Đỗ Văn Ninh (2004), nghiên cứu về protease thu nhận từ nội tạng cá và gan mực cho thấy enzyme thu được là một hỗn hợp gồm nhiều protease có nhiều độ hoạt động thích hợp là 50-550C và hoàn toàn có thể sử dụng protease này trong thủy phân sản xuất các sản phẩm thủy phân từ cá cũng như bột đạm đẻ ứng dụng trong các lĩnh vực khác. [7]
Lâm Tuyết Hàn (2009), nghiên cứu thu nhận chế phẩm enzyme protease từ nội tạng cá chẽm có điều kiện hoạt động là pHopt = 7,5-8, topt = 350C, muối ăn ở nồng độ càng cao thì hoạt độ enzyme càng giảm. Từ đây đã sử dụng vào nghiên cứu thủy phân các nục thuôn và thu được kết quả về các thông số ảnh hưởng đến sự thủy phân: pH=8, tỷ lệ nước 20%, NaCl= 2%, E/S= 2%, t= 500C, T= 14h. kết quả thu được bột đạm cá nục thuôn cá hàm lượng protein thô là 79,93%, proyein hòa tan 13,45%, Naa= 16,65%, bột đạm hòa tan là 89,65%, bột đạm không hòa tan là 10,35%.
Vũ Ngọc Bội (2004), nghiên cứu về protease B. subtilis S5 cho thấy có thể dung nước cất để thu nhận protease với hoạt tính cao từ canh trường nuôi cấy B. subtilis S5 theo phương pháp bán rắn và thu nhận chế phẩm protease kỹ thuật bắng cách dung ethanol để gây kết tủa. Protease thu được có nhiệt độ hoạt động thích hợp là 550C và pH thích hợp là 6. Protease có thể sử dụng rất tốt trong thủy phân cá tạp
để sản xuất bột đạm thủy phân và thủy phân trong sản xuất nước mắm ngắn ngày. [2]
Lê Bích Ngọc (2011) với đề tài nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ nguyên liệu còn lại (phế liệu) sau quá trình phile cá Đổng. Xác định được các thông số thích hợp cho quá trình sản xuất sản phẩm thủy phân từ phế liệu cá Đổng vây sợi. Tỷ lệ enzyme/nguyên liệu: 0,3%, Nhiệt độ thủy phân: 550C, Thời gian thủy phân: 4h. [1]
Trang Sĩ Trung đã sử dụng enzyme Flavouzyme để tiến hành thủy phân phế liệu tôm. Tại nhiệt độ 500C, 6 giờ, tỷ lệ enzyme bổ sung : 0,1%, thì hiệu suất thu hôi protein khoảng 92÷95%.
Nguyễn Thi Tựu (2011) với đề tài Nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân Protein từ Vẹm Xanh xác định được các thông số thích hợp với tỷ lệ enzyme/ nguyên liệu (Protammex 0,4% và Flavourzyme 0,3%), nhiệt độ thủy phân 500C và thời gian thủy phân 4 giờ.[10]
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu
2.1.1 Đầu, xương Cá Tra
Hình 2.1. Nguyên liệu đầu, xương cá Tra
Cá Tra thuộc một lớp Lưỡng Tiêm (Pisces) Bộ cá Nheo Silur iformes.
Họ Cá Tra Pangasiidae.
Giống Cá Tra dầu Pangasianodon.
Loài cá Tra dầu Pangasianodon.hypophthalmus (Sauvage 1878)
Nguyên liệu đầu, xương cá Tra được cung cấp bởi công ty cổ phần Nam Việt, khu công nghiệp Mỹ Quý, phường Mỹ Quý, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang.
Đặc điểm nguyên liệu là dạng đông rời, là phế phẩm sau fillet.
Nguyên liệu được chuyển về dạng đông và được chứa trong thùng xốp cách nhiệt.
Sau khi về phòng thí nghiệm, nguyên liệu được rã đông và xay nhỏ, đồng nhất và cho vào túi nhựa 100g đem đi bảo quản đông ở nhiệt độ ≤ -200C để phục vụ thí nghiệm.
2.1.2 Enzyme
Enzyme Protamex có nguồn gốc từ vi sinh vật Bacillus của hãng Novozyme (Đan Mạch). Nó được sản xuất để thủy phân protein của thực phẩm. Hiện nay enzyme này đang được sử dụng rộng rãi cả trong nghiên cứu và trong thực tiễn sản xuất.
Enzyme Protamex có hoạt độ 1,5 AU/g, hoạt động thích hợp trong khoảng pH= 5,5 – 7,5; nhiệt độ 35oC – 60oC. Protamex bị mất hoạt tính trong 30 phút tại 500C hoặc cao hơn khi pH= 4 và trong 10 phút tại 85oC hoặc cao hơn khi pH= 8.
2.1.2.2 Enzyme Flavourzyme
Enzyme Flavourzyme là một protease được chiết xuất từ nấm Aspergillus oryzae theo phương pháp lên men chìm. Chế phẩm này của hãng Novozymes sản 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 (oC)
FlavourzymeTM 5,0 – 7,0 40oC - 60oC
Hiện nay, Flavourzyme được ứng dụng nhiều trong thực tế và được 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 85oC hoặc cao hơn trong 10 phút.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá Tra (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.2. Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá Tra
Nguyên liệu đầu, xương Cá Tra
Xay nhỏ
Xác định thành phần hóa học (nước, protein, lipit, tro)
2.2.2 Quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu, xươngcá Tra cá Tra
Dựa trên tham khảo của một số công trình nghiên cứu về sự thủy phân nguyên liệu sau quá trình chế biến bằng enzyme [10, 14]. Tác giả đưa ra quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân đầu, xương cá Tra như sau:
Hình 2.3. Quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu, xương cá Tra
Giải thích quy trình
Nguyên liệu
Nguyên liệu ở đây là đầu, xương cá Tra đã được xay nhỏ, đồng nhất và cho vào túi nhựa. Sau đó, đem đi cấp đông ở nhiệt độ -180C.
Rã đông
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh Rã đông
Thủy phân bằng enzyme Protamex
Thủy phân bằng enzyme Flavourzyme
Bất hoạt enzyme Lọc Bã lọc Ly tâm Cặn ly tâm Lipid Dịch ly tâm Sấy phun
Nguyên liệu được lấy ra khỏi tủ đông và để ngăn mát của tủ lạnh để rã đông, nhiệt độ khoảng 40C.
Thủy phân bằng enzyme Protamex và Flavourzyme
Sau khi rã đông hoàn toàn, cho 100g nguyên liệu vào cốc thủy tinh 250ml, tiến hành cho nước cất vào với tỷ lệ nước/ nguyên liệu là: 1:1 rồi bỏ vào bể ổn nhiệt. Thủy phân với tỷ lệ enzyme Protamex ở giai đoạn đầu, trong điều kiện pH tự nhiên, ở nhiệt độ và thời gian thủy phân nhất định. Sau đó, tiến hành bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong 15 phút. Sau đó hạ nhiệt độ xuống và tiếp tục tiến hành thủy phân với enzyme Flavourzyme ở giai đoạn sau với tỷ lệ enzyme, nhiệt độ và thời gian nhất định. Trong quá trình thủy phân thực hiện chế độ khuấy đảo nhất định.
Bất hoạt enzyme
Sau mỗi lần thủy phân xong, tiến hành bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong 15 phút. Ngoài mục đích bất hoạt enzyme còn hạn chế sự hư hỏng của dịch đạm sau này vì đã ức chế và tiêu diệt vi sinh vật.
Lọc
Cho hỗn hợp sau khi bất hoạt enzyme qua rây để tách riêng phần rắn (chủ yếu là xương) và phần lỏng (dịch đạm).
Ly tâm
Phần dịch lọc được ly tâm ở máy ly tâm thể tích lớn. Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm 30 phút.
Sau khi ly tâm thu được 3 phần: phần lipid ở trên, tiếp đến là phần dịch thủy phân màu vàng nhạt và phần cặn thủy phân có màu nâu ở lớp dưới.
Tách các phần
Sau khi ly tâm, tách riêng 3 phần: lipid, dịch thủy phân và cặn thủy phân. Dịch thủy phân được cho vào hũ sũa chua bảo quản đông trong tủ đông ở nhiệt độ - 20 ± 200C và đem đi xác định các chỉ tiêu: NNH3, Naa, Nts và tính hiệu suất thu hồi nitơ và từ đó chọn các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân.
Dịch thủy phân được đem đi sấy phun ở nhiệt độ 1350C, tốc độ bơm 400ml/h, áp suất khí nén 0,5bar và phối trộn maltodextrin 10% ta thu được bột thủy phân protein từ đầu, xương cá Tra. Sau đó cho vào túi PA bao gói chân không tránh hiện tượng hút ẩm trở lại.
Maltodextrin:
Maltodextrin là các loại polysaccharide không ngọt, có công thức (C6H10O5)n.H2O, là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn (bằng enzyme hoặc acid), có đương lượng dextrose (DE) từ 4 đến 20. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Maltodextrin là phụ gia có nhiều ứng dụng trong công nghệ thực phẩm và công nghệ dược. Trong công nghệ thực phẩm, Maltodextrin là chất cố định mùi, vị, thay đổi cấu trúc và tăng cảm quan thực phẩm, chất trợ sấy, tăng năng lượng cho thực phẩm ăn kiêng… giúp thực phẩm dễ hòa tan, dễ tiêu hóa, tăng giá trị dinh dưỡng. Vì vậy, Maltodextrin được dùng trong sản xuất sữa bột, bột trái cây hòa tan, cà phê, bánh ngọt, nước xốt, tương ớt…Trong công nghệ dược phẩm, Maltodextrin là chất độn để phối trộn thuốc.
2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kỹ thuật thích hợp cho quá trình thủy phân thủy phân
2.2.3.1 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp đối với enzyme Protamex ởgiai đoạn đầu
a. Xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp so với nguyên liệu
Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp.
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với các tỷ lệ enzyme Protamex so với nguyên liệu là: 0,1%, 0,3%, 0,5% và 0,7%, 0,9%. Thủy phân ở pH tự nhiên, với nhiệt độ thủy phân là 50oC, 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 90oC trong thời gian 15 phút. Sau đó
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh ( 100g )
Rã đông
Thủy phân bằng enzyme Protamex (N/NL=1/1, t0= 500C, pH tự nhiên, tg= 2h) Mẫu 1 (0,1%) Mẫu 2 (0,3%) Mẫu (0,5%) Mẫu4 (0,7%)
Thủy phân bằng enzyme Flavourzyme (E/NL=0,3%, t0=500C, pH tự nhiên, tg= 2h)
Bất hoạt enzyme
Lọc
Ly tâm
Dịch ly tâm
Xác định Hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa và NNH3,
Chọn tỷ lệ ezyme Protamex thích hợp Mẫu5 0,9% Lipid Bã lọc Cặn ly tâm
để hạ nhiệt độ xuống 500C rồi tiếp tục cho enzyme Flavourzyme vào 5 mẫu và tiến hành thủy phân tiếp ở pH tự nhiên, nhiệt độ thủy phân là 50oC, với tỷ lệ enzyme Flavourzyme là 0,3%, thời gian thủy phân là 2 giờ. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút rồi tiến hành lọc tách xương. Phần lỏng được đem đi ly tâm ở máy ly tâm. Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm 30 phút rồi tách riêng các phần: lipid, dịch thủy phân và phần cặn ly tâm. Dịch thủy phân được đem đi xác định hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa và NNH3. Từ đó chọn tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp so với nguyên liệu.
b. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme Protamex
Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme
Protamex
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với 5 nhiệt độ thủy phân khác nhau là 40 oC, 45oC, 50oC, 55oC, 60oC. Thủy phân ở pH tự nhiên, với tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp so với nguyên liệu đã được xác định ở thí nghiệm trước, thời gian thủy phân là
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh
Rã đông
Thủy phân bằng enzyme Protamex (N/NL=1/1, E/NLopt, pH tự nhiên, tg= 2h)
Mẫu 1 40 oC Mẫu 2 45 oC Mẫu 3 50 oC Mẫu 4 55 oC Mẫu 5 60 oC
Thủy phân bằng enzyme Flavourzyme (E/NL=0,3%, t0=500C, pH tự nhiên, tg= 2h)
Bất hoạt enzyme
Lọc
Ly tâm
Dịch ly tâm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xác định Hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa, NNH3.
Chọn nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Protamex Lipid
Bã lọc
2 giờ, tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút. Sau đó để hạ nhiệt độ xuống 500C rồi tiếp tục cho enzyme Flavourzyme vào 5 mẫu và tiến hành thủy phân tiếp ở pH tự nhiên, nhiệt độ thủy phân là 50oC, với tỷ lệ enzyme Flavourzyme là 0,3%, thời gian thủy phân là 2 giờ. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút rồi tiến hành lọc tách xương. Phần lỏng được đem đi ly tâm ở máy ly tâm. Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm 30 phút rồi tách riêng các phần: lipid, dịch thủy phân và phần cặn.
Dịch thủy phân được đem đi xác định hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa và NNH3. Từ đó chọn nhiêt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Protamex.
c. Xác định thời gian thủy phân thích hợp cho enzyme Protamex
Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp đối với
enzyme Protamex.
Tiến hành 6 mẫu thí nghiệm với 6 thời gian thủy phân khác nhau là 1h, 2h, 3h, 4h, 5h, 6h. Thủy phân ở pH tự nhiên, với tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp so với nguyên liệu và nhiệt độ thủy phân thích hợp đã được xác định ở hai thí nghiệm trước, tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh
Rã đông
Thủy phân bằng enzyme Protamex (N/NL=1/1, E/NLopt, t0opt, pH tự nhiên)
Mẫu 1 1h Mẫu 2 2h Mẫu 3 3h Mẫu 4 4h Mẫu 6 6h
Thủy phân bằng enzyme Flavourzyme (E/NL=0,3%, t0=500C, pH tự nhiên, tg= 2h)
Bất hoạt enzyme
Lọc
Ly tâm
Dịch ly tâm
Xác định Hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa, NNH3.
Chọn thời gian thủy phân thích hợp cho enzyme Protamex Mẫu 5
5h
Lipid
Bã lọc
nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút. Sau đó hạ nhiệt độ xuống 500C rồi tiếp tục cho enzyme Flavourzyme vào 6 mẫu và tiến hành thủy phân tiếp ở pH tự nhiên, nhiệt độ thủy phân là 50oC, với tỷ lệ enzyme Flavourzyme là 0,3%, thời gian thủy phân là 2 giờ. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút rồi tiến hành lọc tách xương. Phần lỏng được đem đi ly tâm ở máy ly tâm. Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm 30 phút rồi tách riêng các phần: lipid, dịch thủy phân và phần cặn.
Dịch thủy phân được đem đi xác định hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa và NNH3. Từ đó chọn thời gian thủy phân thích hợp đối với enzyme Protamex.
2.2.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp đối với enzyme Flavourzyme ởgiai đoạn sau
a. Xác định tỷ lệ enzyme Favourzyme thích hợp
Hình 2.7. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp.
Tiến hành thủy phân 5 mẫu thí nghiệm với enzyme Protamex ở pH tự nhiên, tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp so với nguyên liệu, nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân thích hợp đã được xác định ở ba thí nghiệm trước, tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút. Sau đó hạ nhiêt độ xuống 500C và tiếp tục tiến hành cho enzyme
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Rã đông
Thủy phân bằng enzyme Protamex (N/NL=1/1, E/NLopt, t0opt, pH tự nhiên, tg=opt)
Mẫu 1 (0,1%) Mẫu 2 (0,3%) Mẫu 3 (0,5%) Mẫu 4 (0,7%) Mẫu 5 (0,9%) Bất hoạt enzyme Lọc Ly tâm Dịch ly tâm
Xác định Hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa và NNH3.
Chọn tỷ lệ ezyme Flavourzyme thích hợp
Thủy phân bằng enzyme Flavourzyme (t0=500C, , pH tự nhiên, tg= 2h)
Lipid
Bã lọc
Flavourzyme vào 5 mẫu thí nghiệm với các tỷ lệ enzyme Flavourzyme so với nguyên liệu là: 0,1%, 0,3%, 0,5% và 0,7%, 0,9%. Thủy phân ở pH tự nhiên, với nhiệt độ thủy phân là 50oC, thời gian thủy phân là 2 giờ. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút rồi tiến hành lọc tách xương. Phần lỏng được đem đi ly tâm ở máy ly tâm. Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm 30 phút rồi tách riêng các phần: lipid, dịch thủy phân và phần cặn.
Dịch thủy phân được đem đi xác định hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa và NNH3. Từ đó chộn tỷ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp so với nguyên liệu.
b. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Favourzyme
Hình 2.8. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme