Tiến Sĩ Nghiên cứu thu nhận enzyme protease từ nội tạng cá Chẽm (Lates calcarifer) và thử nghiệm ứng dụng để

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: Nghiên cứu thu nhận enzyme protease từ nội tạng cá Chẽm (Lates calcarifer) và thử nghiệm ứng dụng để sản xuất bột cá thực phẩm

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN . i
LỜI CẢM ƠN . ii
MỤC LỤC .iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN . vi
DANH MỤC CÁC BẢNG vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ . viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ ENZYME PROTEASE . 4
1.1.1. Phân loại enzyme protease:[03], [06], [45], [48] 4
1.1.2. Protease trong cá và động vật thuỷ sản [04], [34] . 8
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng lên hoạt tính enzyme [06], [34], [44], [45] 9
1.2. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PROTEASE NỘI TẠNG
CỦA ĐỘNG VẬT THỦY SẢN [06], [11],[12], [34], [39], [42], [43]. 12
1.2.1. Một số nghiên cứu về protease nội tạng của động vật thủy sản . 12
1.2.2. Ứng dụng protease trong chế biến thủy sản 14
1.3. NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI CẦN GIẢI QUYẾT VÀ HƯỚNG PHÁT
TRIỂN NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG ENZYME PROTEASE TRONG CHẾ
BIẾN THỦY SẢN Ở NƯỚC TA [34] . 16
1.3.1. Những vấn đề tồn tại trong nghiên cứu và ứng dụng protease trong chế biến 16
1.3.2. Hướng phát triển nghiên cứu và ứng dụng protease, CPE nội tạng cá
trong chế biến thủy sản ở nước ta.[34] . 17
1.4. GIỚI THIỆU VỀ CÁ CHẼM VÀ PHẾ LIỆU CÁ CHẼM TRONG QUÁ
TRÌNH CHẾ BIẾN[04], [16] . 20
1.4.1. Giới thiệu về cá Chẽm . 20
1.4.2. Giới thiệu về phế liệu của ngành chế biến thuỷ sản Việt Nam [57] 23
1.5. GIỚI THIỆUVỀ BỘT CÁ VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG PROTEASE
ĐỂ SẢN XUẤT BỘT CÁ THỦY PHÂN TỪ CÁ NỤC [06], [29], [33] . 24
iv
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 26
2.1.1. Nguồn thu nhận enzyme protease . 26
2.1.2. Nguyên liệu cá sử dụng để thủy phân thu bột đạm . 26
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 27
2.2.1. Sơ bố trí thí nghiệm tổng quát . 27
2.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu về enzyme nội tạng cá Chẽm 28
2.2.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính protease của DC và CPE 32
2.2.4. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân thịt cá Nục
bằng chế phẩm protease nội tạng cá Chẽm . 34
2.3. Các phương pháp nghiên cứu: . 37
2.3.1.Xác định hoạt độ protease theo ph ương pháp Anson [06] 37
2.3.2. Phương pháp phân tích 37
2.3.3. Các thiết bị thí nghiệm chủ yếu đã sử dụng 38
2.3.4. Pháp xử lý số liệu 38
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39
3.1. THÀNH PHẦN KHỐI LƯỢNG CỦA CÁ CHẼM. 39
3.2. NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA
PROTEASE NỘI TẠNG CÁ CHẼM 39
3.2.1. Xác định điều kiện ủ thích hợp 39
3.2.2. Xác định dung môi chiết rút enzy me từ nội tạng cá Chẽm . 42
3.2.3. Xác định tỷ lệ nước cất và nội tạng cá 43
3.2.4. Xác định quá trình kết tủa enzyme . 44
3.2.5. Xác định một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính protease của DC và CPE . 47
3.2.6. Đề xuất quy trình thu nhận CPE nội tạng cá Chẽm 51
3.3 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN THỊT CÁ NỤC BẰNG CPE
NỘI TẠNG CÁ CHẼM. 54
3.3.1 Thành phần hoá học của cá Nục 54
3.3.2 Nghiên cứu chế độ thủy phân thịt cá Nục bằng CPE nội tạng cá Chẽm . 55
3.4. QUI TRÌNH ĐỀ XUẤT BỘT ĐẠM THỦY PHÂN TỪ THỊT CÁ NỤC 77
v
3.4.1. Đề xuất qui trình 77
3.4.2.Thuy ết minh qui trình . 78
3.4.3. Sơ bộ tính toán chi phí nguy ên liệu sản xuất bột đạm thủy phân từ cá Nục . 78
3.4.4. Sản xuất thử bột cá Nục theo quy trình đề xuất . 79
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 83
PHẦN PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU
Protease là một nhóm enzyme có thể thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau như
từ thực vật, từ nội tạng động vật hay từ vi sinh vật, là một nhóm enzyme được ứng
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống như: công nghiệp, nông
nghiệp, công nghiệp thực phẩm Trong thời gian gần đây, một số nhà khoa học ở
nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu thu nhận protease từ
nội tạng cá và động vật thuỷ sản khác để sử dụng trong chế biến thủy sản. Tuy nhiên,
ở nước ta, các công trình nghiên cứu về protease nội tạng cá cũng như sử enzyme này
còn rất hạn chế và vì vậy, đây là lĩnh vực mới thuộc Công nghệ sinh học đang trên đà
phát triển, rất cần được quan tâm nghiên cứu.
Hiện nay cá cũng một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của ngành
Thủy sản tỉnh Cà Mau, Theo thống kê của Sở Nông Nghiệp Cà Mau. Tổng các sản
phẩm thủy sản xuất khẩu năm 2008 là 76.772 tấn. Trong đó, cá chiếm khoảng 20%
đến 30%với các loại sản phẩm fillet, cắt khúc, nguyên con bỏ nội tạng,
surimi Theo số liệu thống kê từ các nhà sản xuất thì ph ế liệu của sản phẩm cá
fillet khoảng 48-50% tu ỳ thuộc vào giống lo ài và mùa vụ. Nhưng riêng đối với
loài cá Chẽm fillet, phế liệu chiếm khoảng 50 ư 55%. Theo báo cáo năm 2008
của Sở Nông Nghiệp Cà Mautừ năm 2008 đến năm 2010 sản lượng cá Chẽm
khai thác tự nhiên và nuôi trồng tăng rất lớn, vì hiện nay có rất nhiều đơn đ ặt
hàng tại các nhà máy chế biến thủy sản tại Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc trăng, Cần
Thơ. Từ thực tế trên UBND Cà Mauđã có kế hoạch mở rộng, đầu tư nuôi cá
Chẽmcho những vùng nuôi tôm không hiệu quả nhằm khai thác một cách hiệu
quả diện tích ao nuôi và cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy trong và ngoài
tỉnh. Nh ư vậy, trong thời gian tới nguyên liệu cá Chẽm tại Cà Mausẽ có sản
lư ợng lớn được chế biến th ành mặt hàng fillet đông lạnh và các sản phẩm khác
và do đó, lượng phế liệu từ cá Chẽmth ải ra h àng ngày tại các nhà máy ch ế biến
rất nhiều. Hiện tại, riêng xí nghiệp Chế Biến XuấtNhập Khẩu & Dịch vụ thủy
Cà Mauhàng ngày trung bình thải ra từ 1,3 tấn đến 2,0 tấn phế liệu chưa xử lý
hoăc chỉ xử lý sơ bộ rồi thải ra ngoài làm ảnh hưởng đến môi trường và đời sống
người dân nơi đây. Phế liệu cá Chẽmgồm nội tạng, da, đầu, xương, vây
2
vẩy .Không có giá trị kinh tế cao nhưng lại nhanh ươn thối, gây ô nhiễm môi
trường, khó khăn cho các nhà quản lý cũng như các nhà sản xuất, ảnh hưởng xấu
đến chất lượng sản phẩm và môi trường của các nhà máy chế biến thủy sản. Để giải
quy ết khó khăn trên hiện nay,Việt Nam và trên thế giới đang có xu hướng tận dụng
phụ phẩm để chế biến thành các sản phẩm giá trị gia tăng [25], [27], [34] như chế
biến nội tạng thành chế phẩm enzyme, peptitcó hoạt tính sinh học, sản phẩm y học,
bột cá Việc chế biến phế liệu cá có thể mang lại những hiệu quả kinh tế cao cho
địa phương cũng như cả nước.
Mặt khác, lượng cá tạp, cá nhỏ chiếm tỷ lệ rất đáng kể, trên 30% tổng sản
lư ợng của cá. Theo truyền thống, cá tạp chỉ sử dụng chế biến nước mắm, thức ăn
chăn nuôi, ướp muối Hiệu quả kinh tế thấp.
Từ thực tế trên, yêu cầu cấp bách đặt ra cho các nhà khoa học, công nghệ
ngành thủy sản sử dụng hợp lý, hiệu quả lượng phế liệu cá cũng như lượng cá nhỏ,
cá tạp do các nhà máy chế biến thủy thải ra hàng ngày. Một trong những hướng giải
quy ết vấn đề trên là thu nhận chế phẩm protease từ nội tạng cá và sử dụng chế phẩm
này để chế biến cá tạp thành phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, vừa giảm thiểu chất
th ải, vừa nâng cao hiệu quả kinh tế của ngành thủy sản.
Với mong muốn góp phần giải quyết vấn đề trên của tỉnh Cà Mau, tôi thực
hiện đề tài: “Nghiên cứu thu nhận enzyme protease từ nội tạng cá Chẽm(Lates
calcarifer) và thử nghiệm ứng dụng để sản xuất bột cá thực phẩm”nhằm tăng giá trị
sử dụng và sử dụng triệt để hơn nguồn phế liệu cá Chẽmvà nguyên liệu cá tạp,
giảm ô nhiễm môi trường tạo điều kiện thuận lợi cho ngành kinh tế thủy sản địa
phương phát triển.
Mục đích của đề tài.
Xác định các điều kiện thích hợp để tách chiết, thu nhận chế phẩm protease
từ nội tạng cá Chẽm (Lates calcarifer) ởvùng Cà Mau, xác định hoạt tính và các
yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính protease của chế phẩm thu được. Sau đó thử nghiệm
ứng dụng chế phẩm protease thu được vào trong sản xuất bột cá thủy phân từ thịt cá
Nục(Decapterus macrosoma).
3
Nội dung nghiên cứu của đề tài
1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nội tạng cá Chẽmđể
chiết rút, thu nhận dịch chiết nội tạng và xử lý dịch chiết thu chế phẩm enzyme nội
tạng cá Chẽm, từ đó xây dựng qui trình thu nh ận chế phẩm protease nội tạng cá
Chẽm.
2.Nghiên cứu một số tính chất của chế phẩm protease nội tạng cá Chẽm: Độ
bền nhiệt, khả năng chịu muối, nhiệt độ thích hợp, pH thích hợp.
3. Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme protease từ nội tạng cá Chẽmđể
thủy phẩm thịt cá Nục, bột đạm thủy phẩm từ thịt cá Nục.
Ý nghĩa thực tiễn và khoa học.
Thành công của đề tài luận văn sẽ được áp dụng để sản xuất bột cá, bột dinh
dưỡng.
Nâng cao được giá trị sử dụng và giá trị kinh tế của phế liệu cá cũng như
nguồn nguyên liệu cá tạp, cá Chẽmvà giảm ô nhiễm môi trường và tăng thu nhập,
giải quyết được đời sống khó khăn cho người dân tỉnh Cà Mau.
Tăng giá trị của nguy ên liệu cá Chẽm, từ đó khuyến khích được người nuôi.
Lần đầu tiên nghiên cứu về các đặc tính của protease từ nội tạng cá Chẽmvà
nghiên cứu ứng dụng enzyme này trong chế biến thủy sản, kết quả của luận văn góp
phần làm phong phú thêm những hiểu biết về protease từ nội tạng cá Chẽmnói
riêng và protease từ động vật thủy sản nói chung.
Kết quả của luận văn sẽ góp phần vào chương trình “Chế biến các sản phẩm
có giá trị gia tăng” của nước ta cũng như ngành thực phẩm.
4
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ ENZYME PROTEASE
1.1.1. Một số khái niệm cơ bản về enzyme
Hầu hết các phản ứng hóa sinh học xảy ra trong hệ thống sống đều do enzyme
xúc tác. Enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng
hóa học xảy ra trong tế bào sống cũng như xảy ra ở ngoài tế bào. Mặt khác enzyme
còn có hoạt lực xúc tác cao gấp hàng trăm, hàng nghìn lần so với các chất vô cơ
thôngthường. Chẳng hạn trong phản ứng thủy phân saccharose nếu dùng enzyme
saccharase làm chất xúc tác thì tốc độ phản ứng nhanh gấp 2.10
12
lần so với khi
dùng axit làm chất xúc tác. Quan trọng hơn nữa là enzyme có khả năng xúc tác cho
những phản ứng hóa học xảy ra trong những điều kiện nhiệt độ bình thường của cơ
th ể, ở pH môi trường gần pH sinh lý. Trong khi các chất vô cơ không có khả năng
xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hóa học thì enzyme có khả năng xúc tác đặc hiệu
cao đối với kiểu phản ứng cũng như đốivới cơ chất mà nó tác dụng [6].
Ví dụ: axit clohydriccó khả năng xúc tác thủy phân liên kết peptit có trong
protein cũng như liên kết glycosit trong tinh bột. Còn protease là enzyme chỉ thủy
phân liên kết peptit trong protein mà không thủy phân liên kết glycosit trong tinh
bột, còn amylase lại chỉ có khả năng thủy phân liên kết gly cosit của tinh bột mà
không thuỷphân được liên kết peptit của protein.
Do những ưu điểm trên mà ngày nay việc nghiên cứu và ứng dụng enzyme
càng có ý nghĩa về mặt lý thuyết cũng như thực tiễn.
Bản chất cấu trúc của enzyme
Enzyme là các protein có hoạt tính sinh học, do vậy chúng có đầy đủ tính chất
của một protein.
Về khối lượng phân tử: enzyme là những protein có khối lượng phân tử lớn, đa
số enzyme có khối lượng phân tử từ 6.000 ư1.000.000 Dalton do vậy enzyme
không thể đi qua được màng bán thấm.