Cá ngừ vằn ............................................................................................... 7 Hình 1.7. Cá ngừ mắt to .......................................................................................... 7 Hình 1.8. Cá ngừ vây vàng ...................................................................................... 8 Hình 1.9. Cá ngừ vây dài ......................................................................................... 9 Hình 1.10. Thị phần xuất khẩu cá ngừ sang các thị trường chính ........................... 13 Hình 1.11. Kim ngạch xuất khẩu cá ngừ sang các thị trường chính ........................ 13 Hình 2.1: Sơ đồ dự kiến tách lipit từ dịch thủy phân đầu cá ngừ ............................ 24 Hình 2.2. Sơ đồ thủy phân đầu cá ngừ ở từng nhiệt đô khác nhau ......................... 27 Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở nhiệt độ 500C. ........................................................ 30 Hình 3.2. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở nhiệt độ 550C. ....................................................... 31 Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở nhiệt độ 600C. ........................................................ 32 Hình 3.4. Sơ đồ tách lipit từ đầu cá ngừ vây vàng bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme Protamex ......................................................................................... 35 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐC: đối chứng E: enzyme FAO: Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc G: gam Kg: kilogam Đ/NL: dung dịch đệm trên nguyên liệu N: nước v: vận tốc phản ứng VASEP: Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam t: Nhiệt độ thủy phân τ: thời gian thủy phân 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong nhiều năm trở lại đây, mặt hàng cá ngừ đại dương là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam sau tôm và cá tra. Thị trường xuất khẩu cũng đã được mở rộng hơn, mang về cho đất nước một nguồn ngoại tệ lớn tuy nhiên sự phát triển kinh tế cũng phải đi cùng với bảo vệ môi trường. Hằng năm lượng nguyên liệu còn lại từ các quá trình chế biến thủy sản gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, chúng bao gồm: đầu, xương, vảy, nội tạng…Có nhiều hướng tận dụng nguyên liệu còn lại này trong thực tiễn mang lại hiệu quả kinh tế cao: sản xuất dầu cá, bột cá, bột khoáng từ xương cá, chiết xuất enzyme từ nội tạng cá, sản xuất gelatin từ da cá… Tình trạng các nhà máy đua nhau sản xuất các mặt hàng cá ngừ có giá trị cao càng nhiều nhưng lại chưa thật sự chú ý đến nguồn nguyên liệu còn lại. Việc tận thu triệt để nguồn nguyên liệu này là rất cần thiết khi các công ty đang hướng tới sự phát triển bền vững. Lựa chọn đầu cá ngừ vây vàng để sản xuất sản phẩm thủy phân là một trong những giải pháp góp phần giải quyết các vấn đề trên, tạo ra các sản phẩm mới đạt hiệu quả kinh tế hơn. Dưới sự hướng dẫn của Ths. Trần Thị Bích Thủy, em đã thực hiện đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng của pH, nhiệt độ thủy phân tới khả năng thu hồi lipit từ đầu cá ngừ” Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: lựa chọn được pH và nhiệt độ thích hợp cho khả năng thu hồi lipit là cao nhất. Nội dung nghiên cứu: 1. Phân tích thành phần hóa học của đầu cá ngừ 2. Nghiên cứu sự biến thiên hàm lượng lipit ở các chế độ pH, nhiệt độ thủy phân khác nhau. 2 3. Xây dựng quy trình tách dầu cá thô bằng phương pháp thủy phân đầu cá ngừ sử dụng enzyme Protamex. Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài là dẫn liệu khoa học về thành phần hóa học đầu cá ngừ và khả năng thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ đại dương. Những dẫn liệu khoa học này có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên. Tài liệu thu được tạo cơ sở nghiên cứu tiếp theo sâu hơn, rộng hơn và ứng dụng thực tiễn về sản xuất sản phẩm thủy phân. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là giúp doanh nghiệp có khả năng sản xuất ra các sản phẩm có giá trị cao hơn từ đầu cá Ngừ, đặc biệt là dầu cá – sản phẩm cần thiết cho con người, từ đó làm tăng tổng doanh thu của ngành, góp phần trong việc bảo môi trường và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên. Do thời gian có hạn, kinh nghiệm và khả năng còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Mong quý thầy cô đóng góp ý kiến cho bài báo cáo được hoàn thiện hơn. Sinh viên thực hiện Phạm Thị Như Ý 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan cá ngừ và phế liệu cá ngừ 1.1.1. Đặc điểm, phân loại các loại cá ngừ [7] [19] Cá ngừ thuộc họ cá thu ngừ (Scombride) có giá trị kinh tế quan trọng nhất ở biển Việt Nam. Cá ngừ phân bố ở khắp các vùng biển Việt Nam, kích thước cá tương đối lớn (6 loài có kích thước từ 20 – 70cm, khối lượng 1,6 – 64kg). Căn cứ vào tập tính di cư có thể chia cá ngừ ở Việt Nam thành 2 nhóm nhỏ. 1.1.1.1. Nhóm các loài có kích thước nhỏ, di cư trong phạm vi địa lý hẹp Cá ngừ có kích thước nhỏ, phân bố địa phương. Đây là các loài cá ngừ có kích cỡ từ 20÷70cm, trọng lượng từ 0,5 ÷ 4kg, có giá trị kinh tế thấp, chủ yếu tiêu thụ nội địa.  Cá ngừ ồ Tên tiếng Anh: Bullet tuna Tên khoa học: Auxis rochei (Risso, 1810) Phân bố: Vùng biển miền Trung Mùa vụ khai thác: Quanh năm Ngư cụ khai thác: lưới vây, vỏ, rê, đăng Kích thước khai thác: Từ 140 ÷ 310mm, chủ yếu 260mm. Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô, đóng hộp, hun khói Hình 1.1. Cá ngừ ồ 4  Cá ngừ chù Tên tiếng Anh: Frigate mackerel Tên khoa học: Auxis thazard (Lacepede, 1803) Phân bố: Chủ yếu bắt gặp ở vùng biển miền Trung và Nam Bộ Mùa vụ khai thác: Quanh năm Ngư cụ khai thác: Lưới vây, rễ, đăng Kích cỡ khai thác: 240 ÷ 450mm, chủ yếu 360mm. Dạng sản phẩm: Ăn tươi, đóng hộp, hun khói. Hình 1.2. Cá ngừ chù  Cá ngừ chấm Tên tiếng anh: Estern little tuna Tên khoa học: Euthynnus affinis (Caner, 1850) Phân bố: chủ yếu bắt gặp ở vùng biển miền Trung và Nam Bộ Mùa vụ khai thác: Lưới vây, rê, đăng Kích cỡ khai thác: 240÷450mm, chủ yếu 360mm Dạng sản phẩm: Ăn tươi, đóng hộp, hun khói 5 Hình 1.3. Cá ngừ chấm  Cá ngừ bò: Tên tiếng Anh: Longtail tuna Tên khoa học: Thunnus tonggol (Blecker, 1851) Phân bố: ở vịnh Bắc Bộ, Trung Bộ, Tây Nam Bộ Mùa vụ khai thác: Quanh năm Ngư cụ khai thác: Lươi rê, câu, đăng, vây Kích thước khai thác: 400÷750mm. Hình 1.4. Cá ngừ bò  Cá ngừ sọc dưa Tên tiếng Anh: Skiped tuna Tên khoa học: Sarda orientails (Temminek & Schelegel, 1844). 6 Phân bố: Vịnh Bắc Bộ, vùng biển miền Trung Mùa vụ khai thác: 450÷750mm Dạng sản phẩm: ăn tươi, ướp muối, đóng hộp Hình 1.5. Cá ngừ sọc dưa 1.1.1.2. Nhóm các loài di cư đại dương Ngoài cá ngừ vằn, các loài khác trong nhóm này đều có kích thước lớn từ 70 ÷200cm, khối lượng từ 1,6÷64kg, có giá trị kinh tế cao và có nhu cầu lớn trên thị trường thế giới. Phạm vi di cư đại dương.  Cá ngừ vằn: Tên tiếng Anh: Skipjack pelamis (Linnaeus, 1758) Tên khoa học: Katsuwonus pelamis (Linnaeus, 1758) Phân bố: Chủ yếu ở vùng biển miền Trung, vùng biển khơi bắt gặp nhiều hơn vùng biển ven bờ Mùa vụ khai thác: Quanh năm Kích thước: Dao động 240÷700mm, chủ yếu 480÷560mm. Dạng sản phẩm: Ăn tươi, đóng hộp 7 Hình 1.6. Cá ngừ vằn  Cá ngừ mắt to Tên tiếng anh: Bigeye tuna Tên khoa học: Thunnus obesus (Lowe, 1839). Kích thước tối đa: 250cm, trọng lượng tối đa được công bố: 210kg, tuổi tối đa theo báo cáo: 11 năm. Môi trường: môi trường gần mặt nước, di cư đại dương, môi trường biển, phạm vi độ sâu: 0 – 250m. Khí hậu: cận nhiệt đới, 130C – 290C. Phân bố: Đại Tây Dương, Ấn Dộ Dương và Thái Bình Dương. Ở các vùng nước nhiệt đới và cận nhiệt đới. Là loài có tính di cư cao. Hình 1.7. Cá ngừ mắt to Đặc điểm hình thái: số gai lưng (tổng số):13 – 14, các tia mềm ở lưng (tổng số): 14 – 15, số gai hậu môn: 0 – 0, số tia mềm hậu môn: 14 – 14, số đốt sống: 39. Là loài có kích thước lớn, dày nhất ở giữa gốc và vây lưng thứ hai, hai bên sườn dẹt, bụng có màu hơi trắng, ở các mẫu cá sống, dọc theo sườn cá có một dài xanh 8 óng ánh. Vây lưng thứ nhất có màu vàng thẫm, các vây lưng thứ hai và vây lưng hậu môn có màu vàng nhạt, các vây con có màu vàng sáng, mép vây có màu đen.  Cá ngừ vây vàng Tên tiếng anh: Yellowfin tuna Tên khoa học: Thunnus Albacares . Kích thước tối đa: 239cm, trọng lượng tối đa được công bố: 200kg, tuổi tối đa theo báo cáo: 8 năm. Môi trường: có rạn đá ngầm, di cư đại dương, nước lợ, nước biển, phạm vi độ sâu: 1 – 250m. Khí hậu: nhiệt đới, 150C – 310C. Phân bố: trên toàn thế giới ở các vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới nhưng không sống ở Địa Trung Hải. Là loài có tính di cư cao. Đặc điểm hình dáng: tia vây lưng cứng: 11 – 14, tia vây mềm: 12 – 16, tia vây hậu môn cứng: 0 – 0, tia vây hậu môn mềm: 11 – 16, số đốt sống lưng: 39. Vây lưng thứ 2 và vây đuôi có chiều dài bằng 20% chiều dài toàn thân cá. Vây bụng thường rất dài, thường kéo dài đến vây lưng thứ 2 nhưng không vượt quá tia vây cuối cùng của vây lưng thứ 2. Màu sắc của cá thay đổi từ màu xanh đen đậm có ánh kim màu vàng đến màu bạc trên vùng bụng. Hình 1.8. Cá ngừ vây vàng 9  Cá ngừ vây dài Tên tiếng anh: Allbacore tuna Tên khoa học: Thunnus allunga (Bonnaterre, 1788) Kích thước tối đa: chiều dài toàn bộ 140cm Trọng lượng tối đa được công bố: 60,3kg Môi trường: biển khơi, sống di cư, nước lợ, nước biển, độ sâu: 0 – 600m Khí hậu: cận nhiệt đới, 100C – 260C Phân bố: khắp nơi ở các vùng biển nhiệt đới Đặc điểm hình dáng: tia vây lưng cứng: 11 – 14, tia vây mềm: 12 – 16. Tia vây trước cao hơn tia vây sau rất nhiều và tạo thành hình lõm. Thân cá rất nhỏ. Các vây ngực rất dài bằng 30% chiều dài thân cá hay dài hơn 50cm. Hình 1.9. Cá ngừ vây dài 1.1.2. Tình hình khai thác ngừ và chế biến cá ngừ 1.1.2.1. Tình hình khai thác cá ngừ trên thế giới [10] Trong số 4 triệu tấn cá ngừ đánh bắt được hàng năm trên thế giới, có tới 65% sản lượng khai thác ở Thái Bình Dương, 21% ở Ấn Độ Dương và 14% ở Đại Tây Dương, trong đó cá ngừ vây vàng chiếm đến 30%, cá ngừ mắt to chiếm khoảng 10,8%, cá ngừ vằn chiếm khoảng 50% tổng sản lượng cá ngừ thế giới. Sản lượng cá 10 ngừ có xu hướng tăng liên tục từ dưới 6 triệu tấn vào năm 1950 lên trên 6 triệu tấn hiện nay.[10] Nhìn ra tình hình thế giới, hoạt động khai thác cá ngừ tháng 2 năm 2014 không có gì biến đổi so với thời điểm tháng 1. Ấn Độ: Sản lượng khai thác cá ngừ tại khu vực biển Ấn Độ Dương vẫn duy trì tốt, nhưng lượng tồn kho từ những tháng cuối năm 2013 vẫn ở mức cao, nên giá cá ngừ vẫn giảm sâu. Sản lượng khai thác tại khu vực biển Đại Tây Dương giảm nhưng do nhu cầu của các nhà chế biến tại khu vực này thấp, nên giá cá ngừ vằn giao tại tàu giảm xuống thấp. Trong khi đó cá ngừ vây vàng vẫn duy trì khoảng 2000 EUR/ tấn. Nhật Bản: thời gian gần đây, tiêu thụ cá ngừ nguyên liệu tại Nhật Bản được cải thiện đáng kể do nguồn cung cấp cá ngừ vây xanh giảm. Trung Quốc và Hàn Quốc đang trở thành thị trường mới nổi tiềm năng cho cá ngừ vây xanh, khi xuất khẩu cá ngừ của Austraylia sang hai thị trường này tăng đột biến. Sự bùng nổ xuất khẩu sang thị trường này đã thúc đẩy giảm giá cá và thu hút các nhà đầu tư Trung Quốc. Theo báo cáo của Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO), trong năm 2005, tổng sản lượng khai thác cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) trên thế giới là 1.296.000 triệu. Sản lượng trung bình trong giai đoạn 1995 – 2005 là 1.241.000 triệu tấn. 1.1.2.2. Tình hình khai thác cá ngừ ở Việt Nam [20] [21] Cá ngừ đại dương là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam đứng sau tôm và cá tra, hàng năm mang về cho nước nhà một nguồn ngoại tệ lớn. Thị trường xuất khẩu chủ yếu: Nhật Bản, Mỹ, EU…. Cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to được chú trọng nhất. 11 Cho đến nay, thị trường xuất khẩu đã được mở rộng thêm 16 thị trường so với năm 2012 nhưng tổng kim ngạch xuất khẩu lại giảm 7%. Đặc biệt, ba thị trường lớn là Mỹ, Nhật Bản và ASEAN đã có sự sụt giảm nhập khẩu cá ngừ Việt Nam. Xuất khẩu sang các thị trường truyền thống ngày càng sa sút, nhường ngôi cho những thị trường nhỏ như ASEAN, trong đó thị trường Nhật Bản giảm mạnh nhất (- 46%). Trữ lượng cá ngừ có thể khai thác cũng rất lớn, tính khoảng 600.000 tấn trong đó cá ngừ vằn chiếm ưu thế, với khả năng khai thác khoảng 200.000 tấn / năm. Trong tháng 2 năm 2014, tình hình có vẻ khả quan cho khai thác cá ngừ, trong đó Bình Định, Phú Yên và Khánh Hòa vẫn là 3 tỉnh đóng vai trò chủ lực trong khai thác cá ngừ và đều có dấu hiệu tốt khi những chuyển biến đầu năm mới đạt được sản lượng cao. Năm Sản lượng khai thác (tấn) 2009 2010 2011 2012 2013 12563 12500 13041 17989 7710 Bảng 1.1. Sản lượng khai thác cá ngừ đại dương (chủ yếu là cá ngừ vây vàng và mắt to) trong những năm gần đây của 3 tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa. 1.1.2.3. Tình hình xuất khẩu cá ngừ đại dương [20] [21] Năm 2013, xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam đạt 526 triệu USD; giảm 7,2% so với năm 2012. Theo VASEP, năm 2013, xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam giảm 7%, năm 2014 giá trị xuất khẩu đạt: 484 triệu USD; giảm 8,1% so với năm 2013, tháng đầu 2015 giảm tới 22%. Đây là một năm có nhiều khó khăn, bất lợi cho xuất khẩu cá ngừ Việt Nam: thiếu nguồn nguyên liệu chất lượng cao, lượng tồn kho của thế 12 giới tăng, nhu cầu xuất khẩu, nhập khẩu giảm, thị trường khắt khe hơn về chất lượng. Thị trường Tháng Tháng So với tháng Năm 2013 So với cùng 11/2013 12/2013 12 năm 2012 kỳ 2012 Mỹ 14,5 9,7 -22,4 187,4 -23,4 EU 8,5 14,4 +18,4 140,7 +24,1 Đức 2,1 4,3 +12,8 42,9 +32,9 Italy 1,6 1,8 -35,4 26,5 -0,1 Tây Ban Nha 0,6 1,1 -32,0 15,7 +6,9 Nhật Bản 1,8 1,8 -50,6 42,0 -22,1 ASEAN 1,9 2,3 +12,2 35,5 -3,6 Thái Lan 1,4 1,3 -7,3 25,0 -22,1 Canada 0,5 0,6 +35,6 10,3 +2,0 Israel 2,7 0,9 -31,7 17,9 +39,2 Các TT khác 4,4 6,2 -30,3 74,7 -5,0 35,3 37,4 -12,7 526,6 -7,2 Tổng Bảng 1.2. Xuất khẩu năm 2013 Mỹ - thị trường xuất khẩu cá ngừ lớn nhất của Việt Nam - do bị sụt giảm giá trị liên tục từ hồi đầu năm 2013, tỷ trọng giá trị xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam sang Mỹ giảm tới hơn 23,4%. Cùng với Mỹ, tỷ trọng giá trị xuất khẩu sang thị trường Nhật Bản cũng giảm 22,1% so với cùng kỳ. Trong khi đó, nhờ sự tăng trưởng liên tục từ đầu năm tới nay, tỷ trọng giá trị xuất khẩu sang thị trường EU tăng 24,1%. Ngoài sự thay đổi của ba thị trường chính, đáng chú ý nhất là thị trường ASEAN. Trong khi xuất khẩu sang các thị trường khác sụt giảm thì khối thị trường này tăng trưởng ổn định nửa đầu năm, sau đó tăng chậm lại và từ tháng 9 bắt đầu 13 giảm so với cùng kỳ năm ngoái. Xuất khẩu cá ngừ sang ASEAN giảm tới 12,7% trong tháng 12, khiến tổng xuất khẩu năm 2013 giảm trên 7,2% so với cùng kỳ năm 2012. Hình 1.10. Thị phần xuất khẩu cá ngừ sang các thị trường chính Hình 1.11. Kim ngạch xuất khẩu cá ngừ sang các thị trường chính Dự kiến giá trị xuất khẩu cá ngừ trong tháng 1/2014 đạt khoảng 40 triệu USD, giảm 31,8% so với cùng kỳ năm 2013. Mỹ, EU, Nhật Bản, ASEAN, Israel, Tunisia, Canada và Mexico tiếp tục là nhóm thị trường nhập khẩu cá ngừ chính chiếm tới gần 86% tổng giá trị nhập khẩu cá ngừ của Việt Nam. Trong bức tranh chung xuất khẩu cá ngừ, mặc dù quá nửa số thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam có tốc độ tăng trưởng dương, nhưng 3 thị trường lớn là Mỹ, Nhật Bản và ASEAN có sự sụt giảm nhập khẩu khiến tổng giá trị xuất khẩu giảm. Cá ngừ Việt Nam lại tiếp tục thâm nhập sâu vào thị trường EU trong năm 2013, với số lượng thị trường tăng lên 26 nước, tăng thêm 4 thị trường so với năm 2013. Tổng giá trị xuất khẩu cá ngừ sang EU đạt 140.733 triệu USD tăng 24,4% so với năm 2012. Nhật Bản hiện nay là một thị trường tiêu thụ quan trọng đối với cá ngừ chế 14 biến của Việt Nam. Xuất khẩu mặt hàng này sang đây có sự tăng trưởng tốt, đạt hơn 6.6 triệu USD, tăng dần 11% so với năm 2012. Tại thị trường này, các mặt hàng cá ngừ chế biến của Việt Nam luôn phải cạnh tranh gay gắt với các sản phẩm đến từ các nước trong khối ASEAN. Trong đó, hai đối thủ đáng gờm nhất là Thái Lan và Philippines. Bốn mặt hàng cá ngừ chế biến xuất khẩu chủ lực của Việt Nam sang đây giảm gần 4% về mặt giá trị so với cùng kỳ năm trước. Trong khi đó, xuất khẩu các mặt hàng này của Thái Lan và Philippines lại tăng so với cùng kỳ năm trước lần lượt là 23% và 5%. 1.1.3. Phế liệu cá ngừ và hướng tận dụng 1.1.3.1. Phế liệu cá ngừ [2] Sản lượng khai thác cá ngừ trên thế giới đạt khoảng 4 triệu tấn, trong đó khoảng 40 – 60% là phế liệu. Nước ta khai thác hàng năm được khoảng trên 30000 tấn mỗi năm, như vậy lượng phế liệu cá ngừ khoảng 12000 – 18000 tấn. Phế liệu cá ngừ chủ yếu: đầu, xương, vây da, nội tạng…. 1.1.3.2. Hướng tận dụng phế liệu cá ngừ [2][8] Đầu (%) Xương (%) Vảy, vây (%) Nội tạng (%) Thịt cá (%) 20 8 11 60 1 Bảng 1.3 Thành phần khối lượng của cá ngừ Đầu và bộ xương cá ngừ chứa rất nhiều cơ thịt, vì vậy ta có thể lợi dụng quá trình thủy phân để tạo ra những sản phẩm có ích như thức ăn chăn nuôi, có thể sử dụng sản phẩm thủy phân trong việc sản xuất bột nêm gia vị, bột đạm dinh dưỡng, nước mắm. Nội tạng cá ngừ là một nguồn enzyme Protease rất lớn hiện nay đang được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Enzyme được chiết rút để phục vụ cho quá trình 15 thủy phân protein, nâng cao giá trị sản phẩm thủy phân lớn rất nhiều so với thủy phân bằng phương pháp hóa học. Đầu và bộ xương cá ngừ còn có hàm lượng canxi và photpho thích hợp để bổ sung canxi vào thức ăn chăn nuôi hoặc bổ sung vào thực phẩm phục vụ cho con người. Dầu cá từ động vật rất có lợi cho sức khỏe con người như làm giảm bệnh tim mạch, bênh cao huyết áp, tăng khả năng miễn dịch. Duy nhất trong đầu cá có chứa một lượng lớn các chuỗi axit eicosatentaenoic (EPA) và axit docosahexaenoic (DHA). Như vậy ta hoàn toàn có thể tách lipit từ phế liệu của cá ngừ để sản xuất dầu cá, có thể bổ sung vào thực phẩm, hoặc có thể bổ sung vào các sản phẩm dược học. Insulin là một chất tiết ra từ tuyến tụy, và có ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình chuyển hóa các chất gluxit. Do đó dung insulin chữa bệnh đái tháo đường nhưng tuyệt đối không được uống, nên phải chế thuốc thành thuốc tiêm vào da. Isulin có rất nhiều trong tụy tạng của cá biển: cá tuyết, cá ngừ, cá trích… và có đặc điểm là ít bị tổn thất do sự phá hoại của enzyme trypsin, như vậy việc tận dụng tuyến tụy của một số loài cá để chiết rút insulin là cần thiết và có giá trị cao. Xương, da cá ngừ là nguyên liệu tốt dùng để sản xuất keo cá có chất lượng cao. Gelatin trong công nghiệp thực phẩm dùng làm nguyên liệu phụ trong sản xuất bánh điểm tâm, lạp xưởng, đồ hộp, kem cốc, chất ổn định và chất nhũ hóa trong thực phẩm và rất nhiều công dụng trong công nghiệp. 1.2. Quá trình thủy phân đầu cá ngừ 1.2.1. Các phương pháp thủy phân đầu cá ngừ 1.2.1.1. Thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme 16  Enzyme [6] [9] Khái niệm: Enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng xảy ra trong tế bào sống mà khi tách khỏi tế bào chúng vẫn có thể xúc tác cho các phản ứng hóa học. Giới thiệu về enzyme protease và một số enzyme protease thương mại: Protease là enzyme xúc tác sự thủy phân các liên kết peptide (- CO - NH-) trong phân tử Protein và các cơ chất tương tự. Enzyme mang đầy đủ tính chất của một số chất xúc tác, nó là một trong những chất xúc tác sinh học có cường lực xúc tác mạnh hơn nhiều so với các chất xúc tác để giảm thiểu các chất độc hại ra ngoài môi trường thay vì sử dụng các chất hóa học khác. Đây là cách gián tiếp hạn chế sự ô nhiễm môi trường phù hợp với xu thế phát triển hiện nay. Trong những năm gần đây ngành công nghệ sinh học phát triển ngày càng mạnh mẽ và thu được nhiều lợi nhuận mang lại kinh tế cao. Một trong những lĩnh vực quan tâm nhiều nhất của công nghệ sinh học là công nghệ sản xuất ra các chế phẩm enzyme trong đó có enzyme protease. Enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân các liên kết peptid (-CO-NH-) trong phân tử protein và các polipeptid. Do enzyme protease xúc tác thủy phân liên kết peptid nên nó được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm: chiết protease từ dứa, đu đủ, nội tạng động vật, từ vi sinh vật làm mềm thịt. Trong công nghiệp cá, sử dụng enzyme protease thủy phân thịt cá, sản xuất nước mắm, sản xuất bột cá. 17 Một số enzyme protease thương mại: Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại protease, một số loại protease được sử dụng phổ biến hiện nay: Protamex là protease của bacillus (Bagsvaerd, Denmark). Enzyme có hoạt tính endoprotease. Điều kiện tối ưu của Protamex trong khoảng pH = 5,5 – 7,5 ở nhiệt độ 350C – 650C. Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g. Enzyme này cũng bị bất hoạt ở 850C trong 10 phút và ở pH thấp. [17] Alcalase 2,4L (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Denmark) là protease của Bacillus icheniformis với hoạt tính endopeptidase. Alcalase là enzyme thương mại thuộc nhóm serine protease subtilisin A. Hoạt tính của Alcalase 2,4L là 2,4 AU/g, bị ức chế ở pH thấp, điều kiện hoạt động tốt nhất của Alcalase là pH = 8, nhiệt độ 50 – 600C. [13] Flavourzyme là peptidase mang cả hai hoạt tính endo và exoprotease (aminopeptidase), được sản xuất từ quá trình lên men chìm loài Aspergillus oryae này hoạt động thủy phân protein trong điều kiện trung tính hoạt axit yếu. Điều kiện hoạt động tối ưu của Flavourzyme 500L có hoạt tính 500 LAPU/g. Flavourzyme bị ức chế hoạt động ở 900C trong 10 phút hoặc 1200C trong 5 giây. [17] Neutrase là endoprotease được chiết từ vi khuẩn được sử dụng để thủy phân protein. Enzyme này chỉ cắt protein ở mức độ vừa phải hoặc tạo thành các đoạn peptid. Điều kiện hoạt động tốt của Neutrase 0,8L là pH = 5,5 – 7,5 ở nhiệt độ 45 – 550C. Neutrase 0,8L có hoạt tính 0,8 AU/g và bị ức chế khi pH < 4. [12]  Quá trình thủy phân bằng enzyme [1] [9] Khi thủy phân, protein của nguyên liệu chuyển thành axit amin và peptid bởi enzyme proteaza có sẵn trong nguyên liệu hoặc do bổ sung vào, trên cở sở đó phá vỡ các tế bào chứa dầu và cắt đứt các liên kết giữa protein-lipit, protein-vitamin. Toàn bộ quá trình thủy phân được diễn ra nhẹ nhàng ở nhiệt độ thấp (50÷600C) làm cho các chất có hoạt tính sinh học gần như không bị thay đổi. 18 Protein Polipeptid peptid Axit amin Do vậy tùy mức độ thủy phân, thời gian thủy phân mà ta có thể thu được peptid hay axit amine. - Enzyme là chất xúc tác sinh học có tính đặc hiệu cao do vậy nó chỉ có tác dụng đối với một vài loại liên kết nào đó và kiểu liên kết nhất định. - Protease là chất xúc tác thủy phân liên kết peptid (-CO-NH-) trong phân tử protein và cơ chất tương tự.  Ưu điểm [9] Không tạo sản phẩm phụ do enzyme có tính đặc hiệu cao, do đó dịch thủy phân thu được có độ thuần khiết cao. Phản ứng thủy phân bởi enzyme tiến hành ở nhiệt độ thấp và pH cao, ở điều kiện này rất ít tạp chất được tạo thành (không có phản ứng đảo chiều và phản ứng phân hủy như thủy phân bằng axit) do đó làm giảm được yêu cầu về độ thuần khiết của nguyên liệu, vừa có hiệu suất cao. Enzyme có thể thủy phân trong điều kiện nồng độ cơ chất rất cao, do đó giảm được chi phí hơi.  Nhược điểm [9] Thời gian thủy phân dài dẫn đến chu kỳ sản xuất dài Muốn có hiệu quả cao phải có chế phẩm enzyme tinh khiết. Khó lọc hơn thủy phân bằng axit, do đó cần phải nâng cao nhiệt độ để lọc, có thể khắc phục nhược điểm này bằng cách thủy phân bằng enzyme – axit. 1.2.1.2. Thủy phân cá ngừ bằng tác nhân vô cơ [4] Tác nhân thủy phân vô cơ thường là các axit như HCl, H2SO4… Yêu cầu với chất xúc tác vô cơ phải có năng lực hoạt hóa cao và không tác dụng oxy hóa mạnh. 19 Không sử dụng kiềm trong phản ứng thủy phân cho thực phẩm vì kiềm làm cho sản phẩm thẫm màu hơn so với dùng axit, đồng thời nếu sử dụng kiềm trong thủy phân protein sẽ xảy ra hiện tượng rexemic hóa các axit amin làm giảm giá trị dinh dưỡng sinh học của sản phẩm. Tính nhạy cảm của các liên kết peptid, este, glycoside với axit mạnh hơn kiềm, do đó đôi khi sử dụng axit làm tác nhân thủy phân sẽ góp phần rút ngắn thời gian công nghệ. 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân [4][9] Tốc độ thủy phân bằng enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, cụ thể là: Nồng độ enzyme: khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất lớn, vận tốc thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme. Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax thì nếu nồng độ enzyme tiếp tục tăng, tốc độ enzyme phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không đáng kể, thậm chí không tăng. Nồng độ cơ chất: Nồng độ cơ chất có ảnh hưởng lớn tới tốc độ thủy phân, khi càng tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thủy phân càng tăng, nhưng khi tốc độ phản ứng thủy phân đạt tới giới hạn v = vmax, nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất, vận tốc phản ứng hầu như không tăng nữa. Chất kìm hãm: là những chất vô cơ hay hữu cơ mà khi có mặt chúng, enzyme có thể giảm hoặc mất hoạt tính. Với mỗi enzyme ta có chất kiềm hãm khác nhau, vì vậy khi sử dụng enzyme ta phải biết rõ các chất kiềm hãm của nó để điều chỉnh phản ứng. Chất hoạt hóa: là những chất có thể làm tăng hoạt động của enzyme bằng cách gián tiếp hay trực tiếp, các chất này có bản tính hóa học khác nhau, có thể là ion kim loại, amion…tuy nhiên chất hoạt hóa chỉ có tác dụng với một nồng độ xác định. 20 Lượng nước bổ sung: nước là môi trường phân tán enzyme và là cơ chất tham gia phản ứng nên tỷ lệ nước có ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân. Nhiệt độ: vì enzyme có bản chất protein do đó khi tăng nhiệt độ tới một giới hạn nào đó thì vận tốc phản ứng enzyme sẽ bị giảm do sự biến tính của protein. Trong khoảng nhiệt độ giới hạn đó, khi nhiệt độ tăng thì tốc độ thủy phân tăng.Vùng nhiệt độ tạo cho enzyme có hoạt độ cao nhất gọi là vùng nhiệt độ tối thích trong đó có một giá trị nhiệt độ mà tốc độ enzyme đạt cực đại thì đó gọi là nhiệt độ tối thích. Nhiệt độ tối thích của enzyme là không giống nhau. Nhiệt độ tối thích của enzyme không phải là một hằng số mà nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cơ chất, pH môi trường, nồng độ enzyme…đặc biệt thời gian tác dụng càng dài thì nhiệt độ tối thích càng giảm. pH: pH ảnh hưởng mạnh đến hoạt tính enzyme vì pH ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, ion hóa enzyme và đến độ bền của protein enzyme. Ở pH quá cao hoặc quá thấp protein bị biến tính do đó enzyme cũng bị mất hoạt tính. Đa số enzyme có khoảng pH thích hợp từ 5 – 9. Với nhiều protease, pH thích hợp với vùng trung tính nhưng cũng có một số protease có pH trong vùng axit (pepsin, protease axit của vi sinh vật…) hoặc nằm trong vùng kiềm (trypsin, subtilin…). Với từng enzyme, giá trị pH thích hợp có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại cơ chất… thay đổi. Thời gian thủy phân: thời gian thích hợp để enzyme phân cắt các liên kết trong cơ chất, tạo thành các sản phẩm cần thiết của quá trình thủy phân. Thời gian thủy phân ngắn dài phụ thuộc vào enzyme, nồng độ cơ chất, nhiệt độ, sự có mặt chất hoạt hóa. Trong thực tế, thời gian thủy phân phải xác định bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế cho từng quá trình thủy phân cụ thể.. 1.2.3. Các sản phẩm của quá trình thủy phân [8] Quá trình thủy phân có thể được thực hiện bằng chính enzyme nội tại hoặc bổ sung enzyme từ ngoài vào. Quá trình thủy phân bằng enzyme protease tạo ra 21 nhiều các sản phẩm thủy phân như: dầu cá, dịch đạm thủy phân, bột đạm thủy phân, bột khoáng và bột protein không tan.  Dịch đạm thủy phân Dịch đạm thủy phân là sản phẩm của quá trình thủy phân. Khi cô đặc thì chúng sẽ thành dịch đạm cô đặc. Đối với cá thì dịch có màu vàng nhạt, trong suốt, có mùi thơm đặc trưng, thoảng mùi cá, với tôm là màu vàng xám hoặc nâu đen tùy chất lượng nguyên liệu ban đầu. Thành phần chủ yếu của dịch đạm thủy là các axit amine, các peptid. Ngoài ra thì trong dịch đạm thủy phân còn chứa một lượng nhỏ khoáng và lipit.  Bột đạm thủy phân Dịch đạm thủy phân được đem đi cô đặc và sấy khô thì thu được bột đạm thủy phân (bột đạm hòa tan). Thực chất của quá trình sản xuất bột đạm từ cá bằng phương pháp sử dụng enzyme protease là quá trình thủy phân protein để tạo các peptid và các axit amin dưới tác động của hệ protease nội tại và enzyme bổ sung từ ngoài vào. Bột đạm thủy phân có hàm lượng protein cao khoảng 70%, lipit khoảng 0,5% và tỷ lệ nitơ dễ hấp thụ cao, rất có giá trị dinh dưỡng. Có thể sử dụng dưới dạng nguyên chất hoặc phối trộn với các thực phẩm khác. Bột đạm thủy phân có màu trắng ngà, vàng nhạt hay vàng nâu tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu. Mùi thơm đặc trưng, khi cho vào nước dễ tan, có khả năng tạo gel, dẻo dính. Bột đạm thủy phân được sản xuất từ phế liệu cá.  Dầu cá Dầu cá là lớp trên cùng thu được sau khi ly tâm hỗn hợp sau thủy phân. Hàm lượng dầu thu được phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu. 22 Trong dầu cá có chứa hàm lượng DHA, EPA… rất cần thiết cho con người. Dầu cá ngừ có nhiều axit béo quan trọng, DHA chiếm 14,89%; hàm lượng EPA chiếm 2,58% (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2011), DHA có vai trò qua trọng trong việc phát triển mô thần kinh não. EPA góp phần làm giảm tỷ lệ cholesterol trong máu và có tác dụng phòng ngừa bệnh tim mạch.  Các sản phẩm khác từ quá trình thủy phân Bột cặn thủy phân (protein không tan): lớp dưới cùng thu được sau khi ly tâm hỗn hợp thủy phân, được đem đi sấy khô và xay nghiền thu được bột cặn thủy phân. Trong bột cặn thủy phân chứa phần lớn là protein không tan. Bột khoáng, hỗn hợp sau khi thủy phân được đem đi lọc tách xương và rửa sạch. Sau đó đem đi sấy khô và nghiền. Trong bột khoáng có chứa các nguyên tố Ca, Mg, P…một lượng nhỏ protein, lipit chưa thủy phân triệt để. 23 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Đầu cá ngừ vây vàng Đầu cá ngừ vây vàng được mua tại công ty TNHH JK Fish, địa chỉ 49 tổ 21 – hòn Nghê 1, Vĩnh Ngọc, Nha Trang. Sau đó đầu cá được đem về phòng thí nghiệm công nghệ chế biến cắt thành từng khúc nhỏ, xay nhuyễn. Mẫu cá xay nhuyễn được cho vào các túi PE khối lượng 100g, sau đó đem bảo quản ở nhiệt độ - 200C ÷ - 180C cho đến khi sử dụng. 2.1.2. Enzyme Protamex Enzyme Protamex là protease của bacillus sp của Novozyme (Đan Mạch). Enzyme này có tác dụng thủy phân protein trong thực phẩm. Hiện nay enzyme này đang được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu và sản xuất thực tiễn. Enzyme Protamex có hoạt độ 1,5AU/g. Hoạt động thích hợp trong khoảng pH = 5,5 – 7,5; nhiệt độ 350C – 600C. Protamex bị mất hoạt tính trong 30 phút tại 500C hoặc cao hơn khi pH = 4 và ở 850C trong 10 phút. 2.1.3. Hóa chất K2HPO4, KH2PO4, CH3OH, CHCl3, NaCl. Xuất xứ: Trung Quốc Địa điểm mua: Cửa hàng hóa chất Hoàng Trang – số 42 Hoàng Hoa Thám. 2.2. Địa điểm nghiên cứu: Thủy phân đầu cá ngừ tách dầu tại phòng thí nghiệm công nghệ sinh học, Viện Công Nghệ Sinh Học và môi trường, Trường Đại học Nha Trang. Xác định hàm lượng lipit trong dầu cá ngừ tại khu công nghệ cao, Trường đại học Nha Trang. 24 2.3. Nội dung nghiên cứu 1. Phân tích thành phần hóa học của đầu cá ngừ 2. Nghiên cứu sự biến thiên hàm lượng lipit ở các chế độ pH, nhiệt độ thủy phân khác nhau. 3. Xây dựng quy trình tách dầu cá thô bằng phương pháp thủy phân đầu cá ngừ sử dụng enzyme Protamex. 2.4. Phương pháp nghiên cứu: 2.4.1. Quy trình tách dầu đầu cá ngừ bằng phương pháp thủy phân Quy trình tách dầu cá thô bằng phương pháp thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex Nguyên liệu Xử lý Nghiền nhỏ Thủy phân bằng enzyme Protamex Bất hoạt enzyme Bã Lọc Dịch đạm thủy phân Li tâm Cặn li tâm Dầu cá Thuyết minh trình Hình 2.1:quy Sơ đồ dự kiến tách lipit từ đầu cá ngừ vây vàng bằng phương pháp thủy phân 25 Nguyên liệu: Đầu cá ngừ vây vàng, màu sắc tự nhiên, có mùi tanh tự nhiên, không có mùi lạ và không có dấu hiệu bị ươn hỏng. Xử lý: Vì kích thước đầu khá lớn nên cần phải cưa nhỏ để thuận tiện cho quá trình nghiền nhỏ. Nghiền nhỏ: Nguyên liệu sau khi xử lý được đem nghiền nhỏ với các mức đường kính lỗ sàng là 5mm và 3mm, đầu tiên nguyên liệu được nghiền nhỏ với đường kính lỗ sàng là 5mm, sau đó được nghiền nhỏ với lỗ sàng 3mm nhằm tạo điều kiện cho quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn. Sau đó cho nguyên liệu vào các túi PE 100g, để tiện cho quá trình thủy phân sau này, nếu không dùng ngay thì đem đi bảo quản ở nhiệt độ ≤ - 18oC cho đến khi sử dụng. Thiết bị: Máy xay thịt cá TA57/D xuất xứ Italia. Mục đích của xay nhỏ là: - Phá vỡ kết cấu tế bào, giúp cho lipit tự do nằm trong các tế bào và mô dễ dàng thoát ra ngoài. - Tế bào bị phá vỡ làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với enzyme để rút ngắn thời gian thủy phân và quá trình thủy phân được triệt để hơn. Thủy phân: Nguyên liệu được cho vào cốc thủy tinh, khối lượng mỗi mẫu 100g, tiến hành thủy phân với các thông số kỹ thuật: tỷ lệ Đ/NL: 1/1, pH lần lượt là 5,5; 6,5; 7,5; nhiệt độ thủy phân lần lượt là: 500, 550 và 600C, thời gian thủy phân là 4h,. Trong quá trình thủy phân, khuấy đảo thường xuyên, tạo điệu kiện cho quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn, chính xác hơn. Kết thúc quá trình thủy phân bằng cách bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong vòng 15 phút. Thiết bị: bể ổn nhiệt BW-10G xuất xứ từ Hàn Quốc. 26 Trong công đoạn này nhiệt độ hỗn hợp được duy trì bằng bể ổn nhiệt. Trong quá trình thủy phân phải thường xuyên theo dõi nhiệt độ, nếu nhiệt độ dao động thì phải điều chỉnh lại sao cho nhiệt độ thủy phân thích hợp. Bất hoạt enzyme Bất hoạt enzyme ở 900C trong vòng 15 phút, ngoài ra còn tiêu diệt vi sinh vật gây thối rữa, giảm độ nhớt của khối hỗn hợp, làm đông tụ protein để dễ dàng cho công đoạn sau. Lọc: Lọc tách xương qua rây để thu được phần dịch lọc và bã lọc. Ly tâm: Tiến hành ly tâm dịch lọc thu được trong thời gian 30 phút, tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút. Ly tâm xong ta thu được 3 phần: Dịch thủy phân, Dầu, Phần cặn ly tâm. Thiết bị ly tâm: Máy ly tâm thể tích lớn MF600 xuất xứ Hàn Quốc, cân kỹ thuật BL3200. Tách lipit: Dùng phễu chiết để chiết phần lipit ra khỏi dịch thủy phân. 2.4.2. Bố trí thí nghiệm thủy phân đầu cá ở từng nhiệt độ khác nhau Tiến hành thủy phân 4 mẫu từ đầu cá ngừ đã xay nhuyễn, mỗi mẫu 100g nguyên liệu. Mẫu nguyên liệu được tiến hành theo sơ đồ sau 27 Nguyên liệu Rã đông Thủy phân bằng enzyme (Đ/NL= 1/1, nồng độ E: 0,5%; τ = 4 giờ) t = 500C t = 550C t = 600C Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 (pH = 5,5) (pH = 6,5) (pH = 7,5) 7Bấ7hoạt Mẫu 4: ĐC Bất hoạt enzyme Bã Lọc Dịch đạm thủy phân Li tâm Cặn li tâm Dầu Xác định hàm lượng lipit Hình 2.2. Sơ đồ thủy phân đầu cá ngừ ở từng nhiệt độ khác nhau 28 Đầu cá ngừ vây vàng đã được nghiền nhỏ đông lạnh được đem rã đông rồi tiến hành thủy phân 4 mẫu với các thông số cố định: tỷ lệ enzyme Protamex: 0.5%, tỷ lệ Đ/NL: 1/1, thời gian thủy phân 4h, nhiệt độ thủy phân lần lượt: 500C, 550C, 600C. Ở mỗi nhiệt độ sẽ có 4 mẫu được thủy phân với pH lần lượt là: pH = 5,5; pH = 6,5, pH = 7,5 và pH tự nhiên của nguyên liệu. Mẫu sau khi thủy phân làm bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút và để nguội đến nhiệt độ khoảng 500C. Sau đó lọc qua rây để tách xương rồi đem ly tâm với tốc độ 3500 vòng/phút trong vòng 30 phút. Sau khi ly tâm, thu hồi dầu ở lớp trên cùng rồi tiến hành xác định hàm lượng lipit. 2.5. Phương pháp phân tích Xác định hàm lượng Lipit bằng phương pháp FOLCH 2.6. Phương pháp xử lý số liệu Xử lý số liệu thí nghiệm và vẽ đồ thị bằng phần mềm Microsoft Excel 2013 và SPSS 16.0 29 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ vây vàng Kết quả xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ vây vàng được trình bày trong bảng sau Chỉ tiêu Protein Lipit Nước Tro Hàm lượng (%) 18,89 11,35 73,61 1,34 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của đầu cá ngừ vây vàng Từ kết quả thể hiện ở bảng 3.1 cho thấy hàm lượng lipit là 11,35% chiếm tỉ lệ khá cao trong thành phần hóa học của đầu cá ngừ. Kết quả này phù hợp với những nghiên cứu gần đây về thành phần hóa học đầu cá ngừ cụ thể là: cùng nguyên liệu là đầu cá ngừ nhưng hàm lượng lipit này lại cao hơn hàm lượng lipit (5%) trong nghiên cứu của Mahmoudreza Ovissipour [14]. Đồng thời xấp xỉ kết quả trong nghiên cứu của Bùi Trường Bích Ngân (12,34%) [7] và nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Mỹ Hương (13,5%) [3]. Điều này cho thấy đầu cá ngừ là một nguyên liệu đầy tiềm năng cho công nghệ sản xuất bột protein và thu hồi lượng lipit để ứng dụng trong các ngành công nghệ thực phẩm. 3.2. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 500C Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 500C được thể hiện ở hình 3.1 và bảng 1 (phụ lục 1) 30 Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở nhiệt độ 500C. Dựa vào hình cho thấy ở nhiệt độ 500C, khi tăng pH từ pH = 5,5 đến pH = 6,5 thì hàm lượng lipit tăng từ 44,03% đến 72,68%. Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng pH lên pH = 7,5 thì hàm lượng lipit giảm xuống nhưng không đáng kể so với hàm lượng lipit ở pH = 6,5; từ 72,68% xuống 72,13%. Tuy ở pH = 6,5 thu được hàm lượng lipit cao nhất nhưng qua xử lý thống kê, sự khác biệt giữa hàm lượng lipit ở pH = 6,5 và pH = 7,5 là không có ý nghĩa thống kê. Vì vậy, pH thích hợp là 6,5 hoặc pH = 7,5. Có thể giải thích kết quả này như sau: Khi tăng pH đến pH = 6,5 thì có thể làm cho vận tốc phản ứng tăng, enzyme phân cắt protein ở mức độ phù hợp nên dầu được giải phóng ra nhiều. Còn khi ở pH = 5,5 ở điểm pH này enzyme có thể bị kìm hãm, bị giảm hoạt tính, dẫn tới hàm lượng dầu được giải phóng ra không nhiều. Và ở pH = 7,5 hàm lượng lipit giảm, có thể do ở môi trường kiềm nhẹ, enzyme bị giảm hoạt tính nên mức độ tác động, thủy phân protein liên kết giảm xuống, lượng lipit giải phóng ra ít dẫn tới hàm lượng giảm. Một số nghiên cứu khác trên cùng đối tượng đầu cá ngừ cho thấy điều kiện thủy phân tương thích ở cùng nhiệt độ cho kết quả thu hồi lipit khá tốt. [14] 31 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 550C Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 550C được thể hiện ở hình 3.2 và bảng 2 (phụ lục 1) Hình 3.2. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở nhiệt độ 550C. Dựa vào hình 3.2 cho thấy, ở nhiệt độ 550C khi tăng pH từ pH = 5,5 đến pH = 6,5 thì hàm lượng lipit giảm từ 71,15% xuống 60,73%. Tiếp tục tăng pH lên pH = 7,5 thì hàm lượng lipit tiếp tục giảm; từ 62,73% xuống 51,87%. Do đó, chọn pH thích hợp ở nhiệt độ 550C là pH = 5,5. Hàm lượng lipit ở điều kiện này cá ngừ hơn nghiên cứu của Bùi Trường Bích Ngân (64,13%) khi sử dụng enzyme Protamex đề thu hồi lipit từ đầu cá. Điều này do có sự khác nhau giữa các nguyên liệu được đem đi thủy phân, thời gian thủy phân, độ tinh khiết của enzyme. Có thể giải thích kết quả như sau: có thể ở điểm pH = 5,5, enzyme hoạt động mạnh nên có thể phá vỡ các tế bào mỡ và tác động hầu hết lượng protein liên kết 32 với lipit nên dẫn tới hàm lượng tăng. Nhưng khi tăng pH từ pH = 6,5 lên pH = 7,5 thì hàm lượng lipit lại giảm xuống đáng kể, có thể ở khoảng pH này, enzyme bị giảm hoạt tính nên dẫn tới hàm lượng lipit bắt đầu giảm xuống. Cùng giá trị pH = 5,5 nhưng hàm lượng lipit ở nhiệt độ 550C cao hơn nhiều so với hàm lượng lipit khi thủy phân ở nhiệt độ 500C. Trong khi đó ở pH = 6,5 và pH =7,5 thì hàm lượng lipit lại thấp nhiều hơn so với khi thủy phân ở nhiệt độ 500C. Nguyên nhân: tốc độ phản ứng enzyme chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: pH, nhiệt độ, thời gian thủy phân…có thể pH = 5,5 và nhiệt độ 550C thì enzyme hoạt động mạnh, quá trình phân cắt diễn ra mạnh mẽ nên dầu được giải phóng ra nhiều. Ngược lại ở pH = 6,5; pH =7,5 nhiệt độ 550C không còn là nhiệt độ cho enzyme hoạt động mạnh nữa do tốc độ phản ứng enzyme còn chịu tác động của pH nên lượng dầu thoát ra ít hơn. 3.4. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 600C Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trnh thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 600C được thể hiện ở hình 3.3 và bảng 3 (phụ lục 1) Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit trong quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở nhiệt độ 600C. 33 Ở nhiệt độ 600C khi tăng pH = 5,5 đến pH = 6,5 thì hàm lượng lipit giảm từ 71,20% xuống 67,85%. Và khi tiếp tục tăng đến pH = 7,5 thì hàm lượng tiếp tục giảm đáng kể từ 67,85% xuống 54,49%. Tuy ở pH = 5,5 thu được hàm lượng lipit cao nhất nhưng qua xử lý thống kê, sự khác biệt giữa hàm lượng lipit ở pH = 5,5 và ph = 6,5 là không có ý nghĩa thống kê. Vì vậy, pH thích hợp là pH = 5,5 hoặc pH = 6,5. Kết quả này được giải thích như sau: Khi tăng pH = 5,5 lên pH = 6,5; hàm lượng lipit tăng lên do trong khoảng pH này enzyme hoạt động mạnh, quá trình phân cắt liên kết protein diễn ra mạnh mẽ nên lượng dầu được giải phóng ra nhiều hơn. Nhưng khi giảm pH = 6,5 lên pH = 7,5 hàm lượng lipit lại giảm xuống, có thể trong môi trường kiềm nhẹ enzyme bị giảm hoạt tính nên quá trình phân cắt các liên kết diễn ra yếu nên hàm lượng lipit giảm. Khi tiến hành thủy phân thu hồi dầu ở pH = 5,5 thì hàm lượng lipit ở nhiệt độ 600C (71,20%) cao hơn không nhiều so với hàm lượng lipit ở nhiệt độ 550C (71,15%) . Nguyên nhân gây ra sự khác nhau có thể do sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc phản ứng. Ở nhiệt độ 600C enzyme hoạt động mạnh hơn nên mức tác động lên các liên kết tăng dẫn tới, lượng lipit giải phóng ra nhiều hơn, dẫn đến hàm lượng lipit tăng. Tóm lại qua số liệu phân tích ở trên chứng minh được pH = 6,5 hoặc pH = 7,5 và thủy phân ở nhiệt độ 500C thì mang lại hàm lượng lipit là cao nhất. Kết quả này tương thích với kết quả nghiên cứu của Dumay và cộng sự (2006) và trong nghiên cứu Mahmound và cộng sự (2008). 34 3.5. Đề xuất quy trình tách dầu cá thô bằng phương pháp thủy phân đầu cá ngừ sử dụng enzyme Protamex Nguyên liệu Rã đông Thủy phân bằng enzyme (Đ/NL= 1/1, t: 500C; nồng độ E: 0,5%, τ = 4 giờ, pH = 6,5 hoặc pH = 7,5) Bất hoạt enzyme Bã Lọc Dịch đạm thủy phân Li tâm Cặn Dầu Hình 3.4: Sơ đồ tách lipit từ đầu cá ngừ vây vàng bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme Protamex Thuyết minh quy trình Nguyên liệu: Đầu cá ngừ vây vàng, màu sắc tự nhiên, có mùi tanh tự nhiên, không có mùi lạ và không có dấu hiệu bị ươn hỏng. Xử lý: Vì kích thước đầu khá lớn nên cần phải cưa nhỏ để thuận tiện cho quá trình nghiền nhỏ. 35 Nghiền nhỏ: Nguyên liệu sau khi xử lý được đem nghiền nhỏ với các mức đường kính lỗ sàng là 5mm và 3mm, sau khi nghiền nhỏ với đường kính lỗ sàng là 5mm, nguyên liệu được nghiền nhỏ với lỗ sàng 3mm nhằm tạo điều kiện cho quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn. Sau đó cho nguyên liệu vào túi nhựa gồm các túi PE 100g, để tiện cho quá trình thủy phân sau này, nếu không dùng ngay thì đem đi bảo quản ở nhiệt độ ≤ - 18oC cho đến khi sử dụng. Thiết bị: Máy xay thịt cá TA57/D xuất xứ Italia. Mục đích của xay nhỏ là: - Phá vỡ kết cấu tế bào, giúp cho lipit tự do nằm trong các tế bào và mô dễ dàng thoát ra ngoài. - Tế bào bị phá vỡ làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với enzyme để rút ngắn thời gian thủy phân và quá trình thủy phân được triệt để hơn. Thủy phân: Nguyên liệu được cho vào cốc thủy tinh, khối lượng mỗi mẫu 100g, tiến hành thủy phân với các thông số kỹ thuật: tỷ lệ Đ/NL: 1/1; nhiệt độ thủy phân lần lượt là: 50, 55 và 600C. Ở mỗi nhiệt độ sẽ có 4 mẫu được thủy phân với pH lần lượt là 5,5; 6,5; 7,5; thời gian thủy phân là 4h,. Trong quá trình thủy phân, khuấy đảo thường xuyên, tạo điệu kiện cho quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn, chính xác hơn. Kết thúc quá trình thủy phân bằng cách bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong vòng 15 phút. Thiết bị: bể ổn nhiệt BW-10G xuất xứ từ Hàn Quốc. Trong công đoạn này nhiệt độ hỗn hợp được duy trì bằng bể ổn nhiệt. Trong quá trình thủy phân phải thường xuyên theo dõi nhiệt độ, nếu nhiệt độ dao động thì phải điều chỉnh lại sao cho nhiệt độ thủy phân thích hợp. 36 Bất hoạt enzyme Bất hoạt enzyme ở 900C trong vòng 15 phút, ngoài ra còn tiêu diệt vi sinh vật gây thối rữa, giảm độ nhớt của khối hỗn hợp, làm đông tụ protein để dễ dàng cho công đoạn sau. Lọc: Lọc tách xương qua rây để thu được phần dịch lọc và bã lọc. Ly tâm: Tiến hành ly tâm dịch lọc thu được trong thời gian 30 phút, tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút. Ly tâm xong ta thu được 3 phần: Dịch thủy phân, Dầu, Phần cặn ly tâm. Sau đó dùng phễu chiết đề chiết phần lipit ra khỏi dịch thủy phân. 37 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN KẾT LUẬN Từ kết quả nghiên cứu cho phép đưa ra một số kết luận sau: 1. Thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu đầu cá Ngừ là nước 73,61%, protein 18,89%, lipit 11,35%, tro 1,34%. 2. Nhiệt độ và pH thích hợp cho quá trình thủy phân cá Ngừ như sau: Nhiệt độ thủy phân 500C: pH thích hợp là pH = 6,5 hoặc pH = 7,5 Nhiệt độ thủy phân 550C: pH thích hợp là pH = 5,5 Nhiệt độ thủy phân 600C: pH thích hợp là pH = 5,5 hoặc pH = 6,5 Trong ba điều kiện, điều kiện pH = 6,5 hoặc pH = 7,5 và ở nhiệt độ 500C là thích hợp nhất cho quá trình thủy phân tách lipit từ đầu cá ngừ vây vàng. 3. Đề xuất được quy tình thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme Protamex. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN Qua thời gian làm đồ án, nội dung của đề tài em đã hoàn thành nhưng do thời gian có hạn, điều kiện phòng thí nghiệm còn hạn chế nên còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu tiếp. Cụ thể như sau: - Tiếp tục nghiên cứu tinh sạch lipit để sản xuất dầu cá. - Chế biến phụ phẩm của quá trình thủy phân sau khi tách lipit để chế biến sản xuất thực phẩm như bột đạm thủy phân, bột khoáng. 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Trọng Cẩn và cộng sự (1998), Công nghệ Enzyme, Nhà xuất bản Nông nghiệp TP. Hồ Chí Minh. 2. Đỗ Thị Hương Giang (2011), Đánh giá chất lượng của dầu đầu cá ngừ thu được bằng phương pháp thủy phân và sự biến đổi của dầu trong quá trình bảo quản, Đồ án tôt nghiệp, Đại học Nha Trang 3. Nguyễn Thị Mỹ Hương (2011), Sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng bằng protease thương mại, Tạp chí Khoa học, trang 29. 4. Trần Thị Luyến (2006), Các phản ứng cơ bản và biến đổi thực phẩm của thực phẩm trong quá trình công nghệ. 5. Trần Thị Luyến (1996), Chế biến tổng hợp thủy sản tập 2: Công nghệ chế biến bột cá – dầu cá, Nha Trang 6. Nguyễn Đức Lượng và cộng sự (2004), Công nghệ Enzyme, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh. 7. Bùi Trường Bích Ngân (2012), Nghiên cứu thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng Thunus Albacares, Luận án Thạc sĩ, Đại học Nha Trang 8. Bùi Thị Cẩm Phương (2013), Đánh giá chất lượng của sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ và nghiên cứu ảnh hưởng của gia vị đến chất lượng của bánh cá từ sản phẩm thủy phân, Đồ án tôt nghiệp, Đại học Nha trang. 9. Lê Ngọc Tú (1998), Hóa sinh công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội. 10. The sate of word Fisher and Aquaculture – 2008 (SOFIA), FAO Fisheries and Aquaculture Department, Rome, Italy (2009). 39 11. Dumay, J., Donnay-Moreno, C.,Barnathan, G., Jaouen, P., Berge, J.P., 2006. Improvement of lipit and phospholipit recoveris from sardine (Sardina pilchardus), Process Biochemistry 41, 2327 – 2332. 12. Kamnerdpetch, C., Weiss, M., Kasper, Scheper, T., (2007), Enzyme and Microbial Tecchnology Institut Technische, Chemie, Univeritare Hannover. 13. Liaset B, Julsham, K., Espe, M (2003), Chemical composition and theretical nutritional evaluation of the produced fraction from enzymic hydrolysic of salmon frames ProtamexTM, process Biochemistry 38, pp. 1747 – 1579. 14. Mahmoundreza Ovissipour, Stoottwat Benjakul, Reza Safari, Ali Montamedzadegan (2010), Fish protein hydrosates production from yellowfin tuna Thunnus albacares head using Alcalase and Protamex, Internstional Aquatic, Research. 15. Mahmound, A.K., Linder, M., Fanni, J., Parmentier, M., 2008. Charaterisation of the lipit fraction obtained by proteolytic and chemical extraction from rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) roe, Process Biochemistry 43, 376-383. 16. Novozyme (2001), Flavourzyme sheet, so 08282 – 04, 17. Novozyme (2001), Protamex sheet, so 08284 – 03, 18. Nguyen Thi My Huong, Protein and lipit recovery from tuna head using industrial Protease, tạp chí Khoa học và Phát triển 2013, vol 11, No 8: 1150 – 1158. 19. http://www.khafa.org.vn/privateres/htm/cbts/cangu.htm 20. http://www.fistenet.gov.vn/thong-tin-huu-ich/thi-truong-thuy-san/tong-hopnhanh-thang-1-nam-2014-mat-hang-ca-ngu/ 21. www.vasep.com 40 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Bảng 1. Ảnh hướng của pH đến hàm lượng lipit khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 500C pH Hàm luợng Hàm luợng Hàm luợng lipit Độ lipit (%) lipit (%) trung bình (%) chuẩn ĐC 58.47 61.82 60.15 1.68 5,5 44.60 43.49 44.04 0.56 6,5 70.65 74.72 72.68 2.04 7,5 69.25 75.01 72.13 2.88 lệch Bảng 2. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng lipit khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 550C pH Hàm lượng Hàm luợng Hàm luợng lipit Độ lệch chuẩn lipit (%) lipit (%) trung bình (%) ĐC 49.58 50.77 50.18 0.60 5,5 69.76 72.55 71.15 1.39 6,5 58.93 62.53 60.73 1.80 7,5 53.78 49.97 51.87 1.91 41 Bảng 3. Ảnh hưởng của ph đến hàm lượng lipit khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex ở 600C pH Hàm lượng Hàm luợng Hàm luợng lipit Độ lệch chuẩn lipit (%) lipit (%) trung bình (%) 5,5 41.35 44.67 43.01 1.66 6,5 69.67 72.74 71.20 1.54 7,5 67.61 68.09 67.85 0.24 ĐC 53.40 55,58 54.49 1.09 42 PHỤ LỤC 2. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG LIPIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP FOLCH. 1. Nguyên lý: Dung hỗn hợp dung môi Chloroform: Metanol với tỉ lệ 2:1 để hòa tan tất cả chất béo trong thực phẩm, tách lớp và chiết qua phễu lọc nhiều lần. Sauk hi làm bay hơi hết dung môi, cân chất béo còn lại và tính ra hàm lượng lipit trong 100g thực phẩm. 2. Chuẩn bị dụng cụ và hóa chất: a) Dụng cụ và thiết bị: - Tủ hút, mấy khuấy từ, mấy cô quay chân không, tủ sấy chân không. - Phễu chiết 100ml và 50ml - Cốc 50ml - Ống xilanh 20ml, giấy lọc - Pipette pasture b) Hóa chất: - Methanol MeOH 50% (MeOH : H2O tỉ lệ 1:1). Pha 50ml methanol với 50ml nước cất vừ đủ bình định mức 100ml khuấy đều. - Chloroform - NaCl 0.9%. cân 9g muối tinh thể cho vào bình định mức 1 lít, thêm nước cất vào khuấy tan và định mức đến vạch định mức. 3. Tiến hành thử nghiệm: Cân 1g mẫu cho vào cốc 50ml. Cho thêm 600  l nước cất 5ml Methanol, 10ml Chloroform. Ngâm mẫu trong dung môi khoảng 10 phút. 43 Đồng hóa mẫu bằng máy khuấy từ trong vòng 1 phút. Đỏ dung dụng váo phễu lọc có bình tam giác 100ml hứng ở phía dưới. Sau khi lọc xong hoàn toàn. Cho thêm 5ml Methanol và 10ml Chloroform vào cốc 50ml và đông hóa mẫu trong 20 giây. Sau đó đổ dung dịch này vào phễu lọc để mẫu được lọc hoàn toàn. Sử dung ống xilanh để ép tống dung dịch còn lại trong xilanh xuống phễu chiết 100ml Cho thêm 7,5ml NaCl 0.9% vào phễu chiết chứa dung dịch mẫu. Đảo trộn ngược phễu chiết nhiều lần và giữ mẫu ở 50C trong khoảng 4h để dịch mẫu phân chia thành 2 lớp. Sau khi giữ mẫu ở nhiệt độ 50C trong vòng 4h, đem tách lớp dưới( chứa lipit hòa tan trong dung môi) cho chảy vào phễu chiết thể tích 50ml. Loại bỏ lớp dịch phái trên ( chứa hỗn hợp gồm các tạp chất được loại như nước, muối, protein..) Sau đó cho thêm 5ml MeOH 50% vào mỗi mẫu trong phễu chiết 100ml. Đảo trộn ngược phễu chiết nhiều lần. Chờ phân chia tách thành 2 lớp vằ lắng qua đêm ở 50C. Sau khi lắng qua đêm, lớp dưới được rút chảy xuống bình cô quay 100ml. Cô quay chân không làm bay hơi dung môi trong bình cô quay ở nhiêt độ 370C đến khi còn lại thể tích khoảng 1ml. Hòa tan mẫu ngay lập tức bằng một lượng thể tích nhỏ Chloroform (chỉ cho phép tiếp xúc rất nhỏ lượng mẫu đã làm khô với không khí). Chuyển nhượng mẫu qua bình định mức 5ml, tráng rửa bình cầu nhiều lpần và định mức bằng Chloroform vừa đủ 5ml.Sau khi xử lý xong, dung dịch này được mang đi xác định hàm lượng lipit tổng. Dung dịch này có thể lưu giữ trong tủ đông – 200C. Lấy chính xác 2ml dung dịch mẫu đã xử lý,cho vào một ống thuỷ tinh có nắp 4ml đã được sấy chân không và cân với lượng không đổi.Cho vào tủ sấy chân không đến khối lượng không đổi, áp suất khoảng 65-70psi trong một giờ. - Lipit tổng số (%) tính theo công thức: % Xt (g/g) = (m1  m0 ) * Vdm * 100 m * Vm 44 % Xk (g/g) = (m1  m0 ) * Vdm * 100 m * T * Vm Trong đó: Xt: Hàm lượng lipit tổng số tính theo trọng lượng tươi của mẫu Xk: Hàm lượng lipit tổng số tính theo trọng lượng khô của mẫu M1: Trọng lượng cân cốc 50ml và mẫu sau sấy (g). M0: Trọng lượng cân cốc 50ml sấy khối lượng không đổi (g). M: Trọng lượng cân mẫu (g). Vđm: Thể tích định mức sau xử lý (ml) Vm: Thể tích mẫu sau xử lý lấy để sấy (ml) T: thành phần khô của mẫu, T = (100 - W)/100 W: Độ ẩm của mẫu (%) 45 PHỤ LỤC 3. MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN Hình 1. Đầu cá ngừ sau khi chặt nhỏ Hình 2. Đầu cá ngừ sau khi xay nhỏ 46 Hình 3. Đầu cá ngừ sau khi thủy phân xong Hình 4. Quá trình làm nguội dịch thủy phân 47 Hình 5. Lipit sau khi thủy phân Hình 6. Mẫu sau khi loại bỏ cặn li tâm 48 PHỤ LỤC 4: MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ ĐỤNG TRONG THÍ NGHIỆM Hình 7. Máy cô quay chân không Hình 8. Máy ly tâm thể tích lớn 49 Hình 9. Bể ổn nhiệt Hình 10. Máy xay thịt [...]... Địa điểm nghiên cứu: Thủy phân đầu cá ngừ tách dầu tại phòng thí nghiệm công nghệ sinh học, Viện Công Nghệ Sinh Học và môi trường, Trường Đại học Nha Trang Xác định hàm lượng lipit trong dầu cá ngừ tại khu công nghệ cao, Trường đại học Nha Trang 24 2.3 Nội dung nghiên cứu 1 Phân tích thành phần hóa học của đầu cá ngừ 2 Nghiên cứu sự biến thiên hàm lượng lipit ở các chế độ pH, nhiệt độ thủy phân khác... đạm thủy phân Li tâm Cặn li tâm Dầu Xác định hàm lượng lipit Hình 2.2 Sơ đồ thủy phân đầu cá ngừ ở từng nhiệt độ khác nhau 28 Đầu cá ngừ vây vàng đã được nghiền nhỏ đông lạnh được đem rã đông rồi tiến hành thủy phân 4 mẫu với các thông số cố định: tỷ lệ enzyme Protamex: 0.5%, tỷ lệ Đ/NL: 1/1, thời gian thủy phân 4h, nhiệt độ thủy phân lần lượt: 500C, 550C, 600C Ở mỗi nhiệt độ sẽ có 4 mẫu được thủy phân. .. trình tách dầu cá thô bằng phương pháp thủy phân đầu cá ngừ sử dụng enzyme Protamex 2.4 Phương pháp nghiên cứu: 2.4.1 Quy trình tách dầu đầu cá ngừ bằng phương pháp thủy phân Quy trình tách dầu cá thô bằng phương pháp thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex Nguyên liệu Xử lý Nghiền nhỏ Thủy phân bằng enzyme Protamex Bất hoạt enzyme Bã Lọc Dịch đạm thủy phân Li tâm Cặn li tâm Dầu cá Thuyết minh trình... từng quá trình thủy phân cụ thể 1.2.3 Các sản phẩm của quá trình thủy phân [8] Quá trình thủy phân có thể được thực hiện bằng chính enzyme nội tại hoặc bổ sung enzyme từ ngoài vào Quá trình thủy phân bằng enzyme protease tạo ra 21 nhiều các sản phẩm thủy phân như: dầu cá, dịch đạm thủy phân, bột đạm thủy phân, bột khoáng và bột protein không tan  Dịch đạm thủy phân Dịch đạm thủy phân là sản phẩm của. .. Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax thì nếu nồng độ enzyme tiếp tục tăng, tốc độ enzyme phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không đáng kể, thậm chí không tăng Nồng độ cơ chất: Nồng độ cơ chất có ảnh hưởng lớn tới tốc độ thủy phân, khi càng tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thủy phân càng tăng, nhưng khi tốc độ phản ứng thủy phân đạt tới giới... quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn, chính xác hơn Kết thúc quá trình thủy phân bằng cách bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong vòng 15 phút Thiết bị: bể ổn nhiệt BW-10G xuất xứ từ Hàn Quốc 26 Trong công đoạn này nhiệt độ hỗn hợp được duy trì bằng bể ổn nhiệt Trong quá trình thủy phân phải thường xuyên theo dõi nhiệt độ, nếu nhiệt độ dao động thì phải điều chỉnh lại sao cho nhiệt độ thủy phân thích... Tổng quan cá ngừ và phế liệu cá ngừ 1.1.1 Đặc điểm, phân loại các loại cá ngừ [7] [19] Cá ngừ thu c họ cá thu ngừ (Scombride) có giá trị kinh tế quan trọng nhất ở biển Việt Nam Cá ngừ phân bố ở khắp các vùng biển Việt Nam, kích thước cá tương đối lớn (6 loài có kích thước từ 20 – 70cm, khối lượng 1,6 – 64kg) Căn cứ vào tập tính di cư có thể chia cá ngừ ở Việt Nam thành 2 nhóm nhỏ 1.1.1.1 Nhóm các loài... nồng độ xác định 20 Lượng nước bổ sung: nước là môi trường phân tán enzyme và là cơ chất tham gia phản ứng nên tỷ lệ nước có ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân Nhiệt độ: vì enzyme có bản chất protein do đó khi tăng nhiệt độ tới một giới hạn nào đó thì vận tốc phản ứng enzyme sẽ bị giảm do sự biến tính của protein Trong khoảng nhiệt độ giới hạn đó, khi nhiệt độ tăng thì tốc độ thủy phân tăng.Vùng nhiệt độ. .. cảm của các liên kết peptid, este, glycoside với axit mạnh hơn kiềm, do đó đôi khi sử dụng axit làm tác nhân thủy phân sẽ góp phần rút ngắn thời gian công nghệ 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân [4][9] Tốc độ thủy phân bằng enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, cụ thể là: Nồng độ enzyme: khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất lớn, vận tốc thủy phân phụ thu c tuyến tính vào nồng độ. .. diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với enzyme để rút ngắn thời gian thủy phân và quá trình thủy phân được triệt để hơn Thủy phân: Nguyên liệu được cho vào cốc thủy tinh, khối lượng mỗi mẫu 100g, tiến hành thủy phân với các thông số kỹ thu t: tỷ lệ Đ/NL: 1/1, pH lần lượt là 5,5; 6,5; 7,5; nhiệt độ thủy phân lần lượt là: 500, 550 và 600C, thời gian thủy phân là 4h, Trong quá trình thủy phân, khuấy đảo thường ... Bích Thủy, em thực đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng pH, nhiệt độ thủy phân tới khả thu hồi lipit từ đầu cá ngừ Mục tiêu nghiên cứu đề tài: lựa chọn pH nhiệt độ thích hợp cho khả thu hồi lipit. .. THỊ NHƯ Ý NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA pH, NHIỆT ĐỘ THỦY PHÂN TỚI KHẢ NĂNG THU HỒI LIPIT TỪ ĐẦU CÁ NGỪ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: ThS TRẦN THỊ BÍCH THỦY Nha... dung nghiên cứu Phân tích thành phần hóa học đầu cá ngừ Nghiên cứu biến thiên hàm lượng lipit chế độ pH, nhiệt độ thủy phân khác Xây dựng quy trình tách dầu cá thô phương pháp thủy phân đầu cá ngừ