CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học của xương cá ngừ vây vàng 3.1.1. Kết quả
Kết quả xác định thành phần hóa học của xương cá ngừ vây vàng được trình bày trong bảng 3.1 như sau:
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của xương cá ngừ vây vàng (%)
Nước (%) Protein (%) Lipid (%) Khoáng (%)
15,53
Canxi (%) Phospho(%)
63,35 10,63 6,99
7,83 2,64
3.1.2. Nhận xét và thảo luận
Từ kết quả xác định thành phần hóa học cơ bản của xương cá ngừ vây vàng chúng ta thấy hàm lượng nước là 63,35% tức hàm lượng chất khô là 36,65%; hàm lượng khoáng cao (15,53%). Do đó, triển vọng nghiên cứu sử dụng phế liệu này vào việc sản xuất bột khoáng bổ sung vào thực phẩm là một hướng đi quan trọng vừa tận dụng được nguồn phế liệu, vừa tránh gây ô nhiễm môi trường. Bên cạnh đó, việc tận dụng nguồn protein có trong phế liệu cũng mang lại hiệu quả rất lớn do hàm lượng protein trong xương cá ngừ cũng tương đối cao (10,63%).
3.2. Kết quả xác định các thông số thích hợp cho quá trình sản xuất bột khoáng khoáng
Quá trình thủy phân xương cá ngừ bằng enzyme được xem là tối ưu khi tạo được điều kiện thích hợp nhất cho hoạt động của enzyme để thu được hàm lượng khoáng là cao nhất, đồng thời hàm lượng protein còn lại trong bột khoáng của quá trình thủy phân là thấp.Từ đó chọn điều kiện thích hợp cho quá trình sản xuất bột khoáng.
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%, 0,2%, 0,3%, 0,4% và 0,5% . Điều kiện thủy phân được trình bày ở sơ đồ bố trí thí
nghiệm ở hình 2.4. Số liệu về hàm lượng khoáng, hàm lượng protein trong bột khoáng thu được khi thủy phân xương cá ngừ được thể hiện ở bảng 1 & 2 trong phụ lục 1.
Kết quả được thể hiện ở hình 3.1 và 3.2.
Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu đến hàm lượng khoáng trong bột khoáng.
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu đến hàm lượng protein còn lại trong bột khoáng.
3,15 3,06 2,8 2,81 2,82 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 0,1%P 0,2%P 0,3%P 0,4%P 0,5%P Tỷ l ệ E/NL (%) Hàm l ượn g pr ote in (%) 88,64 89,27 90,23 90,16 90,05 87,5 88 88,5 89 89,5 90 90,5 0,1%P 0,2%P 0,3%P 0,4%P 0,5%P Tỷ l ệ E/NL (%) H à m lượ n g k h o á n g ( %)
Nhận xét:
Trong phản ứng thủy phân do enzyme xúc tác, tốc độ phản ứng thủy phân phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu, pH, nhiệt độ, thời gian…Trong đó tỷ lệ enzyme có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ phản ứng. Khi tỷ lệ enzyme càng tăng thì enzyme thủy phân cắt đứt liên kết trong phân tử protein càng mạnh. Các phân tử protein bị thủy phân thành các thành phần như polypeptid, peptid, amino acid,…
Từ hình 3.1 và 3.2 ta thấy:
Khi tăng tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu từ 0,1 đến 0,3% thì hàm lượng khoáng có trong bột khoáng thu được tăng và đạt giá trị cao nhất (90,23%) tại 0,3% enzyme. Đồng thời, hàm lượng protein còn lại trong bột khoáng sau quá trình thủy phân giảm dần và đạt giá trị thấp nhất tại tỷ lệ E/NL là 0,3%.
Khi tăng tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu từ 0,3 đến 0,5% thì hàm lượng khoáng không tăng lên nữa. Đồng thời, hàm lượng protein cũng không giảm nữa. Điều này có thể giải thích là do khi tăng tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thì tốc độ thủy phân càng nhanh, khả năng protein bị cắt mạch đến acid amin càng nhiều.Tuy nhiên nếu tăng tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu quá cao thì vận tốc phản ứng thủy phân không tăng lên nữa.
Từ hình 3.1 và 3.2 ta thấy rằng ở tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là 0.3% cho hàm lượng khoáng cao nhất và hàm lượng protein thấp nhất. Mong muốn của chúng ta là sản xuất ra được bột khoáng có hàm lượng khoáng cao và hàm lượng tạp chất thấp trong đó có protein.
Từ những nhận xét trên tôi đi đến kết luận chọn tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân xương cá ngừ vây vàng là 0,3%.
3.2.2. Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp
Tiến hành 4 mẫu thí nghiệm ứng với các mốc nhiệt độ là 450C, 500C, 550C và 600C. Điều kiện thủy phân được trình bày ở sơ đồ bố trí thí nghiệm ở hình 2.5. Số
liệu về hàm lượng khoáng, hàm lượng protein trong bột khoáng thu được khi thủy phân xương cá ngừ được thể hiện ở bảng 3 & 4 trong phụ lục 1.
Kết quả được thể hiện ở hình 3.3 và 3.4.
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hàm lượng khoáng có trong bột khoáng. 3,5 2,8 3,06 3,24 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 45 50 55 60
Nhiệt độ thủy phân
H àm l ư ợ ng k ho á ng (% ) 88,37 90,23 89,86 88,93 87 87,5 88 88,5 89 89,5 90 90,5 45 50 55 60
Nhiệt độ thủy phân
H à m l ư ợ ng khoá ng ( % )
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hàm lượng protein còn lại trong bột khoáng.
Nhận xét:
Quá trình thủy phân chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong đó có nhiệt độ thủy phân.
Từ hình 3.3 và 3.4 ta thấy rằng: Khi tăng nhiệt độ thủy phân lên đến 500C thì hàm lượng khoáng trong sản phẩm thu được đạt giá trị cao nhất ( 90,23%), đồng thời hàm lượng protein còn lại trong bột khoáng sau quá trình thủy phân đạt giá trị thấp nhất ( 2,8%). Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ từ 550C trở lên thì hàm lượng khoáng thu được không tăng lên nữa mà có xu hướng giảm dần, đồng thời hàm lượng protein còn lại trong sản phẩm sau quá trình thủy phân cũng không giảm nữa. Điều này có thể giải thích là do enzyme có bản chất là protein, khi tăng nhiệt độ thủy phân nằm trong giới hạn hoạt động của enzyme thì hoạt tính của enzyme tăng, tốc độ phản ứng cũng tăng theo, protein bị thủy phân nhanh chóng và triệt để hơn. Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ thủy phân cao hơn nhiệt độ tối thích của enzyme thì lúc này hoạt độ của enzyme bị giảm đi do nhiệt độ cao làm phá hỏng cấu trúc phân tử của enzyme.
Cho nên có thể kết luận rằng trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu thì nhiệt độ tối thích cho hoạt động của enzyme Protamex trong quá trình thủy phân là 500C.
3.2.3. Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp
Tiến hành 6 mẫu thí nghiệm ứng với các mốc thời gian là 1h, 2h, 3h, 4h, 5h và 6h. Điều kiện thủy phân được trình bày ở sơ đồ bố trí thí nghiệm ở hình 2.6. Số liệu về hàm lượng khoáng, hàm lượng protein trong bột khoáng thu được khi thủy phân xương cá ngừ được thể hiện ở bảng 5 & 6 trong phụ lục 1.
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng khoáng có trong bột khoáng.
Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng protein còn lại trong bột khoáng.
Nhận xét:
Từ hình 3.5 và 3.6 ta thấy rằng khi tăng thời gian thủy phân từ 1h đến 4h thì hàm lượng khoáng trong sản phẩm thu được tăng và hàm lượng protein còn lại trong bột khoáng sau quá trình thủy phân giảm. Tại thời gian thủy phân là 4h, hàm lượng khoáng đạt giá trị cao nhất (90,72%) và hàm lượng protein thấp ( 2,36%). Tuy nhiên, khi tăng thời gian thủy phân lên 5h, 6h thì hàm lượng khoáng không tăng lên nữa, đồng thời hàm lượng protein cũng không giảm hoặc giảm không đáng
3,76 3,41 2,8 2,36 2,28 2,27 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 1h 2h 3h 4h 5h 6h
Thời gian thủy phân ( giờ)
H à m lư ợ n g p r o te in ( %) 88,73 89,19 90,03 90,72 90,35 90,26 87,5 88 88,5 89 89,5 90 90,5 91 1h 2h 3h 4h 5h 6h
Thời gian thủy phân ( giờ)
H à m lư ợ n g k h o á n g ( %)
kể. Điều này có thể giải thích là do thời gian thủy phân có ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình thủy phân. Thời gian thủy phân phải đảm bảo để enzyme có thể phân cắt các liên kết trong cơ chất, tạo được sản phẩm cuối cùng mong muốn. Thời gian thủy phân dài hay ngắn cũng ảnh hưởng đến quá trình thủy phân. Thời gian thủy phân ngắn thì enzyme tác động lên các phân tử protein là ít, mạch peptit bị cắt và số phân tử bị tách ra là không triệt để. Tuy nhiên, nếu kéo dài thời gian thì tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
So sánh giữa thời gian thủy phân là 4h và 5h ta thấy rằng thời gian 4h cho hàm lượng khoáng cao hơn ( 90,72% và 90,35%) nhưng hàm lượng protein cao hơn, tuy nhiên, sự chênh lệch này là không nhiều ( 2,36% và 2,28%). Mong muốn của sản phẩm thu được là hàm lượng khoáng cao và ít lẫn tạp chất. Tuy nhiên, không phải lúc nào sản phẩm thu được có hàm lượng khoáng cao nhất thì hàm lượng protein cũng thấp nhất vì trong bột khoáng thu được ngoài khoáng và protein ra còn có ẩm, lipit,…Các hàm lượng này ở các mẫu khác nhau cũng khác nhau. Điều quan trọng ở đây là sản phẩm thu được có hàm lượng khoáng cao và hàm lượng protein ở mức có thể chấp nhận được. Với hàm lượng protein ở mẫu 4h là 2,36% so với các mẫu ở các thời gian còn lại là thấp, có thể chấp nhận được. Mặt khác, để kéo dài thời gian thêm 1h tốn rất nhiều thời gian và năng lượng, ảnh hưởng tới quá trình sản xuất.
Dựa vào kết quả phân tích ở trên, tôi đi đến kết luận chọn thời gian 4h là thời gian thích hợp nhất cho quá trình thủy phân xương cá ngừ bằng enzyme Protamex.
Tóm lại:
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên ta chọn được các thông số kỹ thuật thích hợp cho quá trình sản xuất bột khoáng từ xương cá ngừ như sau:
1. Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp: 0,3% 2. Nhiệt độ thủy phân thích hợp: 500C
3.3. Đề xuất quy trình sản xuất bột khoáng từ xương cá ngừ vây vàng3.3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bột khoáng từ xương cá ngừ vây vàng 3.3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bột khoáng từ xương cá ngừ vây vàng
Hình 3.7. Sơ đồ quy trình sản xuất bột khoáng từ xương cá ngừ vây vàng
Phần lỏng Xương cá ngừ Xử lý Phần rắn Bất hoạt enzyme Nghiền nhỏ Rửa bằng nước nóng Sấy (1050C, t= 4h) Thủy phân Lọc Nghiền
- Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu: 0,3%
- Nhiệt độ thủy phân: 500C - Thời gian thủy phân: 4h
3.3.2. Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu: phế liệu xương cá ngừ vây vàng khi thu mua phải được đảm bảo là vẫn còn tươi, chưa bị ươn. Phải được bảo quản lạnh (duy trì nhiệt độ <40C) trong thời gian vận chuyển.
Xử lý: nguyên liệu đem về được tiến hành rửa sạch để loại bỏ những tạp chất cơ học, loại bỏ máu, loại bỏ bớt vi sinh vật đặc biệt là vi sinh vật bề mặt. Rửa sạch từng khúc xương cá đã được làm nhỏ sẵn dưới vòi nước sạch hoặc trong chậu nước. Sau khi rửa cho vào rổ để ráo.
Nghiền nhỏ: nguyên liệu sau khi rửa xong rồi nghiền nhỏ (với đường kính lỗ sàng là 0,5cm nhằm tăng diện tích tiếp xúc, tạo điều kiện cho quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn. Sau đó, cho nguyên liệu đã nghiền vào trong túi nhựa. Nếu không dùng ngay thì đem đi bảo quản ở nhiệt độ -180C cho đến khi sử dụng.
Thủy phân: nguyên liệu được cho vào cốc thủy tinh, thêm tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1, khuấy trộn đều. Sau khi mẫu đạt nhiệt độ 500C thì tiến hành cho enzyme vào với tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là 0,3%. Tiến hành thủy phân ở nhiệt độ 500C trong bể ổn nhiệt, thời gian thủy phân là 4 giờ. Tiến hành khuấy đảo thường xuyên tạo điều kiện cho quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn. Trong quá trình thủy phân phải thường xuyên theo dõi nhiệt độ của mẫu. Nếu nhiệt độ dao động thì phải chỉnh lại sao cho nhiệt độ thủy phân giữ ổn định ở 500C.
Bất hoạt enzyme: bất hoạt trực tiếp bằng thiết bị ổn nhiệt ở 900C trong vòng 15 phút với mục đích là tiêu diệt enzyme.
Lọc, rửa: Sau khi bất hoạt enzyme xong thì dùng rây để lọc tách riêng phần rắn (phần xương) và phần lỏng (dịch thủy phân). Phần rắn đem đi rửa sạch bằng nước nóng nhằm loại bỏ lipit và các tạp chất khác.
Sau khi rửa xong đem phần rắn đi sấy ở nhiệt độ 100 – 1050C trong thời gian 4h rồi đem đi nghiền nhỏ ta thu được bột khoáng.
3.4. Chất lượng của sản phẩm bột khoáng từ xương cá ngừ vây vàng
Hình 3.8. Sản phẩm bột khoáng từ xương cá ngừ Bảng 3.2. Chất lượng cảm quan của bột khoáng
Chỉ tiêu Sản phẩm
Màu sắc Mùi Trạng thái
Bột khoáng Màu trắng Mùi đặc trưng của
bột khoáng
Tơi, mịn
Bảng 3.3. Thành phần hóa học của bột khoáng
Khoáng (%) Canxi (%) Phospho (%) Protein (%) Lipid (%) Nước (%)
90,72 64,37 16,01 2,36 1,01 5,6
Nhận xét:
Bột khoáng thu được có hàm lượng ẩm thấp, khoảng 5 – 6% có thể bảo quản ở nhiệt độ thường trong thời gian dài. Bên cạnh đó, hàm lượng khoáng cao ( 90,72%), hàm lượng tạp chất thấp. Vì vậy, có thể sử dụng bột khoáng để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi hoặc bổ sung vào thực phẩm. Tuy nhiên, để bột khoáng có thể bổ sung vào thực phẩm cần nghiên cứu kỹ khả năng hấp thụ của cơ thể để có chế độ bổ sung hợp lý. Vì nếu đưa lượng khoáng này vào cơ thể mà không hấp thu được thì canxi dễ lắng đọng gây ra bệnh sỏi thận.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 1. KẾT LUẬN
Qua 3 tháng nghiên cứu thực hiện đề tài của mình, tôi rút ra được một số kết luận sau:
Thành phân hóa học của xương cá ngừ vây vàng là: nước 63,35%, protein 10,63%, lipid 6,99%, khoáng 15,53%, canxi 7,83%, phospho 2,64%.
Xác định được các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân xương cá ngừ vây vàng như sau:
Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu: 0,3%
Nhiệt độ thủy phân: 500C
Thời gian thủy phân: 4 giờ
Đã nghiên cứu đưa ra quy trình sản xuất bột khoáng từ xương cá ngừ vây vàng. Thành phần hóa học của bột khoáng : ẩm 5,6%, protein 2,36%, lipit 1,01%, khoáng 90,72%, canxi 64,37%, phospho 16,01%.
2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
- Cần có những nghiên cứu sâu hơn về bột khoáng này để có thể ứng dụng trong lĩnh vực nuôi trồng và thực phẩm.
- Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù Nhà trường và khoa đã có những quan tâm tạo điều kiện cho sinh viên về cơ sở vật chất, nhưng tôi nhận thấy điều kiện về dụng cụ thí nghiệm vẫn còn hạn chế. Có quá nhiều sinh viên cùng làm một thiết bị dẫn đến phải chờ nhau từ đó làm chậm tiến độ làm việc. Để cho những sinh viên khóa sau có điều kiện tốt hơn nữa trong quá trình nghiên cứu và làm đề tài kính mong Nhà trường và khoa có những quan tâm hơn nữa trong việc mua sắm, trang bị cơ sở vật chất cho hệ thống phòng thí nghiệm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt
1. Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến (1998), Công nghệ enzyme, NXB nông nghiệp.
2. Đặng Văn Hợp và các tác giả. Giáo trình phân tích kiểm nghiệm thực phẩm thủy sản, NXB Nông Nghiệp, năm 2006.
3. Trần Thị Mỹ, 2010, Bước đầu nghiên cứu sản xuất bột khoáng từ đầu và xương cá trong công nghiệp chế biến cá, đồ án tốt nghiệp.
4. Đỗ Văn Ninh, 2004, Nghiên cứu quá trình thuỷ phân protein cá bằng proteaza nội tạng cá, mực và thử nghiệm sản xuất sản phẩm mới từ protein được thủy phân, tr.9-11.