Nghiên cứu chế độ thủy phân cá cơm bằng sự kết hợp enzyme Protamex và Flavourzym

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Họ và tên sinh viên: Trương Thạch Lớp: 51CBTS

Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Tên đề tài: “Nghiên cứu chế độ thủy phân cá cơm bằng sự kết hợp enzyme

Protamex và Flavourzyme”

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

Kết luận: ………

………

………

………

………

Nha Trang, ngày….tháng 06 năm 2013

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(kí và ghi rõ họ tên)

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 Công Nghệ Thực Phẩm

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 TRƯƠNG THẠCH

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC v

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 2

TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về nguyên liệu 2

1.1.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu cá cơm 2

1.1.2 Tình hình khai thác và sản lượng cá cơm 3

1.1.3 Một số loại cá Cơm: 3

1.1.4 Thành phần hóa học của cá Cơm thường: 5

1.2 Tổng quan về enzyme Proteaza và sự thủy phân của enzyme proteaza 6

1.2.1 Protease và cơ chế phản ứng thủy phân: 6

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease 7

1.2.3 Một số enzyme thương mại thường được sử dụng trong quá trình thủy phân protein: 9

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về sự thủy phân protein bằng enzyme proteaza 10

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về sự thủy phân protein bằng enzyme 10

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về sự thủy phân protein bằng enzyme: 14

CHƯƠNG 2 19

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU 19

2.1 Nguyên vật liệu 19

2.1.1 Nguyên liệu cá cơm 19

2.1.2 Enzyme Protamex 20

2.1.3 Enzyme Flavourzyme 20

2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định các thông số cho quá trình thủy phân 20

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của cá cơm 20

2.2.2 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ cá cơm 22

2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy 23

2.2.3.1 Bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme protamex thích hợp cho quá trình thủy phân 23

2.2.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme Protamex trong quá trình thủy phân 25

2.2.3.3 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme protamex trong quá trình thủy phân 27

2.2.3.4 Sơ đố bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp cho quá trình thủy phân 29

2.2.3.5 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Flavourzyme cho quá trình thủy phân 31

2.2.3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp đối với enzyme Flavourzyme cho quá trình thủy phân 33

2.3 Phương pháp nguyên cứu 35

2.3.1 Phương pháp phân tích: 35

2.3.2 Phương pháp xử lí số liệu 36

CHƯƠNG 3: 37

KẾT QUẢ NGUYÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học nguyên liệu cá cơm 37

3.2 Kết quả xác định các thông số kỹ thuật tối ưu cho quá tình thủy phân cá cơm 37

3.2.1 Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Protamex/ NL 37

3.2.2 Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân của enzyme Protamex đối với quá

trình thủy phân 40

3.2.3 Xác định thời gian thủy phân Enzyme protamex cho quá trình thủy phân 42

3.2.4 Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme/ NL 45

3.2.5 Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân của enzyme Flavourzyme đối với quá trình thủy phân 48

3.2.6 Xác định thời gian thủy phân Enzyme Flavourzyme cho quá trình thủy phân 51

3.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm dịch đạm thủy phân protein từ cá cơm 55

3.4 Khối lượng các sản phẩm thu được từ quá trình thủy phân 1kg nguyên liệu cá cơm 57

3.5 Chất lượng của các sản phẩm thủy phân thu được từ quá trình thủy phân nguyên lệu cá cơm 59

3.5.1 Chất lượng sản phẩm dịch đạm thủy phân Protein 59

3.5.2 Chất lượng của các sản phẩm phụ từ quá trình thủy phân 61

3.5.2.1 Chất lượng sản phẩm bột đạm không tan 61

3.5.2.2 Chất lượng của sản phẩm bột khoáng 61

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

PHỤ LỤC 68

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC

NL : Nguyên liệu

NNH3 : Đạm amoniac

NTS : Đạm tổng số Na.a : Đạm acid amin

NF : Đam fomol

g : gam

gN : gam nitơ g/l : Gam trên lit

H2O2 : Oxy già % : Phần trăm

ml : mililit

l : lit

V/P : vòng trên phút

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cá cơm ấn độ 3

Hình 1.2 Cá cơm săng 3

Hình 1.3 Cá cơm thường 4

Hình 1.4 Cá cơm trung hoa 4

Hình: 2.1 Nguyên liệu cá cơm trước và sau khi xay 19

Hình 2.2 Xác định thành phần hóa học của cá cơm 21

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ cá cơm 22

Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm xác đinh tỷ lệ enzyme protamex thích hợp cho quá trình thủy phân 24

Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme protamex trong quá trình thủy phân 26

Hình 2.6 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme protamex trong quá trình thủy phân 28

Hình 2.7 Sơ đố bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp cho quá trình thủy phân 30

Hình 2.8 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Flavourzyme cho quá trình thủy phân 32

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp đối với enzyme Flavourzyme cho quá trình thủy phân 34

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Protamex đến hiệu suất thu hồi nito 38

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme protamex đến hàm lượng acid amin 38

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme protamex hàm lượng nito amoniac 39

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Protamex đến hiệu suất thu hồi Nito 40

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Protamex đến hàm lượng acid amin 41 Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzymeProtamex đến hàm lượng Nito amoniac 42

Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Protamex đến hiệu suất thu hồi nito 43

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Protamex đến hàm lượng Nito acid amin 44

Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Protamex đến hàm lượng Nito

amoniac 45

Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hiệu suất thu hồi nito 46

Hình 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito acid amin 47

Hình 3.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito ammoniac trong dịch thủy phân 48

Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Flavourzyme đến hiệu suất thu hồi nito 49

Hình 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito acid amin 50

Hình 3.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito amoniac 51

Hình 3.16 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme đến hiệu suất thu hồi nito 52

Hình 3.17 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito acid amin 53

Hình 3.18 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito amoniac 54

Hình 3.19 Sơ đồ quy trình sản xuất các sản phẩm thủy phân từ cá cơm 56

Hình 3.20 Khối lượng các sản phẩm thu thủy phân thu được từ 1(kg) NL 58

Hình 3.21 Dịch đạm thủy phân protein từ cá cơm 59

Hình 3.22 Bột đạm không hòa tan 61

Hình 3.23 Bột khoáng 61

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cá cơm thường 5

Bảng 1.2 Bảng thành phần các loại acid amin của cá cơm thường 5

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của cá cơm 37

Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan dịch đạm thủy phân protein 59

Bảng 3.3 Chỉ tiêu hóa học của dịch đạm thủy phân protein 59

Bảng 3.4 Thành phần các loại acid amin của dịch đạm thủy phân protein 60

Bảng 3.5 Đánh giá cảm quan bột đạm không tan 61

Bảng 3.6 Bảng đánh giá cảm quan bột khoáng 62

cá cơm theo mùa vụ cho và sản lượng cá cơm khai thác lớn như vậy cho nên khó tránh khỏi việc ứ đọng nguyên liệu, hiện nay ở nước ta nguyên liệu cá cơm chỉ chủ yếu là sản xuất nước mắm và sản phẩm khô cho nên nhiều khi còn ứ đọng nguyên liệu, hơn nữa hiện nay quá trình sản xuất nước mắm ở nước ta chủ yếu là sản xuất theo phương pháp thủ công cho nên thời gian sản xuất dài dẫn tới hiệu quả kinh tế

mà cá cơm mang lại chưa thật sự cao, trong thời gian gần đây một số cơ sở sản xuất nước mắm đã dần chuyển sang sản xuất nước mắm công nghiệp cho nên việc sản xuất ra sản phẩm dịch đạm thủy phân proteinvà bột đạm thủy phân có hàm lượng acid amin cao phục vụ cho quá trình sản xuất nước chấm và các mục đích khác là hết sức cần thiết, từ đó nâng cao được giá trị kinh tế cho cá cơm Chính vì vậy mà

tôi đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu chế độ thủy phân cá cơm bằng sự kết hợp

enzyme Protamex và Flavourzyme

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về nguyên liệu

1.1.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu cá cơm

Cá cơm có tên khoa học là stolephorus thuộc dòng họ cá trống

Engraulidae, bao gồm 16 giống và 130 loài khác nhau, ở Việt Nam có các loài

cá cơm theo tiếng địa phương gồm: cá cơm than, cá cơm đỏ, cá cơm sọc tiêu, cá cơm sọc phấn, cá cơm phấn chì

Theo N.J.Nelson và T.Wongraulidae, cá cơm có các đặc điểm:

- Thuộc dòng họ cá trống Engraulidae (anchovies)

- Giống clupeifoemes (herrings)

- Lớp Actinopterygii ( ray-finned fishes: các loài cá có vây tỏa sáng ánh

bạc)

- Kích thước lớn nhất: 10(cm)

- Môi trường sống: sống ở biển, độ sâu khoảng 0-50(m)

- Khí hậu: vùng nhiệt đới 27oN -24oS, 38oE-155OE

- Sức sinh sản: sinh sản ít nhất 2 lần trong 15 tháng

- Mùa đẻ vào tháng 3-4, khai thác quanh năm

- Sống ở tầng mặt, bơi thành từng đàn và ăn sinh vật phù du, chủ yếu là giáp xác nhỏ

- Hình thái học: thân hình thon dài, hơi dẹp, hàm trên đưa ra so với hàm dưới, có răng nhỏ trên xương hàm Cơ thể nhiều thịt, thịt trong màu sáng,

có 2 vệt sáng bạc bên hong

- Sinh vật học: cá thường tìm thấy từng đàn ở vùng ven bờ biển, còn được tìm thấy ở của sông Godavar, India từ tháng 2-6 vào mùa sinh sản của chúng, thức ăn là những sinh vật trôi nổi trên bề mặt, ấu trùng nhỏ, các động vât giáp xác nhỏ Trứng hình oval

- Không nằm trong sách đỏ

- Vô hại

- Sản lượng cá cơm có năm lên tới hàng trăm nghìn tấn, chủ yếu là dùng làm nguyên liệu làm nước mắm và cá khô

1.1.2 Tình hình khai thác và sản lượng cá cơm

Theo báo cáo của bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, 5 tháng đầu năm tổng sản lượng xuất khẩu thủy sản của cả nước đạt 2.067,2 ngàn tấn, tăng 3,9%

so với cùng kì năm ngoái Về khai thác thủy sản, sản lượng thuỷ sản khai thác 5 tháng đầu năm ước tính đạt 1.051 ngàn tấn, tăng 3,0% so với cùng kỳ năm 2011; riêng khai thác biển 5 tháng ước đạt 986 ngàn tấn, tăng 3,2 % so với năm 2011 Trong đó, sản lượng cá cơm và cá nục chiếm khoảng 60% tổng sản lượng khai thác (591,6 ngàn tấn)

1.1.3 Một số loại cá Cơm:

* Cá Cơm Ấn Độ:

Tên khoa học: Stolephorus indicus

Tên tiếng việt: Cá Cơm Ấn Độ

Tên tiếng Anh: Indian anchovy Hình 1.1 Cá cơm ấn độ

Phân bố: Đông Phi, Ấn Độ, Malaixia, Iđônêxia, Trung Qốc, Việt Nam

Đặc điểm hình thái: Thân dài hình trụ, hơi dẹp bên Đầu tương đối dài Mõm tù Chiều dài thân gấp 4,9 - 5,3 lần chiều cao thân và 4,0 - 4,9 lần chiều dài đầu Mắt tương đối to, không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng, hơi gồ lên Phía sau cùng của xương hàm trên dài đến khe mang Trên hàm, xương lá mía, xương khẩu cái đều có răng nhỏ Khe mang rộng, lược mang nhiều, mang giả phát triển Vẩy tròn, dễ rụng Có một vây lưng tương đối to, khởi điểm nằm ngang bằng với điểm giữa của khoảng cách từ vây bụng đến vây hậu môn Vây ngực to Vây bụng nhỏ Thân màu trắng, bên thân có một sọc dài màu trắng bạc, trên đầu có một chấm màu xanh lục Vây lưng và vây đuôi màu xanh lục, các vây màu trắng

* Cá Cơm Săng:

Tên khoa học: Stolephorus tri

Tên tiếng việt: Cá cơm Săng Hình 1.2 Cá cơm săng

Tên tiếng Anh: Spined anchovy

Phân bố: Ấn Độ, Malaixia, Iđônêxia, Trung Qốc, Việt Nam

Đặc điểm hình thái: Thân dài, dẹp bên, đầu tương đối to, mõm ngắn, chiều dài thân gấp 4,8 lần chiều cao thân và 4,6 lần chiều dài đầu Mắt tương đối to, không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng Trên hàm, xương lá mía, xương khẩu cái đều có răng nhỏ Khe mang rộng, lược mang dài và nhỏ Vẩy tròn, nhỏ, dễ rụng Có một vây lưng, khởi điểm nằm sau khởi điểm của vây bụng, trước khởi điểm của vây hậu môn Thân màu trắng, bên thân có một sọc dọc màu trắng bạc Các vây màu trắng, riêng vây đuôi màu xanh lục

*Cá Cơm thường:

Tên khoa học: Stolephorus commersonii

Tên tiếng việt: Cá Cơm thường

Tên tiếng Anh: Commerson's anchovy Hình 1.3 Cá cơm thường

Phân bố: Đông Phi, Ấn Độ, Thái lan, Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Việt Nam Đặc điểm hình thái: Thân dài, dẹp bên Đầu tương đối to Mõm hơi nhọn Chiều dài thân gấp 4,4 - 5,2 lần chiều cao thân và 4,2 - 5,0 lần chiều dài đầu Mắt to, không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng Trên hàm, xương lá mía, xương khẩu cái đều có răng nhỏ Khe mang rộng, lược mang dẹp, mỏng và cứng Vảy tròn, to vừa, rất dễ rụng Khởi điểm của vây lưng nằm ở sau khởi điểm của vây bụng, gần ngang bằng với khởi điểm của vây hậu môn Vây hậu môn to, dài Thân màu trắng, trên đầu có hai chấm màu xanh lục, bên thân có một sọc dọc màu trắng bạc

* Cá Cơm Trung Hoa

Tên khoa học: Stolephorus chinensis

Tên tiếng việt: Cá Cơm Trung Hoa

Tên tiếng Anh: Chinese anchovy Hình 1.4 Cá cơm trung hoa

Phân bố: Trung Quốc, vịnh Bắc Bộ của Việt Nam

Đặc điểm hình thái: Thân dài, hình trụ, hơi dẹp bên Đầu tương đối nhỏ Mõm ngắn, hơi nhọn Mắt rất to, không có màng Khoảng cách hai mắt rộng, hơi gồ

lên Lỗ mũi rộng ở giữa viền trước mắt với mút mõm Miệng rộng, ở phía dưới,

xiên Trên 2 hàm đều có răng Khe mang rất rộng Xương nắp mang mỏng và

trơn liền Màng nắp mang hơi dính liền nhau Lược mang dài và tương đối

nhiều Có mang giả

1.1.4 Thành phần hóa học của cá Cơm thường:

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cá cơm thường[30]

:

Các loại axitamin của cá cơm bình thường:

Bảng 1.2 Bảng thành phần các loại acid amin của cá cơm thường[30]

1.2 Tổng quan về enzyme Proteaza và sự thủy phân của enzyme proteaza

1.2.1 Protease và cơ chế phản ứng thủy phân:

Proteaza là enzyme xúc tác sự thuỷ phân các liên kết peptit (- CO – NH-)

trong phân tử Protein và các cơ chất tương tự

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease

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, tốc độ phản ứng thuỷ phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax

thì 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 thủy 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 enzym 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:

Người ta đã xác định được hệ số Q10 của các loại enzyme trong cơ thể cá trong khoảng từ 2 – 3, cá biệt có thể lên đến 7 như phản ứng Hemoglobin trong máu cá

Vùng nhiệt độ tạo cho enzym có hoạt độ cao nhất gọi là vùng nhiệt độ thích hợp của enzyme, trong đó có một giá trị nhiệt độ mà ở đó, tốc độ enzyme 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 đổ 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 acid (pepxin, proteaza-acid 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

1.2.3 Một số enzyme thương mại thường được sử dụng trong quá trình thủy phân protein:

Papain

Papain là một Cystein protease có ngồn gốc từ nhựa trái đu đủ Papain thủy phân protein thành các polypeptide và các amino peptid, nó đóng vai trò vừa như endoprotease vừa như exopeptidase Papain là enzyme chịu được nhiệt độ tương đối cao Ở dạng nhựa khô papain không bị biến tính trong 3 giờ ở 1000C

Ở dạng dung dịch, papain bị mất hoạt tính sau 30 phút ở 82,50C và nếu tăng nhiệt độ trên 1000C thì sẽ mất hoàn toàn hoạt tính kể cả khi thêm lượng lớn chất hoạt hóa vào dung dịch vì cấu trúc tâm hoạt động của enzym đã bị phá hủy hoàn toàn

Điều kiện hoạt động tối ưu:

Hoạt động thích hợp trong khoản pH = 5,7-7,0

Nhiệt độ: 50-570C

Bromelain:

Bromelain là một Cystein protease, bromelain có trong toàn bộ cây dứa, nhưng nhiều nhất là trong quả dứa Bromelain thuộc nhóm endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptid nội phân tử protein để chuyển phân tử protein thành các peptid Bromelain ở dạng tinh khiết thì nhạy với nhiệt độ: ở 50C, pH = 4-10, bromelain có hoạt tính tối đa trên Casein sửa trong 24 giờ; ở 550C, pH = 6 trong 20 phút hoạt tính giảm 20%

Biên độ pH cho sự hoạt động của bromelain là khá rộng, từ 3-10, nhưng pH tối ưu thường nằm trong khoản 5-8 tùy vào cơ chất

Ficin:

Ficin là một protese được tìm thấy trong dịch nhựa của những cây thuộc giống Ficus Các cây thuộc giống Ficus có tên gọi thông thường là Sung, Vải, họ Moraceae, bộ Urticales Nhiệt độ để Ficin có hoạt tính 30 – 800C Nhiệt độ tối thích 50 - 650C Ficin không tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ, nhưng tan một phần trong nước hoặc glycerin

Ficin có khoảng pH hoạt động rộng 4 – 9,5 pH tối thích của enzyme ficin phụ thuộc vào cơ chất thủy phân: với gelatin pH tối thích là 5, với casein pH tối thích là 9,5, hay hemoglobin pH tối thích là 7

Ficin dễ bị oxy hóa trong không khí ở dạng tươi, khi bị oxy hóa, dịch enzyme chuyển sang màu hồng hoặc nâu và hoạt tính xúc tác giảm xuống dưới tác dụng của các tác nhân oxy hóa, ficin bị mất hoạt tính

Enzyme Protamex:

Là enzyme endoprotease của Bacillus sp., thường được dùng để thủy phân

protein thực phẩm Điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme Protamex trong khoảng pH 5,5 – 7,5; nhiệt độ 35 – 600C Enzyme này bị bất hoạt ở 850C trong

10 phút và ở pH = 8 Hoạt độ của Protamex là 1,5 AU / g

Enzyme Alcalase:

Là enzyme endoprotease của vi khuẩn được sản xuất từ một chủng của

Bacillus lichenformis Điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme Alcalase là: pH từ

6,5 – 8,5; nhiệt độ từ 55 – 700C Hoạt độ của Alcalase là 2,4 AU/g

Enzyme Flavourzyme:

Là hỗn hợp protease và peptidase được sản xuất từ nấm mốc Aspergillus

oryzae bằng quá trình lên men chìm Điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme

Flavourzyme là: pH từ 5 - 7; nhiệt độ 50 - 550C Hoạt độ của Flavourzyme là

- Guerard và cộng sự (2001) đã nghiên cứu về thủy phân bao tử cá ngừ bằngenzyme Alcalase với các thông số sau: nhiệt độ 500C, pH = 8, thời gian 5,5 giờ Kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm này dùng làm chất bổ sung nitơ cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật có kết quả tốt như những pepton công nghiệp dùng nuôi cấy vi sinh vật [13]

- Liaset và cộng sự (2002) đã nghiên cứu thu hồi nitơ từ xương cá hồi Atlantic từ quá trình thủy phân bằng enzyme Protamex Xương cá hồi được xay nhỏ và thủy phân với điều kiện tỷ lệ nguyên liệu/nước là 1,16 : 1, tỷ lệ enzyme/cơ chất là 90 AU Kg -1, pH là 6,5 và nhiệt độ nghiên cứu từ 350C đến

700C Kết quả nghiên cứu cho thấy khi thủy phân ở chế độ đó thì hiệu suất thu hồi nitơ tăng theo nhiệt độ, đạt cao nhất tại 500C với 53,5% và nhiệt độ càng tăng thì hiệu suất thu hồi nitơ lại giảm [17]

- Liaset và cộng sự (2003) nghiên cứu thủy phân phần xương còn lại sau khi philê tách thịt cá hồi bằng enzyme Protamex ở điều kiện nhiệt độ 550C, pH

tự nhiên là 6,5, nồng độ enzyme là 11,1 AU/kg protein thô với tỷ lệ phế liệu/nước là 1,14, thời gian thủy phân 6 giờ Kết quả thu được sản phẩm thủy phân giàu các axít amin không thay thế và axít béo [18]

- Nilsang và cộng sự (2004), nghiên cứu sử dụng hai loại enzyme protease là Flavourzyme 1000L và Kojizyme 800L bổ sung để thủy phân dịch thải từ qui trình cá ngừ đóng hộp để thu dịch đạm Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu khi sử dụng Flavourzyme là ở nhiệt độ 4500C, nồng độ enzyme

là 50 LAPU/g protein (5%), nồng độ cơ chất 20% (w/w), pH tự nhiên = 5,9 – 6,0, thời gian thủy phân sau 6 giờ thì DH đạt 62% Với Kojizyme 800L, điều kiện tối ưu là ở nhiệt độ 500C, nồng độ enzyme là 40LAPU/g protein (5%), nồng

độ cơ chất 20% (w/w), pH tự nhiên =5,9 – 6,0, thời gian thủy phân sau 6 giờ thì

độ thủy phân đạt 68% [20]

- Sathivel và cộng sự (2005) nghiên cứu thủy phân đầu cá hồi đỏ bằng các loại enzyme thương mại như Alcalase, Flavourzyme 500L, Palatase 2000L và Neutrase Họ đã nghiên cứu ảnh hưởng của các loại enzyme khác nhau và thời

gian thủy phân khác nhau (25, 50, 75 phút) đến tính chất chức năng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm thủy phân đầu cá hồi đỏ [24]

- Sathivel và cộng tác viên (2005) khi thủy phân đầu cá hồi bằng enzyme Alcalase (0,5%) ở nhiệt độ 500C, trong thời gian 75 phút thì thu được bột protein thuỷ phân có rất nhiều các thành phần axít amin trong đó hàm lượng Isoleucine(3,71g/100g protein), Phenylalanine (4,07g/100g protein), hàm lượng Leucine(6,69g/100g protein),và Lysine (7,39g/100g protein) Tổng số axít amin

- Sylla và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến quá trình thủy phân phế liệu cá bơn Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của 4 tỷ lệ nước khác nhau (10%, 25%, 50% và 100% so với nguyên liệu) đến quá trình thủy phân bằng enzyme Protamex được so sánh Quá trình thủy phân được thực hiện ở pH = 6, nhiệt độ 400C, thời gian thủy phân là 6h

- Ovissipour và cộng sự (2009) đã nghiên cứu: “Tối ưu hóa sự thủy phân

phế liệu cá tầm Beluga Huso bằng enzyme Alcalase” Kết quả nghiên cứu đã

xác định được các điều kiện tối ưu là: 50°C, 120 phút Chế độ thủy phân này cho sản phẩm thủy phân có hàm lượng protein tương đối cao (66,43%) và lipid thấp (1,34%).[22]

- Luan và Li-jiao (2009) đã nghiên cứu công nghệ thủy phân thịt sò bằng

sự kết hợp các loại enzyme proteaza Giai đoạn đầu thịt sò được thủy phân bằng

sự kết hợp giữa proteaza trung tính và trypsin, giai đoạn sau được thủy phân

bằng Flavourzyme Kết quả cho thấy tỷ lệ kết hợp tối ưu của protease trung tính

và trypsin là 3:1 và các điều kiện thủy phân tối ưu của Flavourzyme như sau: nồng độ enzyme 1000U/g nguyên liệu, nhiệt độ thủy phân 550C, thời gian 5 giờ

và pH=5 Với điều kiện này độ thủy phân là 55,97% [16]

- Ho (2009) đã nghiên cứu thuỷ phân cá thu bằng Alcalase và Flavourzyme, nồng độ enzyme/protein là 3%, thời gian thủy phân 1 và 4 giờ Kết quả nghiên cứu cho thấy các sản phẩm thủy phân sau 1 và 4 giờ có hàm lượng peptid và các axít amin khác nhau Mẫu thủy phân bằng Flavourzyme có hàm lượng axít amin tự do cao hơn mẫu dùng Alcalase Mẫu 4 giờ có hàm lượng axít amin tự do cao hơn mẫu 1 giờ [14]

- Ovissipour và cộng sự (2010) đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy

phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng Thunnus albacares sử dụng enzyme

Alcalase và Protamex Đầu cá ngừ vây vàng thu được từ quá trình sản xuất cá ngừ đóng hộp được thủy phân với các thông số sau: nồng độ enzyme sử dụng là 1,5%, pH tự nhiên, tỷ lệ nguyên liệu/nước (w / v) là 1:1 Kết quả cho thấy theo thời gian thủy phân thì độ thủy phân càng cao Độ thủy phân, hàm lượng protein

và axít amin trong sản phẩm thủy phân thu được khi sử dụng enzyme Alcalase cao hơn so với enzyme Protamex [22]

- Motamedzadegan và cộng sự (2010) đã nghiên cứu “Tối ưu hóa chế độ

thủy phân nội tạng cá ngừ vây vàng Thunnus albacares bằng enzyme Neutrase”

Kết quả chỉ ra rằng khi sử dụng enzyme Neutrase để thủy phân nội tạng cá ngừ

vây vàng Thunnus albacares thì các thông số tối ưu là nồng độ enzyme 37 AU /

kg protein, pH tự nhiên của bản thân nguyên liệu, nhiệt độ 50°C, và thời gian 60 phút Với các thông số thich hợp này thì sản phẩm thuỷ phân thu được có độ thủy phân (DH) 35%, sản phẩm thủy phân có hàm lượng protein cao 74,56% và hàm lượng lipid thấp 1,86% và được sử dụng làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản [19]

- Nguyên và cộng sự (2011) đã nghiên cứu sự thủy phân phế liệu cá ngừ bằng enzyme Protamex và đặc tính sinh hóa của sản phẩm thủy phân” Sự thủy

phân đầu, nội tạng, đuôi cá ngừ được thực hiện ở nhiệt độ 450C, tỷ lệ nước/nguyên liệu = 1/1, tỉ lệ enzyme 0,1%, pH tự nhiên, thời gian 12h Kết quả nghiên cứu đã cho thấy độ thủy phân của đầu, nội tạng và đuôi lần lượt là 32,3%, 16,8% và 22,2% Hiệu suất thu hồi nitơ trong sản phẩm thủy phân từ đầu, nội tạng

và đuôi lần lượt là 73,6%, 82,7%, 85,8% [21]

- Herpandi và công sự (2012) đã nghiên cứu sự thuỷ phân cá ngừ vằn bằng các proteaza: Alcalase, Protamex, Neutrase và Flavourzyme với tỷ lệ enzyme là 0,5, 1, 1,5 và 2% so với khối lượng của nguyên liệu trong thời gian cho 60, 120, 180 và 240 phút Kết quả cho thấy thời gian dài với tỷ lệ enzyme cao đã làm tăng độ thủy phân Alcalase cho độ thủy phân cao nhất trong số tất cả các proteaza, tiếp theo là Protamex, Flavourzyme và Neutrase [15]

- Vanessa và cộng sự (2012) đã nghiên cứu về tối ưu hóa sự thủy phân thịt vẹm bằng enzyme Thịt vẹm đã được thủy phân bằng cách sử dụng Protamex Các điều kiện tối ưu cho sự thủy phân thịt vẹm là pH = 6,85, nhiệt độ 510C, và

tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là 4,5% Dưới những điều kiện này độ thủy phân là 26,5% và hiệu suất thu hồi protein 65% [26]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về sự thủy phân protein bằng enzyme

Tại Việt Nam, những năm gần đây đã có rất nhiều công trình nghiên cứu

về sự thủy phân protein bằng enzyme, các công trình này thường tập trung vào nghiên cứu thủy phân cơ chất có giá trị kinh tế thấp để tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng cao, điển hình có các công trình nghiên cứu sau:

- PGS.TS Trần Thị Xô và Ths Đặng Thị Mộng Quyên (Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2007) đã thực hiện đề tài "Nghiên cứu tận dụng các phế liệu để sản xuất sản phẩm dẫn mùi giàu đạm dùng trong thức ăn nuôi tôm, cá" Với công nghệ sản xuất đơn giản sử dụng chất xúc tác Enzym của vi khuẩn đã phân lập được bổ sung vào phế liệu thủy sản (đầu, xương cá), chúng sẽ tự tách phần thịt ra khỏi xương Với phần thịt được cô đặc giàu chất đạm trộn với thức ăn cho

tôm, phần xương được làm sạch, sấy khô, nghiền thành bột khoáng dùng cho chăn nuôi gia súc[11]

- Viện Nghiên cứu Thủy sản II (2009) đã công bố kết quả “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bột canxi thực phẩm từ xương cá Tra” Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Khi sử dụng phương pháp thủy phân xương cá Tra bằng phương pháp hóa học sử dụng NaOH, thì điều kiện tối ưu cho quá trình

là nhiệt độ 80oC, thời gian 90 phút, tỷ lệ NaOH:nguyên liệu là 1:1 và nồng độ NaOH dùng để thủy phân là 2% Trong khi đó, đối với phương pháp enzyme thì điều kiện thích hợp là: nhiệt độ 55oC, tỷ lệ enzyme/cơ chất 5:10 trong thời gian

48 giờ Sản phẩm bột xương thu được từ cả hai phương pháp đều được đánh giá tốt về mặt cảm quan Tuy nhiên, để sản phẩm có thể được ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm, đặc biệt dùng làm chất bổ sung canxi cho thực phẩm con người, cần có nhiều nghiên cứu sâu hơn về quy trình tinh chế và sản xuất bột xương, đồng thời giá trị sinh học canxi của bột xương cũng cần được nghiên cứu nhằm xác định rõ giá trị, chất lượng của sản phẩm, từ đó xác định giới hạn khả năng ứng dụng của sản phẩm thu được [8]

- Vũ Ngọc Bội (2004) đã phân lập tuyển chọn, tối ưu hóa môi trường nuôi cấy và thu nhận chế phẩm proteaza từ chủng B.Subtilis S5 Chế phẩm proteaza thu được từ chủng này, hoạt động tối thích ở nhiệt độ 550C; pH = 6 – 6,5 Khi nghiên cứu thử nghiệm thủy phân protein thịt các cơm bằng enzyme proteaza từ chủng này trong chế biến nước mắm với tỷ lệ chế phẩm 0,2% so với cá, sau 6 giờ thủy phân mới cho muối lần đầu là 5% so với cá, phơi nắng đánh đảo và cứ

6 giờ lại cho thêm 5% muối cho đến khi đủ 25% muối Kết quả thí nghiệm và so sánh cho thấy mẫu thí nghiệm có thời gian thủy phân ngắn hơn,, hàm lượng, thành phần các axit amin cao hơn và lượng nước cốt rút ra được cao gấp 1,18 lần

so với mẫu đối chứng được sản xuất theo phương pháp truyền thống Đặc biệt,

có thể sử dụng chế phẩm proteaza từ chủng này để rút ngắn thời gian thủy phân thịt cá tốt hơn so với một số proteaza đã được thử nghiệm khác [1]

- Đỗ Văn Ninh (2004) đã nghiên cứu thu nhận protease từ nội tạng cá và gan mực Kết quả cho cho thấy chế phẩm protease thu được từ nội tạng cá và gan mực là một hỗn hợp gồm nhiều protease có nhiệt độ thích hợp từ 50 -550C

và hoàn toàn có thể sử dụng protease này trong việc thủy phân cơ thịt cá để sản xuất dịch đạm thủy phân [7]

- Lý Thị Minh Phương (năm 2008) đã nghiên cứu sản xuất dịch thủy phân

từ thịt hàu biển dùng trong thực phẩm Kết quả nghiên cứu cho thấy dịch thủy phân thu được có hàm lượng acid amin cao, mùi thơm và đạt tiêu chuẩn về vi sinh với loại enzyme thủy phân thích hợp là Allzyme FD ở nồng độ enzyme so với cơ chất là 0,32%, nhiệt độ 560C, pH= 6,5, thời gian thủy phân là 8 giờ []

- Trần Công Hòa (2010) nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme bromelain và nồng độ muối đến quá trình sản xuất nước mắm đã xác dịnh được: Việc bổ sung chồi dứa ( nguồn enzyme) làm tăng tốc độ thủy phân cá và tăng giá trị cảm quan của nước mắm Nồng độ muối thấp sẽ làm giảm cảm quan của nước mắm [3]

- Huỳnh Dự (2010) đã nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng enzyme protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phân vào thức ăn nuôi cá Kết quả chỉ ra rằng qua ba loại enzyme Alcalase, Protamex và Neutrase sử dụng thủy phân phế liệu mực thì Alcalase hiệu quả hơn so với hai loại enzyme còn lại Và điều kiện thích hợp nhất với enzyme Alcalase là nồng độ enzyme là 5% so với trọng lượng chất khô của phế liệu mực, pH = 7,6, nhiệt độ 530C, thời gian thủy phân 2 giờ [2]

- Nguyễn Thị Ngọc Hoài (2012) đã nghiên cứu thu hồi và đặc trưng hóa tính chất sản phẩm thủy phân protein từ đầu tôm bằng enzyme Kết quả dịch thủy phân protein thu được đem cô quay ở nhiệt độ 450C, áp suất hút chân không là 50mbar, thời gian hút là 20 phút, nồng độ chất khô trong dịch thủy phân sau cô quay là 22o Brix Sau đó, tiến hành sấy phun dịch cô quay ở nhiệt

độ 1300C, nồng độ maltodextrin bổ sung là 8%, mẫu thu được có độ ẩm là 10% , trong 1 gam bột thì hàm lượng protein hòa tan là 110,1mg[3]

- Trần Thị Hồng Nghi và cộng sự (2011) đã nghiên cứu sử dụng enzyme

protease từ vi khuẩn (Bacillus subtilis) để thủy phân phụ phẩm cá tra và ứng

dụng sản phẩm thủy phân trong việc sản xuất nước mắm Điều kiện tối ưu cho

việc thủy phân phụ phẩm cá Tra bằng enzyme protease từ vi khuẩn Bacillus

hoạt độ enzyme 50UI và thời gian thủy phân là 18 giờ Sản phẩm nước mắm thu được sau khi ủ ở tỷ lệ bã chượp 20% có hàm lượng đạm formol 14,5 g/l, đạm tổng số 16 g/l, đạm NH3 1,49 g/l và acid amin 12,81 g/l [6]

- Nguyễn Thị Mỹ Hương (2011) đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng và sử dụng sản phẩm thủy phân này trong thức ăn cho tôm Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, việc bổ sung bột protein thủy phân từ đầu cá ngừ vào trong thức ăn cho tôm đã cải thiện sự tăng khối lượng của tôm, hệ số chuyển hóa thức ăn và hiệu quả sử dụng protein [4]

- Phạm Thị Đan Phượng (2012) với nghiên cứu thu nhận bột đạm giàu carotenoid từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng phương pháp xử lí kết hợp hai enzyme protease Kết quả nghiên cứu cho thấy chế độ thủy phân sử dụng kết hợp 2 loại enzyme protease thích hợp như sau: Giai đoạn đầu xử lí bằng Alcalase ở nhiệt độ

550C, pH tự nhiên, nồng độ Alcalase/đầu tôm là 0,2%, 2 giờ; sau đó xử lý tiếp bằng Flavourzyme: tỷ lệ Flavourzyme/đầu tôm là 0,1%, 1 giờ Chế phẩm protein giàu carotenoid thu được phối trộn với các thành phần gia vị khác bao gồm: bột carotenoprotein sấy khô: 41(g), muối ăn: 41(g) , đường: 9(g), mì chính: 9(g) để chế biến bột canh tôm với kết quả cảm quan tốt, sản phẩm bột nêm có màu đỏ gạch, mùi thơm hài hòa, có hương thơm của tôm, vị ngọt nhẹ [5]

- Vũ Hồng Thiên và cộng sự (2009) đã công bố kết quả nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bột canxi thực phẩm từ xương cá Tra Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Khi sử dụng phương pháp thủy phân xương cá Tra bằng phương pháp hóa học sử dụng NaOH, thì điều kiện tối ưu cho quá trình

là nhiệt độ 800C, thời gian 90 phút, tỷ lệ NaOH:nguyên liệu là 1:1 và nồng độ NaOH dùng để thủy phân là 2% Trong khi đó, đối với phương pháp enzyme thì điều kiện thích hợp là: nhiệt độ 550C, tỷ lệ enzyme/cơ chất 5:10 trong thời gian

48 giờ Sản phẩm bột xương thu được từ cả hai phương pháp đều được đánh giá tốt về mặt cảm quan Tuy nhiên, để sản phẩm có thể được ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm, đặc biệt dùng làm chất bổ sung canxi cho thực phẩm con người, cần có nhiều nghiên cứu sâu hơn về quy trình tinh chế và sản xuất bột xương, đồng thời giá trị sinh học canxi của bột xương cũng cần được nghiên cứu nhằm xác định rõ giá trị, chất lượng của sản phẩm, từ đó xác định giới hạn khả năng ứng dụng của sản phẩm thu được [8]

CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu

2.1.1 Nguyên liệu cá cơm

Hình: 2.1 Nguyên liệu cá cơm trước và sau khi xay

- Khu vực thu mua: Cảng HÒN RỚ tp NHA TRANG tỉnh KHÁNH HÒA

- Giá: 24 (nghìn/kg)

- Đặc điểm nguyên liệu: Nguyên liệu được mua tại cảng biển Hòn Rớ - Nha Trang vào buổi sáng khoảng 6 giờ 30 phút, nguyên liệu được ngư dân vận chuyển từ thuyền lên cảng là dùng khay, mỗi khay khoảng 15(kg) cá nguyên liệu Nguyên liệu được thu mua là loại nguyên liệu tươi hoàn toàn, không lẫn các loại cá khác, bản thân nguyên liệu còn nguyên vẹn, không có mùi lạ, thịt cá săn chắc , nguyên liệu được thu mua sau đó được cho vào các túi ni-lông, mỗi túi khoảng 10(kg) nguyên liệu, khi cho nguyên liệu vào trong túi thì cứ một lớp

cá thì ta cho một lớp đá xay, trên bề mặt thì cho thêm một lớp đá dày, tránh làm ươn hỏng cá trong khi vận chuyển Nguyên liệu được vận chuyển về phòng chế biến 1, trường Đại Học Nha Trang Tại đây, nguyên liệu được xay nhỏ trong máy xay nguyên liệu với đường kính lổ lưới 3(mm) Nguyên liệu sau khi xay được cho vào các túi ni-long 100(g) và 500(g) Sau đó, cho vào tủ đông tại phòng thí nghiệm Nguyên liệu được bảo quản ở -180C đến -200C đến khi sử dụng

2.1.2 Enzyme Protamex

Enzyme Protamex có nguồn gốc từ vi sinh vật Bacillus của hãng Novozyme (Đan Mạch) được tổ chức FAO/WHO cho phép sử dụng Nó được sản xuất để thủy phân protein của thực phẩm Hiện nay enzyme này đang được

sử dụng rộng rãi cả trong nghiên cứu và trong thực tiễn sản xuất Enzyme Protamex có hoạt độ 1,5 AU/g, hoạt động thích hợp trong khoảng pH = 5,5 – 7,5; nhiệt độ 350C – 600C Protamex bị mất hoạt tính trong 30 phút tại 500C hoặc cao hơn khi pH = 4 và trong 10 phút tại 850C hoặc cao hơn khi pH = 8 Tuy nhiên sự khử hoạt tính của Protamex phụ thuộc nhiều vào cơ chất, điều kiện môi trường hoạt động ( nồng độ cơ chất, pH…)

2.1.3 Enzyme Flavourzyme

Enzyme Flavourzyme: là một protease được chiết xuất từ nấm Aspergillus oryzae Chế phẩm là hỗn hợp của chủng Bacillus, có nhiệt độ hoạt động ở 400C – 600C, hoạt động thích hợp ở nhiệt độ 400C – 600C , pH hoạt động nằm trong khoảng 5,0 – 7,0 Chế phẩm này của hãng Novozymes sản xuất à đã được tổ chức FAO cho phép sử dụng trong thực phẩm Nó bao gồm tính chất của một endoprotease và exoprotease 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 …) 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) 1LAPU là lượng enzyme cần để thủy phân 1 µmol of L – leucine – pnitroanilide trong 1 phút

2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định các thông số cho quá trình thủy phân

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của cá cơm

Cân khối lượng cá cơm đã chuẩn bị để xác định các thành phần hóa học Mỗi thành phần hóa học được lặp lại 3 lần Kết quả của thí nghiệm là giá trị

trung bình cộng của 3 lần thí nghiệm trên Thành phần hóa học của cá cơm được xác định theo sơ đồ sau:

Kết quả

2.2.2 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ cá cơm

Hình 2.3: Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ cá cơm

* Thuyết minh quy trình:

- Nguyên liệu: sau khi được thu mua sẽ được xay nhỏ, mục đích của việc

xay nhỏ nguyên liệu là làm tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và enzyme

Nguyên liệu đã xay nhỏ,

đông lạnh

Rã đông

Thủy phân bằng Enzyme protamex

Thủy phân bằng Enzyme Flavouyme

Phần cặn (xương, vây, )

- Nhiệt độ thủy phân

- Thời gian thủy phân

- pH tự nhiên

Bảo quản

từ đó làm tăng tốc độ phản ứng cũng như nâng cao được chất lương của sản phẩm thủy phân

- Rã đông: Nguyên liệu được rã đông ở nhiệt độ 40C (trong tủ lạnh)

- Thủy phân giai đoạn đầu bằng enzyme protame: Nguyên liệu được thủy

phân ở giai đoạn đầu bằng enzyme protamex với tỷ lệ enzyme nhất định, nhiệt

độ và thời gian thủy phân nhất định, pH tự nhiên, tỷ lệ nước/NL là 30%

-Thủy phân giai đoạn sau bằng enzyme Flavouyme: Sau khi tiến hành thủy

phân giai đoạn đầu kết thúc, ta tiến hành bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút, tiếp tục thủy phân bằng enzyme Flavourzyme với tỷ lệ enzyme nhất định, nhiệt độ và thời gian thủy phân nhất định, pH tự nhiên

- Bất hoạt enzyme: sau khi thủy phân giai đoạn 2 xong ta tiến hành bất hoạt

enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút

- Lọc: Dịch thủy phân được lọc qua ray lọc, mục đích tách phần bã

lọc(xương, vây, vãy…) ra khỏi dich thủy phân giúp cho việc ly tâm dễ dàng hơn cũng như chất lượng dịch đạm thủy phân protein sẽ tốt hơn

- Ly tâm: Dùng máy ly tâm để ly tâm dịch lọc, ta tiến hành ly tâm ở

5000(V/P) trong thời gian 30 phút, ở nhiệt độ thường Sau khi ly tâm tách riêng

dịch thủy phân protein và phần cặn ly tâm

- Dịch thủy phân protein: thu phần dịch đạm thủy phân protein và bảo

quản trong tủ đông ở nhiệt độ -180C đến -200C cho đến khi sử dụng

2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy 2.2.3.1 Bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme protamex thích hợp cho quá trình thủy phân

Hình 2.4: Bố trí thí nghiệm xác đinh tỷ lệ enzyme protamex thích hợp cho

quá trình thủy phân

* Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu đã xay nhỏ đông lạnh

Rã đông

Thủy phân bằng enzyme protamex, nước/NL= 30%, nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 3 giờ, tỷ lệ enzyme protamex:

Mẫu 1

0,1 %

Ly tâm ( thu dịch thủy phân)

Bất hoạt enzyme Lọc tách xương

Mẫu 2 0,3%

Mẫu 3 0,5%

Mẫu 4 0,7%

Mẫu 5 0,9%

Xác định: Hiệu suất thu hồi Nito, Nito axid amin, Nito amoniac

Xác định tỷ lệ enzyme protamex

thích hợp

Cặn ly tâm

Phần bã lọc (xương, vây )

Thủy phân bằng enzyme Flavouyme, tỷ lệ enzyme/NL: 0.3%, nhiệt độ 500C, pH tự

nhiên, thời gian 3 giờ

Dịch đạm thủy phân Protein

Mục đích: Bố trí thí nghiệm nhằm xác định tỷ lệ enzyme protamex thích hợp cho quá trình thủy phân, nhằm nâng cao chất lượng dịch đạm thủy phân protein

Cách tiến hành:

- Thủy phân giai đoạn đầu bằng enzye Protamex: Ta tiến hành cân chính

xác 100 (g) nguyên liệu và cho vào cốc 250(ml), các cốc được đánh số thứ tự từ (1) đến (5) Tiến hành thủy phân ở nhiệt độ 500C tỷ lệ nước /NL là 30%, pH tự nhiên thời gian thủy phân là 3 giờ, tỷ lệ enzyme protamex/NL thì ta lần lược bố

trí với các tỷ lệ là 0,1%, 0,3%, 0,5, 0,7%và 0,9%, tương ứng vào các cốc được

đánh số thứ tự từ (1)đến (5)

- Thủy phân giai đoạn sau bằng enzyme Flavourzymx: sau khi lần thủy

phân giai đoạn đầu xong ta tiến hành bất hoạt enzyme Protamex ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút Sau khi đã bất hoạt enzyme protamex xong và chờ nhiệt

độ của hỗn hợp đạt 500C ta cho 0,3 (gam) enzyme Flavourzyme và tiến hành thủy phân ở nhiệt độ 500C thời gian 3 giờ, pH tự nhiên

- Bất hoạt enzyme: sau khi thủy phân giai đoạn sau xong ta tiến hành bất

hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút

- Lọc: Dịch thủy phân được lọc qua ray lọc, mục đích tách riêng phần bã

lọc (xương, vãy…) ra khỏi dich lọc

- Ly tâm: Dùng máy ly tâm để ly tâm dịch lọc, ta tiến hành ly tâm ở

5000(V/P) trong thời gian 30 phút, ở nhiệt độ thường Sau khi ly tâm tách riêng dịch thủy phân protein và phần cặn ly tâm

- Xác định các thông số: Dịch đạm thủy phân được đem đi phân tích xác

định hiệu suất thu hồi nito, nitơ acid amin, Nito ammoniac

* Từ đó chọn tỷ lệ enzyme protamex thích hợp cho quá trình thủy phân 2.2.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme Protamex trong quá trình thủy phân

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

enzyme protamex trong quá trình thủy phân

*Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu đã xay nhỏ, đem đông lạnh

Rã đông

Mẫu 3:

500C

Lọc tách xương Bất hoạt enzyme

Dịch đạm thủy phân Protein

Xác định: Hiệu suất thu hồi Nito, Nito axid amin, Nito amoniac

Thủy phân bằng enzyme Flavouyme, tỷ lệ enzyme/NL: 0,3%, nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 3 giờ

Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme protamex

Mục đích: Bố trí thí nghiệm nhằm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme protamex cho quá trình thủy phân, nhằm nâng cao chất lượng dịch đạm thủy phân protein

Tiến hành:

- Thủy phân giai đoạn đầu bằng enzye Protamex: Ta tiến hành cân chính

xác 100 (g) nguyên liệu và cho vào cốc 250ml, các cốc được đánh số thứ tự từ (1) đến (5) Tiến hành thủy phân với các thông số: Tỷ lệ Enzyme/NL thích hợp,

tỷ lệ nước/NL: 30%, pH tự nhiên, thời gian thủy phân là 3 giờ, nhiệt độ thủy

phân là 40 0 C, 45 0 C, 50 0 C, 55 0 C và 60 0 C tương ứng vào các cốc được đánh số

thứ tự từ (1) đến (5)

- Thủy phân giai đoạn sau bằng enzyme Flavourzyme: sau khi lần thủy

phân giai đoạn đầu xong ta tiến hành bất hoạt enzyme protamex ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút Sau khi đã bất hoạt enzyme protamex xong ta chờ nhiệt

độ hỗn hợp đạt 500C ta cho 0,3 (gam) enzyme Flavourzyme và tiến hành thủy phân ở nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 3 giờ

- Bất hoạt enzyme: sau khi thủy phân giai đoạn 2 xong ta tiến hành bất hoạt

enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút

- Lọc: Dịch thủy phân được lọc qua ray lọc, mục đích tách riêng phần bã

lọc(xương, vãy…) ra khỏi dich lọc

- Ly tâm: Dùng máy ly tâm để ly tâm dịch lọc, ta tiến hành ly tâm ở

5000(V/P) trong thời gian 30 phút, ở nhiệt độ thường Sau khi ly tâm tách riêng dịch thủy phân protein và phần cặn ly tâm

- Xác định các thông số: Dịch đạm thủy phân protein đem đi phân tích xác

định hiệu suất thu hồi nito, hàm lượng Nito acid amin, hàm lượng Nito amoniac

* Từ đó chọn nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Protamex

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

enzyme protamex trong quá trình thủy phân

Hình 2.6: Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho

enzyme protamex trong quá trình thủy phân

Nguyên liệu đã xay nhỏ, đông lạnh

Rã đông

Mẫu2:

2giờ

Mẫu6: 6giờ

Thủy phân bằng enzyme Flavouyme, tỷ lệ enzyme/NL: 0.3%, nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 3 giờ

Phần bã lọc (xương, vây, )

Dịch thủy đạm phân Protein

*Thuyết minh quy trình:

Mục đích: Bố trí thí nghiệm nhằm xác đinh thời gian thủy phân thích hợp đối với enzyme protamex cho quá trình thủy phân, nhằm nâng cao chất lượng dịch đạm thủy phân protein

Tiến hành

- Thủy phân giai đoạn đầu bằng enzyme Protamex: Ta tiến hành cân chính

xác 100 (g) nguyên liệu và cho vào cốc 250ml, các cốc được đánh số thứ tự từ (1) đến (6) Tiến hành thủy phân với các thông số: Tỷ lệ Enzyme/NL thích hợp,

tỷ lệ nước/NL: 30%, nhiệt độ thủy phân thích hợp, pH tự nhiên, thời gian thủy

phân: 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 gờ và 6 giờ tương ứng vào các cốc được đánh

số thứ tự từ (1) đến (6)

- Thủy phân giai đoạn sau bằng enzyme Flavourzyme: sau khi lần thủy

phân giai đoạn 1 xong ta tiến hành bất hoạt enzyme protamex ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút Sau khi đã bất hoạt enzyme protamex xong và chờ nhiệt

độ hỗn hợp đạt 500C ta cho 0,3 (gam) enzyme Flavourzyme và tiến hành thủy phân ở nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 3 giờ

- Bất hoạt enzyme: sau khi thủy phân giai đoạn 2 xong ta tiến hành bất hoạt

enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút

- Lọc: Dịch thủy phân được lọc qua ray lọc, mục đích tách phần bã

lọc(xương, vãy…) ra khỏi dich lọc

- Ly tâm: Dùng máy ly tâm để ly tâm dịch lọc, ta tiến hành ly tâm ở

5000(V/P) trong thời gian 30 phút, ở nhiệt độ thường Sau khi ly tâm tách riêng dịch đạm thủy phân protein và phần cặn ly tâm

- Xác định các thông số: Dịch đạm thủy phân protein được đem đi phân

tích xác định hiệu suất thu hồi nito, hàm lượng Nitơ acid amin, hàm lượng ammoniac

* Từ đó chọn thời gian thủy phân thích hợp đối với enzyme protamex

2.2.3.4 Sơ đố bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp cho quá trình thủy phân

Hình 2.7: Sơ đố bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme Flavourzyme thích

hợp cho quá trình thủy phân

*Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu đã xay nhỏ, đông lạnh

Cặn ly tâm

Thủy phân bằng enzyme protamex, tỷ lệ enzyme/NL thích hợp, tỷ lệ nước/NL= 30%, nhiệt độ thủy phân thích hợp, pH tự nhiên, thời gian thủy phân thích hợp

Thủy phân bằng enzyme Flavouyme, nhiệt độ

500C, pH tự nhiên, thời gian 3 giờ Tỷ lệ enzye/NL :

Phần bã lọc (xương, vây, ….)

Dịch đạm thủy phân protein