Thạc Sĩ Nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng Enzyme Protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phâ

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: Nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng Enzyme Protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phân vào thức ăn nuôi cá

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOÀI MỰC 3
1.1.1. Mực ống (squid) 3
1.1.2. Mực nang (cutlefish) . 4
1.1.3. Mực tuộc (octopus) . 5
1.2. TỔNG QUAN VỀ ENZYME 6
1.3. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN . 11
1.3.1. Quá trình thủy phân . 11
1.3.2. Các phương pháp thủy phân protein 13
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân proteinbằng enzyme 15
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN PROTEIN TRÊN THẾ
GIỚI VÀ ỨNG DỤNG . 18
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 24
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU . 24
2.1.1. Phế liệu mực . 24
2.1.2. Ezyme Protease . 25
2.1.3. Cá kèo : . 25
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.2.1. Phương pháp thu nhận và xử lý mẫu . 26
2.2.2. Phương pháp phân tích hóa học: 26
2.2.3. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu . 29
2.2.4. Một số thiết bị sử dụng trong đề tài . 39
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu . 40
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN . 41
3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA PHẾ LIỆU MỰC TUỘC 41
ii
3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH THỦY
PHÂN PROTEIN CỦA PHẾ LIỆU MỰC 41
3.2.1. Xác định loại enzyme protease 41
3.2.2. Xác định tỷ lệ enzyme Alcalase 45
3.2.3. Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân 49
3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân 53
3.2.5. Xác định pH và nhiệt độ tối thích cho quá trình thủy phân 56
3.2.6. Xác định tỷ lệ ẩm cho quá trình thủy phân 58
3.2.7. Xác định tỷ lệ NaCl và sorbitol bổ sung làm chất phòng thối cho
quá trình thủy phân . 62
3.3. THỬ NGHIỆM DÙNG DỊCH THỦY PHÂN PHẾ LIỆU MỰC LÀM
THỨC ĂN BỔ SUNG CHO CÁ . 67
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN . 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành chế biến thủy
sản được coi là ngành mũi nhọn và được xem là nhiệm vụ chiến lược của nước ta.
Theo Tổng cục Thống kê, năm 2009 kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản của cả nước đạt
khoảng 4,2 tỷUSD, đó là nguồn ngoại tệ đáng kể trong ngân sách nhà nước. Các
mặt hàng xuất khẩu rất đa dạng, bao gồm các mặt hàng đông lạnh, đồ hộp, các mặt
hàng chế biến khô, Các đối tượng dùng sản xuất thường là các loài tôm, cá,
mực, Bên cạnh các mặt hàng xuất khẩu có giá trị lớn như tôm và cá thì mực cũng
là một trong những sản phẩm có đóng góp rất lớn cho sức tăng trưởng xuất khẩu
chung của thủy sản Việt Nam trong nhiều năm qua (Vasep). Các mặt hàng chế biến
của mực phần lớn dưới dạng đông lạnh Block, IQF, semi-IQF, đông lạnh khay hoặc
đóng gói hút chân không. Hình thức các sản phẩm chế biến như phi lê, cắt miếng,
tỉa hoa, chế biến sẵn để nấu hoặc dưới dạng sản phẩm sushi, sashimi để ăn gỏi, tẩm
bột hay các sản phẩm phối chế khác. Cùng với sự gia tăng của khối lượng mực xuất
khẩu, lượng phế liệu từ mực cũng tăng lên dẫn đến sự tồn tại nhiều vấn đề như làm
tăng chi phí xử lý nước thải, làm tăng ô nhiễm môi trường.
Lượngphế liệu mực thải ra từ các qui trình sản xuất mực là rất lớn, chiếm
khoảng 40% nguyên liệu. Hàmlượng protein trong phế liệu mực chiếm từ 72-77%
trong thành phần chất khô [46]. Theo theo Takaoka, 1995 và Meyers, 1989 (trích từ
P. Z. Lian, 2005) [46] trong thành phần protein của mực có chứa betain, các acid
amin tự do và khoảng 1,5% các peppid có trọng lượng phân tử thấp là các chất gây
kích thích bắt mồi cho tôm. Theo Jobling, 1998 hàm lượng protein trong phế liệu
mực đủ cao cho quá trình thủy phân tạo ra các peptid và các acid amin, nó có chứa
hầu hết các acid amin cần thiết cho sự phát triển và tăng tỷ lệ sống của cá nuôi.
Nhưng nhìn chung hiện nay ở nước ta phế liệu mực là đối tượng chưa được tận
dụng tốt. Đó là do phế liệu mực (bao gồm da và nội tạng ) khó phơi khô và nhanh
ôi thối, dẫn đến phế liệu mực làm khô (dùng làm nguyên liệu chế biến thức ăn chăn
nuôi) thu được có chất lượng không cao. Vì vậy, nếu chúng ta đem thủy phân lượng
phế liệu này để thu hồi nguồn chất dinh dưỡng sau đó bổ sung vào thức ăn cho vật
2
nuôi thì sẽ nâng cao được giá trị của nguyên liệu trong qui trình sản xuất mực và
còn có tác dụng giảm tải rất lớn cho quá trình xử lý nước thải, hạn chế sự ô nhiễm
môi trường.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng Enzyme
Protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phân vào thức ăn nuôi cá” là một hướng
nghiên cứu cần thiết.
Ý nghĩa khoa học: Là tìm ra chế độ thủy phân thích hợp phế liệu mực làm
nền tảng cho việc nghiên cứu ở qui mô pilot và sản xuất công nghiệp sau này.
Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần vào việc xây dựng công nghiệp tận dụng các
phế liệu mực mang lại giá trị gia tăng cho ngành thủy sản, sử dụng nguồn nguyên
liệu hiệu quả hơn, tạo ra mặt hàng mới, giảm ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOÀI MỰC
Mực thuộc ngành động vật thân mềm (Mollusca), bao gồm các loàimực ống,
mực nang, mực tuộc là nguồn lợi hải sản xuất khẩu rất quan trọng của Việt Nam sau
tôm và cá. Nhuyễn thể chân đầu phân bố khắp các vùng biển của Việt Nam, bao
gồm vùng Vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung và vùng biển Đông, Tây Nam bộ.
Trong đó, một số loài có vùng phân bố hẹp trong phạm vi một, hai vùng biển, song
cũng có những loài có mặt ở khắp các vùng biển.
Những loài phổ biến và có giá trị kinh tế cao nhất là mực nang vân hổ (Sepia
pharaonis) mực nang mắt cáo (S.lycidas), mực nang lửa (S.latimanus), mực nang
vàng (S. esculenta), mực lá (Sepioteuthis lessoniana), mực ống Đài Loan (Loligo
chinensis), mực thẻ (L. edulis), mực tuộc (Octopus dollfusi), mực tuộc Ôxen
(Octopus ocellatus), mực tuộc đốm trắng (O. vulgaris) [61].
Sản lượng nhuyễn thể chân đầu đã xuất khẩu hàng năm đạt khoảng 50.000-60.000 tấn, trị giá khoảng 150 triệu USD. Theo Viện Nghiên cứu Hải sản, 10 tháng
đầu năm 2007, xuất khẩu mực và bạch tuộc đạt trên 67,7 nghìn tấn, trị giá 231 triệu
USD, tăng 21% về khối lượng và 31% về giá trị so với cùng kỳ năm 2006, chiếm
7,7% tổng giá trị XKTS của nước ta [60].
1.1.1. Mực ống (squid)
Theo số liệu điều tra mới nhất, ở vùng biển Việt Nam có tới 25 loài mực ống
(mực lá), thuộc bộ Teuthoidea. Đa số mực ống sống ở độ sâu <100m nước, tập
trung nhiều nhất ở vùng nước sâu khoảng 30-50m. Ngoài ra còn có một số loài
thường sống ở các vùng biển khơi với độ sâu >100m nước. Trong các tháng mùa
khô (tháng 12-tháng 3 năm sau), mực ống di chuyển đến các vùng nước nông hơn, ở
độ sâu 0m. Trong các tháng mùa mưa (tháng 6-9), mực ống di chuyển đến các
vùng nước sâu 30-50m.
4
Hình 1.1. Mực ống Trung Hoa
Theo số liệu điều tra mới nhất, ở vùng biển Việt Nam có tới 25 loài mực ống
(mực lá), thuộc bộ Teuthoidea. Đa số mực ống sống ở độ sâu <100m nước, tập
trung nhiều nhất ở vùng nước sâu khoảng 30-50m. Ngoài ra còn có một số loài
thường sống ở các vùng biển khơi với độ sâu >100m nước. Trong các tháng mùa
khô (tháng 12-tháng 3 năm sau), mực ống di chuyển đến các vùng nước nông hơn, ở
độ sâu 0m. Trong các tháng mùa mưa (tháng 6-9), mực ống di chuyển đến các
vùng nước sâu 30-50m.
Sản lượng khai thác mực ống trên toàn vùng biển Việt nam hằng năm khoảng
24.000 tấn, trong đó vùng biển miền Nam có sản lượng cao nhất là khoảng trên
16.000 tấn (chiếm 70%), vịnh Bắc Bộ chiếm sản lượng lớn thứ nhì, khoảng 5000
tấn (20%), còn biển miền Trung có sản lượng thấp nhất khoảng 2.500 tấn (10%)
[62].
1.1.2. Mực nang(cutlefish)
Đã xác định được 15 loài mực nang thuộc lớp phụ Coleoidea, bộ Sepiodea
họ Sepiidea ở vùng biển ViệtNam. Nhìn chung, các loài mực nang đều sống tập
trung chủ yếu ở các vùng nước sâu khoảng 50m-200m. Đến mùa xuân (tháng 1,2,3)
chúng thường di cư vào gần bờ để đẻ trứng. Do đó, chúng đã trở thành sản phẩm
khai thác truyên thống lâu đời của người dân Việt Nam ở ven bờ. Tuy nhiên, việc
5
mở rộng khai thác xa bờ đã và đang giúp cho nghề khai thác mực của Việt nam có
nhiều triển vọng tăng sản lượng.
Hình 1.2. Mực nang vân hổ
Mực nang là thực phẩm có hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ chế biến và được
làm thành nhiều món ăn ngon, vừa mang tính nghệ thuật vừa có giá trị xuất khẩu
cao trên thị trường quốc tế.
Sản lượng khai thác mực nang hằng năm của Việt Nam khoảng 26.000 tấn,
phần lớn ở vùng biển Nam Bộ đạt khoảng 20.000 tấn, chiếm khoảng 76% tổng sản
lượng mực nang. Miền Trung chiếm sản lượng khoảng 5.000 tấn (21%) và miền
Bắc khoảng 1.000 tấn (3 %) [63].
1.1.3. Mực tuộc (octopus)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Hoàng Kim Anh (2007), Hóa học thực phẩm, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật,
Hà Nội.
2. Vũ Ngọc Bội (2003), Nghiên cứu sản xuất protease từ Bacillus và sử dụng để sản
xuất dịch đạm thủy phân từ cá tạp, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ,
Trường Đại học Thủy sản, Nha Trang.
3. Vũ Ngọc Bội (2004), Nghiên cứu quá trình thủy phân protein cá bằng enzyme
protease từ B.subtilis S5,Luận án tiến sĩ sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên TP. Hồ Chí Minh, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, TP. Hồ Chí Minh.
4. Nguyễn Trọng Cẩn (2003), Hoá học thực phẩm, Nhà xuất bảnKhoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội.
5. Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng (1996), Công nghệ chế biến thực phẩm
thủy sản (tập 1) -Nguyên liệu chế biến thủy sản. Nxb. Nông Nghiệp, Tp.Hồ Chí
Minh.
6. Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng (1990), Công nghệ chế biến thực phẩm
thủy sản (tập 2) -Ướp muối, chế biến nước mắm, chế biến khô, thức ăn chín.
Nhà xuất bảnNông Nghiệp, Tp.Hồ Chí Minh.
7. Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến (1998),
Công nghệ enzyme, Nhà xuất bản Nông nghiệp, TP. Hồ Chí Minh.
8. Phạm Thị Trân Châu, Đinh Văn Thường (1981), “ Proteinase của quả dứa
(Bromelain)-Một số tính chất của chế phẩm enzyme chưa tinh chế”, Tạp chí sinh
học 3(4), tr. 21-25.
9. Phạm Thị Trân Châu (1983), “Một số đặc tính cơ bản và khả năng phân giải
các cơ chất khác nhau của proteinase ngoại bào của Bacillus pumilus”, Tạp chí
sinh học 5(1), tr. 1-8.
10. Trần Thanh Dũng (2009), Thủy phân phụ phẩm cá tra bằng vi khuẩn Bacillus
subtilis làm phân bón cho cây hẹ,Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường, Đại
học An Giang, An Giang.
73
11. Dương Thị Hương Giang, Nguyễn Xuân Dung và Phan Bích Trâm (2006),
“Nghiên cứu sử dụng papain thô từ nhựa đu đủ thủy phân protein trong bánh
dầu đậu nành”, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học,Đại học Cần Thơ, Số 5, tr.115-122.
12. Đỗ Thị Hòa (2004), Nghiên cứu quy thu hồi protein trong quy trình sản xuất
chitin và đề nghị phương hướng sử dụng,Luận văn tốt nghiệp, Đại học Thủy Sản,
Nha Trang.
13. Phùng Huy Huấn, Chu Tường Khanh, Trần Tuấn Đức, Lê Thị Thanh Phượng
(2007), “Nghiên cứu và so sánh ảnh hưởng của dung dịch acid amin cá với
amino –6dd (hỗn hợp acid amin và chất điều hòa sinh trưởng GA3) đến năng
suất cây điều”,Hội nghị Khoa học và Công nghệ, Phòng Công nghệ biến đổi
sinh học, Viện Sinh học Nhiệt đới.
14. Nguyễn Văn Lê ̣ (1996), Nghiên cứu sử dụng protease đầu tôm trong chế biến
thủy sản, Luận án phó tiến sĩ khoa học sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
15. Trần Thị Luyến (1994), Nghiên cứu qui luật biến đổi của nitơ; amino acid và
nâng cao hiệu xuất thu đạm trong sản xuất nước mắm, Luận án phó tiến sĩ khoa
học kỹ thuật, Trường đại học Thủy sản, Nha Trang.
16. Trần Thị Luyến (2001), Những phản ứng cơ bản và các biến đổi của thực phẩm
trong quá trình chế biến và bảo quản, Trường Đại Học Nha Trang.
17. Trần Thị Luyến (2006), “Các phản ứng cơ bản và biến đổi của thực phẩm trong
quá trình công nghệ”, Nhà xuất bản Nông nghiệp TP.Hồ Chí Minh.
18. Nguyễn Thị Nếp (2005), Khảo sát khả năng thủy phân protein phụ phẩm cá tra
băng enzyme protease từ Bacillus subtilis S5. Luận văn tốt nghiệp kỹ sư ngành
Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại
Học Cần Thơ.
19. Đỗ Văn Ninh (2004), Nghiên cứu quá trình thủy phân protein cá bằng protease
nội tạng cá, mực và thử nghiệm sản xuất sản phẩm mới từ protein được thủy
phân,Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường đại học Thủy sản, Nha Trang.
20. Lương Đức Phẩm (1978), Vi sinh vật tổng hợp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội.
21.Lương Đức Phẩm (1998), Công nghệ vi sinh vật, Nhà xuất bản Nông nghiệp,
Hà Nội.
74
22. Đỗ Minh Phụng, Đặng Văn Hợp (1997), Bài giảng phân tích kiểm nghiệm sản
phẩm thủy sản, Đại học Thủy sản, Nha Trang,.
23. Phan Thị Thanh Phương (2006), Bước đầu tạo mùi từ bả cà phê ứng dụng trong
thức ăn viên cho cá kèo (pseudapocryptes lanceotus), Khoá luận cử nhân khoa
học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Tp. Hồ Chí Minh.
24. Phạm Thị Đang Phượng và cộng sự (2008), “Xử lý carotenoprotein thu hồi từ
quátrình sản xuất chitin và bước đầu thử nghiệm phối trộn trong thức ăn cá”,
Tạp chí Khoa học -Công nghệ Thủy sản, số 02/2008.
25. Ngô Thị Hồng Thư (1989), Kiểm nghiệm thực phẩm bằng phương pháp cảm
quan, Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
26. Phan Thị Bích Trâm, Phạm Thị Quỳnh Trâm, Hà Thanh Toàn (2008), “Nghiên
cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tạo đạm amin của quá trình tự phân giải
trùn quế (perionyx excavatus)”, Tạp Chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn,
Số 4 năm 2008.
27. Lê Ngọc Tú (chủ biên) cùng các tác giả (2002), Hoá Sinh Công Nghiệp,Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.
28. Nguyễn Minh Trí và cộng sự (2009), “Ép tách protein từ đầu tôm thẻ (Penaeus
vannamei) trong sản xuất chitin và bổ sung vào chượp trong sản xuất nước
mắm”, Tạp chí Khoa học -Công nghệ Thủy sản, số đặc biệt 2009.
29. Trang Sĩ Trung (2009), “Đánh giá chất lượng sản phẩm và hiệu quả môi trường
của qui trình sản xuất chitin cải tiến kết hợp xử lý enzyme”, Tạp chí Khoa học -Công nghệ Thủy sản, số 01/2009.
TIẾNG ANH
30. B. Liaset, E Lied, M Espe (2000), “Enzymatic hydrolysis of by-products from
the fish-filleting industry; chemical characterisation and nutritional evaluation”,
Journal of the Science of Food and Agriculture80, pp. 581-589.
31. Bjørn Liaset, Kare Julshamn, Marit Espe (2003), “Chemical composition and
theoretical nutritional evaluation of the produced fractions from enzymic
hydrolysis of salmon frames with ProtamexTM”, Process Biochemistry38, pp.
1747_/1759.
32. Celina B. Martone, Olinda Pérez Borla and Jorge J. Sánchez(2005), “Fishery
by-product as a nutrient source for bacteria and archaea growth media”,
Bioresource Technology96, pp. 383–387.
75
33. Dong Ho Ahn, Hoon Kim, Pack My (1993), “Cleavage of Bacillus subtilis
endo-α-1,4-glucanase by B.megaterium protease”, Biotechnology letters, GBR,
Vol. 15, No. 2, pp.127-132.
34. Egidijus Daukšas, Eva Falch, Rasa Šližytė and Turid Rustad (2005),
“Composition of fatty acids and lipid classes in bulk products generated during
enzymic hydrolysis of cod (Gadus morhua) by-products”, Process
Biochemistry40, pp. 2659–2670.
35. F. Guerard, L. Guimas and A. Binet (2002), “Production of tuna waste
hydrolysates by a commercial neutral protease preparation” Journal of
Molecular Catalysis B: Enzymatic 19–20, pp. 489–498.
36. F. Guerard, L. Dufosse, D. De La Broise, A. Binet (2001), “Enzymatic
hydrolysis of proteins from yellowfin tuna (Thunnus Albacares) wastes using
Alcalase”, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic11, pp. 1051–1059.
37. F.M. Diniz and A.M. Martin (1997), “Effects of the Extent of Enzymatic
Hydrolysis on Functional Properties of Shark Protein Hydrolysate”, Lebensm.-Wiss. u.-Technol, 30, pp. 266–272.
38. Fereidoon Shahidi, Xiao-Qing Han & Jozef Synowiecki (1995), “Production
and characteristics of protein hydrolysates from capelin (Mallotus villosus)”,
Food Chemisrry,53, pp. 285-293.
39. Gonchar Am, Auslender VI (1996), “Immobilization of bacterial proteases on
water-solved polymer by means of electron beam”, Radiation physics and
chemistry, GBR, Vol. 48, No. 6, pp. 795-797.
40. G.A. Gbogouri, M. Linder, J. Fanni, and M. Parmentier (2004), “Influence of
Hydrolysis Degree on the Functional Properties of Salmon Byproducts
Hydrolysates” Food Chemistry and Toxicology, Vol. 69, Nr. 8, pp. 615-622.
41. Hee Jeong Chae, Man-Jin In, and Min-Hong Kim (1998), “Process
Development for the Enzymatic Hydrolysis of Food Protein: Effects of Pretreatment and Post-treatments on Degree of Hydrolysis and Other Product
Characteristics”’ Biotechnol. Bioprocess Eng3, pp.35-39.
42. J. A. Vázquez, M. P. González and M. A. Murado (2004), “Nisin and pediocin
production by lactococcus lactis and Pediococcus acidilactici using waste
protein sources from Octopus”, Electron. J. Environ. Agric. FoodChem 3 (2),
pp. 648-657.