Nghiên cứu biện pháp tẩy màu cho collagen sản xuất từ da cá tra bằng phương pháp hóa học

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, em đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của nhiều người. Cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Thầy Nguyễn Anh Tuấn, cô Trần Thị Huyền cùng các thầy, cô giáo đã nhiệt tình hướng dẫn cho em trong quá trình thực hiện đề tài cũng như trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường Đại học Nha Trang. Ban Giám hiệu trường đại học Nha Trang, Khoa Chế biến, phòng thực hành công nghệ chế biến, phòng thực hành hóa sinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho em trong quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu của mình. Gia đình, bạn bè đã luôn giúp đỡ, ủng hộ, động viên em rất nhiều trong những năm tháng vừa qua. Xin chân thành cảm ơn ! Nha Trang, tháng 7 năm 2011 Sinh viên thực hiện Trịnh Đức Thắng ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU iv MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 2 1.1. CÁ TRA VÀ DA CÁ TRA. 2 1.1.1. Khái quát chung về cá Tra 2 1.1.2. Tình hình nuôi và xuất khẩu cá Tra hiện nay ở Việt Nam. 5 1.1.3. Da cá tra 7 1.2. COLLAGEN 8 1.2.1. Khái niệm. 8 1.2.2. Phân loại. 9 1.2.3. Cấu tạo và cấu trúc. 9 1.2.4. Các tính chất của Collagen 11 1.2.5. Ứng dụng của Collagen 15 1.2.6. Các nghiên cứu trong và ngoài nước 20 1.3. CÁC BIỆN PHÁP TẨY MÀU CHO THỰC PHẨM 21 1.3.1. Các biện pháp vật lý. 21 1.3.2. Các biện pháp hóa lý. 22 1.3.3. Các biện pháp hóa học 22 1.3.4. Các phương pháp khác. 24 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1. ĐỐI TƯỢNG. 25 2.1.1. Da cá Tra. 25 2.1.2. Hóa chất 25 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 27 iii 2.2.1. Phương pháp thu và xử lý mẫu 27 2.2.2. Phương pháp phân tích 28 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 28 2.2.4. Thiết bị, dụng cụ sử dụng để thực hiện thí nghiệm 28 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm. 29 2.3.1. Quy trình nghiên cứu 29 2.3.2. Quy trình nghiên cứu tổng quát 31 2.3.3. Bố trí thí nghiệm tổng quát 33 2.3.4. Bố trí thí nghiệm xác định hiệu quả tẩy màu sử dụng Calcium hypochloride 35 2.3.5. Bố trí thí nghiệm xác định hiệu quả tẩy màu sử dụng Hydrogen peroxide. 36 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38 3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TẨY MÀU BẰNG CALXIUM HYPOCHLORIDE 38 3.1.1. Kết quả nghiên cứu tại công đoạn sau xử lý Acid 38 3.1.2. Kết quả nghiên cứu tại công đoạn sau chiết 41 3.1.3. Kết quả nghiên cứu tại công đoạn sau thu kết tủa 42 3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TẨY MÀU BẰNG HYDROGEN PEROXIDE. 42 3.2.1. Kết quả nghiên cứu tại công đoạn sau xử lý Acid 42 3.2.2. Kết quả nghiên cứu sau công đoạn chiết 45 3.2.3. Kết quả nghiên cứu sau công đoạn thu kết tủa 46 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 50 I. KẾT LUẬN. 50 II. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN. 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 53 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1: Một số loài trong giống cá Tra (Pagasius) ở Việt Nam 3 Bảng 1.2: Tỷ lệ khối lượng các thành phần khác nhau của cá Tra 4 Bảng 1.3: Thành phần hóa học cơ bản của cá Tra 5 Bảng 1.4: Dạng cấu trúc phân tử của một số loại Collagen 11 Bảng 1.5: Các ứng dụng y học của Collagen 19 Bảng 3.1: Kết quả thử nghiệm tẩy màu bằng Ca(ClO) 2 sau công đoạn chiết. 41 Bảng 3.2: Kết quả thử nghiệm tẩy màu bằng Ca(ClO) 2 sau công đoạn thu tủa 42 Bảng 3.3: Kết quả thử nghiệm tẩy màu bằng H 2 O 2 sau công đoạn chiết. 45 v DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Trạng thái bên ngoài của cá Tra 2 Hình 1.2 : Hình ảnh cấu trúc của Collagen 10 Hình 2.1: Nguyên liệu da cá Tra 25 Hình 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ Ca(ClO) 2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến màu sắc của Collagen 38 Hình 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ Ca(ClO) 2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến các tính chất của Collagen 38 Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian xử lý Ca(ClO) 2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến màu sắc của Collagen. 40 Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian xử lý Ca(ClO) 2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến các tính chất của Collagen 40 Hình 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến màu sắc của Collagen 43 Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến các tính chất của Collagen 43 Hình 3.7: Ảnh hưởng của thời gian xử lý H 2 O 2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến màu sắc của Collagen. 44 Hình 3.8: Ảnh hưởng của thời gian xử lý H 2 O 2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến các tính chất của Collagen 44 Hình 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 tại công đoạn tẩy màu sau khi thu kết tủa đến màu sắc của Collagen 46 Hình 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 tại công đoạn tẩy màu sau khi thu kết tủa đến các tính chất của Collagen 47 Hình 3.11: Ảnh hưởng của thời gian xử lý H 2 O 2 tại công đoạn tẩy màu sau khi thu kết tủa đến màu sắc của Collagen. 48 Hình 3.12: Ảnh hưởng của thời gian xử lý H 2 O 2 tại công đoạn tẩy màu sau khi thu kết tủa đến các tính chất của Collagen 48 1 MỞ ĐẦU Chế biến thủy sản đã và đang là một ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta. Trong đó lượng nguyên liệu còn lại trong quá trình chế biến các mặt hàng thủy sản là rất lớn và là lĩnh vực tiềm năng để chúng ta khai thác và phát triển. Cá Tra và Basa hiện được nuôi rất nhiều ở khu vực đồng bằng sông Cứu Long và là một trong những mặt hàng chính của xuất khẩu thủy sản nước ta. Theo tính toán thì nếu sản lượng cá Tra nguyên liệu đạt 1 triệu tấn thì các nhà máy chế biến thủy sản sẽ phải loại bỏ hơn 600.000 tấn phế phẩm cá Tra. Do đó, việc gia tăng giá trị sử dụng nguồn phế liệu này trở thành một yêu cầu cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của nguyên liệu, tăng thu nhập cho nhà sản xuất và giảm tác động xấu đến môi trường, chi phí xử lý chất thải. Người ta đã chỉ ra rằng da cá là nguồn nguyên liệu để thu Collagen có chất lượng tốt và an toàn cho người sử dụng trong khi đó hướng giải quyết lượng phế liệu này mà mới chỉ dừng lại ở việc xuất khẩu da dưới dạng nguyên liệu thô cho các công ty nước ngoài chế biến tiếp. Do vậy, giá trị kinh tế thu được từ nguồn nguyên liệu dồi dào này chưa cao. Hiện nay cũng đã có một số đề tài khoa học nghiên cứu về Collagen, tuy nhiên sản phẩm thu được có màu sắc không được tốt nên giá trị và giá trị sử dụng của sản phẩm là chưa cao. Xuất phát từ vấn đề thực tiễn này tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu biện pháp tẩy màu cho Collagen sản xuất từ da cá Tra bằng phương pháp hóa học”. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về sản xuất và tinh sạch Collagen. Nội dung của đề tài: - Nghiên cứu chế độ tẩy màu thích hợp cho quy trình sản xuất Collagen từ da cá Tra bằng phương pháp hóa học. 2 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. CÁ TRA VÀ DA CÁ TRA. 1.1.1. Khái quát chung về cá Tra. Cá Tra thuộc một trong 11 loài thuộc họ cá Tra (Pangasiidae) đã được xác định ở sông Cửu long. Tài liệu phân loại gần đây nhất của tác giả W.Rainboth xếp cá Tra nằm trong giống cá Tra dầu. Hình 1.1: Trạng thái bên ngoài của cá Tra. a. Phân loại. Cá Tra thuộc lớp cá Lưỡng Tiêm ( Pisces ). Bộ cá Nheo Siluriformes. Họ cá Tra Pangasiidae. Giống cá Tra dầu Pangasianodon. Loài cá Tra Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage 1878). 3 Bảng 1.1: Một số loài trong giống cá Tra (Pagasius) ở Việt Nam (Mai Đình Yến và các cộng tác viên, 1992) Các loài trong giống cá Tra Việt Nam STT Tên khoa học Tên Việt Nam 1 Pagasius hyphothalmus Cá Tra 2 Pagasius bocourti Cá Basa 3 Pagasius macronema Cá Sát Sọc (Tra Nâu) 4 Pagasius larnaudii Cá Vồ Đém 5 Pagasius nasutus Cá Sát Bầu (cá Hú) 6 Pagasius sutchi Cá Tra Nghệ 7 Pagasius taeniurus Cá Bông Lau 8 Pagasius poliranodon Cá Dứa 9 Pagasius siamensis Cá Sát Siêm b. Đặc điểm hình thái, sinh lý. Cá Tra là cá da trơn (không vẩy), thân dài, lưng xám đen, bụng hơi bạc, miệng rộng, có 2 đôi râu dài. Cá Tra sống chủ yếu trong nước ngọt, có thể sống được ở vùng nước hơi lợ (nồng độ muối 7-10 ), có thể chịu đựng được nước phèn với pH >5, dễ chết ở nhiệt độ thấp dưới 15 0 C, nhưng chịu nóng tới 39 0 C. Cá Tra có số lượng hồng cầu trong máu nhiều hơn các loại cá khác. Cá có cơ quan hô hấp phụ và còn có thể hô hấp bằng bóng khí và da nên chịu đựng được môi trường nước thiếu oxy hòa tan. Tiêu hao oxy và ngưỡng oxy của cá Tra thấp hơn 3 lần so với cá mè trắng.[18] 4 c. Phân bố. Cá Tra phân bố ở lưu vực sông Mêkông, có mặt ở cả 4 nước Lào, Việt Nam, Campuchia và Thái Lan. Ở Thái Lan còn gặp cá tra ở lưu vực sông Mekông và Chao Phraya. Ở nước ta những năm trước đây khi chưa có cá sinh sản nhân tạo, cá bột và cá giống tra được vớt trên sông Tiền và sông Hậu. Cá trưởng thành chỉ thấy trong ao nuôi, rất ít gặp trong tự nhiên địa phận Việt nam, do cá có tập tính di cư ngược dòng sông Mê kông để sinh sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên. Khảo sát chu kỳ di cư của cá tra ở địa phận Campuchia cho thấy cá ngược dòng từ tháng 10 đến tháng 5 và di cư về hạ lưu từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm.[18] d. Thành phần khối lượng và thành phần hóa học của cá Tra. Tỷ lệ các thành phần khối lượng của cá Tra phụ thuộc vào trọng lượng cá khi thu hoạch và điều kiện sinh sống của cá. Bảng 1.2: Tỷ lệ khối lượng các thành phần khác nhau của cá Tra.[3] Tỷ lệ thành phần khối lượng (%) Trọng lượng cá Tra nguyên con (g/con) Fillet bỏ da Da Thịt Mỡ lá Nội tạng Đầu +xương +vây+đuôi 1105- 1310 38.7 4.9 10.2 3.1 6.1 36.8 1356- 1647 38.6 5.0 10.4 4.1 6.2 35.3 1695- 1925 37.1 5.1 10.5 4.4 6.2 35.1 Cá Tra nuôi bè 1985- 2450 38.0 5.1 10.5 4.9 6.6 34.6 940- 1430 40.0 4.9 11.0 2.9 5.8 35.5 1550- 1960 40.0 4.8 11.1 3.0 5.9 34.6 2100- 2430 40.0 4.9 11.2 3.0 5.9 34.4 Cá Tra nuôi ao 2450- 2680 40.4 5.0 11.4 3.0 5.8 34.4 5 Thành phần hóa học của thịt cá Tra bao gồm: nước, protein, lipid, glucid, khoáng chất, vitamin, enzym, hormon. Cũng giống như những loài thủy sản khác, thành phần hóa học khác nhau về giống loài, trong cùng một loài nhưng sống ở môi trường nước khác nhau thì thành phần hóa học cũng khác nhau. Thành phần hóa học của cá Tra còn phụ thuộc vào mùa vụ, thời tiết khí hậu, nguồn thức ăn, trạng thái sinh lý của cá. Thành phần hóa học ảnh hưởng rất lớn đến giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.[2][5][6] Bảng 1.3: Thành phần hóa học cơ bản của cá Tra.[8] Thành phần dinh dưỡng trên 100g thành phẩm ăn được Tổng năng lượng cung cấp (calori) Chất đạm (g) Tổng lượng chất béo (g) Chất béo chưa bão hòa (có DHA, EPA) (g) Cholesterol (%) Natri (mg) 124.520 23.420 3.420 1.780 0.025 70.600 Từ bảng 1.3 ta thấy cá Tra là một loài cá béo có hàm lượng dinh dưỡng tương đối cao, cụ thể như tổng năng lượng cung cấp là 124.520 (calori); trong đó hàm lượng protein chiếm tỷ trọng chủ yếu (23.420g), hàm lượng lipid với 3.420g và chất béo không bão hòa chiếm tỷ lệ cao hơn chất béo bão hòa. Vì vậy thịt cá Tra dễ tiêu hóa. Tuy hàm lượng chất béo cao nhưng hàm lượng cholesterol lại thấp (0.025%). Do đó thịt cá Tra dùng làm thực phẩm sẽ rất tốt cho người sử dụng. 1.1.2. Tình hình nuôi và xuất khẩu cá Tra hiện nay ở Việt Nam. Nghề nuôi cá Tra đã và đang rất phổ biến ở nước ta và tập trung chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long. Tính đến đến 31/12/2010, tổng diện tích nuôi cá tra khoảng 5420 ha, đạt 90.3% kế hoạch năm. Mặc dù diện tích thả nuôi năm 2010 ít hơn năm trước nhưng do năng suất cao, trung bình [...]... u ph n t ng quan, em nh n th y có th c i thi n màu s c cho Collagen s n xu t t da cá Tra b ng vi c th c hi n phương pháp t y màu b ng phương pháp hóa h c Các ch t t y có th s d ng như: - Na2SO4 - H2O2 - Ca(ClO)2 - Trong ph m vi tài, em xin i vào nghiên c u bi n pháp t y màu cho Collagen s n xu t t da cá Tra b ng phương pháp hóa h c s d ng 2 ch t t y màu thông d ng là Hydrogen peroxide (H2O2)và Calcium... trong y h c K t qu cho th y s d ng axit acetic 0,04N trong 48 gi cho hi u su t chi t là cao nh t Collagen thu ư c ch y u là Collagen lo i I.[26] 1.3 CÁC BI N PHÁP T Y MÀU CHO TH C PH M 1.3.1 Các bi n pháp v t lý Dùng các phương pháp: L ng, l c, khu y, (như bi n pháp qu t k o t y màu rong , agar.[4] o tr n làm màu tr ng ra t y màu k o) Dùng năng lư ng hv( t ngo i) 22 1.3.2 Các bi n pháp hóa lý a S h p ph... 27.1oC trong khi nhi t bi n tính n 36oC Collagen t ph ph m c a th y s n bi n tính th p hơn C th , Collagen t da cá Minh thái Alaska ch là 16.8oC [8][12][13] Collagen trơ v i h u h t các enzym proteaza Vì v y hi n nay các phương pháp thu nh n Collagen ch y u v n là phương pháp hóa h c ho c m t s l i k t h p phương pháp hóa h c và sinh h c.[10][12] d S hút nư c.[3] Collagen không hòa tan trong nư c, nhưng... t o màu trên cơ s bao vây nhóm carbonylcó kh năng sinh màu - SO2 có tác d ng như ch t xúc tác ch ng oxy hoá, ví d SO2 kìm hãm tác d ng xúc tác oxy hóa c a Fe trong vi c t o màu c a các polyphenol - V i H2 có tác d ng là no hóa các n i ôi c a ch t màu t màu do thay i c u trúc Ví d : Quá trình hydrogen hóa d u cá ó làm m t s n xu t margarine thì d u cá cũng b m t màu Dùng tác nhân oxy hóa oxy hóa các... = CH2 – Cl OH 24 1.3.4 Các phương pháp khác - Dùng môi trư ng pH kh màu + Môi trư ng ki m: Kh màu cho d u cá, rong bi n Môi trư ng ki m có kh năng làm tăng quá trình oxy hóa ch t màu và có kh năng làm tăng quá trình hòa tan ch t màu + Môi trư ng acid: có tác d ng Hòa tan ch t màu Làm thay m t màu (kh màu i phân b di n tích trên nhóm mang màu t ó làm c a m c, kh màu xanh c a cá thu).[4] Sau khi tìm... ch t lý hóa c a Collagen ( nh t, nhi t bi n tính, màu s c, hàm lư ng các acid amin, kh i lư ng phân t ) ã ư c xác nh Tác gi Võ Qu c Văn và Hà Thanh Toàn (năm 2008) ã nghiên c u s n xu t gelatin t da cá Tra T p chí thương m i th y s n, s 5-6/2008 Tác gi Tr n Th Huy n (năm 2009) ã s d ng phương pháp hóa h c chi t rút Collagen t da cá Tra Ch t lư ng c a Collagen ã ư c ánh giá thông qua các ch tiêu c m... th t, m dư dính trên da, i u này giúp làm s ch da cá, thu n l i hơn cho các quá trình x lý v sau Da cá sau ó ư c r a s ch trong nư c mát r i ráo Dùng dao ho c keo c t mi ng da cá thành nh ng mi ng nh kích thư c u nhau 1×1 cm, m c ích c a quá trình này nh m giúp tính ng nh t c a m u cao và thu n l i hơn cho các quá trình x lý v sau Da cá sau khi c t nh ư c r a s ch, X lý ki m: Da cá ã c t nh ráo ư c... cá khi thu ho ch N u như m i ngày các doanh nghi p ch bi n các s n ph m cá Tra Vi t Nam tiêu th kho ng 4000 t n nguyên li u thì cũng h lo i ra kho ng 192 n 204 t n da cá Tra Cho lư ng da cá Tra này m i ch d ng l i ng nghĩa v i vi c n nay, hình th c x lý vi c m t ph n r t nh em ch bi n thành th c ph m như bánh ph ng, da cá t m gia v , m t ph n nh l khác s n xu t Gelatin, còn h u h t ph n l n lư ng da. .. NG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 I TƯ NG 2.1.1 Da cá Tra Da cá Tra ư c l y t xí nghi p ch bi n cá Tra xí nghi p ch bi n th y s n Thái Bình Dương – công ty c ph n Nam Vi t, khu công nghi p M Quý, phư ng M Quý, thành ph Long Xuyên, t nh An Giang Nguyên li u d ng ông block bao gói b ng PE, 5kg/block, nhi t trung tâm ttt ≤ -18oC, b o qu n nhi t tbq= -20 ± 2oC Hình 2.1: Nguyên li u da cá Tra 2.1.2 Hóa ch... nguyên li u da cá r t d i dào K t qu cho th y Collagen t da cá Tra t nh ng tiêu chu n không thua kém t các ngu n nguyên li u khác.[19] Hi n nư c ta có kho ng 168 doanh nghi p xu t kh u cá Tra, cá basa Các doanh nghi p này có kh năng tiêu th kho ng 4000 t n nguyên li u/ngày V i t l này, h ng ngày các nhà máy ch bi n th y s n th i ra môi trư ng m t lư ng r t l n ph ph ph m g m u, xương, m , da cá, …Theo . tài Nghiên cứu biện pháp tẩy màu cho Collagen sản xuất từ da cá Tra bằng phương pháp hóa học . Ý nghĩa khoa học của đề tài: Làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về sản xuất và tinh sạch Collagen. . - Nghiên cứu chế độ tẩy màu thích hợp cho quy trình sản xuất Collagen từ da cá Tra bằng phương pháp hóa học. 2 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. CÁ TRA VÀ DA CÁ TRA. 1.1.1. Khái quát chung về cá. 1.3.2. Các biện pháp hóa lý. 22 1.3.3. Các biện pháp hóa học 22 1.3.4. Các phương pháp khác. 24 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1. ĐỐI TƯỢNG. 25 2.1.1. Da cá Tra. 25