Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ bằng enzyme flavourzyme

Dịch đạm thủy phân có thể được sử dụng để sản xuất nước mắm công nghiệp khi bổ sung thêm muối, hương vị hoặc bột đạm thủy phân có thể được sử dụng bổ sung vào sản xuất nước mắm để tăng h

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lực học tập, rèn luyện của bản thân, tôi đã nhận được giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến:

Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nha Trang

Ban chủ nhiệm Khoa Chế Biến

Cô TS.Nguyễn Thị Mỹ Hương người đã tận tình hướng 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, công nghệ lạnh 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 như hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Sinh viên

Nguyễn Thị Bích Thảo

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1 Tìm hiểu về nguyên liệu 3

1.1.1 Tình hình khai thác và chế biến cá ngừ 3

1.1.1.1 Tình hình khai thác cá ngừ trên thế giới và Việt Nam 3

1.1.1.2 Tình hình xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam 5

1.1.1.3 Giới thiệu các loại các ngừ thường gặp ở Việt Nam, mùa vụ khai thác 8

1.1.2 Tình hình sản xuất các mặt hàng thủy sản từ nguyên liệu cá ngừ 12

1.1.3 Phế liệu cá ngừ và hướng tận dụng phế liệu 12

1.1.3.1 Phế liệu cá ngừ 12

1.1.3.2 Tận dụng phế liệu 13

1.2 Enzyme và sự thủy phân bằng enzyme 16

1.2.1 Giới thiệu chung về enzyme 16

1.2.2 Giới thiệu về enzyme protease và các ứng dụng của nó trong công nghiệp 17

1.3 Sản phẩm thủy phân và vai trò của chúng 20

1.3.1 Sản phẩm thủy phân 21

1.3.1.1 Dịch đạm thủy phân 21

1.3.1.2 Bột đạm thủy phân 21

1.3.1.3 Các sản phẩm phụ từ quá trình thủy phân 21

1.3.2 Vai trò của sản phẩm thủy phân 22

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Đối tượng nghiên cứu 23

2.1.1 Cá ngừ mắt to 23

2.1.2 Đầu cá ngừ mắt to 23

2.1.3 Enzyme Flavourzyme 23

2.2 Địa điểm nghiên cứu 24

2.3 Nội dung nghiên cứu 24

2.4 Phương pháp nghiên cứu 25

2.4.1 Xác định thành phần hóa học của phế liệu đầu cá ngừ 25

2.4.2 Quy trình dự kiến sản xuất các sản phẩm thủy phân 26

2.4.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kĩ thuật trong quá trình

thủy phân 27

2.4.3.1 Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu 27

2.4.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 29

2.4.3.3 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp 30

2.5 Phương pháp phân tích 32

2.6 Phương pháp xử lý số liệu 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ mắt to 33

3.1.1 Kết quả: 33

3.1.2 Nhận xét và thảo luận 33

3.2 Kết quả xác định các thông số kỹ thuật tối ưu 34

3.2.1 Kết quả xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu 34

3.2.2 Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 36

3.2.3 Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp 38

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 đầu cá ngừ mắt to 40

3.3.2 Thuyết minh quy trình 41

3.4 Chất lượng của sản phẩm thủy phân từ đầu cá ngừ mắt to 42

3.4.1 Chất lượng của dịch đạm thủy phân 42

3.4.2 Chất lượng của bột đạm thủy phân 43

3.4.3 Chất lượng của các sản phẩm phụ thu được từ quá trình thủy phân 45

3.4.3.1 Bột đạm không tan 46

3.4.3.2 Sản phẩm bột khoáng 48

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 50

1 KẾT LUẬN 50

2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

PHỤ LỤC 1

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Tỉ lệ các thành phần của cá ngừ 13

Bảng 2.1 Điều kiện hoạt động tối thích của enzyme FlavourzymeTM 24

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của đầu cá ngừ mắt to (%) 33

Bảng 3.2 Thành phần hóa học của đầu cá Tầm, cá Leo, cá Đãnh và cá ngừ vây vàng (%) 33

Bảng 3.3 Chỉ tiêu cảm quan dịch thủy phân 42

Bảng 3.4 Chỉ tiêu hóa học của dịch thủy phân 42

Bảng 3.5 Chỉ tiêu cảm quan bột đạm thủy phân 43

Bảng 3.6 Các chỉ tiêu hóa học của bột đạm thủy phân 43

Bảng 3.7 Thành phần axit amin từ bột đạm thủy phân đầu cá ngừ mắt to 44

Bảng 3.8 Chỉ tiêu cảm quan bột đạm không tan 46

Bảng 3.9 Chỉ tiêu hóa học của bột đạm không tan 46

Bảng 3.10 Thành phần amin từ bột đạm không tan 47

Bảng 3.11 Chất lượng cảm quan của bột khoáng 48

Bảng 3.12 Thành phần hóa học của bột khoáng 48

DANH MỤC HÌNH

Trang Hình 1.1 Nhập khẩu cá ngừ mắt to tươi đông lạnh từ Việt Nam của một số quốc

gia năm 2004 4

Hình 1.2 Tình hình xuất khẩu cá ngừ nước ta từ năm 2007 – 2010 7

Hình 1.3 Cá ngừ ồ 8

Phân bố: chủ yếu ở vùng biển 9

Hình 1.4 Cá ngừ chù 9

Hình 1.5 Cá ngừ chấm 9

Hình 1.6 Cá ngừ bò 9

Hình 1.7 Cá ngừ sọc dưa 10

Hình 1.8 Cá ngừ vằn 10

Hình 1.9 Cá ngừ vây vàng 11

Hình 1.10 Cá ngừ mắt to 11

Hình 1.11 Cá ngừ dùng làm sashimi và sushi ở Nhật Bản 12

Hình 1.12 Các mức ứng dụng của phế liệu có thể ứng dụng trong thực tế 16

Hình 2.1 Cá ngừ mắt to 23

Hình 2.2 Xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ mắt to 25

Hình 2.3 Quy trình thủy phân dự kiến đầu cá ngừ mắt to 26

Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme thích hợp 28

Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 30

Hình 2.6 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp 31

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến lượng đạm trong dịch thủy phân thu được từ 100g cá ngừ 34

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến tỷ lệ đạm axit amin/đạm tổng số trong dịch đạm thủy phân thu được từ 100 g đầu cá 35

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến lượng đạm trong dịch thủy phân thu được từ 100g cá ngừ 36

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến tỷ lệ đạm axit amin/đạm tổng số trong dịch đạm thủy phân thu được từ 100 g đầu cá 37

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến lượng đạm trong dịch thủy phân thu được từ 100 g đầu cá 38

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến tỷ lệ đạm axit amin/đạm tổng

số trong dịch đạm thủy phân thu được từ 100g đầu cá 38

Hình 3.7 Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá ngừ mắt to 40

Hình 3.8 Dịch đạm thủy phân 42

Hình 3.9 Bột đạm thủy phân 43

Hình 3.10 Các sản phẩm thu được từ sự thủy phân đầu cá ngừ mắt to bằng enzyme Flavourzyme (A: bột khoáng, B: bột đạm không tan, C: bột đạm

thủy phân, D: dầu cá) 45

Hình 3.11 Sản phẩm bột đạm không tan 46

Hình 3.12 Sản phẩm bột khoáng 48

LỜI MỞ ĐẦU

“Phế liệu thủy sản” là cụm từ mà lâu nay ta vẫn hay thường dùng để chỉ cho các phần còn lại của quá trình chế biến như đầu, xương, vây, vẩy, nội tạng… Thế nhưng, ngày nay nó được gọi là nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến Chẳng hạn như: sản xuất chitin, chitosan từ vỏ tôm có nhiều ứng dụng trong thực tiễn mang lại hiệu quả kinh tế cao Sản xuất bột khoáng từ xương cá tra hay chiết xuất enzyme từ nội tạng cá, đầu tôm cũng đã đạt được những kết quả khả quan

Việc tận thu phế liệu thủy sản thật sự cần thiết khi mà sản lượng đánh bắt thủy sản giảm đi trong những năm gần đây do tình trạng khai thác quá mức Cá ngừ

là mặt hàng thủy sản xếp thứ ba trong kim ngạch xuất khẩu thủy sản sau tôm và cá tra Theo báo cáo của tổ chức FAO, cá ngừ mắt to ở Ấn Độ Dương bắt được nhiều nhất trong những năm 1999 vào khoảng 150.000 tấn nhưng đã giảm xuống còn 130.000 tấn trong năm 2007 Trong khi đó, nhu cầu tiêu sản phẩm thủy sản của con người ngày càng cao Trước kia, một số ít phế liệu thủy sản được tận dụng làm bột

cá, một phần tận dụng làm thức ăn tươi cho vật nuôi và phần lớn thải bỏ ra môi trường vừa gây lãng phí, vừa ô nhiễm môi trường Vì thế việc sử dụng hợp lý và hiệu quả lượng phế liệu cá rất lớn do các nhà máy chế biến cá tạo ra hàng ngày để sản xuất ra các sản phẩm mới có giá trị kinh tế cao là một yêu cầu cấp thiết Chúng vừa có thể làm tăng giá trị của phế liệu, giải quyết một lượng lớn phế liệu đang còn tồn đọng, vừa làm giảm đáng kể ô nhiễm môi trường do thủy sản gây ra Một trong những hướng giải quyết yêu cầu trên là sản xuất các sản phẩm thủy phân từ phế liệu đầu cá Chúng có hàm lượng amin cao, lại dễ hấp thụ, tiêu hóa rất cần thiết cho phát triển của cơ thể Hơn nữa, mùi vị của chúng hấp dẫn, dễ dàng dẫn dụ các loài tôm cá tới ăn Sản phẩm thủy phân có thể được dùng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi nói chung và đặc biệt là cho ngành thủy sản nói riêng Ví dụ như bột cá là thành phần quan trọng không thể thiếu trong thức ăn chăn nuôi gia súc và nuôi thủy sản Lượng thức ăn cho chăn nuôi gia súc và nuôi thủy sản ở nước ta cần khoảng 300.000 tấn/năm, trong đó, bột cá sản xuất công nghiệp chỉ đáp ứng 1/10 nhu cầu

Do vậy, phải nhập khẩu Trên thực tế, người nuôi sử dụng bột cá tự chế là chủ yếu, nhưng việc sản xuất và chế biến bột cá tự chế còn nhiều bất lợi thậm chí còn gây ô nhiễm môi trường Như vậy, việc sản xuất bột đạm từ đầu cá sẽ đáp ứng được một phần nhu cầu về protein của vật nuôi, thủy sản cũng như giải quyết nhu cầu về bột

cá như hiện nay Chúng cũng có thể được sử dụng làm bột cá thực phẩm nếu được tinh sạch Dịch đạm thủy phân có thể được sử dụng để sản xuất nước mắm công nghiệp khi bổ sung thêm muối, hương vị hoặc bột đạm thủy phân có thể được sử dụng bổ sung vào sản xuất nước mắm để tăng hàm lượng đạm Với các sản phẩm phụ của quá trình thủy phân như: bột khoáng, lipid có thể sử dụng trong việc sản xuất thực phẩm chức năng hoặc trong sản xuất thức ăn cho động vật thủy sản

Với sản lượng đánh bắt cá ngừ thế giới khoảng 4 triệu tấn/năm, trong đó

40-60% là phế liệu trong chế biến [24] Như vậy, tận thu phế liệu còn có nghĩa về mặt

môi trường đồng thời nâng cao giá trị sử dụng từ nguồn “nguyên liệu” này Việc ứng dụng công nghệ enzyme cho quá trình thu hồi này có thể cho ra các sản phẩm

đa dạng

Dưới sự hướng dẫn của cô Nguyễn Thị Mỹ Hương, tôi đã thực hiện đề tài:

“ Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ bằng enzyme Flavourzyme”

Do thời gian thực hiện đề tài có hạn, kinh nghiệm và năng lực bản thân còn hạn chế nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong sự đóng góp của quý thầy cô cùng toàn thể các bạn để báo cáo được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Bích Thảo

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 Tìm hiểu về nguyên liệu

1.1.1 Tình hình khai thác và chế biến cá ngừ

1.1.1.1 Tình hình khai thác cá ngừ trên thế giới và Việt Nam

Theo thống kê của FAO sản lượng cá ngừ trên thế giới đầu những năm 1950 chỉ đạt 5 trăm nghìn tấn và tăng lên gần 1 triệu tấn trong những năm 1960 Đến năm

1984 tăng lên 2 triệu tấn và hơn 4 triệu tấn vào năm 2003 Trong số 4,3 triệu tấn cá ngừ đánh bắt năm 2005 thì có tới 65% sản lượng cá khai thác ở Thái Bình Dương, 23% ở Ấn Độ Dương, 12% ở Đại Tây Dương Trong đó, cá ngừ vây vàng chiếm

34%, cá ngừ mắt to chiếm 10% tổng sản lượng cá ngừ trên thế giới [7]

Thống kê gần đây của FAO, năm 2008 tổng sản lượng khai thác cá ngừ chủ yếu là cá ngừ vằn, cá ngừ vây vàng, cá ngừ mắt to, cá ngừ vây dài và cá ngừ vây xanh không tăng cao so với những năm 2005-2006 khoảng 4,35 triệu tấn[11] Đây

là vấn đề mà hiện nay nhiều tổ chức quan tâm Do vậy, tháng 11/2010, Ủy ban quốc

tế về Bảo tồn Cá ngừ vây xanh Đại Tây Dương (ICCAT) đã nhất trí giảm khoảng 40% hạn ngạch khai thác năm 2011 đối với cá ngừ vây xanh tại Đông Đại Tây Dương từ 13.500 tấn xuống còn 6.000 tấn Ngoài ra, một số nước thành viên trong

Ủy ban Bảo tồn Cá ngừ vây xanh phương Nam (CCSBT) cũng đề xuất giảm 20% hạn ngạch khai thác cá ngừ tại vùng này trong năm 2011 từ 11.810 tấn xuống còn

9.449 tấn [10].

Sản phẩm chế biến từ cá ngừ khá đa dạng từ dạng tươi sống (sashimi), đông lạnh, đóng hộp và xông khói Trong đó, nổi trội hơn hết là các sản phẩm được chế biến dạng tươi sống và đông lạnh Màu sắc của cơ thịt cá ngừ là một trong những nhân tố chính quyết định chất lượng và giá của sản phẩm Cơ thịt cá ngừ tươi thường có màu đỏ tươi và thường được xếp hạng chất lượng cao nhất dùng để chế biến các sản phẩm tươi sống (sashimi)

Nói về tình hình tiêu thụ cá ngừ trên thế giới, các thị trường như Nhật Bản,

Mỹ, EU… vẫn chiếm ưu thế

24%

5%2%3%

Janpan 66% USA 24%

Thailand 5% Malaisia 2% Other 3%

Hình 1.1 Nhập khẩu cá ngừ mắt to tươi đông lạnh từ Việt Nam của một số

quốc gia năm 2004

Theo số liệu thống kê của TS Đào Mạnh Sơn: trữ lượng cá nổi lớn ở vùng biển xa bờ miền Trung và Ðông Nam Bộ nước ta ước tính vào khoảng 1.156.000 tấn và khả năng khai thác bền vững là 405.000 tấn, trong đó trữ lượng cá ngừ vằn khoảng 618.000 tấn, cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to vào khoảng 44.853- 52.591 tấn và khả năng khai thác bền vững của cá ngừ vằn là 216.000 tấn, cá ngừ vây vàng

và cá ngừ mắt to khoảng 17.000 tấn [6]

Theo điều tra của Viện nghiên cứu Hải sản, biển Việt Nam có nhiều loài cá ngừ vằn, cá ngừ chù, cá ngừ ồ có kích thước nhỏ Ngư trường đánh bắt chủ yếu là vùng giữa biển Đông, tức là vùng biển miền Trung, thuộc các tỉnh Phú Yên, Khánh Hoà, Bình Thuận và vùng biển Đông và Tây Nam Bộ Vịnh Bắc Bộ cũng

có cá ngừ nhưng ít hơn Theo ước tính của các chuyên gia, sản lượng cá ngừ của biển Việt Nam đạt trên 30.000 tấn/năm Họ cá thu ngừ là 1 trong 5 họ cá biển có sản lượng khai thác cao, chiếm trên 1% tổng sản lượng cá biển khai thác của cả nước Trong họ cá thu ngừ, cá ngừ vằn chiếm nhiều nhất tới 60,7%, tiếp đó là cá ngừ ồ, cá ngừ chù… Ở Việt Nam, cá ngừ được khai thác bằng lưới vây, lưới rê trôi, câu cần, câu vàng và nghề đăng Nghề rê khơi khai thác xa bờ chiếm 48% sản lượng

của cả nước, chủ yếu khai thác cá ngừ vằn Nghề câu vàng tập trung chủ yếu ở Phú

Yên, Khánh Hoà, nghề này khai thác chủ yếu cá ngừ vây vàng (chiếm 40%) [14]

Nghề lưới vây của nước ta do thiếu thiết bị dò cá và thu hút cá nên chưa đạt sản lượng cao Hiện đang có một số nghiên cứu để tăng công suất đánh bắt cá ngừ

1.1.1.2 Tình hình xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam

Theo báo cáo mới nhất của Tổng cục Hải quan Việt Nam: Quý I/2008, Việt Nam đã xuất khẩu được 8.788 tấn cá ngừ với tổng trị giá xấp xỉ 28,4 triệu USD, giảm 25,1% về khối lượng (KL) và 32,5% về giá trị (GT) so với cùng kỳ năm trước Trong đó, riêng tháng 3, cả nước đã xuất khẩu 4.837 tấn cá ngừ tương đương 16,3 triệu

USD, tăng 13,1% về lượng, nhưng giảm 4,3% về giá trị so với cùng kỳ năm trước [19]

Ba tháng đầu năm 2010, xuất khẩu cá ngừ của cả nước đạt 19,7 nghìn tấn, đạt giá trị 84,3 triệu USD, tăng 96,8% về khối lượng và 146,2% về giá trị so với cùng chu kỳ năm 2009 Tháng 3 năm 2010, xuất khẩu cá ngừ sang một số thị trường chính đạt mức tăng trưởng cao về giá trị như: Mỹ (167,2%), Nhật Bản (101,2%), Canada (137,2%) và Croatria (196,2%), LiBăng tăng mạnh với (249,6%) so với cùng kỳ năm ngoái Trong đó, các nước EU (chủ yếu là Đức, Hà Lan và Tây Ban Nha) lại giảm giá trị nhập khẩu mặt hàng này từ Việt Nam (từ 6,1% - 33,5%) so với

cùng kỳ năm 2009 [16] Tính đến hết ngày 30/11/2010, Mỹ đã nhập khẩu trên

27.000 tấn cá ngừ từ Việt Nam, đạt trị giá 120 tiệu USD, tăng 54,6 % về khối lượng

và 94,6 % về giá trị so với cùng kỳ năm 2009

Với thị trường EU, Việt Nam đã xuất khẩu trên 15.690 tấn cá ngừ, trị giá gần

57 triệu USD, tăng 3,9% về khối lượng và 12% về giá trị so với cùng kỳ năm ngoái

Riêng tại Nhật, do nhu cầu tiêu dùng của người dân, sử dụng cá ngừ để chế biến món ăn Nhật (sushi và sashimi) vẫn ở mức cao Tính đến 11 tháng năm 2010, Nhật Bản đã nhập khẩu trên 4350 tấn cá ngừ từ Việt Nam, trị giá trên 20,8 triệu USD

Có thể nói năm 2010 được coi là năm thành công của cá ngừ Việt Nam Khối lượng xuất khẩu cá ngừ cả năm 2010 đạt khoảng 82,6 nghìn tấn trị giá 287 triệu USD Giá xuất khẩu trung bình sang các thị trường chính (Mỹ, EU, Nhật Bản) đều ở

mức cao 4,41 USD/kg, 3,6 USD/kg và 4,78 USD/kg [20]

Với những con số khả năng trên, để năm 2011 kim ngạch xuất khẩu mặt hàng này vẫn tiếp tục duy trì tại các thị trường, doanh nghiệp Việt Nam cần đẩy mạnh hơn nữa chất lượng sản phẩm

Xu hướng xuất khẩu cá ngừ năm 2011

1 Nâng cao chất lượng và phát triển thương hiệu cá ngừ Việt Nam

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng toàn cầu, ngoài việc

đa dạng hóa sản phẩm, năm 2011 các doanh nghiệp Việt Nam sẽ chú trọng nâng cao chất lượng và phát triển thương hiệu riêng của cá ngừ Việt Nam

Ngày 27/11/2010, Hiệp hội Cá ngừ Việt Nam đã chính thức được thành lập với 36 thành viên Đây không chỉ là cầu nối giữa ngư dân với doanh nghiệp mà còn

là nhân tố quan trọng thúc đẩy sự lớn mạnh, bền vững của thương hiệu cá ngừ Việt Nam trên thị trường thế giới Hiệp hội đề ra mục tiêu sản lượng khai thác cá ngừ đại dương năm 2011 là 15.000 tấn, tiêu thụ 120.000 tấn (gồm cả cá ngừ nhập khẩu để chế biến) và năm 2015 là 30.000 tấn, tiêu thụ 200.000 tấn Đồng thời phát triển

nhanh đội tàu khai thác cá ngừ công nghiệp hiện đại và đạt tiêu chuẩn [12]

2 Tận dụng cơ hội từ việc cắt giảm hạn ngạch khai thác cá ngừ của một

số nước

Tháng 11/2010, Ủy ban quốc tế về Bảo tồn Cá ngừ vây xanh Đại Tây Dương (ICCAT) đã nhất trí giảm khoảng 40% hạn ngạch khai thác năm 2011 đối với cá ngừ vây xanh tại Đông Đại Tây Dương từ 13.500 tấn xuống còn 6.000 tấn

Ngoài ra, một số nước thành viên trong Ủy ban Bảo tồn Cá ngừ vây xanh phương Nam (CCSBT) cũng đề xuất giảm 20% hạn ngạch khai thác cá ngừ tại vùng này trong năm 2011 từ 11.810 tấn xuống còn 9.449 tấn Đây là cơ hội lớn để các doanh nghiệp đẩy mạnh xuất khẩu và mở rộng thêm thị trường mới cho cá ngừ Việt Nam

3 Dự báo

Trước những thuận lợi về thị trường và giá xuất khẩu, dự báo xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam trong năm 2011 sẽ tiếp tục tăng và đạt giá trị khoảng 300 triệu

USD [11]

Chỉ tính riêng ba tháng đầu năm 2011, cá ngừ Việt Nam được xuất sang 66

thị trường trên thế giới Với sự tham gia của 77 doanh nghiệp trong nước [15]

Hình 1.2 Tình hình xuất khẩu cá ngừ nước ta từ năm 2007 – 2010 [11]

1.1.1.3 Giới thiệu các loại các ngừ thường gặp ở Việt Nam, mùa vụ khai thác [6]

Cá ngừ thuộc họ cá thu ngừ (Scombridae) có giá trị kinh tế quan trọng nhất ở biển Việt Nam Cá ngừ phân bố ở khắp các vùng biển Việt Nam, kích thước cá tương đối lớn (6 loài có kích thước từ 20-70 cm, khối lượng từ 0,5-4 kg Riêng hai loài cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to có kích thước lớn 70 – 200 cm, khối lượng 1,6 – 64 kg) Căn cứ vào tập tính di cư có thể chia cá ngừ ở Việt Nam thành 2 nhóm nhỏ: ♦ Nhóm các loài có kính thước nhỏ, di cư trong phạm vi địa lý hẹp

♦ Nhóm các loài di cư đại dương

Mùa vụ khai thác cá ngừ ở vùng biển Việt Nam gồm hai vụ, vụ chính bắt đầu

từ tháng 4 đến tháng 8, vụ phụ từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau Cá ngừ thường tập trung thành đàn và di cư, trong đàn thường bao gồm một số loài khác nhau Nghề khai thác chủ yếu là lưới vây, rê, câu và đăng Nghề câu vàng mới được du nhập từ những năm 1990 đã nhanh chóng trở thành một nghề khai thác cá ngừ quan trọng

Cá ngừ nhỏ, phân bố địa phương

Đây là các loài cá ngừ có kích cỡ nhỏ (từ 20÷70 cm, trọng lượng từ 0,5÷4 kg), có giá trị kinh tế thấp, chủ yếu tiêu thụ nội địa

* Cá ngừ ồ

Tên tiếng Anh: bullet tuna

Tên khoa học: auxis rochei

(Risso, 1810)

Hình 1.3 Cá ngừ ồ

Phân bố: vùng biển miền Trung

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: lưới vây, vó, rê, đăng

Kích thước khai thác: từ 140÷310mm, chủ yếu 260 mm

Dạng sản phẩm: ăn tươi, phơi khô, đóng hộp, hun khói

* Cá ngừ chù

Tên tiếng Anh: frigate mackerel

Tên khoa học: auxis thazard

(Lacepede,1803)

Phân bố: chủ yếu ở vùng biển

Hình 1.4 Cá ngừ chù

miền Trung, Đông và Tây Nam Bộ

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: lưới vây, rê, đăng

Kích thước khai thác: dao động 150÷310 mm, chủ yếu 250 ÷260 mm

Dạng sản phẩm: ăn tươi, phơi khô, đóng hộp, hun khói

* Cá ngừ chấm

Tên tiếng Anh: eastern little tuna

Tên khoa học: euthynnus affinis

(Canner, 1850)

Phân bố: chủ yếu bắt gặp ở vùng

biển miền Trung và Nam Bộ

Mùa vụ khai thác: quanh năm Hình 1.5 Cá ngừ chấm

Ngư cụ khai thác: lưới vây, rê, đăng

Kích cỡ khai thác: 240÷450 mm, chủ yếu 360 mm

Dạng sản phẩm: ăn tươi, đóng hộp, hun khói

* Cá ngừ bò

Tên tiếng Anh: longtail tuna

Tên khoa học: thunnus tonggol

(Bleeker, 1851)

Phân bố: ở vịnh Bắc bộ, Trung

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: lưới rê, câu, đăng, vây

Kích thước khai thác: 400÷700 mm

Dạng sản phẩm: ăn tươi, đóng hộp

* Cá ngừ sọc dưa

Tên tiếng Anh: striped tuna

Tên khoa học: sarda orientalis Hình 1.7 Cá ngừ sọc dưa

(Temminek & Schlegel, 1844)

Phân bố: vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: đăng, rê, vây, câu, mành

Kích thước khai thác: 450÷750 mm

Dạng sản phẩm: ăn tươi, ướp muối, đóng hộp

Cá ngừ di cư đại dương

Ngoài cá ngừ vằn, các loài khác trong nhóm này đều có kích thước lớn (từ 700

÷2000 mm, khối lượng từ 1,6÷64 kg), có giá trị kinh tế cao và có nhu cầu lớn trên thị trường thế giới

Phạm vi di cư đại dương

* Cá ngừ vằn

Tên tiếng Anh: skipjack tuna

Tên khoa học: katsuwonus pelamis

(Linnaeus, 1758)

Phân bố: chủ yếu ở vùng biển

miền Trung, vùng biển khơi bắt Hình 1.8 Cá ngừ vằn

gặp nhiều hơn vùng biển ven bờ

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: lưới rê, vây, câu vàng, câu giật, câu kéo

Kích thước khai thác: dao động 240÷700 mm, chủ yếu 480÷560 mm

Dạng sản phẩm: Ăn tươi, đóng hộp

* Cá ngừ vây vàng

Tên tiếng Anh: yellowfin tuna

Tên khoa học: thunnus albacares

(Bonnaterre, 1788)

Phân bố : ở vùng biển nhiệt đới ở vùng Hình 1.9 Cá ngừ vây vàng

biển xa bờ miền Trung và Đông Nam bộ

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: câu vàng, rê, đăng

Kích thước khai thác: đối với lưới rê, kích thước dao động 490÷900 mm, đối với câu vàng 500÷2.000 mm

Dạng sản phẩm: ăn tươi, đóng hộp

* Cá ngừ mắt to

Tên tiếng Anh: bigeye tuna

Tên khoa học: thunnus obesus (Lowe, 1839)

Phân bố: ở vùng biển xa bờ miền

Trung và Đông Nam bộ

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: câu vàng, rê, đăng Hình 1.10 Cá ngừ mắt to

Kích thước khai thác: 600÷1.800 mm

Dạng sản phẩm: ăn tươi, đóng hộp

♦ Mùa vụ khai thác

Mùa vụ khai thác cá ngừ ở vùng biển Việt Nam gồm hai vụ, vụ chính bắt đầu

từ tháng 4 đến tháng 8, vụ phụ từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau Cá ngừ thường tập trung thành đàn và di cư, trong đàn thường bao gồm một số loài khác nhau Nghề khai thác chủ yếu là lưới vây, rê, câu và đăng Nghề câu vàng mới được du nhập từ những năm 1990 đã nhanh chóng trở thành một nghề khai thác cá ngừ quan trọng

1.1.2 Tình hình sản xuất các mặt hàng thủy sản từ nguyên liệu cá ngừ

Hiện nay, cá ngừ đại dương là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, đứng thứ ba sau tôm và cá tra, hàng năm thu về cho đất nước một nguồn ngoại tệ lớn Phần lớn cá ngừ được xuất khẩu nguyên con sang các thị trường như: Nhật Bản, Mỹ, Đài Loan, EU… Ở Nhật thì mặt hàng từ cá ngừ dùng làm sashimi và sushi Cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to thường được sử dụng để làm

hai mặt hàng này [10]

Hình 1.11 Cá ngừ dùng làm sashimi và sushi ở Nhật Bản

Và một phần nhỏ cá ngừ đại dương có khối lượng dưới 30kg/con hoặc có chất lượng thấp được các cơ sở chế biến mua làm nguyên liệu chế biến thành các sản phẩm khác như cá ngừ xông khói, đóng hộp, phi lê…

1.1.3 Phế liệu cá ngừ và hướng tận dụng phế liệu

1.1.3.1 Phế liệu cá ngừ

Phế liệu từ cá ngừ tùy thuộc vào phương pháp chế biến và loại sản phẩm chế biến Thông thường phế liệu cá ngừ bao gồm: đầu, xương, da, nội tạng… Tỷ lệ giữa các thành phần phế liệu với nhau cũng phụ thuộc vào giống loài

1.1.3.2 Tận dụng phế liệu

Sản lượng khai thác cá ngừ trên thế giới đạt khoảng trên 4 triệu tấn, trong đó

có 40÷60% là phế liệu trong chế biến Trong đó, cá ngừ đóng hộp chỉ khoảng 1/3 toàn bộ thân cá là có thể dùng để gia tăng giá trị Hằng năm, phế liệu từ ngành chế biến cá ngừ đóng hộp ước đạt khoảng 450.000 tấn Bởi vậy, ngành công nghiệp chế biến cá ngừ phải tìm cách để tận dụng các phế liệu sẵn có, làm cho chúng trở thành những sản phẩm có giá trị, từ đó tăng thêm thu nhập cho doanh nghiệp

Ở nước ta sản lượng cá ngừ khai thác trên 30.000 tấn mỗi năm, như vậy lượng phế liệu cá ngừ ước tính khoảng 12.000÷18.000 tấn Đây là một nguồn phế liệu khá lớn, cần nhiều biện pháp thích hợp để tận dụng góp phần nâng cao giá trị trên một đơn vị nguyên liệu Phế liệu cá ngừ gồm vây, đầu, xương, nội tạng cá… Đây là nguồn tài nguyên quý giá, nếu tận dụng để gia tăng giá trị thì có thể đem lại lợi nhuận rất lớn

Năm 2004, Srilanka đã xuất khẩu 8.000 tấn cá ngừ, trong đó khoảng 4.500 tấn sẽ trở thành phế liệu Nhờ có dịch vụ hậu cần tốt, có khả năng truy xuất nguồn gốc nguyên liệu và tiêu chuẩn vệ sinh cao, ngoài việc chế biến cá ngừ Srilanka có khả năng để xử lý tốt các phế liệu cá ngừ để làm tăng giá trị sử dụng cho chúng Cá ngừ ủ xilô chẳng hạn, có thể làm nguyên liệu cho các công ty sản xuất thức ăn, xương cá cho các công ty dược phẩm và thức ăn, còn da và nội tạng của cá dùng cho các công ty dược phẩm và thực phẩm Nếu sản lượng phế liệu ở nhà máy ít hơn

1÷2 tấn/ngày thì không đủ để sản xuất các sản phẩm có quy mô lớn như bột cá Ủ xilô cá ngừ thì không như vậy, nó không phụ thuộc vào lượng phế liệu trong chế biến Xilô cá là một sản phẩm dạng lỏng được làm từ cá nguyên con hoặc các bộ phận của cá mà không cần phải bổ sung bất kỳ một nguyên liệu nào khác ngoài một loại axit còn quá trình hóa lỏng là do enzyme có sẵn trong cá Lợi ích của việc ủ xilô là lượng đạm và các axit amin trong dịch cao, đặc biệt là lysine Chính vì lý do

đó mà ủ xilô cá thường được bổ sung vào thức ăn cho lợn, gia cầm và thức ăn nuôi thủy sản thay cho bột cá (thành phần đắt nhất trong thức ăn chăn nuôi)

Nội tạng và xương cá có thể sử dụng làm chất thủy phân protein Các chất thủy phân là các protein bị phân tách về mặt hóa học hoặc sinh học thành các chuỗi peptit có kích thước khác nhau Người ta đã tìm thấy các đặc điểm của gastrin và cholecystokinins (các phân tử kích thích bài tiết có phạm vi hoạt động lớn từ kích thích tổng hợp hóa học protein đến tiết ra các enzyme tiêu hóa) trong dịch thủy phân

dạ dày cá ngừ khi sử dụng Alcalase để thủy phân Sử dụng các enzyme khác để thủy phân có lẽ làm tăng chuỗi peptid với các hoạt tính sinh học khác

Bột xương cá ngừ có tiềm năng trở thành một sản phẩm phụ giá trị gia tăng trong nghành công nghiệp chế biến cá ngừ Xương cá chứa tỷ lệ canxi và photpho thích hợp có thể sử dụng để bổ sung canxi trong thực phẩm Tuy nhiên, cho đến nay, xương cá được dùng chủ yếu trong thức ăn gia súc Các thực phẩm bổ sung bột xương cá ngừ có thể là một sản phẩm thay thế cho các loại thuốc chống bệnh loãng xương

Gelatin là một dạng thủy phân colagen (protein mô liên kết) và là một dạng keo protein được dùng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Phần lớn gelatin được sản xuất

từ bì lợn và da bò.Nhưng bệnh bò điên, bệnh lở mồm long móng, bệnh heo tai xanh bùng phát liên tục trong những năm gần đây, gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe con người Vì thế người ta hạn chế sử dụng các phế liệu của động vật có vú Gelatin cá được ứng dụng để làm các vỏ nhộng nhỏ, các màng nhạy sáng và một thành phần hoạt tính trong dầu gội chứa protein Sự tạo gel cần nhiều phân tử lớn, tốt nhất là lớn hơn 10.000 Dalton Gelatin chiết xuất từ da cá ngừ chứa tỷ lệ lớn các phân tử

lớn hơn 10.000 Dalton nên có đặc tính tạo gel tốt và có thể sử dụng trong công nghiệp thực phẩm

Dầu cá biển rất có lợi cho sức khỏe con người như làm giảm bệnh tim mạch, bệnh cao huyết áp, tăng khả năng miễn dịch Chỉ duy nhất trong dầu cá chứa một lượng lớn các chuỗi axit béo không no không có khả năng sinh cholesterol như axit eicosapentaenoic (EPA, C20:5n-3) và docosahexaenoic (DHA, C22:6n-3)

Dầu ở mắt cá ngừ chứa hàm lượng lipit tổng là 22,4%, trong đó có các axit béo không no (PUFA) không có khả năng sinh cholesterol Trong 100g dầu chiết xuất, DHA chiếm 19,7g/100g và EPA 3,9g/100g Hàm lượng các axit béo omega 6

là 3,8g/100g và các axit béo không bão hòa đơn (MUFA) 23,3g/100g Số liệu này cho thấy, dầu mắt cá ngừ là nguồn cung cấp PUFA và MUFA (hai chất vô cùng quan trọng đối với sức khỏe)

Vì nguồn lợi hải sản có hạn nên cần phải sử dụng công nghệ an toàn, chi phí thấp mà hiệu quả cao để tận dụng hết nguồn nguyên liệu cập bến, phục vụ cho tiêu dùng của con người và tăng thêm giá trị trong các ngành thực phẩm, công nghiệp chế biến thức ăn và công nghiệp dược phẩm, làm tăng lợi nhuận cho ngành công nghiệp này và là một giải pháp thân thiện với môi trường, giải quyết vấn đề phế thải

Như vậy ta có thể tóm tắt khả năng ứng dụng của phế liệu như sau [22]:

Hình 1.12 Các mức ứng dụng của phế liệu có thể ứng dụng trong thực tế

Trong thực tế, phế liệu thủy sản được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Phần lớn chúng được sử dụng làm thức ăn cho nông nghiệp như tận thu phế liệu cá để làm phân bón cho cây trồng Nâng lên mức cao hơn nữa thì phế liệu được ứng dụng cho chăn nuôi, thực phẩm cho con người Và từ phế liệu người ta có thể tạo ra các sản phẩm có giá trị cao như chitin, chitosan….có thể ứng dụng trong lĩnh vực y học

1.2 Enzyme và sự thủy phân bằng enzyme

1.2.1 Giới thiệu chung về enzyme

Enzyme là protein có hoạt tính xúc tác Người ta đã khám phá ra rằng các enzyme đa xúc tác cho hầu hết các phản ứng hoá học xảy ra trong cơ thể sống, đảm

bảo cho quá trình chuyển hoá các chất trong cơ thể sống tiến hành với tốc độ nhịp nhàng, cân đối theo những chiều hướng xác định Như vậy, enzyme đảm bảo cho sự trao đổi thường xuyên giữa cơ thể sống và môi trường ngoài, nghĩa là đảm bảo cho

sự tồn tại của cơ thể sống

Enzyme có hiệu suất xúc tác cực kỳ lớn Nó có thể gấp hàng trăm, hàng nghìn, hàng triệu lần các chất xúc tác vô cơ và hữu cơ khác Ví dụ trong phản ứng thuỷ phân saccharose nếu dùng saccarase làm chất xúc tác thì tốc độ phản ứng tăng gấp 2.1012 lần so với khi dùng làm chất xúc tác Điều quan trọng nữa là enzyme có thể thực hiện hoạt động xúc tác trong điều kiện nhẹ nhàng, ở áp suất và nhiệt độ bình thường của cơ thể, pH môi trường gần pH sinh lý Hơn nữa enzyme lại có khả năng lựa chọn cao đối với kiểu phản ứng mà nó xúc tác cũng như đối với chất mà

nó tác dụng

Do những đặc điểm trên, việc nghiên cứu và ứng dụng enzyme có ý nghĩa to lớn về mặt lý thuyết cũng như về mặt thực tế áp dụng

1.2.2 Giới thiệu về enzyme protease và các ứng dụng của nó trong công nghiệp

Enzyme mang đầy đủ các tính chất của một chất xúc tác, nó là một trong những chất xúc tác sinh học có cường lực xúc tác mạnh hơn nhiều so với chất xúc tác thông thường Trong sản xuất công nghiệp, enzyme thường được dùng làm chất xúc tác để giảm thiểu các chất độc hại ra ngoài môi trường thay vì sử dụng các chất xúc tác hoá học khác Đây cũng là cách gián tiếp hạn chế sự ô nhiễm môi trường phù hợp với xu thế phát triển hiện nay

Trong những năm gần đây ngành công nghệ sinh học phát triển ngày càng mạnh mẽ và thu được nhiều lợi nhuận mang lại kinh tế cao Một trong những lĩnh vực được quan tâm nhiều nhất của công nghệ sinh học là công nghệ sản xuất ra các chế phẩm enzyme trong đó có enzyme protease Enzyme protease xúc tác quá trình

thủy phân các liên kết peptid (-CO-NH-) trong phân tử protein và các polipeptid

H

R1

O O

H

H H

R2

+

♦ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bằng enzyme

Tốc độ thuỷ phân bằng enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, cụ thể là [4]:

- Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất

lớn, vận tốc thuỷ phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme Khi nồng độ enzyme tăng thì tốc độ phản ứng thuỷ phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax ,nếu nồng độ enzyme tiếp tục tăng, tốc độ phản ứng thuỷ phân bởi enzyme tăng không đáng kể, thậm chí không tăng

- Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: nồng độ cơ chất có ảnh hưởng lớn tới tốc

độ phản ứng thuỷ phân, khi càng tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thuỷ phân càng tăng, nhưng khi tốc độ phản ứng thuỷ phân đạt đến giới hạn v = vmax, nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất, vận tốc phản ứng thuỷ phân hầu như không tăng

- Ảnh hưởng của các chất kìm hãm: chất kìm hãm (hay chất ức chế) là

những chất vô cơ hay hữu cơ mà khi có sự hiện diện của chúng, enzyme có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính Với mỗi enzyme ta có các chất kìm hãm khác nhau, vì vậy khi sử dụng enzyme ta phải biết rõ các chất kìm hãm của nó để điều chỉnh phản ứng

- Ảnh hưởng của các chất hoạt hoá: chất hoạt hoá là những chất khi có mặt

trong phản ứng có tác dụng làm tăng hoạt tính enzyme, các chất này có bản chất hoá học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ Tuy nhiên các chất hoạt hoá chỉ có tác dụng trong giới hạn nồng độ xác định Khi dùng quá nồng

độ cho phép, hoạt độ enzyme sẽ giảm

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: enzyme là protein có hoạt tính xúc tác nên kém

bền với nhiệt, chúng chỉ có hoạt tính trong khoảng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ làm

chúng biến tính Trong khoảng nhiệt độ đó, khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng thuỷ phân tăng Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng thuỷ phân do enzyme xúc tác được đặc trưng bằng hệ số:

Vùng nhiệt độ tạo cho enzym có hoạt độ cao nhất gọi là vùng nhiệt độ thích hợp của enzym, trong đó có một giá trị nhiệt độ mà ở đó, tốc độ enzym đạt cực đại gọi là nhiệt độ tối thích Với đa số enzyme, vùng nhiệt độ thích hợp trong khoảng

40 - 500C Nhiệt độ làm cho enzyme mất hoàn toàn hoạt tính gọi là nhiệt độ tới hạn,

đa số enzyme có nhiệt độ tới hạn khoảng 700C; với các enzyme bền nhiệt (bromelin, papin…), nhiệt độ tới hạn có thể cao hơn Nhiệt độ thích hợp đối với một enzyme

có sự thay đổi khi có sự thay đổi về pH, nồng độ cơ chất…

- Ảnh huởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính của enzyme

vì pH ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, ion hoá enzyme và đến độ bền của protein enzyme Đa số enzyme có khoảng pH thích hợp từ 5 – 9 Với nhiều proteaza, pH thích hợp ở vùng trung tính nhưng cũng có một số proteaza có pH thích hợp trong vùng (pepxin, proteaza- của vi sinh vật…) hoặc nằm trong vùng kiềm (tripsin, subtilin,…) Với từng enzyme, giá trị pH thích hợp có có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại cơ chất… thay đổi

- Ảnh hưởng của thời gian thủy phân: thời gian thủy phân cần thích hợp để

enzyme phân cắt các liên kết trong cơ chất, tạo thành các sản phẩm cần thiết của quá trình thuỷ phân nhằm đảm bảo hiệu suất thuỷ phân cao, chất lượng sản phẩm tốt Thời gian thuỷ phân dài, ngắn khác nhau tuỳ thuộc vào loại enzyme, nồng độ cơ chất, pH, nhiệt độ, sự có mặt của chất hoạt hoá, ức chế… Trong thực tế, thời gian

thuỷ phân phải xác định bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế cho từng quá trình thuỷ phân cụ thể

- Ảnh hưởng của lượng nước: nước vừa là môi trường để phân tán enzyme

và cơ chất lại vừa trực tiếp tham gia phản ứng nên tỷ lệ nước có ảnh hưởng lớn đến tốc độ và chiều hướng và là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thuỷ phân bởi enzyme

Do enzyme protease xúc tác thuỷ phân liên kết peptid nên nó được ứng dụng trong một số ngành công nghiệp như:

Trong công nghiệp dệt: protease có tác dụng thủy phân lớp protein serisin

đã làm dính bết các sợi tơ tự nhiên, làm bóng và tách rời các sợi tơ tằm, do đó làm giảm lượng hoá chất để tẩy trắng

Trong công nghiệp thuộc da: protease được sử dụng để làm mềm da, làm

sạch và tẩy lông da Các protease sẽ làm mềm lớp biểu bì, phân giải không sâu sắc protein, loại bỏ chất nhầy và thủy phân một số liên kết của sợi colagen Khi xử lý bằng enzyme, tính đàn hồi của da cũng tăng lên, rút ngắn được quá trình tẩy lông Lượng lông thu được tăng lên khoảng 25 - 30% so với khi sử dụng phương pháp hóa học Ở Mỹ chế phẩm enzyme protease được sản xuất có tên là M-Zim dùng trong sản xuất da

Trong chế biến các loại bột giặt: ngày nay, enzyme được dùng nhiều

trong việc chế biến các loại bột giặt, nhiều chức năng tẩy vết bẩn protein, vết máu, vết hồ

Trong nghiên cứu: enzyme protease được sử dụng nhiều trong nghiên cứu

để tìm ra những giải pháp mới cho ngành công nghiệp thực phẩm và phục vụ cho các lĩnh vực khác của cuộc sống

Trong công nghiệp thực phẩm: dùng protease từ dứa, đu đủ, nội tạng động

vật, từ vi sinh vật làm mềm thịt Trong công nghiệp cá, dùng enzyme protease thuỷ phân thịt cá, sản xuất nước mắm, sản xuất bột cá…

1.3 Sản phẩm thủy phân và vai trò của chúng

Quá trình thủy phân có thể được thực hiện bằng chính enzyme nội tại hoặc

bổ sung enzyme từ ngoài vào Sản phẩm của quá trình thủy phân bao gồm: dịch đạm thủy phân, bột đạm thủy phân, lipid, bột khoáng

Thành phần chủ yếu của dịch đạm thủy phân là các axit amin, các peptid, polypeptide tan Ngoài ra thì trong dịch đạm thủy phân còn chứa một lượng nhỏ khoáng và lipid

1.3.1.2 Bột đạm thủy phân

Bột đạm thủy phân cũng là một trong những dạng của quá trình thủy phân

từ cá Dịch đạm thủy phân được đem đi cô đặc và sấy khô thì thu được bột đạm thủy phân (bột đạm hòa tan) Thực chất của quá trình sản xuất bột đạm từ cá bằng phương pháp sử dụng protease là quá trình thủy phân protein để tạo các peptid và

các axit amin dưới tác động của hệ protease nội tại và enzyme bổ sung từ ngoài vào [1]

Bột đạm thủy phân có hàm lượng protein cao khoảng 70%, lipid khoảng 0,5% và tỷ lệ nitơ dễ hấp thụ cao, rất có giá trị dinh dưỡng Có thể sử dụng dưới dạng nguyên chất hoặc phối trộn với các thực phẩm khác

Bột đạm thủy phân có màu trắng ngà, vàng nhạt hay vàng nâu tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu Mùi thơm đặc trưng, khi cho vào nước dễ tan, có khả năng tạo gel, dẻo dính

Bột đạm thủy phân thường được sản xuất từ các loài cá kém giá trị kinh tế hoặc từ các phế liệu cá

1.3.1.3 Các sản phẩm phụ từ quá trình thủy phân

Bột cặn thủy phân (protein không tan): là lớp dưới cùng sau khi ly tâm dịch thủy phân, được đem đi sấy khô và xay nghiền Trong bột cặn chứa phần lớn là protein không tan

Bột khoáng là phần xương thu được sau quá trình thủy phân được đem đi lọc tách xương và rửa sạch Sau đó đem đi sấy khô và xay nghiền Trong bột khoáng có chứa các nguyên tố Ca, Mg, P…, một lượng nhỏ protein, lipid chưa thủy phân triệt để Dầu cá: là lớp trên cùng thu được sau khi ly tâm hỗn hợp có được từ sự thủy phân Hàm lượng thì phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu Ngoài ra, trong dầu cá có chứa hàm lượng DHA, EPA… rất tốt cho sức khỏe con người

1.3.2 Vai trò của sản phẩm thủy phân

Dịch đạm cô đặc và bột đạm hòa tan có thể được ứng dụng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi, đặc biệt là trong nuôi trồng thủy sản Sản phẩm với nồng độ đạm cao, gồm hỗn hợp các amin cần thiết cho sự phát triển của tôm, cá Sản phẩm cũng chứa các chất kích thích tiêu hóa Cho nên khi phối trộn chúng vào thức ăn theo tỷ

lệ phù hợp sẽ làm tăng vị ngon và với mùi hấp dẫn sẽ giúp cho tôm, cá nhanh chóng phát hiện và ăn mồi, góp phần cung cấp lượng thức ăn đầu vào cho nuôi trồng thủy sản Bột đạm thủy phân cũng có thể được dùng trong thực phẩm sản xuất các sản phẩm bột dinh dưỡng cao đạm đối với bột đạm thủy phân có chất lượng 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 nước mắm do nó có hàm lượng axit amin cao, làm tăng độ đạm của nước mắm

Dịch đạm thủy phân có thể dùng trong sản xuất nước mắm công nghiệp khi thêm hương vị của nước mắm, rút ngắn thời gian sản xuất mà hàm lượng đạm axit amin trong đó lại cao

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Cá ngừ mắt to [14]

Hình 2.1 Cá ngừ mắt to

Tên tiếng anh: Bigeye tuna

Tên khoa học: Thunnus obesus (Lowe, 1839)

Ngành (phylum): Chordata

Lớp (class): Actinopterygii

Bộ (order): Perciformes

Họ (family): Scombridae

Giống (genus): Thunnus

Loài (species): Thunnus Obesus

2.1.2 Đầu cá ngừ mắt to

Đầu cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) được thu nhận tại Công ty TNHH Thịnh

Hưng, khu công nghiệp Suối Dầu, Khánh Hòa Khối lượng mỗi đầu 5,5- 6,5 kg

Đầu cá đã được đông lạnh và được cưa nhỏ, sau đó vận chuyển về phòng thí nghiệm công nghệ chế biến Tại đây, đầu cá ngừ được rã đông và xay nhỏ, sau đó được cân thành các túi nhỏ, mỗi túi 100g Các túi nguyên liệu này được bảo quản trong tủ đông ở nhiệt độ t ừ-180C đến -200C cho tới khi sử dụng

2.1.3 Enzyme Flavourzyme [11]

Enzyme Flavourzyme là một protease được chiết xuất từ nấm Aspergillus

oryzae theo phương pháp lên men chìm Chế phẩm này của hãng Novozymes sản

xuất và đã được tổ chức FAO cho phép sử dụng trong thực phẩm Nó bao gồm tính chất của một endoprotease và exoprotease

Bảng 2.1 Điều kiện hoạt động tối thích của enzyme Flavourzyme TM

Hiện nay, Flavourzyme được ứng dụng trong thực tế, dùng để thủy phân protein trong thực phẩm Hoạt độ của nó là 500 LAPU/g (Leucine Amino Peptidase Units) 1LAPU là lượng enzyme cần để thủy phân 1 µmol of L-leucine-pnitroanilide trong 1 phút

Enzyme này bị bất hoạt ở 850C trong 10 phút hoặc cao hơn Tuy nhiên, sự khử hoạt tính của Flavourzyme phụ thuộc nhiều vào cơ chất, điều kiện môi trường hoạt động (nồng độ cơ chất, pH …)

2.2 Địa điểm nghiên cứu

• Xác định các thành phần hóa học của đầu cá ngừ, sản phẩm thuỷ phân tại phòng thí nghiệm Hóa Sinh, khoa chế biến, Viện Công nghệ Sinh học và môi trường, Trường Đại học Nha Trang

• Thủy phân đầu cá ngừ tại Viện Công nghệ Sinh học và môi trường, Trường Đại học Nha Trang

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Tìm hiểu về cá ngừ và phế liệu cá ngừ, enzyme và quá trình thủy phân

bằng enzyme

2.3.2 Xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ mắt to

2.3.3 Nghiên cứu chế độ thủy phân tối ưu đầu cá ngừ mắt to bằng enzyme Flavourzyme

2.3.3.1 Tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu

2.3.3.2 Nhiệt độ thủy phân

2.3.3.3 Thời gian thủy phân

2.3.4 Sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá ngừ mắt to và đánh giá chất

lượng sản phẩm

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Xác định thành phần hóa học của phế liệu đầu cá ngừ

Cân khối lượng đầu cá ngừ đã chuẩn bị để xác định các thành phần hoá học Mỗi thành phần hoá học được lặp lại 3 lần Kết quả của thí nghiệm là trung bình cộng của 3 lần thí nghiệm trên

Thành phần hóa học của đầu cá ngừ được xác định theo sơ đồ sau:

Hình 2.2 Xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ mắt to

2.4.2 Quy trình dự kiến sản xuất các sản phẩm thủy phân

Tỷ lệ enzyme so với NL Nhiệt độ thủy phân

Thời gian thủy phân

Hình 2.3 Quy trình thủy phân dự kiến đầu cá ngừ mắt to

Thuyết minh quy trình

Đầu cá ngừ đông lạnh được rã đông ở trong tủ lạnh qua đêm, nhiệt độ khoảng 4oC

Phần rắn

Đầu cá đông lạnh

Rã đông

Ly tâm Phân ly Thủy phân

Tách riêng thành từng phần

Cặn ly tâm (dạng bột sệt) Dầu cá

Thủy phân: đầu cá sau khi rã đông được đem đi thủy phân trong bể ổn nhiệt

ở nhiệt độ và thời gian nhất định để giữ được nhiệt độ thủy phân được ổn định

Trong quá trình thủy phân thực hiện chế độ khuấy đảo nhất định

Bất hoạt enzyme: bất hoạt enzyme trực tiếp trên thiết bị ổn nhiệt, nhiệt độ

bất hoạt là 900C, khuấy đảo đều Thời gian bất hoạt là 15 phút

Phân ly: bất hoạt enzyme xong ta tiến hành phân ly bằng cách cho hỗn hợp

qua rây để tách xương và dịch lọc

Ly tâm: phần dịch lọc được đem đi ly tâm Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút,

thời gian ly tâm là 30 phút Ly tâm xong ta thu được 3 phần: phần lipid nổi lên trên,

tiếp đó là phần dịch thủy phân và cặn ly tâm (dạng bột sệt) ở dưới đáy Phần cặn ta

đem đi sấy thu được bột đạm không tan

Cô đặc: phần dịch lỏng được đem đi cô đặc tới độ khô 30% thì ta đem đi sấy

phun sẽ thu được bột đạm thủy phân

2.4.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kĩ thuật trong quá trình

thủy phân

2.4.3.1 Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu

Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với các tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là:

0,1%, 0,3%, 0,5% và 0,7%, 0,9% Thủy phân ở pH tự nhiên của cá, với nhiệt độ

thủy phân là 500C, thời gian thủy phân là 2 giờ, tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1

Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút, rồi tiến

hành lọc để tách xương Dịch lọc được ly tâm tách riêng thành 3 phần: lipid, dịch

thủy phân, và phần cặn Dịch thủy phân được đem đi xác định đạm tổng số, đạm

axit amin Sau đó tính lượng đạm trong dịch thủy phân thu được từ 100g nguyên

liệu đem đi thủy phân

Mẫu thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ sau:

Nguyên liệu đã nghiền nhỏ

Bất hoạt enzyme

Lọc Xương

Nguyên liệu đã nghiền nhỏ

Dịch thủy phân

Bất hoạt enzyme

Lọc Xương

Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông

lạnh (100g)

Rã đông

Thủy phân (tg=2h, t0C=500C N/NL=1/1, pH tự nhiên)

Mẫu 4 (0,7%)

lipid

Cặn li tâm Phần rắn

Xác định đạm tổng số, đạm aa

Chọn E/NL thích hợp

Mẫu 3 (0,5%)

Mẫu 5 (0,9%)

Phần lỏng

2.4.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp

Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với 5 nhiệt độ thủy phân khác nhau là 400C,

450C, 500C, 550C, 600C Thủy phân ở pH tự nhiên của cá trong 2 giờ, với tỷ lệ nước

so với nguyên liệu là 1/1, tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu tối ưu Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút, rồi tiến hành lọc để tách xương Dịch lọc được ly tâm rồi tách riêng thành 3 phần: lipid, dịch thủy phân, và phần cặn Dịch thủy phân được đem đi xác định đạm tổng số, đạm axit amin Sau đó tính lượng đạm trong dịch thủy phân thu được từ 100g nguyên liệu

Các mẫu được tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ sau: