Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá của ngành chế biến thủy sản

LỜI CẢM ƠN Sau 3 tháng nghiên cứu và thực tập tại phòng thí nghiệm đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này em đã nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của cô giáo hƣớng dẫn, các thầy cô trong khoa chế biến cùng các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm và bạn bè. Qua đây em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới: Cô TS. Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng đã định hƣớng và tận tình chỉ dẫn em trong suốt quá trình đề tài cũng nhƣ hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Các bạn cùng thực tập tại phòng thí nghiệm đã góp ý và giúp đõ em trong suốt quá trình thực tập. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến tất cả những ngƣời thân trong gia đình đã hết lòng động viên, tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt qúa trình học tập cũng nhƣ hoàn thành đồ án này. Nha trang, tháng 7 năm 2010 Sinh viên thực hiện Trần Thị Hân. i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH v LỜI MỞ ĐẦU 6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 8 1.1. Tình hình khai thác và nuôi trồng thủy sản thế giới. 8 1.1.1. Tình hình khai thác thủy sản. 8 1.1.2.Tình hình nuôi trồng thủy sản. 9 1.2. Tình hình khai thác, nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam. 10 1.3. Nguyên liệu cá đổng. 11 1.3.1. Giới thiệu chung về cá đổng. 11 1.3.2. Một số loài cá đổng ở Việt Nam [19]. 11 1.3.3. Tình hình khai thác và chế biến cá đổng cờ . 15 1.3.4. Thành phần hóa học và dinh dƣỡng của cá đổng cờ. 11 1.4. Phế liệu và các hƣớng tận dụng phế liệu. 12 1.5. Enzyme protease và quá trình thủy phân băng enzyme. 19 1.5.1. Bản chất, cấu trúc và cơ chế tác dụng của enzyme. 19 1.5.1.1. Tính chất chung của enzyme. 19 1. 5.1.2. Cấu trúc của enzyme. 20 1.5.2. Phân loại protease. 21 1.5.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng của enzyme. 22 1.6. Sản phẩm thủy phân. 25 1.6.1. Dịch đạm thủy phân. 25 1.6.2. Bột đạm thủy phân. 25 1.6.3. Vai trò của sản phẩm thủy phân. 25 ii PHẦN 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 27 2.1.1. Phế liệu đầu cá Đổng cờ 27 2.1.2. Enzyme protamex. 27 2.2. Thời gian nghiên cứu. 28 2.3. Địa điểm nghiên cứu 28 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.4.1. Xác định thành phần hóa học của đầu cá đổng cờ. 28 2.4.2. Quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân protein cá 29 2.4.3. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kỹ thuật trong quá trình thủy phân. 30 2.4.3.1. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nƣớc so với nguyên liệu tối ƣu. 30 2.4.3.2. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme với nguyên liệu tối ƣu. 32 2.4.3.3. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân tối ƣu 34 2.4.3.4. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân tối ƣu 36 2.5. Phƣơng pháp phân tích. 38 2.6. Phƣơng pháp xử lý số liệu. 38 PHẦN 3: KẾT QUẢ 39 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học đầu cá đổng. 39 3.2. Kết quả xác định các thông số kỹ thuất tối ƣu. 39 3.2.1. Kết quả xác định tỷ lệ nƣớc so với nguyên liệu. 39 3.2.2.Kết quả xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu. 41 3.2.3.Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp. 43 3.2.4. Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp 45 3.3. Đề xuất quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân. 47 3.3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất dịch sản phẩm thủy phân từ đầu cá đổng. 47 3.3.2. Thuyết minh quy trình. 49 3.4. Chất lƣợng của sản phẩm thủy phân từ đầu cá đổng 50 3.4.1. Chất lƣợng của dịch đạm thủy phân 50 3.4.2. Chất lƣợng của bột đạm thủy phân. 51 iii 3.5. Thành phần acid amin thu đƣợc từ bột đạm thủy phân đầu cá đổng. 53 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 54 Đề xuất ý kiến. 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1:Tình hình khai thác thủy sản thế giới 9 Bảng 1.2:Tình hình nuôi trồng thủy sản thế giới 10 Bảng 1.3: Sản lƣợng khai thác cá đổng cờ trên thế giới . 16 Bảng 3.1: Thành phần hóa học của đầu cá đổng cờ. 39 Bảng 3.2: Lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc khi thủy phân 200 g đầu cá ở các tỷ lệ nƣớc khác nhau. 40 Bảng 3.3: Lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc khi thủy phân 200 g đầu cá ở các tỷ lệ enzyme khác nhau. 42 Bảng 3.4. Lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc khi thủy phân 200 g đầu cá ở những nhiệt độ thủy phân khác nhau. 44 Bảng 3.5: Lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc khi thủy phân 200 g đầu cá ở những thời gian thủy phân khác nhau. 46 Bảng 3.6: Chỉ tiêu cảm quan dịch thủy phân. 50 Bảng 3.7: Chỉ tiêu hóa học của dịch thủy phân. 50 Bảng 3.8: Chỉ tiêu cảm quan bột đạm thủy phân. 51 Bảng 3.9: Các chỉ tiêu hóa học của bột đạm thủy phân. 51 Bảng 3.10: Thành phần acid amin từ bột đạm thủy phân đầu cá đổng cờ. 53 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Tình hình khai thác thủy sản thế giới 9 Hình 1.2: Tình hình nuôi trồng thủy sản thế giới. 10 Hình 1.3: Cá đổng cờ. 6 Hình 1.4: Cá Lƣợng nhật bản 7 Hình 1.5 : Cá lƣợng sáu răng. 8 Hình 1.6: Cá lƣợng vạch xám. 9 Hình 1.7: vùng phân bố của cá đổng cờ 11 Hình 1.8: Cá đổng cờ. 16 Hình 1.9: Phế liệu chính từ cá. 17 Hình 2.1: Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu cá đổng cờ. 28 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá Đổng . 29 Hình 2.3: Sơ đồ thí nghiệm xác định tỷ lệ nƣớc so nguyên liệu tối ƣu. 31 Hình 2.4: Sơ đồ thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu tối ƣu 33 Hình 2.5: Sơ đồ thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân tối ƣu. 35 Hình 2.6: Sơ đồ thì nghiệm xác định thời gian thủy phân tối ƣu. 37 Hình 3.1 Ảnh hƣởng của tỉ lệ nƣớc đến lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc từ 200 g đầu cá 41 Hình 3.2: Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme đến lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc từ 200 g đầu cá. 42 Hình 3.3: Ảnh hƣởng của nhiệt độ thủy phân đến lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc từ 200 g đầu cá. 44 Hình 3.4: Ảnh hƣởng của nhiệt độ thủy phân đến lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc từ 200 g đầu cá. 46 Hình 3.5. Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân thủy phân từ đầu cá đổng. 48 Hình 3.6: Bột đạm thủy phân. 52 6 LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam với bờ biển dài trên 3000km, điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, nguồn tài nguyên biển phong phú, là điều kiên thuần lợi cho nƣớc ta phát triển mạnh mẽ ngành khai thác, nuôi trồng và chế biến thủy sản. Trong đó, cá là nguyên liệu có vị trí quan trọng hàng đầu, với giá trị dinh dƣỡng cao, cá là nguồn thực phẩm không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày của ngƣời dân, hơn thế nữa chúng là nguồn nguyên liệu chế biến ra nhiều sản phẩm xuất khẩu, chiếm tỷ trọng ngày càng lớn trong kim ngạch xuất khẩu thủy sản. Cùng với sự mạnh mẽ của sản lƣợng thủy sản , lƣợng phế liêu thủy sản tạo ra hàng năm cũng rất lớn, đặc biệt là phế liệu cá, chiếm khoảng từ 40 – 60 % tổng khối lƣợng, rất dễ gây ô nhiễm môi trƣờng. Hiện nay, chúng đã đƣợc tận dụng nhƣng chƣa đƣợc hợp lý, một số ít đƣợc tận dụng làm bột cá, một phần đƣợc dùng làm thức ăn tƣơi cho vật nuôi, phần lớn bị thải bỏ vào môi trƣờng, vừa lãng phí vừa gây ô nhiêm môi trƣờng. Vì thế việc sử dụng hợp lý và hiệu quả lƣợng 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 lƣợng lớn phế liệu đang còn tồn đọng, vừa làm giảm đáng kể ô nhiễm môi trƣờng do thủy sản gây ra. Một trong những hƣớng giải quyết yêu cầu trên là sản xuất các sản phẩm thủy phân từ phế liều đầu cá. Chúng có hàm lƣợng axit 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 đƣợc dùng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi nói chung và đặc biệt là cho ngành thủy sản nói riêng. Đáp ứng đƣợc nhu cầu về protein rất cao của vật nuôi, thủy sản và giải quyết một phần về nhu cầu về bột cá nhƣ hiện nay. Chúng cũng có thể đƣợc sử dụng làm bột cá thực phẩm nếu đƣợc tinh sạch. Dịch đạm thủy phân có thể đƣợc sử dụng để sản xuất nƣớc mắm công nghiệp khi bổ sung thêm nuối, hƣơng và vị. Dịch đạm thủy phân có thể đƣợc sử dụng bổ sung vào sản xuất nƣớc mắm để tăng hàm lƣợng đạm. 7 Đƣợc sự hƣớng dẫn của cô Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng, em đã thực hiện đề tài “ Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá của ngành chế biến thủy sản.” Do bƣớc đầu làm quen với công tác nghiên cứu nhằm vận dụng kiến thức đã học vào thực hành, năng lực và thời gian có hạn nên em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong đƣợc sự góp ý của quý thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài của em đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Nha Trang, tháng 7 năm 2010 Sinh viên thực hiện Trần Thị Hân 8 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tình hình khai thác và nuôi trồng thủy sản thế giới. Thủy sản là một trong những nguồn protein bổ dƣỡng cho con ngƣời và có giá trị xuất khẩu lớn. Ngày nay, khai thác và nuôi trồng thủy sản thế giới ngày một phát triển mạnh mẽ. Hơn nữa, nhu cầu về sản phẩm thủy sản của ngƣời dân ngày càng tăng cao. Năm 2004, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản dùng cho thực phẩm đạt khoảng 106 triệu tấn, bình quân trên một đầu ngƣời là 16,6kg. Trong đó, nuôi trồng thủy sản chiếm 43% tổng sản lƣợng. Năm 2006, tổng sản lƣợng đánh bắt và nuôi trồng đã lên tới 143,6 triệu tấn, trong đó, sản lƣợng đánh bắt là 92 triệu tấn và nuôi trồng là 51,6 triệu tấn. Theo dự báo của FAO, tổng sản lƣợng thuỷ sản của thế giới sẽ đạt mức 159 triệu tấn vào năm 2010 và 172 triệu tấn vào năm 2015 với tốc độ tăng trƣởng bình quân 2,1%/năm trong giai đoạn đến 2010 và 1,6%/năm giai đoạn 2010 - 2015, chủ yếu nhờ tăng sản lƣợng thuỷ sản nuôi. Ƣớc tính 73% sản lƣợng gia tăng sẽ là thuỷ sản nuôi. Thuỷ sản nuôi dự kiến sẽ chiếm 45% trong tổng sản lƣợng thuỷ sản toàn cầu vào năm 2015 [8,12]. 1.1.1 . Tình hình khai thác thủy sản. Năm 1950, đánh bắt thủy sản trên thế giới chỉ đạt 17,5 triệu tấn, năm 1995, sản tlƣợng đánh bắt đạt 93,3 triệu tấn, tăng gấp hơn 5 lần. Năm 2004, sản lƣợng đánh bắt tiếp tục tăng lên đến 95 triệu tấn. Tuy nhiên, trong những năm tiếp theo, sản lƣợng đánh bắt thủy sản trên thế giới lại giảm. Năm 2006, sản lƣợng khai thác đạt 92 triệu tấn, giảm 1,1 triệu tấn so với năm 2005[8,10]. 9 Bảng 1.1:Tình hình khai thác thủy sản Hình 1.1: Tình hình khai thác thủy sản thế giới [10]. thế giới [10]. 1.1.2.Tình hình nuôi trồng thủy sản. Nuôi trồng thủy sản phát triển ngày một nhanh. Nếu nhƣ năm 1970, tốc độ tăng trƣởng hằng năm về sản lƣợng là 3,9%, thì năm 2006, tốc độ tăng trƣởng là 36% . Năm 2006, nuôi trồng thủy sản cung cấp 76% sản lƣợng thế giới cá nƣớc ngọt, 70% tôm, 42% giáp xác. Trên thế giới, Châu Á cho sản lƣợng thủy sản nuôi trồng lớn nhất, chiếm 89% tổng sản lƣợng và 77% tổng giá trị sản phẩm thủy sản nuôi trồng thế giới năm 2006. Cũng trong năm này, tổng sản lƣợng nuôi trồng thủy sản thế giới là 51 triệu tấn. Trong số này, Trung Quốc chiếm 67% tổng sản lƣợng nuôi, các nƣớc Châu Á khác chiếm 22,8%, và các nƣớc khác còn lại ở Châu Âu, Châu Mỹ, Úc,… chiếm 10,5% [8,10]. [...]... đã có công trình nghiên cứu sản xuất bột can xi từ xƣơng cá tra của Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản II Ngoài ra, phế liệu thủy sản còn đƣợc tận dụng để sản xuất ra nhiều các sản phẩm khác nhƣ chất màu, chất mùi… 1.5 Enzyme protease và quá trình thủy phân băng enzyme 1.5.1 Bản chất, cấu trúc và cơ chế tác dụng của enzyme Enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hóa học... cá 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 lƣợng nhỏ khoáng và lipid 1.6.2 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 đƣợc đem đi cô đặc và sấy khô thì thu đƣợc bột đạm thủy phân (bột đạm hòa tan) Bột đạm thủy phân có hàm lƣợng protein... 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 trƣng, khi cho vào nƣớc dễ tan, có khả năng tạo 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 1.6.3 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... chiều hƣớng của phản ứng thủy phân bởi enzyme Vì thế, nƣớc là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzyme, nó có thể tăng cƣờng hoặc ức chế các phản ứng do enzyme xúc tác 1.6 Sản phẩm thủy phân 1.6.1 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 cố đặc Dịch có màu vàng nhạt, trong suốt, có mùi thơm đặc trƣng, thoảng mùi cá Thành... liệu để sản xuất các sản phẩm thủy phân nhƣ dịch đạm cô đặc, bột đạm thủy phân Đây là những sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao, hàm lƣợng protein lớn và dễ tiêu hóa Ta có thể sử dụng các sản phẩm này bổ sung vào thức ăn chăn nuôi, trong thực phẩm 19 d Sản xuất bột khoáng Tận dụng nguồn phế liệu từ đầu, xƣơng cá để tận thu bột khoáng Đây là một hƣớng đi mới của viêc tận dụng phế liệu thủy sản Hiện tại... liệu dồi dào từ công nghệ chế biến thủy sản, sản xuất ra một lƣợng bột cá đáng kể cung cấp cho chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản b Sản xuất gelatin, collagen Tận dụng phế liệu từ thủy sản nhƣ: Vảy, xƣơng, bong bóng và da cá để sản xuất collagen, gelatin Chúng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm, dƣợc, công nghệ giấy, in dệt và một số ngành nghề khác Trong công nghệ thực phẩm, gelatin... pháp nghiên cứu 2.4.1 Xác định thành phần hóa học của đầu cá đổng cờ Đầu cá đổng Nghiền nhỏ Xác định thành phần hóa học: Nƣớc, protein, lipid, khoáng Kết quả Hình 2.1: Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu cá đổng cờ 29 2.4.2 Quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân protein cá Nguyên liệu Xử lý Nghiền nhỏ Tỷ lệ nƣớc so với nguyên liệu Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu Thủy phân Nhiệt độ thủy phân. .. nay, đã có nhiều hƣớng tận dụng phế liệu chế biến từ thủy sản nói chung và từ cá nói riêng nhƣ: a Sản xuất bột cá Bột cá là thành phần quan trọng không thể thiếu trong thức ăn chăn nuôi gia súc và nuôi thủy sản Việc sản xuất bột cá chăn nuôi có ý nghĩa kinh tế rất lớn, bởi vì công nghệ này đã tận dụng đƣợc nguồn phế liệu và thủy sản kém giá trị tạo nên sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao, cung cấp lƣợng... khi pH bằng 8 Tuy nhiên sự khử hoạt tính của Protamex phụ thuộc nhiều vào cơ chất, điều kiện môi trƣờng hoạt động (nồng độ cơ chất, pH …) 2.2 Thời gian nghiên cứu Thời gian nghiên cứu đƣợc tiến hành từ 15/3 – 28/06/10 2.3 Địa điểm nghiên cứu - Xác định các thành phần hoá học của đầu cá đổng tại phòng thí nghiệm hóa sinh – vi sinh, khoa Chế biến - Thuỷ phân đầu cá ngừ tại Viện Công nghệ Sinh học và Môi... enzyme Xƣơng Thời gian thủy phân Lọc Ly tâm Tách riêng thành từng phàn Dịch thủy phân Sấy lạnh Bột đạm hòa tan lipid Phần rắn(cặn) Sấy lạnh Bột đạm không tan Hình 2.2: Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá Đổng 30 Thuyết minh quy trình dự kiến Đầu cá đổng cờ khi mua về vẫn còn tƣơi, đƣợc rửa sạch Sau khi rửa cho vào rổ để ráo nƣớc Sau đó tiến hành cắt thành từng khúc rồi đem đi . hƣớng dẫn của cô Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng, em đã thực hiện đề tài “ Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá của ngành chế biến thủy sản. ” Do bƣớc đầu làm quen với công tác nghiên cứu nhằm. 3.4: Ảnh hƣởng của nhiệt độ thủy phân đến lƣợng đạm trong dịch thủy phân thu đƣợc từ 200 g đầu cá. 46 Hình 3.5. Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân thủy phân từ đầu cá đổng. 48 Hình. công trình nghiên cứu sản xuất bột can xi từ xƣơng cá tra của Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản II. Ngoài ra, phế liệu thủy sản còn đƣợc tận dụng để sản xuất ra nhiều các sản phẩm khác nhƣ