Nghiên cứu biến tính gelatin da cá ngừ đại dương bằng một số dịch chiết tự nhiên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỲ XUÂN THƯ NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH GELATIN DA CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG BẰNG MỘT SỐ DỊCH CHIẾT TỰ NHIÊN Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Mã số : 60 54 01 01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2016 Cơng trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG MINH NHẬT Phản biện 1: GS.TS Đào Hùng Cường Phản biện 2: TS Đặng Thị Mộng Quyên Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại Học Đà Nẵng vào ngày 28 tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu Luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nhu cầu sử dụng gelatin toàn cầu tăng dần qua năm Ở Việt Nam hàng năm phải nhập ngàn gelatin từ nước giới với giá thành lại cao Báo cáo gần cho thấy sản lượng gelatin sử dụng giới gần 326.000 năm Trong lượng gelatin sản xuất từ da lợn da bò chiếm tỷ lệ cao Tuy nhiên, bùng nổ loại bệnh bò điên, lở mồm long móng,… nữa, việc sử dụng gelatin từ động vật đáng lo ngại vấn đề tôn giáo khả truyền vectơ gây bệnh, thúc đẩy tìm kiếm nguồn gelatin khác để thay Cùng với phát triển ngành khai thác chế biến thủy sản, lượng phế liệu thủy sản thải môi trường ngày nhiều.Cá ngừ đại dương mặt hàng thủy sản ưa chuộng, sản lượng khai thác tiêu thụ ngồi nước ngày tăng Điều đồng nghĩa với việc phế liệu từ công nghiệp chế biến cá ngừ đại dương số vô lớn, da cá chiếm 5-6% Da cá phế phẩm qui trình chế biến fillet cá, chứa lượng lớn collagen Nagai Suzuki (2000) công bố thành phần collagen da cá phế thải chiếm tỉ lệ xấp xỉ đến lớn 50% Cho nên, lại nguồn nguyên liệu sản xuất gelatin có giá trị Nhiều nghiên cứu sản xuất gelatin từ da cá cho kết tốt hiệu Vì sản xuất gelatin từ da cá nói chung da cá ngừ đại dương nói riêng hướng giải vừa cho hiệu kinh tế vừa có ý nghĩa lớn cơng tác bảo vệ mơi trường Tuy nhiên, đặc tính kĩ thuật gelatin từ da cá khơng tốt da bò, heo,… điều gây hạn chế khả ứng dụng chúng Hơn nữa, thỏa mãn ứng dụng tính chất đơn sẵn có gelatin nhiều hạn chế chưa khai thác hết tính chất tiềm ẩn Do vậy, nhiều phương pháp ứng dụng nhằm biến tính gelatin để làm cải thiện đặc tính chúng phương pháp hóa học nghiên cứu nhiều khả tạo liên kết ngang tốt mà kinh tế Các nghiên cứu gần sử dụng số tác nhân hóa học như: hợp chất phenolic : acid caffeic, acid tannic, acid gallic, acid ferulic…; hợp chất andehyt để biến tính gelatin làm biến đổi đặc tính hóa học vật lý Tuy nhiên việc sử sụng hóa chất gây số vấn đề lo ngại an tồn sản xuất vệ sinh thực phẩm Vì vậy, việc nghiên cứu biến tính gelatin từ tác nhân tự nhiên hướng thiết thực nhằm tạo an tâm cho người sử dụng ứng dụng gelatin công nghiệp thực phẩm Hoa hồi, bạc hà, chè già loại thực vật sử dụng nhiều thực phẩm Thành phần hóa học chúng có chứa hợp chất phenolic với hàm lượng định Từ chúng tơi thấy việc biến tính gelatin từ da cá dịch chiết từ nguyên liệu tự nhiên hoàn toàn khả thi Từ nhận định trên, định chọn đề tài: “Nghiên cứu biến tính gelatin da cá ngừ đại dương số dịch chiết tự nhiên” Mục đích nghiên cứu - Khảo sát số đặc tính chế phẩm bột thơ polyphenol chiết từ nguyên liệu tự nhiên; - Xác định số thành phần hóa học tính chất gelatin da cá ngừ đại dương; - Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố q trình biến tính tới chất lượng gelatin sau biến tính; - Đề xuất quy trình cơng nghệ biến tính gelatin với thơng số tối ưu; - Khảo sát khả tạo màng gelatin biến tính; Đối tượng phạm vi áp dụng  Đối tượng:  Nguyên liệu để thu dịch chiết polyphenol: hoa hồi khô Lạng Sơn, bạc hà, chè già trồng xã Hòa Phước, huyện Hòa Vang, Đà Nẵng  Da cá ngừ đại dương thu mua công ty TNHH Bắc Đẩu - Đà Nẵng  Phạm vi áp dụng: Sản xuất biến tính gelatin từ da cá ngừ đại dương quy mơ phòng thí nghiệm Phương pháp nghiên cứu Phương pháp vật lý - Xác định độ ẩm - Xác định nồng độ chất khô - Xác định độ nhớt - Xác định độ bền gel Phương pháp hóa lý - Xác định độ tro - Xác định độ pH - Xác định khả tạo liên kết ngang Xác định hàm lượng polyphenol tổng số Phương pháp hóa sinh - Xác định hàm lượng protein - Xác định hàm lượng lipit Phương pháp toán học - Xử lý số liệu phương pháp thống kê Phương pháp thu nhận gelatin da cá ngừ đại dương Phương pháp thu nhận bột thô polyphenol từ dịch chiết chè già ethanol Phương pháp biến tính gelatin Sơ đồ bố trí thí nghiệm Bố cục đề tài Luận văn gồm chương mục sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Đối tượng phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết thảo luận Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ GELATIN 1.1.1 Định nghĩa gelatin 1.1.2 Cấu tạo gelatin 1.1.3 Phân loại gelatin 1.1.4 Tính chất gelatin 1.1.5 Phương pháp sản xuất gelatin a Cơ chế chuyển từ collagen sang gelatin Collagen chất chuyển thành gelatin tác dụng nước nhiệt, kết mở vòng xoắn sợi kèm theo phá vỡ liên kết hydro Sự chuyển đổi từ collagen sang gelatin minh họa hình 1.2 Hình 1.2 Sự chuyển đổi từ collagen sang gelatin b Quy trình sản xuất gelatin 1.1.6 Ứng dụng gelatin 1.1.7 Gelatin từ da cá Gelatin từ nguồn động vật biển (da cá nước ấm nước lạnh, xương, vây) có khả nguồn thay cho gelatin từ bò (Kim Mendis, 2006; Rustad, 2003; Wasswa cộng sự, 2007) Một thuận lợi chủ yếu nguồn gelatin từ động vật biển chúng khơng có nguy bị bệnh bò điên (Bovine Spongiform Encephalopathy) Gelatin từ cá chấp nhận cho đạo Islam sử dụng hạn chế đạo Do Thái Hindu Hơn nữa, da cá phế liệu chủ yếu ngành công nghiệp sản xuất cá gây ô nhiễm rác thải có khả cung cấp nguồn gelatin có giá trị (Badii Howell, 2006) So sánh với gelatin từ bò hay heo thị phần gelatin cá thấp Một vài hạn chế gelatin từ cá làm chúng không áp dụng rộng rãi quy mô cơng nghiệp 1.1.8 Biến tính gelatin a Bản chất việc biến tính Q trình biến tính thực chất q trình tạo liên kết đồng hóa trị - liên kết ngang phân tử gelatin Gelatin tạo liên kết ngang thơng qua nhóm amin, cacboxyl, hydroxyl Tuy nhiên, hầu hết, chúng tạo liên kết ngang thông qua nhóm lysin, hydroxylysin nhóm amin axit amin kết thúc chuỗi Gelatin sau biến tính có nhiều ưu điểm so với gelatin nguyên liệu như: có khả chịu nhiệt độ bền học cao hơn, thấm khí, thấm nước tăng độ bền gel… b Tác nhân biến tính gelatin c Cơ chế tạo liên kết ngang polyphenol – protein Nhóm chức diphenol axit phenolic hay polyphenol khác bị oxy hóa tạo thành ortho – quinon enzyme mô thực vật oxi phân tử Quinon hình thành dimer phản ứng phụ phản ứng với nhóm amin sulfhydryl phân nhánh chuỗi polypeptit để tạo liên kết đồng hóa trị C – N C – S với vòng phenol tái sinh hydroquinon Sau bị oxi hóa trở lại kết hợp polypeptit thứ hai, kết tạo thành liên kết ngang hai polypeptit Ngoài hai quinon, lần mang chuỗi, nhị trùng hóa, sinh liên kết ngang 1.2 TỔNG QUAN TÍNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ BIẾN TÍNH GELATIN TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước Kết luận: Việc khai thác ứng dụng gelatin da cá quan tâm đầu tư nghiên cứu nước giới để dần thay cho gelatin từ heo bò lợi ích thiết thực Tuy nhiên tích chất gelatin da cá khơng gelatin từ da heo, bò, điều thúc đẩy nghiên cứu biến tính gelatin da cá nhằm cải thiện, nâng cao tính chất Q trình biến tính gelatin chưa có nhiều nghiên cứu nước giới sớm, tác nhân biến tính sử dụng số hợp chất hóa học tinh khiết có chất phenolic enzyme Vì để đa dạng hóa tác nhân biến tính, tìm kiếm nguồn tác nhân tự nhiên để giải vấn đề lo ngại an toàn vệ sinh thực phẩm, hợp chất polyphenol từ dịch chiết số loại thảo mộc đưa vào nghiên cứu 1.3 TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU THẢO MỘC DÙNG ĐỂ CHIẾT POLYPHENOL 1.3.1 Cây chè 1.3.2 Lá bạc hà 1.3.3 Hoa hồi CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 2.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2.1.1 Nguyên liệu 2.1.2 Hóa chất 2.1.3 Dụng cụ thiết bị PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Phương pháp vật lý a Xác định độ ẩm b Xác định nồng độ chất khô c Xác định độ nhớt nhớt kế quay d Xác định độ bền gel 2.2.2 Phương pháp hóa lý a Xác định độ tro b Xác định độ pH c Xác định khả tạo liên kết ngang d Xác định hàm lượng polyphenol tổng số 2.2.3 Phương pháp hóa sinh a Xác định hàm lượng protein b Xác định hàm lượng lipit 2.2.4 Phương pháp toán học 2.2.5 Phương pháp thu nhận gelatin da cá ngừ đại dương 2.2.6 Phương pháp thu nhận bột thô polyphenol từ dịch chiết chè già ethanol 2.2.7 Phương pháp biến tính gelatin 2.2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 10 Vì tính thực tế khả thi, sử dụng chè già làm nguyên liệu thu chế phẩm thơ bột polyphenol cho q trình biến tính gelatin từ da cá ngừ đại dương 3.2 KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CHẾ PHẨM THƠ BỘT POLYPHENOL CHIẾT TỪ LÁ CHÈ GIÀ Bảng 3.2 Một số đặc tính chế phẩm thơbột polyphenol chiết từ chè già Chỉ tiêu Cảm quan Bột mịn, màu vàng nâu Hàm lượng polyphenol 54,88% Độ ẩm 6,85% Dịch chiết từ chè già ethanol có hàm lượng chlorophyll cao, tạp chất tan nước khác như: protein, đường, axit amin, caffeine…vì hàm lượng polyphenol tổng chế phẩm bột thô không cao, 54,88% Tuy nhiên việc thu nhận chế phẩm tinh làm kéo dài thời gian sản xuất, polyphenol dễ bị biến tính, chất tạp chất không ảnh hưởng đáng kể đến q trình biến tínhgelatin, chúng tơi dừng công đoạn thu nhận chế phẩm bột thơ Hàm lượng ẩm thấp 6,85% nên chế phẩm giữ đặc tính khơng bị biến đổi trình thực nghiên cứu 3.3 KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ TÍNH CHẤT CỦA GELATIN TỪ DA CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG SẢN XUẤT THEO PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP 3.3.1 Khảo sát thành phần hóa học 11 Hai loại gelatin có hàm lượng protein lớn 90% chứng tỏ gelatin thu có độ tinh khiết cao Hàm lượng lipit gelatin có qua q trình khử béo giảm đáng kể, nhiên hai loại cho hàm lượng lớn giới giạn cho phép (