Nghiên cứu quy trình sản xuất và thủy phân dầu cá hồi bằng lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức năng giàu DHA và EPA

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ THỦY PHÂN DẦU CÁ HỒI BẰNG LIPASE MỦ ĐU ĐỦ PHỤC VỤ SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG GIÀU DHA VÀ EPA Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Tiên MSSV: 107150122 Lớp: 15H2A Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Tiên MSSV: 107150122 Lớp: 15H2A GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật ThS Phan Thị Việt Hà Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Đối tượng phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận Chương 4: Kết luận kiến nghị Trong công nghiệp chế biến cá hồi phi lê, lượng phụ phẩm thải tương đối lớn không sử dụng hiệu Đặc biệt lườn cá hồi, phần phụ phẩm có chứa nhiều dầu cá có giá trị dinh dưỡng cao Vì vậy, nghiên cứu tiến hành nghiên cứu sản xuất dầu cá hồi từ lườn cá phương pháp khác ứng dụng enzym lipase mủ đu đủ thủy phân dầu cá thu để phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA Kết cho thấy lượng dầu thu phương pháp xay – nấu cho hiệu suất thu hồi dầu cao đạt 16,47% (so với khối lượng lườn cá sử dụng) Do đó, sử dụng phương pháp để sản xuất dầu cá hồi Kết xác định tiêu chất lượng cho thấy dầu cá hồi thu đảm bảo yêu cầu chất lượng để sử dụng Qua khảo sát các yếu tố cho trình thủy phân, xác định lượng enzym sử dụng 1,6% (w/w), tỉ lệ dung môi/cơ chất 1/1, nhiệt độ trình thủy phân 35℃ Thời gian thủy phân đạt hiệu suất cao đảm bảo tính kinh tế 48h Qua so sánh với phương pháp thủy phân nghiên cứu trước phương pháp sử dụng máy khuấy từ dùng iso – octan làm dung môi đem lại hiệu suất thủy phân cao Do đó, chọn phương pháp để nâng cao hiệu suất thủy phân Nghiên cứu tiền đề cho nghiên cứu ứng dụng trình thủy phân dầu cá hồi lipase từ mủ đu đủ để làm giàu DHA, EPA phục vụ cho ngành sản xuất thực phẩm chức ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN ĐỨC TIÊN Lớp: 15H2A Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107150122 Ngành: Công nghệ thực phẩm Tên đề tài đồ án: “Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA” Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: tự chọn Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Đối tượng phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận Chương 4: Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Các vẽ: Không Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật ThS Phan Thị Việt Hà Ngày giao nhiệm vụ: 18/08/2019 Ngày hồn thành nhiệm vụ: 09/12/2019 Thơng qua mơn Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2019 Trưởng Bộ môn PGS.TS Đặng Minh Nhật Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2019 Người hướng dẫn PGS.TS Đặng Minh Nhật LỜI NÓI ĐẦU Sau tháng thực đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA”, dẫn tận tình thầy Đặng Minh Nhật, với giúp đỡ cô Phan Thị Việt Hà, thầy cô môn bạn sinh viên phịng thí nghiệm, em hồn thành đồ án tốt nghiệp Trước hết cho phép em bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến thầy Đặng Minh Nhật, thầy giúp đỡ em từ việc chọn đề tài hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong suốt thời gian em thực đồ án, thầy định hướng, góp ý sửa chữa chỗ sai, để từ giúp em nắm bắt kĩ, chi tiết nội dung, vấn đề liên quan đến đồ án, hoàn thành đồ án cách tốt Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến cô Phan Thị Việt Hà, cô hướng dẫn, hỗ trợ, tạo điều kiện tốt để em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Nhờ cô mà em tiếp xúc với môi trường thực hành trang thiết bị đại trường Đại học Duy Tân Cơ ln nhắc nhở góp ý giúp em tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm cho thân Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Công nghệ Thực phẩm – Sinh học, thầy phịng thí nghiệm tất bạn bè, người thân giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi, khích lệ động viên em suốt thời gian thực đề tài tốt nghiệp Cuối cho em xin cảm ơn thầy cô hội đồng bảo vệ tốt nghiệp dành thời gian quý báu để đọc nhận xét cho đồ án em i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp thành từ nghiên cứu dựa sở số liệu thực tế, thực theo dẫn định hướng giáo viên hướng dẫn Đồ án thực hoàn tồn thành riêng tơi, khơng chép theo đồ án tương tự Mọi tài liệu, thông tin sử dụng đồ án trích dẫn từ nguồn tài liệu nằm danh mục tài liệu tham khảo Sinh viên thực Nguyễn Đức Tiên ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu i Cam đoan ii Mục lục iii Danh mục bảng biểu, hình vẽ vi Danh sách cụm từ viết tắt viii LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quan cá hồi 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Phân loại .3 1.1.3 Thành phần dinh dưỡng cá hồi .5 1.1.4 Tình hình ni trồng, khai thác chế biến cá hồi .5 1.2 Tổng quan dầu cá hồi 1.3 Tổng quan đu đủ 1.3.1 Giới thiệu 1.3.2 Thành phần hóa học giá trị sử dụng đu đủ 10 1.3.3 Mủ đu đủ .11 1.4 Tổng quan enzym lipase 11 1.4.1 Giới thiệu 11 1.4.2 Nguồn gốc 12 1.4.3 Cấu trúc enzym lipase 12 1.4.4 Cơ chế động học xúc tác enzym lipase 13 1.4.5 Một số phản ứng đặc trưng xúc tác enzym lipase .14 1.5 Tổng quan iso-octan 15 1.5.1 Giới thiệu 15 1.5.2 Tính chất vật lí 15 1.5.3 Tính chất hóa học 15 1.5.4 Ứng dụng 16 1.6 Tình hình nghiên cứu .16 1.6.1 Tình hình nghiên cứu giới .16 1.6.2 Tình hình nghiên cứu nước .17 iii 1.7 Cơ sở lựa chọn phương pháp nghiên cứu 18 1.7.1 Một số phương pháp thu dầu cá 18 1.7.2 Thủy phân dầu cá hồi enzym lipase mủ đu đủ 19 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tượng, hóa chất thiết bị nghiên cứu 21 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.1.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị sử dụng 23 2.2 Phương pháp nghiên cứu .25 2.2.1 Nghiên cứu sản xuất dầu cá hồi phương pháp xay – nấu 25 2.2.2 Nghiên cứu sản xuất dầu cá hồi phương pháp cắt khúc – ép 27 2.2.3 Lựa chọn phương pháp sản xuất dầu cá xác định hiệu suất thu hồi dầu cá thô 29 2.2.4 Phương pháp đánh giá tiêu chất lượng dầu cá thô 29 2.2.5 Phương pháp xác định thành phần axit béo có dầu cá hồi 29 2.2.6 Nghiên cứu ứng dụng enzym lipase mủ đu đủ để thủy phân dầu cá 29 2.2.7 So sánh hiệu suất thủy phân hệ pha hệ pha 31 2.2.8 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất trình thủy phân 32 2.2.9 Phương pháp xử lý số liệu 32 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Nghiên cứu sản xuất dầu cá hồi phương pháp xay – nấu 33 3.1.1 Xác định thời gian thích hợp cho cơng đoạn nấu .33 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng muối NaCl đến hiệu suất thu hồi dầu cá .34 3.2 Nghiên cứu sản xuất dầu cá hồi phương pháp cắt khúc – ép .34 3.3 Lựa chọn phương pháp sản xuất dầu cá xác định hiệu suất thu hồi dầu cá thô .36 3.4 Đánh giá tiêu chất lượng dầu cá thô 38 3.5 Xác định thành phần axit béo có dầu cá hồi .39 3.6 Nghiên cứu ứng dụng enzym lipase mủ đu đủ để thủy phân dầu cá 41 3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng lượng enzym sử dụng đến hiệu suất thủy phân 41 3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ dung môi/cơ chất đến hiệu suất thủy phân 43 3.6.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân .44 3.7 So sánh hiệu suất thủy phân hệ pha hệ pha 46 3.8 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất trình thủy phân .47 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 4.1 Kết luận .49 iv 4.2 Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Danh mục bảng Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng có 100 g Cá Hồi Na Uy Bảng 1.2 Thành phần hóa học thịt đu đủ chín 10 Bảng 1.3 Một số tính chất vật lí đặc trưng iso-octan 15 Bảng 2.1 Dụng cụ, hóa chất thiết bị sử dụng 23 Bảng 3.1 Lượng dầu thu mẫu có thời gian nấu khác 33 Bảng 3.2 Lượng dầu thu mẫu có kích thước lát cắt khác 35 Bảng 3.3 So sánh lượng dầu thu điều kiện thích hợp phương pháp xay – nấu phương pháp cắt khúc – ép 36 Bảng 3.4 Các tiêu chất lượng dầu cá 39 Bảng 3.5 Thành phần hàm lượng axit béo dầu cá hồi (đo phương pháp Sắc kí khí) 40 Bảng 3.6 Hiệu suất thủy phân lượng enzym khác .42 Bảng 3.7 Hiệu suất thủy phân tỉ lệ dung môi/cơ chất khác .43 Bảng 3.8 Hiệu suất thủy phân mức nhiệt độ khác .45 Bảng 3.9 Hiệu suất thủy phân mẫu mẫu thí nghiệm 2.2.6 46 Bảng 3.10 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất trình thủy phân .47 Danh mục hình Hình 1.1 Cá hồi Đại Tây Dương Hình 1.2 Các loại cá hồi Thái Bình Dương Hình 1.3 Sản lượng ni trồng lồi cá hồi từ năm 1950 – 2010 theo báo cáo FAO Hình 1.4 Cây đu đủ Hình 1.5 Mơ hình enzym lipase 13 Hình 1.6 Cấu trúc enzym lipase 13 Hình 1.7 Mơ hình chế xúc tác lipase bề mặt tiếp xúc hai pha dầu – nước .13 Hình 1.8 Sự hoạt hóa enzyme 14 Hình 1.9 Hình thành phức hợp enzyme - chất 14 vi Hình 2.1 Lườn cá hồi thu mua Công ty TNHH chế biến thực phẩm D&N 21 Hình 2.2 Vườn thu nhận mủ đu đủ 21 Hình 2.3 Sơ đồ thu chế phẩm enzym lipase thô 23 Hình 2.4 Máy ép trục vít .24 Hình 2.5 Cân phân tích số 24 Hình 2.6 Máy ly tâm 24 Hình 2.7 Cân kỹ thuật điện tử 24 Hình 2.8 Máy khuấy từ 24 Hình 2.9 Sơ đồ quy trình sản xuất dầu phương pháp xay – nấu 25 Hình 2.10 Sơ đồ quy trình sản xuất dầu phương pháp cắt khúc – ép 27 Hình 2.11 Sơ đồ trình thủy phân dầu cá .30 Hình 3.1 Biểu đồ thể ảnh hưởng thời gian nấu đến lượng dầu thu được…33 Hình 3.2 Lát cắt 1cm 33 Hình 3.3 Lát cắt 2cm 35 Hình 3.4 Sơ đồ quy trình sản xuất dầu cá hồi từ lườn cá 37 Hình 3.5 Dầu cá hồi thu từ lườn cá .38 Hình 3.7 Biểu đồ thể ảnh hưởng lượng enzym đến hiệu suất phản ứng thủy phân .42 Hình 3.8 Biểu đồ thể ảnh hưởng tỉ lệ dung môi/cơ chất đến hiệu suất phản ứng thủy phân .44 Hình 3.9 Biểu đồ thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng thủy phân .45 Hình 3.10 Biểu đồ thể ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất phản ứng thủy phân .48 vii Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA Điều giải thích sau: lượng sản phẩm tạo thành sau phản ứng thủy phân phụ thuộc vào lượng enzym sử dụng Trong giới hạn cho phép, tăng lượng enzym sử dụng lượng sản phẩm tạo thành sau phản ứng tăng Tuy nhiên tiếp tục tăng vượt khỏi giới hạn cho phép làm cho lượng sản phẩm tạo thành sau phản ứng giảm lượng enzym sử dụng lớn làm cho dung dịch thủy phân bị đặc lại gây cản trở enzym tiếp xúc với chất dẫn đến trình thủy phân diễn chậm kéo theo sản phẩm thu đơn vị thời gian Kết luận: để hiệu suất thủy phân lớn nhất, chọn lượng enzym sử dụng 1,6% (w/w, so với khối lượng hỗn hợp phản ứng) 3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ dung môi/cơ chất đến hiệu suất thủy phân Dung môi ảnh hưởng nhiều đến hoạt động enzym từ ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân Trong giới hạn cho phép dung môi đóng vai trị chất hoạt hóa thúc đẩy hoạt động enzym, nhiên vượt khỏi giới hạn trở thành chất kìm hãm ức chế hoạt động enzym Do đó, việc xác định lượng dung mơi sử dụng thích hợp để hiệu suất thủy phân đạt cao có ý nghĩa Tiến hành theo thí nghiệm mục 2.2.6, số liệu thí nghiệm xử lí kiểm tra phép phân tích Anova với tiêu chuẩn kiểm định Fisher, thu kết bảng 3.7 Bảng 3.7 Hiệu suất thủy phân tỉ lệ dung môi/cơ chất khác Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) Hiệu suất (%) 0,5/1 27,31d 1/1 36,61a 1,5/1 35,27b 2/1 32,74c Ghi chú: giá trị đánh dấu chữ giống khác khơng có ý nghĩa theo phân tích thống kê ANOVA (α = 0,05) Từ kết thu ta thấy, q trình thủy phân bị ảnh hưởng có mặt iso-octan, cụ thể tỉ lệ dung mơi/cơ chất tăng lên từ 0,5/1 đến 1/1 hiệu suất phản ứng thủy phân tăng lên đạt giá trị lớn 36,61% tỉ lệ 1/1 Tuy nhiên tăng tỉ lệ dung môi/cơ chất lên 2/1 hiệu suất phản ứng thủy phân thấp (32,74%) Điều giải thích sau: dung mơi ảnh hưởng nhiều đến hoạt động enzym ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng thủy phân Trong giới hạn cho SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 43 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA phép, tăng lượng dung môi thúc đẩy hoạt động enzym diễn mạnh từ thúc đẩy phản ứng sinh sản phẩm đơn vị thời gian nhiều hiệu suất thu hồi lớn Mặt khác, việc sử dụng iso-octan dung môi giúp cho sản phẩm sau q trình thủy phân có xu hướng hịa tan vào dung mơi làm cho sản phẩm khỏi enzym tương tác yếu với enzym Tuy nhiên lượng dung môi sử dụng vượt giới hạn cho phép làm ảnh hưởng đến hoạt độ enzym cản trở tiếp xúc enzym chất từ làm giảm hiệu suất phản ứng Kết luận: để hiệu suất thủy phân lớn nhất, chọn tỉ lệ dung môi/cơ chất 1/1 (w/w) Kết tương đồng với nghiên cứu Aditi Sharma (2013), tỉ lệ dung môi/cơ chất 1/1 cho hiệu suất thủy phân lớn 40 36.61a Hiệu suất (%) 35.27b 35 32.74c 30 27.31d 25 0.5 1.5 Tỉ lệ dung môi/cơ chất Hình 3.7 Biểu đồ thể ảnh hưởng tỉ lệ dung môi/cơ chất đến hiệu suất phản ứng thủy phân 3.6.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân Bên cạnh việc xác định lượng enzym sử dụng, tỉ lệ dung mơi/cơ chất nhiệt độ yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân Bởi lẽ nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến hoạt động enzym Ứng với loại enzym có nhiệt độ tối thích mà enzym xúc tác phản ứng mạnh từ hiệu suất đạt giá trị lớn Do cần xác định nhiệt độ thích hợp để hiệu suất thủy phân đạt giá trị cao Tiến hành theo thí nghiệm mục 2.2.6, số liệu thí nghiệm xử lí kiểm tra phép phân tích Anova với tiêu chuẩn kiểm định Fisher, thu kết SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 44 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA bảng 3.8 Bảng 3.8 Hiệu suất thủy phân mức nhiệt độ khác Nhiệt độ (℃) Hiệu suất (%) 30 26,43d 35 36,83a 40 33,84b 45 32,83c Ghi chú: giá trị đánh dấu chữ giống khác khơng có ý nghĩa theo phân tích thống kê ANOVA (α = 0,05) 40 Hiệu suất (%) 36.83a 35 33.84b 32.83c 30 26.43d 25 30 35 Nhiệt độ (℃) 40 45 Hình 3.8 Biểu đồ thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng thủy phân Từ kết thu ta thấy, trình thủy phân bị ảnh hưởng nhiệt độ, cụ thể nhiệt độ 35℃ hiệu suất thủy phân lớn đạt giá trị 36,83%; mốc nhiệt độ 30℃, 40℃, 45℃ hiệu suất thủy phân đạt giá trị thấp Điều giải thích sau: nhiệt độ yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzym tham gia vào phản ứng thủy phân, ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 45 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA Trong khoảng thời gian, loại chất, pH mơi trường khơng thay đổi enzym có giá trị nhiệt độ tối ưu mà ứng với nhiệt độ hoạt độ enzym cao khả xúc tác phản ứng để tạo thành sản phẩm lớn Ngược lại khỏi giá trị hoạt độ enzym giảm dẫn đến khả xúc tác phản ứng để sinh sản phẩm giảm đi, hiệu suất sản phẩm giảm theo Đặc biệt vượt khỏi giới hạn nhiệt cho phép enzym hồn tồn hoạt tính khả xúc tác phản ứng enzym khơng cịn [48] Kết luận: để đảm bảo cho enzym hoạt động tốt hiệu suất thủy phân lớn nhất, chọn nhiệt độ thủy phân 35℃ Kết tương đồng với nghiên cứu Aditi Sharma (2013), nhiệt độ 35℃ nhiệt độ thích hợp cho hiệu suất thủy phân lớn 3.7 So sánh hiệu suất thủy phân hệ pha hệ pha Theo kết nghiên cứu Adti Sharma (2013) cho thấy tiến hành thủy phân dầu cá hệ pha (nước – dung môi iso-octan) sử dụng máy khuấy từ hiệu suất phản ứng đạt giá trị cao Do đó, để chứng minh phương pháp hiệu so với phương pháp nghiên cứu trước, chúng tơi tiến hành thí nghiệm mục 2.7 để so sánh hiệu suất thủy phân hệ pha hệ pha Trong đó, mẫu mẫu thủy phân hệ pha (nước – dung môi iso-octan), mẫu mẫu thủy phân hệ pha (nước) mẫu sử dụng khuấy từ Số liệu thí nghiệm xử lí kiểm tra phép phân tích Anova với tiêu chuẩn kiểm định Fisher, thu kết bảng 3.9 Bảng 3.9 Hiệu suất thủy phân mẫu mẫu thí nghiệm 2.2.6 Mẫu Hiệu suất thủy phân (%) 63,90a 56,65b Ghi chú: giá trị đánh dấu chữ giống khác khơng có ý nghĩa theo phân tích thống kê ANOVA (α = 0,05) - Hiệu suất thủy phân hệ pha (nước) sử dụng máy lắc nghiên cứu trước đó: 49,84% [49] - Từ kết thu ta thấy: + Mẫu có hiệu suất thủy phân cao so với mẫu việc sử dụng iso-octan làm dung môi giúp tăng hiệu suất phản ứng thủy phân + Mẫu có hiệu suất thủy phân cao so với hiệu suất thủy phân hệ pha (nước) có sử dụng máy lắc việc sử dụng máy khuấy từ có hiệu so với máy lắc Vì kết hợp sử dụng máy khuấy từ dùng iso-octan làm dung môi giúp SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 46 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA cho trình thủy phân đạt hiệu suất cao - Điều giải thích sau: + Khi sử dụng iso-octan giới hạn cho phép làm cho hoạt động enzym diễn mạnh mẽ từ thúc đẩy phản ứng sinh sản phẩm nhiều Ngoài ra, isooctan cịn giúp cho sản phẩm sau q trình thủy phân có xu hướng hịa tan vào dung mơi làm cho sản phẩm khỏi enzym tương tác yếu với enzym giảm mức độ ảnh hưởng sản phẩm lên enzym + Khi sử dụng máy khuấy từ giúp cho enzym phân bố vào hỗn hợp phản ứng so với máy lắc từ tăng khả tiếp xúc enzym với chất, dẫn đến hiệu suất thủy phân tăng lên 3.8 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất q trình thủy phân Thời gian đóng vai trò quan trọng nhiều phản ứng xúc tác enzym nói chung lipase nói riêng Nhìn chung, thời gian lớn hiệu trình thủy phân (thể qua hiệu suất thủy phân) tăng lên Tuy nhiên phản ứng đạt trạng thái cân bằng, tiếp tục kéo dài thời gian hiệu suất thủy phân không đổi Mức thời gian phụ thuộc vào nhiều yếu tố hệ phản ứng, đặc biệt phụ thuộc vào chất enzym đặc tính chất Vì vậy, để hiệu suất thủy phân cao phù hợp với tính kinh tế phương pháp, chúng tơi tiến hành thí nghiệm khảo sát thời gian cho trình thủy phân Tiến hành theo thí nghiệm mục 2.8, số liệu thí nghiệm xử lí kiểm tra phép phân tích Anova với tiêu chuẩn kiểm định Fisher, thu kết bảng 3.10 Bảng 3.10 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất trình thủy phân Thời gian (h) Hiệu suất thủy phân (%) 0c 24 57,20b 48 63,90a 72 63,95a 96 64,03a Ghi chú: giá trị đánh dấu chữ giống khác khơng có ý nghĩa theo phân tích thống kê ANOVA (α = 0,05) SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 47 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA 70 63.95a 64.03a 48 Thời gian (h) 72 96 57.2b 60 Hiệu suất (%) 63.9a 50 40 30 20 10 0c 0 24 Hình 3.9 Biểu đồ thể ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất phản ứng thủy phân - Từ đồ thị ta thấy, hiệu suất phản ứng thủy phân dầu cá hồi xúc tác enzyme lipase từ mủ đu đủ chế độ thủy phân chọn tăng dần theo thời gian - Hiệu suất tăng nhanh 48h đầu đạt hiệu suất lên đến 63,9% - Sau thời gian hiệu suất tăng thường khơng đổi khả vài lí sau: + Enzym lipase enzym xúc tác phản ứng thuận nghịch Khi phản ứng đạt trạng thái cân khơng xúc tác sinh sản phẩm + Enzym bị hoạt tính trải qua q trình thủy phân dài bị ảnh hưởng lượng sản phẩm tạo thành sau phản ứng dẫn đến khả xúc tác phản ứng thủy phân - Do đó, để trình thủy phân đạt hiệu kinh tế cao không ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm, chọn thời gian thủy phân 48h SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 48 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua q trình nghiên cứu, chúng tơi thu số kết sau: - Sản xuất dầu theo phương pháp xay – nấu lượng dầu thu cao so với phương pháp cắt khúc – ép Do sử dụng phương pháp xay – nấu với thời gian nấu phút (tính từ lúc bắt đầu sôi) để sản xuất dầu cá hồi - Xác định hiệu suất thu hồi dầu theo phương pháp chọn 16,47% - Xác định tiêu chất lượng hàm lượng axit béo có dầu cá thu hồi - Đã xác định thơng số thích hợp cho chế độ thủy phân dầu cá hồi enzym lipase sau: + Lượng enzym sử dụng: 1,6% (so với khối lượng hỗn hợp phản ứng) + Tỉ lệ dung môi/cơ chất: 1/1 (w/w) + Nhiệt độ thủy phân: 35℃ - Phương pháp thủy phân sử dụng iso-octan tiến hành máy khuấy từ cho hiệu suất thủy phân cao tiến hành thủy phân máy lắc không sử dụng iso-octan - Đã xác định thời gian thủy phân cho hiệu suất thủy phân cao đồng thời hiệu kinh tế 48 giờ, tương ứng với hiệu suất thủy phân đạt 63,9% 4.2 Kiến nghị Vì thời gian điều kiện nghiên cứu hạn chế, đề tài cần nghiên cứu sâu thêm với kiến nghị sau: - Khảo sát thêm phương pháp thu dầu khác để tìm phương pháp cho lượng dầu nhiều - Nghiên cứu tinh chế dầu thu để mở rộng ứng dụng - Tối ưu hóa yếu tố chọn cho trình thủy phân dầu cá hồi enzym lipase từ mủ đu đủ để thu hiệu suất sản phẩm cao - Nghiên cứu sử dụng sản phẩm sau trình thủy phân dầu cá hồi để sản xuất loại sản phẩm chức SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 49 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quy hoạch phát triển cá nước lạnh đến năm 2020, tầm nhìn 2030, Bộ Nông [2] Nghiệp Phát triển nông thôn, số 3195/QĐ-BNN-TCTS, Hà Nội, 2015 Dương Văn Luân, Kha Chấn Tuyền, Tối ưu hoá điều kiện ép dầu từ phần đầu phụ phẩm phần bụng cá hồi phương pháp ép kiểu vít với hỗ trợ sóng vi ba, Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM, 2018 [3] [4] C.Dhuique-Mayer, Y.Caro, M.Pina, J.Dornier, J.Graille, Biocatalytic properties of lipase in crude latex from babaco fruit (Carica prntagona), Biotechnology Letters 23: 1021 – 1024 Pierre Villeneuve, Emanuelle Cambon, Nathalien Barouh, Fanny Gouzou, Regina Lago, Michel Pina, Jenny Ruales, Bruno Barea, Shau-wei Tsai (2006), Comparison of the Lipase Activity in Hydrolysis and Acyl Transfer Reactions of Two Latex Plant Extracts from Babaco (Vasconcellea × Heilbornii Cv.) and Plumeria rubra: Effect of the Aqueous Microenvironment, J Agric Food Chem [5] https://vi.wikipedia.org/wiki/Cá_hồi (truy cập ngày 12/09/2019) [6] https://tepbac.com/species/full/176/ca-hoi.htm (truy cập ngày 12/09/2019) [7] https://thegioicahoi.com/cac-loai-ca-hoi/ (truy cập ngày 12/09/2019) [8] https://www.cahoinhap.com/thanh-phan-dinh-duong-ca-hoi-tot-cho-suc-khoe (truy cập ngày 13/09/2019) [9] https://vi.wikipedia.org/wiki/Nuôi_cá_hồi (truy cập ngày 24/10/2019) [10] https://vnexpress.net/thoi-su/lai-tien-ty-nho-nuoi-ca-hoi-sapa-3552405.html [11] [12] [13] [14] [15] [16] (truy cập ngày 24/10/2019) https://vi.wikipedia.org/wiki/Dầu_cá (truy cập ngày 14/09/2019) https://doctorx.com.vn/tac-dung-cua-dau-ca-hoi/ (truy cập ngày 14/09/2019) https://yhocvn.net/nghien-cuu-khoa-hoc-cho-thay-an-dau-ca-co-the-se-giupban-giam-can.html (truy cập ngày 14/09/2019) benhtuoigia.com/dau-ca-giup-ho-tro-dieu-tri-viem-khop-dang-thap.html (truy cập ngày 14/09 /2019) https://tuoitre.vn/dau-ca-chong-roi-loan-tam-than-362123.htm (truy cập ngày 14/09/2019) https://www.thitruongthuoc.com/dau-ca-giup-giam-nguy-co-mac-hen-suyen (truy cập ngày 14/09/2019) SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 50 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA [17] Marianne Thusgaard cộng sự, Effect of fish oil (n-3 polyunsaturated fatty acids) on plasma lipids, lipoproteins and inflammatory markers in HIVinfected patients treated with antiretroviral therapy: A randomized, doubleblind, placebo-controlled study [18] Trần Thế Tục, Đoàn Thế Lư, Cây đu đủ Kỹ thuật trồng, NXB Lao động Xã hội, 2004 [19] https://www.dreamstime.com/part-papaya-plant-white-background-partpapaya-plant-white-background-beautiful-illustration - image131435247 (truy cập ngày 14/09/2019) [20] Dương Phong, Kỹ thuật chọn giống, chăm sóc phịng bệnh cho đu đủ, Nhà xuất Hồng Đức [21] Thái Hà, Đặng Mai, Kỹ thuật trồng chăm sóc đu đủ, Nhà xuất Hồng Đức, 2008 [22] T.A.Foglia, P.Villeneuve (1997), Carica papaya Latex-Catalyzed Synthesis of Structured Triacylglycerols [23] Đặng Minh Nhật, Phan Thị Việt Hà, Trần Thị Bích Hà, Nghiên cứu thu nhận [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] khảo sát đặc tính lipase từ mủ đu đủ Slim Abdelkafi, Nathalie Barouth (2011), Carica papaya lipase: A naturally immobilized enzyme with interesting biochemical properties Raja Noor Zaliha Raja Abd Rahman, Abu Basri, Bakar Salleh and Mahiran, New lipase and Protease, Nova Science Publishers Phan Thị Việt Hà, Đặng Minh Nhật, Trần Thị Xô, Phan Thị Luyến, Nghiên cứu thu nhận khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính lipase từ mủ đu đủ, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 2016 Quyền Đình Thi, Phân lập số vi khuẩn nấm Việt Nam có khả sinh tổng hợp lipase mới, nghiên cứu tái tổ hợp ứng dụng chúng công nghệ sinh học, Viện khoa học công nghệ Việt Nam – Viện công nghệ sinh học, Hà Nội, 2009 Quyền Đình Thi, Nguyễn Sỹ Lê Thanh, Một số tính chất hóa lý lipase ngoại bào chủng Geotrichum, Tạp chí Cơng nghệ sinh học 5, 2007 https://www.slideshare.net/letrikieng/cong-nghe-enzyme-l-tr-king (truy cập ngày 25/10/2019) https://orbitbiotech.com/production-of-enzyme-lipase-by-submerged-culture- fermentation/ (truy cập ngày 25/10/2019) [31] PGS.TS Đặng Thị Thu, Đề tài nhánh cấp nhà nước: Nghiên cứu công nghệ sản xuất số loại dầu béo lipase, Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 51 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA thuật, Bộ Khoa học công nghệ Viện Công nghệ thực phẩm, Hà Nội, 2004 [32] https://en.wikipedia.org/wiki/2,2,4-Trimethylpentane#See_also (truy cập ngày 11/10/2019) [33] Agency, U.S Environmental Protection (1999), Integrated Risk Information System (IRIS) on 2,2,4-Trimethylpentane, National Center for Environmental Assessment, Office of Research and Development, Washington, DC [34] http://chemistry-reference.com/q_compounds.asp?Symbol=H&CAS=540-841&language=vi (truy cập ngày 15/10/2019) [35] Aditi Sharma (2013), Lipase Catalyzed Synthesis of DHA Rich Triglycerides from Fish Oils by Selective Hydrolysis and Esterification [36] Suganya Chantachum Soottawat Benjakul (2000), Separation and quality of fish oil from precooked and non-precooked tuna heads [37] Marion Létisse cộng (2006), Enrichment of EPA and DHA from sardine by supercritical fluid extraction without organic modifier: I Optimization of extraction conditions [38] Alberta N.A Aryee Benjamin K Simpson (2009), Comparative studies on [39] [40] [41] [42] [43] [44] the yield and quality of solvent-extracted oil from salmon skin CarolinaPizarro cộng (2012), Influence of different immobilization techniques for Candida cylindracea lipase on its stability and fish oil hydrolysis Monjurul Haq cộng (2016), Quality Properties and Bio-potentiality of Edible Oils from Atlantic Salmon By-products Extracted by Supercritial Carbon Dioxide and Conventional Methods Đinh Thị Thu Trang, Nguyễn Trọng Dân Đỗ Thị Thúy, Tách chiết omega-3 từ phụ phẩm chế biến cá, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, 2015 D L Luthria (2004), Oil extraction and analysis: Critical issues and competitive studies, The American Oil Chemists Society Hayes (2012), Marine Bioactive Compounds: Sources, Characterization and Applications Chapter Extraction and Characterization of Bioactive Compounds with Health Benefits from Marine Resources: Macro and Micro Algae, Cyanobacteria, and Invertebrates Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6127:1996; ISO 660 :1983), Dầu mỡ Động Vật Thực Vật – Xác định số acid độ acid, NXB Hà Nội, 1996 [45] Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN 6126:2007; ISO 3657 : 2002), Dầu mỡ Động Vật Thực Vật – Xác định số xà phòng, NXB Hà Nội, 2007 [46] https://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_de_saponification (truy cập ngày SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 52 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA 27/11/2019) [47] Nguyễn Diên Sanh, Vũ Đăng Khánh, Nghiên cứu làm giàu DHA (Docosahexaenoic acid) dầu, mỡ cá ba sa (Pangasius Bocourti) thô phương pháp enzym chưng cất phân đoạn, Đại học Khoa học Tự nhiên, TP Hồ Chí Minh, 2006 [48] Lê Ngọc Tú, Hóa sinh cơng nghiệp, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội [49] Bùi Thị Sương, Đồ án Nghiên cứu thu nhận enzyme lipase thô từ mủ đu đủ ứng dụng để làm giàu DHA EPA từ dầu cá hồi, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2019 SVTH: Nguyễn Đức Tiên GVHD: Đặng Minh Nhật Phan Thị Việt Hà 53 PHỤ LỤC Xác định số axit 1.1 Định nghĩa Chỉ số axit lipid số mg KOH cần để trung hòa axit béo tự 1g chất béo 1.2 Nguyên tắc Hòa tan phần mẫu thử dung môi hỗn hợp dietyl ete/etanol 96% (v/v) (1÷1), sau chuẩn độ axit béo tự với dung dịch kali hydroxit etanol điểm kết thúc biết chất thị (màu hồng phenolphtalein giữ vững 10 giây) Phản ứng xảy sau: RCOOH + KOH → RCOOK + H2O Dựa vào lượng KOH dùng để trung hịa axit béo để tính số axit Công thức xác định số axit (AV): 56,1 x V x C AV= m Trong đó: - V thể tích dung dịch chuẩn KOH sử dụng, (ml) - C nồng độ xác dung dịch chuẩn KOH sử dụng, (mol/l) - m khối lượng mẫu thử, (g) Xác định số xà phòng 2.1 Định nghĩa Chỉ số xà phịng hóa lượng mg KOH cần để trung hịa axit béo tự liên kết có 1g chất béo 2.2 Nguyên tắc Đun sôi mẫu thử với dung dịch KOH etanol, cho hoàn lưu phận sinh hàn, lượng xác định chất béo phản ứng với lượng dư dung dịch KOH thời gian để xà phịng hóa hồn tồn chất béo, sau chuẩn độ KOH dư dung dịch chuẩn HCl 0.5N với thị phenolphtalein Điểm tương đương nhận dung dịch chuyển từ màu hồng sang không màu Phản ứng xảy sau: RCOOH + KOH → RCOOK + H2O CH2 – O – COR1 CH2 – OH R1COOK CH – O – COR2 + 3KOH → CH – OH + R2 COOK CH2 – O – COR3 CH2 – OH R3 COOK KOHdư + HCl → KCl + H2O Lượng kiềm dư xác định HCl Dựa vào lượng kiềm phản ứng, tính số xà phịng hóa Cơng thức xác định số xà phòng (SV): V0 - V1 SV = x C x 56,1 m Trong đó: - Vo thể tích dung dịch HCl 0,5N sử dụng cho phép thử trắng, (ml) - V1 thể tích dung dịch HCl 0,5N sử dụng cho phép xác định, (ml) - C nồng độ xác dung dịch HCl, (mol/lít) - m khối lượng phần mẫu thử, (g) Xác định số ester 3.1 Định nghĩa Chỉ số ester số mg KOH cần để xà phịng hóa glycerol có 1g chất béo 3.2 Nguyên tắc Chỉ số ester = Chỉ số xà phòng – Chỉ số axit Kết thí nghiệm nghiên cứu sản xuất dầu cá phương pháp xay Thời gian nấu (tính từ lúc bắt đầu sôi) Lượng dầu cá thu (ml/100g) 3’ 5’ 7’ 9’ Lần 17,6 18,7 18,8 18,6 Lần 17,3 18,3 18,3 18,4 Lần 17,5 18,5 18,4 18,5 Kết thí nghiệm nghiên cứu sản xuất dầu cá phương pháp cắt khúc – ép Kích thước lát cắt (cm) Lượng dầu cá thu (ml/100g) Lần 16,8 15,7 Lần 17,1 15,9 Lần 16,7 Kết thí nghiệm xác định hiệu suất thu hồi dầu cá thô 16 Lượng dầu thu (g/500g lườn cá) Lần 82,45 Lần 82,05 Lần Kết thí nghiệm xác định tiêu dầu cá thu 82,55 Xác định nồng độ KOH Thể tích KOH (ml) để chuẩn dung dịch axit oxalic 0,1 N Lần 11,65 Lần 11,7 Xác định số acid Thể tích KOH (ml) sử dụng Lần 2,4 Lần 2,45 Xác định số xà phịng hóa Mẫu Mẫu trắng Mẫu dầu 17,4 9,9 Lần Thể tích HCl 0,5N sử dụng (ml) Lần 17,5 10 Kết thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng enzym từ mủ đu đủ để thủy phân Công thức xác định hiệu suất phản ứng thủy phân: AV1 - AV0 H= x 100% SV- AV0 Trong đó: - AV0, AV1 số axit dầu ban đầu sau thủy phân - SV số xà phịng hóa dầu ban đầu Xác định nồng độ KOH Thể tích KOH (ml) để chuẩn dung dịch axit oxalic 0,1 N Lần 11,2 Lần 11,15 Khảo sát ảnh hưởng lượng enzym sử dụng đến hiệu suất thủy phân Lượng enzym sử dụng (w/w) Thể tích KOH (ml) sử dụng 1,2 % 1,4% 1,6% 1,8% Lần 12,6 13,9 17 16,2 Lần 12,7 14,1 16,9 16,1 Lần 12,55 14 17 16,1 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ dung môi/cơ chất đến hiệu suất thủy phân Tỉ lệ dung mơi/cơ chất (w/w) Thể tích KOH (ml) sử dụng 0,5/1 1/1 1,5/1 2/1 Lần 13,2 16,8 16,2 15,2 Lần 13,05 16,75 16,35 15,4 Lần 13,15 16,9 16,3 15,25 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân Nhiệt độ (℃) Thể tích KOH (ml) sử dụng 30 35 40 45 Lần 12,7 16,8 15,65 15,4 Lần 12,8 16,9 15,8 15,25 Lần 12,85 17 15,7 15,3 Kết thí nghiệm so sánh hiệu suất thủy phân sử dụng máy khuấy từ dung môi iso – octan với nghiên cứu trước Xác định nồng độ KOH Thể tích KOH (ml) để chuẩn dung dịch axit oxalic 0,1 N Lần 10,95 Lần 11,1 Thí nghiệm so sánh mẫu Mẫu Thể tích KOH (ml) sử dụng Mẫu Mẫu Lần 27,25 24,4 Lần 27,35 24,5 Lần 27,15 24,35 10 Kết thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất thủy phân Xác định nồng độ KOH Thể tích KOH (ml) để chuẩn dung dịch axit oxalic 0,1 N Lần 11 Lần 11,05 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất thủy phân Thời gian (h) Thể tích KOH (ml) sử dụng 24 48 72 96 Lần 24,8 27,25 27,3 27,3 Lần 24,6 27,45 27,2 27,4 Lần 24,5 27,05 27,3 27,2 ... Hà Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA 1.2 Tổng quan dầu cá hồi Dầu cá loại dầu có nguồn gốc từ mô cá chứa dầu cá hồi, ... 32 Nghiên cứu quy trình sản xuất thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu sản xuất dầu cá hồi. .. đủ phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA để thực q trình Vì vậy, chúng tơi tiến hành nghiên cứu thủy phân dầu cá hồi lipase mủ đu đủ để phục vụ sản xuất thực phẩm chức giàu DHA EPA Tuy