TÁCH CHIẾT GELATIN TỪ DA CÁ BASA potx

- 1 - TÁCH CHIẾT GELATIN TỪ DA CÁ BASA Abstract A gelatin is extracted and produced from a raw fish skin through the steps: a salt admixing step for admixing a salt (e.g. NaCl, KCl of the like) with a raw fish skin so at to allow non-collagen substances or portions (including fats and other tissue portions than a collagen portion) to be removed from the fish skin, while simultaneously degreasing and deodorizing the skin under the salt effect, a salt removal step for causing the admixed salt and non-collagen substances or portions to remove from the skin, achieving the fats removal and deodorization; a collagen extraction step for extracting a collagen (gelatinous) from the thus-treated skin ; and a filtration step for filtering and refining the extracted collagen so as to obtain a refined collagen. The refined collagen may be dried and solidified. Thus, since the inexpensive salt is used for effective removal of non-collagen substances or portions to obtain a collagen portion, the method itself is simplified and economical. Further, the fish collagen obtained thereby, be it fluid or dried, is of a highly refined property, i.e. colorless, odorless and degreased, which is suited for food product elements and various industrial uses. I, ĐẶT VẤN ĐỀ: Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành nuôi trồng và chế biến thủy sản xuất khẩu ở nước ta thì một lượng lớn các phế phụ phẩm bị thải ra như đầu, da, xương…một cách lãng phí dẫn đến ô nhiễm môi trường. Trong khi các phế phẩm ấy chính là nguyên liệu để tạo ra một chất keo sinh học có nhiều ứng dụng quan trọng đ ó là Gelatin. Trong thực phẩm thì Gelatin tạo ra độ nhớt, độ đông, độ chắc cho sản phẩm hoặc là một thực phẩm ăn kiêng rất tốt. Trong dược phẩm dùng làm vỏ nang bảo vệ thuốc. Gelatin cũng được dùng trong phim ảnh, mỹ phẩm và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: keo dán, môi trường cho Vi sinh vật phát triển… Mục tiêu của đề tài là xây dựng quy trình tách chiết Gelatin từ da cá Basa, sản phẩm tạo ra an toàn v ới người sử dụng, rẻ tiền, giảm lượng lớn phế thải tránh ô nhiễm môi trường và mang thêm một nguồn lợi kinh tế mới. II, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các phương pháp nghiên cứu sử dụng: - Phương pháp phân tích vật lý - Phương pháp phân tích định lượng - 2 - - Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Xây dựng quy trình nghiên cứu tách chiết Gelatin từ da cá Basa: III, KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 THÍ NGHIỆM TẠO MỨC CƠ SỞ 3.1.1 Công đoạn ngâm muối: Mục đích của công đọan này là khử mùi, mỡ, chất nhầy và muối có tác dụng cắt đứt các mạch polypeptide của Collagen thành các mạch peptide ngắn hơn và làm cho các mạch này trở nên lỏng lẻo tạo điều kiệ n thuận lợi cho công đoạn trích ly sau này. Ta tiến hành làm thí nghiệm với các yếu tố ảnh hưởng là tỉ lệ da : dung dịch muối và số ngày ngâm dung dịch muối Biểu đồ 3.1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi khối lượng Gelatin theo tỉ lệ da:dung dịch NaCl - Tỉ lệ da cá / dung dịch NaCl bão hòa: 1: ( 2 ÷ 6) - Thời gian ngâm muối:1 ÷ 5ngày Da cá Rữa sạch Trích ly bằng nhiệt Gelatin sản phẩm Ngâm trong dung dịch muối bão hòa Cắt nhỏ 0,2 – 0,5 cm Nghiền mịn Cô đặc Sấy khô Lọc với chất trợ lọc celite - Nhiệt độ 65 ÷ 75 0 C - Thời gian trích: 4 ÷ 6h - Tỉ lệ da /nước cất là : 1 : (8 ÷10) - 3 - 10.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8 12 12.2 12.4 12.6 0246810 Tỷ lệ NaCl (da : dd NaCl) Khối lượng Gelatin Độ nhớt Như vây, vào bảng số liệu trên thấy rằng với tỉ lệ da:dung dịch nước cất là 1:3 ngâm trong 3 ngày là cho kết quả tốt nhất. Ta lấy đây làm kết quả để tiến hành các công đoạn sau. 3.1.2 Công đoạn trích ly Ta tiến hành trích ly dung dịch trong dung dịch nước cất ở nhiệt độ cao, công đoạn này Collagen sẽ bị thủy phân thành Gelatin. Các yếu tố ảnh hưởng đến công đoạn này là tỉ lệ da:nước cất, thời gian trích ly và nhiệt độ trích ly Biểu đồ 3.2 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi khối lượng Gelatin với nhiệt độ trích ly BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN SỰ THAY ĐỔI KHỐI LƯỢNG GELATIN THEO NHIỆT ĐỘ 125,500 126,000 126,500 127,000 127,500 128,000 128,500 129,000 129,500 0 20406080100 Nhiệt độ (oC) Khối lượng Gelatin (g) khối lượng gelatin - 4 - Biểu đồ 3.3 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi khối lượng Gelatin với thời gian trích ly BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN SỰ THAY ĐỔI KHỐI LƯỢNG THEO THỜI GIAN 12 12.2 12.4 12.6 12.8 13 13.2 13.4 02468 Thời gian (giờ) Khối lượng Gelatin (g) Khối lượng gelatin (g) Theo kết quả trên ở nhiệt độ 75 0 C trong thời gian 6 giờ cho khối lượng Gelatin cao nhất. Đó là do khi tiến hành trích ly Gelatin ở nhiệt độ cao trong thời gian lâu thì gelatin sẽ bị thủy phân mạnh mẽ tạo thành Gelatone và Gelatose. Ảnh hưởng đến chất lượng Gelatin 3.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG ĐỌAN NGÂM NACL :[2] 3.2.1 Khảo sát về khối lượng: Công đoạn này chúng tôi chọn các yếu tố ảnh hưởng là: thời gian ngâm muối, tỉ lệ da cá/dung dịch NaCl. Các y ếu tố ảnh hưởng đến công đoạn này được mô tả như sau: Công đoạn ngâm muối Tỉ lệ da cá/dung dịch muối Khối lượng Gelatin Thời gian ngâm - 5 - Biểu đồ 3. 4 : Đồ thị biểu diễn sự thay đổi khối lượng Gelatin theo tỉ lệ ngâm muối và số ngày ngâm BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN SỰ THAY ĐỔI KHỐI LƯỢNG GELATIN PHỤ THUỘC VÀO TỈ LỆ NGÂM MUỐI VÀ SỐ NGÀY NGÂM 11.6000 11.8000 12.0000 12.2000 12.4000 12.6000 0123456 thời gian ngâm (ngày) Khối lượng Gelatin (g) 1 :2 1:4 1:6 Nhận xét: Dựa vào biểu đồ trên ta nhận thấy hàm lượng gelatin thu được cao ở mức tỉ lệ là 1: 2 và thấp ở mức tỉ lệ là 1:6. Trong khoảng khảo sát hàm lượng gelatin giảm dần khi lệ tăng dần. 3.1.2 Xác định độ nhớt: Biểu đồ 3. 4 : Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ nhớt theo tỉ lệ da cá với nồng độ muối và thời gian ngâm BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN SỰ THAY ĐỔI ĐỘ NHỚT THEO TỈ LỆ NGÂM MUỐI VÀ THỜI GIAN NGÂM MUỐI 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0123456 Thời gian ngâm (ngày) Độ nhớt (Cp) 1 :2 1:4 1:6 - 6 - Như vậy theo kết quả khối lượng và độ nhớt thì ta thấy rằng khi ngâm da cá với dung dịch NaCl tỉ lệ 1: 2 trong 3 ngày thì cho kết quả tốt nhất. Ta lấy đây làm thông số tối ưu cho các công đoạn tiếp theo 3.3 XÂY DỰNG TỐI ƯU HÓA CHO CÔNG ĐOẠN TRÍCH LY: 3.2.1 Tối ưu hóa về khối lượng: Phương pháp thực nghiệm yếu tố toàn phần Thực hiện nghiên cứu tối ư u giai đoạn này với 3 yếu tố ảnh hưởng là: Tỉ lệ da : nước cất, Nhiệt độ và thời gian trích ly, Làm 8 thí nghiệm với mức cao và mức thấp như sau: Yếu tố Tỉ lệ da : nước cất (ml) (X1) Nhiệt độ ( 0 C) (X2) Thời gian trích (giờ) (X3) Mức cao 1 : 10 75 6 Mức thấp 1 : 8 60 4 Thực hiện mã hóa các biến: STT X 0 X 1 X 2 X 3 X 1 X 2 X 1 X 3 X 2 X 3 Y 1 1 -1 -1 -1 1 1 1 12,8222 2 1 1 -1 -1 -1 -1 1 13,8065 3 1 -1 1 -1 -1 1 -1 13,1903 4 1 1 1 -1 1 -1 -1 13,7033 5 1 -1 -1 1 1 -1 -1 12,0048 6 1 1 -1 1 -1 1 -1 11,7176 7 1 -1 1 1 -1 -1 1 10,6932 8 1 1 1 1 1 1 1 11,2826 - 7 - Sau khi tính toán chúng tôi được phương trình hồi quy như sau: ^ y = 12,40381 – 1,71919*X 2 - 0,97927*X 3 Từ phương trình trên thấy rằng khối lượng tách chiết không phụ thuộc vào tỉ lệ da cá với nước cất nhưng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ và thời gian trích. Đó là do khi ta trích Gelatin trong thời gian lâu và nhiệt độ cao thì Gelatin sẽ bị thủy phân mạnh mẽ tạo thành Gelatose và Gelatone. Tối ưu hóa thưc nghiệm theo đường dốc nhất với bước chuyển δ j = 5 với nhiệt độ 75 0 C trong thời gian 5,5giờ cho kết quả tốt nhất 3.2.2 Xác định độ nhớt: Biểu đồ 3.5: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ nhớt theo thời gian trích 0 1 1 2 2 3 01234567 Thời gian (giờ) Độ nhớt (Cp) lượng gelatin (g) Như vậy theo kết quả khối lượng và độ nhớt thì ta thấy rằng với nhiệt độ 75 0 C trích trong 5,5 giờ thì sản phẩm Gelatin là tốt nhất. 3.3 Kiểm nghiệm gelatin sán phẩm [1][7]; Bảng 3.1 Kiểm nghiệm gelatin sản phẩm Chỉ tiêu Kết quả Tiêu chuẩn Anh Đánh giá Độ nhớt của dung dịch 2% 2,0083 Không giới hạn Đạt pH của dung dịch 10% 6,4 5 – 6,5 Đạt Độ ẩm 8,49% ≤ 16% Đạt Độ tro 1,169% ≤ 2% Đạt - 8 - 3.4 So sánh hiệu suất quy trình thu nhận gelatin bằng muối với một số quy trình khác: Bảng 3.10: So sánh hiệu suất các quy trình thu nhận Gelatin Quy trình Hiệu suất (%) Thu nhận bằng enzyme Fermgem 22,4 Thu nhận bằng acid và base 18 Thu nhận bằng nước vôi 10,3 Thu nhận bằng muối 28,1 Như vậy, từ kết quả trên thấy rằng hiệu suất thu hồi Gelatin bằng muối khá cao IV, KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận: Qua kết quả nghiên cứu, chúng tôi đã tìm được điều kiện thích hợp cho quá trình thu nhận Gelatin bằng muối như sau: - Tỉ lệ da cá : dung dịch muối là 1 : 2, Ngâm trong thời gian 72h - Xác định được nhiệt độ và thời gian tách chiết tối ưu là 75 0 C trong 5,5 giờ 4.2 Kiến nghị: - Trong quá trình nghiên cứu do thời gian có hạn nên việc thu thập tài liệu, tìm hiểu sâu rộng về quy trình sản xuất gelatin còn nhiều thiếu sót. - Các trang thiết bị trong thí nghiệm còn nhiều hạn chế nên việc thực hiện đề tài gặp nhiều khó khăn. Do đó, hướng đề xuất để hoàn thiện đề tài là: - Phòng thí nghiệm cần được đầu tư các trang thiết bị nhiều hơn để thuận lợi cho việc nghiên cứu như: máy xác định phân tử lượng, máy điện ly 4.3 Hiệu quả kinh tế: Chúng tôi ước tính giá thành của 1kg Gelatin từ da cá Basa theo quy trình trên - 9 - Như vậy, để sản xuất ra 1kg Gelatin từ da cá mất khoảng 60 400 đồng. Trong khi đó giá thành 1kg Gelatin thương mại trên thị trường hiện nay là 100 000 đồng đối với Việt Nam sản xuất, 160 000 đồng đối với Gelatin do Pháp sản xuất. Điều này mở ra hướng phát triển mới thị trường tiêu thụ Gelatin, vẫn có thể sản xuất ra Gelatin có chất lượng tốt nhưng với giá thành rẽ hơn rất nhiề u so với Gelatin thương mại Loại nguyên liệu Khối lượng Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) NaCl 1,3 kg 7 000/1kg 9100 Da cá tươi 3,6 kg 3000/ 1kg 10800 Điện 10 kW 700 7000 Nước cất 10 lít 2000/lít 20000 Celite 50 g 50.000/kg 2500 Giấy what man 1 25 tờ 25 tờ/5000 5000 Nước rửa dụng cụ 2 m 3 3.000/1m 3 6000 Tổng 60400 - 10 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: [1] Đỗ Minh Phụng – Đặng Văn Hiệp, Phân tích kiểm nghiệm sản phẩm thủy sản, Đại Học Thủy Sản Nha Trang.1997 [2] Nguyễn Cảnh, Quy hoạch tuyến tính, NXB ĐHQG TP.HCM, 2004. [3] Lý Nguyễn Bình, Công nghệ protein & enzyme, Đại Học An Giang. 2005. [4] Phan Thị Thanh Quế, Công nghệ chế biến thủy sản, Đại Học Cần Thơ, 2005. [5] Trần Thị Luyến – Đỗ Minh Phụng, Công nghệ chế biến một số sản phẩm dùng trong công nghiệp & dược phẩm Tập 3, Trường Đại Học Thủy Sản Nha Trang, 1996. [6] Trần Thị Luyến – Đỗ Minh Phụng – Nguy ễn Anh Tuấn, Sản xuất các chế phẩm kỹ thuật & y dược từ phế liệu thủy sản, Nhà xuất bản nông nghiệp Tp HCM, 1995. [7] Võ Hoàng Lâm Trúc, Khảo sát các điều kiện tối ưu của enzyme Fermgen đến sự thủy phân da cá Basa thành Gelatin, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên [8] Vũ Trần Tùng, Nghiên cứu thu nhận Gelatin từ da cá Basa – Đồ án tốt nghiệp- Đại Học Thủy Sản Nha Trang, 2005. Nước ngoài: [9] http:// www Collagenline.com [10] http:// www Collagen4u.com [11] http:// wikipedia.org/wiki/Collagen [12] http:// www.gelatin.co.za/gltnl.htlm GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Th.S Lê Thị Thu Hương Đặng Thị Diệu Linh Nguyễn Thị Bích Lan XÁC NHẬN CỦA KHOA CN SINH HỌC – MÔI TRƯỜNG . Gelatin từ da cá Basa theo quy trình trên - 9 - Như vậy, để sản xuất ra 1kg Gelatin từ da cá mất khoảng 60 400 đồng. Trong khi đó giá thành 1kg Gelatin. Fermgen đến sự thủy phân da cá Basa thành Gelatin, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên [8] Vũ Trần Tùng, Nghiên cứu thu nhận Gelatin từ da cá Basa – Đồ án tốt nghiệp-