1.3.1.1. Dịch đạm thủy phân
Dịch đạm thủy phân là sản phẩm của quá trình thủy phân. Khi cô đặc thì chúng sẽ thành dịch đạm cô đặc.
Đối với cá thì dịch có màu vàng nhạt, trong suốt, có mùi thơm đặc trưng, thoảng mùi cá, với tôm là màu vàng xám hoặc nâu đen tùy chất lượng nguyên liệu ban đầu.
Thành phần chủ yếu của dịch đạm thủy phân là các axit amin, các peptid, polypeptide tan. Ngoài ra thì trong dịch đạm thủy phân còn chứa một lượng nhỏ khoáng và lipid.
1.3.1.2. Bột đạm thủy phân
Bột đạm thủy phân cũng là một trong những dạng của quá trình thủy phân từ cá. Dịch đạm thủy phân được đem đi cô đặc và sấy khô thì thu được bột đạm thủy phân (bột đạm hòa tan). Thực chất của quá trình sản xuất bột đạm từ cá bằng phương pháp sử dụng protease là quá trình thủy phân protein để tạo các peptid và các axit amin dưới tác động của hệ protease nội tại và enzyme bổ sung từ ngoài vào [1]. Bột đạm thủy phân có hàm lượng protein cao khoảng 70%, lipid khoảng 0,5% và tỷ lệ nitơ dễ hấp thụ cao, rất có giá trị dinh dưỡng. Có thể sử dụng dưới dạng nguyên chất hoặc phối trộn với các thực phẩm khác.
Bột đạm thủy phân có màu trắng ngà, vàng nhạt hay vàng nâu tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu. Mùi thơm đặc trưng, khi cho vào nước dễ tan, có khả năng tạo gel, dẻo dính.
Bột đạm thủy phân thường được sản xuất từ các loài cá kém giá trị kinh tế hoặc từ các phế liệu cá.
1.3.1.3. Các sản phẩm phụ từ quá trình thủy phân
Bột cặn thủy phân (protein không tan): là lớp dưới cùng sau khi ly tâm dịch thủy phân, được đem đi sấy khô và xay nghiền. Trong bột cặn chứa phần lớn là protein không tan.
Bột khoáng là phần xương thu được sau quá trình thủy phân được đem đi lọc tách xương và rửa sạch. Sau đó đem đi sấy khô và xay nghiền. Trong bột khoáng có chứa các nguyên tố Ca, Mg, P…, một lượng nhỏ protein, lipid chưa thủy phân triệt để. Dầu cá: là lớp trên cùng thu được sau khi ly tâm hỗn hợp có được từ sự thủy phân. Hàm lượng thì phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu. Ngoài ra, trong dầu cá có chứa hàm lượng DHA, EPA… rất tốt cho sức khỏe con người.
1.3.2. Vai trò của sản phẩm thủy phân
Dịch đạm cô đặc và bột đạm hòa tan có thể được ứng dụng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi, đặc biệt là trong nuôi trồng thủy sản. Sản phẩm với nồng độ đạm cao, gồm hỗn hợp các amin cần thiết cho sự phát triển của tôm, cá. Sản phẩm cũng chứa các chất kích thích tiêu hóa. Cho nên khi phối trộn chúng vào thức ăn theo tỷ lệ phù hợp sẽ làm tăng vị ngon và với mùi hấp dẫn sẽ giúp cho tôm, cá nhanh chóng phát hiện và ăn mồi, góp phần cung cấp lượng thức ăn đầu vào cho nuôi trồng thủy sản. Bột đạm thủy phân cũng có thể được dùng trong thực phẩm sản xuất các sản phẩm bột dinh dưỡng cao đạm đối với bột đạm thủy phân có chất lượng cao. Ngoài ra thì nó cũng có thể sử dụng làm phụ gia, gia vị trong thực phẩm.
Dịch đạm cô đặc còn có thể sử dụng để bổ sung trong quá trình làm nước mắm do nó có hàm lượng axit amin cao, làm tăng độ đạm của nước mắm.
Dịch đạm thủy phân có thể dùng trong sản xuất nước mắm công nghiệp khi thêm hương vị của nước mắm, rút ngắn thời gian sản xuất mà hàm lượng đạm axit amin trong đó lại cao.
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Cá ngừ mắt to [14]
Hình 2.1. Cá ngừ mắt to
Tên tiếng anh: Bigeye tuna
Tên khoa học: Thunnus obesus (Lowe, 1839) Ngành (phylum): Chordata
Lớp (class): Actinopterygii
Bộ (order): Perciformes
Họ (family): Scombridae
Giống (genus): Thunnus
Loài (species): Thunnus Obesus
2.1.2. Đầu cá ngừ mắt to
Đầu cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) được thu nhận tại Công ty TNHH Thịnh Hưng, khu công nghiệp Suối Dầu, Khánh Hòa. Khối lượng mỗi đầu 5,5- 6,5 kg.
Đầu cá đã được đông lạnh và được cưa nhỏ, sau đó vận chuyển về phòng thí nghiệm công nghệ chế biến. Tại đây, đầu cá ngừ được rã đông và xay nhỏ, sau đó được cân thành các túi nhỏ, mỗi túi 100g. Các túi nguyên liệu này được bảo quản trong tủ đông ở nhiệt độ t ừ-180C đến -200C cho tới khi sử dụng.
2.1.3. Enzyme Flavourzyme [11]
Enzyme Flavourzyme là một protease được chiết xuất từ nấm Aspergillus
xuất và đã được tổ chức FAO cho phép sử dụng trong thực phẩm. Nó bao gồm tính chất của một endoprotease và exoprotease.
Bảng 2.1. Điều kiện hoạt động tối thích của enzyme FlavourzymeTM
Tên enzyme pH Nhiệt độ (0C)
FlavourzymeTM 5.0 – 7.0 400C-600C
Hiện nay, Flavourzyme được ứng dụng trong thực tế, dùng để thủy phân protein trong thực phẩm. Hoạt độ của nó là 500 LAPU/g (Leucine Amino Peptidase Units). 1LAPU là lượng enzyme cần để thủy phân 1 µmol of L-leucine-pnitroanilide trong 1 phút.
Enzyme này bị bất hoạt ở 850C trong 10 phút hoặc cao hơn. Tuy nhiên, sự khử hoạt tính của Flavourzyme phụ thuộc nhiều vào cơ chất, điều kiện môi trường hoạt động (nồng độ cơ chất, pH …).
2.2. Địa điểm nghiên cứu
• Xác định các thành phần hóa học của đầu cá ngừ, sản phẩm thuỷ phân tại phòng thí nghiệm Hóa Sinh, khoa chế biến, Viện Công nghệ Sinh học và môi trường, Trường Đại học Nha Trang.
• Thủy phân đầu cá ngừ tại Viện Công nghệ Sinh học và môi trường, Trường Đại học Nha Trang.
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Tìm hiểu về cá ngừ và phế liệu cá ngừ, enzyme và quá trình thủy phân bằng enzyme
2.3.2. Xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ mắt to
2.3.3. Nghiên cứu chế độ thủy phân tối ưu đầu cá ngừ mắt to bằng enzyme Flavourzyme
2.3.3.1. Tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu 2.3.3.2. Nhiệt độ thủy phân
2.3.3.3. Thời gian thủy phân
2.3.4. Sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá ngừ mắt to và đánh giá chất lượng sản phẩm
Đầu cá ngừ
Nghiền nhỏ
Xác định thành phần hóa học (nước, protein, lipid, khoáng)
Kết quả
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Xác định thành phần hóa học của phế liệu đầu cá ngừ
Cân khối lượng đầu cá ngừ đã chuẩn bị để xác định các thành phần hoá học. Mỗi thành phần hoá học được lặp lại 3 lần. Kết quả của thí nghiệm là trung bình cộng của 3 lần thí nghiệm trên.
Thành phần hóa học của đầu cá ngừ được xác định theo sơ đồ sau:
2.4.2. Quy trình dự kiến sản xuất các sản phẩm thủy phân
Tỷ lệ enzyme so với NL Nhiệt độ thủy phân. Thời gian thủy phân
Hình 2.3. Quy trình thủy phân dự kiến đầu cá ngừ mắt to
Thuyết minh quy trình
Đầu cá ngừ đông lạnh được rã đông ở trong tủ lạnh qua đêm, nhiệt độ khoảng 4oC. Phần rắn Đầu cá đông lạnh Rã đông Ly tâm Phân ly Thủy phân Tách riêng thành từng phần Cặn ly tâm (dạng bột sệt) Dầu cá Dịch thủy phân Bột đạm hòa tan Sấy phun Bất hoạt enzyme Phần lỏng
Thủy phân: đầu cá sau khi rã đông được đem đi thủy phân trong bể ổn nhiệt ở nhiệt độ và thời gian nhất định để giữ được nhiệt độ thủy phân được ổn định. Trong quá trình thủy phân thực hiện chế độ khuấy đảo nhất định.
Bất hoạt enzyme: bất hoạt enzyme trực tiếp trên thiết bị ổn nhiệt, nhiệt độ bất hoạt là 900C, khuấy đảo đều. Thời gian bất hoạt là 15 phút.
Phân ly: bất hoạt enzyme xong ta tiến hành phân ly bằng cách cho hỗn hợp qua rây để tách xương và dịch lọc.
Ly tâm: phần dịch lọc được đem đi ly tâm. Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm là 30 phút. Ly tâm xong ta thu được 3 phần: phần lipid nổi lên trên, tiếp đó là phần dịch thủy phân và cặn ly tâm (dạng bột sệt) ở dưới đáy. Phần cặn ta đem đi sấy thu được bột đạm không tan.
Cô đặc: phần dịch lỏng được đem đi cô đặc tới độ khô 30% thì ta đem đi sấy phun sẽ thu được bột đạm thủy phân.
2.4.3. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kĩ thuật trong quá trình thủy phân thủy phân
2.4.3.1. Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với các tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là: 0,1%, 0,3%, 0,5% và 0,7%, 0,9%. Thủy phân ở pH tự nhiên của cá, với nhiệt độ thủy phân là 500C, thời gian thủy phân là 2 giờ, tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút, rồi tiến hành lọc để tách xương. Dịch lọc được ly tâm tách riêng thành 3 phần: lipid, dịch thủy phân, và phần cặn. Dịch thủy phân được đem đi xác định đạm tổng số, đạm axit amin. Sau đó tính lượng đạm trong dịch thủy phân thu được từ 100g nguyên liệu đem đi thủy phân.
Mẫu thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ sau:
Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme thích hợp
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ
Bất hoạt enzyme Lọc
Ly tâm Xương
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ
Bất hoạt enzyme Lọc
Xương
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ
Dịch thủy phân Bất hoạt enzyme
Lọc Xương
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh (100g) Rã đông Thủy phân (tg=2h, t0C=500C N/NL=1/1, pH tự nhiên) Bất hoạt enzyme Phân ly Mẫu 1 (0,1%) Mẫu 2 (0,3%) Mẫu 4 (0,7%) lipid Cặn li tâm Phần rắn Xác định đạm tổng số, đạm aa Chọn E/NL thích hợp Mẫu 3 (0,5%) Mẫu 5 (0,9%) Phần lỏng
2.4.3.2. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với 5 nhiệt độ thủy phân khác nhau là 400C, 450C, 500C, 550C, 600C. Thủy phân ở pH tự nhiên của cá trong 2 giờ, với tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1, tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu tối ưu. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút, rồi tiến hành lọc để tách xương. Dịch lọc được ly tâm rồi tách riêng thành 3 phần: lipid, dịch thủy phân, và phần cặn. Dịch thủy phân được đem đi xác định đạm tổng số, đạm axit amin. Sau đó tính lượng đạm trong dịch thủy phân thu được từ 100g nguyên liệu.
Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp
2.4.3.3. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp
Tiến hành 6 mẫu thí nghiệm có thời gian thủy phân lần lượt là: 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ và 6 giờ. Thủy phân ở pH tự nhiên của cá, với tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1, tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu tối ưu và nhiệt độ thủy phân tối ưu. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút, rồi
nhỏ Bất hoạt enzyme Lọc Ly tâm Xương nhỏ Bất hoạt enzyme Lọc Xương nhỏ Dịch thủy phân Bất hoạt enzyme Lọc Xương lạnh (100g) Rã đông
Thủy phân (tg=2h, E/NLopt N/NL=1/1, pH tự nhiên) Bất hoạt enzyme Phân ly Mẫu 1 (400C) Mẫu 2 (450C) Mẫu 4 (550C) lipid Cặn li tâm Phần rắn Xác định đạm tổng số, đạm aa Chọn nhiệt độ thích hợp Mẫu 3 (500C) Mẫu 5 (600C) Phần lỏng
tiến hành lọc qua rây để tách xương. Dịch lọc được ly tâm tách riêng thành 3 phần: lipid, dịch thủy phân, và phần cặn. Dịch thủy phân được đem đi xác định nitơ tổng số, nitơ amin. Sau đó tính lượng đạm trong dịch thủy phân thu được từ 100g nguyên liệu. Các mẫu được thủy phân theo sơ đồ sau:
Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp
Mẫu 6 (6 giờ) Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông
lạnh (100g) Rã đông
Thủy phân (E/NLopt, t0opt N/NL=1/1, pH tự nhiên) Dịch thủy phân Bất hoạt enzyme Phân ly Ly tâm Mẫu 2 (2 giờ) Mẫu 3 (3 giờ) Mẫu 5 (5 giờ) lipid Cặn li tâm Phần rắn Xác định độ thủy phân,đạm tổng số, đạm aa
Chọn thời gian thủy phân thích hợp Mẫu 4 (4 giờ) Mẫu 1 (1 giờ) Phân ly Phần lỏng Xác định độ thủy phân, đạm tổng số, đạm aa
2.5. Phương pháp phân tích
- Xác định hàm lượng nước bằng phương pháp sấy ở nhiệt độ 1050C - Xác định hàm lượng tro bằng phương pháp nung ở nhiệt độ 550÷6000C - Xác định đạn tổng số bằng phương pháp Kjeldah
- Xác định hàm lượng protein thô bằng công thức: NTS ×6,25 - Xác định hàm lượng đạm axit amin theo phương pháp formol
(Đạm axit amin = đạm formon – đạm ammoniac)
- Xác định đạm amoniac theo phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
2.6. Phương pháp xử lý số liệu
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ mắt to
3.1.1. Kết quả:
Kết quả xác định thành phần hóa học của đầu cá ngừ được trình bày trong bảng 3.1 như sau:
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của đầu cá ngừ mắt to (%)
Nước (%) Protein (%) Lipid (%) Tro (%)
63,1 18,31 7,34 8,13
3.1.2. Nhận xét và thảo luận
Từ kết quả xác định thành phần hóa học cơ bản của đầu cá ngừ mắt to chúng ta thấy hàm lượng nước là 63,1% tức hàm lượng chất khô là 36,9%; hàm lượng protein cao (18,31%). Do vậy, triển vọng nghiên cứu sử dụng phế liệu này vào việc sản xuất thức ăn cho các động vật nuôi là rất lớn. Hàm lượng lipid trong đầu cá ngừ mắt to cũng tương đối cao. Vì vậy, không những tìm những biện pháp thu hồi protein trong đầu cá ngừ mà còn tận thu lipid cho hướng ứng dụng khác nhau.
Để thấy được giá trị dinh dưỡng của đầu cá ngừ vây vàng thì việc so sánh thành phần hóa học của nó với một số đầu cá khác là rất cần thiết. Sự so sánh được trình bày trong bảng 3.2 sau:
Bảng 3.2. Thành phần hóa học của đầu cá Tầm, cá Leo, cá Đãnh và cá ngừ vây vàng (%) [3]
Đầu cá Nước Protein Lipid Tro
Đầu cá Tằm 68,0 22,2 5,6 4,4 Đầu cá Leo 70,3 14,5 4,5 7,7 Đầu cá Đãnh 64,1 15,7 11,0 9,2 Đầu cá ngừ vây vàng 61,39 15,8 13,3 8,2
So với đầu cá Leo, cá Đãnh và ngừ vây vàng thì hàm lượng protein trong đầu cá ngừ mắt to cao (18,31%), nhưng không cao bằng hàm lượng protein trong
đầu cá Tằm (22,2%). Hàm lượng tro cao hơn đầu cá tằm nhưng thấp hơn hàm lượng tro từ đầu của các loại cá còn lại. Còn đối với hàm lượng lipid của đầu cá ngừ mắt to thì chỉ thấp hơn lipid của đầu cá ngừ vây vàng và cá Đãnh.
Đây là một nguồn nguyên liệu đầy tiềm năng cho việc khai thác và triển khai ứng dụng trong thực tiễn. Do đó, việc nghiên cứu sử dụng nó để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị phục vụ cho con người.
3.2. Kết quả xác định các thông số kỹ thuật tối ưu
Quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme được xem là tối ưu khi tạo được điều kiện thích hợp nhất cho hoạt động của enzyme để tỷ lệ đạm axit amin trên đạm tổng số là cao nhất.
3.2.1. Kết quả xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là 0,1%, 0,3%, 0,5%, 0,7% và 0,9%. Điều kiện thủy phân được trình bày ở sơ đồ bố trí thí nghiệm ở hình 2.4. Số liệu về Nitơ tổng số, Nitơ amin, tỷ lệ Naa/Nts thu được thể hiện ở bảng 1, bảng 2 – phụ lục 1.
Lượng đạm tổng số và đạm axit amin trong dịch thủy phân thu được từ 100g nguyên liệu được thể hiện ở hình 3.1
0,85 1,01 1,12 1,24 1,28 0,29 0,38 0,47 0,66 0,67 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9
Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu (%)
L ư ợ n g đ ạm t ro n g d ịc h t h ủ y p h