Khảo sát và tối ưu hóa quá trình tách dầu từ gan mực

Khảo sát và tối ưu hóa quá trình tách dầu từ gan mực.Mực là loài động vật nhuyễn thể, có giá trị dinh dưỡng cao. Trong cơ thịt và nội tạng mực chứa nhiều lipit, các vitamin B1, B2, PP, canxi, phosphor, sắt,…

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly BẢNG CHỮ VIẾT TẮT ALA- alphalinoleic acid – alphalinoleic DH- degree of hydrolysis – độ thủy phân DHA- Docosahexaenoic acid – Docosahexaenoic EPA- Eicosapentaenoic acid – Eicosapentaenoic HPLC- High Performance Liquid Chromatography- phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao RSM – Response Surface Methodology- phương pháp bề mặt đáp ứng 2FI- Factors Independency- nhân tố độc lập V- Volume- Thể tích SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Cấu tạo bên ngồi mực ống 1.2 Giải phẫu mặt bụng mực nang 1.3 Một số loại mực phân bố vùng biển Việt Nam 1.4 Cơ cấu xuất mực, bạch tuộc Việt Nam 10 tháng đầu năm 2013 1.5 1.6 Dầu gan mực thương phẩm Phương pháp giảm ướt 11 13 1.7 Quy trình tách dầu phương pháp sử dụng enzyme thủy phân 13 1.8 Quy trình ủ chua nội tạng cá để sản xuất dầu 15 1.9 Quá trình sản xuất dầu cá với hỗ trợ Acid-kiềm 16 10 1.10 Hình ảnh thủy phân nội tạng thu pha chất béo dầu 17 10 2.1 Sơ đồ quy trình thực nghiên cứu 19 11 2.2 Sơ đồ quy trình đánh giá chất lượng nguồn nguyên liệu 19 12 2.3 Sơ đồ thực tách dầu enzyme protease cồn 23 13 2.4 Sơ đồ thực trình tách dầu protease – cồn – lipase 24 14 3.1 Chất béo thu sau ly tâm- phương pháp protease 28 15 3.2a Dầu gan mực phân lớp sau li tâm với phương pháp protease-cồn 30 16 3.2b Dầu gan mực thu 30 17 3.3 Dầu gan mực phân lớp sau li tâm với phương pháp proteasecồn-lipase 31 18 3.4 Tách dầu với tỷ lệ cồn khác 34 19 3.5 Đồ thị tương quan nhiệt độ, thời gian % tương đối dầu thu 39 20 3.6 Đồ thị tương quan nhiệt độ, nồng độ enzyme % tương đối dầu thu 40 21 3.7 Đồ thị tương quan nhiệt độ, pH % dầu tương đối thu 41 SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU ST T Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Thành phần khối lượng mực ống 1.2 Thành phần hóa học mực ống 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 Tổng kết khả tách dầu phương pháp 32 3.4 Kết khảo sát trình tách béo với loại enzyme protease 33 3.5 Kết khảo sát thu dầu với tỷ lệ cồn khác 33 10 3.6 Kết thí nghiệm tối ưu hóa q trình tách dầu từ gan mực 35 11 3.7 Bảng số liệu thống kê tóm tắt 36 12 3.8 13 3.9 Các thông số trình tách dầu với lipase tỷ lệ cồn khác Các thông số thiết kế theo phương pháp RSM Kết trình đánh giá chất lượng nguyên liệu Khảo sát hàm lượng lipit gan mực vùng lân cận Đà Nẵng Bảng ANOVA cho phương pháp RSM mơ hình 2FI Thơng số q trình tối ưu hóa nghiên cứu nước SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang 25 25 26 26 37 38 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly TĨM TẮT Tóm tắt: Mục đích nghiên cứu khảo sát phương pháp tách dầu từ gan mực để lựa chọn phương pháp hiệu xác định ảnh hưởng kết hợp yếu tố thời gian, nhiệt độ, pH nồng độ enzyme lên chất trình tách dầu từ gan mực Kết cho thấy phương pháp sử dụng enzyme thương mại cho hiệu cao phương pháp nhiệt enzyme nội tạng Ngoài ra, sử dụng cồn tỉ lệ 1:2 cho hiệu tách dầu cao so với phương pháp khác Lựa chọn enzyme thương mại để tối ưu hóa với biến thời gian, thời gian, nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme sử dụng phương pháp đáp ứng bề mặt RSM Kết xác định phương trình hồi quy ảnh hưởng biến Y= 28,64+3,95A+2,77B+3,78C-2,43D+2,39BC-2,59CD Hiệu suất thu dầu cao 62,82% nhiệt độ 60ᵒC, thời gian thủy phân 180, pH nồng độ enzyme 1,5% Phương pháp RSM phù hợp thực nghiệm thích hợp cho nghiên cứu phân tích tối ưu sinh học Từ khóa: gan mực, dầu, enzyme, cồn, tối ưu Abstract: This study aims to examine the methods to split oil from the squid livers to choose the best method and also to determine the combined effects of hydrolysis time, temperature, pH and the ratio of enzyme to substrate on the oil splitting process The results showed that the use of commercial enzymes is more effective than using visceral enzymes and heating method In addition, using the ratio 1:2 of alcohol to oil is the most effective The selected commercial enzymes can optimize the results with variables of time, temperature, pH, concentration of enzyme using the Response Surface Methodology (RSM) The results determined the regressive equation of the influenced variables as following, Y= 28,64+3,95A+2,77B+3,78C2,43D+2,39BC-2,59CD The highest oil extraction was 62,82% at the temperature of 60ᵒC, 180 minutes of hydrolysis, pH of substrate was at and an enzyme concentration of 1,5% The RSM method is suitable in practice and studies of optimal analysis in biology SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly Keywords: squid livers, oil, enzyme, alcohol, optimize LỜI MỞ ĐẦU Mực lồi động vật nhuyễn thể, có giá trị dinh dưỡng cao Trong thịt nội tạng mực chứa nhiều lipit, vitamin B1, B2, PP, canxi, phosphor, sắt,…các enzym có lợi cho sinh trưởng phát triển người động vật Trong công nghiệp chế biến thủy sản phần phụ phẩm mực gồm xúc tu, lớp màng da bao bọc thân mực, nội tạng, gan mai mực Ở nước ta, hàng năm, hàng triệu mực khai thác song song hàng trăm phụ phẩm mực thải môi trường chưa xử lý nên gây ô nhiễm có gan mực Từ nghiên cứu phân tích gan mực nhận thấy thành phần lipit gan mực có béo có giá trị dinh dưỡng cao eicosapentaenoic acid (EPA) docosahexaenoic acid (DHA) Phần lipit chứng minh chất hấp dẫn nguồn cung cấp chất béo cholesterol tốt cho tơm Hơn qua tinh luyện thành phần (dầu mực) nguồn cung cấp dầu Omega-3 tốt cho người Hiện nay, nhiều quốc gia khai thác nguồn lợi từ phế phẩm để sản xuất thức ăn cho tôm, chất dẫn dụ thủy sản, thực phẩm dầu gan mực bổ sung Omega-3, điển hình nước Hàn Quốc, Trung Quốc Tuy nhiên, Việt Nam hiên nay, nghiên cứu gan mực cịn hạn chế chưa có sở sản xuất dầu từ gan mực Để giải vấn đề ô nhiễm môi trường bên cạnh khai thác nguồn lợi tiềm từ nguồn phụ phẩm mực, đề tài nghiên cứu: “Khảo sát tối ưu hóa q trình tách dầu từ gan mực” thực Mục tiêu đề tài - Tách dầu từ gan mực phương pháp hóa sinh Tối ưu hóa q trình tách dầu để thu lượng dầu nhiều chi phí đầu tư thấp SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan mực Mực thuộc động vật thân mềm, họ với bạch tuộc Là ăn phổ biến nguồn giàu kẽm, mangan, đồng, selen, vitamin B12, riboflavin béo Omega [11] Mực thường phân bố khắp nơi có trữ lượng lớn Mực có nhiều loài số loài đánh bắt dùng làm thực phẩm có giá trị kinh tế cao mực ống, mực nang bạch tuộc, cịn có mực [12] Trên giới mực có nhiều nước: Argentina, Chile, Peru, USA, Japan, China, South Korea, Russian Federation, France, Portugal, Spain, UK, Morocco, Mexico, Hong Kong, Taiwan, Ghana, Mauritania, South Africa, Senegal, Tunisia, Falkland Islands, Indonesia, Malaysia, Philippines, Thailand, New Zealand [5] Theo số liệu điều tra nhất, vùng biển Việt Nam có tới 25 lồi mực ống (mực lá), thuộc Teuthoidea Đa số mực ống sống độ sâu 100m nước [12] 1.1.1 Cấu tạo bên mực Mực sống hầu hết tầng nước đại dương Theo q trình tiến hóa, lớp vỏ đồ sộ bên ngồi tiêu giảm thành vỏ hay cịn gọi “mai mực”, lớp áo nằm vỏ loài thân mền phát triển thành lớp vỏ áo bụng Mực thơng minh, tích cực với đơi mắt tinh tường não phát triển phản xạ nhanh nhạy [13] Trên bề mặt lưng có màu trắng sữa màu tối so với vùng bụng tập trung nhiều tế bào sắc tố Tế bào sắc tố bao gồm màu đỏ, xanh, vàng màu đen khác tùy lồi Mực có mười râu, có hai râu dài gọi xúc tu, tám râu ngắn nặng hai xúc tu [13] SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly Hình 1.1: Cấu tạo bên mực ống [13] 1.1.2 Cấu tạo bên mực Hình 1.2: Cấu tạo bên mực ống [21] 1.1.3 Thành phần trọng lượng mực Khái niệm: thành phần trọng lượng mực tỷ lệ phần trăm khối lượng phần thể so với toàn thể nguyên liệu Sự phân chia dựa vào tỉ lệ phần trăm ăn chúng Trong công nghệ chế biến phân chia theo hình thái học Thành phần trọng lượng mực chia ra: thịt đầu, râu, túi mực, nội tạng Thành phần trọng lượng mực thay đổi theo giống, loài, thức ăn, thời tiết [20] SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly Bảng 1.1 Thành phần khối lượng mực ống [20] Thân Chân Túi mực Gan Nội tạng 51,9 – 54,6 17,6 – 20,1 6,3 – 10,6 2,4 – 4,6 12,2 – 14,6 1.1.4 Thành phần hóa học mực Thịt mực có đầy đủ thành phần hóa học nước, protein, lipit, gluxit, muối vitamin Các thành phần có tỷ lệ khác thành phần thể, khác độ thành thực sinh lý, ngư trường khai thác [20] Bảng 1.2 Thành phần hóa học mực ống [20] Thành phần Đối tượng Thân Râu Nội tạng Gan Tim Nước Lipit Protein Tro Glycogen 79,5 80,6 74,0 40,5 82,9 0,3 0,4 12,0 37,0 0,9 17,9 16,4 17,1 16,5 15,1 1,4 1,5 1,0 1,0 1,2 0,9 1,0 1,0 1,0 1,0 1.1.5 Đặc điểm gan mực Gan mực phận nằm bên cạnh dày túi mực Tùy loài mà lượng gan mực cao thấp so với thành phần lại nội tạng Thường mực ống có gan chiếm trọng lượng nhỏ so với túi mực nội tạng Gan mực thường có màu vàng, tùy vào loài mà màu sắc gan thay đổi từ trắng vàng, vàng ngà, vàng đậm màu vàng cam [21] Trong gan mực có chứa protein, nước, lipit, tro, glycogen Gan mực chiếm tỷ lệ nhỏ so với thành phần lại hàm lượng lipit có gan lại cao Phân tích thành phần lipit gan mực cho thấy, gan mực chứa nhiều acid béo tự như eicosapentaenoic (EPA) docosahexaenoic (DHA), myristic, palmitoleic, stearic, arachidonic, eicosenoic eicosatrienoic… Trong DHA chiếm tỷ lệ cao béo lại [9] SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Diễm – Lớp 10SHTrang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Tạ Ngọc Ly 1.1.6 Phân loại mực vùng biển Việt Nam [12] 1.1.6.1 Mực nang - Mực nang mắt cáo (Sepia lycidas) có tên tiếng Anh Kislip Cutlefish, thể lớn, thân dài 200-300mm, mặt lưng có nhiều vân hình mắt cáo Phân bố chủ yếu độ sâu 60-100m Tập trung Vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung vùng biển Đông, - Tây Nam bộ, mùa vụ khai thác quanh năm, kích cỡ khai thác 200-300mm Mực nang vân hổ (Sepiella pharaosis Ehrenberg, 1831): có tên tiếng Anh Pharaoh Cutlefish, thân lớn dài 200-300mm, hình bầu dục, chiều dài gấp đối chiều rộng, vây bao quanh thân Mặt lưng có nhiều vân hình gợn sóng Vỏ (nang mực) hình bầu dục dài, mép sau có gai nhọn thô Phân bố ba vùng biển Việt Nam, vùng Vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung vùng biển Đông, Tây Nam Đặc biệt vùng biển Bình Thuận, Kiên Giang nơi thường có nhiều mực nang vân hổ lớn Mực nang vân hổ sống tầng tầng đáy noi có nhiều cát bùn lồi vỏ sị, ốc, đá rạn Mùa vụ khai thác vụ tháng - tháng 11- tháng - năm sau, kích cỡ 200-300mm Mực nang vàng (Sepiella esculenta Hoyle, 1885) có tên tiếng Anh Golden cutlefish Thân tương đối lớn, chiều dài gấp đối chiều rộng Ở đực lưng có chấm sắc tố tạo thành dải vân ngang; dải vân ngang không rõ Màu sắc da lưng ngả màu vàng Vây tương đối rộng Mặt bụng mai có vân dạng sóng đỉnh, có rãnh dọc Mai có gai đuôi Phân bố ba vùng biển Việt Nam, vùng Vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung vùng biển Đông, Tây Nam Mực nang vàng tập trung độ sâu 30-50m Mùa xuân chúng thường hay vào gần bờ để đẻ trứng Đặc biệt đánh bắt nhiều Vịnh Bắc Bộ, khu vực đảo Cái Chiên, Cô Tô (Quảng Ninh), ven đảo Cát Bà (Hải Phịng) Mùa vụ khai - thác: vụ tháng - tháng 11- tháng năm sau Mực nang Nhật (Sepiella Japonica Sasaki, 1929) có tên tiếng Anh Japenese spinless Kích thước thể trung bình Thân hình bầu dục, chiều dài gấp 1,2 -1,3 lần chiều rộng Ở lớn có chiều dài thân >60cm Đầu cuối nang khơng có gai Mặt lưng có màu nâu tối, rải rác có đốm trắng Phân bố chủ yếu tầng đáy, độ sâu F Model 1161,38 10 116,14 5,78 0,0005 ATemprature 280,52 280,52 13,95 0,0014 B-Time 137,96 137,96 6,86 0,0169 C-Enzyme 257,48 257,48 12,81 0,0020 D-pH 106,67 106,67 5,31 0,0327 AB 80,93 80,93 4,03 0,0593 AC 31,19 31,19 1,55 0,2281 AD 34.08 34,08 1,69 0,2085 BC 91.73 91,73 4,56 0,0459 BD 33.49 33,49 1,67 0,2123 CD 107.34 107,34 5,34 0,0322 Residual 382,02 19 20,11 Lack of Fit 363,61 14 25,97 7,06 0,0206 Pure Error 18,41 3,68 Cor Total 1543,40 29 significant significant Bằng cách sử dụng ANOVA, thống kê ý nghĩa mơ hình đa thức bậc hai phương trình đánh giá Kết chứng minh mơ hình có ý nghĩa mức độ tin cậy 95% hay giá trị p liên quan đến kiểm định F, (Prob>F) 0,05 nên hệ số khơng có ý nghĩa Do chúng khơng ảnh hưởng đến kết q trình tối ưu hóa Việc kiểm tra Lack of fit sử dụng để đánh giá tính phù hợp mơ hình Giá trị p Lack of fit (