nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ vẹm xanh

i LỜI CẢM ƠN ngoài sự nỗ lực học tập, rèn luyện của bả nhận đƣợc giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Qua đây, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến: Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang. Ban chủ nhiệ . Tiến sĩ Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn và chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài. Quý thầy cô quản lý phòng thí nghiệm công nghệ chế biến, hóa sinh - vi sinh, công nghệ thực phẩm và công nghệ sinh học đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã động viên, khích lệ và giúp đỡ nhiệt tình trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Sinh viên Nguyễn Thị u ii LỜI CẢM ƠN i ii IV V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VI LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1.Tổng quan về vẹm xanh 2 1.1.1.Giới thiệu chung 2 1.1.2.Phân bố 3 1.1.3.Thành phần hóa học và thành phần dinh dƣỡng của vẹm xanh 3 1.1.4.Tình hình nuôi nhuyễn thể 4 1 ất khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ tại Việt Nam 5 1.2.Tổng quan về enzyme 8 1.2.1.Định nghĩa 8 1.2.2.Phân loại enzyme protease 8 1.2.3.Cơ chế xúc tác của enzyme 9 1.2.4.Ứng dụng của enzyme protease trong công nghiệp 10 11 11 12 1.3.3.Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt động của enzyme trong quá trình thủy phân . 13 1.3.4. Sản phẩm thủy phân 14 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1.Đối tƣợng nghiên cứu 17 2.1.1.Vẹm xanh 17 iii 2.1.2.Enzyme 17 2.2.Phƣơng pháp nghiên cứu 18 2.2.1.Xác định thành phần hóa học của vẹm xanh 18 2.2.2. Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân 20 2.2.3. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kỹ thuật trong quá trình thủy phân 21 2.2.4.Các phƣơng pháp phân tích 28 2.2.5.Phƣơng pháp xử lý số liệu 29 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1.Kết quả xác định thành phần hóa học của Vẹm xanh 30 3.2.Kết quả xác định các thông số kỹ thuậ 30 3.2.1.Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Protamex so với nguyên liệu 30 3.2.2.Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme so với nguyên liệu 32 3.2.3.Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 34 3.2.4.Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp 36 3.3.Đề xuất quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân 39 3.3.1.Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân từ 39 ất lƣợng của sản phẩm thủy phân từ xanh 42 3.4.1Khối lƣợng các sản phẩm thu đƣợc từ quá trình thủy phân 42 3.4.2Chất lƣợng của dịch protein thủy phân 43 3.4.3.Chất lƣợng của bột protein hòa tan 44 3.4.4.Chất lƣợng của bột protein không tan 47 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 51 KẾT LUẬN 51 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 54 iv Bả ỡng của Vẹm xanh 4 Bảng 1.2. Tình hình xuất khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ của Việ năm 2012. 7 Bảng 2.1. Điều kiện hoạt động tối thích của enzyme Flavourzyme TM . 18 Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp. 23 Bảng 3.1. Thành phần hóa học củ 30 Bảng 3.2. Chất lƣợng cảm quan dịch protein thủy phân. 43 Bảng 3.3. Các chỉ tiêu hóa học của dịch protein thủy phân. 44 Bảng 3.4. Chất lƣợng cảm quan bột protein hòa tan. 44 Bảng 3.5. Các chỉ tiêu hóa học của bột protein hòa tan. 45 Bảng 3.6. Thành phần axit amin của bột protein hòa tan. 46 Bảng 3.7. Chất lƣợng cảm quan bột protein không tan. 47 Bảng 3.8. Các chỉ tiêu hóa học của bột protein không tan. 48 Bảng 3.9. Thành phần axit amin của bột protein không tan. 49 v 2 Hình 2.2. Xác định thành phần hóa học của Vẹm xanh. 19 ủy phân protein từ Vẹm xanh. 20 Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp. 25 Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp. 26 Hình 2.7. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp. 28 Hình 3.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Protamex đến hàm lƣợng Nitơ trong dịch protein thủy phân. 31 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Protamex đến tỷ lệ N aa /N ts trong dịch protein thủy phân. 31 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hàm lƣợng Nitơ trong dịch protein thủy phân. 33 Hình 3.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến tỷ lệ N aa /N ts trong dịch protein thủy phân. 33 Hình 3.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ thủy phân đến hàm lƣợng Nitơ trong dịch protein thủy phân. 35 Hình 3.6. Ảnh hƣởng của nhiệt độ thủy phân đến tỷ lệ N aa /N ts trong dịch protein thủy phân. 35 Hình 3.7. Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến hàm lƣợng Nitơ trong dịch protein thủy phân. 37 Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến tỷ lệ Naa/Nts trong dịch protein thủy phân. 37 Hình 3.9. Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân từ Vẹm xanh. 39 Hình 3.10. Bể ổn nhiệt. 40 Hình 3.11. Dịch thủy phân sau khi bất hoạt enzyme. 40 Hình 3.12. Máy ly tâm thể tích lớn. 41 Hình 3.13. Khối lƣợng các sản phẩm thu đƣợc từ quá trình thủy phân. 42 Hình 3.14. Dịch protein thủy phân. 43 Hình 3.15. Bột protein hòa tan. 44 Hình 3.16. Bột protein không tan. 47 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT: Số thứ tự N/NL: Nƣớc trên nguyên liệu tg: Thời gian t o C: Nhiệt độ g: Gam E: Enzyme En.Protamex/NL: Enzyme Protamex so với nguyên liệu En. Flavourzyme/NL: Enzyme Flavourzyme so với nguyên liệu opt: Optimal E pro /NL opt : Enzyme Protamex tối thích so với nguyên liệu E/NL opt : Enzyme tối thích so với nguyên liệu t o opt : Nhiệt độ tối thích L: Lit N ts : Nitơ tổng số N aa : Nitơ axit amin N aa /N ts : Nitơ axit amin trên nitơ tổng số 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp chế biến thủy sản, công nghệ thủy phân bằng enzyme ngày càng phát triển. Là do: nguồn phế liệu tạo ra từ ngành chế biến thủy sản rất dồi dào, chiếm một tỷ lệ rất cao. Chúng có nguy cơ góp phần trực tiếp gây ô nhiễm môi trƣờng nếu chúng ta không có những biện pháp khắc phục kịp thời. Hiện nay, sản xuất các sản phẩm thủy phân có ý nghĩa kinh tế rất to lớn. Chúng tận dụng đƣợc nguồn phế liệu và các loài thủy sản kém giá trị tạo nên các sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao, có hàm lƣợng đạm dễ tiêu hóa cao cung cấp cho các loài động vật, với mục đích phát triển ngành chăn nuôi, tạo ra các sản phẩm thực phẩm cần thiết cho con ngƣời. Ngoài ra, ở các nƣớc có ngành công nghiệp phát triển công nghệ sản phẩm thủy phân đƣợc chú trọng, bằng việc tạo ra các loại bột đạm thực phẩm bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm dành cho con ngƣời nhƣ: pate, xúc xích, chả, giò, các loại bánh, các loại nƣớc uống… Với mục đích không ngừng tìm kiếm ra các loại sản phẩm thủy phân giàu protein cung cấp cho con ngƣời, dƣới sự hƣớng dẫn của TS.Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng, tôi thực hiện đề tài:”Nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ Vẹm xanh”. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về vẹm xanh 1.1.1. Giới thiệu chung [14] 1.1. . Tên tiếng Anh: Green mussel Tên khoa học: Perna Viridis, Mytilus spp., Modiolus spp. Nguồn nguyên liệu: khai thác, nuôi Mùa vụ khai thác: tháng 4 – 5, tháng 9 - 11 Vùng khai thác: vùng biển miền Bắc – Trung - Nam Ngƣ cụ khai thác: lƣới cào, xúc tay Kích thƣớc khai thác: 150 – 65 – 40mm Vẹm xanh là loại nhuyễn thể hai mảnh vỏ. Vỏ ọn t vỏ Trong m 3 - 7 - 4 cm. C xanh xanh 1.1.2. Phân bố Vẹm – Indone xanh Hả ả ừa Thiên Huế ị ận, Kiên Giang (Hà Tiên, Phú Quốc) [8]. xanh – 30 o / oo [14]. 1.1.3. Thành phần hóa học và thành phần dinh dƣỡng của vẹm xanh 1.1.3.1. Thành phần hóa học của vẹm xanh Vẹm xanh (Perna Viridis) là loài động vật thân mềm giàu protein, các loại khoáng chất sắt, kẽm, phospho… Ngoài ra, trong cơ thịt của chúng chứa hàm lƣợng axit béo omega–3 cao, hàm lƣợng lipit thấp và một số vitamin nhóm B rất cần thiết cho cơ thể [10]. 4 Theo phân tích thành phần dinh dƣỡng, trong thịt Vẹm xanh chứa 53,5% protein, 17,6% glucid, 8,6% chất tro [11]. 1.1.3.2. Thành phần dinh dƣỡng của vẹm xanh Vẹm xanh là loại thực phẩm có giá trị cao về mặt dinh dƣỡng và kinh tế. Thành phần protein của vẹm xanh có chứa gần nhƣ đầy đủ các axit amin không thay thế. Hàm lƣợng lipit chiếm tỷ lệ nhỏ, nhƣng trong chúng lại có hàm lƣợng và thành phần các axit không no, đặc biệt các axit béo thuộc Omega-3 rất cao, rất phù hợp cho ngƣời bị bệnh tim mạch. Bảng 1.1. dinh dƣỡng của Vẹm xanh [14] 1.1.4. Tình hình nuôi nhuyễn thể 1.1.4.1. Tình hình nuôi nhuyễn thể hai mảnh vỏ trên thế giới [9] Theo FAO (2010) cho thấy: tổng sản lƣợng và giá trị sản lƣợng nhuyễn thể nuôi thế giới giai đoạn 1998-2008 tăng, với tốc độ bình quân 5,5%/năm về sản lƣợng và 6,5%/năm về giá trị là thấp hơn so với tốc độ tăng chung hằng năm của các loại thủy sản nuôi trên thế giới. Nếu so với sản lƣợng nuôi trồng thủy sản thế giới thì sản lƣợng nuôi năm 1998 chiếm 23,3%, năm 2003 là 22,6% và năm 2008 là 19,2%. Tuy nhiên, giá trị thì chiếm tỷ lệ thấp hơn, năm 1998 (16,9%), năm 2003 (16,1%) và năm 2008 (12,5%). Theo FAO (2010), mƣời quốc gia dẫn đầu về sản lƣợng nhuyễn thể nuôi giai đoạn 1998-2008 chủ yếu là các nƣớc nhƣ: Việt Nam, Trung Quốc, Mỹ, Thái Lan, Tây Ban Nha, New Zealand, Hàn Quốc, Nhật, Pháp và Chilê, chiếm 64% tổng sản lƣợng và 64,2% tổng giá trị. Thành phần dinh dƣỡng trong 100 g thực phẩm ăn đƣợc Năng lƣợng Thành phần chính Prôtein Lipit Glucid Kcal G 53 85,4 9,3 0,9 2 [...]... (nƣớc, protein, lipid, tro) Kết quả Hình 2.2 Xác định thành phần hóa học của Vẹm xanh 20 2.2.2 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân Thịt vẹm xanh cấp đông Rã đông Thủy phân Bất hoạt enzyme Ly tâm Tách riêng thành từng phần Dịch ly tâm Cặn ly tâm (dạng bột sệt) Sấy phun Sấy Bột protein hòa tan Bột protein không tan Hình 2.3 Quy trình thủy phân protein từ Vẹm xanh 21  Giải thích quy trình. .. gel, dẻo dính Bột đạm thủy phân thƣờng đƣợc sản xuất từ các loài cá kém giá trị kinh tế hoặc từ các phế liệu cá 1.3.4.3 Các sản phẩm phụ từ quá trình thủy phân Bột cặn thủy phân (protein không tan): là lớp dƣới cùng sau khi ly tâm dịch thủy phân, đƣợc đem đi sấy khô và xay nghiền Trong bột cặn chứa phần lớn là protein không tan Bột khoáng là phần xƣơng thu đƣợc sau quá trình thủy phân đƣợc đem đi lọc... thủy phân là các axit amin, các peptit Ngoài ra, trong dịch đạm thủy phân còn chứa một lƣợng nhỏ khoáng và lipit 15 1.3.4.2 Bột đạm thủy phân Bột đạm thủy phân cũng là một trong những dạng của quá trình thủy phân Dịch đạm thủy phân đƣợc đem đi cô đặc và sấy khô thì thu đƣợc bột đạm thủy phân (bột đạm hòa tan) Thực chất của quá trình sản xuất bột đạm bằng phƣơng pháp sử dụng protease là quá trình thủy. .. chế hoạt động của enzyme làm giảm hiệu suất thủy phân Nhƣng nếu bổ sung hàm lƣợng nƣớc quá cao thì chính nƣớc là môi trƣờng thuận lợi để vi sinh vật hoạt động và phát triển tạo ra các sản phẩm cấp thấp nhƣ: indol, skatol, NH3, H2S… làm giảm chất lƣợng sản phẩm 1.3.4 Sản phẩm thủy phân 1.3.4.1 Dịch đạm thủy phân Dịch đạm thủy phân là sản phẩm của quá trình thủy phân Khi cô đặc thì chúng sẽ thành dịch đạm... vị trong thực phẩm và bổ sung cho thức ăn gia súc Từ Streptomyces fradiae tách đƣợc chế phẩm keratineza thủy phân đƣợc keratin rất có giá trị để sản xuất bột đạm từ da, lông vũ - Điều chế môi trƣờng dinh dƣỡng của vi sinh vật để sản xuất vacsin, kháng sinh… - Sản xuất keo động vật, chất giặt tổng hợp để tẩy các chất bẩn protein, sản xuất mỹ phẩm - Sản xuất thuốc hỗ trợ tiêu hóa, nấu cao động vật, nhƣ... có thể đƣợc dùng trong thực phẩm sản xuất các sản phẩm bột dinh dƣỡng cao đạm đối với bột đạm thủy phân có chất lƣợng cao Ngoài ra thì nó cũng có thể sử dụng làm phụ gia, gia vị trong thực phẩm Dịch đạm cô đặc còn có thể sử dụng để bổ sung trong quá trình làm nƣớc mắm do nó có hàm lƣợng axit amin cao, làm tăng độ đạm của nƣớc mắm Dịch đạm thủy phân có thể dùng trong sản xuất nƣớc mắm công nghiệp khi... đƣợc dùng để thủy phân protein trong thực phẩm Hoạt độ của nó là 500 LAPU/g (Leucine Amino Peptidase Units) 1LAPU là lƣợng enzyme cần để thủy phân 1 μmol of L-leucinepnitroanilide trong 1 phút Enzyme này bị bất hoạt ở 85oC trong 10 phút hoặc cao hơn 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1 Xác định thành phần hóa học của vẹm xanh Thành phần hóa học của Vẹm đƣợc xác định theo sơ đồ sau 19 Thịt Vẹm xanh Nghiền... mạnh hay kiềm mạnh e Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân Thời gian thủy phân kéo dài hoặc rút ngắn đều ảnh hƣởng đến hiệu quả của quá trình thủy phân và chất lƣợng của sản phẩm Thời gian tác dụng kéo dài thì enzyme có điều kiện để cắt mạch triệt để Nhƣng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức dẫn đến vi sinh vật thích nghi và hoạt động mạnh tạo ra các sản phẩm cấp thấp nhƣ NH3, H2S, indol, skatol… đồng... Diêm, Tân Thành, Tân Đảo Nguyên liệu đƣợc xử lý xanh quản trong tủ đông ở nhiệt độ -18oC 2.1.2 Enzyme 2.1.2.1 Enzyme Protamex [12] Enzyme Protamex có nguồn gốc từ vi sinh vật Bacillus của hãng Novozyme (Đan Mạch) Nó đƣợc sản xuất để thủy phân protein của thực phẩm Hiện nay enzyme này đang đƣợc sử dụng rộng rãi cả trong nghiên cứu và trong thực tiễn sản xuất 18 Enzyme Protamex có hoạt độ 1,5 AU/g, hoạt... Ca, Mg, P…, một lƣợng nhỏ protein, lipit chƣa thủy phân triệt để Dầu cá: là lớp trên cùng thu đƣợc sau khi ly tâm hỗn hợp có đƣợc từ sự thủy phân Hàm lƣợng thì phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu Ngoài ra, trong dầu cá có chứa hàm lƣợng DHA, EPA… rất tốt cho sức khỏe con ngƣời 1.3.4.4 Vai trò của sản phẩm thủy phân Dịch đạm cô đặc và bột đạm hòa tan có thể đƣợc ứng dụng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi, . độ thủy phân thích hợp 34 3.2.4.Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp 36 3.3.Đề xuất quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân 39 3.3.1.Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân từ. ất lƣợng của sản phẩm thủy phân từ xanh 42 3.4.1Khối lƣợng các sản phẩm thu đƣợc từ quá trình thủy phân 42 3.4.2Chất lƣợng của dịch protein thủy phân 43 3.4.3.Chất lƣợng của bột protein hòa. Hƣơng, tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ Vẹm xanh . 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về vẹm xanh 1.1.1. Giới thiệu chung