nghiên cứu tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh ph

Thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi chiết w/v lên hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương...30 2.2.2.4.. 63 Bảng 3.8: Đánh giá chất lượng sản phẩm x

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

TS HUỲNH NGUYỄN DUY BẢO

NHA TRANG - NĂM 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực

Tác giả luận văn

Phạm Thị Hiền

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự quan tâm tận tình của quý thầy cô hướng dẫn khoa học, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường và các cá nhân trong trường, đã giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc tới TS Huỳnh Nguyễn Duy Bảo và

TS Nguyễn Anh Tuấn đã hết lòng chỉ bảo và hướng dẫn tận tình, thường xuyên theo dõi quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học và Khoa Công nghệ Thực phẩm Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và bảo vệ luận văn

Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình tôi đã quan tâm, chia sẻ khó khăn và động viên để tôi hoàn thành công việc

Nha Trang, ngày 25 tháng 09 năm 2012

Tác giả luận văn

Phạm Thị Hiền

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 Công ngiệp chế biến cá ngừ đại dương 3

1.1.1 Tình hình khai thác và xuất khẩu cá ngừ 3

1.1.2 Một vài loài cá ngừ đại dương 6

1.1.3 Một số sản phẩm chế biến từ cá ngừ đại dương 12

1.1.4 Phế liệu từ công nghệ chế biến cá ngừ 13

1.2 Tách chiết và ứng dụng protein từ thủy sản bằng phương pháp điều chỉnh pH 16

1.2.1 Protein và thành phần trích ly chứa nitơ phi protein từ động vật thủy sản 16

1.2.2 Tách chiết protein từ thủy sản bằng phương pháp điều chỉnh pH .18

1.2.3 Ứng dụng protein tách chiết protein từ động vật thủy sản bằng phương pháp điều chỉnh PH 21

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Nguyên vật liệu và hóa chất 22

2.1.1 Nguyên vật liệu 22

2.1.1.1 Cơ thịt đỏ cá ngừ 22

2.1.1.2 Thịt heo 22

2.1.1.3 Carrageenan 23

2.1.1.4 Gelatin 23

2.1.1.5 Bột mì 23

2.1.2.6 Vỏ bao xúc xích 23

2.1.2 Hóa chất 23

2.1.2.1 Dung dịch acid clohydride 23

2.1.2.2 Natri hydroxit 23

2.1.2.3 Sorbitol ( C2H4O6) 23

2.1.2.4 Tari K7 23

2.1.3 Các hóa chất khác 24

2.2 Phương pháp nghiên cứu 24

2.2.1 Phân tích thành phần hóa học cơ bản của cơ thịt đỏ cá ngừ 24

2.2.2 Nghiên cứu tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ 24

2.2.2.1 Thí nghiệm ảnh hưởng của pH dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương 27

2.2.2.2.Thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian hòa tan đến hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương 28

2.2.2.3 Thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi chiết (w/v) lên hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương 30

2.2.2.4 Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương 32

2.2.3 Thử nghiệm sử dụng protein tách chiết từ cơ thịt đỏ bằng phương pháp điều chỉnh pH để sản xuất xúc xích 34

2.2.3.1 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ thịt heo thích hợp để bổ sung vào xúc xích 37

2.2.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ carrageenan thích hợp để bổ sung vào xúc xích 39

2.2.3.3 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ gelatin thích hợp để bổ sung vào xúc xích 40

2.2.3.4 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ tinh bột thích hợp để bổ sung vào xúc xích 42

2.2.4 Các phương pháp phân tích và xác định các chỉ tiêu sản phẩm 44

2.3 Phương pháp xử lý 44

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 Thành phần hóa học cơ bản của thịt đỏ cá ngừ đại dương 45

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết tách protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH 45

3.2.1 Ảnh hưởng của pH dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ 45

3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian chiết lên hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ 47

3.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi chiết lên hiệu suất thu hồi

protein của thịt đỏ cá ngừ 48

3.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ dung môi chiết lên hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ 49

3.3 Đề xuất quy trình chiết tách, sản xuất thử nghiệm và đánh giá chất lượng sản phẩm 50

3.3.1 Quy trình tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH 50

3.3.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm protein thu được 52

3.4 Thông số thích hợp cho quy trình sản xuất xúc xích 54

3.4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ protein thịt heo bổ sung đến chất lượng xúc xích 54

3.4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ carrageenan bổ sung đến chất lượng của xúc xích 57

3.4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ gelatin bổ sung đến chất lượng của xúc xích 60

3.4.4 Ảnh hưởng tỷ lệ tinh bột bổ sung đến chất lượng của xúc xích 63

3.5 Đề xuất quy trình sản xuất xúc xích và đánh giá chất lượng sản phẩm 65

3.5.1 Quy trình sản xuất xúc xích 65

3.5.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm xúc xích 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BYT : Bộ y tế

Co Ltd : Công ty trách nhiệm hữu hạn

DC : Mẫu không có thịt heo (mẫu đối chứng)

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tình hình xuất khẩu cá ngừ nước ta từ năm 2006 – 2011 .5

Hình 1.2 Cá ngừ ồ 6

Hình 1.3 Cá ngừ chù 7

Hình 1.4 Cá ngừ chấm 7

Hình 1.5 Cá ngừ bò 7

Hình 1.6 Cá ngừ sọc dưa 8

Hình 1.7 Cá ngừ vằn 8

Hình 1.8 Cá ngừ vây vàng 8

Hình 1.9 Cá ngừ mắt to 9

Hình 1.10 Cấu trúc của Hem 11

Hình 1.11 Biến đổi của Myoglobin 11

Hình 1.12 Cá ngừ dùng làm sashimi và sushi ở Nhật Bản 12

Hình 1.13 Các sản phẩm cá ngừ đóng hộp xuất khẩu 13

Hình 1.14 Các sản phẩm cá ngừ xông CO 13

Hình 1.15: Sơ đồ sự biến đổi histadine thành histamin 15

Hình 2.1 Thịt đỏ cá ngừ đại dương 22

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương bằng phương pháp điều chỉnh pH 25

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng pH của dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương 27

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian hòa tan đến hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương 29

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ (w/v) lên hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương 31

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương 33

Hình 2.7 Quy trình thử nghiệm sản xuất xúc xích từ protein tách chiết từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều hỉnh pH 35

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ thịt heo thích hợp để bổ sung vào xúc xích 38

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ carrageenan thích hợp bổ sung

vào xúc xích 39

Hình 2.10 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ gelatin thích hợp bổ sung vào xúc xích 41

Hình 2.11 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ tinh bột thích hợp bổ sung vào xúc xích 43

Hình 3.1: Ảnh hưởng của pH dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein cơ thịt đỏ cá ngừ 46

Hình 3.2 Ảnh hưởng của thời gian chiết lên hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương 47

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương 48

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương 50

Hình 3.5 Sơ đồ quy trình tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH 51

Hình 3.6 Dung dịch protein cơ thịt đỏ cá ngừ sau khi hòa tan ở pH = 13 52

Hình 3.7 Dung dịch protein cơ thịt đỏ cá ngừ hòa tan ở pH = 13 52

Hình 3.8 Thịt đỏ cá ngừ xay 53

Hình 3.9 Protein thô sau khi chiết bằng phương pháp điều chỉnh pH 53

Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ thịt heo bổ sung đến điểm cảm quan 56

Hình 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ thịt heo đến độ bền đông kết của xúc xích 56

Hình 3.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ carrageenan bổ sung đến điểm cảm quan của xúc xích 59

Hình 3.13 Ảnh hưởng tỷ lệ carragenan bổ sung đến độ bền đông kết của xúc xích 59

Hình 3.14 Ảnh hưởng của tỷ lệ gelatin bổ sung đến điểm cảm quan của xúc xích 61

Hình 3.15 Ảnh hưởng của tỷ lệ gelatin đến độ bền đông kết của xúc xích 62

Hình 3.16 Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột bổ sung đến điểm cảm quan của xúc xích 64

Hình 3.17 Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột bổ sung đến độ bền đông kết xúc xích 65

Hình 3.18 Sơ đồ quy trình sản xuất xúc xích từ protein thu được bằng phương pháp điều chỉnh pH 66

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Sản lượng cá ngừ Việt Nam từ năm 1997-2003 4

Bảng 1.2 Tình hình xuất khẩu cá ngừ 7 tháng đầu năm 2012 5

Bảng 1.3 Thành phần khối lượng của cá ngừ đại dương 9

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của một số loài cá ngừ đại dương 10

Bảng 1.5.Thành phần khối lượng của phế liệu cá ngừ đại dương 14

Bảng 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của thịt đỏ cá ngừ 45

Bảng 3.2 Hàm lượng kim loại nặng của protein thu được của cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH 53

Bảng 3.3 Thành phần hóa học cơ bản của protein thu được của cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH 54

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ thịt heo bổ sung đến chất lượng cảm quan 55

xúc xích 55

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ carrageenan bổ sung đến chất lượng cảm quan xúc xích 57

Bảng 3.6 Ảnh hưởng tỷ lệ gelatin bổ sung đến chất lượng cảm quan xúc xích 60

Bảng 3.7 Ảnh hưởng tỷ lệ tinh bột bổ sung đến chất lượng cảm quan xúc xích 63

Bảng 3.8: Đánh giá chất lượng sản phẩm xúc xích từ protein tách chiết từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH 69

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Chế biến và xuất khẩu các mặt hàng cá ngừ ở nước ta nói chung và tỉnh Khánh Hòa nói riêng trong những năm gần đây tăng đáng kể và được sự chấp nhận cao của nhiều thị trường tiêu thụ, mang lại lợi ích về mặt kinh tế cho đất nước Nguyên liệu cá sau khi sản xuất ra các mặt hàng xuất khẩu phần cơ thịt đỏ loại ra có thể lên đến gần 10% tổng trọng lượng của nguyên liệu Hiện tại, lượng thịt này được sử dụng làm thức

ăn chăn nuôi hoặc bán ra các đầu mối bán lẻ tại chợ với giá thành rất rẻ từ 4.000 - 5.000 đ/kg Các nhà máy chế biến cá ngừ tại tỉnh Khánh Hòa như: Hải Vương, Tín Thịnh… thực sự vẫn còn đang lúng túng chưa tìm được giải pháp hiệu quả giải quyết vấn đề trên Trong khi đó chưa có công trình nào nghiên cứu một cách bài bản và có

hệ thống giải quyết vấn đề này để tận thu được lượng protein giá trị từ cơ thịt đỏ trong sản xuất cá ngừ để tạo ra các sản phẩm thực phẩm giá trị gia tăng

Chính vì vậy việc nghiên cứu tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ là vấn đề mang tính cấp thiết, vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiễn, mang lại lợi ích

kinh tế cho các công ty và xã hội

2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH

- Đánh giá chất lượng protein thu được và sản xuất thử nghiệm sản phẩm xúc xích từ protein thu được

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học:

+ Công trình nghiên cứu sẽ góp thêm các dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho cán bộ khoa học kỹ thuật, các nhà sản xuất kinh doanh và sinh viên ngành Chế biến Thủy sản về tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ để sản xuất ra các sản phẩm protein có giá trị cao hơn

+ Kết quả của đề tài sẽ góp phần nâng cao trình độ công nghệ cho ngành Chế biến Thủy sản

sự phát triển mạnh mẽ ngành sản xuất kinh doanh thực phẩm nói riêng và thúc đẩy nền kinh tế đất nước nói chung

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Công ngiệp chế biến cá ngừ đại dương

1.1.1 Tình hình khai thác và xuất khẩu cá ngừ

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 Sản lượng cá ngừ mắt to đạt 403 nghìn tấn giảm 8,8% so với năm 2004, mặc dù nhu cầu tiêu thụ của người tiêu dùng trong giai đoạn này đang tăng [3] Đến 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 năm 2006 khoảng 4,35 triệu tấn [15] Sản lượng cá ngừ khai thác là một vấn đề nhiều nước quan tâm Do đó, 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 [15]

Trên thế giới, giá cá ngừ liên tục tăng do đó việc đầu tư vào khai thác cá ngừ cũng tăng Tuy nhiên sản lượng thu được không tương xứng với việc đầu tư năng lực khai thác, chỉ giao động trong khoảng 1 triệu tấn Để đáp ứng nhu cầu của thị trường thế giới, nghề nuôi cá ngừ đang được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở một số nước trong hai thập kỷ trở lại đây

Tại Việt Nam, 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 [13]

Theo điều tra của Viện nghiên cứu Hải sản Hải Phòng, 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 [12] 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% [12], 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%)

Sản lượng khai thác cá ngừ đại dương ở Việt Nam theo thống kê của FAO từ năm 1997 đến năm 2003 như sau:

Bảng 1.1 Sản lượng cá ngừ Việt Nam từ năm 1997-2003

Sản lượng (tấn) 3.200 7400 7.000 6.500 15.800 30.900 17.500

Sản lượng cá ngừ khai thác ở Việt Nam từ năm 1997 đến năm 2003 có xu hướng tăng Tuy nhiên, năm 2004 và năm 2005 sản lượng khai thác được là giảm nhẹ nhưng năm 2006 sản lượng khai thác tăng đột ngột đạt 45.000 tấn Còn trong những năm gằn đây sản lượng khai thác cá ngừ vẫn duy trì ở mức trên 17.000 tấn [13] Vì thế muốn duy trì ổn định nguồn hàng xuất khẩu, tránh sự khai thác quá mức làm cạn kiệt nguồn lợi thủy sản thì vấn đề đặt ra là phát triển nghề câu cá ngừ và nuôi cá ngừ sao cho có hiệu quả Do đó, ra khơi nhằm khai thác xa bờ đã và đang được đầu tư từ phía Nhà nước và trở thành hoạt động phổ biến của ngư dân, nhất là ở Bình Định, Phú Yên

và Khánh Hòa

Tình hình xuất khẩu cá ngừ ở Việt nam

Theo thống kê của Vasep: 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 và 32,5% về giá trị 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 quý I/2007 [15]

Năm 2010, 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 Xuất khẩu cá ngừ đã tạo được sức bật mạnh mẽ, tăng gần 60% so với năm 2009 [15]

Hình 1.1 Tình hình xuất khẩu cá ngừ nước ta từ năm 2006 – 2011 [15 ]

Trong năm 2011 tình hình thị trường kinh tế thế giới xuất hiện nhiều nguy cơ tái diễn một cuộc suy thoái tiếp theo, nhưng ba thị trường chính của cá ngừ Việt Nam

là Mỹ, EU và Nhật Bản vẫn đạt mức tăng trưởng lạc quan, trong đó Nhật Bản tăng đến 86,8% so với cùng kỳ năm 2010 Thị trường Mỹ chỉ tăng 31,2% nhưng có ý nghĩa rất lớn, bởi nước này chiếm tới 45,8% tổng giá trị xuất khẩu cá ngừ của nước ta, với giá trị khoảng 157,6 triệu USD EU là thị trường tiêu thụ lớn thứ hai, với 70,9 triệu USD

và chiếm 20,6% tổng giá trị, trong đó Đức và Italia là hai nước tiêu thụ nhiều nhất và đang hứa hẹn nhiều triển vọng nhờ vào mức tăng trưởng đạt được [15]

Bước sang năm 2012, xuất khẩu cá ngừ lại có nhiều chuyển biến mới Theo hiệp hội Chế biến Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (Vasep), tính đến 15/07/2012, giá trị suất khẩu cá ngừ Việt Nam đạt 311,6 triệu USD, tăng 43,2% so với 7 tháng đầu năm

2011 Cá ngừ vằn là mặt hàng duy nhất có giá trị suất khẩu khả quan trong các sản phẩm chủ lực xuất khẩu thủy sản của Việt Nam [17] Đặc biệt 7 tháng đầu năm nay cá ngừ được xuất khẩu sang một số nước tăng mạnh được mô tả ở Bảng 1.2

Bảng 1.2 Tình hình xuất khẩu cá ngừ 7 tháng đầu năm 2012 [18]

STT Nước xuất khẩu Giá trị (triệu USD) % tăng so với năm 2011

Bên cạnh đó, tình hình xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam sang một số nước của khối Trung Đông giảm nhưng không đáng kể so với 7 tháng đầu năm 2011

Hiện nay, các sản phẩm thủy sản nói chung và cá ngừ nói riêng của Việt Nam ngày càng thâm nhập hơn vào Trung Đông với giá trị xuất khẩu tăng dần Các con số thống kê cho thấy, sản phẩm thủy sản Việt Nam đã có chỗ đứng và những bước khởi đầu lạc quan tại khu vực thị trường nhập khẩu rộng lớn này Và cá ngừ đang là sản phẩm thủy sản có triển vọng tăng trưởng lớn khi xuất khẩu sang Trung Đông, cụ thể là

1.1.2 Một vài loài cá ngừ đại dương

Giới thiệu về một số loài cá ngừ đại dương

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) [13] 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

cá ngừ 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 cángừ 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)

Phân bố: vùng biển miền Trung

Mùa vụ khai thác: quanh năm Hình 1.2 Cá ngừ ồ

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

miền Trung, Đông và Tây Nam Bộ

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: lưới vây, rê, đăng Hình 1.3 Cá ngừ chù

Kích thước khai thác: 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

Ngư cụ khai thác: lưới vây, rê, đăng Hình 1.4 Cá ngừ chấm

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

bộ, Tây Nam bộ

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: lưới rê, câu, đăng, vây Hình 1.5 Cá ngừ bò

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

(Temminek & Schlegel, 1844)

Phân bố: vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung

Mùa vụ khai thác: quanh năm Hình 1.6 Cá ngừ sọc dưa

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

gặp nhiều hơn vùng biển ven bờ Hình 1.7 Cá ngừ vằn

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

biển xa bờ miền Trung và Đông Nam bộ Hình 1.8 Cá ngừ vây vàng

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

Kích thước khai thác: 600 - 1.800 mm

Dạng sản phẩm: ăn tươi, đóng hộp Hình 1.9 Cá ngừ mắt to

Thành phần khối lượng cá ngừ đại dương

Thành phần khối lượng của cá ngừ đại dương thay đổi theo loài, tuổi, giới tính

và mùa Thành phần khối lượng của cá ngừ đại dương được tổng hợp trên Bảng 1.3

Bảng 1.3 hành phần khối lượng của cá ngừ đại dương [5]

Thành phần hóa học của cá ngừ đại dương

Cá ngừ đại dương rất bổ dưỡng Thành phần hoá học của thịt cá ngừ đại dương thay đổi theo loài, tuổi, giới tính và mùa Trong thịt cá ngừ đại dương, hàm lượng đạm khá cao chiếm từ 22,4 - 28,3%, chất béo từ 2,1 - 24,6% [5] Sự thay đổi này thấy rõ nhất ở hàm lượng lipit khác biệt một cách ró rệt trước và sau khi sinh sản, độ dày và

thành phần mỡ cũng thay đổi theo mùa vụ Tuy nhiên cũng giống như các loài thủy sản khác nó gồm có 10 thành phần trong đó chiếm tỷ lệ cao hơn cả là hàm lượng nước,

protein, lipit, gluxit…

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của một số loài cá ngừ đại dương [5]

Loài Nước (%) Protein (%) Lipit (%) Tro (%)

xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim, tai biến mạch máu não do máu đóng cục EPA có

tác dụng chống lại cholesterol và loại bỏ ra khỏi máu [5]

Bên cạnh đó, lượng cơ thịt đỏ trong cá ngừ là tương đối lớn Protein từ cơ thịt

đỏ cá ngừ ít chất béo, giàu chất dinh dưỡng và các muối khoáng Đặc biệt protein này cũng chứa nhiều axit béo không bão hòa có tác dụng trong việc phòng ngừa một số bệnh tim mạch, xương khớp… Ngoài ra, còn chứa vitamin nhất là vitamin D, photpho… cũng tốt cho xương [5] Tuy nhiên, nhiều người ăn phải lượng thịt đỏ này

bị ngộ độc không phải do bản thân cơ thịt đỏ này có độc mà do cơ thịt đỏ này không được sử dụng tươi, không bảo quản đúng chế độ, đúng cách rất dễ bị ươn phân hủy histidin chứa trong cơ thịt đỏ này thành histamin Histamin là chất có khả năng gây dị ứng dữ dội dùng như phù người, nhức đầu, nôn … Khi ăn phải một lượng histamin cao vượt mức cơ thể chấp nhận được (ngưỡng cho phép 100 mg/kg) [28] Đặc biệt histamin có tính chịu nhiệt cao, thậm chí khi cá đã được nấu chín, đóng hộp, thanh trùng, nhưng histamin không bị phá hủy

Ngoài ra, dưới tác dụng của không khí cơ thịt đỏ này dễ bị oxi hóa theo thời gian để hình thành dạng metMb (Mb-Fe3+) có màu nâu không mong muốn Sau đây là

cơ chế thay đổi màu sắc của cơ thịt đỏ cá ngừ nói riêng và thịt cá ngừ nói chung được

mô tả tại Hình 1.10 và 1.11

Hình 1.10 Cấu trúc của Hem

Hình 1.11 Biến đổi của Myoglobin

Màu sắc của cơ thịt cá ngừ được tạo chủ yếu là do các hợp chất mang màu mà chủ yếu là myoglobin (Mb) và hemoglobin (Hb) [34] Tình trạng của màu sắc cơ thịt phụ thuộc vào sự oxi hóa nguyên tử sắt (Fe) trong nhóm hem của protein hình 1.13 Khi bị tiếp xúc với oxy tạo thành phức hợp oxyMb (Mb-Fe2+-O2) cho màu đỏ mong muốn Đặc biệt, các hem protein nói chung rất nhạy cảm với sự tự oxy hóa đặc biệt nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ [40]

Vì lý do này sản phẩm cơ thịt đỏ cá ngừ sẽ dễ bị oxi hóa theo thời gian để hình thành dạng metMb (Mb-Fe3+) có màu nâu có thể chuyển sang nâu sẫm không mong muốn Sự hình thành metMb phụ thuộc vào quá trình chế biến và điều kiện bảo quản

có thể diễn ra trong vài giờ hoặc vài ngày

Do đó, lượng cơ thịt đỏ này ở trong các nhà máy loại ra rất lớn nhưng quá trình chế biến vẫn chưa được chú ý, được loại ra và bán dưới dạng phế liệu Vì vậy, cần

nghiên cứu để tìm ra phương pháp tách chiết protein từ cơ thịt đỏ này nhằm loại được lượng histamin và loại bỏ sắc tố để nâng cao giá trị và ứng dụng sản xuất các mặt hàng thực phẩm khác nhau là hướng đi cần thiết

1.1.3 Một số sản phẩm chế biến từ cá ngừ đại dương

Cá ngừ (tuna) là một trong những loại nguyên liệu thủy sản có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao Cá ngừ có chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng, bao gồm protein, vitamin B, khoáng chất và Omega-3 axit béo thiết yếu [5] Những axit

béo này được gọi là thiết yếu bởi nó rất quan trọng đối với sức khỏe con người Sản phẩm từ cá ngừ khá đa dạng từ chế biến dạng tươi sống (sashimi), đông lạnh, đóng

tài nguyên quý giá, nếu tận dụng để gia tăng giá trị thì có thể đem lại lợi nhuận rất lớn Một số thành phần phế liệu này đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm và nghiên cứu như nghiên cứu thủy phân đầu, xương cá ngừ để tách chiết protein bổ sung vào nước mắm…

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 [5]

Hay sản xuất dầu cá từ mắt cá ngừ mang lại lượng dầu đạt tiêu chuẩn trong đó

có chưa 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 nhóm chất

vô cùng quan trọng đối với sức khỏe) [5]

Nội tạng cá là nguồn enzyme Proteaza rất lớn, enzyme được chiết rút được bổ sung vào các quá trình thủy phân protein Các chất thủy phân protein bị phân tách về mặt hóa học hoặc sinh học thành các chuỗi peptit có kích thước khác nhau Điều này tạo điều kiện cho việc tiết kiệm thời gian, nâng cao năng suất và hiệu suất của quá trình thủy phân và tạo ra các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao [5]

Bảng 1.5.Thành phần khối lượng của phế liệu cá ngừ đại dương [3]

Với trữ lượng khai thác cá ngừ hiện nay có khối lượng khá lớn mà thành phần

cơ thịt đỏ loại ra trong quá trình chiếm 6,4% [3], ước tính ở Việt Nam lượng cơ thịt đỏ

cá ngừ này hàng năm khoảng trên 1.000 tấn/năm Vì vậy, cần nghiên cứu để tận dụng

nguồn thịt đỏ này để sản xuất một số mặt hàng giá trị gia tăng là một vấn đề mang tính

cấp thiết

Thực trạng tận dụng phế liệu từ cơ thịt đỏ cá ngừ

Ở Việt Nam, các sản phẩm chính sản xuất từ cá ngừ là: ăn tươi, đóng hộp, hun khói, fillet Trong quá trình chế biến, cá ngừ nói chung và cá ngừ đại dương nói riêng thải ra một lượng phế liệu khá lớn, tỷ lệ phế liệu này có thể hơn 30% [3] Bao gồm: đầu, xương, vây nội tạng và phần cơ thịt đỏ Trong đó, phần đầu chiếm tỷ lệ cao nhất, nhưng phần cơ thịt đỏ lại là phần có giá trị dinh dưỡng và chứa hàm lượng protein cao Tuy nhiên, do đặc tính của cơ thịt đỏ chứa hàm lượng histidin cao trong thời gian bảo quản, histidine bị vi sinh vật khử nhóm carboxyl hình thành độc tố histamine như sơ đồ Hình 1.13

Hình 1.15: Sơ đồ sự biến đổi histadine thành histamin

Vì vậy, tại các công ty phần thịt đỏ này mới chỉ được bán để làm thức ăn chăn nuôi hoặc bán ra các đầu mối bán lẻ tại chợ Bên cạnh đó, họ cũng đã tiến hành nghiên cứu để tận dụng protein này sản xuất surimi, chả cá nhưng kết quả không được như mong muốn Bởi lẽ, hàm lượng cơ thịt đỏ cao nên khó tẩy trắng đáp ứng yêu cầu chất lượng của Surimi, chứa myoglobin và lipit rất dễ bị oxy hóa [2] mà công nghệ sản xuất surimi, chả cá chưa đáp ứng được

Trên thế giới, thành phần phế liệu này trong ngành chế biến cá fillet (kể cả cơ thịt đỏ) chiếm tới 30 - 35% so với nguyên liệu [35] Trước đây nguồn cơ thịt đỏ chỉ có một phần rất nhỏ được sử dụng làm thức ăn trực tiếp cho người ở dạng tươi còn lại làm thức ăn chăn nuôi và thậm chí là thải bỏ trực tiếp Giải pháp đó vừa gây lãng phí lại vừa gây tốn kém thậm chí gây ô nhiêm môi trường, chính vì thế cần có biện pháp để tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu còn lại này Xuất phát từ nhu cầu đó mà một số nhà khoa học đã nghiên cứu chế độ tách chiết và thu hồi protein từ nguồn phế liệu này

Sử dụng chủ yếu là acit HCl và NaOH để điều chỉnh pH trong suốt quá trình hòa tan

và kết tủa protein hòa tan trong phế liệu, kết quả cho thấy là ở pH = 13 cho hiệu suất hòa tan cao nhất có thể đạt gần 90% lượng protein chứa trong nguyên liệu, tiếp đó sử dụng HCl 2N điều chỉnh dung dịch về pH = 5,5 (pI) để kết tủa thu hồi protein [35]

Vì vậy, đề tài sẽ nghiên cứu áp dụng phương pháp điều chỉnh pH để khai thác protein cơ thịt đỏ còn lại trong quá trình chế biến cá ngừ là một hướng có thể khử được Histamin, sắc tố, lipit nhờ quá trình hòa tan và kết tủa protein cơ thịt cá ở các môi trường pH khác nhau

1.2 Tách chiết và ứng dụng protein từ thủy sản bằng phương pháp điều chỉnh pH 1.2.1 Protein và thành phần trích ly chứa nitơ phi protein từ động vật thủy sản

Protein từ động vật thủy sản

Được cấu tạo từ các axit amin, hầu hết các axit amin này quyết định giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Protein của ngũ cốc thường thiếu lysine và các axit amin có chứa lưu huỳnh (methionine, cysteine), trong khi protein của cá và động vật thủy sản khác là nguồn giàu các axit amin này Do đó, protein từ động vật thủy sản có giá trị dinh dưỡng cao hơn các loại ngũ cốc khác

Có thể chia protein của mô cơ cá ra thành 3 nhóm:

- Protein cấu trúc (Protein tơ cơ)

Gồm các sợi myosin, actin, actomyosin và tropomyosin, chiếm khoảng 65 -75% tổng hàm lượng protein trong cá và khoảng 77 - 85% tổng hàm lượng protein trong mực Các protein cấu trúc này có chức năng co rút đảm nhận các hoạt động của cơ Myosin và actin là các protein tham gia trực tiếp vào quá trình co duỗi cơ Protein cấu trúc có khả năng hòa tan trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion khá cao (>0,5M) [16]

- Protein chất cơ (Protein tương cơ)

Gồm myoglobin, myoalbumin, globulin và các enzym, chiếm khoảng 25-30% hàm lượng protein trong cá và 12-20% trong mực Các protein này hòa tan trong nước, trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion thấp (<0,15M) Hầu hết protein chất

cơ bị đông tụ khi đun nóng trong nước ở nhiệt độ trên 50oC Trong quá trình chế biến

và bảo quản, myoglobin dễ bị oxy hóa thành metmyoglobin, ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm [16]

- Protein mô liên kết:

Bao gồm các sợi collagen, elastin Hàm lượng colagen ở cơ thịt cá thấp hơn ở động vật có vú, thường khoảng 1 - 10% tổng lượng protein và 0,2 - 2,2% trọng lượng của cơ thịt Chiếm khoảng 3% ở cá xương và khoảng 10% ở cá sụn (so với 17% trong các loài động vật có vú Có trong mạng lưới ngoại bào, không tan trong nước, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao [16]

Thành phần trích ly chứa nitơ phi protein từ động vật thủy sản

Chất phi protein là thành phần hòa tan trong nước, có khối lượng phân tử thấp

và chiếm khoảng 9-18% tổng hàm lượng protein ở cá xương, khoảng 33-38% ở các loài cá sụn Thành phần chính của hợp chất này bao gồm các chất bay hơi (amoniac, amine, trimethylamin, dimethylamin), trimethylamineoxid (TMAO), dimethylamineoxid (DMAO), creatin, các acid amin tự do, nucleotit, urê (có nhiều trong cá sụn) [6]

Thành phần chất trích ly chứa nitơ phi protein khác nhau phụ thuộc vào loài, kích cỡ, mùa vụ, phần cơ lấy mẫu, …

Các chất trích ly chứa nitơ phi protein rất quan trọng đối với các nhà chế biến thuỷ sản bởi vì chúng ảnh hưởng đến mọi tính chất của thực phẩm như: màu sắc, mùi

vị, trạng thái cấu trúc, dinh dưỡng, sự an toàn và sự hư hỏng sau thu hoạch

- Trimethylamin oxyt (TMAO)

TMAO là thành phần đặc trưng và quan trọng của nhóm chất chứa nitơ phi protein TMAO có chủ yếu trong các loài cá nước mặn và ít được tìm thấy trong các loài cá nước ngọt Hàm lượng TMAO trong cá khác nhau tùy theo loài, điều kiện sinh sống, kích cỡ Cá hoạt động bơi lội nhiều, kích cỡ lớn chứa nhiều TMAO hơn cá nhỏ,

ít bơi lội trong nước Hàm lượng TMAO chứa cao nhất trong các loài cá sụn (cá nhám)

và mực, chiếm khoảng 75 - 250 mgN/100g, cá tuyết chứa ít hơn (60 - 120 mgN/100g) [6]

Theo Tokunaga (1970), hàm lượng TMAO ở cá nổi như cá trích, cá thu, cá ngừ tập trung cao nhất trong cơ thịt sẫm (vùng tối), trong khi đó các loài cá đáy thịt trắng

có hàm lượng TMAO cao hơn nhiều trong cơ thịt màu sáng TMAO có vai trò điều hòa áp suất thẩm thấu của cá, vì vậy giúp cá chống lại áp suất thẩm thấu gây ra do sự chênh lệch nồng độ muối trong nước biển

- Các axit amin tự do

Các axit amin tự do chiếm khoảng 0,5 - 2% trọng lượng cơ thịt, chúng góp phần tạo nên mùi vị thơm ngon đặc trng của nguyên liệu [6] Hàm lượng axit amin tự do

càng nhiều thì vi khuẩn gây hư hỏng phát triển càng nhanh và sinh ra mùi ammoniac Các loài cá có cơ thịt sẫm và thường vận động như cá ngừ, cá thu có hàm lượng histidine cao Cơ thịt sẫm chứa histidin nhiều hơn cơ thịt trắng Trong thời gian bảo quản, histidine bị vi sinh vật khử nhóm carboxyl hình thành độc tố histamine

- Urê

Urê có phổ biến trong tất cả cơ thịt cá, nhưng nói chung có ít hơn 0,05% trong

cơ thịt của cá xương, các loài cá sụn biển có chứa một lượng lớn urê (1 - 2,5%) [6] Trong quá trình bảo quản, urê phân huỷ thành NH3 và CO2 dưới tác dụng của enzym urease của vi sinh vật Do urê hoà tan trong nước và thấm qua màng tế bào nên nó dễ được tách ra khỏi miếng phi lê

- Amoniac

Amoniac có mùi đặc trưng (mùi khai) Trong cơ thịt của cá tươi có một lượng nhỏ amoniac Trong cá xương, lượng amoniac thấp nhưng khi bị hư hỏng do vi sinh vật thì lượng amoniac tăng nhanh Khi sự hư hỏng tiến triển, pH của cơ thịt chuyển sang môi trường kiềm do lượng amoniac tăng lên và tạo nên mùi ươn thối của cá

- Creatine

Là thành phần chính của hợp chất phi protein Cá ở trạng thái nghỉ ngơi creatine tồn tại dưới dạng mạch vòng phospho và cung cấp năng lượng cho quá trình co cơ

1.2.2 Tách chiết protein từ thủy sản bằng phương pháp điều chỉnh pH

Nguyên lý của phương pháp

Tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH thực chất là quá trình dựa vào khả năng hòa tan và kết tủa của protein tại điểm đẳng điện

Điểm đẳng điện pI là giá trị pH mà tại đó phân tử protein trung hòa về điện ở giá trị pH = pI phân tử protein trung hòa về điện sẽ không chuyển dịch trong điện trường, phân tử protein sẽ kém bền nhất dễ kết tủa

Điểm đẳng điện pI của protein cá vào khoảng pH 4,5-5,5 Tại giá trị pH này,

protein có độ hòa tan thấp nhất

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách chiết protein bằng phương pháp điều chỉnh pH

Quá trình tách chiết protein bằng phương pháp điều chỉnh pH nhằm giải phóng protein từ nguyên liệu ra môi trường để khai thác protein trong nguyên liệu Trong quá trình tách chiết để đạt được hiệu quả cao cần lưu ý các yếu tố ảnh hưởng sau [8]

- pH của dung môi chiết

Đối với táchchiết protein trong mô hoặc tế bào sống pH có ảnh hưởng rất lớn Mỗi loại protein có khả năng hòa tan trong những pH dung môi nhất định, tuy nhiên trong nguyên liệu là các loại tế bào sống nó lại chứa tới hàng nghìn loại protein Vì vậy, phải làm cách nào để chọn loại dung môi thích hợp để có thể hòa tan hầu hết các loại protein trong nguyên liệu

Độ tan của protein thấp nhất ở pH = pI của nó, độ tan của protein tăng lên khi

pH nằm xa pI vì khi pH = pI thì phân tử protein không tích điện cho nên chúng không

có lực đẩy tĩnh điện và dễ bị đông kết Khi pH khác pI thì các phân tử protein tích điện cùng dấu và đẩy nhau cho nên không không bị đông kết do đó độ tan tăng lên

- Nhiệt độ của dung môi chiết

Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình tách chiết nói chung và protein nói riêng Khi thay đổi nhiệt độ làm thay đổi tốc dộ phản ứng theo chiều hướng tăng, giảm thường thì sự thay đổi nhiệt độ tỷ lệ thuận với tốc độ phản ứng Tốc dộ phản ứng tăng khi nhiệt dộ tăng trong khoảng từ 0 – 40oC, khi tăng nhiệt độ lên sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử tăng hay nói cách khác khuếch tán phân tử diễn ra mạnh hơn Khác với các chất vô cơ, protein bị thay đổi nhiều khi dưới tác dụng của nhiệt độ Ở nhiệt độ trên 400C hầu hết các liên kết của protein với các phân tử khác bị phá vỡ, quá trình tách chiết sẽ giải phóng protein ra môi trường Khi nhiệt độ tăng lên 70-75oC thì protein trong nguyên liệu bị đông tụ gây khó khăn trong quá trình tách chiết Biến tính của protein bởi nhiệt độ cao là biến tính không thuận nghịch, chính vì thế trong công nghệ tách và thu hồi protein thường nâng đến nhiệt độ vừa phải để đảm bảo đặc tính của protein

Như vậy, khi tăng nhiệt độ đến giới hạn phù hợp sẽ tăng cao hiệu quả tách chiết, rút ngắn thời gian tách chiết

- Thời gian hòa tan

Thời gian tách chiết càng dài thì sự tiếp xúc giữa cơ chất và dung môi càng dài,

là điều kiện để các phản ứng xảy ra Theo lý thuyết thời gian dài thì hiệu quả tách chiết tăng lên, tuy nhiên như đã nói ở trên khi đạt đến trạng thái cân bằng hoặc gần tới thì phản ứng xảy ra là vô cùng chậm, nếu tính về lượng protein hòa tan vào dung môi có thể tăng lên nhưng không đáng kể và hiệu quả cũng không cao Trong quá tách chiết protein bằng phương pháp điều chỉnh pH thì tốc độ của quá trình chủ yếu ở giai đoạn

đầu và chậm lại ở thời gian sau Khi thời gian càng dài về sau thì tốc độ càng chậm và thậm chí ở một số dung môi thời gian dài sẽ gây ảnh hưởng tới cấu trúc cũng như đặc tính của protein Đó là lý do tại sao cần kiểm soát thời gian tách chiết thích hợp

Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu

Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu ảnh hưởng tới sự chênh lệch nồng độ chất tan và khả năng tiếp xúc giữa nguên liệu và dung môi Khi tăng tỷ lệ này lên thì tốc độ phản ứng tăng lên tuy nhiên sau quá trình chiết sẽ có quá trình phân riêng, sẽ rất khó khăn và tốn kém nếu thể tích sau chiết quá cao, vì vậy cần chọn tỷ lệ này phù hợp

Biến đổi của protein trong quá trình tách chiết protein bằng phương pháp điều chỉnh pH

Protein sau khi bị tách khỏi tế bào một phần đã bị cắt đứt các liên kết với các loại khác, đồng thời bị chuyển từ các cấu trúc bậc cao sang cấu trúc bậc thấp hơn kèm theo các tính chất tự nhiên ban đầu bị mất đi, thậm chí thành các axit amin tùy vào

mục đích chuyến đi [6] Như vậy, sau tách chiết mạch protein bị duỗi ra và để lộ các

đầu ưa nước và kỵ nước, số nhóm kỵ nước sẽ tăng lên làm biến đổi đáng kể một số tính chất của protein

Khi nhiệt độ vừa phải thì protein chỉ bị biến tính nhẹ, các mạch peptit duỗi ra, các liên kết protein – protein, giữa protein với các thành phần khác bị phá vỡ sẽ làm

enzym dễ tác dụng, tăng hiệu suất trích ly [6]

Khi nhiệt độ cao thì sẽ phá hủy các liên kết trong tế bào, thủy phân các hợp chất hữu cơ, gây biến tính không thuận nghịch đối với protein

Vì vậy, phải nghiên cứu tìm ra các chế độ thích hợp làm giảm các biến đổi protein trong quá trình tách chiết, tạo ra protein có chất lượng tốt và hiệu suât cao để ứng dụng vào sản xuất các sản phẩm thực phẩm có giá trị kinh tế và dinh dưỡng

1.2.3 Ứng dụng protein tách chiết protein từ động vật thủy sản bằng phương pháp điều chỉnh PH

Trên thế giới có rất nhiều công trình nghiên cứu tách chiết protein từ cá, tôm, mực… bằng phương pháp điều chỉnh pH Đặc biệt, Batista(1998) đã nghiên cứu khai thác protein từ nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến cá tuyết và ứng dụng protein tách chiết được sử dụng làm surimi có hiệu quả [35] Hutin và cộng sự cũng có rất nhiều công trình nghiên cứu tách chiết protein từ mực, cá… và ứng dụng rotein thu được để bổ sung vào các loại bánh, thức ăn cho tôm, surimi [36, 37, 38, 43]… Bên cạnh đó, Palafox và cộng sự (2009) nghiên cứu sử dụng phương pháp điều chỉnh pH

để thu hồi protein từ phế liệu mực và ứng dụng bổ sung vào thực phẩm để tăng hàm lượng protein [39]

Tại Việt Nam trước tình hình ngành chế biến cá tra, cá basa phát triển mạnh mẽ với đặc điểm là ngành này sinh ra một lượng nước thải chứa một lượng máu và mỡ cao khó sử lý và dễ gây ô nhiễm Do đó, Trang Sĩ Trung đã tiến hành nghiên cứu sử dụng phương pháp điều chỉnh pH về điểm đẳng điện để thu hồi protein từ dịch thải và ứng dụng vào thực phẩm hoặc thức ăn chăn nuôi [21] Bên cạnh đó, Trang Sĩ Trung và cộng sự (2008) cũng đã nghiên cứu ứng dụng chitozan thu hồi protein từ nước rửa surimi [22] Hà Mỹ Thụân (2008), Nghiên cứu và khai thác sử dụng protein có trong đâù tôm ứng dụng bổ sung vào thực phẩm [20]

Một vài năm gần đây đã có nhiều nghiên cứu tận dụng nguồn phế liệu thủy sản

để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng Tuy nhiên, với sự phát triển của ngành chế biến thủy sản, nguồn nguyên liệu thừa là cơ thịt đỏ tại các công ty chế biến là rất lớn

và giàu dinh dưỡng Chính vì vậy, nghiên cứu tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH và bước đầu ứng dụng protein thu được này vào sản xuất thử nghiệm xúc xích

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

về phòng thí nghiệm trong vòng 20 phút Tại phòng thí nghiệm, các block này được cưa thành những miếng nhỏ 500g và cho vào mỗi túi pE một miếng Sau đó, đem bảo quản đông ở nhiệt độ -20oC ± 2oC để làm thí nghiệm

Khi tiến hành thí nghiệm, nguyên liệu được được lấy từ tủ bảo quản mỗi túi pE 500g rồi rã đông dưới vòi nước chảy Sau đó đem nguyên liệu đi xay nhỏ đồng nhất để lấy mẫu làm thí nghiệm

2.1.1.2 Thịt heo

Thịt heo là một trong các thành phần nguyên liệu chính để sản xuất xúc xích Trong đề tài sử dụng thịt heo nạc và mỡ, mua tại chợ Vĩnh Hải, Nha Trang đảm bảo chỉ tiêu chất lượng TCVN 7046- 2002 [24]

2.1.1.3 Carrageenan

Carrageenan sử dụng trong đề tài là loại dùng trong thực phẩm được mua tại phòng thí nghiệm của bộ môn Công nghệ Chế biến đại học Nha Trang Đạt tiêu chuẩn chất lượng về: độ nhớt, sức đông

2.1.2.1 Dung dịch acid clohydride

Dung dịch HCl đậm đặc (36-38%), được mua từ công ty công ty TNHH hóa chất Guang zhou Jinhuada Chemical Reagent

2.1.3 Các hóa chất khác

Ngoài ra, còn một số loại hóa chất khác dùng cho nghiên cứu như: Huyết tương

bò, CuSO4, … là các loại hóa chất đạt tiêu chuẩn chất lượng dùng trong phân tích thí nghiệm

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phân tích thành phần hóa học cơ bản của cơ thịt đỏ cá ngừ

Cơ thịt đỏ cá ngừ được đem phân tích thành phần hóa học cơ bản như sau:

- Phân tích hàm lượng protein theo phương pháp Biure [42]

- Phân tích hàm lượng ẩm theo TCVN 3700 – 1990 [29]

- Phân tích hàm lượng tro TCVN bằng phương pháp nung 5105 – 1990 [30]

- Phân tích hàm lượng lipit bằng phương pháp Folch (1957)

- Phân tích hàm lượng Histamin theo TCVN 8352 - 20101[28]

2.2.2 Nghiên cứu tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ

Trên thế giới đã có nhiều quy trình công nghệ tách chiết protein bằng phương pháp điều chỉnh pH từ cá, mực, phần còn lại của quá trình chế biến Tuy nhiên, dựa vào đặc điểm của cơ thịt đỏ cá ngừ nên áp dụng quy trình của Hultin và các cộng sự (2005) đã đưa ra quy trình tổng quát tách chiết protein bằng phương pháp điều chỉnh

pH [36] và thí nghiệm xác định lại một số thông số của quy trình để thu được hàm lượng protein là cao

Sơ đồ quy trình thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH như trên Hình 2.2

Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu

Nguyên liệu trong quy trình này là cơ thịt đỏ cá ngừ từ các nhà máy chế biến thủy sản

Xử lý

Nguyên liệu được đem xử lý như: rửa, làm nhỏ nhằm làm sạch và tạo sự đồng

nhất cho công đoạn tiếp theo

Hòa tan

Nguyên liệu sau khi xay nhỏ được đem hòa tan tại môi trường kiềm có: pH ban đầu của dung dịch chiết thích hợp, nhiệt độ thích hợp, thời gian thích, tỷ lệ nguyên liệu/ dung dịch chiết thích hợp

Dự kiến kết quả

Xác định được các thông số thích hợp cho quy trình tách chiết protein từ cơ thịt

đỏ cá ngừ băng phương pháp điều chỉnh pH

2.2.2.1 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

Sơ đồ bố trí thí ngiệm xác định ảnh hưởng của pH dung môi chiết đến hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương được trình bày trên Hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng pH của dung môi chiết đến hiệu suất

thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

Phân tích hàm lượng protein và xác định hiệu suất

thu hồi protein

Thuyết minh sơ đồ bố trí thí nghiệm

Hòa tan cơ thịt đỏ cá ngừ vào các dung môi chiết có pH từ 1 đến 13 với bước nhảy là 1 (sử dụng NaOH 0,1N và HCl 0,1N để điều chỉnh pH) Quá trình hòa tan được tiến hành trong điều kiện:

+ Thời gian hòa tan: 1h

+ Nhiệt độ: nhiệt độ phòng

+ Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi chiết là: 1/10

Khuấy đảo liên tục trong quá trình hòa tan

Sau khi kết thúc quá trình hòa tan lọc thu dịch protein hòa tan Dịch protein hòa tan tiếp tục được điều chỉnh về pH = 5,5 để kết tủa thu hồi protein Hỗn hợp sau khi kết tủa đem đi ly tâm lạnh với tốc độ 5000 vòng/phút trong 15 phút để tách thu hồi protein thô, lấy mẫu protein thô đem đi phân tích và đánh giá chất lượng

Hiệu suất thu hồi của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương được tính toán so với nguyên liệu ban đầu

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian hòa tan đến hiệu suất

thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

Phân tích hàm lượng protein và xác định hiệu suất

thu hồi protein

+ Tỷ lệ nguyên liệu so với dung dịch chiết là: 1/10

+ Thời gian thay đổi khác nhau: 40 phút, 60 phút, 80 phút, 100 phút, 120 phút Khuấy đảo liên tục trong quá trình hòa tan

Sau khi kết thúc quá trình hòa tan lọc thu dịch protein hòa tan Dịch protein hòa tan tiếp tục tiếp tục được điều chỉnh về pH = 5,5 để kết tủa thu hồi protein Hỗn hợp sau khi kết tủa đem đi ly tâm lạnh với tốc độ 5000 vòng/phút trong 15 phút để tách thu hồi protein thô, lấy mẫu protein thô đem đi phân tích và đánh giá chất lượng

Hiệu suất thu hồi của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương được tính toán so với nguyên liệu ban đầu