nghiên cứu tìm chế độ thủy phân thích hợp để thu dịch đạm giàu acid amine từ protein cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme protamex và flavouzyme

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm, em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ nhiều phía. Qua đây, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Trước hết em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường Đại học Nha Trang, ban chủ nhiệm khoa Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài. Em xin gửi lời cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ thực phẩm đã truyền đạt cho em những kiến thức trong suốt quá trình học tập. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô ở các phòng thí nghiệm: phòng Hóa sinh, Công nghệ chế biến, Công nghệ thực phẩm, Viện Công nghệ sinh học và Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình em thực hiện đồ án. Thầy Nguyễn Anh Tuấn người trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt em trong quá trình làm đồ án. Những kiến thức và kinh nghiệm mà thầy truyền đạt đã giúp em rất nhiều trong quá trình làm nghiên cứu. Sự thành công của đồ án này không thể thiếu sự đóng góp to lớn của thầy. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và người thân em đã động viên, chia sẻ những khó khăn cả về tinh thần lẫn vật chất trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp cùng tất cả các bạn sinh viên đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đồ án. Xin chúc các thầy cô, Bố Mẹ, anh chị và những người đồng hành cùng em lời chúc sức khỏe và có nhiều niềm vui trong cuộc sống. Nha Trang, tháng 6 năm 2011. Sinh viên Phạm Thị Ngọc ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC SƠ ĐỒDANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁ NỤC 3 1.2.1. Tổng quan về enzyme protease 6 1.2.2. Ứng dụng của enzyme protease trong thực tế 12 1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng thủy phân protein bằng enzyme protease 16 1.2.5. Ứng dụng của sản phẩm thủy phân 18 1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ THỦY PHÂN CÁ BẰNG ENZYME 19 1.3.2. Các nghiên cứu trong nước 19 1.3.3. Các nghiên cứu nước ngoài 19 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 . ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 22 2.1.1. Cá nục gai 22 2.1.2. Enzyme Protamex và Flavouzyme 23 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu chung 23 2.2.2. Xử lí số liệu 24 2.2.3. Phương pháp phân tích 24 2.3. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40 3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CÁ NỤC GAI 40 iii 3.1.1. Kết quả 40 3.1.2. Nhận xét và thảo luận 40 3.2. KẾT QUẢ CÁC THÍ NGHIỆM THĂM DÒ 40 3.2.1. Kết quả xác định tỉ lệ hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme thích hợp 40 3.2.2. Kết quả xác định tỉ lệ E/S thích hợp 44 3.2.3. Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp. 48 3.2.4. Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp 52 3.3. TỐI ƯU CÔNG ĐOẠN THỦY PHÂN CÁ NỤC GAI BẰNG HỖN HỢP ENZYME PROTAMEX VÀ FLAVOUZYME 56 KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của cá nục 5 Bảng 2.1. Mức thí nghiệm của các yếu tố 39 Bảng 2.2. Bảng bố trí thí nghiệm ở giá trị biên. 39 Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm ở tâm phương án 39 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của cá nục gai 40 Bảng 3.3. Đánh giá chất lượng cảm quan của dịch đạm thủy phân theo tỉ lệ E/S 44 Bảng 3.4. Đánh giá chất lượng cảm quan của dịch đạm thủy phân theo nhiệt độ thủy phân 48 Bảng 3.5. Đánh giá chất lượng cảm quan của dịch đạm thủy phân theo thời gian thủy phân 52 Bảng 3.6. Ma trận quy họach thực nghiệm 56 Bảng 3.7. Ma trận quy hoạch thực nghiệm có biến ảo 56 Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án 57 Bảng 3.9. Kết quả kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy 57 Bảng 3.10. Kết quả tối ưu hóa quá trình thủy phân cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme 58 Bảng 3.9. Thành phần acid amine của dịch đạm thủy phân. 61 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.5. Cá nục gai 4 Hình 1.2. Quá trình thủy phân protein 15 Hình 2.1. Cá nục gai 22 Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ hỗn hợp enzyme đến lượng Naa và lượng Nts trong dịch đạm thủy phân 41 Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ hỗn hợp enzyme đến tỉ lệ Naa/Nts trong dịch đạm thủy phân 42 Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ hỗn hợp enzyme đến hiệu suất thu hồi 42 Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ hỗn hợp enzyme đến hàm lượng TVB_N 43 Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ E/S đến lượng Naa và lượng Nts trong dịch thủy phân 45 Hình 3.6. Ảnh hưởng của tỉ lệ E/S đến tỉ lệ Naa/Nts trong dịch thủy phân 45 Hình 3.7. Ảnh hưởng của tỉ lệ E/S đến hiệu suất thu hồi dịch đạm thu hồi 46 Hình 3.8. Ảnh hưởng của tỉ lệ E/S đến TVB_N trong dịch đạm thủy phân 46 Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến lượng Naa và lượng Nts trong dịch thủy phân 49 Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến tỉ lệ Naa/Nts trong dịch thủy phân 49 .Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất thu hồi 50 Hình 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến lượngTVB_N trong dịch 50 thủy phân 50 Hình 3.13. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến lượng Naa và lượng Nts trong dịch thủy phân 53 Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến tỉ lệ Naa/Nts trong dịch thủy phân 53 Hình 3.15. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi 54 Hình 3.17. Quy trình sản xuất dịch đạm giàu acid amine từ cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme dự kiến 59 vi DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1 thu và xử lí mẫu 25 Sơ đồ 2.2 bố trí thí nghiệm tổng quát 27 Sơ đồ 2.3 xác định thành phần hóa học của cá nục gai 29 Sơ đồ 2.4 bố trí thí nghiệm thăm dò tỉ lệ hai enzyme Protamex và Flavouzyme 30 Sơ đồ 2.5 bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme trên cơ chất. 32 Sơ đồ 2.6 bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân. 34 Sơ đồ 2.7 bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân. 36 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Ý nghĩa E/S Tỉ lệ enzyme trên cơ chất gN/l Gam nitơ trên lít T Giờ H 2 O/NL Tỉ lệ nước trên nguyên liệu Naa Đạm aicd amine N f Đạm focmon Nts Đạm tổng số PTN Phòng thí nghiệm TN Thí nghiệm TVB_N Tổng lượng nitơ bazơ bay hơi 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay khi xã hội đang trên đà phát triển mạnh mẽ kèm theo đó nhu cầu của con người cũng ngày càng phát triển trong mọi lĩnh vực. Một trong các vấn đề đáng được quan tâm qua các thời kì đó chính là thực phẩm. Con người từ “ăn no mặc ấm” dần hướng tới cuộc sống được “ăn ngon mặc đẹp” và sức khỏe của con người ngày càng được chú trọng hơn. Từ đó, nhu cầu về thực phẩm an toàn vệ sinh, giàu chất dinh dưỡng dễ hấp thụ càng tăng cao và được nhà sản xuất cùng người tiêu dùng quan tâm tới. Các mặt hàng thực phẩm hiện nay rất phong phú: thực phẩm chức năng, hàng đông lạnh, đồ hộp…rất tiện lợi cho người sử dụng. Một trong các thực phẩm được ưa chuộng từ trước đến nay chính là thủy sản vì chúng dễ tiêu hóa và chứa đầy đủ một số loại acid amine cần thiết cho cơ thể. Vùng biển Việt Nam có rất nhiều các loài thủy hải sản phong phú và giàu dinh dưỡng: tôm, mực, cá, rong biển Cá nục gai là một loại cá biển có sản lượng thu hoạch hàng năm rất cao, giàu chất dinh dưỡng nhưng mới chỉ dừng ở các sản phẩm ăn tươi hay phơi khô mà chưa có hướng tạo chúng thành các chất dễ hấp thụ cho cơ thể và có thể tạo ra sản phẩm mới ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nữa. Vì thế có thể thủy phân cá nục gai thu dịch đạm acid amine từ đó có thể ứng dụng bổ sung vào nhiều loại thực phẩm khác tăng giá trị dinh dưỡng như bánh kẹo, nước mắm, các sản phẩm chức năng… Xuất phát từ thực tế trên, dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Anh Tuấn em thực hiện đề tài “Nghiên cứu tìm chế độ thủy phân thích hợp để thu dịch đạm giàu acid amine từ protein cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme” Mục tiêu của đề tài: tìm ra được chế độ thích hợp để thủy phân cá nục gai thu dịch đạm giàu acid amine bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme. Nội dung của đề tài: - Xác định thành phần hóa học cơ bản của đối tượng cá nục gai. - Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa công đoạn thủy phân trong quy trình thu nhận dịch đạm giàu acid amine bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme, đề xuất chế độ thủy phân thích hợp. 2 - Thử nghiệm chế độ thủy phân, đánh giá kết quả. Đề xuất quy trình thu nhận dịch đạm giàu acid amine từ cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài là dẫn liệu khoa học về việc sản xuất dịch đạm thủy phân từ cá nục gai và mở ra một hướng mới về sử dụng hỗn hợp enzyme thủy phân. Từ dịch đạm thủy phân có thể ứng dụng bổ sung vào nhiều sản phẩm khác làm tăng giá trị dinh dưỡng và dễ hấp thụ làm phong phú thêm cho ngành thực phẩm ngày nay. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁ NỤC Họ cá nục (Decapterus) là họ cá sống ở cả 2 tầng: tầng trên và giữa dọc suốt ven vùng biển cạn, nơi có mặt của nhiều bùn và phiêu sinh vật làm thức ăn. Từ tháng 5 đến tháng 9: cá nục lên tầng mặt để đẻ và kiếm mồi. Tháng 3, 4 là mùa đẻ rộ; tháng 11 đến tháng 3 cá lặn xuống sâu hơn. Vì vậy, mùa đánh bắt cá nục chia làm 3 giai đoạn: tháng 2, 3 là mùa sớm; tháng 4  8 là vụ chính và tháng 11 là mùa muộn. * Sản lượng khai thác và chế biến cá nục. + Trên thế giới, cá nục phân bố rộng khắp chủ yếu ở các vùng biển của Ấn Độ Dương, từ Đông Phi tới Indonesia và ở phía tây Thái Bình Dương, từ Nhật Bản đến Úc. Loài này cũng đã được tìm thấy ở đông Địa Trung Hải (Golani 2006). Đây cũng là một trong những loài cá nổi ven biển phổ biến nhất ở Đông Nam Á như: Campuchia; Malaysia; Indonesia; Thái Lan; Việt Nam… + Cá nục là một loài có tính thương mại cao đối với các nước mà vùng biển loài cá phân bố nhiều. Loài này là rất quan trọng trong khu vực biển Nam Trung Quốc như là một nguồn giá rẻ của protein, đặc biệt là cho các nhóm thu nhập thấp. + Cá nục chủ yếu được đánh bắt bằng lưới, lưới vây và lưới kéo. Trong 10 năm qua đã có thống kê toàn cầu của loài này như sau: 1997 – 150,027 tấn, 1998 – 145,747 tấn, 1999 – 162,437 tấn, 2000 – 182,99 tấn, 2001 – 171,701 tấn , 2002 – 195,422 tấn, 2003 – 179,011 tấn, 2004 – 168,625 tấn, 2005 – 167,975 tấn, 2006 – 175,770 tấn, 2007 – 164,016 tấn (FAO – FIGIS 2008). Tổng sản lượng đánh bắt loài này để báo cáo cho FAO cho năm 1999 là 159863 tấn. Các quốc gia với sản lượng đánh bắt lớn nhất là Thái Lan (82 000 tấn) và Malaysia (70160 tấn). + Các nước trên thế giới thường sử dụng loài cá này ở dạng tươi hoặc có thể được sấy khô hoặc ướp muối, cũng được bán đông lạnh và đóng hộp… + Ở nước ta, vì cá nục có thịt ngon và giàu dinh dưỡng được nhiều người ưa thích. Các loài cá nục có giá trị kinh tế là cá nục sò (D. maruadasi) sống ở tầng mặt và cá nục đỏ (D. kurroides), ngoài ra còn có cá nục thuôn (D. lajang). Cá nục thường [...]... năng thu được sản phẩm có chất lượng tốt Khi sử dụng một enzyme đơn lẻ thì có thể sẽ không hiệu quả bằng kết hợp Nhóm nghiên cứu kết hợp thủy phân cá nục gai bằng cả enzyme đơn lẻ và kết hợp Riêng đề tài này nghiên cứu kết hợp hai enzyme Protamex và Flavouzyme để thủy phân đối tượng cá nục gai Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần làm sáng tỏ thêm về hướng sử dụng hỗn hợp enzyme để thủy phân protein cá. .. (cá biếng ăn) 1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ THỦY PHÂN CÁ BẰNG ENZYME 1.3.2 Các nghiên cứu trong nước Đỗ Văn Ninh (2004), nghiên cứu về protease thu nhận từ nội tạng cá và gan mực cho thấy enzyme thu được là một hỗn hợp gồm nhiều protease có nhiệt độ hoạt động thích hợp là 50 – 55 0C và hoàn toàn có thể sử dụng protease này trong thủy phân ứng dụng sản xuất các sản phẩm thủy phân từ cá. .. sự đã nghiên cứu tối ưu hóa quá trình thủy phân nội tạng cá ngừ vây vàng bằng cách sử dụng enzyme Neutrase Sử dụng nghiên cứu bằng phương pháp bề mặt đáp ứng Mức độ thủy phân được ước tính dựa theo các điều kiện: hoạt độ enzyme, nhiệt độ và thời gian thủy phân Qua quá trình nghiên cứu các tác giả đã có kết luận rằng hoạt độ enzyme là 39,61 AU/ kg 21 protein, nhiệt độ là 530C và thời gian thủy phân là... ethanol để gây kết tủa Protease thu được có nhiệt độ hoạt động thích hợp là 550C và pH thích hợp là 6 Protease có thể sử dụng rất tốt trong thủy phân cá tạp để sản xuất bột đạm thủy phân và thủy phân cá cơm trong sản xuất nước mắm ngắn ngày [1] 1.3.3 Các nghiên cứu nước ngoài 20 Năm 2003, Bjorn Liaset và cộng sự đã nghiên cứu thủy phân phế liệu (phần xương sau khi phile tách thịt) cá hồi bằng enzyme Protamex. .. bột đạm để ứng dụng trong các lĩnh vực khác [12] Lâm Tuyết Hận (2009), nghiên cứu thu nhận chế phẩm enzyme protease từ nội tạng cá chẽm có điều kiện hoạt động là pHopt = 7,5 – 8, topt = 350C, muối ăn ở nồng độ càng cao thì hoạt độ enzyme càng giảm Từ đây đã sử dụng enzyme được thu nhận này ứng dụng vào nghiên cứu thủy phân cá nục thu n và thu được kết quả về các thông số ảnh hưởng đến sự thủy phân: ... trong thủy phân cá 22 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2.1.1 Cá nục gai Hình 2.1 Cá nục gai (Decapterus ruselli) Tên khoa học: Decapterus ruselli (Rüppell, 1830) Tên tiếng anh: Inidian scad Tên tiếng việt: Cá nục gai Bộ cá vược: Perciformes Họ cá khế: Carangidae Giống cá nục: Decapterus Loài cá nục gai: Decapterus rusell Đối tượng nghiên cứu là cá nục gai được... đứt mà phản ứng thủy phân xảy ra 1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng thủy phân protein bằng enzyme protease [4][8][9][14][15] Tốc độ thu phân bằng enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, cụ thể là: * Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất lớn, vận tốc thu phân phụ thu c tuyến tính vào nồng độ enzyme Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng thu phân tăng đến một... yếu của dịch đạm thủy phân là các acid amine, các peptide, polypeptide tan Ngoài ra trong dịch đạm thủy phân còn chứa một lượng nhỏ khoáng và lipid Dịch đạm thủy phân của cá có màu vàng nhạt, trong suốt, có mùi thơm đặc trưng, thoảng mùi cá, với tôm là màu vàng xám hoặc nâu đen tùy chất lượng ban đầu Sản phẩm thủy phân có thể được thực hiện bằng chính enzyme nội tại hoặc bổ sung enzyme từ ngoài vào Sản... tối ưu là nhiệt độ 55,300C và độ pH của 8,39 và được tìm thấy là điều kiện tối ưu để có được mức độ cao nhất của thủy phân (77,03%) khi sử dụng Alcalase Sản phẩm thu được có thành phần chủ yếu là các acid amine và có cả các amino acid Protein thủy phân từ da cá hồi có thể phục vụ trong công nghiệp như các nguồn protein khác từ thủy sản Bên cạnh đó lại tận dụng được nguồn phụ phẩm giàu protein với số... đến tốc độ và chiều hướng và là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thu phân bởi enzyme 1.2.5 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân [2][5] Thủy phân protein là nhằm phân giải các nguyên liệu có chứa các thành phần protein ở trạng thái phân tử lượng lớn (khó tiêu hóa) về thành các peptide ngắn mạch hay amino acid dễ hấp thụ cho các cơ thể sống Sản phẩm của quá trình thủy phân protein là dịch đạm thủy phân Thành . amine từ protein cá nục gai bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme Mục tiêu của đề tài: tìm ra được chế độ thích hợp để thủy phân cá nục gai thu dịch đạm giàu acid amine bằng hỗn hợp enzyme. dịch đạm giàu acid amine bằng hỗn hợp enzyme Protamex và Flavouzyme, đề xuất chế độ thủy phân thích hợp. 2 - Thử nghiệm chế độ thủy phân, đánh giá kết quả. Đề xuất quy trình thu nhận dịch đạm. nhiệt độ thủy phân thích hợp. 48 3.2.4. Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp 52 3.3. TỐI ƯU CÔNG ĐOẠN THỦY PHÂN CÁ NỤC GAI BẰNG HỖN HỢP ENZYME PROTAMEX VÀ FLAVOUZYME 56 KẾT LUẬN VÀ