Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu được thực hiện để xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng khi sử dụng enzyme Alcalase, bao gồm: tỷ lệ nước, tỷ lệ enzyme, nhiệt độ và thời gian thủy phân. Các chỉ tiêu hoá học của dầu cá thô thu được từ sự thủy phân đầu cá ngừ với các thông số thích hợp đã được xác định. Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu là tỉ lệ enzyme 0,5% so với nguyên liệu, ở nhiệt độ 6000 C, thời gian thủy phân trong 3 giờ và không bổ sung thêm nước. Dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng có chỉ số axit 3,21 mg KOH/g và chỉ số peroxyt 2,33 meq O2/kg đạt yêu cầu chất lượng theo tiêu chuẩn CODEX Stan 210 (2005).
Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 3/2013 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU THU HỒI DẦU THÔ TỪ ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY PHÂN SỬ DỤNG ENZYME ALCALASE STUDY ON RECOVERY OF CRUDE OIL FROM YELLOWFIN TUNA HEAD BY THE ENZYMATIC HYDROLYSIS METHOD USING ALCALASE Bùi Trường Bích Ngân1, Nguyễn Thị Mỹ Hương2 Ngày nhận bài: 26/11/2012; Ngày phản biện thông qua: 28/3/2013; Ngày duyệt đăng: 10/9/2013 TÓM TẮT Nghiên cứu thực để xác định thơng số thích hợp cho q trình thủy phân thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng sử dụng enzyme Alcalase, bao gồm: tỷ lệ nước, tỷ lệ enzyme, nhiệt độ thời gian thủy phân Các tiêu hố học dầu cá thơ thu từ thủy phân đầu cá ngừ với thơng số thích hợp xác định Kết nghiên cứu cho thấy điều kiện thích hợp cho trình thủy phân thu hồi dầu tỉ lệ enzyme 0,5% so với nguyên liệu, nhiệt độ 6000C, thời gian thủy phân không bổ sung thêm nước Dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng có số axit 3,21 mg KOH/g số peroxyt 2,33 meq O2/kg đạt yêu cầu chất lượng theo tiêu chuẩn CODEX Stan 210 (2005) Từ khóa: dầu cá thô, đầu cá ngừ vây vàng, enzyme, thủy phân ABSTRACT The study was carried out to determine the optimal parameters of the enzymatic hydrolysis process for recovering crude oil from yellowfin tuna head using Alcalase, including: water ratio, enzyme ratio, hydrolysis time and temperature Chemical criteria of crude fish oil obtained from tuna head hydrolysis with the optimal parameters was determined The study results showed that the optimal conditions of enzymatic hydrolysis process for recovering crude oil were ratio of enzyme to material of 0,3%, at temperature of 6000C, hydrolysis time of 3h and without adding the water The crude oil from yellowfin tuna head had acid value of 3,21 mg KOH/g and peroxide value of 2,33 meq O2/kg, which met the requirements of CODEX Stan 210 (2005) Key words: crude fish oil, yellowfin tuna head, enzyme, hydrolysis I ĐẶT VẤN ĐỀ Cá ngừ nói chung, có cá ngừ đại dương, nguồn lợi thủy sản quý giá, mặt hàng thực phẩm ưa chuộng nhiều nước giới Xét cấu sản phẩm, giá trị xuất cá ngừ chiếm 9,9% tổng giá trị xuất thủy sản Việt Nam Giá trị xuất cá ngừ nước ta năm 2012 đạt 569,406 triệu USD, tăng 50,1% so với năm 2011 (VASEP, 2013) Theo Tạp chí Thơng tin khoa học công nghệ kinh tế thủy sản (7/2006), phế liệu chế biến cá ngừ lên đến 40-60% (Lan Hương, 2006) Trong đó, dầu từ đầu cá ngừ loại dầu cá có chứa nhiều DHA EPA cần thiết cho thể người Dầu mắt cá ngừ chứa hàm lượng lipid tổng 22,4%, axit béo khơng bão hịa đa nối đôi (PUFA) chiếm 26,4g/100g dầu chiết xuất, DHA chiếm 19,7g /100g EPA 3,9g/100g axit béo không bão hòa đơn (MUFA) chiếm 23,3g/100g Số liệu cho thấy dầu cá ngừ nguồn cung cấp tốt PUFA MUFA - hai chất vô quan trọng sức khỏe người (Lan Hương, 2006) Bên cạnh đó, vấn đề quan tâm trại nuôi cá tiêu thụ tới 81% lượng cung cấp dầu cá giới dự báo cho thấy vòng 10 năm tới xảy tình trạng thiếu dầu Bùi Trường Bích Ngân: Cao học Công nghệ sau thu hoạch 2010 - Trường Đại học Nha Trang TS Nguyễn Thị Mỹ Hương: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 123 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản cá (Lan Hương, 2006) Vì thế, việc tận dụng phế liệu đầu cá ngừ đại dương nước ta để sản xuất dầu cá triển vọng, có tính bền vững, ổn định cao nguồn nguyên liệu dồi ngày phát triển Thế nhưng, phế liệu đầu cá ngừ đại dương lại tận dụng để sản xuất bột cá phục vụ chăn nuôi nên hiệu kinh tế không cao gây nên lãng phí dầu cá lớn Vì vậy, việc nghiên cứu thu hồi dầu từ đầu cá ngừ cần thiết Có số phương pháp khác để trích ly dầu từ phế liệu phương pháp ép, thủy phân kiềm, enzyme tách chiết dung mơi Trong đó, phương pháp thủy phân enzyme có nhiều ưu điểm điều kiện thực nhẹ nhàng, nhiệt độ thấp nên hạn chế đến mức tối thiểu oxy hóa axit béo khơng bão hịa đa nối đơi (PUFA), khơng sử dụng dung mơi hữu q trình thủy phân tiến hành khoảng thời gian ngắn (Mbatia, 2011) Trong số enzyme thương mại thường sử dụng, Alcalase enzyme tốt để thủy phân cá hồi giải phóng dầu (Mahmoud cộng sự, 2008) Mục đích nghiên cứu chọn thơng số thủy phân thích hợp cho trình thu hồi dầu enzyme Alcalase nhằm tận dụng phế liệu đầu cá ngừ đại dương để sản xuất dầu cá phục vụ cho chăn nuôi, tiến đến tinh chế để dùng làm thực phẩm cho người II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên vật liệu nghiên cứu 1.1 Đầu cá ngừ Đầu cá ngừ vây vàng thu mua từ Công ty TNHH Thịnh Hưng - KCN Suối Dầu - Cam Lâm Khánh Hòa Đầu cá ngừ sau mua đựng thùng xốp cách nhiệt có bảo quản nước đá, nhiệt độ từ - 40C vận chuyển phịng thí nghiệm Tiếp đó, ngun liệu rửa sạch, xay nhỏ máy nghiền trục vít có đường kính mắt sàng d = - 4mm, trộn cho vào túi nhựa 400g đầu cá xay (khối lượng cho mẫu thí nghiệm) Ngun liệu sau bao gói hút chân không bảo quản đông nhiệt độ -200C sử dụng để tiến hành thí nghiệm 1.2 Enzyme Chế phẩm enzyme Alcalase thương mại sử dụng thuộc hãng Novozymes (Denmark) Đây enzyme endoprotease có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus lichenformis Hoạt độ Alcalase 2,4 AU/g Điều kiện hoạt động tối ưu enzyme 124 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Số 3/2013 Alcalase nhiệt độ từ 55 - 7000C, pH từ 6,5 - 8,5 Alcalase bảo quản nhiệt độ lạnh - 400C sử dụng để tiến hành thí nghiệm Phương pháp nghiên cứu 2.1 Sự thủy phân đầu cá ngừ Đầu cá ngừ xay nhỏ trạng thái đông lạnh đem rã đơng sau thủy phân enzyme Alcalase pH tự nhiên (pH xấp xỉ 6,5) với tỷ lệ nước, tỷ lệ enzyme, nhiệt độ thời gian định Các thí nghiệm bố trí sau: Để xác định tỷ lệ nước thích hợp cho việc thu hồi dầu, tiến hành thuỷ phân mẫu đầu cá ngừ với thông số cố định sau: tỷ lệ enzyme 0,5% so với nguyên liệu, nhiệt độ thủy phân 600C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân Tỷ lệ nước so với nguyên liệu mẫu 0%, 25%, 50%, 75% 100% Sau kết thúc trình thủy phân, enzyme ức chế 900C 15 phút Hỗn hợp thủy phân thu cho qua rây để tách riêng phần rắn (xương) phần dịch lọc Phần dịch lọc thủy phân ly tâm máy ly tâm lạnh với tốc độ 10.000 vòng/ phút 30 phút Sau ly tâm, hồn hợp phân thành lớp: lớp dầu cá thô, lớp nhũ tương, lớp dịch thủy phân lớp đáy cặn ly tâm Chế phẩm dầu thô thu hồi, sau đem xác định hàm lượng lipid chế phẩm dầu thô này, số axit số peroxyt Từ chọn tỉ lệ nước thích hợp Sau xác định tỷ lệ nước thích hợp, cố định thơng số tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ enzyme Tiến hành thí nghiệm mẫu với thơng số cố định sau: tỷ lệ nước thích hợp xác định thí nghiệm trước, nhiệt độ 600C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu mẫu 0,1%, 0,3%, 0,5%, 0,7% 0,9% (v/w) Sau kết thúc trình thủy phân, tiến hành bước tương tự trên, từ chọn tỷ lệ enzyme thích hợp Sau xác định tỉ lệ thích hợp, cố định thơng số tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân Tiến hành thí nghiệm mẫu với thông số cố định sau: tỷ lệ nước tỷ lệ enzyme thích hợp xác định thí nghiệm trước, pH tự nhiên, thời gian thủy phân Nhiệt độ mẫu 5000C, 5500C, 6000C, 6500C 7000C Sau kết thúc trình thủy phân, tiến hành bước tương tự trên, từ chọn nhiệt độ thích hợp Sau xác định nhiệt độ thích hợp, cố định thông số tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng thời gian thủy phân Tiến hành thí nghiệm Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản mẫu với thông số cố định sau: tỷ lệ nước, tỷ lệ enzyme nhiệt độ thích hợp xác định thí nghiệm trước, pH tự nhiên Thời gian thủy phân mẫu 0,5 giờ, giờ, giờ, Sau kết thúc trình thuỷ phân, tiến hành bước tương tự trên, từ chọn thời gian thuỷ phân thích hợp 2.2 Các phương pháp phân tích Phân tích thành phần hóa học nguyên liệu: độ ẩm theo AOAC 950.46 (2000), hàm lượng tro theo AOAC 923.03 (2000), hàm lượng nitơ H (%) = Số 3/2013 tổng số protein thô theo AOAC 987.04 (2000), hàm lượng lipid xác định theo phương pháp Folch (1957) Phân tích tiêu chất lượng dầu: Độ ẩm theo AOCS Ca 2b - 38 (1998), hàm lượng axit béo tự số axit theo AOCS Ca 5a - 40 (1998), số peroxyt theo AOCS Cd 8b - 90 (1998), số iod theo AOCS Cd 1d - 92 (1998), số xà phịng hóa theo AOCS Cd 3c - 91 (1998) Hiệu suất thu hồi lipid chế phẩm dầu thô tính theo cơng thức: Lượng chế phẩm dầu thơ thu (g) Hàm lượng lipid chế phẩm (%) Lượng nguyên liệu đem thủy phân (g) Hàm lượng lipid nguyên liệu (%) 2.3 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu xử lý thống kê phần mềm SPSS 15.0 (Statistical Package for the Social Sciences) Việc kiểm định khác biệt giá trị trung bình phân tích ANOVA với phép kiểm định Duncan Sự khác biệt đánh giá có ý nghĩa P