Biến đổi của da cá tra khi xử lý NaOH tác động xử lý đến hiệu xuất chế biến và phẩm chất gelatin

Trong các công đoạn chếbiến, sự thay đối thành phần, phẩm chất nguyên liệu của da cá ở công đọan làm sạch có vai trò quan trọng trong việc chọn lựa thông sốchế biến cũng như sự hình thàn

TÁC ĐỘNG XỬ LÝ ĐẾN HIỆU SUẤT CHẾ BIÉ

AA

1

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ÚNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THựC PHẨM

Lớp: CB1108L1

Giáo viên hướng dẫn:

TS Bùi Hữu Thuận

DA CÁ TRA KHI XỬ LÝ NaOH TÁC ĐỘNG xử LÝ ĐẾN

HIỆU SUẤT CHẾ BIẾN VÀ PHẨM CHẤT GELATIN”, do

sinh viên NGUYỄN THỊ MẾN thực hiện, đă được hội đồng

chấm luận văn thông qua

phản biện 1

Cần thơ, ngày tháng năm2013

Chủ tịch hội đồng

TS BÙI HỮU THUẬN Giáo viên phản biện 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu và kết quảđược trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kìcông trình luận văn nào trước đây

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Men

Sau thời gian làm luận văn tại trường đại học cần Thơ, đề tài luận văn đã được hoàn thành Đe có được những kết qủa đó là nhờ sự giúp

đờ cuả cha mẹ, thầy cô, bạn bè, cùng với sự nố lực của bản thân

Em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Hừu Thuận đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho em trongsuốt thời gian em thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Trường Đại học cần Thơ, đặc biệt là quý thầy cô bộ môn công nghệ thực phấm đã tận tìnhgiảng dạy trong suốt thời gian em học tập tại trường

Em xin chân thành cảm ơn tập thế cán bộ phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phấm đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luậnvăn này

Chân thành cảm ơn các bạn lớp Công Nghệ Thực Phẩm liên thông khóa 37 đã giúp đỡ, góp ý và chia sẽ kinh nghiệm trong suốt thời gianqua

Cần Thơ, ngày tháng năm 2013.Nguyễn Thị Men

TÓM TẮT

Tận dụng nguồn phụ phẩm da cá của kỳ nghệ sản xuất cá tra fillet để sản xuất ra gelatin là hướng làm gia tăng giá trị quan trọng Chế biếngelatin từ da cá tra bằng phương pháp acid acetic đã được tiến hành nghiên cứu trong phạm vi phòng thí nghiệm Trong các công đoạn chếbiến, sự thay đối thành phần, phẩm chất nguyên liệu của da cá ở công đọan làm sạch có vai trò quan trọng trong việc chọn lựa thông sốchế biến cũng như sự hình thành chất lượng gelatin

Đe tài này khảo sát các yếu tố:

Ảnh hưởng của nồng độ NaOH ngâm rửa và thời gian ngâm rửa đến sự thay đối của lipit, protein trong da cá nguyên liệu từ đó hiệu suấtthu hoi protein, gelatin có thể được xác định Gelatin thành phâm được đánh giá, so sánh với gelatin thương mại xuất sứ từ Công ty Hóachất Quảng Đông, Trung Quốc

Ket quả thí nghiệm cho thấy ở nhiệt độ thường, nồng độ thích hợp NaOH 0,2N, thời gian thích hợp đế làm sạch da cá là 10 phút Hiệu suấtthu hoi protein là 71,01 %, hiệu suất tách béo là 98,69 %, hiệu suất thu hồi gelatin là 23,67 % (độ ẩm 7,44 %) Độ bền gel ở 6°c của gel5,8 % gelatin có được từ quy trình chế biến này là 1,72 g lực/mm2

MỤC LỤC

DANH SÁCH BẢNG

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐÈ 1.1 ĐẶT VÁN ĐÊ

Thủy sản Việt Nam đang trên đà phát triển và trở thành một trong những nền kinh tếmũi nhọn, chủ yếu là sản phấm cá tra fillet đông lạnh Phần phụ phấm da cá chiếm 5-7

% trọng lượng cá nhưng chưa được chú trọng

Trong nước, mặc dù có rất nhiều cơ sở nuôi và chế biến cá tra cá basa với tống sảnlượng thịt cá xuất khẩu đạt hơn 30000 tấn / năm, nhưng da cá xuất khẩu với giá rấtthấp, còn phụ phấm chỉ làm thức ăn gia súc hoặc phân bón ít có đơn vị khoa học nàothật sự quan tâm tới việc nghiên cứu tạo ra thêm các sản phấm cao cấp hơn từ các phụphẩm này Trong khi đó, Việt Nam vẫn phải nhập khẩu một lượng lớn các loại gelatin

để đáp ứng nhu cầu của các ngành thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm trong nước Do

đó, việc nghiên cứu tạo ra công nghệ sản xuất gelatin từ phụ phấm da cá của các nhàmáy chế biến thủy hải sản của Việt Nam góp phần xây dựng công nghệ sản xuất gelatinphục vụ thực phấm và dược phấm hết sức cần thiết Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuấtgelatin từ da cá tra góp phần tạo ra hướng mới cho việc tận dụng nguồn phụ phẩm,nâng cao giá trị nguyên liệu cá tra

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN cứu

Xác định phương pháp làm sạch hợp lý, thích hợp cho công nghệ sản xuất gelatin da cá bằng phương pháp acid acetic.

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VÈ NGUỒN NGUYÊN LIỆU

2.1.1 Giới thiệu chung

Da cá tra là nguồn phụ phấm từ quá trình sản xuất cá tra fillet, có thế được tận dụngnhư nguồn nguyên liệu cho quá trình sản xuất gelatin

Là da của loài cá tra có tên:

Tiếng Anh là: Shutchi catfish

Tên khoa học: Pangasius hypophthalmus.

Bộ cá nheo: Siluriformes.

Họ cá tra: Pangasiidae.

Loài cá tra: Pcmgasicmodon hypophthalmus.

Các thành phần chính có trong da cá tra là: nước, protein, béo, và các thành phần khác.Hiện nay cá tra là nguồn thủy sản rất dồi dào đang được phát triến với tốc độ nhanh ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long, phổ biến nhất là sản phẩm cá tra fillet Trong quy trình sản xuất cá tra fillet sẽ loại ra một lượng tương đối lớn da Vì vậy chúng ta có thê dùng da cá tra làm nguyên liệu đê sản xuât gelatin trên quy mô công nghiệp nhằm tận dụng được phụ phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế

2.1.2 Quỵ trình tách phụ phẩm da cá tra

Hình 1: Quy trình tách phụ phẩm da cá tra

Cá tra được vận chuyến từ vùng nguyên liệu về được cắt tiết, lọai bỏ hết máu Sau đó,công nhân sẽ fillet cá lấy phần thịt lọai bỏ phần xương, đầu và nội tạng Miếng cá filletđược cho vào máy lạng da và lấy hết da

Trong con cá tra phần thịt được sử dụng trong sản phấm fillet chỉ chiếm khoảng 30 % trọng lượng thân cá, phần phụ phẩm chủ yếu là da, xương, đầu, nội tạng chiếm khoảng

70 % Trong đó, da cá chiếm khoảng 5-7 % trọng lượng thân cá

Hình 2: Phụ phẩm da cá tra

Bảng 1: Chức năng của protein

Loại protein Chức năng

Ví dụ Protein cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ. Collagen và elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của

mô liên kết, dây chằng, gân Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da lông móng.

Protein emzyme

Xúc tác sinh học tăng nhanh, chọn lọc các phản ứng sinh học.

Các enzyme thủy phân trong dạ dày phân giái thức

ăn, enzyme amylase trong nước bọt phân giải tinh bột Enzyme pepsin phân giai protein, enzyme lipase phân giải lipit.

Protein hormone Điều hòa hoạt động

sinh lý.

Hormon insulin và glucagon do tế bào thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường glucose trong máu động vật có xương sống Protein vận

Cám nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường.

Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (Chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu Protein dự trữ. Dự trữ chất dinh

dưỡng.

Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp acid amin cho phôi phát triển Casein trong sữa mẹ là

2.2 TỐNG QUAN VỀ PROTEIN

2.2.1 Cấu trúc protein

Protein là một hợp chất đại phân tử được cấu thành từ rất nhiều các đơn phân là các acid amin Acid amin được cấu tạo bởi 3 thành phần: Nhóm amin (-NH2), nhóm carboxyl (-COOH) và nguyên tử cacbon trung tâm nhóm biến đối R quyết định tính chất của acid amin Hiện nay đã tìm được 20 acid amin trong thực phẩm của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thế sống

Điếm đắng điện của acid amin trung tính có giá trị pH từ 5,6 - 7 Đối với các acid amin

có tính chat acid (dicarboxylic) là 3 - 3,2, đối với các acid amin có tính kiềm (diamino)

là 9,7 - 10,8 Ớ điểm đẳng điện độ hòa tan protein thấp nhất, protein dễ bị kết tủa Dựa vào tính chất này người ta có thế tách từng protein enzyme trong hỗn hợp

2.2.33 Tác nhân hóa học

Có thê dùng muôi trung tính, các dung môi hữu cơ đê tách chiêt các protein, enzyme

2.3 CHÁT BÉO

2.3.1 Khái quát chung về chất béo

Chất béo hay lipit, là một nhóm hợp chất hữu cơ không đồng nhất có trong tế bào sống,

là ester phức tạp của các acid béo bậc cao với glycerin hoặc với các alcol khác có cấutạo đặc biệt Đây là thành phần thực phấm không tan trong nước, nhưng hòa tan trongcác dung môi hữu cơ như: ete, chloroform, benzene, ete petrol, toluene Trong thànhphần thực phẩm, chúng có thể tồn tại ở dạng tự do hoặc liên kết với các hợp phần khác.Dựa vào đặc tính cấu tạo, lipit được chia thành 2 nhóm: lipit đơn giản và lipit phức tạp

Lipit đơn giản: là ester của rượu và acid béo, nhóm này gồm có: triacylglycerin, sáp, sterid.

Lipit phức tạp: trong phân tử chứa acid béo, rượu và các thành phần khác như acid phosphoric, base nitơ, đường gồm: phospholipid và glucolipid

2.3.2 Phản ứng xà phòng hóa

Dưới tác dụng của enzyme lipase, acid hoặc kiềm, liên kết ester trong phân tử glyxerit

bị thủy phân tạo thành glyxerin và acid béo hoặc muối của acid béo Các muối nàyđược gọi là xà phòng

Xà phòng bình thường là hỗn hợp các muối natri của các acid béo Muối kali của acidbéo tạo ra xà phòng mềm ( Lê Ngọc Tú, 2005)

Phản ứng xà phòng là cách đế biến đối chất béo hay acid béo không tan trong nướcthành xà phòng tan trong nước dễ loại hơn trong các tiến trình rửa, làm sạch dùngnước

2.4 COLLAGEN, GELATIN

2.4.1 Collagen

Collagen và elastin là hai protein chiếm trên 50 % lượng protein của khung Collagen

có trong xương, da, gân trong sụn và hệ thống tim mạch Nó là protein hình sợi khôngđàn hồi được Do đó, bảo vệ cơ chống lại sự kéo căng

Trong quá trình chín của thịt, collagen chỉ bị biến đổi chút ít Khi xử lý nhiệt trong môitrường ấm, các sợi collagen co lại sau đó bị gelatin hóa khi nhiệt độ đủ cao Trên 80°ccollagen bị hòa tan hoặc bị gelatin hóa do các sợi bị phân ly và do xoắn ốc kép 3 bịduỗi ra, phân tử bị thủy phân từng phần ( Lê Ngọc Tú, 2005)

Na

a Cấu tạo

Gelatin là các polypeptit cao phân tử dẫn xuất từ collagen, là thành phần proteinchính trong các tế bào liên kết của nhiều loài động vật Bao gồm: xương, da

Hình 3: Đoạn cấu trúc của gelatin

Nguồn: http//www gelatin, co za

Gelatin được cấu tạo là một chuỗi acid amin gồm 3 acid amin chủ yếu là glycin,prolin và hydroprolin Các acid amin trong phân tử gelatin liên kết với nhau tạo thànhmột chuỗi xoắn ốc có khả năng giừ nước

2A.2.2 Tính chất của gelatin

a Sự hòa tan

Gelatin có khả năng hút nước hoặc trương nở khi được khuấy trong nước nóng, tantrong một phần nước lạnh Hấp thụ nước khoảng 5-10 lần thể tích của nó Ớ nhiệt độ40°c gelatin sẽ tan chảy ra và tạo gel khi làm nguội

Độ hòa tan gelatin phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, nồng độ, kích thước hạt gel.Gelatin không tan trong alcohol và hầu hết các dung môi hữu cơ

b Điểm đẳng điện

Gelatin hoạt động trong môi trường acid và môi trường kiềm khác nhau tùy thuộc vào

pH Trong môi trường acid, gelatin hoạt động mạnh hơn môi trường kiềm Ớ pH trungtính gelatin hoạt động không đáng kê và được xem như là pH đăng điện hoặc điểmđẳng điện

Điêm đăng điện của các gelatin có thê thay đôi khoảng 4,8 - 9,4

c Khả năng tạo gel

• Cơ chế tạo gel

Gelatin trương nở khi cho vào nước lạnh lượng nước hấp thu khoảng 5 -10 lần thế tíchcủa chính nó Khi gia nhiệt sẽ chảy ra, hòa tan và thành lập gel khi làm lạnh Sựchuyển dạng từ sol sang gel có tính thuận nghịch và có khả năng lặp đi lặp lại nhiềulần Đây là tính chất đặc biệt được ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm Gelatin

có nhiệt độ nóng chảy thấp 27 - 34°c và có thế tan chảy trong miệng (Võ Tấn Thành,2000)

Gelatin thương phẩm có hai loại:

• Gelatin loại A là gelatin được sản xuất theo phương pháp acid với nguồn nguyên liệu chủ yếu là da (động vật có da mềm)

• Gelatin loại B là gelatin được sản xuất theo phương pháp kiềm với nguồn nguyên liệu có nguồn gốc từ trâu, bò bao gồm cả da và xương

Bảng 3: Tính chất của 2 loại gelatin A và B

(Nguồn:Võ Tấn Thành, 2000)

Các ứng dụng khác: sauce, làm trong rượu

(Nguồn:Võ Tấn Thành, 2000)

b Trong y học

Gelatin được dùng làm vỏ thuốc nhộng cứng và mềm đế bảo vệ dược phấm không tiếp xúc với ánh sáng và oxi.

Gelatin làm chất nền cho thuốc mở và hồ như kem đánh răng.

c Trong nhiếp ảnh

Gelatin có rất ít trong các công đoạn pha chế nhũ tương bạc halogennua để sản xuấtphim Gelatin rất quan trọng khi phim tiếp xúc với ánh sáng hay khi phim được rửa

d Trong khoa học kỹ thuật

Gelatin được dùng chống thấm nước, nhuộm và phủ lam kính hiển vi Gelatin là tácnhân nhủ tương hóa rất có ít đế kết hợp các chất lỏng và những chất phun xịt khác

Ớ dạng ít tinh khiết hơn, gelatin được dùng làm keo và chất hồ vải, keo có nguồn gốc từgelatin được dùng đế dán nhãn trên trái cây và rau quả

2.4.3 Sự chuyển dạng từ collagen sang gelatin

Sự chuyển dạng của các nguyên liệu chứa hàm lượng collagen cao (thường không tantrong nước) sang dạng hòa tan trong nước (do sự giảm phân tử)

Mặc dù có nhiều phương pháp hiện đại để sản xuất gelatin nhưng quá trình sản xuấtcũng phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm Quá trình chế biến bao gồm: thủy phân với acidhoặc kiềm tạo thành các gelatin hòa tan trong nước (enzyme đôi khi cũng được sửdụng) Phương pháp đơn giản nhất để chuyển collagen thành gelatin là làm biến tínhnhiệt trong môi trường acid nhẹ với nhiệt độ khoảng 40°c Tại chế độ xử lý này các sợicollagen bị mất liên kết hydrogen và hydrophobic (giúp đờ sự tạo xoắn của các phân tửcollagen) Giai đoạn tiếp theo là sự duỗi thẳng của mạch giúp gelatin hòa tan (Võ TấnThành, 2000)

2.4.4 Một số phương pháp sản xuất gelatin

Có hai phương pháp chủ yếu thường được dùng để sản xuất gelatin là phương pháp dùngacid và phương pháp dùng kiềm

♦> Phương pháp thủy phân bang acid

Việc thủy phân bang acid ngày càng phổ biến, quá trình thủy phân bang acid có thể rútngắn thời gian thủy phân xuống còn 1 0 - 4 8 giờ

Trong quá trình xử lý nguyên liệu được ngâm trong dung dịch acid với nồng độ tối đa là

5 % như là acid HC1, H2SO4, H3PO4 Độ pH thay đổi từ 3,5 - 4,5 với nhiệt độ thíchhợp nhất ở 15°c Việc xử lý acid ngừng lại khi nguyên liệu được acid hóa hoàn toàn vàđạt được đến độ phồng tối đa

bảo đảm loại trừ hiệu quả chất béo, các protein không bền và các phân tử nhỏ ở dạngpolysaccharides và các hợp chất hừu cơ nhỏ khác Xuất phát từ sự loại trừ này, một mụcđích quan trọng của quá trình xử lý kiềm là đế tiêu hủy một vài liên kết hóa học có mặttrong collagen làm cho collagen có thể hoà tan nhiều trong nước.

2.5 NaOH

Natri hydroxit có công thức hóa học NaOH, thường được gọi là sút Natri hydroxit tạothành dung dịch kiềm mạnh khi hòa tan trong dung môi Được sử dụng nhiều trong cácngành công nghiệp như giấy, dệt, nhuộm, xà phòng và chất tấy rửa, ngoài ra còn được sửdụng nhiều trong phòng thí nghiệm

Natri hydroxit tinh khiết là chất rắn có màu trắng ở dạng viên, vảy, hạt hoặc ở dạng dungdịch bão hòa 50 % Dễ hấp phụ C02 trong không khí, phản ứng mạnh với nước và giảiphóng một lượng nhiệt lớn, hòa tan trong ethanol, methanol, eter và các dung môi hữu

cơ không phân cực, khi tiếp xúc với giấy hoặc sợi sẽ đế lại màu vàng

2.6 ACID ACETIC

Acid acetic là hợp chất hùn cơ có công thức hóa học CH3COOH, là một chất lỏng khôngmàu Acid acetic là thành phần chính của giấm, có vị chua và mùi hăng đặc biệt Trongphân tử gồm có nhóm methyl (-CH3) liên kết với nhóm carboxyl (-COOH)

Acid acetic là một acid đơn giản, ở dạng đậm đặc ăn mòn và tấn công da, nó là thuốc thử hóa học và hóa chất công nghiệp, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất cellulose acetate dùng cho phim ảnh và polyvinyl acetate gỗ keo và các loại vải tống hợp Trong công nghệ thực phẩm, acid acetid được sử dụng theo mã phụ gia thực phẩm E260 được xem như một thứ gia vị điều chỉnh

độ chua.

3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

3.1.1 Thời gian và địa điếm

Địa điêm thí nghiệm: phòng thí nghiệm bộ môn Công Nghệ Thực Phâm, khoa NôngNghiệp và Sinh Học ứng Dụng, trường Đại Học cần Thơ

Thời gian: 01/2013 - 04/2013

3.1.2 Nguyên vật liệu

Nguyên liệu được tiếp nhận từ công ty Cô Phần Tô Châu

Nguyên liệu tiếp nhận một lần đủ để sử dụng trong suốt quá trình làm thí nghiệm

3.1.3 Hóa chất sử dụng

+ Petroleum ether 60 - 90, sản phẩm của Trung Quốc

+ NaOH độ tinh khiết 96 %, sản phẩm của Trung Quốc

+ Acid acetic có độ tinh khiết lớn hơn hoặc bằng 96 %, sản phẩm của Trung Quốc.+ Acid boric độ tinh khiết lớn hơn hoặc bằng 99,5 %, sản phẩm của Trung Quốc.+ H2SO4 đậm đặc, độ tinh khiết 95 - 98 %, sản phấm của Trung Quốc

+ K2SO4, CUS04, selenium tinh khiết, sản phấm của Trung Quốc

+ Chất chỉ thị màu: Bromocresol green, Methyl đỏ

+ Cân điện tử AHAUS độ chính xác + 0,0001 g

+ Dụng cụ ly tâm quay tay

3.2.1 Mục đích thí nghiệm

Tìm phương pháp ngâm rửa da cá tra bằng NaOH hợp lý đế chế biến gelatin

3.2.2 Phương pháp lấy mẫu và phương pháp thí nghiệm

3.2.2.1 Phương pháp lẩy mẫu

Da cá sau khi được loại bỏ tạp chất và rửa sạch bằng nước sạch, đế ráo sử dụng chonhững thí nghiệm sau Mầu chỉ lấy một lần tại công ty cố Phần Tô Châu đủ dùng trongsuốt quá trình thí nghiệm để tránh sai số Da cá được cho vào từng bọc nhỏ, 200 g, rồiđem trữ đông ở nhiệt độ (-20°C)

3.2.2.2 Phương pháp thỉ nghiệm

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố được lặp lại 3 lần, kết quảđược tính toán và xử lý bằng phần mềm Excel 2003 và Statgraphics Centurion v.15.2

3.2.3. ỉ Sơ đô quỵ trình công nghệ dùng chơ thí nghiêm

YTách béo

ỶBảo quản lạnh -► Nhiệt độ: 4 - 6°c

ỶSấy -► Nhiệt độ: 105°c

ỶNghiền

ỶRửa

Thủy phân

độ thủy phân 55°c, thời gian thủy phân 7 giờ Tỷ lệ da cá / dung dịch CH3COOH thủyphân là 1:3 (Ngô Thị Thúy Hằng, 2011)

3.2.5 Một số thiết bị được sử dụng trong thí nghiệm

Hình 5: Hệ thống trích chất béo Soxhlet

Hình 7: Water bath Memmert