Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu đầu xương cá Chẽm được thực hiện theo sơ đồ sau:
Hình 2.2. Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu cá Chẽm
2.2.2. Quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân từ đầu xương cá Chẽm
Dựa trên sự tham khảo của một số công trình nghiên cứu về sự thủy phân nguyên liệu còn lại sau quá trình chế biến bằng enzyme[7,17]. Có quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân đầu cá Chẽm được đề xuất như sau:
25
Hình 2.3. Qui trình sản xuất dịch đạm thủy phân từ đầu, xương cá Chẽm
Lipid Đầu xương cá Chẽm xay nhỏ Thủy phân bằng enzyme Alcalase Thủy phân bằng Flavourzyme Bất hoạt enzyme Lọc Dịch lọc Ly tâm Dịch đạm thủy phân Bã lọc Cặn ly tâm Sấy phun Bột protein
26
Thuyết minh quy trình:
Đầu, xương cá Chẽm mua về loại bỏ mang, nội tạng sau đó đem rửa sạch và đã xay nhỏ, được thủy phân bằng enzyme Alcalase với tỷ lệ nước/nguyên liệu và tỷ lệ enzyme/nguyên liệu nhất định. Quá trình thuỷ phân được thực hiện ở nhiệt độ và thời gian nhất định, pH tự nhiên của bản thân nguyên liệu. Nhiệt độ được duy trì ổn định nhờ bể ổn nhiệt. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân thì ức chế hoạt động của enzyme ở 90°C trong 15 phút.
Sau đó tiếp tục thủy phân với enzyme Flavourzyme tỷ lệ enzyme/nguyên liệu nhất định. Quá trình thuỷ phân được thực hiện ở nhiệt độ và thời gian nhất định, pH tự nhiên của bản thân nguyên liệu. Nhiệt độ được duy trì ổn định nhờ bể ổn nhiệt. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân thì ức chế hoạt động của enzyme ở 90°C trong 15 phút.
Hỗn hợp sau khi thủy phân được cho qua rây để tách riêng phần rắn (xương) và dịch lọc. Phần dịch đem ly tâm bằng máy ly tâm lạnh với tốc độ 3600 vòng/phút, ở nhiệt độ thường. Sau khi ly tâm có dầu cá ở trên cùng, dịch đạm thủy phân có màu hơi vàng ở giữa và cặn ly tâm ở đáy. Tách riêng dịch đạm thủy phân rồi đem đi bảo quản đông ở nhiệt độ -180C.
2.2.3.Thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân đầu
xương cá Chẽm bằng enzyme Alcalase và Flavourzyme
Các thông số nghiên cứu cho quá trình thủy phân là tỷ lệ E/NL, nhiệt độ thủy phân và thời gian thủy phân. Để lựa chọn các thông số thích hợp dựa trên các chỉ tiêu đánh giá hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ acid amin và nitơ amoniac.
2.2.3.1. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Alcalase/nguyên liệu (E/NL) thích hợp
Mục đích thí nghiệm:
Xác định tỷ lệ enzymeAlcalase thích hợp để thủy phân đầu xương cá Chẽm thu được sản phẩm thủy phân có hiệu suất thu hồi nitơ và nitơ acid amin cao.
27
Cách tiến hành:
Đầu, xương cá Chẽm đã xay nhỏ đông lạnh, được rã đông rồi cho vào 5 cốc thủy tinh 250 ml mỗi cốc 100g nguyên liệu. Tiến hành thủy phân 5 mẫu với các thông số cố định sau: tỷ lệ N/NL là 1:1 (tức 100ml nước), nhiệt độ thủy phân 50°C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 2 giờ, tỷ lệ E/NL ở mẫu từ 1 đến 5 lần lượt là 0,1%;0,3%; 0,5%; 0,7% và 0,9%. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút.
Sau đó để nhiệt độ hạ xuống 500C rồi tiếp tục thủy phân với enzyme Flavourzyme với các thông số sau: nhiệt độ thủy phân 50°C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 2 giờ, tỷ lệ E/NL là 0,3%. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút. Sau đó dùng rây để tách riêng phần xương và dịch lọc.
Phần dịch lọc đem ly tâm, thu được ba phần là lipid, dịch thủy phân, cặn ly tâm. Dịch thủy phân được đem đi xác định hiệu suất thu hồi nitơ hàm lượng nitơ acid amin và hàm lượng nitơ amoniac.Từ đó, làm cơ sở để lựa chọn tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp.
28
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Alcalase thích hợp
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh (100g)
Thủy phân bằng enzyme alcalase(N/NL là1:1, nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 2 giờ), tỷ lệ E/NL:
Rã đông Mẫu 1 (0,1%) Mẫu 3 (0,5%) Mẫu 5 (0,9%) Mẫu 2 (0,3%) Mẫu 4 (0,7%) Lọc
Xác định Nitơ acid amin, Nitơ amoniac và hiệu suất thu hồi Nitơ
Dịch thủy phân Li tâm Chọn tỷ lệ thích hợp đối với Alcalase Bã lọc Cặn li tâm và Dầu Thủy phân bằng Flavourzyme , nhiệt độ 500C, pH
tự nhiên, thời gian 2 giờ), tỷ lệ E/NL: 0,3%
29
2.2.3.2. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp
Mục đích thí nghiệm:
Xác định được nhiệt độ thủy phân thích hợp để thủy phân đầu xương cá Chẽm thu được sản phẩm thủy phân có hiệu suất thu hồi nitơ và nitơ acid amin cao. Cách tiến hành:
Đầu và xương cá Chẽm đã xay nhỏ đông lạnh, được rã đông rồi cho vào 5 cốc thủy tinh 250 ml mỗi cốc 100g nguyên liệu. Tiến hành thủy phân 5 mẫu với các thông số cố định sau: tỷ lệ N/NL là 1:1 (tức 100ml nước), tỷ lệ E/NL thích hợp đã xác định ở trên, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 4 giờ, nhiệt độ thủy phân của mẫu từ 1 đến 5 lần lượt là 400C, 450C , 500C, 550C và 600C. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút.
Sau đó tiếp tục thủy phân với enzyme Flavourzyme với các thông số sau: nhiệt độ thủy phân 50°C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 2 giờ, tỷ lệ E/NL là 0,3%. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút. Sau đó dùng rây để tách riêng phần xương và dịch lọc.
Phần dịch lọc đem ly tâm, thu được ba phần là lipid, dịch thủy phân, cặn ly tâm. Dịch thủy phân được đem đi xác định hiệu suất thu hồi nitơ hàm lượng nitơ acid amin và hàm lượng nitơ amoniac.Từ đó, làm cơ sở để lựa chọn nhiệt độ thủy phân thích hợp so với nguyên liệu.
30
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thích hợp
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh (100g)
Thủy phân bằng enzyme alcalase(N/NL là1:1, pH tự nhiên, thời gian 2 giờ), tỷ lệ E/NL: thích hợp, nhiệt độ thủy phân:
Rã đông Mẫu 1 (400C) Mẫu 3 (500C ) Mẫu 5 (600C ) Mẫu 2 (450C ) Mẫu 4 (550C ) Lọc
Xác định Nitơ acid amin, Nitơ amoniac và hiệu suất thu hồi Nitơ
Dịch thủy phân Li tâm
Chọn nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với Alcalase
Bã lọc
Cặn li tâm và Dầu Thủy phân bằng Flavourzyme , nhiệt độ 500C, pH tự
nhiên, thời gian 2 giờ), tỷ lệ E/NL: 0,3%
31
2.2.3.3. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp
Mục đích thí nghiệm:
Xác định được thời gian thủy phân thích hợp để thủy phân đầu xương cá Chẽm thu được sản phẩm thủy phân có nitơ acid amin và hiệu suất thu hồi nitơ cao. Cách tiến hành:
Đầu xương cá Chẽm đã xay nhỏ đông lạnh, được rã đông rồi cho vào 5 cốc thủy tinh 250ml mỗi cốc 100g nguyên liệu. Tiến hành thủy phân 5 mẫu với các thông số cố định sau: tỷ lệ N/NL là 1:1 (tức 100ml nước), tỷ lệ E/NL và nhiệt độ thích hợp đã xác định ở trên, pH tự nhiên, thời gian thủy phân ở mẫu 1 đến 5 lần lượt là 1h, 2h, 3h, 4h, 5h. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút.
Sau đó hạ nhiệt độ xuống 500C rồi tiếp tục thủy phân với enzyme Flavourzyme với các thông số sau: nhiệt độ thủy phân 50°C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 2 giờ, tỷ lệ E/NL là 0,3%. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút. Sau đó dùng rây để tách riêng phần xương và dịch lọc.
Phần dịch lọc đem ly tâm, thu được ba phần là lipid, dịch thủy phân, cặn ly tâm. Dịch thủy phân được đem đi xác định hàm lượng nitơ acid amin, hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac.Từ đó, làm cơ sở để lựa chọn thời gian thủy phân thích hợp đối với Alcalase.
32
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thích hợp
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh (100g)
Thủy phân bằng enzyme alcalase(N/NL là1:1, pH tự nhiên, tỷ lệ E/NLopt, nhiệt độ thủy phân opt, thời gian:
Rã đông Mẫu 1 (1h) Mẫu 3 (3h ) Mẫu 5 (5h ) Mẫu 2 (2h ) Mẫu 4 (4h ) Lọc
Xác định Nitơ acid amin, Nitơ amoniac và hiệu suất thu hồi Nitơ
Dịch thủy phân Li tâm
Chọn thời gian thủy phân thích hợp đối với Alcalase Bã lọc
Cặn li tâm và Dầu Thủy phân bằng Flavourzyme , nhiệt độ 500C, pH
tự nhiên, thời gian 2 giờ), tỷ lệ E/NL: 0,3%
33
2.2.3.4. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme/nguyên liệu
(E/NL) thích hợp
Mục đích thí nghiệm:
Xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme so với nguyên liệu thích hợp để thủy phân đầu xương cá Chẽm thu được sản phẩm thủy phân có hàm lượng nitơ acid amin và hiệu suất thu hồi nitơ cao.
Cách tiến hành:
Sau khi lựa chọn chế độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Alcalase, ta cố định chế độ thủy phân này và tiếp tục xác định chế độ thủy phân thích hợp cho enzyme Flavourzyme ở giai đoạn sau.
Đầu, xương cá Chẽm đã xay nhỏ đông lạnh, được rã đông rồi cho vào 5 cốc thủy tinh 250 ml mỗi cốc 100g nguyên liệu. Tiến hành thủy phân 5 mẫu với các thông số tối ưu cho enzyme Alcalase ( đã xác định ở trên). Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút.
Sau đó để nhiệt độ hạ xuống 500C rồi tiếp tục thủy phân với enzyme Flavourzyme với các thông số như sau: nhiệt độ thủy phân 50°C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 2 giờ, tỷ lệ E/NL ở mẫu từ 1 đến 5 lần lượt là 0,1%;0,3%; 0,5%; 0,7% và 0,9%. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút. Sau đó dùng rây để tách riêng phần xương và dịch lọc.
Phần dịch lọc đem ly tâm, thu được ba phần là lipid, dịch thủy phân, cặn ly tâm. Dịch thủy phân được đem đi xác định hàm lượng nitơ acid amin, hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac.Từ đó, làm cơ sở để lựa chọn tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp.
34
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh (100g)
Thủy phân bằng enzyme alcalase (chế độ thủy phân thích hợp)
Rã đông
Lọc
Xác định Nitơ acid amin, Nitơ amoniac và hiệu suất thu hồi Nitơ
Dịch thủy phân Li tâm Chọn tỷ lệ thích hợp đối với Flavourzyme Bã lọc Cặn li tâm và Dầu Mẫu 1 (0,1%) Mẫu 3 (0,5%) ) Bất hoạt enzyme Mẫu 5 (0,9%) ) Mẫu 2 (0,3% ) Mẫu 4 (0,7%) )
Thủy phân bằng Enzyme Flavourzyme , nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 2 giờ), tỷ lệ E/NL:
35
2.2.3.5. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme Flavourzyme
Mục đích thí nghiệm:
Xác định nhiệt độ thủy phân enzyme Flavourzyme so với nguyên liệu thích hợp để thủy phân đầu xương cá Chẽm thu được sản phẩm thủy phân có hàm lượng nitơ acid amin và hiệu suất thu hồi nitơ cao.
Cách tiến hành:
Sau khi lựa chọn chế độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Flavourzyme, ta cố định chế độ thủy phân này và tiếp tục xác định chế độ thủy phân thích hợp cho enzyme Flavourzyme.
Đầu, xương cá Chẽm đã xay nhỏ đông lạnh, được rã đông rồi cho vào 5 cốc thủy tinh 250 ml mỗi cốc 100g nguyên liệu. Tiến hành thủy phân 5 mẫu với các thông số tối ưu cho enzyme Alcalase ( đã xác định ở trên). Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút.
Sau đó tiếp tục thủy phân với enzyme Flavourzyme với các thông số sau: như sau: nhiệt độ thủy phân 50°C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 2 giờ, tỷ lệ E/NL ở mẫu từ 1 đến 5 lần lượt là 400C, 450C , 500C, 550C và 600C. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút. Sau đó dùng rây để tách riêng phần xương và dịch lọc.
Phần dịch lọc đem ly tâm, thu được ba phần là lipid, dịch thủy phân, cặn ly tâm. Dịch thủy phân được đem đi xác định hàm lượng nitơ acid amin, hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac.Từ đó, làm cơ sở để lựa chọn nhiệt độ thích hợp.
36
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thích hợp cho enzyme Flavourzyme
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh (100g)
Thủy phân bằng enzyme alcalase (chế độ thủy phân thích hợp)
Rã đông
Lọc
Xác định Nitơ acid amin, Nitơ amoniac và hiệu suất thu hồi Nitơ
Dịch thủy phân Li tâm
Chọn nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với Flavourzyme Bã lọc Cặn li tâm và Dầu Mẫu 1 (400C) Mẫu 3 (500C) ) Bất hoạt enzyme Mẫu 5 (600C) ) Mẫu 2 (450C) Mẫu 4 (550C) )
Thủy phân bằng Enzyme Flavourzyme, pH tự nhiên, thời gian 2h), tỷ lệ E/NL:opt, nhiệt độ:
37
2.2.3.6. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho enzyme
Flavourzyme
Mục đích thí nghiệm:
Xác định thời gian thủy phân enzymeFlavourzyme so với nguyên liệu thích hợp để thủy phân đầu xương cá Chẽm thu được sản phẩm thủy phân có hàm lượng nitơ acid amin và hiệu suất thu hồi nitơ cao.
Cách tiến hành:
Sau khi lựa chọn chế độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Flavourzyme, ta cố định chế độ thủy phân này và tiếp tục xác định chế độ thủy phân thích hợp cho enzyme Flavourzyme.
Đầu, xương cá Chẽm đã xay nhỏ đông lạnh, được rã đông rồi cho vào 5 cốc thủy tinh 250 ml mỗi cốc 100g nguyên liệu. Tiến hành thủy phân 5 mẫu với các thông số tối ưu cho enzyme Alcalase ( đã xác định ở trên). Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút.
Sau đó hạ nhiệt độ xuống 500C rồi tiếp tục thủy phân với enzyme Flavourzyme với các thông số sau: như sau: nhiệt độ thủy phân 50°C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 2 giờ, tỷ lệ E/NL ở mẫu từ 1 đến 5 lần lượt là 1h, 2h, 3h, 4h, 5h. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90°C trong 15 phút. Sau đó dùng rây để tách riêng phần xương và dịch lọc.
Phần dịch lọc đem ly tâm, thu được ba phần là lipid, dịch thủy phân, cặn ly tâm. Dịch thủy phân được đem đi xác định hàm lượng nitơ acid amin, hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac.Từ đó, làm cơ sở để lựa chọn thời gian thích hợp.
38
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thích hợp cho enzyme
Flavourzyme
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh (100g)
Thủy phân bằng enzyme alcalase (chế độ thủy phân thích hợp)
Rã đông
Lọc
Xác định Nitơ acid amin, Nitơ amoniac và hiệu suất thu hồi Nitơ
Dịch thủy phân Li tâm
Chọn thời gian thủy phân thích hợp đối với Flavourzyme Bã lọc Cặn li tâm và Dầu Mẫu 1 (1h) Mẫu 3 (3h) Bất hoạt enzyme Mẫu 5 (5h) Mẫu 2 (2h) Mẫu 4 (4h)
Thủy phân bằng Enzyme Flavourzyme, pH tự nhiên, tỷ lệ E/NL:opt, nhiệt độ opt, thời gian:
39
PHẦN 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐẦU XƯƠNG CÁ CHẼM
Thành phần hóa học cơ bản của đầu xương cá Chẽm được thể hiện trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu và xương cá Chẽm
Thành phần Hàm lượng (%)
Nước 61,26
Protein 17,42
Lipid 8,43
Tro 10,37
Kết quả cho thấy đầu xương cá Chẽm chứa các thành phần cơ bản bao gồm nước, protein, lipid và khoáng lần lượt là: 61,26%, 17,42%, 8,43% và 10,37%. Kết quả cho thấy hàm lượng protein của đầu xương cá Chẽm cao. Vì vậy, đầu và xương cá Chẽm có thể được tận dụng để thu hồi protein bằng cách sản xuất dịch đạm thủy phân.
3.2. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN ĐẦU VÀ XƯƠNG CÁ CHẼM BẰNG ENZYME ALCALASE VÀ ENZYME