3.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu
Đầu tôm được lấy từ huyện Thới Bình, tỉnh Cà Mau, bao gói và bảo quản trong thùng xốp bằng nước đá (nhiệt độ gần 0C), sau đó đem về phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, Đại học Cần Thơ. Thời gian vận chuyển tối đa là 5 giờ. Nguyên liệu sau khi lấy về đến phòng thí nghiệm tiến hành xử lí sơ bộ, để ráo nước phân chia thành các mẫu có khối lượng xác định (khối lượng mẫu sử dụng cho một đơn vị thí nghiệm – 200 g/mẫu), bao gói trong bao bì PA và trữ đông ở 18 ± 2C.
3.2.2 Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả
Bảng 3.1 Phương pháp và thiết bị sử dụng để phân tích các chỉ tiêu
Chỉ tiêu Phương pháp
Đạm tổng số Xác định bằng phương pháp Kjedahl, TCVN 8125:2009
Hàm lượng protein hòa tan Xác định bằng phương pháp Biuret, TCVN 8125:2009
Độ ẩm Xác định bằng phương pháp NMKL số 23-1991
pH Sử dụng pH kế, theo ISO 2917:1999(E)
Hiệu suất thủy phân Xác định bằng phương pháp Adler – Nissen, 1986
3.2.3 Phương pháp thu thập và xử lý kết quả
Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Kết quả của thí nghiệm trước được sử dụng làm thông số cố định cho thí nghiệm kế tiếp.
Số liệu được thu thập và xử lý bằng phần mềm thống kê Statgraphics Centrution 16.1, phần mềm Excel. Phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm định LSD để kết luận về sự sai khác giữa trung bình các nghiệm thức. Sử dụng quy hoạch thực nghiệm theo phương pháp đa nhân tố để thiết lập phương trình hồi quy thể hiện sự tương quan giữa nhiệt độ và thời gian tiền xử lý thịt đầu tôm thích hợp.
3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát
Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát
Nguyên liệu – thịt đầu tôm sú
Trữ đông
Xay nhuyễn
Tiền xử lý
(điều chỉnh nhiệt độ, thời gian, pH)
Thủy phân
(nhiệt độ phòng, khuấy trộn 300 rpm)
Lọc, ly tâm ở nhiệt độ 4°C
Dịch lọc trong
Bã (bỏ)
Xác định hiệu suất thủy phân
Thời gian bảo quản
Thí nghiệm 2
Tỉ lệ nguyên liệu và dung môi là 1: 1 (w/v, g/mL)
Thời gian thủy phân phù hợp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 3, 4
3.3.2 Xác định thành phần hóa lý cơ bản của thịt đầu tôm sú
Mục đích: Xác định thành phần hóa lý của thịt đầu tôm sú ban đầu, làm cơ sở cho việc chuẩn bị nguồn nguyên liệu đồng đều đối với các khảo sát hiệu quả thủy phân protein tiếp theo.
Cách tiến hành:
- Tiến hành lấy mẫu ở nhiều đợt khác nhau (5 đợt mẫu, 5 kg/đợt).
- Mẫu sau khi được xử lý sơ bộ, để ráo nước được sử dụng để phân tích thành phần hóa lý ban đầu.
- Lấy mẫu ở ít nhất 5 vị trí khác nhau trên khối nguyên liệu cho một lần khảo sát. - Kiểm tra độ ẩm, protein, pH có trong mẫu.
Kết quả thu nhận: Đánh giá đặc điểm, thành phần của nguồn nguyên liệu thịt đầu tôm sú.
3.3.3 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian thủy phân thích hợp đến đặc tính cảm quan dịch thủy phân và hiệu suất thủy phân protein quan dịch thủy phân và hiệu suất thủy phân protein
Mục đích: Tìm ra thời gian thủy phân thích hợp nhất giúp hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm cao và dịch thủy phân không có mùi lạ.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố. Nhân tố A: Thời gian thủy phân, thay đổi theo 5 mức độ
A1: 5 giờ A4: 8 giờ
A2: 6 giờ A5: 9 giờ
A3: 7 giờ
Cố định tỉ lệ khối lượng nguyên liệu: dung môi (w/v) và nhiệt độ thủy phân trong dung môi (nước cất) lần lượt 1: 1 và 30 ± 2C (nhiệt độ phòng).
Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1
Ứng với mỗi nghiệm thức thời gian là một mẫu thử, lặp lại 3 lần Số nghiệm thức: 5 nghiệm thức.
Số mẫu thí nghiệm: 5 nghiệm thức x 3 = 15 mẫu. Khối lượng mẫu cho một lần khảo sát: 200 g.
Tiến hành thí nghiệm: Nguyên liệu đầu tôm sau khi xử lí sơ bộ được nghiền nhỏ với tỉ lệ khối lượng nguyên liệu/dung môi là 1: 1. Tiến hành thủy phân với nhiệt độ thủy phân cố định là nhiệt độ phòng (30°C). Ứng với từng mức thời gian thủy phân khảo sát, tiến hành xác định hiệu suất thủy phân protein do tác động của enzyme protease nội bào có trong mẫu đầu tôm sau khi xử lí.
Chỉ tiêu theo dõi:
- Hiệu suất thủy phân protein (%).
- Hàm lượng đạm hòa tan có trong mẫu khảo sát (mg/100 g).
- Đánh giá cảm quan mùi của dịch thủy phân.
Kết quả thu nhận: Xác định thời gian thủy phân thích hợp để giúp quá trình thuỷ phân protein bằng protease nội bào đạt hiệu quả và dịch thủy phân có giá trị cảm quan cao (chưa phát sinh mùi thối).
Đầu tôm (Đã nghiền) Thủy phân với các thời gian
Xác định hiệu suất protein thủy phân
Chọn ra thời gian thủy phân tối ưu
3.3.4 Thí nghiệm 2: Đánh giá khả năng trữ đông thịt đầu tôm đến sự ổn định của hiệu quả thủy phân protein bằng protease nội bào
Mục đích: Đánh giá ảnh hưởng của thời gian trữ đông (-18 ± 2C) đến sự ổn định chất lượng của nguyên liệu, thể hiện qua hiệu suất thủy phân protein.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhân tố B: Thời gian bảo quản (ở nhiệt độ -18 ± 2C), thay đổi với 8 mức thời gian
B1: 1 tuần B5: 5 tuần
B2: 2 tuần B6: 6 tuần
B3: 3 tuần B7: 7 tuần
B4: 4 tuần B8: 8 tuần
Mẫu chuẩn đối chứng là mẫu không bảo quản (mẫu vừa xử lý xong): B0. Ứng với mỗi nghiệm thức thời gian là một mẫu thử, lặp lại 3 lần.
Số nghiệm thức: 18 8 nghiệm thức + 1 mẫu đối chứng.
Số mẫu thí nghiệm: (8 nghiệm thức + 1 mẫu đối chứng) x 3 = 27 mẫu.
Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm được thực hiện tương tự như thí nghiệm 1, tuy nhiên thời gian thuỷ phân dựa vào kết quả của thí nghiệm 1 và nhiệt độ thủy phân vẫn cố định là nhiệt độ phòng (30°C) với dung môi sử dụng là nước cất (tỉ lệ nguyên liệu và dung môi 1: 1, w/v, g/mL).
Chỉ tiêu theo dõi: Hiệu suất thủy phân protein và hàm lượng đạm hòa tan có trong mẫu khảo sát.
Kết quả thu nhận: Sự ổn định chất lượng của nguyên liệu đầu tôm theo thời gian trữ đông.
3.3.5 Thí nghiệm 3: Tác động của điều kiện tiền xử lý giúp kích hoạt protease nội bào đến hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm
Mục đích:Xác định được điều kiện tiền xử lý thích hợp nhất giúp cải thiện hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 2 nhân tố. Nhân tố C: Nhiệt độ tiền xử lý thịt đầu tôm (C), thay đổi với 6 mức độ
C3: 50 C6: 65
Nhân tố D: Thời gian tiền xử lý, thay đổi với 4 mức khảo sát
D1: 1 phút D3: 5 phút
D2: 3 phút D4: 7 phút
Ứng với mỗi nghiệm thức thời gian là một mẫu thử, lặp lại 3 lần. Số nghiệm thức: 64 24 nghiệm thức.
Số mẫu thí nghiệm: 24 nghiệm thức x 3 = 72 mẫu.
Tiến hành thí nghiệm: Khảo sát được thực hiện tương tự như thí nghiệm 1 và 2. Tuy nhiên, mẫu thịt đầu tôm (200 g/mẫu) sau khi nghiền với tỷ lệ dung môi (nước cất) cố định 1: 1 sẽ được tiền xử lý ở các chế độ nhiệt độ và thời gian khác nhau (24 nghiệm thức). Môi trường gia nhiệt là nước đã được chuẩn bị đến trên mức nhiệt độ khảo sát 5C, đặt các mẫu thịt đầu tôm cần xử lý vào. Chú ý khi nhiệt độ tâm của dịch đạt nhiệt độ cần khảo sát thì mới bắt đầu tính thời gian. Tương ứng với từng nghiệm thức khảo sát, mẫu được chuyển sang thuỷ phân ngay với thời gian thủy phân được lựa chọn từ thí nghiệm 1 và nhiệt độ thủy phân cũng cố định ở nhiệt độ phòng (30°C).
Chỉ tiêu theo dõi: Hiệu suất thủy phân protein và đạm hòa tan có trong mẫu khảo sát.
Kết quả thu nhận:
Phương trình tuyến tính xác định ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tiền xử lý thịt đầu tôm giúp hiệu quả thủy phân protein từ thịt đầu tôm sú đạt tốt nhất.
Xác định thông số tiền xử lý (nhiệt độ và thời gian) tối ưu để quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease nội bào đạt cao nhất.
3.3.6 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng pH môi trường đến hiệu suất thủy phân protein bằng enzyme protease nội bào trong thịt đầu tôm protein bằng enzyme protease nội bào trong thịt đầu tôm
Mục đích: Xác định được điều kiện pH của dung môi thích hợp giúp quá trình thủy phân protein bằng enzyme nội tại có trong thịt đầu tôm đạt hiệu quả tốt nhất.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố. Nhân tố E: pH của dung môi sử dụng để thủy phân protein
E1: pH = 4 E2: pH = 5 E5: pH = 8
E4: pH = 7 E7: pH = 10 Mẫu đối chứng: dung môi sử dụng là nước cất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các nhân tố không thay đổi trong quá trình khảo sát là
- Nhiệt độ và thời gian tiền xử lý: sử dụng kết quả tối ưu ở thí nghiệm 3. - Thời gian thủy phân: dựa trên kết quả của thí nghiệm 1.
- Tỉ lệ nguyên liệu và dung môi vẫn cố định ở giá trị 1: 1(w/v, g/mL) và nhiệt độ thủy phân ở 30C (nhiệt độ phòng).
Ứng với mỗi nghiệm thức thời gian là một mẫu thử, lặp lại 3 lần. Số nghiệm thức: 171 8 nghiệm thức.
Số mẫu thí nghiệm: 8 nghiệm thức x 3 = 24 mẫu.
Tiến hành thí nghiệm: Khảo sát được thực hiện tương tự như thí nghiệm 1, 2 và 3. Thay thế nước cất bằng các dung môi có pH khảo sát (pH 4 và 5 sử dụng đệm citrate, pH 6, 7 và 8 sử dụng đệm soresen, pH 9 và 10 sử dụng đệm glycine NaOH).
Chỉ tiêu theo dõi: Hiệu suất thủy phân của protein và đạm hòa tan có trong mẫu khảo sát.
Kết quả thu nhận:
Hiệu suất thủy phân protein trong thịt đầu tôm bằng protease nội bào tương ứng với từng nghiệm thức.
Xác định loại dung dịch đệm sử dụng và pH thích hợp giúp hiệu suất thủy phân protein đạt cao nhất.
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 THÀNH PHẦN HÓA LÝ CƠ BẢN CỦA THỊT ĐẦU TÔM SÚ
Việc xác định các đặc điểm hóa lý ban đầu của thịt đầu tôm sú là cơ sở cho việc chuẩn bị nguồn nguyên liệu đồng đều đối với các khảo sát hiệu quả thủy phân protein tiếp theo. Chính vì vậy, giá trị độ ẩm, hàm lượng đạm tổng số và pH ban đầu của nguyên liệu là các thông số cơ bản được quan tâm.
Bảng 4.1: Thành phần hóa lý cơ bản của thịt đầu tôm sú
Thành phần* Giá trị (1)
Độ ẩm (%) 85,42 ± 0,69
Đạm tổng số (%) CBƯ 12,62 ± 0,31
CBK 86,75 ± 6,24
pH 7,70 ± 0,17
*Kết quả của 5 lần lấy mẫu, 3 lần lặp lại/mẫu
Từ kết quả khảo sát cho thấy, thịt đầu tôm sú là nguồn nguyên liệu có hàm lượng đạm khá cao (trung bình 12,62%, tính theo căn bản ướt và hơn 80% hàm lượng chất khô trong nguyên liệu) – điều này chứng tỏ tiềm năng có thể khai thác nguồn nguyên liệu này cho quá trình ly trích protein. So sánh với nghiên cứu trước đó của Tran et al. (2011), hàm lượng đạm tổng số trong nguồn nguyên liệu này cũng đạt giá trị xấp xỉ - khoảng 83,72 ± 3,14% (tính theo căn bản khô). Tuy nhiên, một điều cần lưu ý là nguyên liệu đầu tôm này có giá trị pH khá cao (trung bình 7,7), chứng tỏ mức độ tươi của nguyên liệu kém. Thực tế khảo sát cho thấy, trong quá trình sản xuất tôm đông lạnh tại các nhà máy sản xuất ở Thới Bình (Cà Mau), chỉ có thành phẩm là thân tôm mới được chú ý kiểm soát nhiệt độ trong toàn tiến trình chế biến. Các phụ phẩm như đầu tôm phần lớn chỉ được ướp đá, đổ xóa và sau mỗi ca sản xuất sẽ bán lại cho các thương lái. Việc phân tách thịt đầu tôm và vỏ tôm chỉ được thực hiện ở các phân xưởng phụ. Chính thời gian xử lý dài (thịt đầu tôm chỉ được thu mua lại từ thương lái trong khoảng 12 ÷ 15 giờ) cùng thời gian vận chuyển từ Cà Mau về đến Cần Thơ khoảng 5 tiếng chính là nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi sinh hóa sau khi chết của tôm xảy ra nhanh, đặc biệt với nguồn liệu thịt đầu tôm chứa các nội tạng, gạch tôm là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển (Seaqip, 2006). Chính vì vậy, việc nghiên cứu trữ đông thịt đầu tôm cũng như xác định thời gian thủy phân phù hợp tạo dịch thủy phân chưa có mùi lạ, có khả năng sử dụng trong chế biến thực phẩm.
4.2 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN THUỶ PHÂN PROTEIN TỪ THỊT ĐẦU TÔM SÚ THÍCH HỢP SÚ THÍCH HỢP
Thời gian là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến quá trình thuỷ phân. Thời gian quá thấp không đủ thời gian để enzyme thuỷ phân, còn thời gian quá dài sẽ rất dễ chuyển sang hiện tượng tự phân tạo ra mùi hôi thối, không chấp nhận được. Vì vậy, muốn tìm điều kiện thích hợp cho quá trình thuỷ phân việc xác định thời gian thuỷ phân là điều kiện cần thiết đầu tiên cần được quan tâm. Sự thay đổi hiệu suất thuỷ phân protein từ thịt đầu tôm sú theo thời gian được thể hiện theo hình 4.1 (kết quả thống kê được trình bày ở phụ lục 2).
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5h 6h 7h 8h 9h H àm lư ợn g pro te in h òa ta n (% CB K ) H iệ u su ất th ủy p hâ n (% D H )
Thời gian (giờ)
%DH Hàm lượng protein hoà tan
Hình 4.1 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất thuỷ phân protein bằng protase nội bào trong thịt đầu tôm
Từ kết quả thể hiện ở đồ thị hình 4.1 cho thấy hàm lượng protein hoà tan tăng tuyến tính với sự gia tăng thời gian thủy phân. Thời gian thuỷ phân 5 giờ, hàm lượng protein hoà tan chỉ có 3,65%CBK (số liệu ở phần phụ lục) nhưng khi tăng thời gian lên 9 giờ thì hàm lượng protein hoà tan đã tăng gần 2 lần. Bên cạnh đó, hiệu suất thuỷ phân cũng tăng khi tăng thời gian thuỷ phân. Ở thời gian 5 giờ, hiệu suất thủy phân chỉ có 0,86% nhưng khi thời gian 9 giờ đã tăng gấp 5 lần. Qua đó cho thấy thời gian thủy phân ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất thủy phân lẫn hàm lượng protein hòa tan. Khi thời gian thủy phân từ 5 ÷ 6 giờ thời gian không đủ để enzyme tiếp xúc và phân cắt protein nên hiệu suất thủy phân rất thấp dưới 1%. Tăng thời gian thủy phân từ 7 ÷ 8 giờ, enzyme đủ thời gian để tiếp xúc và phân cắt protein nên
nhưng dịch thuỷ phân có mùi hôi và bọt khí. Điều này có lẽ là do các vi sinh vật hiếu khí phát triển sinh ra protease phân giải protein và sản phẩm của quá trình là hydro sulfua, indol, scatol, butyric,… tạo mùi khó chịu. Đó là hiện tượng thối rữa thịt, không đáp ứng mục đích sử dụng cho thực phẩm. Vì vậy, thời gian thuỷ phân thích hợp là 8 giờ để được hiệu suất thuỷ phân tốt và chưa phát sinh mùi lạ.
Mặc dù thời gian thủy phân 8 giờ là khá ngắn so với một số các khảo sát khác, điển hình như nghiên cứu của Randriamahatody et al. (2011) đề nghị thời gian thủy phân thịt đầu tôm sú là 22 giờ hay nghiên cứu của Trần Thị Hồng Nghi và ctv (2009) đề xuất thời gian thủy phân protein từ phụ phẩm cá tra là 18 giờ. Tuy nhiên, dịch thủy phân được sử dụng trong chế biến thức ăn gia súc. Các nghiên cứu ứng dụng dịch thủy phân protein trong chế biến các sản phẩm thực phẩm, điển hình như nghiên cứu của Nilsang et al. (2004) đã đề xuất thời gian thủy phân phụ phẩm cá sardine (từ quá trình sản xuất cá đóng hộp) là 6 giờ để tạo dịch protein cá cô đặc (fish soluble concentrate) hay bột protein cá (fish protein hydrolase). Nghiên cứu của Lý Thị Minh Phương (2013) đã đề nghị thời gian thủy phân 8 giờ là thích hợp để sản xuất dịch thủy phân từ thịt hàu biển và sau đó sử dụng trong chế biến thực phẩm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});