7. Cấu trúc luận văn
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc
Vào năm 1982, E.M Civit và các đồng sự [12] đã tiến hành thực hiện xác định sự ảnh hƣởng của pH và nhiệt độ đến việc thu hồi lƣợng protein và mỡ bằng sự keo tụ từ nƣớc thải chế biến thủy sản. Kết quả nghiên cứu cho thấy, lƣợng nhiệt đƣợc cấp vào phải trên 650C, nhƣng nhiệt độ trên 75 - 800
hiệu suất thu hồi cũng không đƣợc cải thiện. pH tối ƣu cho quá trình là khoảng 5,6 - 5,9. Sự kết hợp giữa hai yếu tố là nhiệt độ và pH làm cho hiệu suất thu hồi cao hơn so với các quá trình riêng lẻ, COD giảm đƣợc tối đa.
T. Bourtooma và các đồng sự [16] đãkiểm nghiệm các phƣơng pháp liên quan đến quá trình thu hồi protein trong nƣớc rửa surimi bởi việc thay đổi độ pH, sử dụng dung môi hữu cơ và kiểm tra đặc tính của protein đƣợc thu hồi vào năm 2009. Surimi là protein dạng sợi với hàm lƣợng cao đƣợc sản xuất từ thịt cá đã tách xƣơng bằng biện pháp cơ học, sau đó đƣợc rửa với nƣớc lạnh. Surimi đƣợc xem là một nguồn nguyên liệu tiềm năng cho hàng loạt sản phẩm khác nhau mà càng trở nên phổ biến hơn do kết cấu đồng nhất và hàm lƣợng dinh dƣỡng cao (Park & Morrissey, 2000). Trong qui trình sản xuất surimi công nghiệp, thịt cá đƣợc rửa nhiều lần với nƣớc lạnh để loại bỏ hết các sarcoplasmic protein và tạp chất nhƣ lipid để loại bỏ mùi và vị của sản phẩm. Sau quá trình rửa, xấp xỉ 40 -50 g/100 g thịt cá (chứ phần lớn protein tan trong nƣớc) bị mất đi trong qui trình. Do đó, 40 - 50 g/100 g sản phẩm đã bị lãng phí đƣợc xem là nguồn thu hồi tiềm năng. Trong ngành công nghiệp thủy sản, phế phẩm rắn của quá trình sản xuất surimi đƣợc chuyển thành thức ăn động vật hoặc thức ăn cho cá. Sự gia tăng các mối lo ngại về tác động tiêu cực của nƣớc thải đã dẫn đến những nghiên cứu về việc thu hồi protein trong nƣớc thải surimi. Protein thu hồi từ nƣớc thải surimi không những giảm tác động tiêu cực đến môi trƣờng và chi phí xử lý nƣớc thải mà còn đem lại lợi nhuận. Rất nhiều nghiên cứu đã đƣợc xuất bản trong lĩnh vực thu hồi protein từ qui trình sản xuất surimi. Vi lọc là hệ thống đƣợc chọn nhằm thu hồi protein với chất lƣợng cao (Horton, Goldsmith, & Zall, 1972). Lin và cộng sự (1995) [17] đã thu hồi protein dạng sợi từ nƣớc rửa surimi bằng cách dùng vi lọc. Vấn đề của vi lọc là nghẹt màng (Morr, 1976). Jaouen và Quemeneur (1992) đã lƣu ý rằng quá trình vi lọc mà không có tiền xử lý là không khả thi. Tuy nhiên,
Mireles DeWitt and Morrissey (2002) cho thấy rằng protein có khối lƣợng phân tử lớn có thể tƣơng tác với màng có thể bị loại bỏ mà không làm giảm hoạt tính của protease bằng cách điều chỉnh pH của nƣớc rửa đến giá trị pH = 6 và sau đó gia nhiệt nhanh tới 60o
C. Huang, Chen và Morrissey (1998) [14] đã phân tích quá trình nghẹt màng vi lọc nƣớc rửa surimi. Họ thấy rằng quá trình nghẹt xảy ra do sự tắc nghẽn của lỗ màng bởi các cặn rắn gây ra. Nỗ lực kết hợp gia nhiệt Ohmic và vi lọc nƣớc rửa surimi cũng đã đƣợc nghiên cứu. Huang, Chen và Morrissey (1997) đã nghiên cứu ảnh hƣởng của gia nhiệt Ohmic (70oC) lên khả năng đông tụ của protein trong nƣớc rửa surimi và họ nhận thấy rằng protein tan trong nƣớc có thể đƣợc loại bỏ; tuy nhiên, mối quan tâm ở đây là khả năng thủy phân protein gây ra bởi nhiệt độ. Khi protein trở nên hoạt động hơn thì có khả năng sẽ có một số thay đổi nhỏ làm ảnh hƣởng đến sản phẩm cuối cùng (Scopes, 1994). Mặc dù một số tác nhân keo tụ nhƣ sắt (III) clorua và nhôm sulfate có thể đƣợc sử dụng trong quá trình đông tụ protein, những chất này vẫn không đƣợc sử dụng do độc tính cao thậm chí ở nồng độ rất thấp (Marti, Roekel, Aspe và Kanda, 1994).
Phƣơng pháp nhƣ kết tủa bằng thay đổi pH và sử dụng dung môi hữu cơ có thể đƣợc thay thế để thu hồi protein tan trong nƣớc rửa surimi. Lợi ích của phƣơng pháp này liên quan đến chất lƣợng, số lƣợng và mục đích sử dụng của protein thu đƣợc cần đƣợc nghiên cứu. Tuy nhiên, việc sử dụng ethanol trong qui trình có thể dẫn đến việc tăng chi phí sản xuất cũng nhƣ việc các dung môi bay hơi ảnh hƣởng đến an toàn của công ty. Mục đích của nghiên cứu này là thử nghiệm phƣơng pháp thay đổi pH và dùng dung môi hữu cơ trong việc kết tủa protein tan và phân tích lƣợng protein thu đƣợc
Raweewan Tacharatanamanee và các đồng nghiệp [15] đã xác định tính khả thi của việc sử dụng siêu lọc và vi lọc cho việc tách protein từ nƣớc rửa surimi. Màng lọc là một trong những phƣơng pháp có tiềm năng lớn trong
việc tập trung, phân tách và lọc vật liệu hòa tan và không hòa tan trong thủy sản. Khi một lƣợng nhỏ protein cần đƣợc tách, các kỹ thuật nhƣ sắc ký, tách ái lực, điện di có thể đƣợc sử dụng khá hiệu quả. Tuy nhiên, trong phần lớn trƣờng hợp, cần phải tách một lƣợng lớn protein từ dung dịch. Phƣơng pháp màng lọc là một kỹ thuật tách có tiềm năng để sử dụng cho các ứng dụng quy mô lớn.
Ứng dụng màng lọc trong công nghiệp thủy sản chỉ mới bắt đầu trỗi lên, nhƣng việc tăng lên về số lƣợng các nghiên cứu đƣợc công bố và đăng ký bằng sang chế gợi ra một sự phát triển rõ ràng trong những năm gần đây. Nhờ những phát triển về công nghệ, các phƣơng pháp siêu lọc và vi lọc đã đƣợc sử dụng rất thành công trong việc thu hồi các protein tan và không tan từ nƣớc rửa surimi. Protein đƣợc thu hồi bởi phƣơng pháp siêu lọc chủ yếu là protein sợi cơ. Các protein này có các tính chất chức năng và thành phần tƣơng đƣơng với protein trong surimi. Vì vậy nó có thể đƣợc bổ sung lại vào surimi để tăng chất lƣợng. Chất tan đƣợc thu hồi bởi vi lọc là hỗn hợp của nƣớc hòa tan protein và enzyme. Tuy nhiên, hai vấn đề chính của siêu lọc và vi lọc là: (1) tắc nghẽn màng, có thể dẫn đến dòng thẩm thấp và thay đổi tính chất lọc của màng, (2) dòng chảy qua màng bị tắc nghẽn do tăng độ nhớt.
Tƣơng tự, năm 2012, J.J. Stine và các cộng sự [13] tiến hành nghiên cứu thu hồi protein từ nƣớc rửa trong quá trình làm surimi cá minh thái bằng cách sử dụng màng lọc thƣơng mại và tính chất đặc trƣng của vật liệu thu hồi. Một đơn vị đƣợc trang bị các màng thành phần sẽ tập trung protein từ nƣớc rửa. Màng lọc dùng để thu hồi và điều chỉnh mẫu surimi đã đƣợc phân tích thành phần, quá trình oxi hóa lipid, màu sắc, sodium dodecyl sulfate (natri dodecyl sulfat), gel điện di, các axit amin và khoán chất. Màng tập trung thêm surimi và điều chỉnh surimi đƣợc theo dõi trong 180 ngày ở -20oC. Màng tập trung có độ ẩm và lipid cao hơn đáng kể, nhƣng hàm lƣợng protein lại thấp hơn
surimi. Các axit amin đƣợc so sánh để kiểm soát surimi và protein đƣợc thu hồi có giá trị dinh dƣỡng tƣơng tự nhƣ surimi. Kết quả cho thấy việc bổ sung 5% màng tập trung vào surimi sẽ không ảnh hƣởng xấu đến việc bảo quản ở - 20oC và protein thu đƣợc từ nƣớc rửa có thể sử dụng để thu hồi protein trong cá hoặc bổ sung lại cho surimi. Để tăng năng suất và cải thiện việc sử dụng nguồn tài nguyên thủy sản, ngành sản xuất surimi đang tìm kiếm những công nghệ mới để thu hồi protein và các vật liệu khác từ nƣớc rửa. Màng lọc là một sự lựa chọn đầy hứa hẹn. Ngoài những lợi ích từ việc phục hồi protein, các màng lọc có thể làm giảm số lƣợng các chất này trong nƣớc thải.