nghiên cứu sản xuất bột cá từ phụ phẩm cá lau kiếng (pterygoplichthys disjunctivus)

Kết quả cho thấy qui trình có sử dụng phương pháp thủy phân với tỉ lệ 2% trong thời gian 3h và sấy ở 70 o C trong 10h cho chất lượng bột cá tốt hơn về chỉ tiêu đạm tổng cũng như có thê

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA THỦY SẢN

THI ĐẠI AN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CÁ TỪ PHỤ PHẨM

CÁ LAU KIẾNG (Pterygoplichthys disjunctivus)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA THỦY SẢN

THI ĐẠI AN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CÁ TỪ PHỤ PHẨM

CÁ LAU KIẾNG (Pterygoplichthys disjunctivus)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Th.S TRẦN LÊ CẨM TÚ

2014

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CÁ TỪ PHỤ PHẨM

CÁ LAU KIẾNG(Pterygoplichthys disjunctivus)

Thi Đại An Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu sản xuất bột cá từ phụ phẩm cá lau kiếng” được thực

hiện nhằm tìm ra quy trình sản xuất hoàn chỉnh cho sản phẩm Đề tài được thực

hiện với việc xây dựng hai qui trình sản xuất dự kiến; có và không có sử dụng

enzyme Bromelain từ dịch chiết dứa để thủy phân protein Đề tài gồm ba thí

nghiệm chính Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân (2, 3, 4

giờ) và tỉ lệ dịch ép dứa trên phụ phẩm cá lau kiếng (0, 1, 2, 3%) đến hàm lượng

nitơ acid amin và đạm tổng của nguyên liệu sau thủy phân Thí nghiệm 2: Khảo

sát ảnh hưởng của thời gian sấy đến hàm lượng ẩm của bột cá trong qui trình sản

xuất có sử dụng phương pháp thủy phân, sấy bột cá ở 70 o C với các thời gian 8, 9,

10, 11, 12 giờ; để sản xuất ra bột cá có độ ẩm từ 10 – 12% Qui trình sản xuất

bột cá không có phương pháp thủy phân chỉ thực hiện trong thí nghiệm 3: khảo

sát ảnh hưởng của thời gian sấy đến hàm lượng ẩm của bột cá ở 70 o C với các

thời gian 7, 8, 9, 10, 11 giờ Kết quả cho thấy qui trình có sử dụng phương pháp

thủy phân với tỉ lệ 2% trong thời gian 3h và sấy ở 70 o C trong 10h cho chất lượng

bột cá tốt hơn về chỉ tiêu đạm tổng cũng như có thêm thành phần đạm amin dễ

tiêu hóa, hiệu suất cao hơn

Từ khóa: Enzyme Bromelain, bột cá.

1 GIỚI THIỆU

Sự phát triển mạnh của ngành nuôi tôm cá Tra và cá Basa tạo ra nhu cầu

sử dụng bột cá rất lớn trong những năm qua Trong năm 2004, Việt Nam sử dụng

250.000 – 300.000 tấn bột cá, trong đó nhập khẩu 90% Nhu cầu về bột cá là rất

cao nhưng nguồn cung thì hạn hẹp chủ yếu dựa vào nhập khẩu Nguyên liệu sản

xuất bột cá hiện nay chủ yếu là các loài cá tạp nước mặn và các phụ phẩm từ chế

biến cá Tra, cá Basa Những nguồn nguyên liệu sản xuất bột cá từ cá nước ngọt

mới rất tiềm năng nhưng chưa được nghiên cứu phát triển hoàn thiện công nghệ

sản xuất Có thể dẫn chứng cụ thể là cá Lau Kiếng (tiền thân là một loài cá cảnh

được du nhập vào nước ta) đang phát triển nhanh Chúng sống tự nhiên ở sông,

kênh rạch, trong các ao nuôi cá với số lượng ngày càng lớn nhưng chưa được tận dụng triệt để Không những thế chúng còn được đánh giá có chất lượng dinh dưỡng không kém gì các loài cá khác và lại có giá thành khá rẻ (chỉ khoảng

10000 – 15000 đồng/1kg cá nguyên liệu) Bên cạnh đó thời gian gần đây cá Lau Kiếng đã được quan tâm hơn về mặt ẩm thực bởi chất lượng thịt tốt và mùi vị thơm ngon Đã bắt đầu có nhiều công trình nghiên cứu phát triển qui trình công nghệ sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng từ loài cá này nhằm đa dạng hóa các mặt hàng từ cá nước ngọt Nghiên cứu qui trình chế biến chạo cá Lau Kiếng (Phạm Thị Bé Thảo, 2012), nghiên cứu sản xuất surimi từ cá Lau kiếng (Trần Phước Bình, 2012), nghiên cứu sản phẩm chà bông từ thịt cá Lau Kiếng (Trần Quốc Tuấn, 2011) Tuy nhiên chưa có qui trình nào được đề xuất nhằm xử lý phụ phẩm của loài cá này Vì vậy cần có các biện pháp xử lí tốt nguồn phế phẩm có giá trị cao này tránh lãng phí và ô nhiễm môi trường Với tất cả các lí do trên đề

xuất về đề tài: “Nghiên cứu sản xuất bột cá từ phụ phẩm cá lau kiếng” là cần

thiết

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành tại Bộ môn, Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ Nguyên liệu chính được sử dụng là phụ phẩm cá Lau Kiếng (đầu, xương, da, vây…) Dụng cụ thí nghiệm gồm: tủ sấy, bếp điện, nhiệt kế, cân điện

tử, lò nung, hệ thống chưng cất đạm, bình hút ẩm, cốc sứ, máy ly tâm, hệ thống soxhlet, máy xay thịt, burette, một số dụng cụ hỗ trợ: vãi lọc, giấy lọc và một số dụng cụ chuyên dùng trong phòng thí nghiệm Hóa chất sử dụng: NaOH 0,1N; formol trung tính; H2SO4 đậm đặc; chất chỉ thị màu phenolphtalein; H2O2; acid boric và một số hóa chất chuyên dụng trong phòng thí nghiệm

2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát

* Qui trình 1: Qui trình sản xuất có dùng phương pháp thủy phân với việc bổ sung enzyme Bromelin từ dứa

Hình 1 Qui trình sản xuất có dùng phương pháp thủy phân với việc bổ sung

enzyme Bromelain từ dứa

* Qui trình 2: Qui trình sản xuất không dùng phương pháp thủy phân

Hình 2 Qui trình sản xuất không dùng phương pháp thủy phân

Cá lau kiếng sau khi fillet, tách thịt, tất cả các phần còn lại là phụ phẩm sử dụng cho thí nghiệm Tiến hành cắt nhỏ nguyên liệu, sau đó đem đi xay thô Tiếp

Cắt nhỏ Xay thô Phụ phẩm cá

Nâng nhiệt Sấy Nghiền sàng

Bột cá

Thí nghiệm 3

Cắt nhỏ Xay thô

Nâng nhiệt

Phụ phẩm cá

Thủy phân Thí nghiệm 1

Sấy Nghiền sàng Bột cá

Thí nghiệm 2

Dứa Cắt nhỏ Nghiền

Ép lấy dịch

theo đem nguyên liệu đã xay thô đi thủy phân với việc bổ sung dịch dứa ở các tỉ

lệ khác nhau nhằm sử dụng nguồn enzyme Bromelain trong dứa để thủy phân protein, pH được điều chỉnh về 5,5; nhiệt độ thủy phân là 60oC ở các thời gian khác nhau Kết thúc quá trình thủy phân nâng nhiệt bằng cách hấp cách thủy trong thời gian từ 10 – 15 phút nhằm làm mất hoạt tính của enzyme bổ sung và tiêu diệt các vi sinh vật nảy sinh tự nhiên ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm sau này (Nguyễn Xuân Trình, 2009) Tiếp theo tiến hành công đoạn sấy, khảo sát thời gian sấy ở cả hai qui trình để tìm thời gian sấy thích hợp Nghiền sàng và thu thành phẩm bột cá

Thành phẩm tối ưu ở qui trình 1 (có sử dụng phương pháp thủy phân) cùng với thành phẩm ở qui trình 2 (không dùng phương pháp thủy phân) sẽ được đem

đi phân tích các chỉ tiêu đạm tổng, ẩm, khoáng, lipit Sau đó tiến hành so sánh chất lượng hai thành phẩm từ các chỉ tiêu, so sánh hai hiệu suất thu hồi Từ đó chọn qui trình sản xuất đem lại chất lượng bột cá tốt hơn và có hiệu quả cao hơn

2.2.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân và tỉ lệ enzyme Bromelain (dịch ép dứa) với phụ phẩm cá Lau Kiếng đến hàm lượng nitơ acid amin và đạm tổng của nguyên liệu sau thủy phân.

Mục tiêu: tìm ra tỉ lệ enzyme và thời gian thích hợp nhất để thủy phân bột

cá nhằm thu được sản phẩm bột cá có tỉ lệ nitơ acid amin so với nitơ tổng cao nhất

Cách tiến hành: phụ phẩm cá đem đi cắt nhỏ, xay thô cân 50 (g) mẫu chuẩn bị đem đi thủy phân, nhiệt độ thủy phân 60oC, pH 5,5 đây là nhiệt độ và

pH phù hợp để enzyme Bromelain hoạt động tốt (Lại Thị Ngọc Hà, 2009) Thủy phân với các tỉ lệ dịch dứa bổ sung là 0%, 1%, 2%, 3% và ba thời gian thủy phân

là 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ

Chỉ tiêu phân tích: Mẫu sau thủy phân ép lấy dịch để phân tích hàm lượng đạm tổng số và đạm acid amin của dịch ép qua đó tính tỉ lệ phần trăm giữa đạm acid amin và đạm tổng của dịch thủy phân Mỗi nghiệm thức của thí nghiệm được lặp lại 3lần

2.2.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian sấy đến hàm lượng

ẩm của bột cá trong qui trình sản xuất có sử dụng phương pháp thủy phân (bổ sung enzyme Bromelin từ dịch dứa)

Mục tiêu: tìm ra thời gian sấy thích hợp nhất để sản xuất ra bột cá có độ

ẩm thích hợp (10-12%) trong qui trình sản xuất có sử dụng phương pháp thủy phân

Cách tiến hành: sấy mẫu ở 70oC tại các mốc thời gian khác nhau là 8, 9,

10, 11, 12 giờ Mỗi nghiệm thức của thí nghiệm được lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu phân tích: ẩm độ

2.2.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian sấy đến hàm lượng ẩm của bột cá trong qui trình sản xuất không sử dụng phương pháp thủy phân.

Mục đích nhằm tìm ra thời gian sấy thích hợp nhất để sản xuất ra bột cá có

độ ẩm thích hợp trong qui trình sản xuất không sử dụng phương pháp thủy phân

Cách tiến hành: chuẩn bị mẫu theo các công đoạn của qui trình Mẫu được sấy ở năm mốc thời gian khác nhau là 7 giờ, 8 giờ, 9 giờ, 10 giờ, 11 giờ; nhiệt độ sấy là 70oC Mỗi nghiệm thức của thí nghiệm được lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu phân tích: ẩm độ

2.3 Các phương pháp phân tích và xử lí số liệu

2.3.1 Các phương pháp phân tích

- Phương pháp sấy (TCVN 3700-90): xác định hàm lượng ẩm

- Phương pháp Kjeldalh (TCVN 3705-90): xác định hàm lượng đạm tổng

- Phương pháp soxhlet: xác định hàm lượng lipid

- Phương pháp đốt (TCVN 5105-90): xác định hàm lượng tro

- Phương pháp chuẩn độ Formol: xác định hàm lượng nitơ acid amin

2.3.2 Phương pháp xử lí số liệu

Các chỉ tiêu đánh giá được tính toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn bằng chương trình Microsoft Excell 2007 So sánh giá trị trung bình giữa các nghiệm thức của các chỉ tiêu đánh giá bằng ANOVA hai nhân tố, ANOVA một nhân tố, với phép thử DUNCAN (khi so sánh từ 3 trung bình trở lên) và t-Test

(khi so sánh 2 trung bình) ở mức ý nghĩa (p<0,05) bằng chương trình SPSS 16.0.

3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN

3.1 Thành phần hóa học của phụ phẩm cá lau kiếng

Kết quả phân tích thành phần hóa học của phụ phẩm cá lau kiếng được thể hiện trên bảng 1

Bảng 1 Thành phần hóa học của phụ phẩm cá lau kiếng

Theo kết quả phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu phụ phẩm cá lau kiếng cho thấy nguyên liệu có hàm lượng ẩm cao là 72,3%; hàm lượng đạm thô ở mức 14,7% thấp hơn nguyên liệu cùng loại như phụ phẩm cá tra 16,1% (Nguyễn Xuân Trình, 2009) nên cần thiết có những công đoạn thích hợp trong qui trình để có thể nâng cao hàm lượng đạm của loại bột cá này Lipid chiếm 1,94%, hàm lượng lipid rất thấp, thấp hơn cá tra 8,2% và cá Basa là 8,8% (Nguyễn Xuân Trình, 2009) nên có thể bỏ qua công đoạn tách béo trong qui trình sản xuất Tro (khoáng) chiếm 10,1% có giá trị về mặt dinh dưỡng cho sản phẩm, vì sản phẩm sẽ chứa nhiều thành khoáng như Ca, Mg, P… có lợi cho vật nuôi

3.2 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân và tỉ lệ enzyme Bromelain (dịch ép dứa) với phụ phẩm cá lau kiếng đến hàm lượng nitơ acid amin và đạm tổng của nguyên liệu sau thủy phân trong qui trình có thủy phân.

Kết quả thí nghiệm được trình bài trong bảng 2

Bảng 2 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân và tỉ lệ dịch ép dứa trên phụ phẩm cá Lau Kiếng đến hàm lượng nitơ acid amin và đạm tổng của nguyên liệu sau thủy phân

Nghiệm thức

Nitơ acid amin (g/L) Nitơ tổng (g/L)

Tỉ lệ Nitơ acid amin trên Nitơ tổng (%)

Thời gian

2 0 3,03 ± 0,102f 13,5 ± 0,040Ad 22,4 ± 1,46f

3 0 0,1824,32 ± d 13,5 ± 0,121Ad 31,8 ± 1,20d

4 0 5,02 ± 0,292c 13,5 ± 0,040Ad 37,1 ± 1,55c

2 1 3,38 ± 0,202e 14,4 ± 0,070Bc 23,3 ± 1,40ef

3 1 5,13 ± 0,712c 14,5 ± 0,081Bc 35,4 ± 1,20c

4 1 0,2455,72 ± b 14,4 ± 0,040Bc 39,5 ± 1,51b

2 2 5,02 ± 0,200c 15,6 ± 0,040Cb 32,1 ± 1,34d

3 2 0,000 6,53 ± a 15,5 ± 0,040 Cb 42,0 ± 1,25 a

4 2 6,42 ± 0,112a 15,6 ± 0,040Cb 41,0 ± 1,35ab

0,000d 16,5 ± 0,070

Da 25,4 ± 0,112e

3 3 6,53 ± 0,312a 16,5 ± 0,040Da 39,4 ± 1,27b

4 3 6,53 ± 0,202a 16,5 ± 0,081Da 39,6 ± 1,14b

Giá trị thể hiện là số trung bình ± độ lệch chuẩn Các trị số trong cùng một cột có kí tự (ABCD, ab) giống nhau chỉ sự sai biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05) ABC chỉ sự khác biệt của ba mức thời gian trong cùng một mức phần trăm dịch dứa; abc chỉ sự khác biệt giữa bốn mức phần trăm dịch dứa trong cùng một mức thời gian * Xử lí thống kê ANOVA một nhân tố khi giá trị P của TG*DD<0,05.

Kết quả từ bảng 2 cho thấy đối với tỉ lệ đạm acid amin trên nitơ tổng có sự tương tác giữa thời gian và phần trăm dịch dứa bổ sung (giá trị P -TG*DD<0,05), tỉ lệ này đạt cao nhất (42%) ở mức thời gian 3 giờ và dịch dứa bổ sung là 2% khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức còn lại (p<0,05) Tỉ lệ này phản ánh hiệu quả của quá trình thủy phân, khi thủy phân có hiệu quả sẽ cho hàm lượng nitơ amin đạt mức cao từ đó làm cho tỉ lệ này tăng lên Trong cùng một mức tỉ lệ dịch dứa khi tăng thời gian thủy phân thì tỉ lệ này tăng lên theo Ở mức phần trăm dịch dứa là 0% khi thời gian thủy phân tăng từ 2 giờ lên 4 giờ thì tỉ lệ này tăng từ 22,4% lên 37,1% Bên cạnh đó khi ta tiến hành tăng phần trăm dịch dứa lên thì tỉ lệ này cũng tăng nhưng không phải luôn tăng, cụ thể

là khi tăng từ 0% lên 2% thì tỉ lệ này tăng từ 22,4% lên 42% Ta tiếp tục tăng phần trăm dịch dứa lên 3% thì tỉ lệ này bắt đầu giảm Nguyên nhân là do quá trình thủy phân hầu như đã diễn ra hoàn toàn, cơ chất đã được thủy phân tối đa, phản ứng được bảo hòa dù có tăng enzyme thì lượng đạm acid amin cũng không tăng

lên thêm mà chỉ tăng lượng đạm tổng (do bản thân enzyme bổ sung vào có thành phần nitơ)

Đối với đạm acid amin cũng có sự tương tác giữa thời gian và phần trăm dịch dứa bổ sung (giá trị P - TG*DD<0,05), đạm amin đạt cao nhất ở mức phần trăm dịch dứa 2% và thời gian thủy phân là 3 giờ khác biệt có ý nghĩa thống kê so

với các nghiệm thức còn lại (p<0,05), hàm lượng nitơ acid amin tăng khi ta tăng

phần trăm dịch dứa bổ sung và tăng thời gian thủy phân nhưng không phải luôn tăng Ở nồng độ 0% khi tăng thời gian thủy phân lên thì hàm lượng nitơ acid amin tăng nhưng với mức tăng không cao từ 3,03 g/L lên 5,02 g/L (tăng 1,99 g/L)

sự gia tăng này là do lượng enzyme nội tại của bản thân nguyên liệu tham gia vào quá trình thủy phân Khi tiến hành bổ sung emzyme Bromelain từ dịch dứa và thay đổi thời gian thủy phân, hàm lượng nitơ acid amin tiếp tục tăng nhưng với mức tăng cao hơn, có thể thấy ở nồng độ 1% và thay đổi thời gian từ 2 giờ lên 4 giờ thì hàm lượng nitơ acid amin tăng từ 3,38 g/L lên 5,72 g/L (tăng 2,34 g/L) vì lúc này đã có sự hỗ trợ của enzyme Bromelain nên quá trình thủy phân diễn ra hiệu quả Tương tự ở nồng độ 2% và thay đổi thời gian thì hàm lượng nitơ acid amin vẫn tăng từ 5,72 g/L lên 6,53 g/L (chỉ còn tăng 0,81 g/L) Nhưng khi tiếp tục tăng nồng độ lên 3% và thay đổi thời gian thì hàm lượng nitơ acid amin không tăng thêm, vì quá trình thủy phân hầu như đã diễn ra hoàn toàn, cơ chất đã được thủy phân tối đa, phản ứng được bảo hòa Như vậy có thể thấy ở mức tỉ lệ dịch dứa là 2% và thời gian thủy phân là 3 giờ thì hàm lượng nitơ acid amin đã bắt đầu đạt mức cao nhất bằng với mức 3% và thời gian thủy phân 4 giờ, cho dù có tăng thêm dịch dứa thì lượng đạm acid amin vẫn không tăng thêm

Về mặt đạm tổng, dựa vào bảng 2 có thể thấy không có sự tương tác giữa thời gian và phần trăm dịch dứa (giá trị P - TG*DD>0,05), khi ta tăng phần trăm dịch dứa thì hàm lượng đạm tổng tăng lên và tăng lên khá đều trung bình khoảng 1-1,2 g/L khi tỉ lệ dịch dứa tăng thêm 1% có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các mức tỉ lệ phần trăm dịch dứa Nhưng trong cùng một mức phần trăm dịch dứa ở các mức thời gian khác nhau thì không có sự khác biệt (khi ta tăng thời gian thủy phân thì không làm gia tăng hàm lượng nitơ tổng)

Từ các yếu tố trên ta chọn tỉ lệ dịch dứa bổ sung và thời gian tối ưu cho công đoạn thủy phân ở qui trình sử dụng phương pháp thủy phân là 2% và 3 giờ