Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất bột nêm từ đầu cá chẽm (Lates calcarifer) bằng Enzyme flavourzyme

TÍNH TOÁN SƠ BỘ GIÁ THÀNH NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ SẢN XUẤT SẢN PHẨM BỘT NÊM TỪ DỊCH THỦY PHÂN ĐẦU CÁ CHẼM ..... Vì thế, việc sử dụng hợp lý và hiệu quả lượng nguyên liệu còn lại này d

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện đề tài tốt nghiệp thì ngoài sự cố gắng và nỗ lực của chính bản thân, em còn nhận được sự giúp

đỡ quý báu từ nhiều phía

Đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy cô hướng dẫn

đề tài, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trung tâm thí nghiệm thực hành, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường và các cá nhân trong trường, đã giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này

Em xin chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn ThS Đỗ Trọng Sơn đã hết lòng chỉ bảo và hướng dẫn tận tình, thường xuyên theo dõi và đôn đốc trong quá trình thực hiện đề tài

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

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các bạn cùng thực hiện đề tài tại phòng thí nghiệm đã góp ý và giúp đỡ Cuối cùng là biết ơn đến gia đình em

đã quan tâm, chia sẻ khó khăn và động viên để em hoàn thành đề tài này

MỤC LỤC

trang LỜI CÁM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xii

MỞ ĐẦU 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN 5

1.1.TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÁ CHẼM 5

1.1.1 Đặc điểm hình thái, phân bố, vòng đời, tính ăn, phân biệt giới tính, sinh trưởng, tuổi và kích thước thành thục sinh dục, thành phần hóa học của cá Chẽm 5

1.1.2 Tình hình khai thác, nuôi trồng và chế biến cá Chẽm 14

1.1.3 Nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến cá Chẽm và các hướng tận dụng nguyên liệu còn lại này 18

1.2 TỔNG QUAN VỀ ENZYME PROTEASE VÀ QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN 20

1.2.1 Enzyme Protease 20

1.2.2 Một số enzyme protease thương mại 21

1.2.3 Ứng dụng của protease 22

1.2.4 Qúa trình thủy phân protein 23

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein 24

1.2.6 Các dạng sản phẩm thủy phân 26

1.2.7 Ứng dụng của các sản phẩm thủy phân protein 27

1.3 TỔNG QUAN VỀ BỘT NÊM GIA VỊ 27

1.3.1 Khái quát chung về sản phẩm bột nêm 27

1.3.2 Xu hướng phát triển của các sản phẩm bột nêm canh gia vị 32

1.3.3 Giá trị dinh dưỡng của một số sản phẩm bột nêm trên thị trường 32

1.3.4 Các phụ gia, gia vị được dùng trong sản xuất bột nêm 34

1.3.5 Một số quy trình sản xuất bột nêm 36

1.3.6 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm bột nêm 41

1.3.7 Sản xuất bột nêm bằng phương pháp sấy phun 43

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC VỀ SỰ THỦY PHÂN PROTEIN BẰNG ENZYME VÀ SẢN XUẤT BỘT NÊM 48

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 48

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 51

PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 53

2.1.1 Nguyên liệu cá Chẽm 53

2.1.2 Enzyme Flavourzyme 53

2.1.3 Phụ gia sử dụng sản xuất bột nêm 54

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 59

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của cá Chẽm 59

2.2.2 Quy trình dự kiến sản xuất dịch đạm thủy phân từ đầu cá Chẽm 60

2.2.3 Thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme 62

2.2.4 Thử nghiệm sản xuất dịch đạm thủy phân từ đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavouryme và xác định chỉ tiêu chất lượng của dịch đạm thủy phân thu được 65

2.2.5 Quy trình dự kiến sản xuất bột nêm canh gia vị từ dịch đạm thủy

phân thu được từ đầu cá Chẽm 67

2.2.6 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ gia vị thích hợp cho quá trình sản xuất bột nêm 67

2.2.7 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ sấy thích hợp cho quá trình sản xuất bột nêm 74

2.2.8 Sản xuất bột canh gia vị từ dịch đạm thủy phân thu được từ đầu cá Chẽm và đánh giá chất lượng 76

2.2.9 Phương pháp phân tích 77

2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 77

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 78

3.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐẦU CÁ CHẼM 78

3.2 XÁC ĐỊNH TỶ LỆ ENZYME THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN ĐẦU CÁ CHẼM BẰNG ENZYME FLAVOURZYME 80

3.3 CHẤT LƯỢNG CỦA DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN TỪ ĐẦU CÁ CHẼM 81

3.4 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC TỶ LỆ GIA VỊ THÍCH HỢP ĐỂ SẢN XUẤT BỘT NÊM 83

3.4.1 Kết quả xác định tỷ lệ maltodextrin thích hợp 83

3.4.2 Kết quả xác định tỷ lệ muối thích hợp 84

3.4.3 Kết quả xác định tỷ lệ đường thích hợp 87

3.4.5 Kết quả xác định tỷ lệ bột ngọt thích hợp 89

3.5 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ SẤY THÍCH HỢP ĐỂ SẢN XUẤT BỘT NÊM 92

3.6 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NÊM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 93

3.6.1 Quy trình sản xuất 93

3.6.2 Thuyết minh quy trình 95

3.6.3 Kết quả đánh giá chất lượng bột nêm sản xuất theo quy trình đề xuất 96

3.7 TÍNH TOÁN SƠ BỘ GIÁ THÀNH NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ SẢN XUẤT SẢN PHẨM BỘT NÊM TỪ DỊCH THỦY PHÂN ĐẦU CÁ CHẼM 102

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 105

1 Kết luận 105

2 Đề xuất ý kiến 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của cá Chẽm 12

Bảng 1.1 Thành phần axít amin không thay thế của cá Chẽm nguyên con và các cơ quan chính ( g/100g protein) 13

Bảng 1.3 Sản lượng cá Chẽm nuôi trồng trên thế giới 2001 – 2009 ( đơn vị: tấn) (FAO fishery statistic) 14

Bảng 1.4 Giá trị kinh tế của ngành nuôi trồng cá Chẽm thế giới (nghìn USD) (FAO fishery statistic) 15

Bảng 1.5 Sản lượng cá Chẽm đánh bắt trên thế giới 2001 – 2009 9 đơn vị : tấn) (FAO fishery statistic) 16

Bảng 1.6 Tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm maltodextrin 35

Bảng 1.7 Bảng hai công thức phối nguyên liệu tạo ra sản phẩm bột canh[21] 39

Bảng 1.8 Các chỉ tiêu cảm quan của bột nêm 42

Bảng 1.9 Các chỉ tiêu hóa học của bột nêm 42

Bảng 1.10 Hàm lượng kim loại nặng của bột nêm 43

Bảng 1.11 Chỉ tiêu vi sinh vật 43

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn chất chất lượng của muối ăn 56

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn chất lượng của đường 56

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn chất lượng của bột ngọt 58

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của cá Chẽm 80

Bảng 3.2 Chất lượng cảm quan dịch đạm thủy phân 84

Bảng 3.3 Chỉ tiêu hóa học của bột nêm canh gia vị 84

Bảng 3.4 Chất lượng cảm quan của bột nêm canh gia vị 98

Bảng 3.5 Hàm lượng kim loại nặng của bột nêm canh gia vị 98

Bảng 3.6 Chỉ tiêu vi sinh vật 108

Bảng 3.7 Thành phần axít amin của sản phẩm bột nêm được sản xuất từ đầu

cá Chẽm và hạt nêm trên thị trường ( Hạt nêm Aji- ngon) 101 Bảng 3.8 Sơ bộ hạch toán giá thành nguyên vật liệu sử dụng để sản xuất sản phẩm bột nêm canh gia vị 103

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Phân bố của giống cá Chẽm trên thế giới 5

Hinh 1.2 Cá Chẽm 6

Hình 1.3 Phân bố theo địa lý của cá Chẽm 8

Hình 1.4 Cá Chẽm đực và cái trưởng thành 11

Hình 1.5 Sản lượng cá Chẽm nuôi trồng trên thế giới (FAO fishery statistic) 14

Hình 1.6 Sản lượng cá Chẽm đánh bắt trên thế giới (FAO fishery statistic) 16

Hình 1.7 Một số sản phẩm bột nêm từ nấm trên thị trường 29

Hình 1.8 Một số sản phẩm từ thịt và hải sản 30

Hình 1.9 Một số sản phẩm hạt nêm Maggi 31

Hình 1.10 Quy trình sản xuất bột nêm từ bột nhão cá 40

Hình 1.11 Chế biến bột hương tôm 41

Hình 1.12 Cấu tạo thiết bị sấy phun 46

Hình 2.1 Nguyên liệu đầu cá Chẽm 53

Hình 2.2 Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu cá Chẽm 59

Hình 2.3 Quy trình dự kiến sản xuất dịch đạm thủy phân từ đầu cá Chẽm 60

Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp 63

Hình 2.5 Quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân từ đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme 64

Hình 2.6 Sơ đồ quy trình xác định các chỉ tiêu chất lượng của dịch đạm thủy phân thu được từ đầu cá Chẽm 65

Hình 2.7 Quy trình dự kiến sản xuất bột nêm canh gia vị từ dịch đạm thủy phân thu được từ đầu cá Chẽm 66 Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ maltodextrin thích hợp cho sản phẩm bột nêm 68 Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ muối thích hợp cho sản phẩm bột nêm 69 Hình 2.10 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ đường thích hợp cho sản phẩm bột nêm 71 Hình 2.11 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bột ngọt thích hợp cho sản phẩm bột nêm 73 Hình 2.12 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ sấy thích hợp cho sản phẩm bột nêm 75 Hình 2.13 Quy trình sản xuất bột nêm từ 100ml dịch thủy phân thu được từ đầu cá Chẽm 76 Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hiệu suất thu hồi nitơ Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 79 Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hàm lượng NH3 Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 79 Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến độ thủy phân Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ

ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 80 Hình 3.4 Dịch đạm thủy phân từ đầu cá Chẽm 82 Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ maltodextrin đến điểm cảm quan chung của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 83

Hình 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ maltodextrin đến hiệu suất thu hồi của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 84 Hình 3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ muối đến điểm cảm quan chung của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 86 Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ muối đến hiệu suất thu hồi của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ

ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 86 Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ đường đến điểm cảm quan chung của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 88 Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ đường đến hiệu suất thu hồi của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 88 Hình 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ bột ngọt đến điểm cảm quan chung của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 89 Hình 3.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ bột ngọt đến hiệu suất thu hồi của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 89 Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến điểm cảm quan chung của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 92 Hình 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hiệu suất thu hồi của bột nêm Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 92

Hình 3.15.Quy trình sản xuất bột nêm canh gia vị từ nguyên liệu đầu cá Chẽm 94 Hình 3.16 Sản phẩm bột nêm canh gia vị 96

KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ĐTBKTL Điểm trung bình không trọng lượng

ĐTBCTL Điểm trung bình có trọng lượng

N/NL Tỷ lệ nước so với nguyên liệu

E / NL Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu

FAO Food and Agriculture Organization

Tổ chức Lương nông của Liên hiệp quốc

JECFA

Joint FAO/WHO Expert Committee on Food

Additives (Hội đồng chuyên gia về phụ gia thực phẩm của liên bộ Thực phẩm – y tế)

MỞ ĐẦU

1.Tính cấp thiết của đề tài

Từ xưa đến nay, ở mỗi quốc gia, một dân tộc hay một vùng miền đều có những đặc điểm về kinh tế, địa hình đất đai, phong tục tập quán v.v… những yếu tố đã tạo ra những bản sắc riêng cho từng vùng miền, mà thể hiện

rõ nhất là qua các món ăn Vâng, ở đâu cũng có những món ăn ngon, độc đáo mang hương vị đặc trưng của từng vùng, xuất phát từ nguồn nguyên liệu đến cách chế biến và không thể thiếu là các loại gia vị

Có thể nói gia vị không thể thiếu trong mỗi gia đình, trong mỗi món ăn Bên cạnh đó cùng với sự phát triển về công nghệ kỹ thuật kéo theo những bước tiến trong sản xuất các loại gia vị Gia vị không chỉ dừng lại ở việc tạo nên các giá trị cảm quan về mùi vị, màu sắc mà giờ đây nó còn làm tăng đáng kể giá trị dinh dưỡng cho các món ăn bằng cách bổ sung thêm các axít amin dễ tiêu hóa, đó chính là các loại bột nêm từ thịt, cá, tôm v.v… giờ đây ta không còn mất thời gian để tạo nên các món ăn hấp dẫn, bổ dưỡng Sản phẩm này đang rất được ưa chuộng với các nhãn hiệu lớn như : Maggi, Knorr, Ajinomoto, với sản lượng 200 đến 400 tấn/ năm[42]

Theo thống kê của FAO, Việt Nam đứng thứ 29 trên thế giới và đứng thứ 4 các nước ASEAN về xuất khẩu thủy sản Hiện nay hàng thủy sản Việt Nam đã có mặt trên 75 nước và lãnh thổ Việt Nam với bờ biển dài trên 3000km, điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, nguồn tài nguyên biển phong phú, là điều kiện thuận lợi cho nước ta phát triển mạnh mẽ ngành khai thác, nuôi trồng và chế biến thủy sản Trong đó, cá là nguyên liệu có vị trí quan trọng hàng đầu, với giá trị dinh dưỡng cao, cá là nguồn thực phẩm không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày của người dân, hơn thế nữa chúng là nguồn nguyên liệu chế biến ra nhiều sản phẩm xuất khẩu, chiếm tỉ trọng ngày càng

lớn trong kim ngạch xuất khẩu thủy sản như xuất khẩu thủy sản Việt Nam tăng lên rất rõ rệt (theo thống kê xuất khẩu thủy sản Việt Nam của VASEP năm 2012 là 5.873,075 triệu USD tăng 6,3% so với cùng kỳ năm 2011) Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của sản lượng thủy sản, lượng nguyên liệu còn lại thủy sản tạo ra hàng năm cũng rất lớn, đặc biệt là nguyên liệu còn lại của cá, chiếm khoảng 40 – 60 % tổng khối lượng, rất dễ gây ô nhiễm môi trường Hiện nay, chúng đã tận dụng nhưng chưa hợp lý, một số ít được tận dụng làm bột cá, một phần làm thức ăn tươi cho vật nuôi Vì thế, việc sử dụng hợp lý và hiệu quả lượng nguyên liệu còn lại này do các nhà máy chế biến cá tạo ra hằng ngày để sản xuất ra các sản phẩm mới có giá trị kinh tế cao là một yêu cầu cấp thiết Chúng vừa có thể làm tăng giá trị của nguyên liệu còn lại, giải quyết một lượng lớn nguyên liệu còn lại đang còn tồn đọng, vừa làm giảm đáng kể ô nhiễm môi trường do thủy sản gây ra Một trong những hướng giải

là sản xuất các sản phẩm thủy phân từ nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến Chúng có hàm lượng axít amin cao, dễ hấp thụ, dễ tiêu hóa, rất cần thiết cho phát triển của cơ thể Hơn nữa mùi vị của chúng hấp dẫn, dễ dàng dẫn dụ các loài tôm cá tới ăn Sản phẩm thủy phân có thể được dùng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi nói chung và đặc biệt là cho ngành thủy sản nói riêng Đặc biệt, nguyên liệu cá Chẽm là một loại nguyên liệu có giá trị kinh tế cao đang được quan tâm và nuôi trồng Do vậy ngày nay các nước trên thế giới nói chung cũng như Việt Nam nói riêng đang sử dụng các sản phẩm từ cá Chẽm với nhu cầu khá cao Vì thế để đáp ứng được nhu cầu đó, đã có một số nhà máy sản xuất cá Chẽm được thành lập và để cho nhà máy hoạt động liên tục thì các nhà nuôi trồng đã nuôi trồng và tạo ra một nguồn nguyên liệu cá Chẽm dồi dào cung cấp cho nhà máy chế biến liên tục nhằm đảm bảo cho sản xuất

và xuất khẩu sản phẩm cá Chẽm sang các nước trên thế giới Các sản phẩm cá Chẽm chủ yếu là các mặt hàng cá Chẽm philê đông lạnh, cá Chẽm nguyên con

đông lạnh…Sau quá trình chế biến các sản phẩm cá Chẽm thì lượng nguyên liệu còn lại chiếm tỷ lệ khá cao chủ yếu đầu và xương Vì thế, cần phải có biện pháp thích hợp để tận dụng lượng nguyên liệu còn lại này

Hiện nay, cũng đã có nhiều hướng nghiên cứu tận dụng nhưng chưa được hiệu quả, một số ít được tận dụng làm bột cá [15], một phần được dùng làm thức ăn tươi cho vật nuôi [12] Do vậy, việc sử dụng hiệu quả lượng lớn nguyên liệu còn lại do các nhà máy chế biến cá Chẽm tạo ra hằng ngày để sản xuất ra các sản phẩm mới có giá trị kinh tế cao là một yêu cầu cấp thiết Việc

sử dụng nguyên liệu còn lại này một mặt làm tăng giá trị của nguyên liệu còn lại sau quá trình chế biến cá Chẽm, mặt khác vừa làm giảm đáng kể ô nhiễm môi trường do quá trình chế biến cá Chẽm gây ra Từ yêu cầu thực tiễn đó, một trong những hướng giải quyết là sản xuất ra sản phẩm thủy phân từ đầu cá Chẽm và ứng dụng nó trong việc sản xuất bột nêm Sản xuất bột nêm từ dịch thủy phân đầu cá Chẽm đã có rất nhiều các nghiên cứu Tuy nhiên sản phẩm bột nêm sản xuất ra còn cao và chất lượng còn thấp Chính vì thế, cần phải tiếp tục nghiên cứu hơn nữa để làm giảm giá thành và nâng cao chất lượng sản phẩm bột nêm

Xuất phát từ những vấn đề ở trên, tôi lựa chọn hướng đề tài “Nghiên

cứu hoàn thiện quy trình sản xuất bột nêm từ đầu cá Chẽm (Lates calcarifer)

bằng enzyme Flavourzyme”

2 Mục tiêu của đề tài

Xác định được tỷ lệ enzyme thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá Chẽm và xây dựng được quy trình sản xuất bột nêm từ dịch thủy phân đầu cá Chẽm

3.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học:

Kết quả 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 quá trình thủy phân đầu cá Chẽm để sản xuất

sản phẩm bột nêm với giá thành thấp và chất lượng cao

- Ý nghĩa thực tiễn:

+ Kết quả của đề tài sẽ mở ra một hướng mới cho các nhà máy chế biến thủy sản, cơ sở sản xuất các mặt hàng cá Chẽm về việc tận dụng nguyên liệu còn lại và điều này sẽ mang lại lợi ích thiết thực về mặt kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường và tăng thu nhập cho người dân

+ Thành công của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phần nguyên liệu còn lại trong quá trình chế biến cá Chẽm Điều này không những tạo cơ hội phát triển sản xuất, đa dạng hóa mặt hàng và tăng giá trị cho nguyên liệu mà còn góp phần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ ngành sản xuất kinh doanh thực phẩm nói riêng và thúc đẩy nền kinh tế đất nước nói chung

4 Nội dung của đề tài:

- Xác định thành phần hóa học của đầu cá Chẽm

- Xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme

- Xác định tỷ lệ gia vị thích hợp cho quá trình sản xuất bột nêm từ dịch đạm thủy phân đầu cá Chẽm

- Đề xuất quy trình sản xuất bột nêm từ dịch đạm thủy phân đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme và đánh giá chất lượng của sản phẩm bột nêm

PHẦN 1: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÁ CHẼM

1.1.1 Đặc điểm phân loại, hình thái, phân bố và thành phần hóa học của

cá Chẽm

1.1.1.1 Đặc điểm phân loại và hình thái

Cá Chẽm ( Lates calcarifer) được Bloch mô tả lần đầu tiên vào năm

1790 và đặt tên khoa học là Helecentrus calcarifer, sau dó nhiều nhà ngư loại

khác đã phân loại và gọi đối tượng này với nhiều tên gọi khác nhau Cá Chẽm được xếp vào bộ Perciformes, bộ phụ Percoidei nhưng các tác giả khác nhau lại xếp chúng vào các họ khác nhau Ví dụ Day (1878) xếp cá Chẽm vào họ Percinae; Fowler (1982), thì xếp vào họ Latinnea; Katayama (1956), xếp vào Centropomidae Theo Greewood (1976) đã chỉ ra cụ thể giống Lates này có 8

loài trong đó Lates calcarifer phân bố ở Tây Thái Bình Dương và ấn Độ

Dương, còn 7 loài khác phân bố ở Châu phi

Hình 1.1 Phân bố của giống cá Chẽm trên thế giới

Cá Chẽm còn gọi là cá vược, có tên tiếng Anh là Seabass ,

Barramundi hoặc Giant seaperch

Tên khoa học: Lates calcarifer

Theo FAO (1974) cá Chẽm có hệ thống phân loại như sau:

Ngành động vật có xương sống Chordata

Lớp cá xương Osteichthyes

Phân lớp cá vây tia Actianopteryga

Bộ cá vược Pereiformes

Phân bộ cá vược Percoidei

Họ cá sơn biển Centropomidal

Cá Chẽm có thân hình thon dài và dẹt bên, cuống đuôi khuyết sâu

Đầu nhọn, nhìn bên cho thấy phía trên hơi lõm xuống ở giữa và hơi lồi ở lưng

Miệng rộng và hơi so le, hàm trên kéo dài đến phía dưới sau hốc mắt Răng

dạng nhung, không có răng nanh, trên nắp mang có gai cứng, vây lưng gồm có

2 vi: vi trước có 7-9 gai cứng và vi sau có 10-11 tia mềm Vi hậu môn có 3 gai

cứng, vi đuôi tròn và có hình quạt Vẩy dạng lược và có kích cỡ vừa phải, có

61 vẩy đường bên Chiều dài thân bằng 2,7 – 3,6 lần chiều cao Chiều dài lớn nhất 47cm, thông thường là 19 – 25cm

Khi cá còn khoẻ, trên mặt lưng có màu nâu, mặt bên và bụng có màu bạc khi sống trong môi trường nước biển, màu nâu vàng khi sống trong môi trường nước ngọt Khi cá ở giai đoạn trưởng thành sẽ có màu xanh lục hay vàng nhạt trên lưng và màu vàng bạc ở mặt bụng

1.1.1.2 Đặc điểm phân bố

 Phân bố theo vùng địa lý

Cá Chẽm là một loài cá có giá trị xuất khẩu cao, có thể sống ở biển, đầm nước lợ và cả trong ao đìa nước ngọt

Ở biển chúng thường sống trong các hang đá hoặc vùng đáy có cỏ biển Chúng cũng thích nghi với đáy rặng san hô Chúng thuộc loài cá dữ điển hình ở cửa sông, có số lượng lớn trong các kênh rạch, đầm phá và nhất là trong các đầm nuôi tôm [33]

Cá Chẽm là loài cá phân bố rộng từ vùng nhiệt đới đến cận nhiệt đới thuộc Tây Thái Bình Dương vá Ấn Độ Dương, giữa kinh tuyến 500 Đông và

1600 Tây, vĩ tuyến 260 Bắc và 250 Nam và có tính di cư xuôi dòng, cá lớn lên chủ yếu ở vùng nước ngọt như sông, hồ Khi thành thục (từ 3 đến 4 năm tuổi) chúng sẽ di cư ra vùng cửa sông, vùng ven biển có độ mặn thích hợp để sinh sản Ấu trùng sau khi nở ra sẽ được sóng đưa vào vùng cửa sông, vùng ven bờ

và lớn lên Cá con sẽ dần di cư vào các thủy vực nước ngọt sinh sống và phát triển thành các cá thể trưởng thành

Ở nước ta, chúng phân bố chủ yếu tại vùng vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung và số ít ở vùng biển miền Nam, mùa vụ khai thác là quanh năm Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu khai thác tự nhiên chiếm số lượng thấp, chủ yếu

là nguyên liệu thông qua nuôi trồng (tập trung nhiều ở các tỉnh ven biển miền trung, hình thức nuôi là trong các ao đất và lồng lưới) Khi cá đạt từ 10 đến 12

tháng tuổi là khai thác được, lúc này trọng lượng mỗi con từ 800 – 1,2 kg và kích thước từ 350 đến 500 mm

Trên thế giới, Cá Chẽm phân bố chủ yếu ở một số nước như: Đông Châu Phi, Vịnh Percian, Ấn Độ, Srilanca, Myanmar, Australia, New Guinea, Indonesia, Malaysia, Philippines

Hình 1.3: Phân bố theo địa lý của cá Chẽm (Lates calcarifer Bloch, 1790)

(FAO, 1974)

Nguyên nhân dẫn đến hình thành các giới hạn phân bố được xác định có thể do điều kiện sống không phù hợp hoặc do sự cạnh tranh của các loài cá có cùng giới hạn về nhiệt độ, độ muối tương tự

Theo Mai Đình Yên (1979) ở Việt Nam cá Chẽm phân bố rộng từ Móng Cái đến Mũi Cà Mau trong tất cả các thuỷ vực nước lợ, măn, ngọt [3]

 Phân bố theo vùng sinh thái

Cá Chẽm là loài rộng muối, có thể sống được ở vùng nước ngọt, lợ,

mặn và có tính di cư xuôi dòng Cá thành thục sinh dục thường tìm thấy ở các

vùng cửa sông, hồ hay các đầm nước lợ, nơi có độ mặn cao và ổn định từ

30-32%, độ sâu từ 10-15m để đẻ trứng Trứng và ấu trùng trôi vào vùng cửa

sông Nơi đó, ấu trùng sẽ phát triển và di cư ngược dòng để lớn lên

1.1.1.3 Vòng đời

Cá Chẽm trải qua phần lớn thời gian sinh trưởng (2-3 năm) trong

các thủy vực nước ngọt như: sông, hồ, nơi nối liền với biển Cá có tốc độ tăng

trưởng nhanh, thường đạt cỡ 3-5 kg sau 2-3 năm Cá trưởng thành 3-4 tuổi di

cư từ vùng nước ngọt về vùng cửa sông và ra biển nơi có độ muối dao động

30 – 32% để phát triển tuyến sinh dục và đẻ trứng sau đó Cá đẻ trứng theo

chu kỳ trăng (thường vaò lúc khởi đầu của tuần trăng hay lúc trăng tròn) vào

lúc buổi tối (6- 8h) và thường cá đẻ đồng thời với thủy triều lên Điều này

giúp trứng và ấu trùng trôi vào vùng cửa sông Nơi đó, ấu trùng sẽ phát triển

và di chuyển ngược dòng để lớn Hiện tại, đều chưa biết là cá trưởng thành có

đi ngược dòng không hay chúng giữ giai đoạn còn lại cuối đời sống ở biển

1.1.1.4 Tính ăn

Cá Chẽm là loài cá điển hình Khi còn nhỏ, tuy chúng có thể ăn các

loài sinh vật phù du, khuê tảo nhưng thức ăn chủ yếu của chúng vẫn là cá và

tôm nhỏ (chiếm 80% tổng lượng thức ăn) Khi cá lớn hơn 20cm, 100% là thức

ăn động vật bao gồm giáp xác chiếm khoảng 70% và các loài cá nhỏ chiếm

30% Cá chẽm bắt mồi rất dữ, chúng có thể bắt những con mồi có kích thước

bằng cơ thể chúng Cá chẽm rất thích bắt mồi sống và di động

1.1.1.5 Đặc điểm sinh trưởng

Cá Chẽm là loài có tốc độ sinh trưởng nhanh, kích thước cá thể lớn,

chiều dài có thể đạt đến 200 cm và 50 kg khối lượng thân Tốc độ sinh trưởng của cá Chẽm nhanh, tốc độ tăng trưởng về chiều dài ở giai đoạn cá còn non lớn hơn giai đoạn cá trưởng thành nhưng sự tăng trưởng về khối lượng là ngược lại

Theo nguyên cứu của NICA (1986) về tốc độ tăng trưởng về chiều dài của cá Chẽm ở giai đoạn sau khi nở đến 40 ngày tuổi như sau : cá mới nở có chiều dài thân 1,5 mm, sau 15-20 ngày tuổi đạt 5-8 mm, 20- 25 ngày tuổi đạt 8-

10 mm, 25-30 ngày tuổi đạt 10-13 mm,và 30- 40 ngày tuổi đạt 13- 30 mm chiều dài toàn thân Sau 6 tháng cá có thể đạt khối lượng khoảng 300-350(g)

1.1.1.6 Phân biệt giới tính

Đặc điểm nổi bật trong việc sinh sản của cá Chẽm là có sự thay đổi giới tính từ cá đực thành cá cái sau khi tham gia lần sinh sản đầu tiên và đây được gọi là cá Chẽm thứ cấp Tuy nhiên cũng có những cá cái được phát triển trực tiếp từ trứng và được gọi là cá cái thứ cấp Chính vì thế, trong thời gian đầu (1,5 – 2 kg) phần lớn là cá đực, nhưng cá đạt 4-6 kg, phần lớn là cá cái

Thông thường, rất khó phân biệt giới tính ngoại trừ vào mùa sinh sản, có thể dựa vào các đặc điểm sau:

- Cá đực có mõm hơi cong, cá cái thì thẳng

- Cá đực có thân hình thon dài hơn cá cái

- Cùng tuổi, cá cái sẽ có kích cỡ lớn hơn cá đực

- Trong mùa sinh sản, những vảy gần lỗ huyệt của cá đực sẽ dày hơn cá cái

- Bụng của cá cái to hơn cá đực vào mùa sinh sản

1.1.1.7.Tuổi và kích thước thành thục sinh dục

Theo Moore (1979): có trường hợp đặc biệt cá cái ở tuổi 2+ với chiều dài toàn thân 420mm dã phát dục thành thục sinh dục lần đầu, đây là những con cá cái không phải từ cá đực chuyển giới tính sang, còn có những con cá cái từ con đực biến thành thì phát dục thành thục lần đầu với tư cách là

cá cái ở tuổi 5+ và chiều dài toàn thân khoảng 730mm [15] Như vậy tuổi thành thục lần đầu của cá chẽm ở độ tuổi 3+-5+ và trọng lượng 3-6 kg và kích thước cơ thể nhỏ nhất là 510mm [15], Tuy nhiên trong điều kiện nuôi nhốt cá

về thành phần thức ăn làm ảnh hưởng rất lớn đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của cá Thành phần hóa học của cá Chẽm được thể hiện trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của cá Chẽm[36]

Thành phần dinh dưỡng trong 100g thực phẩm ăn được

Năng

lượng

Nước Protein Lipid Tro Calci Phospho Sắt Natri Kali A B1 B2 PP

111 75,5 20,5 3,2 1,2 26 202 0,4 56 329 15 0,1 0,16 2,1

Cá Chẽm chắc thịt, ít béo, giàu omega 3 và protein, có các axít amin cân đối và một lượng khoáng hợp lý Các nguyên tố khoáng đa lượng và vi lượng rất cần thiết cho sự phát triển của con người Với giá trị dinh dưỡng rất cao và sản lượng khai thác cao, nên giá trị về mặt kinh tế của cá Chẽm cũng rất cao Thịt cá Chẽm chứa đủ các axít amin và quan trọng hơn cả là trong thịt

có đủ các axít amin không thay thế (axít amin cưỡng bức) như bảng sau:

Bảng 1.2 Thành phần axít amin không thay thế của cá Chẽm nguyên con

và các cơ quan chính (g/100g protein) [37]

Axít amin Cá Chẽm

Dạ dày và ruột

1.1.2 Tình hình khai thác, nuôi trồng và chế biến cá Chẽm

1.1.2.1 Trên thế giới

Một số loài cá vược nuôi hiện nay: cá Chẽm Châu Âu, cá Chẽm Nhât Bản, cá Chẽm Chile và cá Chẽm Châu Á…Trong đó, cá Chẽm Châu Á được nuôi phổ biến

Các nước nuôi cá Chẽm Châu Á là Oxtraylia, Malaixia, Đài Loan, Indonesia Philippin, Singapore… Nuôi trong lồng đang được phát triển ở nhiều nước như Thái Lan, Indonesia, Philippin, Singapore Thành công trong việc sản xuất cá Chẽm nhân tạo, cung cấp con giống từ nguồn này sẽ lớn mạnh trong tương lai Sản lượng nuôi trồng cá Chẽm được thể hiện qua sơ đồ sau:

Hình 1.5 Sản lượng cá Chẽm nuôi trồng trên thế giới (FAO

fishery statistic)

Bảng 1.3 Sản lượng cá Chẽm nuôi trồng trên thế giới 2001-2009 (đơn vị

:tấn) (FAO fishery statistic)[36]

Sản

Sản lượng cá Chẽm của thế giới năm 2010 đã tăng lên 65.000 tấn[32]

Ở Thái Lan, phần lớn cá Chẽm bán trên thị trường là cá nuôi lồng hoặc nuôi ao Thái Lan cũng là quốc gia đầu tiên sản xuất cá Chẽm giống và

có truyền thống lâu đời về lĩnh vực này Tuy nhiên, nhiều nước khác ở châu Á cũng có bờ biển để nuôi thương mại loài cá này nhưng nhìn chung hoạt động nuôi trong suốt thập niên qua vẫn phát triển chậm do thiếu nguồn cá giống và chưa tạo được uy tín cao về mặt hàng này

Ở Inđônêxia, công ty PT FEGA MAIRKULTURA đã thành công trong việc nuôi cá Chẽm Châu Á trong lồng nuôi ở vùng biển khơi Hiện nay công ty có 25-30 lồng nuôi đặt trong vùng biển đang hoàn toàn nguyên sơ có diện tích 2.300 ha của Inđônêxia, cách Jakarta khoảng 40 hải lý Sản lượng

năm 2010 dự kiến đạt 1.000 tấn và tăng lên 5.000 tấn năm 2011 [27]

Đài Loan và Inđônêxia là có số liệu ước tính cho năm 2011- 2013, theo đó sản lượng của Đài Loan dự kiến sẽ tăng từ 24.000 tấn năm 2011 lên khoảng 29.000 tấn năm 2013 trong khi đó Inđônêxia vẫn giữ ở mức 4.000 tấn[33]

Cá Chẽm được nhiều nước trên thế giới nhập khẩu như Trung Quốc,

Mỹ, Anh Trong đó Singapore là nước nhập khẩu thực phẩm cá biển lớn trong khu vục Châu Á tới 1000 tấn hằng năm

Cá Chẽm được đánh giá là loại cá có giá trị kinh tế cao theo FAO:

Bảng 1.4 Giá trị kinh tế của ngành nuôi trồng cá Chẽm thế giới (nghìn

USD) (FAO fishery statistic) [36]

Sản lượng đánh bắt cá Chẽm cũng được FAO thống kê như sau:

Hình 1.6 Sản lượng cá Chẽm đánh bắt trên thế giới (FAO

fishery statistic)

Bảng 1.5 Sản lượng cá Chẽm đánh bắt trên thế giới 2001-2009 (đơn vị :

tấn) (FAO fishery statistic) [36]

1.1.2.2 Trong nước

Ở nước ta, cá Chẽm được xem là giống cá mới và có tiềm năng lớn trong tương lai Chúng ta đã sản xuất thành công cá Chẽm giống và đang nghiên cứu sâu hơn về loài này Trong hoàn cảnh cá tra và cá basa đã có khuynh hướng bão hòa, nguyên liệu tôm đang gặp nhiều khó khăn do dịch bệnh tràn lan và khó kiểm soát về dư lượng kháng sinh thì nguyên liệu cá Chẽm được xem là một trong những mặt hàng đem lại hiệu quả kinh tế cao Mặt khác, việc nuôi cá Chẽm cũng ít làm ô nhiễm môi trường nước do chúng

là loài ăn tạp và ít phát sinh dịch bệnh Vì vậy, nhiều hộ dân ở các tỉnh miền trung đã chuyển đổi mô hình nuôi cá tra, cá basa, tôm, cá khác sang nuôi cá Chẽm và bước đầu đem lại lợi nhuận lớn

Hiện nay, cá Chẽm được nuôi trong ao đầm nước lợ, nuôi lồng hoặc nuôi quảng canh Năm 2001, tổng số lồng nuôi trên biển là 23.989 lồng, nhiều hơn năm 2000 là 5.244 lồng, trong đó số lồng nuôi cá biển là 4.077 lồng Sản lượng nuôi lồng bè nước mặn năm 2001 đạt 2.635 tấn, cao hơn năm 2000 là

853 tấn, trong đó sản lượng cá biển là 1.898 tấn Năm 2004, diện tích nuôi cá biển trong ao là 1.750 ha và số lồng cá Chẽm trên 8.850 chiếc đạt sản lượng 7.675 tấn Ngoài ra tại các đầm nước lợ ven biển cá đã được thả nuôi ghép với đối tượng khác nhau Sản lượng cá nuôi nước lợ mặn đạt 13.865 tấn Kết quả này còn hạn chế, một trong những nguyên nhân chủ yếu là do chưa chủ động được nguồn cá giống [6]

Việt Nam bắt đầu nghiên cứu sản xuất giống cá biển từ những năm

1993 – 1994 Đến năm 2005, chúng ta cơ bản chủ động sản xuất giống một số loài cá biển trong đó có cá Chẽm Trong năm 2003 – 2004, Viện nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II và Trường Đại học Nha Trang đã sản xuất 400.000 con giống cá Chẽm

Dự án nuôi cá Chẽm của công ty cổ phần Vĩnh Hoàn được khởi động vào cuối năm 2010, với 68 ha ao nuôi

Hiện nay ở Sóc Trăng cũng đã tiến hành nuôi thí điểm cá Chẽm công nghiệp đạt 70 tấn cá/ ha

Vì vậy, để phát triển các loài cá nuôi mới phù hợp với chế biến công nghiệp và tiềm năng thị trường Chương trình xuất khẩu thuỷ sản đến năm

2015 và định hướng đến năm 2020 của Bộ NN&PTNT có đề xuất phát triển nhanh việc nuôi cá Chẽm quy mô công nghiệp, nhằm đưa con cá này trở thành một trong các sản phẩm thuỷ sản xuất khẩu chủ chốt, kim ngạch xuất khẩu đạt

từ 300-500 triệu USD vào năm 2015

1.1.3 Nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến cá Chẽm và các hướng tận dụng nguyên liệu còn lại này

Nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến này là: đầu, xương, vây,

mỡ, nội tạng… Trước đây, người ta chủ yếu tận dụng nguồn nguyên liệu còn lại này làm thức ăn tự chế cho thủy sản Vì vậy, với sự phát triển của công

nghệ chế biến thực phẩm thủy sản thì công nghệ xử lý và tận dụng nguồn nguyên liệu còn lại này ngày càng phát triển Bởi lẽ, từ sự phát triển của ngành chế biến thủy sản đã tạo ra một nguồn nguyên liệu còn lại dồi dào cả về sản lượng và chủng loại Đó chính là động lực thúc đẩy công nghệ xử lý lượng nguyên liệu còn lại này phát triển theo Vì thế, hiện nay đã có nhiều hướng tận dụng nguồn nguyên liệu còn lại này để sản xuất các sản phẩm có giá trị cao ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, gồm có:

Sản xuất bột cá, dầu cá

Cùng với sự phát triển của công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản, công nghệ sản xuất bột cá chăn nuôi ngày càng phát triển Bởi lẽ, từ công nghệ chế biến thủy sản tạo ra lượng nguyên liệu còn lại khá dồi dào, sản lượng cá tạp ngày càng tăng cao, chiếm 2/3 tổng sản lượng chung Các nước phát triển công nghiệp đòi hỏi tiêu thụ một lượng lớn về bột cá chăn nuôi Việc sản xuất bột cá chăn nuôi có ý nghĩa kinh tế rất lớn, bởi vì công nghệ này

đã tận dụng được nguồn nguyên liệu còn lại và nguyên liệu thủy sản kém giá trị để tạo nên sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp lượng đạm dễ tiêu hóa cho động vật nhằm phát triển chăn nuôi cung cấp trứng, sữa, thịt cho con người

Từ các loại nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến cá như: gan cá, nội tạng, đầu cá…có thể dùng làm nguyên liệu để sản xuất dầu

cá Thông thường quá trình tách chiết dầu cá gắn liền với công nghệ sản xuất bột cá Bởi lẽ, cần phải tách triệt để dầu cá ra khỏi nguyên liệu trước khi sản xuất bột cá để chất lượng bột cá tốt hơn

Sản xuất bột đạm thủy phân

Sản phẩm thủy phân có thể được sản xuất từ đầu, xương, nội tạng cá [9.10] Bột đạm thủy phân thu được chứa nhiều đạm dễ tiêu hóa, các vitamin, các nguyên tố khoáng đa lượng, vi lượng và các chất hoạt động sinh học khác

Sản xuất nước mắm

Từ nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến cá (đầu cá…), người ta đem thủy phân bằng enzyme Hỗn hợp sau thủy phân đem lọc thu được dịch thủy phân chứa nhiều axít amin Dịch thủy phân này được sử dụng để sản xuất nước mắm

Ngoài ra, một số nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến cá như

da cá có thể tận dụng để sản xuất gelatin và collagen, xương cá có thể sản xuất bột khoáng ,vảy cá để sản xuất guanine và chân châu, tụy tạng cá để sản xuất insulin,

Hiện nay, ngành chế biến thủy sản trong nước phát triển khá mạnh

mẽ nhưng công nghệ xử lý và tận dụng lượng nguyên liệu còn lại này thực sự chưa phát triển và chưa được quan tâm đúng mức Các sản phẩm sản xuất từ nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến thủy sản còn ít, chưa đa dạng, chất lượng chưa cao Vì vậy, các nhà chế biến thực phẩm thủy sản cần tìm giải pháp để nâng cao giá trị sử dụng nguồn nguyên liệu còn lại này, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong chế biến thủy sản, đồng thời giảm thiểu lượng nguyên liệu còn lại sau quá trình chế biến thải ra môi trường

1.2 TỔNG QUAN VỀ ENZYME PROTEASE VÀ QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN

1.2.1 Enzyme Protease

Protease là enzyme thủy phân liên kết peptid của phân tử protein Enzyme protease được phân thành hai dạng là endoprotease và exoprotease Các endoprotease như trypsin, chymotrypsin, chymosin thủy phân các liên kết peptide ở bên trong chuỗi polypeptid Các exoprotease cắt các liên kết ở hai đầu tận cùng của chuỗi polypeptide, các exoprotease cắt vào đầu có nhóm carboxyl tận cùng được gọi là carboxylpeptidase còn những enzyme tác dụng

vào đầu có nhóm amin tận cùng gọi là aminopeptidases

Các endoprotease và exoprotease kể trên cộng tác một cách rất có hiệu quả trong việc phân giải protein Có thể nói rằng, chức năng chính của endoprotease tạo ra một lượng lớn các chuổi peptid có đầu C và đầu N tự do

để tạo điều kiện cho các exoprotease hoạt động

Tuy nhiên, tác dụng của các protease rất phức tạp, bản chất của các mạch nhánh của axít amin ở bên cạnh các liên kết peptid có ảnh hưởng mạnh đến hoạt động của các enzyme Trên thực tế, các protease rất đặc hiệu

và tỷ lệ những liên kết peptid trong một phân tử protein bị bẻ gãy bởi một protease là không cao.Ví dụ, trypsin chỉ thủy phân liên kết peptid giữa lysine

và argininine, Chymotrypsin chỉ thủy phân những liên kết peptid giữa tyrosine, phenylalanine, tryptophan Thậm chí chymosin chỉ thủy phân liên kết peptid giữa Phe105-Met106 của kappa-casein

Hiện nay, có rất nhiều loại protease đã được phát hiện và chúng được chia thành 4 nhóm cơ bản: serine protease (EC 3.4.21), cysteine protease (EC 3.4.22), aspartic protease (EC 3.4.23), và metalloprotease (EC 3.4.24)

1.2.2.Một số enzyme protease thương mại

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại protease, một số loại protease được sử dụng phổ biến hiện nay là: Flavourzyme, Alcalase, Neutrase, Protamex…

Flavourzyme là peptidase mang cả hai hoạt tính endo và exoprotease

(aminopeptidase), được sản xuất từ quá trình lên men chìm loài Aspergillus oryzae Enzyme này hoạt động thủy phân protein trong điều kiện trung tính

hoặc acid yếu Điều kiện hoạt động tối ưu của Flavourzyme 500L là pH 5,0–7,0, nhiệt độ khoảng 500C Flavourzyme 500L có hoạt tính 500 LAPU/g

Flavourzyme có thể bị ức chế hoạt động ở 90°C trong 10 phút hoặc 120°C trong 5 giây Đây là một trong những enzyme khi thủy phân protein thu được dịch đạm vị không đắng so với các loại enzyme thủy phân như Neutrase, Alcalase hay Protamex (Nilsang, 2005)

Neutrase là endoprotease được chiết từ vi khuẩn được sử dụng để

thủy phân protein Enzyme này chỉ cắt protein ở mức độ vừa phải hoặc tạo thành các đoạn peptid Điều kiện hoạt động tốt của Neutrase 0,8L là pH 5,5–7,5 ở nhiệt độ 45–550C Neutrase 0,8 L có hoạt tính 0,8 AU/g và bị ức chế khi

pH <4 (Kamnerdpetch, 2007)

Alcalase 2,4 L (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Denmark) là protease của

Bacillus licheniformis với hoạt tính endopeptidase Alcalase là enzyme thương

mại thuộc nhóm serine protease subtilisin A Hoạt tính của Alcalase 2,4L là 2,4 AU/g, bị ức chế ở pH thấp, điều kiện hoạt động tốt nhất của Alcalase là pH = 8, nhiệt độ 50 – 600C (Liaset, 2002)

Protamex là protease của Bacillus (Bagsvaerd, Denmark) Enzyme

này có hoạt tính endoprotease Điều kiện hoạt động tối ưu của protamex trong khoảng pH 5,5–7,5 ở nhiệt độ 35–60 °C Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g Enzyme này cũng bị bất hoạt ở 85oC trong 10 phút và ở pH thấp (Liaset, 2002)

1.2.3 Ứng dụng của protease

Từ xưa con người đã biết sử dụng enzyme vào thực tiễn sản xuất, tuy nhiên các ứng dụng này chỉ mang tính tự phát chưa có cơ sở hoa học Theo thời gian các nghiên cứu về khoa học phát triển[2]

● Trong công nghiệp: người ta dùng protease bổ sung vào xà phòng, chất tẩy rửa để nâng cao tính năng tẩy rửa các loại dầu mỡ và chất bẩn hay người ta dùng protease để khử lông trâu bò trong công nghệ thuộc da

● Trong y học: người ta dùng protease để loại bõ các phần mô bị hỏng, bị thối hay các ổ viêm, các vết thương hay làm tan các cục máu đông

tắc nghẽn mạch máu

● Trong thực phẩm: người ta dùng protease để làm mềm thịt, thủy phân thịt cá, sản xuất nước mắm, bột cá… hoặc người ta có thể dùng protease

để thủy phân tế bào gan có trích ly dầu…

● Trong nông nghiệp: người ta dùng protease và một số enzyme khác để sản xuất các loại thức ăn cho động vật nhằm làm tăng hệ số hấp thụ thức ăn giảm lượng thức ăn sử dụng và tăng cao tốc độ tăng trọng Đặc biệt ngày nay trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản, người ta đã tạo ra nhiều loại thức

ăn có nhiều protease, amylase…đê làm tăng hiệu quả sử dụng thức ăn, giảm chi phí và nâng cao sự tăng trọng cho động vật nuôi như cá, tôm…Do vậy, năng suất nuôi trồng thủy sản ngày càng tăng

1.2.4 Quá trình thủy phân protein

Nguyên lý

Thực chất của quá trình thủy phân thịt cá là quá trình biến đổi protein để tạo các axít amin dưới tác dụng của hệ enzyme protease nội tại và enzyme bổ sung bên ngoài :

Protein enzyme polypeptid enzyme pepton enzym peptid enzyme axít amin

Do vậy tùy vào mức độ thủy phân, thời gian thủy phân mà người ta

có thể thu được peptid hay axít amin

 Enzyme là chất xúc tác sinh học có tính đặc hiệu cao do vậy nó chỉ có tác dụng đối với một vài loại liên kết nào đó và kiểu liên kết nhất định

 Protease là chất xúc tác thủy phân liên kết peptid (-CO-NH-) trong phân

tử protein và cơ chất tương tự

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân protein

Tốc độ thủy phân bằng enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố [2], cụ thể là:

- Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: Khi nồng độ enzyme thấp,

lượng cơ chất lớn, vận tốc thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax thì nếu nồng độ enzyme tiếp tục tăng, tốc độ enzyme phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không đáng kể, thậm chí không tăng

- 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 thủy phân tăng Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng thủy phân do enzyme xúc tác được đặc trưng bằng hệ số:

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 enzyme có nhiệt 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 với một enzyme có sự thay đổi khi có sự thay đổi

về pH, nồng độ cơ chất…

- Ảnh hưởng của thời gian thủy phân: Thời gian phản ứng thích

hợp giúp enzyme cắt mạch triệt để làm cho cơ chất bị thủy phân hoàn toàn hơn Nhưng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm sản sinh ra các sản phẩm cấp thấp như : NH3, H2S, indol, scatol…và việc kéo dài thời gian thủy phân sẽ làm giảm hiệu quả kinh

tế Ngược lai nếu thời gian thủy phân ngắn thì quá trình thủy phân chưa triệt

để các axít amin tạo thành còn ít trong khi các peptit còn tồn tại nhiều trong sản phẩm như vậy sẽ gây lãng phí nguyên liệu và khó khăn cho quá trình lọc

để thu dịch thủy phân protein

- Ảnh hưởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính

enzyme vì pH ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, ion hóa enzyme và đến

độ bền của protein enzyme Đa số enzyme có khoảng pH thích hợp từ 5 – 9 Với nhiều protease, pH thích hợp ở vùng trung tính nhưng cũng có một số protease có pH trong vùng axít (pepsin, protease axít của vi sinh vật…) hoặc nằm trong vùng kiềm ( tripsin, subtilin…) Với từng enzyme, giá trị pH thích hợp có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại cơ chất … thay đổi

- Ảnh hưởng của lượng nước: Nước vừa là môi trường 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 thủy phân bởi enzyme

- Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc: Diện tích tiếp xúc lớn tức là

enzyme và cơ chất có điều kiện gặp nhau tốt hơn, như vậy sẽ thuận lợi cho phản ứng thủy phân nó sẽ làm cho phản ứng thủy phân diễn ra nhanh hơn

- Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: Nồng độ cơ chất có ảnh hưởng

lớn đến tốc độ phản ứng thủy phân, khi càng tăng nồng độ cơ chất, tốc độ

phản ứng thủy phân càng tăng, nhưng khi tốc độ phản ứng thủy phân đạt đến giới hạn v = vmax nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất, vận tốc phản ứng thủy phân hầu như không tăng

- Ảnh hưởng của các chất kiềm hãm: Chất kiềm 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 enzyme ta có các chất kìm hãm khác nhau, vì vậy khi sử dụng enzyme ta phải biết rõ các chất kiềm hãm của nó để điều chỉnh phản ứng

- Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa: Chất hoạt hóa là những chất

khi có mặt trong phản ứng có tác dụng làm tăng hoạt tính enzyme, các chất này có bản chất hóa học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ Tuy nhiên các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng trong giới hạn nồng độ xác định Khi dùng quá nồng độ cho phép, hoạt độ enzyme sẽ giảm

1.2.6.2 Bột đạm thủy phân

Bột đạm thủy phân cũng là một trong những dạng sản phẩm của quá trình thủy phân protein Dịch đạm thủy phân được đem đi cô đặc và sấy phun hoặc sấy chân không thăng hoa thì thu được bột đạm thủy phân (bột đạm hòa tan)

Bột đạm thủy phân có hàm lượng protein cao, rất có giá trị dinh dưỡng Bột đạm thủy phân có màu trắng ngà, vàng nhạt hay nâu tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu Mùi thơm đặc trưng, khi cho vào nước dễ tan Thực chất của quá trình sản xuất bột đạm từ cá bằng phương pháp sư dụng enzyme protease , là quá trình thủy phân protein để tạo các peptid và các axit amin dưới tác dụng của hẹ enzyme nội tại và enzyme bổ sung từ ngoài vào

1.2.7 Ứng dụng của các sản phẩm thủy phân protein

Dịch đạm thủy phân và bột đạm thủy phân có thể được ứng dụng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi, đặc biệt là trong nuôi trồng thủy sản Sản phẩm với hàm lượng protein cao, gồm hỗn hợp các axít amin cần thiết cho sự phát triển của tôm, cá Khi phối trộn sản phẩm vào viên thức ăn thì thức ăn dễ tiêu hóa Bột đạm thủy phân cũng có thể được dùng trong thực phẩm sản xuất các sản phẩm bột dinh dưỡng cao đạm đối với bột đạm thủy phân có chất lượng cao

Dịch đạm cô đặc còn có thể sử dụng để bổ sung trong quá trình làm nước mắm do nó có hàm lượng axít amin cao, làm tăng độ đạm của nước mắm Dịch đạm thủy phân có thể dùng trong sản xuất nước mắm công nghiệp hoặc được sử dụng để sản xuất bột nêm canh gia vị

1.3 TỔNG QUAN VỀ BỘT NÊM GIA VỊ

1.3.1 Khái quát chung về các sản phẩm bột nêm canh gia vị

Bột nêm thực phẩm là sản phẩm được tạo ra từ các chất phụ gia, hương liệu, gia vị… đã xuất hiện trước đây rất lâu và đang ngày càng phát triển, có nhiều cải tiến mới đáng kể [43] Trước đây, bột nêm chỉ là gia vị được sản xuất từ lá, rễ, củ, hạt… của các loại thảo mộc… được sấy khô và nghiền nhỏ hoặc chiết xuất lấy dung dịch rồi phối trộn với các phụ gia sau đó đem sấy.Thành phần phụ gia phối trộn thường gặp là các chất điều vị như bột

ngọt 621 (chiếm khoảng 30% - 40%), chất điều vị 627, 631 (được xem là chất siêu ngọt), đường, muối,…

Bột nêm ở dạng bột (hoặc có thể tạo thành dạng hạt gọi là hạt nêm)

là loại phụ gia hỗn hợp chứa nhiều nguyên liệu Bột nêm mang nhiều hương

vị khác nhau cho món ăn tùy theo sự lựa chọn và ưa thích của người tiêu dùng

mà các nhà sản xuất cho ra các sản phẩm như bột nêm có hương vị thịt, hương

vị tôm, hương vị gà, hương vị nấm được chiết xuất từ thịt và xương heo, thịt tôm, thịt gà, nấm… Ngoài các thành phần nêu trên, bột nêm còn có thể bổ sung tinh bột, hương tổng hợp và một số phụ gia khác như muối, đường, tiêu,

ớt, hành… để có thể tạo nên sản phẩm đặc trưng cho mỗi thương hiệu Các sản phẩm này sẽ được bổ sung vào món ăn tạo nên hương vị đặc trưng thơm ngon đậm đà và màu sắc hấp dẫn

Bên cạnh đó, một loại bột nêm được chiết xuất từ thủy sản cũng đang được nghiên cứu và phát triển mạnh bởi dịch chiết thủy phân thu được từ nguyên liệu thủy sản có chứa các axít amin thay thế và không thay thế, dễ hấp thụ tạo mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng cần thiết cho con người Đối với các loại bột nêm này cũng phù hợp cho nhiều đối tượng sử dụng Đặc biệt là những vùng dân cư không có trực tiếp nguồn cá Ngoài ra, còn góp phần làm tăng hương vị, phong phú trong bữa ăn hằng ngày

Gia vị làm đậm đà thêm bữa ăn hằng ngày với muối, đường, bột canh nước mắm, hạt súp, hạt nêm… hiện được sử dụng rất phổ biến mà bất cứ gia đình nào cũng phải cần đến Cũng chính gia vị góp phần trong việc nâng cao giá trị thực phẩm khác như thịt, trứng, sữa, cá, rau… làm bữa ăn chất lượng hơn