nghiên cứu thu hồi dầu cá từ phế liệu cá (đầu, xương) và đánh giá chất lượng của dầu thu được

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đề tài này, em đã nhận được sự giúp đỡ từ nhiều phía. Trước hết, em xin ghi ơn cha mẹ và người than đã luôn luôn bên cạnh em, giúp đỡ em vượt qua khó khăn trong suốt thời gian học đại học. Em sẽ mãi ghi nhớ công lao của các thầy cô trong trường Đại học Nha Trang. Đặc biệt, là các thầy cô khoa Chế biến đã giúp em có được những kiến thức chuyên ngành cơ bản, quý báu, cần thiết sau khi ra trường. Em xin chân thành bày tỏ long biết ơn cô Ts. Nguyễn Thị Mỹ Hương, người đã trực tiếp hướng dẫn, thôi thúc và tận tình chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian mà em thực hiện đề tài. Em cũng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô quản lý các phòng thí nghiệm: phòng thí nghiệm hóa sinh, phòng thí nghiệm công nghệ chế biến, phòng thí nghiệm công nghệ thực phẩm và phòng thí nghiệm công nghệ sinh học đã nhiệt tình, tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian thực tập. Cuối cùng, em xin cảm ơn các bạn của em, những người đã động viên, giúp đỡ em mỗi khi cần thiết. Sinh viên Ngô Thị Thêu ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii Chương 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Tổng quan về nguyên liệu 2 1.1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá chẽm 2 1.1.2. Tình hình khai thác và chế biến cá chẽm. 3 1.1.3. Tình hình sử dụng phế liệu cá trong nước và trên thế giới 3 1.2. Tổng quan về enzyme protease 5 1.2.1. Đặc điểm 5 1.2.2. Phân loại 5 1.2.3. Ứng dụng của protease 6 1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân protein bằng enzyme 7 1.3. Tổng quan về dầu cá 9 1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất dầu cá 9 1.3.2 Nguyên liệu sản xuất dầu cá 9 1.3.2.1. Nguyên liệu sản xuất dầu cá 9 1.3.2.2. Các phương pháp bảo quản nguyên liệu 9 1.3.3 Lipit trong động vật thủy sản 9 1.3.4 Các phương pháp sản xuất dầu cá 10 1.3.4.1. Phương pháp thủy phân bằng enzyme: 10 1.3.4.2. Phương pháp dùng nhiệt: 11 1.3.4.3. Phương pháp dùng lực cơ học bằng cách xay, nghiền, ép, ly tâm: 11 1.3.4.4. Phương pháp lạnh đông, tan giá: 11 1.3.4.5. Phương pháp chiết dầu bằng dung môi hữu cơ: 11 iii 1.3.4.6. Phương pháp thủy phân bằng dung dịch xút loãng: 11 1.3.5 Thành phần hóa học của dầu cá 11 1.3.6 Tiêu chuẩn chất lượng dầu cá 12 1.3.7 Công dụng của dầu cá 12 1.3.8 Biện pháp bảo quản dầu cá và các dạng hư hỏng của nó trong quá trình bảo quản 14 1.3.8.1. Các dạng hư hỏng 14 1.3.8.2. Biện pháp bảo quản dầu 15 Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Vật liệu nghiên cứu 16 2.2 Phương pháp nghiên cứu 16 2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu. 16 2.2.2. Bố trí thí nghiệm 16 2.2.2.1. Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá chẽm 16 2.2.2.2. Tách dầu bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme protamex17 2.2.2.3. Sản xuất dầu cá ở chế độ tối ưu và đánh giá chất lượng dầu thu được 23 2.2.3. Phương pháp phân tích 24 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học cơ bản của đầu, xương cá chẽm 25 3.2. Kết quả xác định các thông số tối ưu cho quy trình tách dầu bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme protamex 25 3.2.1. Xác định các thông số tối ưu cho quy trình tách dầu cá từ đầu cá chẽm .25 3.2.1.1 Xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân 25 3.2.1.2 Xác định tỷ lệ enzyme bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân.27 3.2.1.3 Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân 28 3.2.1.4 Xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân 30 3.2.1.5 Xác định thời gian ly tâm thích hợp 31 iv 3.2.2. Xác định các thông số tối ưu cho quy trình tách dầu cá từ xương cá chẽm 32 3.2.2.1. Xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân 32 3.2.2.2. Xác định tỷ lệ enzyme bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân.33 3.2.2.3. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân 34 3.2.2.4. Xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân 35 3.2.2.5. Xác định thời gian ly tâm thích hợp 36 3.3. Đề xuất quy trình sản xuất và đánh giá chất lượng dầu thu được 37 3.3.1. Quy trình tách dầu từ đầu cá chẽm theo phương pháp thủy phân sử dụng enzyme protamex 37 3.3.2. Quy trình tách dầu từ phần xương cá chẽm theo phương pháp thủy phân bằng enzyme protamex 39 3.3.3. Kết quả sản xuất dầu với mẫu lớn và đánh giá chất lượng dầu thu được theo quy trình đã đề xuất 40 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Thành phần hóa học của đầu, xương cá chẽm 25 Bảng 3.2. Lượng dầu thu được ở các mẫu có bổ sung tỷ lệ nước khác nhau 26 Bảng 3.3. Lượng dầu thu được ở các mẫu có bổ sung tỷ lệ enzyme khác nhau 27 Bảng 3.4. Lượng dầu thu được ở các mẫu có nhiệt độ thủy phân khác nhau 29 Bảng 3.5. Lượng dầu thu được từ các mẫu thủy phân với thời gian khác nhau 30 Bảng 3.6. Lượng dầu thu được ở các mẫu với thời gian ly tâm khác nhau 31 Bảng 3.7. Lượng dầu thu được ở các mẫu xương cá có bổ sung tỷ lệ nước khác nhau 32 Bảng 3.8. Lượng dầu thu được ở các mẫu có bổ sung tỷ lệ enzyme khác nhau 33 Bảng 3.9. Lượng dầu thu được ở các mẫu có nhiệt độ thủy phân khác nhau 34 Bảng 3.10. Lượng dầu thu được từ các mẫu thủy phân với thời gian khác nhau 35 Bảng 3.11. Lượng dầu thu được ở các mẫu với thời gian ly tâm khác nhau 36 Bảng 3.12. Kết quả sản xuất dầu mẫu lớn 40 Bảng 3.13. Kết quả phân tích chất lượng dịch đạm thủy phân sau ly tâm 41 Bảng 3.14. Kết quả đánh giá chất lượng dầu thu được 41 Bảng 3.15. Thành phần acid béo trong dầu tách từ đầu cá chẽm 43 Bảng 3.16. Thành phần acid béo trong dầu tách từ xương cá chẽm 44 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá chẽm 17 Hình 2.2. Sơ đồ quy trình tách dầu dự kiến 17 Hình 2.3. Xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp 19 Hình 2.4. Xác định tỷ lệ enzyme bổ sung thích hợp 20 Hình 2.5. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 21 Hình 2.6. Xác định thời gian thủy phân thích hợp 22 Hình 2.7. Xác định thời gian ly tâm thích hợp 23 Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng tỷ lệ nước bổ sung đến lượng dầu thu được 26 Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme bổ sung đến lượng dầu thu được 28 Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến lượng dầu thu được 29 Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của thời gian thủy phân tới lượng dầu thu được 30 Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian ly tâm tới lượng dầu thu được 31 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng tỷ lệ nước bổ sung đến lượng dầu thu được ở mẫu xương cá 33 Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme bổ sung đến lượng dầu thu được 34 Hình 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến lượng dầu thu được ở các mẫu xương cá chẽm 35 Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của thời gian thủy phân tới lượng dầu thu được 36 Hình 3.10. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian ly tâm tới lượng dầu thu được 37 Hình 3.11. Quy trình tách dầu từ phế liệu đầu cá chẽm 38 Hình 3.12. Quy trình tách dầu cá từ phế liệu xương cá chẽm 40 vii KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT E/S Enzyme trên cơ chất N NH3 Đạm thối hay đạm ammoniac N TS Đạm tổng số hay nitơ tổng số N aa Đạm acid amin W Khối lượng h Giờ gN/l Gam nitơ trên lít SFA Acid béo bão hòa HUFA Acid béo không no có từ PUFA Acid béo không no có từ 2 nối đôi trở lên MUFA Acid béo không no có một nối đôi 1 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay ngành nuôi trồng thủy sản ở nước ta đang phát triển mạnh mẽ. Cùng với sự phát triển đó, nhu cầu thức ăn thủy sản ngày càng tăng cao. Thực tế, ở Việt Nam mới có khoảng 89 nhà máy chế biến thức ăn nuôi thủy sản, sản lượng khoảng 2,4 triệu tấn/năm. Sản lượng này không đủ cung cấp nhu cầu trong nước nên người nuôi phải sử dụng cả thức ăn tự chế hoặc thức ăn ngoại. Điều đáng nói là các nhà máy này còn phải nhập khẩu nguồn nguyên liệu trong đó có cả bột cá và dầu cá. Thức ăn nuôi trồng thủy sản đang sử dụng khoảng 90% nguồn cung dầu cá toàn cầu để lấy chất béo. Theo dự báo của FAO, nhu cầu về dầu cá còn tiếp tục tăng trong những năm tới, có thể xảy ra tình trạng thiếu hụt. Vì thế, giá nhập khẩu dầu cá có xu hướng tăng. Mặt khác, sự phát triển của ngành chế biến thủy sản trong nước đã tạo ra nguồn phế liệu dồi dào, trong đó phải kể đến lượng phế liệu cá.Vấn đề đặt ra là cần tận dụng nguồn phế liệu cá này để sản xuất bột cá, dầu cá và các sản phẩm giá trị khác. Điều đó vừa giải quyết được việc xử lý và nâng cao giá trị nguồn phế liệu, vừa đáp ứng được nhu cầu dầu cá, bột cá trong nước.Nó góp phần hạn chế tình trạng chưa tận dụng hết tiềm năng nguồn nguyên liệu trong nước mà vẫn phải nhập khẩu, gây tổn thất kinh tế. Xuất phát từ thực tế đó, được sự chấp nhận của Nhà trường em tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tách dầu từ phế liệu (đầu, xương) cá chẽm của quá trình chế biến cá”. Với nội dung nghiên cứu:  Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá chẽm  Xác định các thông số tối ưu cho quá trình tách dầu cá  Xây dựng quy trình và đánh giá chất lượng dầu cá thu được. 2 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về nguyên liệu 1.1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá chẽm Tên khoa học: Lates calcarifer (Bloch, 1790) Tên tiếng Anh: Giant seaperch Đặc điểm hình thái: thân dài, dẹp bên, phần lưng hơi gồ cao, bắp đuôi ngắn. Đầu dài, nửa trước nhọn, từ gáy đến mút mõm cong xuống, chiều dài lớn hơn chiều cao. Chiều dài thân bằng 3,2 lần chiều cao thân và bằng 2,9 lần chiều dài đầu. Mép sau xương nắp mang chính có 1 gai dẹt. Mắt lớn, khoảng cách hai mắt hẹp. Miệng rộng, chếch, hàm dưới nhô dài hơn hàm trên. Răng nhọn, khỏe. Xương khẩu cái và xương lá mía có nhiều răng, mọc thành đai. Thân phủ vẩy lược nhỏ, yếu. Hai vây lưng tách rời nhau. Vây đuôi tròn, không chia thùy. Thân màu xám, bụng trắng bạc. Phân bố: cá chẽm là một loài cá sống cả trong nước mặn lẫn nước ngọt. Khu vực sinh sống bản địa của nó là vùng bắc và đông Australia tới eo biển Torres và New Guinea nhưng hiện nay đã được nuôi tại nhiều nơi trên thế giới như: Australia, Malaysia, Ấn Độ, Indonesia, Thái Lan, Việt Nam, Vương quốc Anh, Hoa Kỳ và Hà Lan. Cá chẽm còn gọi là cá vược. Chúng thường sống trong các hang đá hoặc vùng đáy có cỏ biển. Chúng cũng thích nghi với đáy rạn san hô. Loài cá này cũng có phân bố ở vùng nước lợ. Chúng thuộc loại cá dữ điển hình ở cửa sông, chúng có số lượng đông trong các kênh rạch, đầm phá và nhất là trong các đầm nuôi tôm. Ở Việt Nam, cá chẽm phân bố ở vịnh Bắc Bộ, vùng biển miền Trung và Nam Bộ. 3 1.1.2. Tình hình khai thác và chế biến cá chẽm. Cá chẽm là một mặt hàng có giá trị cao và có nhiều nhu cầu ở châu Á. Theo thống kê của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO), sản lượng cá chẽm hàng năm của thế giới đạt gần 400.000 tấn, trong đó sản lượng của Thái Lan và các nước châu Á khác chiếm hơn 90%. Theo báo cáo của FAO, Thái Lan là nước đứng đầu trong qui trình nuôi cá Chẽm, tiêu biểu là năm 2005 sản lượng cá ở Thái Lan đạt hơn 12.000 tấn. Ở Đài Loan, Malaysia và Indonesia hàng năm cũng sản xuất ra hàng nghìn tấn cá Chẽm thương phẩm. Theo báo cáo, năm 2005-2006 Úc tăng 20% sản lượng cá Chẽm, đạt hơn 1.700 tấn cá tương đương 12 tỷ đô la. Ở Việt Nam, nguồn nguyên liệu cá chẽm được cung cấp là do khai thác và nuôi trồng. Người ta sử dụng lưới kéo và câu để khai thác chúng, khai thác quanh năm. Các dạng sản phẩm của cá chẽm bao gồm: ăn tươi, chế biến phi lê và các sản phẩm phối chế khác. Đối với mặt hàng phi lê đông lạnh thì định mức nguyên liệu thường trên 2.0. Phế liệu của quá trình chế biến này là: đầu, xương, vây, mỡ, nội tạng… Hiện tại, người ta chủ yếu tận dụng nguồn phế liệu này làm thức ăn cho thủy sản. 1.1.3. Tình hình sử dụng phế liệu cá trong nước và trên thế giới Trên thế giới Cùng với sự phát triển của công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản thì công nghệ xử lý và tận dụng phế liệu ngày càng phát triển, bởi lẽ từ sự phát triển của công nghệ chế biến thủy sản đã tạo ra một nguồn phế liệu dồi dào cả về sản lượng và chủng loại. Đó chính là động lực thúc đẩy công nghệ xử lý phế liệu phát triển theo. Hiện nay, từ nguồn phế liệu của công nghệ chế biến thủy sản, các nước trên thế giới đã nghiên cứu và xây dựng thành công các sản phẩm có giá trị gia tăng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, cũng như bảo vệ môi trường. [...]... suất tách dầu, phân tích và đánh giá chất lượng dầu thu được:  Hàm lượng lipid tổng số trong dầu thu được  Thành phần acid béo trong dầu thu được  Đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của dầu thu được: màu sắc, độ trong  Phân tích các chỉ tiêu hóa học cơ bản của dầu cá: chỉ số acid, chỉ số peroxyt, chỉ số iod, chỉ số xà phòng hóa 24 Ngoài ra, cần phân tích chất lượng dịch thủy phân sau ly tâm thu được: ... xuất dầu cá Dầu cá được tách chiết từ nguyên liệu thủy sản chứa nhiều dầu Bao gồm các loại cá nguyên con nhiều dầu, gan cá, nội tạng cá, đầu cá hoặc các loại động vật biển như hà mã, hải cẩu… Trong đó, gan và nội tạng là nguyên liệu có giá trị để sản xuất dầu cá y học vì có hàm lượng vitamin A cao Thường quá trình tách chiết dầu cá gắn liền với công nghệ sản xuất bột cá. Bởi lẽ cần phải tách triệt để dầu. .. enzyme và protein càng lớn thì quá trình thủy phân càng dễ dàng và ngược lại  Ảnh hưởng của nguyên liệu 9 Độ tươi của nguyên liệu có vai trò quyết định đến quá trình thủy phân và chất lượng của sản phẩm Độ tươi của nguyên liệu giảm thì làm giảm chất lượng sản phẩm tạo thành 1.3 Tổng quan về dầu cá 1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất dầu cá 1.3.2 Nguyên liệu sản xuất dầu cá 1.3.2.1 Nguyên liệu sản... cứu ban đầu tập trung vào quy trình tách dầu cá và tinh chế nó, sau đó là sản xuất dầu omega-3 ( có hàm lượng omega-3 cao)  Trong thực phẩm: dầu cá được dùng trong thực phẩm sẽ gia tăng trong tương lai: được dùng làn dầu rán thực phẩm, dầu xào nấu thực phẩm… Trong công nghệ đồ hộp dầu cá được dùng trong các loại đồ hộp ngâm dầu Ngoài ra, ở các nước Tây Âu, Đông Âu dầu cá còn được dùng làm nguyên liệu. .. lượng và các chất hoạt động sinh học khác  Sản xuất nước mắm: Từ phế liệu cá (đầu cá ), người ta đem thủy phân bằng enzyme Hỗn hợp sau thủy phân đem lọc thu được dịch thủy phân chứa nhiều protein Dịch thủy phân này được bổ sung vào dịch chượp trong sản xuất nước mắm Sản xuất gelatin và collagen từ da cá o Sản xuất guanine và chân châu từ vảy cá o Sản xuất insulin từ tụy tạng cá o Sản xuất bột khoáng từ. .. thụ dầu cá vẫn tăng trong tương lai.Vấn đề đặt ra ở đây là cần tận dụng nhiều loại phế liệu của quá trình chế biến cá để sản xuất dầu cá, bột cá phục vụ cho ngành nuôi trồng thủy sản Ngoài ra, dầu cá còn được dùng trong công nghiệp bôi trơn, trong thu c da, mỹ nghệ hay chế tạo sơn hỗn hợp 1.3.8 Biện pháp bảo quản dầu cá và các dạng hư hỏng của nó trong quá trình bảo quản 1.3.8.1 Các dạng hư hỏng Dầu cá. .. sạch các tạp chất còn lẫn trong dầu 1.3.5 Thành phần hóa học của dầu cá Thành phần chính của dầu cá là triglyceride Ngoài ra còn có acid béo, glycerin, chất gây tanh, chất màu, tinh dầu, phosphatid, vitamin…Đặc biệt là các acid béo không bão hòa cao phân tử rất tốt cho sức khỏe con người Dầu cá voi, cá nhám còn có các chất tương tự mỡ như sáp, serit, carbohydro 12 Tỷ lệ các thành phẩn trên phụ thu c vào... hiện dầu cá có nhiều công dụng trong các lĩnh vực y học, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác  Trong y học: dầu gan cá được dùng chữa bệnh quáng gà, còi xương, khô mắt, chậm lớn, rụng tóc, gần đây dầu cá còn được nghiên cứu sử dụng để chữa các bệnh tim mạch, ung thư, viêm, tấy… 13 Hiện nay sức tiêu thụ dầu cá trên thế giới ngày càng tăng vì các nước tiên tiến đã phát hiện ra công dụng mới của dầu cá. .. chất là khác nhau, ở các mẫu lần lượt là: 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4% Sau khi thủy phân xong tiến hành lọc, ly tâm để tách dầu, rồi xác định lượng dầu thu được ở các mẫu, kết quả thể hiện ở bảng 3.3 Bảng 3.3 Lượng dầu thu được ở các mẫu có bổ sung tỷ lệ enzyme khác nhau Tỷ lệ enzyme bổ sung (%) Lượng (g/500g) dầu thu được 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 21.23 37.90 42.10 45.5 45.6 28 lượng dầu thu được (g/500g) 50 45.5... nguyên liệu trên cơ sở đó phá vỡ cấu trúc tế bào và mô, cắt đứt được liên kết giữa lipit với protein thu được cả dầu và vitamin ở cả trạng thái tự do Trong công nghiệp sản xuất dầu cá, quá trình sản xuất thường được chia thành 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu: người ta tìm cách trích ly dầu ra khỏi nguyên liệu, sản phẩm thu được là dầu thô, trong đó còn có chứa rất nhiều tạp chất Giai đoạn sau: tinh chế dầu cá, . nguồn phế liệu cá này để sản xuất bột cá, dầu cá và các sản phẩm giá trị khác. Điều đó vừa giải quyết được việc xử lý và nâng cao giá trị nguồn phế liệu, vừa đáp ứng được nhu cầu dầu cá, bột cá. dầu cá 1.3.2.1. Nguyên liệu sản xuất dầu cá Dầu cá được tách chiết từ nguyên liệu thủy sản chứa nhiều dầu. Bao gồm các loại cá nguyên con nhiều dầu, gan cá, nội tạng cá, đầu cá hoặc các loại. 3.7. Lượng dầu thu được ở các mẫu xương cá có bổ sung tỷ lệ nước khác nhau 32 Bảng 3.8. Lượng dầu thu được ở các mẫu có bổ sung tỷ lệ enzyme khác nhau 33 Bảng 3.9. Lượng dầu thu được ở các mẫu