1. 2.1 Protease và cơ chế phản ứng thủy phân:
3.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm dịch đạm thủy phân protein từ cá cơm
xuất dịch đạm thủy phân protein từ cá cơm như sau:
Hình 3.19 Sơ đồ quy trình sản xuất các sản phẩm thủy phân từ cá cơm
* Thuyết minh quy trình:
- Nguyên liệu: Cá cơm sau khi được thu mua sẽ được xay nhỏ với đường kình mắt lưới là 3(mm), mục đích của việc xay nhỏ nguyên liệu là giúp làm tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và enzyme từ đó làm tăng tốc độ phản ứng cũng như nâng cao được chất lương của sản phẩm thủy phân.
- Rã đông: Nguyên liệu được rã đông ở nhiệt độ 40C (trong tủ lạnh) Nguyên liệu xay nhỏ,
đông lạnh
Rã đông
Thủy phân giai đoạn đầu.
Thủy phân giai đoạn sau
Bất hoạt enzyme Lọc tách xương Ly tâm ( thu dịch thủy phân protein) Cặn ly tâm - Tỷ lệ Protamex/NL: 0,5% - Nhiệt độ thủy phân: 550C - pH tự nhiên
- Thời gian thủy phân: 4giờ - Tỷ lệ nước/NL: 30% -Tỉ lệ Flavourzyme/NL: 0,5%
-Nhiệt độ thủy phân: 500C -pH tự nhiên
-Thời gian thủy phân: 3 giờ
Phần bã lọc ( xương, vây, ….)
Dịch đạm thủy phân protein
- Thủy phân giai đoạn đầu bằng enzyme protame: Nguyên liệu được thủy phân ở giai đoạn đầu bằng enzyme protamex với tỷ lệ enzyme 0,5%, nhiệt độ thủy phân 550C và thời gian thủy phân 4 giờ, pH tự nhiên, tỷ lệ nước/NL là 30%.
-Thủy phân giai đoạn sau bằng enzyme Flavouyme: Sau khi tiến hành thủy phân giai đoạn đầu kết thúc, ta tiến hành hoạt enzyme Protamex ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút. Tiếp tục thủy phân giai đoạn sau bằng enzyme Flavourzyme với tỷ lệ enzyme 0,5%, nhiệt độ thủy phân 500C và thời gian thủy phân là 3 giờ, pH tự nhiên.
- Bất hoạt enzyme: sau khi thủy phân giai đoạn 2 xong ta tiến hành bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong thời gian 15 phút. Mục đích bất hoạt enzyme là ức chế hoạt động của enzyme và một phần vi sinh vật khi đã kết thúc quá trình thủy phân
- Lọc: Dịch thủy phân được lọc qua ray lọc, mục đích tách phần bã lọc(xương, vây, vãy…) ra khỏi dich lọc, giúp cho việc ly tâm dễ dàng hơn cũng như chất lượng dịch đạm thủy phân protein sẽ tốt hơn.
- Ly tâm: Dùng máy ly tâm để ly tâm dịch lọc, ta tiến hành ly tâm ở 5000(V/P) trong thời gian 30 phút, ở nhiệt độ thường. Sau khi ly tâm tách riêng dịch thủy phân protein và phần cặn ly tâm.
- Dịch thủy phân protein: thu phần dịch thủy phân protein và đem bảo quản trong tủ đông ở nhiệt độ -180C đến -200C cho đến khi sử dụng.
3.4 Khối lượng các sản phẩm thu được từ quá trình thủy phân 1(kg) nguyên liệu cá cơm.
Sau khi thủy phân nguyên liệu cá cơm với các thông số đã nghiên cứu được thì ta tiến hành cân, đo khối lượng các sản phẩm thu được trong quá trình thủy phân
Hình 3.2 Khối lượng các sản phẩm thu thủy phân thu được từ 1(kg) NL
Qua kết quả nghiên cứu trên ta nhận thấy từ 1(kg) nguyên liệu cá cơm tươi sau quá trình thủy phân ta thu được: 840(ml) dịch đạm thủy phân protein, 30(g) bột khoáng, 12(g) bột đạm không tan.
Nhìn chung khi sản xuất sản xuất các sản phẩm thủy phân từ nguyên lệu cá cơm thì ta thu được nhiều nhất là dịch đạm thủy phân protein, bột khoáng và bột đạm không hòa tan
Vậy từ nguyên liệu cá cơm qua quá trình thủy phân bằng 2 enzyme Protamex và Flavourzyme chúng ta có thể sản xuất ra các dạng sản phẩm như: - Dịch đạm thủy phân protein: được dùng trong sản xuất nước nước mắm công nghiệp, sản xuất bột đạm thủy phân cao cấp dùng cho con người cũng như bổ sung vào trong sản xuất nước mắm nhằm nâng cao hàm lượng đạm cho nước mắm, hay bổ sung vào thức ăn chăn nuôi
- Bột đạm không hòa tan: có thể được bổ sung vào trong thức ăn chăn nuôi hoặc thưc phẩm.
- Bột khoáng: bổ sung vào thức ăn chăn nuôi, hay phân bón cho cây trồng Nguyên liệu cá cơm
tươi (1kg)
840 (ml) dịch đạm thủy phân
30(g) bột đạm không hòa tan
Thủy phân
12(g) bột khoáng
3.5 Chất lượng của các sản phẩm thủy phân thu được từ quá trình thủy phân nguyên lệu cá cơm. phân nguyên lệu cá cơm.
3.5.1 Chất lượng sản phẩm dịch đạm thủy phân Protein
Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan dịch đạm thủy phân protein
Chỉ tiêu Đánh giá Trạng thái Dịch lỏng, trong
Màu Màu hơi đỏ nâu(màu cánh gián)
Mùi Có mùi thơm đặt trưng của dịch đạm protein Vị Vị ngọt đạm protein
Hình 3.3 Dịch đạm thủy phân protein từ cá cơm
* Các chỉ tiêu hóa học của bột đạm hòa tan
Bảng 3.3 chỉ tiêu hóa học của bột đạm hòa tan
Chỉ tiêu Đạm tổng số(g/l) Đạm acid amin(g/l) Đạm ammoniac(g/l) Tỷ lệ Naa/Nts (%) Hàm lượng 20,12 12,45 1,65 61,87%
Nhận xét: Kết quả cho thấy dịchđạm thủy phân protein thu được có màu gần giống như màu nước mắm, có mùi thơm đặc trưng của dịchđạm thủy phân . Dịch
đạm thủy phân protein có hàm lượng acid amin cao 12,45(g/l). Dịch đạm thủy phân này rất có khả năng ứng dụng vào trong sản xuất nước mắm công nghiệp vì các tính chất cảm quan đặt trưng ở trên cũng như hàm lượng acid amin cao.
Bảng 3.4 Thành phần các loại acid amin của bột đạm hòa tan
STT Tên acid amin Hàm lượng (g/100ml)
1 Alanine 0,15 2 Glycine 0,125 3 Valine 0,113 4 Leucine 0,169 5 Isoleucine 0,191 6 Threonine 0,207 7 Serine 0,163 8 Proline 0,117 9 Asparahine 0,105 10 Methionine sulfxide 0,193 11 4-Hydroxyproline 0,159 12 Glutamin 0,19 13 Phenylalanine 0,217 14 Lysine 0,176 15 Histidine 0,492 16 Hly 0,158 17 Tyrosin 0,132
Tổng acid amin thay thế(g/100ml) 1,875 Tổng acid amin không thay thế(g/100ml) 1,119 Tổng acid amin (g/100ml) 2,994 Tổng acid amin không thay thê/ tổng
acid amin(%)
3.5.2 Chất lượng của các sản phẩm phụ từ quá trình thủy phân 3.5.2.1 Chất lượng sản phẩm bột đạm không tan 3.5.2.1 Chất lượng sản phẩm bột đạm không tan
Hình 3.4 Bột đạm không hòa tan
* Bảng đánh giá cảm quan bột đạm không tan
Bảng 3.5Đánh giá cảm quan bột đạm không tan
Chỉ tiêu Đánh giá Trạng thái Bột khô, tơi
Màu Màu nâu xám
Mùi Có mùi đặt trưng của bột đạm protein
3.5.2.2 Chất lượng của sản phẩm bột khoáng
* Bảng đánh giá cảm quan bột khoáng.
Bảng 3.6 Bảng đánh giá cảm quan bột khoáng
Chỉ tiêu Đánh giá Trạng thái Tơi Màu Trắng trong
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 phần hóa học của nguyên liệu cá cơm tươi là: Nước 78,61%, Protein17,82%, Khoáng tổng 2,57%, Lipit 0,85%
- Xác định các thông số tối ưu cho quá trình thủy phân cá cơm bằng 2 enzyme là Protamex và Flavorzyme
* Với enzyme Protamex: - Tỷ lệ enzyme/NL: 0,5% - Nhiệt độ thủy phân: 550C - Thời gian thủy phân: 4 giờ * Với enzyme Flavourzyme - Tỷ lệ enzyme/NL: 0,5% - Nhiệt độ thủy phân: 500C - Thời ian thủy phân: 3 giờ
- Nguyên cứu được quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân protein từ nguyên liệu cá cơm tươi
-Thành phần hóa học của dịch đạm thủy phân protein: Đạm tổng số 20,12(g/l), Đạm acid amin 12,45(g/l), đạm amoniac 1,65(g/l), tỷ lệ đạm acid amin / đạm tổng số: 61,87%.
- Thành phần hóa học của dịch đạm thủy phân protein - Thành phần các loại acid amin
- Bảng đánh giá cảm quan bột đạm không tan - Bảng đánh giá cảm quan bột khoáng
2. Đề xuất ý kiến
- Qua quá trình thủy phân tôi nhận thấy hàm lượng acid amin của dịch đạm thủy phân protein cao, màu sắc, mùi vị cũng đã gần giống với tính chất của nước
mắm cho nên cần nghiên cứu để đưa sản phẩm dịch đạm thủy phân protein vào trong sản xuất nước chấm
- Cần hổ trợ nhiều hơn cho sinh viên về kinh phí thực hiện đề tài
- Vì thời gian không đủ nên tôi chưa nghiên cứu được cá thông số của quá trình sấy mà chỉ kế thừa lại các thông số sấy để tao ra bột đạm thủy phân
- Chất lượng của dịch đạm thủy phân protein rất tốt nên nghiên cứu các hướng ứng dụng mới cho dịch đạm thủy phân protein
- Cần trang bị thêm các máy móc, thiết bị cho phòng thí nghiệm để tạo điều kiện cho sinh viên nghiên cứu được thuận lợi hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt
1. Vũ Ngọc Bội (2004), “Nghiên cứu quá trình thủy phân cá bằng enzyme protease từ B.subtilis S5’’, Luận án tiến sĩ sinh học, Trường Đại học khoa học Tự nhiên T.p Hồ Chí Minh, Đại học Quốc gia T.p Hồ Chí Minh
2. Huỳnh Dự (2010), “Nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng enzyme protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phân vào thức ăn nuôi cá’', Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Nha Trang, Nha Trang
3. Thị Ngọc Hoài (2012)” Nghiên cứu thu hồi và đặc trưng hóa tính chất sản
phẩm thủy phân protein từ đầu tôm bằng enzyme,” Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Nha Trang.
4. Nguyễn Thị Mỹ Hương (2011), Sử dụng sản phẩm thuỷ phân protein từ đầu cá ngừ trong thức ăn cho tôm, Tạp chí khoa học công nghệ thuỷ sản-Đại học Nha Trangsố1: 99-108.
5. Nguyễn Thị Mỹ Hương (2012), “Sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá Ngừ vây vàng bằng protease thương mại,’’ Tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản, số 2/2012, 25-30.
6. Trần Thị Hồng Nghi, Lê Thanh Hùng, Trương Quang Bình (2011)’’ Nghiên cứu ứng dụng ezyme protease từ vi khuẩn (Bacillus subtilis) để thủy phân phụ phẩm cá tra,’’ Khoa thủy sản, Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, trang 448 và 457.
7. Đỗ Văn Ninh (2004), ’’Nghiên cứu quá trình thủy phân cá bằng protease nội tạng cá, mực và thử nghiệm sản xuất sản phẩm mới từ protein được thủy phân’’ Luận án tiến sỹ, Trường Đại học Nha Trang, Nha Trang
8. Viện Nghiên cứu Thủy sản II (2009) “ Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bột canxi thực phẩm từ xương cá Tra.’’
9. Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, (2004), Công nghệ enzyme, Nhà xuất bản Đai học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
10. Lê Ngọc Tú (1998), Hóa sinh công nghiêp, Nhá xuất bản Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội
11. Trần Thi Xô và công sự (2007) "Nghiên cứu tận dụng các phế liệu để sản xuất sản phẩm dẫn mùi giàu đạm dùng trong thức ăn nuôi tôm, cá". Đại Học Bách Khoa- Đại Học Đà Nẵng
Tài liệu tiếng nước ngoài
12 Chae, H.J., Man-Jin, I., Kim, M.H. (1998), Process Development for the Enzymatic Hydrolysis of Food Protein: Effects of Pre-treatment and Post-treatments on Degree of Hydrolysis and Other Product Characteristics, Biotechnol. Bioprocess Eng. 1998, 3, 35-39
13. Guerard, F., Guimas, L., Binet, A. (2002), Production of tuna waste hydrolysates by a commercial neutral protease preparation, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 19 – 20, pp.489 – 498
14. Ho,T. (2009)., Feed attractants for Juvenile chinook salmon (oncorhynchus tshawytscha) Prepared from hydrolysates of Pacific hake (merluccius productus), Master of science, The university of Bristish columbia.
15. Herpandi, H. N., Rosma. A ., Wan Nadiah W. A.(2012), Enzymatic hydrolysis hydrolysatesprpduced with different type industrial proteases, international Food Research Journal 19(3): 863 – 867.
16. Luan, L.,Li-jiao, C. (2009), Two-step Enzymolysis Technology of Hard Clam (Meretrix meretrix L.) Meat with Compound Proteases, TS254.1 A 1002-6630: 158. 17.Liaset, B., Nortvedt, R., Lied, E., Espe, M (2002)., Studies on the nitrogen recovery in enzymatic hydrolysis of Atlantic salmon (Salmo salar, L.) frames by ProtamexTM protease, Process Biochemistry. 37: 1263-1269.
18. Liaset, B., Julshamn, K., Espe, M. (2003), Chemical composition and theretical nutritional evaluation of the produced fractions from enzymic hydrolysis of salmon frames with Protamex TM”, process Biochemistry 38, pp.1747 – 1759
19. Motamedzadegan, A., Davarniam, B., Asadi, G., Abedian, A., Ovissipour,
M.(2010) ,Optimization of enzymatic hydrolysis of yellowfin tuna Thunnus albacores viscera using Neutrase, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Int Aquat Res 2: 173-181.
20. Nilsang, S., Lertsiri, S., Suphantharika, M., Assavaning, A. (2004), Food industry and fermented foods and related waste treatment in thailand, Department
of Biotechnology, Faculty of Science, Mahidol University, Bangkok 10400, Thailand.
21. Nguyen, T.M.H., Sylla, K.S.B., Randriamahatody, Z., Donnay-Moreno, C., Moreau, J., Tran, T. L., Bergé, J.P.(2011), Enzymatic hydrolysis of yellowfin tuna(Thunnus albacares) by-products using Protamex protease, Food Technology andBiotechnology, 49 (1): 48-55
22. Ovissipour, M. (2009), Use of hydrolysates from yellowfin tuna Thunnus albacores fisheries by-product as a nitrogen source for bacteria growth media, Int Aquat Res(2009) 1: 73-77.
23. Ovissipour, M., Benjakul, S., Safari, R., Motamedzadegan, A. (2010), Fish protein hydrolysates production from yellowfin tuna Thunnus albacares head using Alcalase and Protamex, Gorgan Agricultural Sciences and Natural Resources University, IntAquat Res 2: 87-95
24. Slizyté, R., Dauksas, E., Falch, E., Storro, I., Rustad, T. (2005), Yield and
composition of different fractions obtained after enzymatic hydrolysis of cod (Gardusmorhua) by-products, Process Biochemistry 40, pp.1415-1424.
25. Sathivel, S., Smiley, S., Prinyawiwatkul, W., Bechtel, P.J. (2005). Functional end Nutitional Properties of Red Salmon (Oncorhynchus nerka) Enzymatic Hydroly sates, Journal of Food Science- Vol. 70, 401-206. 69
Website 25. http://www.tailieuso.udn.vn 26. http://www.vienthuysan2.org.vn 27.http://thuvien.ntu.edu.vn 28.www.fistenet.gov.vn 29. rimf.org.vn/rsdetail.asp 30. www.docs.vn/vi/tags/thanh-phan-hoa-hoc-cua-ca-com.html
PHỤ LỤC
Phụ lục 1:
Bảng 1. Hiệu suất thu hồi nitơ, hàm lượng acid amin, hàm lượng ammoniac ở tỷ lệ enzyme Protamex khác nhau
Tỷ lệ enzyme protamex Hiệu suất thu hồi nitơ (%) Hàm lượng acid amin (g/l) Hàm lượng amoniac(g/l) Mẫu 1: 0,1% 51,7 ± 0,96 12,78±0,18 1,52±0,12 Mẫu 2: 0,3% 54,95 ±1,62 13,53± 0,36 1,63±0,12 Mẫu 3: 0,5% 60,56 ±1,64 13.91±0,35 1,69±0,21 Mẫu 4: 0,7% 61,42 ±1,62 13,97±0,25 1,75±0,2 Mẫu 5: 0,9% 62,07 ±0,83 14,06±0,03 1,77±0,18
Bảng 2. Hiệu suất thu hồi nitơ, hàm lượng acid amin, hàm lượng ammoniac ở các nhiệt độ thủy phân enzyme Protamex khác nhau
Nhiệt độ thủy phân enzyme protamex Hiệu suất thu hồi nitơ (%) Hàm lượng acid amin (g/l) Hàm lượng amoniac(g/l) Mẫu1: 400C 51,70±0,96 12,78±0,18 1,52±0,12 Mẫu 2: 450C 54,95±1,62 13,53±0,35 1,63±0,12 Mẫu 3: 500C 60,56±1,64 13,91±0,35 1,69±0,21 Mẫu 4: 550C 61,42±1,62 13,97±0,25 1,75±0,2 Mẫu 5: 600C 62,07±0,83 14,06±0,03 1,77±0,18
Bảng 3: Hiệu suất thu hồi nitơ, hàm lượng acid amin, hàm lượng ammoniac ở các thời gian thủy phân enzyme Protamex khác nhau
Nhiệt độ thủy phân enzyme protamex Hiệu suất thu hồi nitơ (%) Hàm lượng acid amin (g/l) Hàm lượng amoniac(g/l) Mẫu1: 1 giờ 53,03±0,98 11,99±0,3 1,28± 0,23 Mẫu 2: 2 giờ 56,34±1,65 12,02±0,1 1,40±0,2 Mẫu 3: 3 giờ 59,12±2,14 12,51±0,2 1,63±0,12 Mẫu 4: 4 giờ 64,45±0,36 14,06±0,4 1,69±0,15 Mẫu 5: 5 giờ 64,76±1.21 14,12±0,42 1,75±0,4 Mẫu 6: 6 giờ 64,96±0,66 14,15±0,37 1,98±0,3
Bảng 4. Hiệu suất thu hồi nitơ, hàm lượng acid amin, hàm lượng ammoniac ở tỷ lệ enzyme Flavourzyme khác nhau
Tỷ lệ enzyme protamex Hiệu suất thu hồi nitơ (%) Hàm lượng acid amin (g/l) Hàm lượng amoniac(g/l) Mẫu 1: 0,1% 54,26±1,6 12,54±0,23 1,17±0,12 Mẫu 2: 0,3% 56,57±1,62 12,72±0,26 1,87±0,12 Mẫu 3: 0,5% 61,4±1, 13,39±0,26 2,22±0,12 Mẫu 4: 0,7% 62,85±1,13 13,71±0,41 2,33±0,12 Mẫu 5: 0,9% 63,68±0,65 13,77±0,26 2,57±0,12
Bảng 5. Hiệu suất thu hồi nitơ, hàm lượng acid amin, hàm lượng ammoniac ở cá nhiệt độ thủy phân enzyme Flavourzyme khác nhau
Nhiệt độ thủy phân enzyme protamex Hiệu suất thu hồi nitơ (%) Hàm lượng acid amin (g/l) Hàm lượng amoniac(g/l) Mẫu1: 400C 57,03±1,69 11,73±0,36 2,98±0,1 Mẫu 2: 450C 59,45±1,48 12,70±0,08 2,44±0,09 Mẫu 3: 500C 65,80±1,53 13,45±0,13 2,28±0,1 Mẫu 4: 550C 66,27±1,49 13.20±0,24 2,26±0,1 Mẫu 5: 600C 67,42±0,89 13,18±0,16 2,16±0,15
Bảng 6: Hiệu suất thu hồi nitơ, hàm lượng acid amin, hàm lượng ammoniac ở các thời gian thủy phân enzyme Flavourzyme khác nhau
Nhiệt độ thủy phân enzyme protamex Hiệu suất thu hồi nitơ (%) Hàm lượng acid amin (g/l) Hàm lượng amoniac(g/l) Mẫu1: 1 giờ 58,72±0,89 11,17±0,38 1,17±0,3 Mẫu 2: 2 giờ 60,06±0,34 11,35±0,19 1,40±0,2 Mẫu 3: 3 giờ 67,87±1,35 12,08±0,33 1,52±0,3 Mẫu 4: 4 giờ 68,17±0,35 12,43±0,44 1,63±0,42 Mẫu 5: 5 giờ 68,74±0,91 12,48±0,38 1,75±0,35 Mẫu 6: 6 giờ 69,09±0,59 12,60±0,26 1,87±0,23
Phụ lục 2: Các phương pháp phân tích kiểm nghiệm hóa học 1. Phương pháp tính hiệu suất thu hồi Nitơ
Lượng nitơ tổng số có trong dịch thủy phân
H (%) = *100% Lượng nitơ tổng số có trong nguyên liệu đem thủy phân Trong đó:
H: Hiệu suất thu hồi nitơ (%).
Lượng nitơ tổng số có trong dịch thủy phân (g)
Lượng nitơ tổng số có trong nguyên liệu đem thủy phân (g)
2 Xác định hàm lượng đạm NH3 của nguyên liệu theo phương pháp lôi kéo hơi nước
a. Nguyên lý
Đẩy muối amoniac ra khỏi dung dịch bằng một chất kiềm mạnh hơn amoniac nhưng không mạnh lắm để tránh ảnh hưởng đến thực phẩm. Dùng hơi nước kéo amoniac được giải phóng ra thể tự do sang bình chứa H2SO4 tiêu chuẩn dư và định lượng H2SO4 tiêu chuẩn dư bằng NaOH tiêu chuẩn.
Phản ứng xẩy ra: