nghiên cứu ứng dụng chitosan để thu hồi protein trong dung dịch máu cá trong quy trình chế biến cá tra fillet đông lạnh

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm trường Đại Học Nha Trang đến nay em đã hoàn thành công việc nghiên cứu của mình, mặc dù còn rất nhiều thiếu sót. Có được kết quả này là nhờ công lao dạy dỗ của các thầy cô trong trường Đại Học Nha Trang trong những năm em tham gia học tập tại trường. Lời cảm ơn sâu sắc nhất đầu tiên của em xin gửi đến TS. Trang Sỹ Trung đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo viên chủ nhiệm Th.S Dương Văn Trường -người đã chỉ bảo em trong suất quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp. Em cũng xin chân thành cảm ơn tới: Các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Chế Biến. Các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm. Các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học. Các thầy cô, các anh chị trong nhóm cộng sự do TS. TRANG SỸ TRUNG hướng dẫn. Lời cảm ơn chân thành xin gửi đến K.S Mã Huy -người đã giúp đỡ em trong thời gian tiến hành thí nghiệm và các bạn sinh viên cùng thực tập tại phòng thí nghiệm trường Đại Học Nha Trang. Lòng biết ơn sâu sắc xin gửi tới gia đình đã nuôi dưỡng, dạy dỗ và luôn động viên ủng hộ em trong suốt quá trình học tập. Với kiến thức và tầm nhìn còn nhiều hạn chế cũng như bước đầu chưa có kinh nghiệm trong nghiên cứu, bài luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những sai sót .Rất mong sự góp ý và sửa chữa của các Thầy Cô và toàn thể các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, ngày 07 tháng 11 năm 2008. Sinh viên thực hiện. NGUYỄN THỊ HUÊ ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 I.1. TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA 1 I.1.1. Phân loại 1 I.1.2. Phân bố 2 I.1.3. Hình thái, sinh lý 2 I.1.4. Ðặc điểm dinh dưỡng 3 I.1.5. Thành phần hóa học của cá Tra 4 I.2. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH (QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁ TRA FILET TẠI NHÀ MÁY THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN NAM VIỆT) 5 I.2.1.Quy trình công nghệ sản xuất cá Tra fillet đông block tại nhà máy thuộc CTCP Nam Việt được trình bày theo sơ đồ sau: 5 I.2.2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH 6 I.3. Tình hình xuất khẩu cá Tra 9 I.4. Thực trạng về nước thải chế biến thuỷ sản 10 I.5. Thành phần nước thải và thực trạng xử lý nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay 12 I.5.1. Thực trạng máu cá Tra hiện nay ở các nhà máy chế biến 12 I.5.2. Thành phần nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra 13 I.5.3. Thực trạng xử lý nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay 15 I.6. Tổng quan về máu cá 16 I.6.1. Thành phần hóa học của máu cá 16 I.6.2. Thành phần hữu hình của máu 20 iii I.6.2.1. Hồng cầu 20 I.6.2.2. Bạch cầu 22 I.6.2.3. Tiểu cầu (thrombocyte) 24 I.7. Một số phương pháp thu hồi protein trong dung dịch 24 I.7.1. Kết tủa bằng muối 28 I.7.2. Tủa proteins bằng cách nâng nhiệt độ 29 I.7.3. Tủa protein bằng các dung môi hữu cơ 29 I.7.4. Tủa protein bằng phương pháp điểm đẳng điện 30 I.7.5. Tủa protein bằng các non – ionic polymer 30 I.7.6. Tủa bằng ion kim loại 32 I.8. Chitosan [4 ] 33 I.8.1. Cấu trúc của Chitosan 34 I.8.2. Tính chất của Chitosan 34 I.8.3. Ứng dụng của chitosan 35 I.8.3.1. Trong y học 35 I.8.3.2. Trong nông nghiệp 35 I.8.3.3. Ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác 36 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 II.1. ĐỐÍ TƯỢNG NGHIÊN CỨU 38 II.1.1. Nguyên liệu chính 38 II.1.2. Hoá chất 38 II.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 II.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 39 II.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chi tiết 40 II.2.2.1. Bố trí thí nghiệm thăm dò để chọn giá trị pH thích hợp để kết tủa protein trong dung dịch máu cá 40 II.2.2.2. Bố trí thí nghiệm thăm dò để xác định nồng độ chitosan bổ sung thích hợp để tăng hiệu quả quá trình thu hồi protein 40 iv II.2.2.3. Bố trí thí nghiệm thăm dò trong việc kết hợp nâng nhiệt trong việc thu hồi protein 42 II.3. Phương pháp phân tích 42 II.4. Dụng cụ thiết bị phân tích sử dụng trong đề tài 43 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 III.1. Kết quả xác định pH thích hợp trong việc kết tủa protein 44 III.2. Kết quả xác định nồng độ chitosan bổ sung thích hợp cho việc keo tụ trợ lắng protein 45 III.3. Kết quả nghiên cứu kết hợp nâng nhiệt sau khi đã xử lí pH và bổ sung chitosan trong việc thu hồi protein từ dịch thải máu cá 47 III.4. Kết quả nghiên cứu tối ưu hoá quá trình kết tủa protein từ dung dịch máu cá Tra 48 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT CHỮ ĐẦY ĐỦ VSATTP TCVN BOD COD SS Vệ sinh an toàn thực phẩm Tiêu chuẩn Việt Nam Biochemical oxygen Demand -nhu cầ u oxy sinh hoá Chemical Oxygen Demand - nhu cầ u oxy hóa học Suspendid Solid- hàm lượng chất rắ n lơ lửng vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại cá Tra 2 Bảng 1.2. Thành phần thức ăn trong ruột cá Tra ngoài tự nhiên 3 Bảng 1.3. Tỷ lệ khối lượng các thành phần của cá Tra trong chế biến 4 Bảng 1.4. So sánh thành phần acid amin không thay thế trong protein cá Tra với một số nguồn protein khác 4 Bảng 1.5. Thành phần hoá học của cá Tra phi lê 4 Bảng 1.6. Thành phần dinh dưỡng của cá Tra 4 Bảng 1.7. Hiện trạng thải bỏ máu cá ở một số nhà máy chế biến thuỷ sản 13 Bảng 1.8. Thông số ban đầu của dung dịch nước thải máu cá Tra sau công đoạn cắt tiết -rửa 1 14 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cá Tra nguyên liệu 1 Hình 1.2. Quy trình công nghệ sản xuất cá Tra phi lê đông block tại nhà máy thuộc CTCP Nam Việt 5 Hình 1.3. Tình hình xuất khẩu cá Tra / cá Basa của Việt Nam 10 Hình 1.4. Dạng tồn tại của protein 27 Hình 1.5. Công thức cấu tạo của Chitosan 34 Hình 2.1. Dịch thải máu cá thu nhận từ nhà máy Nam Việt 38 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 39 Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm thăm dò để chọn giá trị pH thích hợp để kết 40 tủa protein từ dung dịch máu cá 40 Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm thăm dò để xác định nồng độ chitosan bổ sung thích hợp 41 Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm thăm dò để xác định nhiệt độ thích hợp trong việc keo tụ protein 42 Hình 3.1. Hiệu suất thu hồi protein khi điều chỉnh pH 44 Hình 3.2. Độ đục dung dịch sau khi xử lí pH 44 Hình 3.3. Hiệu suất thu hồi protein ở các nồng độ chitosan khác nhau 45 Hình 3.4. Độ đục dịch thải máu cá sau khi lọc thu hồi protein trong quá trì xử lý kết hợp pH và chitosan ở các nồng độ khác nhau 46 Hình 3.5. Hiệu suất thu hồi protein khi kết hợp nâng nhiệt 47 Hình 3.6. Độ đục của dịch thải máu cá sau khi thu hồi protein khi kết hợp nâng nhiệt 48 Hình 3.7. Mặt đáp ứng của đường cong tối ưu hoá hàm Y1 khi cố định nhiệt độ, pH và nồng độ chitosan thay đổi 50 Hình 3.8. Đường cong tối ưu hoá hàm Y1, khi cố định nhiệt độ, nồng độ Chitosan và pH thay đổi 50 Hình 3.9. Mặt đáp ứng đường cong tối ưu hoá hàm Y1, khi cố định nồng độ Chitosan, nhiệt độ và pH thay đổi 51 viii Hình 3.10. Đường cong tối ưu hoá hàm Y1 khi cố định nồng độ Chitosan, nhiệt độ và pH thay đổi 51 Hình 3.11. Mặt đáp ứng của đường cong tối ưu hoá giá trị Y1 khi cố định pH, nồng độ Chitosan và nhiệt độ thay đổi 52 Hình 3.12. Đồ thị không gian thể hịên đường cong tối ưu hoá của Y1 khi cố định yếu tố pH nồng độ Chitosan và nhiệt độ thay đổi 52 Hình 3.13. Mặt đáp ứng đường cong tối ưu hoá hàm Y2, khi cố định nhiệt độ, nông độ chitosan và pH thay đổi 54 Hình 3.14. Đồ thị không gian thể hiện đường cong tối ưu hoá giá trị Y2 khi cố định nhiệt độ, pH và nồng độ Chitosan thay đổi 54 Hình 3.15. Mặt đáp ứng của đường cong tối ưu hoá của Y2 khi cố định yếu tố nồng độ Chitosan ở 25 ppm ,pH và nhiệt độ thay đổi 55 Hình 3.16. Đồ thị không gian thể hịên đường cong tối ưu hoá của Y2 khi cố định yếu tố nồng độ Chitosan ở 25 ppm, pH và nhiệt độ thay đổi. 55 Hình 3.17. Mặt đáp ứng đường cong tối ưu hoá của Y2 khi cố định yếu tố pH, nồng độ Chitosan và nhiệt độ thay đổi. 56 Hình 3.18. Đồ thị không gian thể hịên đường cong tối ưu hoá của Y2 khi cố định yếu tố pH, nồng độ Chitosan và nhiệt độ thay đổi. 56 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1. TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA I.1.1. Phân loại Cá Tra là một trong số 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. Cá tra dầu rất ít gặp ở nước ta và còn sống sót rất ít ở Thái lan và Campuchia, đã được xếp vào danh sách cá cần được bảo vệ nghiêm ngặt (sách đỏ). Cá Tra của Việt Nam cũng khác hoàn toàn với loài cá nheo Mỹ (Ictalurus punctatus) thuộc họ Ictaluridae. Hình 1.1. Cá Tra nguyên liệu Tên tiếng Anh: Shutchi catfish Bộ cá nheo Siluriformes Họ cá Tra Pangasiidae Giống cá Tra dầu Pangasianodon Loài cá Tra Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage 1878) 2 Bảng 1.1. Phân loại cá Tra STT Tên khoa học Tên địa phương 1 Pangasius hypophthalmus Cá Tra 2 Pangasius bocourti Cá Basa 3 Pangasius macronema Cá Tra nâu 4 Pangasius larnaudii Cá Vồ đém 5 Pangasius nasutus Cá hú 6 Pangasius sutchi Cá Tra nghệ 7 Pangasius taeniurus Cá Bông lau 8 Pangasius poliranodon Cá Dứa 9 Pangasius siamensis Cá Sát Xiêm I.1.2. Phân bố Cá Tra phân bố ở lưu vực sông Mê kông, có mặt ở cả 4 nước Lào, Việt Nam, Campuchia và Thái Lan. Ở Thái Lan còn gặp cá Tra ở lưu vực sông Me kông và Chao Phraya. Ở nước ta những năm trước đây khi chưa có cá sinh sản nhân tạo, cá bột và cá Tra giống 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 Công 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. I.1.3. 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, có thể chịu đựng được nước phèn với pH >5, dễ chết ở nhiệt độ thấp dưới 15 o C, nhưng chịu nóng tới 39 o C. Cá Tra có số lượng hồng cầu trong máu nhiều hơn các lòai cá khác. Cá có cơ quan hô hấp phụ và còn có [...]... khả năng thu nhận protein cũng như chế phẩm thu được I.5.2 Thành phần nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra Khác với các nhà máy chế biến thu sản đông lạnh khác, nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy chế biến cá Tra là nguyên liệu còn tươi sống hay nói cách khác là cá còn đang bơi lội Cá được thu hoạch và vận chuyển đến nhà máy bằng phương tiện như tàu, xe và được đưa vào nhà máy để chế biến thành... hồi Do đó việc nghiên cứu xử lý nước thải của quy trình chế biến cá Tra nói chung và nhất là dung dịch máu cá sau công đoạn fillet là việc làm hết sức cần thiết hiện nay I.6 Tổng quan về máu cá [2] [3] [22] I.6.1 Thành phần hóa học của máu cá Khi đem máu ly tâm hoặc để máu lắng tự nhiên trong môi trường lạnh sẽ diễn ra quá trình phân chia thành phần dịch lỏng gọi là huyết tương (chất dịch có màu vàng... Thực trạng máu cá Tra hiện nay ở các nhà máy chế biến Qua thống kê hàm lượng máu cá Tra trung bình khoảng 1 % khối lượng cá Theo kết quả khảo sát tạ một số đơn vị chế biến của hai nhà máy chế biến thu sản AGIFISH và AFIEX ,với công suất chế biến trung bình từ 130 tấn đến 150 tấn cá nguyên liệu (chủ yếu là cá Tra ), lượng nước dùng để rửa máu rất lớn : trung bình 1,1 – 1,3 m 3 nước cho 1 tấn cá , tức... một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầm trọng Ngoài ra trong quá trình chế biến cá Tra, công đoạn rửa trong qui trình sản xuất cá fillet đông lạnh cũng thải ra một lượng protein, lipid, đây là nguồn protein có giá trị dinh dưỡng cao nếu được thu hồi sẽ giúp cho các nhà máy tăng lợi nhuận do giảm được chi phí xử lý nước thải và tăng lợi nhuận từ sự tận dụng được protein sau khi thu hồi. .. tới 80% Trong huyết tương, nước chiếm tới 90-92%, hàm lượng nước trong hồng cầu ít hơn 6568% Khi bị mất nước nhiều sẽ làm máu đặc quánh lại, quá trình trao đổi chất sẽ ngưng trệ Nhìn chung nước trong máu cá xương ít hơn cá sụn, cá con nhiều hơn cá trưởngthành 17 b Protein Là thành phần chủ yếu trong chất khô của huyết tương Các nghiên cứu cho thấy rằng protein trong máu cá biến động rất lớn Sự biến động... Số lượng protein trong huyết thanh của cá thay đổi từ 2,5-7mg% trong khi ở máu người thành phần protein thay đổi từ 7,5-8,5mg% cho thấy lượng protein trong huyếtthanh trong máu cá thấp hơn ở người Một vài nghiên cứu cho thấy lượng protein trong huyết thanh thay đổi phụ thu c vào điều kiện dinh dưỡng của cá Ví dụ: cá chép được nuôi trong ao có thức ăn tự nhiên phong phú thì lượng protein trong máu là... thải của các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay Biện pháp giải quy t việc quản lý và xử lý nước thải trong chế biến thu sản đang được áp dụng theo hai hướng cơ bản Một mặt chủ động giảm lượng nước thải ngay trong quá trình sản xuất bằng cách áp dụng các công nghệ chế biến hiệu quả, sử dụng nước trong chế biến hợp lý hơn, phương pháp này vừa làm tăng tính hiệu quả của quy trình vừa giảm thiểu mức độ ô... Giang, Cần Thơ đã áp dụng biện pháp thu hồi lượng protein trong dung dịch máu cá sau khi cắt tiết, bằng phương pháp sử dụng nhiệt để cô đặc các chất hoà tan trong dung dịch máu cá sau khi cắt tiết, kết quả phân tích sản phẩm sau khi cô đặc cho thấy hàm lượng protein chiếm tới 65% trong thành phần sau khi cô đặc, và người ta đã dùng sản phẩm này bổ sung vào thành phần nguyên liệu chế biến thức ăn cho gia... -protein trội hơn tương tác protein- nước, protein sẽ tập hợp và kết tủa Độ hoà tan của protein tăng khi nhiệt độ tăng từ 0 đến 40 hoặc 50 OC.Khi nhiệt độ cao hơn 40-50 O C chuyển động nhiệt của các phân tử protein đủ lớn để phá huỷ các liên kết vốn làm bền các cấu trúc bậc hai và bậc ba do đó protein bị tập hợp lại Để thu hồi protein trong dung dịch nói chung và trong dung dịch máu cá nói riêng thì quan... tiết - Rửa 1: Cá được giết chết bằng cách cắt hầu bằng dao chuyên dụng Cá sau khi bị giết chết cho vào bồn nước, cá tự vùng vẫy và máu trong cơ thể được loại bỏ hết 3 Fillet: Sử dụng dao chuyên dùng để fillet cá: Tách thịt 2 bên thân cá, bỏ đầu, bỏ nội tạng, dưới vòi nước chảy liên tục, thao tác phải đúng kỹ thu t và tránh vỡ nội tạng, không để sót thịt trong xương Thông số kỹ thu t: Miếng fillet phải . đã xử lí pH và bổ sung chitosan trong việc thu hồi protein từ dịch thải máu cá 47 III.4. Kết quả nghiên cứu tối ưu hoá quá trình kết tủa protein từ dung dịch máu cá Tra 48 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT. nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay 12 I.5.1. Thực trạng máu cá Tra hiện nay ở các nhà máy chế biến 12 I.5.2. Thành phần nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra 13 I.5.3 hóa học của cá Tra 4 I.2. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH (QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁ TRA FILET TẠI NHÀ MÁY THU C CÔNG TY CỔ PHẦN NAM VIỆT) 5 I.2.1 .Quy trình công nghệ sản xuất cá Tra fillet đông block