Luận Văn Nghiên cứu thủy phân protein trong phế liệu đầu tôm bằng enzyme Alcalase và Protamex đánh giá khả nă

Khóa luận tốt nghiệp năm 2011
Đề tài: Nghiên cứu thủy phân protein trong phế liệu đầu tôm bằng enzyme Alcalase và Protamex; đánh giá khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân


MỤC LỤC
MỞĐẦU . 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN . 3
1.1. Khái quát vềphếliệu tôm 3
1.1.1. Phân loại nguyên liệu tôm 3
1.1.2. Tôm thẻchân trắng 4
1.1.2.1. Tình hình phát triển của tôm thẻchân trắng . 4
1.1.2.2. Thành phần của tôm thẻchân trắng . 5
1.1.2.3. Nguồn phếliệu tôm thẻchân trắng 7
1.1.2.4. Các hướng tận dụng phếliệu tôm thẻchân trắng . 8
1.2. Khái quát vềcác chất chống oxi hóa 8
1.2.1. Khái niệm chung 8
1.2.2. Ứng dụng của các chất chống oxi hóa . 10
1.2.2.1. Trong thực phẩm . 10
1.2.2.2. Trong y học . 10
1.3. Khái quát vềenzyme 11
1.3.1. Bản chất sinh học của enzyme . 11
1.3.2. Cơ chếtác dụng của enzyme 12
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng enzyme . 12
1.3.4. Tính chất đặc hiệu của enzyme 13
1.3.5. Hoạt độEnzyme 14
1.3.6. Khái quát vềenzyme protease 14
1.3.6.1. Định nghĩa . 15
1.3.6.2. Phân loại 15
1.3.6.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân protein 17
1.4. Các công trình nghiên cứu và ứng dụng của nguyên liệu còn lại trong
chếbiến sản phẩm từnguyên liệu tôm 20
iii
1.4.1. Các công trình nghiên cứu nước ngoài . 20
1.4.2. Các công trình nghiên cứu trong nước . 22
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 25
2.1. Đối tượng nghiên cứu 25
2.1.1. Nguyên liệu đầu tôm 25
2.1.2. Enzyme Protease 25
2.1.3. Hóa chất . 26
2.2. Nội dung nghiên cứu 26
2.2.1. Xác định thành phần hóa học cơ bản phếliệu đầu tôm thẻchân
trắng. . 26
2.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của việc xửlí nguyên liệu (ép, không ép) đến
hiệu quảthủy phân. 26
2.2.3. So sánh mức độthủy phân, khảnăng chống oxi hóa của dịch thủy
phân phếliệu đầu tôm thẻchân trắng bằng hai loại enzyme Alcalase,
Protamex. 26
2.3. Phương pháp nghiên cứu và xửlí sốliệu 26
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu 26
2.3.2. Phương pháp xửlí sốliệu 28
2.4. Bốtrí thí nghiệm 29
2.4.1. Xác định thành phần hóa học của phếliệu đầu tôm thẻchân trắng
29
2.4.2. Ảnh hưởng của xửlí nguyên liệu . 32
2.4.3. Ảnh hưởng của tỷlệenzyme và thời gian khi thủy phân bằng
enzyme Alcalase và Protamex. 33
CHƯƠNG III : KẾT QUẢNGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34
3.1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻchân trắng . 34
iv
3.2. Ảnh hưởng của xửlí nguyên liệu (ép, không ép) trước khi thủy phân
bằng enzyme Alcalase và Protamex 36
3.3. So sánh hiệu quảcủa việc sửdụng 2 enzyme Alcalase và Protamex để
thủy phân đầu tôm theo thời gian và tỷlệenzyme bổsung . 38
KẾT LUẬN VÀ ĐỀXUẤT Ý KIẾN 47
Kết luận 47
Đềxuất ý kiến . 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO 49
PHỤLỤC . 52
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần khối lượng cơ bản của tôm thẻchân trắng . 6
Bảng 1.2: Thành phần hóa học cơ bản của phếliệu tôm thẻchân trắng . 7
Bảng 1.3: Mức độ ứng dụng của một sốenzyme quan trọng trên thếgiới . 14
Bảng 3.1: Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻchân trắng 34
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của xửlí nguyên liệu đến hàm lượng protein hòa tan
khi thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex . 53
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của xửlí nguyên liệu đến khảnăng khửgốc DPPH của
dịch thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex . 53
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng protein hòa tan
khi thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex . 54
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của thời gian đến khảnăng khửgốc DPPH của dịch
thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex . 55
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỷlệenzymeđến hàm lượng protein hòa tan khi
thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex . 56
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của tỷlệenzyme đến khảnăng khửgốc DPPH của dịch
thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex . 57
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Phản ứng thủy phân protein . 17
Hình 2.1:Công thức tạo phức khi cho thuốc thửbiuret vào protein 27
Hình 2.1: Sơ đồbốtrí thí nghiệm tổng quát 29
Hình 2.2: Sơ đồthí nghiệm xác định thành phần hóa học trong đầu tôm 30
Hình 2.3: Sơ đồtiến hành thí nghiệm . 31
Hình 3.1: Ảnh hưởng của xửlý nguyên liệu đến hiệu quảthủy phân bằng
enzyme Alcalase và Protamex 36
Hình 3.2: Ảnh hưởng của xửlí nguyên liệu đến khảnăng chống oxi hóa dịch
thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex . 37
Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quảthủy phân bằng enzyme
Protamex và Alcalase . 39
Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian thủy phânlên khảnăng chống oxi hóa của
dịch thủy phân bằng enzyme Alcalse và Protamex . 41
Hình 3.5: Ảnh hưởng của tỷlệenzyme đến hiệu quảthủy phân bằng enzyme
Alcalase và Protamex . 44
Hình 3.6: Ảnh hưởng của tỷlệenzyme đến khảnăng chống oxi hóa của dịch
thủy phân bằng enzyme Alcalase và Protamex . 45
1
MỞĐẦU
Ngày nay, ngành công nghiệp chếbiến ngày càng phát triển, sản lượng
xuất khẩu ngày càng tăng, đặc biệt là công nghiệp chếbiến các sản phẩm thủy
sản, trong đó có các sản phẩm chếbiến từtôm.
Cùng với sựtăng trưởng trong việc sản xuất các mặt hàng từtôm,
lượng nguyên liệu còn lại: đầu và vỏtôm ngày càng tăng lên. Trước đây hầ u
hết các công ty đều bán lượng phếliệu này với giá rẻcho các nhà máy chế
biến thức ăn gia súc, khi lượng phếliệu không được sửdụng hết thì gây ô
nhiễm môi trường trầ m trọng.
Hiện nay, đầu và vỏtôm được dùng đểsản xuất chitin – chitosan.Việc
này làm tăng giá trịcủa nguyên liệu còn lại trong chếbiến các sản phẩm từ
tôm.Tuy nhiên, với ứng dụngnàythì lượng proteinvà các sắc tốtồn tại trên
nguyên liệu còn lại chưa được tận thu và quan tâm đúng mức gây lãng phí và
ô nhiễm môi trường do hàm lượng protein cao trong nước thải.
Việc kết hợp thu protein và các chất màu bằng cách sửdụngprotease
trong quá trình sản xuất chitin –chitosan là rất cần thiết một mặt làm giả m ô
nhiễm môi trường và làm tăng giá trịsửdụng cho nguyên liệucòn lại trong
chếbiến các sản phẩ m từtôm. Mặt khác, protein trong tôm là protein hoàn
hảo, các chất màu là những chất có khảnăng chống oxi hóa. Việc đánh giá
hoạt tính sinh học của dịch thu được sau thủy phân trong công đoạn khử
protein góp phần đánh giá đúng mức giá trịcủa protein, đồng thời mởra
hướng tận thu, ứng dụng cao hơn cho sản phẩm thủy phân này.
Được sựphân công của bộmôn Công NghệChếBiến, khoa ChếBiế n
trường Đại Học Nha Trang, dưới sựhướng dẫn của cô giáoNgô ThịHoài
Dương em đã thực hiện đềtài:
2
“Nghiên cứu thủy phân protein trong phếliệu đầu tôm bằng enzyme
Alcalase và Protamex; đánh giá khảnăng chống oxi hóa của dịch thủy
phân”.
Đềtài được thực hiện trên phếliệu đầu tôm thẻchân trắng được thu
mua từcông ty F17. Kết quảcủa đềtài sẽgiúp đánh giá hoạt tính sinh học của
dịch thu được khi thủy phân đầu tômbằng enzyme Protamexso với Alcalase,
một enzyme vẫn thường được dùng đểthủy phân đầu tôm hiện nay, từđó mở
ra hướng sửdụng sản phẩm thủy phân này trong thực phẩm và thực phẩ m
chức năng. Đồng thời, đóng góp vào tài liệu nghiên cứu các hướng tận dụng
nguyên liệu còn lại trong chếbiến các sản phẩm từtôm.
Đềtài tốt nghiệp được thực hiện trong thời gian có hạn sẽkhông tránh
khỏi những thiếu sót, kính mong sựđóng góp ý kiến quí báu của quý thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Khái quát về phếliệu tôm
1.1.1. Phân loại nguyên liệu tôm [2]
Tôm là đối tượng rất quan trọng của ngành thủy sản nước ta hiện nay.
Ở Việt Nam có khoảng 255 loài tôm thuộc 68 giống trong 21 họ. Được phân
bố ởcác vùng biển xa bờ, vùng biển ven bờvà các khu vực nội địa.
Giới thiệu một sốđối tượng quan trọng:
a. Họtôm he (Penaeidae)
Tôm Sú (Panaeus monodon): còn gọi là tôm cỏ, có kích thước lớn.
Tôm có chiều dài khai thác 150-250mm với khối lượng từ50 đến 150g. Tôm
sú phân bốrộng, tập trung nhiều ởđộsâu 10 -25m. Tôm tựnhiên có quanh
năm tuynhiên mùa vụchính vào tháng 2-4 và 7-10 hàng năm. Tôm sú là loài
tôm có thịt chắc, thơm ngon, có giá trịkinh tếcao, đây là đối tượng nuôi chủ
yếu ởnước ta là nguồn nguyên liệu chếbiến quanh năm cho các nhà máy chế
biến tôm.
Tôm He mùa (Panaeus merguiensis): còn gọi là tôm bạc hay tôm lớt,
phân bốrộng. mùa vụkhai thác từtháng 11 đến tháng 2 năm sau và 5-9. tôm
có chiều dài khai thác 140-200mm với khối lượng 40-145g
Tôm Thẻ(Panaeus semisulcatus): còn gọi là tôm sú vằn. tôm phân bố
từnông đến sâu nhưng tập trung chủyếu ởđộsâu 20-40m. Mùa vụkhai thác
từtháng 2-4 và 7-9. cóchiều dài khai thác khoảng 120-250mm với khối
lượng từ 40-145g.
Tôm Rảo (metapennacus ensis):còn gọi là tôm chì. Tôm có nhiều ở
vùng biển nam trung bộ. Mùa vụkhai thác từtháng 12 đến tháng 2 năm sau
và từtháng 6-8. Tôm Rảo có kích thước trung bình, chiều dài khai thác
khoảng 100-180mm với khối lượng 20-50g.
Ngoài ra còn một sốtôm He có giá trịkinh tếkhác.
4
b. Họtôm vỗ(Scyllaridae)
Tôm Vỗ(Ibacus ciliatus): tôm vỗphân bốkhá rộng. Trữlượng khai
thác ởViệt Nam khá lớn. Chiều dài khai thác 140-210 và khối lượng khoảng
80-300g. Tôm Vỗlà loài tôm có thịt chắc, thơm ngon, có giá trịkinh tế.
c. Họtôm Hùm (Homaridae) và họtôm Rồng (Palinurdae)
Tôm Hùm sao (Panulirus ornatus): có kích thước lớn, phân bốrộng,
xuất hiện quanh năm. Chiều dài khai thác trung bình 250-450mm với khối
lượng 1230-2320g.
Tôm Hùm đỏ (Panulirus longipes): phân bốtừQuảng Bình đến Bình
thuận, tập trung nhiều ởCam Ranh. Mùa vụkhai thác từtháng 7-9. chiều dài
khai thác 160-280mm với khối lượng 245-495g.
Tôm Hùm sỏi (Panulirus stimpsoni): còn gọi là tôm Hùm đá. Phân bố
rộng, xuất hiện quanh năm nhưng tập trung vào các tháng 11,12 và tháng 1
năm sau. Chiều dài khai thác 165-350mm với khối lượng 275-585g
d. Họtôm Càng(Palaemonidae)
Tôm Càng xanh (Macrobrachium rosenbergii): là đối tượng nuôi và
khai thác tựnhiên lớn trong sông ngòi, kênh rạch, đầm đìa và ao vùng đồng
bằng Nam Bộ. mùa vụkhai thác quanh năm nhưng tập trung từtháng 10 đến
tháng 12. Tômcó chiều dài khai thác trung bình 110-200mm và khối lượng
30-120g.
1.1.2. Tôm thẻchân trắng
Tên tiếng Anh: White Leg shrimp
Tên khoa học: Penaeus vannamei
1.1.2.1. Tình hình phát triển của tôm thẻchân trắng
Vớinhu cầu ngày càng cao của con người, công nghiệp chếbiến ngày
càng phát triển, sản lượng chếbiến thủy sản ngày càng tăng lên, đặc biệt là
các sản phẩm chếbiến từtôm. Trong công nghệchếbiến thuỷsản xuất khẩ u
5
của Việt Nam, tỷlệcác mặt hàng giáp xác đông lạnh chiếm từ70 –80% sản
lượng chếbiến[22]. Năm 2010, ước tính cảnước xuất khẩu được 240.000 tấn
tôm với giá trịkhoảng 2,08 tỷUSD (năm 2009: 209.567 tấn, 1,675 tỷUSD).
Xuất khẩu tôm 2010 sang 92 thịtrường, tăng hơn 10 thịtrường so với năm
2009. Năm 2010, xuất khẩu tôm sang phần lớn các thịtrường đều tăng trưởng
với giá tôm xuất khẩu trung bình 8,7 USD/kg, tăng 8,8% so năm 2009. Năm
2010, tôm Việt Nam xuất sang 92 thịtrường, tăng mười thịtrường so với năm
trước. Cảnước xuất khẩu khoảng 240 nghìn tấn tôm, kim ngạch đạt khoảng
2,08 tỷUSD. Ðây là lần đầu tiên kim ngạch xuất khẩu tôm vượt ngưỡng hai
tỷUSD [23].
Nguồn lợi thủy sản tựnhiên ngày càng cạn kiệt. Vì vậy, nguyên liệ u
tôm chếbiến chủyếu được cung cấp từ nguồn nuôi trồng. Trong hội thảo tổ
chức gần đây tại Kuala Lumpur thuộc Malaysia, Liên minh người nuôi trồng
thủy sản toàn cầu (Global Aquaculture Alliance), Ngành nuôi tôm của Việt
Nam dựbáo sẽcho ra sản lượng là 403600 tấn tính đến cuối năm, tăng 12,8%
và năm 2012 tăng trưởng hơn 10%[24].
Từnăm 2006, tôm thẻchân trắng trởthành đối tượng nuôi chủyếu ở
tỉnh Khánh Hòa. Khoảng nửa diện tích ao, đìa ởKhánh Hòa đang được người
dân thảnuôi tôm thẻchân trắng, đến năm 2008 toàn tỉnh đã có 870 ha nuôi
tôm thẻchân trắng và diện tích thảnuôi đang có chiều hướng gia tăng. Và đây
là nguồn nguyên liệu chính cung cấp cho các nhà máy chếbiến tôm, đặc biệt
ởcác tỉnh miền trung [25].
Công nghệchếbiến tôm tạo ra một lượng lớn phếthải rắn bao gồm đầu
tôm và vỏtôm. Việc xửlí lượng phếliệu tôm tiêu tốn chi phí không nhỏ, nếu
không được xửlí triệt đểsẽgây ảnh hưởng trầm trọng đến môi trường.
1.1.2.2. Thành phần của tôm thẻ chân trắng


TÀI LIỆU THAM KHẢO
* Tài liệu trong nước
1. Hoàng ThịHuệAn. Nghiên cứu chiết xuất astaxathin từphếliệu vỏ
tôm. Tạp chí thủysản sốđặc biệt 51-54. 2004
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. NXB Nông Nghiệp. 2006.
3. Vũ ThịHoan, Vũ Ngọc Bội. Nghiên cứu chiết rút các chất mùi từphế
liệu tôm và ghẹ. Tạp chí thủy sản sốđặc biệt 70-75.
4. Đặng Văn Hơp (chủ biên). Phân tích kiểm nghiệm thực phẩm thủy sản.
NXB khoa học và kỹ thuật. 2010.
5. Đặng Thị Thu Hương. Bài giảng thiết kế và phân tích thí nghiệm
(2009). Đại học Nha Trang.
6. Nguyễn Đức Lượng (chủ biên). Công nghệ enzyme. NXB Đại Học
Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh. 2004
7. Trang Sĩ Trung (chủ biên). Chitin-chitosan từ phế liệu thủy sản và ứng
dụng. NXB nông nghiệp.
* Tài liệu nước ngoài
8. B. Halliwell, R. Aeschbacht, J. Loligert And O. I. Aruoma. The
Characterization of Antioxidants. Fd Chem. Tox,. Vol. 33, No. 7.pp. 601-617. 1995)
9. Hartmann, R., & Meisel, H.(2007). Food-derived peptides with
biological activity: From research to food applications. Current opinion in
Biotechnology, 18, 136-169.
10. Hui-ChunWu, Hua-Ming Chen, Chyuan-Yuan Shiau. Free amino
acids and peptides as related to antioxidant properties in protein hydrolysates
50
of mackerel (Scomber austriasicus). Food Research International 36 (2003)
949–957.
11. Huynh N.D.Bao, Yoshihiro Ochiai, Toshiaki Ohshima. Antioxidative
activities of hydrophilic extracts prepared from the fruiting body and spent
culture medium of Flammulina velutipes. Bioresource Technology 101 (2010)
6248–6255.
12. Imelda W.Y. Cheung, Eunice C.Y. Li-Chan. Angiotensin-I-converting
enzyme inhibitory activity and bitterness of enzymatically-produced
hydrolysates of shrimp (Pandalopsis dispar) processing byproducts
investigated by Taguchi design. Food Chemistry 122 (2010) 1003–1012.
13. Loosen và cộng sự (1991) Tessenderlo Cheemie n. v. [BE/BE];
[BE/BE]; Stationsstraat, B-3980 Tessenderlo (BE). A23J3/34, C12P21/06
C13/14, C07K15/00/A61K37/18, A23J3/04, 3/14. PR-PCT/BE91/00001,
W091/10369. 11/01/1991; 25/07/1991.
14. Meyers, S. P. (1986). Untilization of shrimp processing waste. Infofish
Marketing Digest. 4. 18-19
15. Min-Soo Heu và cộng sự. Components and nutritional quatity of
shrimp processing by-products. Food chemistry 82 (2003)235 -242.
16. Nandhsha Faithong, Soottawat Benjakul, Suttirug Phatcharat, Wanwisa
Binsan. Chemical composition and antioxidative activity of Thai traditional
fermented shrimp and krill products. Food Chemistry 119 (2010) 133–140
17. Raquel Linhares Careira và cộng sự. Analysis of Peptide Profiles of
Casein Hydrolysates Prepared with Pepsin, Trypsin and Subtilisin. Acta
Farm, Bonaerense 23 (1):17-25 (2004).
18. Shahidi, F., Synowiecki, J., & Nackzk, M. Untilization of shellfish
processing discards. In B. E. Graham (Ed). Seafood science and technology.
Canada: Fishing new books. 1992. 300-304
51
19. S.J. Li, T.A. Seymour, A.J. King, And M.T. Morrissey. Color Stability
and Lipid Oxidation of Rockfish as Affected by Antioxidant from Shrimp Shell
Waste. Journal Of Food Science—Volume 63. No. 2. 1998
20. Thomas A. Seymour, Shiao Jing Li, và Michael T. Morissey.
Characterization of a Natural Antioxidant from Shrimp Shell. Waste. J. Agric.
Food Chem. 1996. 44. 682-685.
21. Wanwisa Binsan, Soottawat Benjakul, Wonnop Visessanguan, Sittiruk
Roytrakul, Munehiko Tanaka, Hideki Kishimura. Antioxidative activity of
Mungoong, an extract paste, from the cephalothorax of white shrimp
(Litopenaeus vannamei). Food Chemistry 106 (2008) 185–193).
* Tài liệu trên mạng
22. http://***********/view-document/do-an-nghien-cuu-dieu-che-glucosamin-tu-vo-tom.587758.html?lang=en
23. http://www.cuulongseapro.vn/index.php?module=news&function=deta
il&group_id=6&id=44
24. http://www.evialisvietnam.com/vi/news/tin-thi-truong/204--gaa-nam-2011-san-luong-tom-viet-nam-tang-13.html
25. http://www.vietlinh.vn/dbase/VLTTShowContent.asp?ID=6227
26. http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_ch%E1%BB%91ng_%
C3%B4xy_h%C3%B3a
27. http://nuockangen.com/2011/05/18/g%E1%BB%91c-t%E1%BB%B1-do-va-oxy-hoa/
28. http://www.ykhoanet.com/cactacgia/nguyenyduc/anhuongtuoivang/08_
4_Antioxidant.htm
29. http://hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/bai-nghien-cuu/1241-27052011.html
30. http://aquaticbiofuel.com/2009/02/21/shrimp-waste-to-biofuel/