Nghiên cứu thu hồi và đặc trưng hóa tính chất sản phẩm thủy phân protein từ đầu tôm bằng enzyme

B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TR Ư Ờ N G ĐẠ I HỌ C NHA TRANG NGUYỄN THỊ NGỌC HỒI NGHIÊN CỨU THU HỒI VÀ ĐẶC TRƯNG HĨA TÍNH CHẤT SẢN PHẨM THỦY PHÂN PROTEIN TỪ ĐẦU TƠM BẰNG ENZYME Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch Mã số : 60.54.10 LUẬN VĂN THẠC s ĩ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA Nha Trang - 2012 B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG s Ố - J ỹ /QĐ-ĐHNT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Nha Trang, ngày^é^thảng 02 năm 2011 QUYẾT ĐỊNH V/v giao đề tài luận văn thạc sĩ HIỆU TRƯỞNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Căn Quyết định số 155/CP ngày 16/8/1966 Hội đồng Chính phủ v/v thành lập quy định nhiệm vụ, quyên hạn Trường Thủy sản Trường Đại học Nha' Trang; Căn Quyết định số 58/2010/QĐ-TTg ngày 22/9/2010 Thủ tướng Chính phủ v/v ban hành Điều lệ trường Đại học; Căn Quyết định số 526/2008/QĐ-BGD&ĐT ngày 05/8/2008 Bộ trưởng Bộ Giáo dục Đào tạo v/v ban hành Quy chế đào tạo trình độ Thạc sĩ; Xét đề nghị Trưởng khoa Chế biến Trưởng phòng Đào tạo Đại học - Sau Đại học, QUYẾT ĐỊNH: Điều Giao cho học viên Nguyễn Thị Ngọc Hoài - lớp Cao học Công nghệ sau thu hoạch 2009, đề tài luận vãn thạc sĩ: “Nghiên cứu thu hồi đặc trưng hóa tính chất sản phẩm thủy phân Protein từ đầu tơm Enzyme”, thuộc chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch, mã số: 60 54 10 Thời gian thực hiện: từ 15/2/2011 đến 15/11/2011 Cán hướng dẫn: PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa - Trường ĐH Nha Trang Điều Trưởng khoa Chế biến, Trưởng phòng Đào tạo Đại học - Sau Đại học, PGS.TS Ngô Đãng Nghĩa học viên Nguyễn Thị Ngọc Hoài chịu trách nhiệm thi hành Quyết định n y /^ / HIỆU TRƯỞNG Nơỉ nhận: -NhưĐiều2; ' - Lưu VT, ĐT ĐH-SĐH LỜI CAM KẾT Luận văn Thạc sỹ khoa học tác giả thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa, Viện trưởng Viện Công nghệ sinh học môi trường, Trường Đại học Nha Trang, Việt Nam Những kết thực nghiệm thu luận văn Thạc sỹ khoa học hồn tồn chưa cơng bố thức Tôi xin cam đoan thật hồn tồn chịu trách nhiệm với kết công bố Nha Trang, ngày 30 thảng 06 năm 2012 Tác giả thực Nguyễn Thị Ngọc Hoài 11 LỜI CẢM ƠN Tơi xỉn chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến: - Thây PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa, Viện trưởng Viện công nghệ sinh học môi trường - Trường Đại học Nha Trang tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi suốt q trình thực đề tài - Cơ Ngơ Thị Hồi Dương, Bộ môn Công nghệ chế biển - Khoa chế biển thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang trợ giúp tơi việc thực đề tài - Tồn thể thầy, cô Viện công nghệ sinh học & môi trường, Bộ mơn hóa sinh vi sinh thực phẩm - Khoa chế biển - Trường Đại học Nha Trang tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình triển khai - Ba mẹ, anh, chị, em động viên, không ngừng ủng hộ - Cùng bạn hữu, đồng nghiệp tận tình giúp đỡ tơi chia sẻ khó khăn để hồn thành luận văn - Tôi mãi ghi nhận giúp đỡ quỉ báu quỉ thầy, cô, đồng nghiệp bạn hữu Ill MỤC LỤC LỜI CAM KẾT i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤ C iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC H ÌN H vii DANH MỤC Sơ ĐỔ .ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT X MỞ Đ ẦU CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN 1.1 Tổng quan phế tiêu tôm 1.1.1 Giới thiệu chung phế liệu tôm 1.1.2 Thành phần, tính chất phế liệu tôm 1.1.3 Tình hình nghiên cứu 1.1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.3.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2 Tổng quan enzyme trình thủy phân 13 1.3 Tổng quan protein, tính chất phương pháp thu hồi protein 14 1.3.1 Tổng quan protein, tính chất hòa tan protein 14 1.3.2 Thu hồi protein phương pháp sấy phun 15 1.3.2.1 Nguyên lý phương pháp sấy phun 16 1.3.2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy sấy phun 16 1.3.2.3 Ưu nhược điểm công nghệ sấy phun 17 1.4 Tổng quan mantodextrin - Chất ứng dụng bổ sung trình thu hồi protein hòa tan 18 1.5 Tổng quari gốc tự khả chống oxy hóa 18 1.5.1 Tổng quan gốc tự 18 1.5.2 Cơ chế hoạt động chống oxy hóa 20 1.5.2.1 Sự hình thành gốc tự 20 1.5.2.2 Sự chống ơxi-hóa .21 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚƯ 23 IV 2.1 Nguyên vật liệu dùng nghiên cứu 23 2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng 23 2.1.2 Dụng cụ, hóa chất, dụng cụ chuyên dụng 23 2.2 Phương pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Bổ trí thí nghiệm tổng quát 24 2.2.2 Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng cơng đoạn xử lý nhiệt trước thủy phân đến chất lượng dịch thủy phân 25 2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định chế độ thủy phân tói ưu 26 2.2.4 Xác định thành phần hóa học đặc trưng hóa tính chất dịch thủy phân thu 31 2.2.5 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng q trình quay chân khơng đến chất lượng dịch thủy phân chọn chế độ cô quay phù hợp 31 2.2.5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ cô quay đến chất lượng dịch thủy phân 31 2.2.5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất hút chân không đến chất lượng dịch thủy phân 33 2.2.5.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian cô quay đến chất lượng dịch thủy phân 34 2.2.6 Bổ trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy phun hàm lượng mantodextrin đến chất lượng bột đạm .34 2.3 Phương pháp phân tích áp dụng 36 2.4 Phương pháp xử lý số liệu 36 Chương 3: KẾT QƯẢ NGHIÊN c ứ u VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Kết xác định thành phần hóa học đầu tôm thẻ chân trắng 37 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng công đoạn xử lý nhiệt trước thủy phân đến trình thủy phân 37 3.3 Kết thí nghiệm tối ưu hóa q trình thủy phân đầu tơm Alcalase 43 3.3.1 Kểt xác định mơ hình hồi quy cho hàm lượng protein hòa tan dịch thủy phân 43 3.3.2 Kết xác định mơ hình hồi quy cho khả khử gốc tự dịch thủy phân 46 3.3.3 Kết xác định mơ hình hồi quy cho hiệu suất khử protein 49 V 3.3.4 Kết xác định mơ hình hồi quy cho độ thủy phân 53 3.3.5 Tìm thơng số tối uu trình thủy phân 55 3.3.6 Kết đặc trưng tính chất dịch thủy phân protein thu 59 3.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng trình quay đến chất lượng dịch thủy phân 61 3.4.1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ cô quay đến chất lượng dịch thủy phân 61 3.4.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng áp suất hút chân khơng q trình quay đến chất lượng dịch thủy phân 62 3.4.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian cô quay đến chất lượng dịch thủy phân 63 3.4.4 Kết đo nồng độ chất khô độ Brix dịch thủy phân sau cô quay .65 3.5 Kết nghiên cứu ảnh hưởng trình sấy phun đến chất lượng bột đạm 67 3.5.1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy phun nồng độ mantodextrin bổ sung đến hàm lượng protein hòa tan bột đạm 67 3.5.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy phun nồng độ mantodextrin bổ sung đến khả khử gốc tự bột đạm .71 3.5.3 Tìm thơng số tối ưu cho trình sấy phun 74 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO f .77 PHỤ LỤC VI DANH MỤC BẢNG Bảng Sản lượng tôm năm 2009-2010 Bảng Sản lượng tôm năm 2010-2011 Bảng 1.1 Thành phần đầu vỏ phế liệu tôm (%) Bảng 1.2 Sản lượng giá trị tôm năm 2009 tháng đầu năm 2010 theo sổ liệu hải quan Việt Nam Bảng 2.1 Bố ừí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến ảo công đoạn thủy phân protein từ đầu tôm Alcalasetheo mơ hình composit 29 Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến thật hàm mục tiêu công đoạn thủy phân protein từ đàu tôm Alcalase 30 Bảng 3.1 Thành phàn hóa học phế liệu đầu tôm Penaeus vannamei 37 Bảng 3.2 Kết đo pH .37 Bảng 3.3 Các hệ số ảnh hưởng ưong mơ hình hồi qui 44 Bảng 3.4 Các hệ sổ ảnh hưởng mơ hình hồi qui 47 Bảng 3.5 Các hệ số ảnh hưởngtrong mơ hình hồi quy 50 Bảng 3.6 Các hệ số ảnh hưởng mơ hình hồi quy 54 Bảng 3.7 Tiên đốn số thí nghiệm tối ưu cho q trình thủy phân 56 Bảng 3.8 Kết tối ưu thèo tiên đoán thực nghiệm 57 Bảng 3.9 Nhận xét cảm quan dịch thủy phân protein từ đầu tôm 59 Bảng 3.10 Một số tiêu sinh hóa học dịch thủy phân protein từ đầu tôm 59 Bảng 3.11 Kết nồng độ chất khô độ Brix dịch thủy phân sau quay 65 Bảng 3.12 Kết thí nghiệm sấy phun 67 Bảng 3.13 Bảng Effect list cho hàm mục tiêu hàm lượng protein hòa tan 67 Bảng 3.14 Bảng Effect list cho hàm mục tiêu khả khử gốc tự bột đạm 71 Bảng 3.15 Các chế độ tối ưu kiến nghị cho trình sấy phun 75 Bảng 3.16 Kết thí nghiệm kiểm chứng điểm tối ưu cơng đoạn sấy phun 75 v il DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Phản ứng thủy phân protein 10 Hình 1.2 Sự hình thành gốc tự d o 21 Hình 1.3 Sự chổng ơxi-hóa 21 Hình 3.1 Ảnh hưởng chế độ xử lý ban đàu khác đến độ thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng 38 Hình 3.2 Ảnh hưởng cơng đoạn xử lý nhiệt bổ sung enzyme đển hàm lượng protein hòa tan (mg/130ml dịch) 39 Hình 3.3 Ảnh hưởng cơng đoạn XL nhiệt bổ sung enzyme đến khả bắt gốc tự DPPH 40 Hình 3.4 Ảnh hưởng công đoạn XL nhiệt bổ sung enzyme đến hiệu suất khử protein lại bã 42 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng protein hòa tan theo thay đổi nồng độ enzyme nhiệt độ thủy phân (3D) 45 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng protein hòa tan theo thay đổi nồng độ enzyme nhiệt độ thủy phân (đường cong) 45 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ nhiệt độ thủy phân đến nồng độ DPPH bị khử dịch thủy phân 48 Hình 3.8 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng nồng độ nhiệt độ thủy phân đến nồng độ DPPH bị khử dịch thủy phân 48 Hình 3.9 Đồ thị (contour) biểu diễn ảnh hưởng nồng độ enzyme thời gian thủy phân đến hiệu suất khử protein 51 Hình 3.10 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng nồng độ enzyme thời gian thủy phân đến hiệu suất khử protein 51 Hình 3.11 Đồ thị (contour) biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ thời gian thủy phân đến hiệu suất khử protein 52 Hình 3.12 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ thời gian thủy phân đến hiệu suất khử protein 52 Hình 3.13 Đồ thị (contour) biểu diễn ảnh hưởng nồng độ enzyme thời gian thủy phân đến độ thủy phân 55 Hình 3.14 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng nồng độ enzyme thời gian thủy phân đến độ thủy phân 55 Vlll Hình 3.15 Đồ thị đường cong biểu diễn mơ hình tối ưu q trình thủy phân protein từ đầu tôm Alcalase 58 Hình 3.16 Đồ thị 3D biểu diễn mơ hình tối ưu q trình thủy phân protein từ đàu tôm Alcalase 58 Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn thành phàn % axit amin có dịch thủy phân tối ưu .60 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn thành phần % axit béo có dịch thủy phân tối ưu 60 Hình 3.19 Ảnh hưởng nhiệt độ quay đến hàm lượng protein hòa tan (mg/100ml dịch) 61 Hình 3.20 Ảnh hưởng nồng độ quay đến khả khử góc tự DPPH .62 Hình 3.21 Ảnh hưởng áp suất hút chân khơng q trình quay đến hàm lượng protein dịch thủy phân 62 Hình 3.22 Ảnh hưởng áp suất hút chân khơng q trình quay khả khử gốc tự dịch thủy phân 63 Hình 3.23 Ảnh hưởng thời gian cô quay đến hàm lượng protein hòa tan dịch thủy phân .64 Hình 3.24 Ảnh hưởng thời gian quay đến khả khử gốc tự dịch thủy phân .64 Hình 3.25 Mối tương quan nồng độ chất khô độ Brix dịch thủy phân sau cô quay 66 Hình 3.26 Đồ thị Half-Normal Plot đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố đến hàm lượng protein hòa tan bột đạm 68 Hình 3.27 Đồ thị ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ (hình a), nồng độ mantodextrin (hình b), ảnh hưởng qua lại nhiệt độ sấy phun nồng độ mantodextrin bổ sung (hình c) đến hàm lượng protein hòa tan bột đạm 70 Hình 3.28 Đồ thị Half-Normal Plot đánh giá mức độ ảnh hưởng yểu tố đến khả khử gốc tự bột đạm 72 Hình 3.29 Đồ thị ảnh hưởng yểu tổ nhiệt độ (hình a), nồng độ mantodextrin (hình b), ảnh hưởng qua lại nhiệt độ sấy phun nồng độ mantodextrin bổ sung (hình c) đến khả khử gốc tự DPPH bột đạm 74 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự -Hạnh phúc NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC s ĩ Tên đê tài: Nghiên cứu thu hồi đặc trưng hố tính chất sản phẩm thuỷ phân protein từ đầu tôm enzyme Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch Mã sổ: 60.54.10 Cao học viên: Nguyễn Thị Ngọc Hoài Họ tên người nhận xét: Nguyễn Thị Mỹ Hưong Học vị: Tiến sĩ Nhiệm vụ Hội đồng: Phản biện cấu trúc luận văn: Đề tài bao gồm 92 trang, Mở đầu : trang Chương 1: Tổng quan : 20 trang Chương 2: Nguyên vật liệu phương pháp nghiên cứu: 14 trang Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận: 48 trang Kết luận đề xuất ý kiến : trang Tài liệu tham khảo : trang Đề tài có 34 hình, 32 bảng 46 tài liệu tham khảo 19 tài liệu tiếng Việt 27 tài liệu tiếng Anh nội dung luận văn: Đề tài tập trung vào nội dung sau : * Nghiên cứu ảnh hưởng công đoạn xử lý nhiệt trước thuỷ phân đến q trình thuỷ phân đầu tơm enzyme ■ Tơi ưu hố q trình thuỷ phân đầu tơm Alcalase ■ Nghiên cứu ảnh hưởng trình cô quay đến chất lượng dịch thuỷ phân đầu tôm - Nghiên cứu ảnh iiưởng trinh sấy phun đến chất lượng bột đạm thuỷ phân Đánh giá kết nghiên cứu: - Ưu điểm đề tài: Đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn, đưa dẫn liệu chế độ thuỷ phân tổi ưu đầu tôm thẻ chân trắng enzyme Alcalase Đề tài góp phần giải vấn đề ô nhiễm môi trường đầu tôm q trình chế biến gây * • Cao học viên có nhiều cố gắng nổ lực việc thực nội dung nghiên cứu cần thiết để đạt mục tiêu nghiên cứu Bên cạnh ưu điểm trên, đề tài cịn có hạn chế sau: phần tổng quan: - Các cơng trình nghiên cứu giới nước có liên quan đến đề tài để lẫn lộn với mà khơng có tách biệt rồ: Đe nghị tách riêng - Bổ trí mục phần tổng quan chưa hợp lý, chẳng hạn tinh hình nghiên cứu thuỷ phân lại đặt mục tổng quan phế liệu tôm Trong mục 1.3 phân mục mục 1.3.1 lại khơng có mục 1.3.2 cần có bố trí lại mục phần tổng quan hợp lý phương pháp nghiên cứu Trong mục 2.3 trang 36 ghi thiếu phương pháp xác định độ thuỷ phân phương pháp phân tích thành phần axit amin Đề nghị bổ sung vào - sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát trang 25, sau ly tâm thu dịch protein hoà tan Ccặn ly tâm, phần cặn ly tâm chứa protein chưa thuỷ phân, nhưnơ luận văn ghi protein thơ cặn, điều chưa xác cần chỉnh lại kết nghiên cứu: - Phương trình hồi quy trang 28 viết có nhầm lẫn, đề nghị chỉnh lại cho - Một sổ kết quà nghiên cứu đưa bảng số liệu mà khơng có thảo luận, bảng ^ c ầ bổ sung phần thảo luận - Số liệu đơn vị tính thề hình 3.4 trang 42 không phù hợp với bảng phụ lục - Số liệu kết thể hình 3.22 trang 70 không phù hợp với bảng phụ lục Việc thảo luận vè ảnh hưởng áp suất hút chân khơng đến hàm lượng protein hồ tan chưa thoả đáng: Cao học viên không xử lý số liệu nhimg lại nhận xét hàm lượng protein hoà tan mẫu khơng khác có khác có ý nghĩa mặt thống kê - Các số thể vừa dấu-phẩy vừa lại dấu chấm cho chữ số thập phân, chẳng hạn bảng 3.18 trang 64, bảng 2.1 trang 29, bảng 2.2 trang 30 cần rà soát báo cáo chỉnh sửa lại dấu phẩy - Đánh số hình trang 39,40,42,43 có nhầm lẫn - Các tiêu đề sơ đồ cần đặt phía sơ đồ Đề tài cịn có số lỗi tả trang 74 kết luận đề xuất ý kiến - Kết luận dề xuất ý kiến có khoảng trang rưỡi, khơng để chương Trong phần kết luận ghi hàm lượng protein hoà tan dịch thuỷ phân 2614,617 mg/100 g NL số liệu từ đâu trong phần két nghiên cứu giá trị tài liệu tham khảo: - Trong luận văn có trích dẫn số tài liệu tham khảo lại danh sách tài liệu tham khảo cuối luận văn chẳng hạn tài liệu Huỳnh Nguyễn Duy Bảo cộng (2010) - Cách viết tài liệu tham khảo không thống nhất, họ tên tác giả lúc viết tắt lúc khơng, cần chỉnh sửa lại - K ế t luận: Mặc dù số thiểu sót cao hoc viên có nhiều cố gắng, đáp ứng yêu cầu, nội dung luận văn Thạc sĩ Học viên Nguyễn Thị Ngọc Hoài đủ điều kiện để nhận học vị Thac sĩ Nha Trang ngày 28/9/2011 Người nhận xét Y uirríl— Nguyễn Thị Mỹ Hương Mầu Phiếu câu hỏi TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG HỘI ĐÒNG ĐÁNH GIA LUẬN VĂN THẠC sĩ ; PHIẾU CÂU HỎI , ' *Người hỏi chuyển phiếu cho thư tý HD ^ Mâu Phiếu câu hỏi TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIẢ LUẬN VẰN THẠC s ĩ PHIẾU CÂU HỎI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG HỘI ĐÒNG ĐẢNH GIÁ LUẬN VẢN THẠC sĩ PHIẾU CÂU HỎI %£y.LẰtt k^.ixhứàcy.ẹhýíẹ ìuCcs àkJv Ầ& }bM\ỷ.ẹẻtâơ :ưà Ỹ%itâ\éh.