Trên thế giới, sản phẩm thủy phân đã biết đến từ khá lâu và đã cĩ rất nhiều các cơng trình nghiên cứu cơng bố về việc sử dụng enzyme để thủy phân nguyên liệu cịn lại của các nguyên liệu thủy sản để sản xuất ra các sản phẩm thủy phân, ứng dụng nhiều trong lĩnh vực chăn nuơi, thực phẩm.
Nilsang và cộng sự (2004), nghiên cứu sử dụng hai loại enzyme proteaselà Flavourzyme 1000L và Kojizyme 800L bổ sung để thủy phân dịch thải từ quy trình cá ngừ đĩng hộp để thu dịch đạm. Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu khi sử dụng Flavourzyme là ở nhiệt độ 450C, nồng độ enzyme là 50 LAPU/g protein (5%), nồng độ cơ chất 20% ( w/w ), pH tự nhiên = 5,9 – 6,0, thời gian thủy phân sau 6 giờ thì DH đạt 62%. Với Kojizyme 800L, điều kiện tối ưu là ở nhiệt độ 500C, nồng độ enzyme là 40 LAPU/g protein ( 5% ), nồng độ cơ chất 20% ( w/w ), pH tự nhiên = 5,9 – 6,0, thời gian thủy phân sau 6 giờ thì độ thủy phân đạt 68% [15].
Lian và cộng sự ( 2005 ) nghiên cứu tối ưu hĩa quá trình thủy phân phế liệu mực bằng enzyme Flavourzyme và Protamex. Kết quả nghiên cứu cho thấy với
nhiệt độ 500C, thời gian thủy phân 6 giờ thì hàm lượng axit amin tự do của sản phẩm thủy phân đạt cao nhất 24,8% so với mẫu đối chứng 8,2% [13].
Motamedzadegan và cộng sự ( 2010 ) đã nghiên cứu tối ưu hĩa chế độ thủy
phân nội tạng cá ngừ vây vàng Thunus albacares bằng enzyme Neutrase. Kết quả
chỉ ra rằng khi sử dụng enzyme Neutrase để thủy phân nội tạng cá ngừ vây vàng
Thunus albacares thì các thơng số tối ưu là nồng độ enzyme 37 AU/kg protein, pH
tự nhiên của bản thân nguyên liệu, nhiệt độ từ 500C, và thời gian 60 phút, ở chế độ thủy phân này độ thủy phân ( DH ) đạt 35%, sản phẩm thủy phân cĩ hàm lượng cao protein cao 74,56% và hàm lượng lipid thấp 1,86% và được sử dụng trong nuơi trồng thủy sản và làm thức ăn cho chăn nuơi [14].
Ovissipour và cộng sự ( 2010 ) đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng Thunus albacares sử dụng enzyme Alcalse và
Protamex. Đầu cá ngừ vây vàng thu được từ quá trình sản xuất cá ngừ đĩng hộp được thủy phân với các thơng số sau: tỷ lệ enzyme sử dụng là 1,5%, pH tự nhiên, tỷ lệ nguyên liêu/nước ( w/v ) là 1/1. Kết quả cho thấy theo thời gian thủy phân thì độ thủy phân càng cao. Độ thủy phân, hàm lượng protein và axit amin trong sản phẩm thủy phân thu được khi sử dụng enzyme Alcalase cao hơn so với enzyme Protamex [17].
Nguyen và cộng sự ( 2011 ) đã nghiên cứu sự thủy phân phế liệu từ cá ngừ bằng enzyme Protamex và đặc tính sinh hĩa của sản phẩm thủy phân. Một chế độ thủy phân được thực hiện cho các phế liệu cá ngừ như đầu, nội tạng, đuơi ở nhiệt độ
450C, tỷ lệ nước/nguyen liệu = 1/1, tỷ lệ enzyme 0,1%, pH tự nhiên, thời gian 12
giờ. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, độ thủy phân sản phẩm thủy phân từ đầu, nội tạng và đuơi lần lượt là 32,3%, 16,8% và 22,2%. Hiệu suất thu hồi nitơ trong các sản phẩm thủy phân từ đầu, nội tạng và đuơi lần lượt là 73,65, 82,7%, 85,8% [16].
Herpandi và cộng sự ( 2012) đã nghiên cứu độ thủy phân và lượng axit amin trytophan tự do của sản phẩm thủy phân cá ngừ bằng các loại protease khác nhau. Sản phẩm thủy phân protein thịt cá ngừ vằn được sản xuất bằng các loại protease ( Alcalase, Protamex, Neutrase và Flavourzyme ) trong thời gian 60, 120, 180 và 240
phút với tỷ lệ enzyme protease là 0,5, 1, 1,5 và 2% so với khối lượng của nguyên liệu. Kết quả cho thấy thời gian dài với tỷ lệ enzyme cao đã làm tăng độ thủy phân. Alcalase độ thủy phân cao nhất trong số tất cả các protease, tiếp theo là Protamex, Flavourzyme và Neutrase [10].
Cheow và cộng sự (1999) đã nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng trên gel bánh cá và sự nở của sản phẩm, nhấn mạnh vai trị của protein trong quá trình nở của tinh bột. Việc bổ sung muối (20 g/kg) giúp phân phối đồng đều tinh bột trong protein cá. Hình thành các bĩ cơ cá mỏng hỗ trợ sự nở của sản phẩm [8].
Kyaw và cộng sự (2001) đã nghiên cứu ảnh hưởng của cá với tỷ lệ tinh bột đến tính chất đàn hồi nhớt và vi cấu trúc của bánh cá. Tinh bột được tìm thấy ở trung tâm bánh cá trong đĩ cĩ từ 0-10% cá khơng hồ hĩa sau 2 giờ hấp. Điều này là do chuyển động của nước từ trung tâm đến ngoại vi trong quá trình hấp. Protein cá bắt đầu phát triển trong bột cĩ hàm lượng cá 15% và làm cho các phân tử nước bị kẹt. Các phân tử nước giúp hồn thành hồ hĩa. Các thuộc tính đàn hồi của sản phẩm tăng với một tỷ lệ cá tăng theo tỷ lệ bột và cũng vì sự hình thành của một mạng lưới cá protein trong bột [12].
1.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân từ nguyên liệu thủy phân cũng được biết đến nhiều trong những năm gần đây.
Vũ Ngọc Bội ( 2004 ) đã nghiên cứu quá trình thủy phân cá bằng enzyme protease từ B.subtilis S5. Chế phẩm protesase kỹ thuật này cĩ nhiệt độ thích hợp là 550C, pH thích hợp là 6,0 và cĩ thể sử dụng rất tốt trong thủy phân cơ thịt cá tạp để sản xuất bột đạm thủy phân và thủy phân cá cơm trong sản xuất nước mắm ngắn ngày [1].
Đỗ Văn Ninh ( 2004 ) đã nghiên cứu thu nhận protease từ nội tạng cá và gan mực. Kết quả cho thấy rằng chế phẩm protease thu được từ nội tạng cá và gan mực
cĩ nhiệt độ thích hợp từ 50 – 550C và hồn tồn cĩ thể sử dụng protease này trong
việc thủy phân cơ thịt cá để sản xuất dịch đạm thủy phân ứng dụng trong sản xuất pasta cá cũng như bột dinh dưỡng [7].
Huỳnh Dự (2010) đã nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng enzyme protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phân vào thức ăn nuơi cá. Kết quả chỉ ra rằng qua ba loại enzyme Alcalase, Protamex và Neutrase sử dụng thủy phân phế liệu mực thì Alcalase hiệu quả hơn so với hai loại enzyme cịn lại. Và điều kiện thích hợp nhất với enzyme Alcalase là tỷ lệ enzyme là 5% so với trọng lượng chất khơ của phế liệu mực, pH = 7,6, nhiệt độ 530C, thời gian thủy phân là 2 giờ [2].
Nguyễn Thị Mỹ Hương ( 2011 ) đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng và sử dụng sản phẩm thủy phân này trong thức ăn cho tơm. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, việc bổ sung bột protein thủy phân từ đầu cá ngừ vào trong thức ăn cho tơm đã cải thiện sự tăng khối lượng của tơm, hệ số chuyển hĩa thức ăn và hiệu quả sử dụng protein [3 ], [4].
Như vậy, đã cĩ nhiều cơng trình nghiên cứu liên quan đến việc tận dụng các nguyên liệu cịn lại của quá trình chế biến để sản xuất ra các sản phẩm thủy phân protein. Tuy nhiên, việc thủy phân nguyên liệu cịn lại của quá trình chế biến cá Ngừ ở các nhà máy chế biến và ứng dụng trong thực phẩm chưa được đầu tư nghiên cứu. Vì vậy, việc nghiên cứu tận dụng đầu cá ngừ vây vàng để sản xuất sản phẩm thủy phân và ứng dụng trong sản xuất bánh cá là cần thiết.
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
2.1.1. Đầu cá ngừ vây vàng
Đầu cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares ) được thu mua tại cơng ty TNHH JK Fish, địa chỉ 49 tổ 21 Hịn Nghê 1, Vĩnh Ngọc, Nha Trang. Sau khi thu nhận đầu
cá, tiến hành đĩng vào thùng xốp cĩ đá đảm bảo nhiệt độ <40C để vận chuyển về
phịng thí nghiệm của trường ĐH Nha Trang. Đầu cá ngừ được rửa sạch, chặt nhỏ và xay bằng máy xay, sau đĩ được cho vào các túi 500g. Các túi này được bảo quản trong tủ đơng ở nhiệt độ từ -180C đến -200
.
Hình 2.1 Đâu cá ngừ 2.1.2. Sản phẩm thủy phân đầu cá ngừ
Sản phẩm thủy phân protein được tạo ra bằng cách thủy phân đầu cá ngừ với chế độ như sau:
Giai đoạn thủy phân bằng enzyme Protamex với tỷ lệ enzyme Protamex là 0,5% so với nguyên liệu, tỷ lệ nước/nguyên liệu là 1/1, nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 4 giờ.
Giai đoạn sau tiếp tục thủy phân bằng Flavourzyme với tỷ lệ Flavourzyme là 0,3% so với nguyên liệu, nhiệt độ 500C, pH tự nhiên, thời gian 2 giờ.
Kết thúc quá trình thủy phân bằng cách bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 850C trong
15 phút. Sau đĩ hỗn hợp được lọc qua rây để tách riêng phân dịch lọc và bã lọc. Dịch lọc được đem đi ly tâm ở 5000 vịng/phút trong 30 phút. Sau khi ly tâm, tách riêng 3 phần: dầu cá, dịch protein thủy phân và cặn ly tâm. Dịch protein thủy phân
được đem đi sấy phun ở nhiệt độ 350
C, tốc độ bơm 20, áp suất khí nén 0,7 bar, tỷ lệ maltodextrin bổ sung là 12%. Sau khi sấy thu được bột protein thủy phân.
Bột protein thủy phân này được sử dụng để sản xuất bánh cá.
2.1.3. Enzyme Protamex
Enzyme Protamex là protease cĩ nguồn gốc từ vi sinh vật Bacillus của hãng Novozyme ( Đan Mạch ) được tổ chức FAO/WHO cho phép sử dụng. Nĩ được sản xuất để thủy phân protein của thực phẩm. Hiện nay enzyme này đang được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu và trong thực tiễn sản xuất.
Enzyme Protamex cĩ hoạt độ 1,5 AU/g, hoạt động thích hợp trong khoảng pH = 5,5 – 7,5, nhiệt độ 35 – 650C. Protamex bị mất hoạt tính trong 30 phút tại 500C
hoặc cao hơn khi pH = 4 và trong 10 phút tại 850C hoặc cao hơn khi pH = 8. Tuy
nhiên sự khử hoạt tính của Protamex phụ thuộc vào nhiều cơ chất, điều kiện mơi trường hoạt động ( nồng độ cơ chất, pH ...).
2.1.4. Enzyme Flavourzyme
Chế phẩm enzyme Flavourzyme 500MG thu được từ Aspergillus oryzae,
Flavourzyme cĩ cả hoạt tính của endoprotease và exopeptidase. Điều kiện hoạt động tối ưu:
-pH = 5 – 7
-nhiệt độ = 50 – 550C
-Enzyme này cĩ thể bị bất hoạt ở 850C trong vịng 5 phút hoặc 1200C trong vịng 5 giây.
-Nhiệt độ bảo quản thích hợp từ 0 – 100C.
Đây là sản phẩm enzyme được FAO/WHO, JECFA và FCC cơng bố đạt tiêu chuẩn dùng cho thực phẩm.
2.1.5. Bột mì
-Mục đích: là thành phần chính thứ nhất của bánh cĩ vai trị tạo nên kết cấu,
cấu trúc cho bánh, gluten tạo độ dẻo, dai đàn hồi cho khối bột.
-Sử dụng bột mì của Cơng ty cổ phần Việt Nam kỹ nghệ bột mì –
VIKYBOMI, địa chỉ tại lơ 15A khu cơng nghiệp Trà Nĩc, thành phố Cần Thơ.
2.1.6. Muối
-Mục đích sử dụng: tạo vị cho sản phẩm.
-Sử dụng muối tinh luyện của Cơng ty TNHH Thanh Tâm – Nha Trang.
2.1.7. Đƣờng
-Mục đích sử dụng: đĩng vai trị tạo vị, màu cho bánh, vì màu của bánh được
tạo thành từ phản ứng melanoidin. Ngồi ra đường cịn cĩ tác dụng làm cho khối bột nhào trở nên mềm, nhớt, nếu thiếu đường sẽ làm cho khối bột nhào bị nhão làm bánh dễ bị dính khuơn, khay hấp.
-Sử dụng đường tinh luyện của Cơng ty đường Ninh Hịa.
2.1.8. Bột ngọt
-Mục đích sử dụng: bột ngọt AJI-NO-MOTO là một gia vị thực phẩm cĩ chức
năng điều vị, được dùng rộng rãi trong cơng nghiệp thực phẩm, cung cấp thành phần hữu cơ cho thực phẩm
-Sử dụng bột ngọt AJI-NO-MOTO
2.1.9. Vani
-Mục đích sử dụng: tạo hương cho sản phẩm
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Xác định thành phần hĩa học của đầu cá ngừ
Sơ đồ:
Hình 2.3 : Sơ đồ xác định thành phần hĩa học của đầu cá ngừ 2.2.2. Đánh giá chất lƣợng của bột protein thủy phân từ đầu cá ngừ 2.2.2.1.Đánh giá chất lƣợng cảm quan của bột protein thủy phân 2.2.2.2.Xác định thành phần hĩa học của bột protein thủy phân
Xác định thành phần hĩa học của bột protein thủy phân.
Xác định thành phần hĩa học của bột protein được thực hiện theo sơ đồ sau:
Hình 2.4 Sơ đồ xác định thành phần hĩa học của bột đạm thủy phân 2.2.2.3.Phân tích thành phần axit amin của bột protein thủy phân
2.2.3. Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất bánh cá dinh dƣỡng từ bột protein thủy phân
Đầu cá ngừ
Xay nhỏ
Xác định thành phần hĩa học: tro, ẩm, lipid và protein
Kết quả và thảo luận
Bột đạm thủy phân
Xác định thành phần hĩa học: tro, ẩm, lipid và protein
Sơ đồ
Thuyết minh quy trình:
Nguyên liệu: hỗn hợp gồm sản phẩm thủy phân từ đầu cá ngừ và bộ mì theo tỷ lệ là 50/50, nguyên liệu được kiểm tra sơ bộ và đảm bảo chất lượng
Hình 2.5 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất bánh cá từ bột protein thủy phân
Hấp (1000C/15 phút) Phối trộn Định hình Làm lạnh (40C- 70C/12 giờ) ) Chiên (1800C-1900C/30 giây - Muối 2% - Đường 2% - Bột ngọt 1,5% - Nước 20% - Vani 0,05% Thành phẩm Bao gĩi Hỗn hợp bột protein thủy phân và bột mì (w/w = 50/50) Bảo quản
Phối trộn: gia vị phối trộn gồm cĩ muối 2%, đường 2%, bột ngọt 1,5%, vani 0,05%, cộng thêm 20% nước, sau đĩ nhồi hỗn hợp lại với nhau cho thật nhuyễn.
Định hình: sau khi phối trộn ta tiến hành định hình cho bánh cá bằng cách cán mỏng hỗn hợp đến độ dày từ 2-3cm, sau đĩ dùng khuơn cĩ đường kính 5cm để tạo hình trịn cho bánh cá.
Hấp: hỗn hợp sau khi được định hình, tiến hành hấp ở 1000C trong thời gian
15 phút.
Làm lạnh: sau khi hấp, ta để ở 40C- 70C trong thời gian 12 giờ để giúp bánh
tạo gel.
Chiên: ta tiến hành chiên ở 1800C-1900C trong 30 giây
Sau khi chiên ta cĩ được thành phẩm, mang đi bao gĩi và bảo quản ở điều kiện đảm bảo.
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định các thơng số kỹ thuật trong quá trính sản xuất bánh cá dinh dƣỡng xuất bánh cá dinh dƣỡng
2.2.4.1.Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bột protein thủy phân và bột mì
Sơ đồ: Hấp (1000C/15 phút) Phối trộn Định hình Làm lạnh (40C- 70C/12 giờ) ) Chiên (1800C-1900C/30 giây - Muối 2% - Đường 2% - Bột ngọt 1,5% - Nước 20% - Vani 0,05% Thành phẩm Bao gĩi
Tỷ lệ bột protein thủy phân và bột mì (w/w) Bảo quản Mẫu 1 25/75 Mẫu 2 50/50 Mẫu 3 75/25
Tiến hành 3 mẫu thí nghiệm với tỷ lệ bột protein thủy phân và bột mì là 25/75, 50/50 và 75/25, trộn đều. Tỷ lệ muối 2%, đường là 2%, bột ngọt 1,5%, nước 20% và vani 0,05%. Sau khi cho tất cả gia vị và nước vào hỗn hợp, ta nhào cho hỗn hợp thật nhuyễn. Hỗn hợp sau khi được nhồi nhuyễn tiến hành định hình thành lát mỏng
cĩ đường kính 5cm và chiều dày là 2-3cm và hấp ở 1000
C trong thời gian 15 phút. Sau khi hấp, ta làm lạnh ở 40C- 70C trong thời gian 12 giờ để tạo gel. Sau đĩ ta tiến
hành chiên ở 1800C-1900C trong 30 giây. Sau khi cĩ thành phẩm ta tiến hành đánh
giá cảm quan và chọn tỷ bột protein thủy phân và bột mì lệ thích hợp.
2.2.4.2.Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ muối
Sơ đồ:
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ muối
Chọn tỷ lệ muối Mẫu 2 1,5% Mẫu 3 2% Mẫu 4 2,5% Mẫu 1 1% Định hình Làm lạnh 40C-70C/12 giờ Chiên 1800C-1900C/30 giây