Luận Văn Nghiên cứu thu hồi dịch protein từ dịch thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng Alcalase và đánh giá m

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Nghiên cứu thu hồi dịch protein từ dịch thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng Alcalase và đánh giá một số tính chất chức năng của sản phẩm


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2
1.1 Khái quát về phế liệu tôm 2
1.1.1. Tôm thẻ chân trắng và nguyên liệu còn lại trong chế biến tôm 2
1.1.2. Thành phần của đầu và vỏ tôm 3
1.1.3. Các hướng tận dụng phế liệu tôm[9] 5
1.2. Khái quát về protein . 6
1.2.1. Cấu trúc của Protein 6
1.2.2. Tính ch ất của protein . 8
1.2.3. Các phương pháp thu nhận protein 12
1.2.4. Các nghiên cứu về việc thu hồi protein bằng enzyme. 14
1.3. Giới thiệu về chất trợ sấy Maltodextrin . 16
1.4.Giới thiệu về phương pháp sấy . 17
1.5. Khái quát về chất chống oxi hóa . 18
a. Khái niệm chung . 18
b. Ứng dụng của chất chống oxi hóa . 19
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 22
2.1.1. Nguyên liệu đầu tôm. 22
2.1.2. Enzyme . 22
2.1.3. Hóa chất 22
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU . 22
2.2.1. Bố trí thí nghiệm thu hồi và đặc trưng tính chất của dịch protein hòa
tan . 24
2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất của dịch
thủy phân và tối ưu quá trình cô quay. . 26
2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình sấy đến tính chất sản phẩm thu
hồi . 29
iii
2.2.4. Đánh giá một số tính chất chức năng của sản phẩm . 31
2.3. Phương pháp nghiên cứu. . 32
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36
3.1 Đặc trưng tính chất của dịch protein thủy phân từ đầu tôm thẻ chân trắng
bằng enzyme Alcalase. 36
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất của dịch thủy
phân protein . 38
3.2.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất của dịch
thủy phân protein . 38
3.2.2 Kết quả tối ưu quá trình cô quay . 40
3.3. Nghiên cứu chế độ sấy 45
3.3.1.Lựa chọn phương pháp sấy 45
3.3.2. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình sấy phun đến tính
chất chống oxy hoá của sản phẩm 46
3.4 Tính chất chức năng của sản phẩm 53
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 54
KẾT LUẬN . 54
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN . 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 59
iv
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 cấu tạo của Maltodextrin 16
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 23
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu hồivà đặc trưng tính chấtdịch protein
hòa tan 24
Hình 2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất dịch thủy
phân và tối ưu quá trình cô quay . 26
Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến
tính chất của sản phẩm thu hồi. 29
Hình 2.5Công thức tạo phức khi cho thuốc thử biuret vào protein . 32
Hình 3.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình cô quay đến hàm lượng
protein của dịch thủy phân protein 38
Hình 3.2. Khả năng khử gốc tự do của dịch thủy phân protein trước và sau khi
cô quay . 38
Hình 3.3. Tổng năng lực khử của dịch protein thủy phân trước và sau khi cô
quay . 39
3.2.2.1 Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình cô quay đến hiệu suất thu
hồi protein. . 40
Hình 3.4. Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất thu hồi
proteintrên đồ thị Half-Normal 41
3.2.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình cô quay đếnkhả năng chống
oxy hóa của dịch thủy phân protein. . 42
Hình 3.5. Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng DPPH
bị khửtrên đồ thị Half-Normal . 43
3.2.2.3 Kết quả tối ưu . 44
Hình 3.6. K ết quả tối ưu được xử lý trên phần mền minitab16 . 44
v
Hình 3.7 Kết quả quá trình sấy chân không . 45
Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng DPPH bị khử ở các chế độ sấy. 46
Hình 3.9 Tổng năng lực khử ở các chế độ sấy khác nhau 46
Hình 3.10Hàm lượng ẩm của sản phẩm sau khi sấy . 47
Hình 3.11 Kết quảphân tích ảnh hưởng của các yếu tốđến khảnăng chống
oxi hóa của sản phẩm trên đồthị Half-Normal . 49
Hình 3.12Phân tích sựtương tác giữa nhiệt độvà nồng độMaltodextrin đến
khảnăng chống oxi hóa của sản phẩm sau khi sấy bằng phần mềm DX8 . 50
Hình 3.13. Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độđếnkhảnăng chống oxi hóa của
sản phẩm sau khi sấy 51
Hình 3.14 Phân tích ảnh hưởng của nồng độ Maltodextrin đến khả năng
chống oxi hóa của sản phẩm sau khi sấy . 52
vi
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.2. Thành phần khối lượng cơ bản của tôm thẻ chân trắng[3] 3
Bảng 1.3. Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm thẻ chân trắng[7] . 5
Bảng 2.1 Thông số chế độ cô quay khảo sát 26
Bảng 2.2 Ma trận bố trí thí nghiệmtối ưu quá trìnhcô quay 28
Bảng 2.3 Thông số chế độ sấy phun và sấy chân không . 30
Bảng 2.3Ma trận thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chế độ sấy phun đến tính chất
của sản phẩm . 31
Bảng 2.5 Thể tích các dung dịch hóa chất cho vào các ống nghiệm . 33
Bảng 2.6Thể tích của các dung dịch hóa chất cho vào ống nghiệm . 34
Bảng 3.1Một sốchỉtiêu phân tích của dịch thủy phân protein từphếliệu đầu tôm36
Bảng 3.2 Thành phần acid amin của dịch thủy phân protein từ phế liệu đầu tôm
bằng enzyme Alcalase . 36
Bảng 3.3 Kết quảphân tích tương tác giữa các yếu tốbằng phần mềm Minitab đến
hiệu suất thu hồi protein 40
Bảng 3.4 Kết qu ảphân tích tương tác giữa các yếu tốbằng phần mềm Minitab đến
hàm lượng DPPH bịkhử 42
Bảng 3.5Kết qu ảphân tích tương tác giữa các yếu tốbằng phần mềm DX8 đến khả
năng chống oxi hóa của sản phẩm sau khi sấy . 48
Bảng 3.6Bảng Anova 50
Bảng 3.7. kết quả tối ưuchế độ sấy phun trên phần mềm DX 53
1
MỞ ĐẦU
Trong những nămgần đây, cùng với sự lớn mạnh cuả các ngành khoa học kỹ
thuật, ngành Thủy sản ngày càng phát triểnkhông ngừng, sản lượng thủy sản ngày
càng tăng, đặcbiệt là công nghiệp chế biếntôm.
Hiện nay, đầu và vỏ tôm đã được dùng để sản xuất chitin –chitosan. Việc này
làm tăng giá trị của nguy ên liệu còn lại trong chế biến các sản phẩm từ tôm. Tuy
nhiên, nếusựdụng phương pháp hóa học để sản xuất chitin thì lượng protein và sắc
tố tồn tại trên nguyên liệu đầu và vỏ tôm chưađược tận thu, gây lãng phí và ô
nhiễm môi trường dotạo rahàm lượng protein cao trong nước thải.
Việc kết hợp thu protein và các chất màu bằng cách sử dụng protease trong
quá trình sản xuất chitin –chitosan là rất cần thiết. Một mặt làm giảm ô nhiễm môi
trường, mặt kháclàm tăng giá trị sử dụng cho nguy ên liệu còn lại trong chế biến các
sản phẩm từ tôm. Do đó, việc đánh giá hoạt tính sinh học của dịch thu đượctrong
công đoạn khử proteinbằng protease để đánh giá đúng mức giá trị, đồng thời
nghiên cứu những hướng tận thu, ứng dụng cao hơn cho sản phẩm thủy phân này rất
cần thiết.
Với nhữnglý do đó đề tài “ Nghiên cứu thu hồidịchprotein từ dịch thủy
phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng Alcalase và đánh giá một số tính chất chức
năng của sản phẩm.” được đề xuất thực hiện.
Mục tiêu đề tài:
- Thu hồi và đặc trưng tính chất dịch thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân
trắng bằng enzyme Alcalase.
- Nghiên cứusự ảnh hưởng của quá trình cô quay đến khả năng chống oxy
hóacủa dịch thủy phân protein.
- Tối ưu quá trình cô quay.
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của quá trình sấy đến khả năng chống oxy hóa
củasản phẩm.
- Đánh giá một số tính chất chức năng của sản phẩm.
2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 Khái quát về phế liệu tôm
1.1.1. Tôm thẻ chân trắng và nguyên liệu còn lại trong chế biến tôm
Tôm thẻ chân trắng có tên tiếng Anh là White Leg shrimp và có tên khoa học
Panaeus vannami, nguồn gốc xuất phát từ các nước Nam Mỹ. Điểm đặc biệt của
loài tôm này là tăng trưởng nhanh, tính thích nghi môi trường tốt, yêu cầu về nguồn
dinh dưỡng trong thức ăn thấp.Với những ưu điểm trên, cộng với việc dễ nhiễm
bệnh đốm trắng ở tôm sú, vì th ế những năm gần đây tôm thẻ chân trắng được thuần
hoá và nuôi thành công ở Trung Quốc, Thái Lan, Đài Loan. Ở nước ta, Bộ Thủy sản
(cũ) đã đề ra chủ trương phát triển nuôi ở một số tỉnh ven biển miền Trung như
Khánh Hòa, Phú Yên, Bình Định, Quảng Ngãi, Hà Tĩnh, Ninh Thuận Một số địa
phương đi đầu trong việc phát triển tôm chân trắng như ở Quảng Ngãi, năm 2007
th ả nuôi khoảng 700ha, sản lượng thu hoạch đạt trên 5.000 tấn. Ninh Thuận đến
cuối năm 2007 diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng trong toàn tỉnh là 250ha, năng suất
bình quân đạt trên 10 tấn/ha Với hiệu quả kinh tế nêu trên, có thể nói con tôm thẻ
chân trắng mở ra cơ hội mới cho nông dân phát triển kinh tế sau một thời gian dài
lao đao vì nuôi tôm sú. [21]
Nguồn phế liệu tôm rất quan trọng trong chế biến tôm công nghiệp nhất là
thành ph ần đầu tôm nó chiếm khoảng 35 –45%, phần vỏ, đuôi và chân chiếm 10 –
15% trọng lượng của tôm nguyên liệu. Tuy nhiên, tỷ lệ này tùy thuộc vào giống loài
và giai đoạn sinh trưởng của chúng (Meyres,1986).
Phế liệutôm chủ yếu là đầu và vỏ, ngoài ra còn phải kể đến phần thit vụn do
bóc nõn không cẩn thận, một số tôm bị hỏng. Tùy theo giống loài, phương pháp gia
công chế biến mà lượng phế liệu có thể lên đến 60% sản lượng khai thác.[3]
Nhiều công trình nghiên cứu của Watkin và cộng sự ,1982,Holanda và Netto
(2006), trung bình có khoảng 45% nguyên liệu đưa vào chế biến là tạo ra sản phẩm
chínhvàlượngphế liệu được thải loại bỏ trong quá trình chế biến là rất lớn, chiếm
hơn 50%so với nguy ên liệu, nguồn nguy ên liệu còn lại nàycần được xử lý để nâng
cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và hạn chế các vấn đề ảnh hưởng đến môi trường.
3
Ở Việt Nam nguồn nguy ên liệu tôm là rất dồi dào, khả năng khai thác từ 25-30 tấn/năm. Đặc biệt, nuôi tôm cũng đã phát triển mạnh trong những năm gần đây
và trở thành ngành kinh tế mũi nhọn
Theo báo cáo mới nhất của Bộ NN&PTNT, kim ngạch xuất khẩu thủy sản
Việt Nam 11 tháng đầu năm 2011 đạt 5,6 tỷ USD, tăng 24,9% so với cùng kỳ năm
2010. Tính đến ngày 15/11, giá trị xuất khẩu tôm đạt 2,049 tỷ USD, tăng 14,7% so
với cùng kỳ năm ngoái.
Công nghệ chế biến tôm tạo ra một lượng lớn phế thải rắn bao gồm đầu tôm
và vỏ tôm. Việc xử lý lượng phế liệu tôm tiêu tốn chi phí không nhỏ, nếu không xử
lý triệt để sẽ gây ảnh hưởng trầm trọng đến môi trường.
1.1.2. Thành phần của đầu và vỏ tôm
a. Thành phần khối lượng:
Nguyên liệu tôm còn lại trong quá trình chế tôm thường là đầu, vỏ (kể cả
đuôi tôm).Tỷ lệ của đầuvà vỏ đối với tôm thẻ chân trắng được thể hiện ở bảng 1.2
Bảng 1.2. Thành phần khối lượng cơ bản của tôm thẻ chân trắng[3]
Thành phần Khối lượng (%)
Đầu 30,06 –32,43
Vỏ 10,70 –13,04
Trong quy trình chế biến hiện nay, đầu và vỏ sẽ được tách riêng biệt trên 2
công đoạn khác nhau. Vì vậy, hoàn toàn có thể cho phép áp dụng các chế độ xử lý
riêng biệt phù hợp với từng đối tượng đầu và vỏ.
b. Thành phần hóa học.
Thành phần hóa học của đầu và vỏ tôm gồm có protein, chitin, khoáng, sắc
tố. Tỷ lệ các thànhphần khác nhau đối với đầu, vỏ và không ổn định, chúng thay
4
đổi theo giống, loài, đ ặc điểm sinh thái, sinh lý, Thành phần chitin và protein
trong vỏ tôm tươi tương ứng là 4,5% và 8,5%.
Hàm lượng chitin, protein, khoáng và carotenoid trong phế liệu tôm thay đổi
rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bóc vỏ trong quá trình chế biến cũng như phụ
thuộc vào loài, trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản. vỏ giáp xác chứa chủ yếu là
protein (30-40%), khoáng (30-50%), chitin (13-42%).
 Protein: Protein đầu tôm phần lớn thuộc loại khó tiêu và khó trích ly,
protein đầu tôm tồn tại ở 2 dạng chính là dạng tự do (có trong nội tạng và phần cơ
có gắn với phần thân tôm) và dạng liên kết với chitin hoặc Caxi cacbonat như một
phần thống nhất của vỏ tôm.
 Enzyme: Enzyme của tôm có hoạt động khá mạnh cho nên động vật
thủy sản nhanh bị phân giải h ơn động vật trên cạn. Trong quá trình bảo quản ta phải
ức chế hoạt động của chúng để kéo dài thời gian bảo quản,nhiệt độ thích hợp cho
enzyme là 25-55
0
C.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
* Tài liệu trong nước
1. Hoàng Kim Anh. Hóa học thực phẩm, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật
56-141
2. Nguyễn Trọng Cẩn (chủ biên), Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn. Công
nghệ chế biến thực phẩm thủy sản, tập 1. Nguyên liệu chế biến thủy sản.Nhà xuất
bản Nông Nghiệp.2006.
3. Đặng Thị Hiền (2008), Nghiên cứu sản xuất chitin-chitosan theo phương
pháp sinh học. Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Trường Đại học Nha Trang.
4. Đặng Văn Hợp (chủ biên). Phân tích kiểm nghiệm thực phẩm thủy sản. Nhà
xuất bản khoa học và kỹ thuật . 2010.
5. Nguyễn Đức Lượng (chủ biên). Công nghệ enzyme. Nhà xuất bản Đại học
Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh. 2004
6. Nguyễn Thị Thắm(2011). Nghiên cứu thủy phân protein trong phế liệu đầu
tôm bằng enzyme protease. Đồ án tốt nghiệp Đại học, chuy ên ngành Chế Biến Thủy
Sản. 53
7. Trang Sĩ Trung (chủ biên). Chitin-chitosan từ phế liệu thủy sản và ứng
dụng.Nhà xuất bản Nông Nghiệp. 2010.
9. Roelof Schoemaker, chuyên gia tư vấn (2005), Tận dụng phế liệu tôm. Dự
án cải thiện chất lượng và xuất khẩu thủy sản (Seaquip). Nhà xuất bản Nông nghiệp.
10. Các luận văn tốt nghiệp.
* Tài liệu nước ngoài
11. B. Halliwell, R. Aeschbacht, J. Loligert And O. I. Aruoma. The
Characterization of Antionxidants. Fd Chem. Tox,. Vol. 33, No. 7. pp. 601-617.
1995
12 Dược điển Mỹ USP. 27
13. Singh S., Ali S. Z (1997), “ Acid degradation of starchs. The effect of acid
and starch type”, Carbohydrate polymers 41 (2000), pp. 191 –195.
60
14. Meyers, S. P. (1986). Untilization of shrimp processing waste. Infofish
Marketing Digest.4. 18-19.
15. Hui-Chun Wu, Hua-Ming Chen, Chyuan-Yuan Shiau. Free amino acids
and peptides as related to antioxidant properties in protein hydrolysates of
mackerel ( Scomber austrasicuas). Food Resarch International 36 (2003). 949-957.
16. Oyaizu, M., 1986. Studies on products of browning reaction antioxidative
activity of products of browning reaction prepared from glucosamine. J. Nutr. 44:
307-315
17. Bhaskar, N., và các cộng sự, 2006 “Optimization of enzymatic hydrolysis of
visceral waste proteins of Catla for peparing protein hydrolysate using a
commercial protease”.
18. Shahidi, F., Synowiecki, J., & Nackzk, M. Unilization of shellfish processing
discards. In B. E. Graham (Ed). Seafood science anh technology. Canada: Fishing
new book. 1992. 300-304.
* Tài liệu trên mạng
19. http://thuysanvietnam.com.vn/index.php/news/details/index/1780.let
20. http://www.camautravel.vn/vn/newsdetail/3104/xuat-khau-thuy -san-nam-2011-toan-thang-ta-da-ve.ht
21 http://sonongnghiepvaptntquangtri.gov.vn/index.php?option=com_content
&task=view&id=44&Itemid=159
22. http://vi.wikipedia.org/wiki/Protein
23. http://yume.vn/trungkhuong/article/protein.35AC5B60.html
24. http://thuviensinhhoc.com/chuyen-de-sinh-hoc/sinh-hoc-te-bao/2954-tinh -chat-protein.html
25. http://en.wikipedia.org/wiki/Maltodextrin
26 .http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_ch%E1%BB%91ng_%C3%
B4xy_h%C3%B3a.
28. http://ykhoa.net/cactacgia/nguyenyduc/anhuongtuoivang/08_4_Antioxidant.htm
29. http://www.******************/3904/3836253/may -say-chan-khong.html
61
30. http://www.trangquynh.net/threads/55416-Thiết-bị-sấy -chân-không-xây-dựng-mô-hình-và-th ực-nghiệm#ixzz2IOPY8uyD