Luận Văn Nghiên cứu tìm chế độ thủy phân thích hợp để thu dịch đạm giàu acid amine từ protein cá nục gai bằng

Đồ án tốt nghiệp năm 2011
Đề tài: Nghiên cứu tìm chế độ thủy phân thích hợp để thu dịch đạm giàu acid amine từ protein cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC SƠ ĐỒDANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT . vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT . vii
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁ NỤC . 3
1.2.1. Tổng quan về enzyme protease . 6
1.2.2. Ứng dụng của enzyme protease trong thực tế 12
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng thủy phân protein bằng enzyme protease 16
1.2.5. Ứng dụng của sản phẩm thủy phân . 18
1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ THỦY PHÂN CÁ
BẰNG ENZYME . 19
1.3.2. Các nghiên cứu trong nước 19
1.3.3. Các nghiên cứunước ngoài . 19
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 22
2.1 . ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 22
2.1.1. Cá nục gai . 22
2.1.2. Enzyme Protamex và Flavouzyme . 23
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 23
2.2.1 Phương pháp nghiên cứu chung . 23
2.2.2. Xử lí số liệu . 24
2.2.3. Phương pháp phân tích 24
2.3. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 25
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢNGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40
3.1. KẾT QUẢXÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CÁ NỤC GAI 40
iii
3.1.1. Kết quả . 40
3.1.2. Nhận xét và thảo luận . 40
3.2. KẾT QUẢCÁC THÍ NGHIỆM THĂM DÒ. 40
3.2.1. Kết quảxác định tỉlệhỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme thích
hợp 40
3.2.2. Kết quảxác định tỉlệ E/S thích hợp 44
3.2.3. Kết quảxác định nhiệt độthủy phân thích hợp. 48
3.2.4. Kết quảxác định thờigian thủy phân thích hợp 52
3.3. TỐI ƯU CÔNG ĐOẠN THỦY PHÂN CÁ NỤC GAI BẰNG HỖN HỢP
ENZYME PROTAMEX VÀ FLAVOUZYME 56
KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 63
iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của cá nục 5
Bảng 2.1. Mức thí nghiệm của các yếu tố 39
Bảng 2.2. Bảng bố trí thí nghiệm ở giá trị biên. . 39
Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm ở tâm phương án . 39
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của cá nục gai 40
Bảng 3.3. Đánh giá chất lượng cảm quan của dịch đạm thủy phân theo tỉlệE/S 44
Bảng 3.4. Đánh giá chất lượng cảm quan của dịch đạm thủy phân theo nhiệt độthủy
phân 48
Bảng 3.5. Đánh giá chất lượng cảm quan của dịch đạm thủy phân theo thời gian
thủy phân . 52
Bảng 3.6. Ma trận quy họach thực nghiệm . 56
Bảng 3.7. Ma trận quy hoạch thực nghiệm có biến ảo 56
Bảng 3.8. Kếtquả thí nghiệm ở tâm phương án . 57
Bảng 3.9. Kết quả kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy 57
Bảng 3.10. Kết quả tối ưu hóa quá trình thủy phân cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme
Protamex và Flavouzyme 58
Bảng 3.9. Thành phần acid amine của dịch đạm thủy phân. . 61
v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.5. Cá nục gai 4
Hình 1.2. Quá trình thủy phân protein 15
Hình 2.1.Cá nục gai 22
Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỉlệhỗn hợp enzyme đến lượng Naa và lượng Nts trong
dịch đạm thủy phân . 41
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỉlệhỗn hợp enzyme đến tỉlệNaa/Nts trong dịch đạm
thủy phân . 42
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỉlệhỗn hợp enzyme đến hiệu suất thu hồi 42
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỉlệhỗn hợp enzyme đến hàm lượng TVB_N . 43
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỉlệE/S đến lượng Naa và lượng Nts trong dịch thủy phân
45
Hình 3.6. Ảnh hưởng của tỉlệE/S đến tỉlệNaa/Nts trong dịch thủy phân . 45
Hình 3.7. Ảnh hưởng của tỉlệE/S đến hiệu suất thu hồi dịch đạm thu hồi . 46
Hình 3.8. Ảnh hưởng của tỉlệE/S đến TVB_N trong dịch đạm thủy phân 46
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độthủy phân đến lượng Naa và lượng Nts trong
dịch thủy phân . 49
Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độthủy phân đếntỉlệNaa/Nts trong dịch thủy
phân 49
.Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độthủy phân đến hiệu suất thu hồi . 50
Hình 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độthủy phân đến lượngTVB_N trong dịch . 50
thủy phân . 50
Hình 3.13. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến lượng Naa và lượng Nts trong
dịch thủy phân . 53
Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến tỉlệNaa/Nts trong dịch thủy
phân 53
Hình 3.15. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi 54
Hình 3.17. Quy trình sản xuất dịch đạm giàu acid amine từ cá nục gai bằng hỗn hợp
enzymeProtamex và Flavouzyme dự kiến . 59
vi
DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1 thu và xử lí mẫu. 25
Sơ đồ 2.2 bố trí thí nghiệm tổng quát. 27
Sơ đồ 2.3 xác định thành phần hóa học của cá nục gai. 29
Sơ đồ2.4 bố trí thí nghiệm thăm dò tỉ lệ hai enzyme Protamex và Flavouzyme. 30
Sơ đồ 2.5 bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme trên cơ chất. 32
Sơ đồ 2.6 bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân. . 34
Sơ đồ 2.7 bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân. 36
vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Ý nghĩa
E/S Tỉ lệ enzyme trên cơ chất
gN/l Gam nitơ trên lít
T Giờ
H2O/NL Tỉ lệ nước trên nguyên liệu
Naa Đạm aicd amine
Nf Đạm focmon
Nts Đạm tổng số
PTN Phòng thí nghiệm
TN Thí nghiệm
TVB_N Tổng lượng nitơ bazơ bay hơi
1
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi xã hội đang trên đà phát triển mạnh mẽkèm theo đó nhu cầu của
con người cũng ngày càng phát triển trong mọi lĩnh vực. Một trong các vấn đềđáng
được quan tâm qua các thời kì đó chính là thực phẩm. Con người từ“ăn no mặc
ấm” dần hướng tới cuộc sống được “ăn ngon mặc đẹp” và sức khỏe của con người
ngày càng được chú trọng hơn. Từđó, nhu cầu vềthực phẩm an toàn vệsinh, giàu
chất dinh dưỡng dễhấp thụcàng tăng cao và được nhà sản xuất cùng người tiêu
dùng quan tâm tới. Các mặt hàng thực phẩm hiện nay rất phong phú: thực phẩm
chức năng, hàng đông lạnh, đồhộp rất tiện lợi cho người sửdụng. Một trong các
thực phẩm được ưa chuộng từtrước đến nay chính là thủy sản vì chúng dễtiêu hóa
và chứa đầy đủmột sốloại acid amine cần thiết cho cơ thể. Vùng biển Việt Nam có
rất nhiều các loài thủy hải sản phong phú và giàu dinh dưỡng: tôm, mực, cá, rong
biển . Cá nục gai là một loại cá biển có sản lượng thu hoạch hàng năm rất cao, giàu
chất dinh dưỡng nhưng mới chỉdừng ởcác sản phẩm ăn tươi hay phơi khô mà chưa
có hướng tạo chúng thành các chất dễhấp thụcho cơ thểvà có thểtạo ra sản phẩm
mới ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nữa. Vì thếcó thểthủy phân cá nục gai thu
dịch đạm acid amine từđó có thể ứng dụng bổsung vào nhiều loại thực phẩm khác
tăng giá trịdinh dưỡng như bánh kẹo, nước mắm, các sản phẩm chức năng
Xuất phát từthực tếtrên, dưới sựhướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Anh Tuấn em
thực hiện đềtài “Nghiên cứu tìm chếđộthủy phân thích hợp đểthu dịch đạm
giàu acid amine từprotein cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme Protamex và
Flavouzyme”
Mục tiêu của đềtài: tìm ra được chếđộthích hợp đểthủy phân cá nục gai thu dịch
đạm giàu acid amine bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme.
Nội dung của đềtài:
- Xác định thành phần hóa học cơ bản của đối tượng cá nục gai.
- Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa công đoạn thủy phân trong quy trình thu nhận
dịch đạm giàu acid amine bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme,
đề xuất chế độ thủy phân thích hợp.
2
- Thử nghiệm chế độ thủy phân, đánhgiá kết quả. Đề xuất quy trình thu nhận
dịch đạm giàu acid amine từ cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme Protamex và
Flavouzyme.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Kết quảnghiên cứu của đềtài là dẫn liệu khoa học vềviệc sản xuất dịch đạm thủy
phân từcá nục gaivà mởra một hướng mới vềsửdụng hỗn hợp enzyme thủy phân.
Từdịch đạm thủy phân có thể ứng dụng bổsung vào nhiều sản phẩm khác làm tăng
giá trịdinh dưỡng và dễhấp thụlàm phong phú thêm cho ngành thực phẩm ngày
nay.
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁ NỤC
Họ cá nục (Decapterus) là họ cá sống ở cả 2 tầng: tầng trên và giữa dọc suốt ven
vùng biển cạn, nơi có mặt của nhiều bùn và phiêu sinh vật làm thức ăn.
Từ tháng 5 đến tháng 9: cá nục lên tầng mặt để đẻ và kiếm mồi. Tháng 3, 4 là
mùa đẻ rộ; tháng 11 đến tháng 3 cá lặn xuống sâu hơn. Vì vậy, mùa đánh bắt cá
nục chia làm 3 giai đoạn: tháng 2, 3 là mùa sớm; tháng 4 8 là vụ chính và tháng
11 là mùa muộn.
* Sản lượng khai thác và chế biến cá nục.
+ Trên thế giới, cá nục phân bố rộng khắp chủ yếu ở các vùng biển của Ấn Độ
Dương, từ Đông Phi tới Indonesia và ở phía tây Thái Bình Dương, từ Nhật Bản đến
Úc. Loài này cũng đã được tìm thấy ở đông Địa Trung Hải (Golani 2006). Đây cũng
là một trong những loài cá nổi ven biển phổ biến nhất ở Đông Nam Á như:
Campuchia; Malaysia; Indonesia; Thái Lan; Việt Nam
+ Cá nục là một loài có tính thương mại cao đối với các nước mà vùng biển loài cá
phân bố nhiều. Loài này là rất quan trọng trong khu vực biển Nam Trung Quốc như
là một nguồn giá rẻcủa protein, đặc biệt là cho các nhóm thu nhập thấp.
+ Cá nục chủ yếu được đánh bắt bằng lưới, lưới vây và lưới kéo. Trong 10 năm qua
đã có thống kê toàn cầu của loài này như sau: 1997 –150,027 tấn, 1998 –145,747
tấn, 1999 –162,437 tấn, 2000 –182,99 tấn, 2001 –171,701 tấn , 2002 –195,422
tấn, 2003 –179,011 tấn, 2004 –168,625 tấn, 2005 –167,975 tấn, 2006 –175,770
tấn, 2007 –164,016 tấn (FAO – FIGIS 2008). Tổng sản lượng đánh bắt loài này để
báo cáo cho FAO cho năm 1999 là 159863 tấn. Các quốc gia với sản lượng đánh bắt
lớn nhất là Thái Lan (82 000 tấn) và Malaysia (70160 tấn).
+ Các nước trên thế giới thường sử dụng loài cá này ở dạng tươi hoặc có thể được
sấy khô hoặc ướp muối, cũng được bán đông lạnh và đóng hộp
+ Ở nước ta, vì cá nục có thịtngon và giàu dinh dưỡng được nhiều người ưa thích.
Các loài cá nục có giá trị kinh tế là cá nục sò (D. maruadasi) sống ở tầng mặt và cá
nục đỏ(D. kurroides), ngoài ra còn có cá nục thuôn(D. lajang). Cá nục thường
4
phân bố ở các vùng biển Trung Bộ, Đông và Tây Nam Bộ, thường bắt gặp cá nục
gai với sản lượng lớn ở các tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh
Hòa Theo báo thủy sản tỉnh Phú Yên thìngư trường cá nục chỉ cách xa bờ từ 25
đến 30 hải lý ở vùng biển Tuy An, Phú Yên. Bình quân một đêm đi biển, mỗi tàu
thuyền có thể đánh bắt được từ 1,2 đến 1,8 tấn cá nục, có thuyền đánh bắt được hơn
2,5 tấn. Cá nục đánh bắt được ở đây chủ yếu là cá nục thuôn và cá nục gai. Từ đầu
năm đến nay, đây là lần thứ hai ngư dân ở đây trúng đậm cá nục, đưa sản lượng từ
đầu năm đếnnay khai thác hải sản ở huyện Tuy An lên hơn 4.950 tấn, đạt 48% so
với kế hoạch năm và tăng 5% so với cùng kỳ năm ngoái [21].
* Cá nục gai [23]
Hình 1.5. Cá nục gai(Decapterus russelli)
Tên khoa học: Decapterus ruselli(Rüppell, 1830)
Tên tiếng anh: Indian scad
Loài cá nục gai: Decapterus ruselli
Tên tiếng Việt: cá nục gai
+ Đặc điểm hình thái: thân hình thoi dẹp bên, cógai vây lưng, vây lưng mềm (tổng
cộng): 28 –31, gai hậu môn: 3; tia mềm vây hậu môn: 25 –28. Phần đường cong
phía dưới lưng mềm và với 30 –44 vảy, màu hơi xanh xanh ở trên, màu bạc ở dưới,
vây đuôi để màu vàng, vây lưng trắng trong, trên lưng da màusẫm.
5
+ Phân bố: cá nục gai phân bố rộng ở ViệtNam chủ yếu vùng biển Trung Bộ,
Đông và Tây Nam Bộ.
+ Mùa vụ khai thác: quanh năm.
+ Ngư cụ khai thác: lưới vây, lưới kéo, mành.
+ Kích thước khai thác: 100 ư 200 mm.
+ Dạng sản phẩm: đông lạnh tươi, cá khô, đóng hộp, làm mắm[22].
Thành phẩm cá nục hiện nay khá đa dạng: cá nục tươi (ăn liền trong ngày), có
cung cấp đông nguyên con (làm mồi câu để xuất khẩu), cá nục hấp khô bẻ đầu, bỏ
nội tạng, cá nục mới hấp xong cho đóng thùng 3kg bảo quản kho lạnh (bán từ từ ra
thị trường).
Một mảng tiêu thụ lớn là vùng đất Tây Nguyên từ Bảo Lộc lên Đăk Nông, Buôn
Mê Thuột ra tới Gia Lai, Kon Tum. Tại sao người có thu nhập thấp mua cá nục khô
ăn nhiều nhất? Bởi vì, cá nục khô có thể để lâu trong bếp ăn dần dần từ 3 –4 ngày
(thuận tiện về thời gian, không có áp lực phải ăn liền như cá tươi), số con/kg của cá
nục khô nhiều hơn gấp 2 –3 lần nục tươi (7 con so với 22 –23 con/kg), giá cả hợp
túi tiền với người có thu nhập từ 1 –1,5 triệu đồng/tháng.
Bên cạnh đó thì cá nục có thành phần dinh dưỡng rất phong phú đảm bảo cho
sức khỏe con người, cung cấp đầy đủ các acid amine, vitamin và các chất dinh
dưỡng cần thiết cho cơ thể.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
* Tài liệutiếng Việt
1. Vũ Ngọc Bội (2004), Nghiên cứu quá trình thủy phân protein cá bằng enzyme
protease từ B.subtilis 5S, Luận án tiến sĩ sinh học, Trường Đại học Nha Trang.
2. Nguyễn Cảnh (1993), Quy hoạch thực nghiệm, Trường đại học Bách khoa TP Hồ
Chí Minh.
3. Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng (1996), Công nghệ chế biến thực phẩm thủy
sản (tập 1) –Nguyên liệu thủy sản, Nhà xuất bản Nông nghiệp TP.HCM .
4. Nguyễn Hữu Chấn (1983), Enzyme và xúc tác sinh học, Nhà xuất bản Y học, Hà
Nội.
5. Phạm Thị Trân Châu, Côngnghệ enzyme và ứng dụng trong công nghệ chế biến,
Tạp chí thủy sản số 1/1993.
6. Phạm Văn Đạt, Đỗ Văn Ninh và Vũ Ngọc Bội (2001). Nghiên cứu tách chiết
enzyme protease từ nội tạng cá thu và ứng dụng thủy phân thịt cá tạp để sản xuất
bột đạm thủy phân. Kỷ yếu hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học năm 2001. Đại
học Thủy Sản.
7. Lâm Tuyết Hận (2004), Nghiên cứu thu chế phẩm enzyme protease từ nội tạng cá
chẽm va ứng dụng sản xuất bột cá thực phẩm, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường
Đại học Nha Trang.
8. Võ Thành Hoàng(2008), Thu nhận và ứng dụng enzyme từ vi sinh vật, Báo cáo
sinh học.
9. Ngô Tuấn Kỳ (1988), Enzyme và đời sống, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật,
Hà Nội.
10. 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.HCM.
11. Nguyễn Đức Lượng, Cao Cường (2003), Thí nghiệm sinh học, Nhà xuất bản Đại
học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.
64
12. Đỗ Văn Ninh ( 2004 ), Nghiên cứu quá trình thủy phân cá bằng enzymenội tạng
cá, mực và thử nghiệm sản xuất sản phẩm mới từ protein được thủy phân, Luận văn
thạc sỹ kỹ thuật, Trường ĐH Thủy sản Nha Trang.
13. Đỗ Minh Phụng, Đặng Văn Hợp (1997), Giáo trình phân tích kiểm nghiệm sản
phẩm thủy sản, Trường Đại học Nha Trang.
14. PGS.TS Đặng Thị Thu, Công nghệ enzyme(2004), Nhà xuất bản khoa học kỹ
thuật.
15. Lê Ngọc Tú(2010), Công nghiệp hóa sinh, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
* Tài liệu tiếng Anh
16. Ali. M et al (2010), Optimization of enzymatic hydrolysis of yellowfin tuna
Thunnus albacares viscerausing Neutrase, International Aquatic Research.
17. Hoo. S. F(2011), Optimization of enzymatic hydrolysis of Salmon (Salmo salar)
skin by Alcalase, International Food Research Journal 18(4): 1359-1365.
18. Liaset. B et al (2001), Studies on the nitrogen recovery in enzymic hydrolysis of
Atlantic salmon (Salmo salar, L.) frames by Protamex™ protease, Process
Biochemistry 37 (2002) 1263–1269.
19. Liaset. B et al (2003), Chemical composition and theoretical nutritional
evaluation of the produced fractions from enzymic hydrolysis of salmon frames with
Proteamex TM, Process Boichemistry 38, pp 1747 –1759.
20. Nilsang. S et al (2004), Food industry and fermented foods and related waste
treatment in Thailan, Departmen of Biotechonology, Faculty of Science, Mahidol
University Bangkok 1040, Thailand.
* Tài liệu Internet.
21. http://www.baophuyen.com.vn/Kinh-te-82/2205805005905505657
22.http://www.ctu.edu.vn/colleges/aquaculture/aquafishdata/newsmenu/data9/nafi-marinefish/nhomcabien.htm
23 . http://www.khafa.org.vn/privateres/htm/cbts/canho.htm
24. http://www.jucnredlistorof/apps/redlist/details
25. http://www.vietnamangling.com.vn/forums/showthread.php?t=430