Nghiên cứu qui trình thu hồi protein từ dung dịch máu cá tra trong quá trình chế biến cá tra

ii

LỜI CAM KẾT
Luận văn Thạc sỹ khoa học này được kỹ sư Mã Huy thực hiện dưới sự hướng
dẫn khoa học của Tiến sỹ Trang Sĩ Trung, khoa chế biến, Trường Đại học Nha
Trang, Việt Nam.
Những kết quả thực nghiệm của chúng tôi thu được trong luận văn Thạc sỹ
khoa học này là hoàn toàn mới và chưa được ai công bố chính thức. Tôi xin cam
đoan đây là sự thật và hoàn toàn chịu trách nhiệm với những kết quả mình đã
công bố.

Nha Trang, ngày 30 tháng 10 năm 2009
Tác giả thực hiện


Mã Huy









Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


iii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

- Thầy TS. Trang Sĩ Trung, trưởng Bộ môn Hóa - vi sinh- Khoa chế biến -
Trường Đại học Nha Trang đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong
suốt quá trình thực hiện đề tài;
- Thạc sỹ Nguyễn Công Minh, Bộ môn Hóa - vi sinh - Khoa chế biến -
Trường Đại học Nha Trang đã trợ giúp tôi trong suốt quá trình thực hiện
thí nghiệm;
- Toàn thể thầy, cô Viện công nghệ sinh học & môi trường, Bộ môn Hóa –
Vi sinh – Khoa Chế Biến - Trường Đại học Nha Trang tạo điều kiện thuận
lợi cho tôi trong quá trình triển khai các thí nghiệm;
- Ban giám đốc nhà máy chế biến thủy sản Ấn Độ Dương, thuộc tập đoàn
Nam Việt đã hỗ trợ chúng tôi trong quá trình kháo sát và thu mẫu dung
dịch máu cá tra tại nhà máy. Chân thành cảm ơn ban giám đốc các nhà
máy IDI thuộc tập đoàn Sao Mai, tỉnh An Giang, nhà máy Trường
Nguyên, khu công nghiệp Trà Nóc 1 cùng các bạn hữu, kỹ sư thuộc các
nhà máy chế biến cá tra khu vự đồng bằng Sông Cửu Long, đã tạo điều
kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình khảo sát hiện trạng xử lý dịch máu thải
của nhà máy.
- Ban lãnh đạo và cán bộ Trung tâm Khuyến nông - ngư, Chi Cục phát triển
nông thôn tỉnh Cà Mau đã tạo điều kiện, chia sẻ khó khăn và động viên tôi
trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài;
- Ba mẹ và gia đình đã luôn động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi
hoàn thành luận văn tốt nghiệp;
- Cùng các bạn hữu, đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ và cùng tôi chia sẻ
những khó khăn để hoàn thành luận văn này.
Tôi mãi mãi ghi nhận sự giúp đỡ quí báu của quí thầy, cô, đồng nghiệp và
bạn hữu.
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


iv

MỤC LỤC
Số trang

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TẮT TRONG LUẬN VĂN VII
DANH MỤC BẢNG VIII
DANH MỤC HÌNH IX
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Tổng quan về cá Tra 4
1.1.1. Sản lượng chế biến cá tra 4
1.1.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của cá tra 5
1.1.3. Dung dịch máu cá, nước thải và thực trạng xử lý nước thải của các
nhà máy chế biến cá tra hiện nay 8
1.2. Protein, tính chất và phương pháp thu hồi protein 9
1.2.1. Tính chất hòa tan của protein 9
1.2.2. Các phương pháp thu hồi protein hòa tan trong dung dịch 10
1.3. Tổng quan về chitosan và ứng dụng chitosan trong việc thu hồi protein 16
1.3.1. Cấu trúc và tính chất của chitosan 16
1.3.2. Ứng dụng của chitosan thu trong hồi protein 17
1.4. Clorua canxi và ứng dụng làm chất trợ lắng 19
CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21
2.1. Nguyên vật liệu 22
2.1.1. Máu cá tra 22
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất sử dụng 22
2.2. Phương pháp nghiên cứu 22
2.2.1. Khảo sát hiện trạng dung dịch máu cá tại một số nhà máy chế biến
cá Tra ở Đồng bằng Sông Cửu Long và xác định các tính chất cơ bản của
dung dịch máu cá 22
Click to buy NOW!
P
D
F
-

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-

t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


v

2.2.2. Nghiên cứu qui trình thu hồi protein từ dung dịch máu cá 23
2.2.3. Bố trí thí nghiệm tổng quát 24
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định pH thích hợp để kết tủa protein trong

dung dịch máu cá tra 25
2.2.5. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thích hợp để kết tủa protein
trong dung dịch máu cá tra 26
2.2.6. Nghiên cứu xác định thời gian xử lý nhiệt thích hợp 27
2.2.7. Nghiên cứu xác định chế độ xử lý thích hợp khi sử dụng phương
pháp điểm đẳng điện kết hợp với chitosan làm chất trợ lắng 28
2.2.8. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ deacetyl và phân tử lượng chitosan
đến hiệu suất thu hồi và thời gian lắng của protein 29
2.2.9. Nghiên cứu xác định chế độ xử lý thích hợp khi sử dụng phương
pháp điểm đẳng điện kết hợp với CaCl
2
làm chất trợ lắng 30
2.2.10. Nghiên cứu xác định chế độ xử lý thích hợp khi sử dụng phương
pháp xử lý nhiệt kết hợp với chitosan làm chất trợ lắng 31
3.3. Phương pháp phân tích 31
3.3.1. Xác định hàm lượng protein 31
3.3.2. Xác định hàm lượng lipid theo phương pháp Folch 32
3.3.3. Xác định hàm lượng ẩm theo phương pháp sấy ở 105
0
C 32
3.3.4. Phương pháp xác định hàm lượng tro 32
3.3.5.Phương pháp xác định thành phần acid amin 32
3.3.6. Phương pháp xác định thời gian lắng 32
3.3.7. Phương pháp xử lý số liệu 32
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1. Kết quả khảo sát hiện trạng dung dịch máu cá ở một số nhà máy chế
biến cá Tra ở đồng bằng sông Cửu Long 34
3.2. Kết quả khảo sát thành phần hóa học và các chỉ tiêu môi trường cơ bản
của nguyên liệu dung dịch máu cá tra 39
3.3. Kết quả nghiên cứu qui trình thu hồi protein từ dung dịch máu cá Tra 40

3.3.1. Nghiên cứu qui trình thu hồi protein bằng phương pháp đẳng điện 40
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t

r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w

.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i

e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

vi

3.3.2. Nghiên cứu qui trình thu hồi protein bằng phương xử lý nhiệt 48
3.3.3. Đánh giá hiệu quả về mặt môi trường khi xử lý dung dịch máu cá 54
3.3.4. Đề xuất qui trình thu hồi protein từ dung dịch máu cá tra 55
3.3.5. Đề xuất các trang thiết bị trong qui trình thu hồi protein từ dung
dịch máu cá tra 56
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 58
Kết luận 58
Đề xuất ý kiến 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e

r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g

e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TẮT TRONG LUẬN VĂN
Stt

Ký hiệu viết
tắt
Viết đầy đủ
1 BOD Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa).
2 COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học).
3 TSS
Total Suspendid Solid (Tổng hàm lượng chất rắn lơ
lửng).
4 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam.

Click to buy NOW!
P
D

F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k

.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c

u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r

w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


viii

DANH MỤC BẢNG

Trang
Bảng 1.1. Các loài thuộc giống cá tra ở Việt Nam 4
Bảng 1.2. Sản lượng chế biến cá tra 5
Bảng 1.3. Tỷ lệ khối lượng các thành phần của cá tra trong chế biến 5
Bảng 1.4. Thành phần hoá hoc cơ bản của cá tra philê 5
Bảng 1.5. So sánh thành phần acid amin không thay thế trong protein cá tra
với một số nguồn protein khác 6
Bảng 1.6. Tính chất của một số loại chitosan thương mại (Cho và cộng sự, 1998) 17
Bảng 3.1. Hiện trạng thải bỏ máu cá năm 2008 của một số nhà máy chế biến cá tra 38
Bảng 3.2. Thành phần hóa học và các chỉ tiêu môi trường cơ bản của dung
dịch máu cá tra 39
Bảng 3.3. Kết quả ảnh hưởng của pH đến trạng thái kết tủa của protein 40
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu hóa lý của bột protein thu được dung dịch máu cá từ
hai phương pháp xử lý 51
Bảng 3.5. Thành phần acid amin trong bột protein từ máu cá tra 52
Bảng 3.6. Kết quả chỉ tiêu VSV trong bột protein 53
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


ix

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm cá tra phi-lê đông IQF tại Công
ty cổ phần Nam Việt, An Giang 7
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của chitosan 17
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát thu hồi protein từ dung dịch máu cá tra 24
Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm chọn giá trị pH thích hợp để kết tủa protein từ dung
dịch máu cá tra 25
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thích hợp để thu hồi protein 26
Hình 2.4. Xác định thời gian xử lý nhiệt thích hợp 27
Hình 2.5. Sơ đồ nghiên cứu thu hồi protein bằng phương pháp điểm đẳng điện có
bổ sung chitosan làm chất trợ lắng 28

Hình 2.6. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của độ deacetyl và phân tử lượng chitosan
đến hiệu suất thu hồi và thời gian lắng của protein 29
Hình 2.7. Sơ đồ nghiên cứu thu hồi protein bằng phương pháp điểm đẳng điện có
bổ sung CaCl
2
làm chất trợ lắng 30
Hình 2.8. Sơ đồ nghiên cứu thu hồi protein bằng phương pháp xử lý nhiệt có bổ
sung chitosan làm chất trợ lắng 31
Hình 3.1. Bồn ngâm tiết tại công ty tnhh trường nguyên 34
Hình 3.2. Bồn ngâm tiết tại nhà máy Ấn Độ Dương 36
Hình 3.3. Bồn ngâm tiết tại nhà máy chế biến thủy sản đa quốc gia IDI 37
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến hiệu suất thu hồi protein 40
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH và chitosan đến hiệu suất thu hồi protein 42
Hình 3.6. Ảnh hưởng của việc xử lý ph kết hợp bổ sung chitosan đến chiều cao
cột kết tủa protein 42
Hình 3.7. Ảnh hưởng của độ deacetyl chitosan đến hiệu suất thu hồi protein 43
Hình 3.8. Ảnh hưởng của độ deacetyl chitosan đến chiều cao cột kết tủa protein 44
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X

C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t

r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w

.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


x

Hình 3.9. Ảnh hưởng của phân tử lượng chitosan đến hiệu suất thu hồi protein 45
Hình 3.10. Ảnh hưởng của độ phân tử lượng chitosan đến chiều cao cột kết tủa
protein 45
Hình 3.11. Ảnh hưởng việc kết hợp pH và CaCl
2
đến hiệu suất thu hồi protein 46
Hình 3.12. Ảnh hưởng của việc kết hợp pH và CaCl
2
đến chiều cao cột kết protein 47
Hình 3.13. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi protein 48
Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi protein 49

Hình 3.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ và chitosan đến hiệu suất thu hồi protein 50
Hình 3.16. Ảnh hưởng của sự kết hợp nhiệt độ và chitosan đến chiều cao cột kết
tủa protein 50
Hình 3.17. Hiệu quả về mặt môi trường khi xử lý dung dịch máu cá bằng phương
pháp xử lý nhiệt và bổ sung chitosan 54
Hình 3.18. Sơ đồ qui trình thu hồi protein trong dung dung dịch máu cá tra 55
Hình 3.19. Mô hình tổng thể thiết bị thu hồi protein từ dung dịch máu cá tra 56


Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay vấn để ô nhiễm môi trường do nước thải chế biến thủy sản đang ở mức
báo động. Một trong những nguyên nhân là do chúng ta chưa có biện pháp hợp lý để
tận thu các phụ phẩm hữu cơ, chủ yếu là protein trong nước thải của quá trình chế biến
mà thường thải các thành phần này ra môi trường hoặc chưa xử lý đúng yêu cầu nên
gây ô nhiễm. Chế biến cá tra đang phát triển rất nhanh ở Đồng bằng Sông Cửu Long.
Theo thống kê năm 2008, nguồn nguyên liệu cá tra, basa đạt gần 1,2 triệu tấn, doanh
số xuất khẩu cá tra, cá basa ước đạt 1,4 tỉ USD (Bộ NN&PTNT, 2008). Quá trình chế
biến cá tra tạo ra một lượng dung dịch máu cá, theo ước tính thì trung bình mỗi tấn cá
tạo ra từ 0,5 đến 0,7 m
3
hoặc cao hơn tùy theo qui trình áp dụng. Do đó, với sản lượng
chế biến cá năm 2008 thì sinh ra một lượng dung dịch máu cá rất lớn, lên cả vài trăm
ngàn m
3
. Trong dung dịch máu cá có một lượng protein hòa tan lớn, có giá trị dinh
dưỡng rất cao. Hiện nay, lượng dung dịch máu cá chưa được xử lý đúng mức mà
thường đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý nước thải, gây quá tải hệ thống, dẫn đến ô

nhiễm môi trường. Vì vậy, việc thu hồi protein trong dịch máu cá là yêu cầu thiết yếu,
vừa để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, lại giúp tăng hiệu quả sử dụng nguồn lợi
protein. Hiện nay, để thu hồi protein thì có một số phương pháp thông dụng như
phương pháp đẳng điện (điều chỉnh pH bằng acid, kiềm) hoặc xử lý nhiệt để kết tủa
protein. Ngoài ra, để tăng cường hiệu quả, rút ngắn thời gian xử lý trong quá trình thu
hồi protein từ nước thải thủy sản, một số chất keo tụ, tạo bông thường được sử dụng
như các muối vô cơ (NaCl, Al
2
(SO
4
)
3
, FeCl
3
), các polyme như alginate, chitosan,
polyme tổng hợp (Marti và cộng sự, 1994; Wibowo và cộng sự, 2005; Chakrabarti,
2006; Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2008). Đặt biệt chitosan, một polyme sinh học được
chiết rút chủ yếu từ phế liệu thủy sản, có tính keo tụ và tạo bông rất tốt và đã được ứng
dụng nhiều trong thu hồi protein (Zeng và cộng sự, 2008; Renault và cộng sự, 2009).
Ngoài ra, vì chitosan không độc và có hoạt tính sinh học có lợi như kháng nấm, kháng
khuẩn, chống oxy hóa, bảo vệ protein (protein protectant) nên sản phẩm protein thu
hồi có thể sử dụng trong chế biến thức ăn cho người và động vật (Hirano, 1996).
Xuất phát từ những vấn đề trên, mục đích đề tài “Nghiên cứu qui trình thu hồi
protein từ dung dịch máu cá tra trong quá trình chế biến cá tra”, nghiên cứu qui trình
thu hồi protein, có sử dụng các chất trợ lắng thích hợp cho các nhà máy chế biến cá tra
Click to buy NOW!
P
D
F
-

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-

t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


2

ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Một mặt tận thu nguồn protein phế thải, mặt
khác tìm ra giải pháp hợp lý cho việc giảm tải hệ thống xử lý nước thải của các nhà
máy chế biến cá tra hiện nay. Đây chính là hướng đi mới, nhằm tìm tìm ra những giải

pháp thích hợp, để giải quyết những vấn đề bức xúc và nan giải của các nhà máy chế
biến thủy sản nói chung và các nhà máy chế biến cá tra ở khu vực đồng bằng sông Cửu
Long nói riêng.
2. Ý nghĩa khoa học của đề tài
 Khảo sát hiện trạng dung dịch máu cá tại các cơ sở chế biến cá Tra ở đồng bằng
sông Cửu Long
 Nghiên cứu thu hồi protein từ dung dịch máu cá bằng phương pháp điểm đẳng
điện.
 Nghiên cứu thu hồi protein từ dung dịch máu cá bằng phương pháp xử lý nhiệt.
 Nghiên cứu bổ sung chất trợ lắng chitosan trong việc thu hồi protein
 Đánh giá chất lương bột protein thu được và đánh giá hiệu quả về mặt môi trường
 Xây dựng được quy trình công nghệ thu hồi protein từ dung dịch máu cá Tra.
3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
 Đánh giá hiện trạng và thành phần cơ bản của dung dịch máu cá để từ đó có biện
pháp xử lý phù hợp
 Quy trình thu hồi protein từ dung dịch máu cá đáp ứng được yêu cầu xử lý dung
dịch máu cá để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả sử
dụng nguồn lợi.
4. Kết cấu của luận văn
Luận văn bao gồm các chương mục sau:
 Mở đầu
 Chương 1: Tổng quan tài liệu
 Chương 2: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu
 Chương 3: Kết quả và thảo luận
 Kết luận và đề xuất ý kiến
 Tài liệu tham khảo
 Phụ lục

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e

w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a

n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

3







Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU









Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g

e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


4

1.1. Tổng quan về cá Tra
Cá tra tên khoa học là Pangasius hypohthalmus, trước đây còn gọi là Pangasius
shutchi, hay Sangasius micronemus, rất phổ biến ở Thái Lan, Cam-Pu-Chia, Việt Nam,
Philipin, Singapore, nó được xếp vào nhóm cá da trơn.
Có khoảng 20 loài trong giống cá tra được tìm thấy ở châu Á, ở Việt Nam có
khoảng 9 loài thuộc giống cá này.
Bảng 1.1. Các loài thuộc giống cá tra ở Việt Nam
STT Tên khoa học Tên địa phương
1 Pangasius hypophthalmus Cá Tra

2 Pangasius bocourti Cá Basa
3 Pangasius macronema Cá Tra nâu
4 Pangasius larnaudii Cá Vồ đém
5 Pangasius nasutus Cá Hú
6 Pangasius sutchi Cá Tra nghệ
7 Pangasius taeniurus Cá Bông lau
8 Pangasius poliranodon Cá Dứa
9 Pangasius siamensis Cá Sát Xiêm
Trong tự nhiên cá tra sống tập trung ở lưu vực sông Mê Kông (Thái Lan, Lào,
Cam-Pu-Chia và Việt Nam). Nghề nuôi cá tra ở Việt Nam đã có từ những năm 60. Cá
Tra có khả năng sống tốt trong điều kiện ao tù, nước đọng, cá ăn được mùn bã hữu cơ,
rau quả, động vật thân mềm, cá tạp…do đó nó đã trở thành đối tượng nuôi truyền
thống trong ao hồ của người dân đồng bằng sông Cửu Long với nguồn giống tự nhiên
được cung cấp từ 2 tỉnh An Giang và Đồng Tháp [8].
1.1.1. Sản lượng chế biến cá tra
Tháng 5 năm 1995 khoa thủy sản Trường Đại Học Cần Thơ cho sinh sản nhân
tạo thành công giống cá tra, từ đó đáp ứng được nhu cầu về giống cho các hộ nuôi
thương phẩm cũng như thúc đẩy nghề nuôi cá tra lang rộng sang các tỉnh, thành khác.
Hiện nay ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long cá tra là loài thủy sản có sản lượng xuất
khẩu cao nhất, trữ lượng cá tra nuôi tăng lên hàng năm rất nhanh, các nhà máy chế
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n

g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D

F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k

.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c

u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r

w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


5

biến cá tra xuất khẩu cũng mọc lên ngày càng nhiều, tập trung ở cá khu công nghiệp
của các tỉnh Đồng Tháp, An Giang, Cần Thơ, Tiền Giang, Vĩnh Long. Các nhà máy
này ngày càng hiện đại và đáp ứng nhu cầu xuất khẩu cũng như tiêu thụ sản phẩm của
các hộ dân nuôi, theo thống kê cho thấy, có trên 80% lượng cá được xuất khẩu, và hiện
nay có trên 50 quốc gia trên thế giới nhập khẩu các sản phẩm chế biến từ các doanh
nghiệp chế biến cá tra ở Việt Nam.
Bảng 1.2. Sản lượng chế biến cá tra
Sản Lượng

1997 1999 2001 2003 2004 2006 2007 2008

(triệu tấn) 0,04 0,086 0,114 0,162 0,255 0,825 1,0 1,2

1.1.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của cá tra
Cũng như các loài thủy sản khác cá tra là loại cá dễ nuôi và có gía trị dinh
dưỡng cao, các hình thức nuôi khác nhau thì thành phần dinh dưỡng trong cá cũng
khác nhau.

Bảng 1.3. Tỷ lệ khối lượng các thành phần của cá tra trong chế biến [7]
Hình thức
nuôi
Phi-lê
không da
Da Thịt bụng

Mỡ lá Nội tạng
Đầu xương,
vây, đuôi
Nuôi ao 40,1 5,15 11,21 2,94 5,84 34,61
Nuôi bè 38,52 4,98

10,34 3,28 6,02 36,17

Bảng 1.4. Thành phần hoá hoc cơ bản của cá tra philê

Hình thức nuôi

Ẩm

(%)
Protein tổng số
(N*6,25)
Lipid
(%)
Tro
(%)
Cá tra nuôi ao 71,80 16,00 10,03 1,35
Cá tra nuôi bè 72,63 16,04 8,07 1,62
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m


6

Bảng 1.5. So sánh thành phần acid amin không thay thế trong protein cá tra với
một số nguồn protein khác
Nguồn protein Acid amin
(%) Cá tra Cá biển Thịt bò Sữa Trứng

Threonine

Valine

Methionine

Leucine

Isoleucine

Phenylalanine

Lysine

Triptophan

4

5,4

3,9

5,5

7,1

4,7

8,5

-
4,6

6

4

6

8,4

3,9

8,8

1
4,2

5

2,9

5,2

8,2

4,5

9,3

1,1

4,4

7,6

4,3

7,2

10,2

5,3

8,1

1,6


5,5

8,1

3,3

7,1

8,4

5,4

6,8

1,9


Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d

o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w

e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


7

Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm cá tra phi-lê đông IQF tại công ty cổ
phần Nam Việt, An Giang.

Hình 1.1. Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm cá tra phi-lê đông IQF tại công
ty cổ phần Nam Việt, An Giang
Nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy chế biến cá tra là nguyên liệu còn

tươi sống hay nói cách khác là cá còn đang bơi lội. Cá được thu hoạch và vận chuyển
đến nhà máy bằng phương tiện tàu, xe và được đưa vào nhà máy để chế biến thành
nhiều mặt hàng khác nhau để phục vụ cho xuất khẩu cũng như tiêu thụ nội địa, do đó
Tiếp nhận nguyên liệu
Cắt tiết
Phi-lê
Rửa 1
Lạng da
Chỉnh hình
Soi ký sinh trùng
Rửa 2

Quay muối
Phân cỡ - Phân loại
Cân 1
Cấp đông IQF
Mạ băng
Cân 2
Bao gói
Bảo quản
Dung dịch nước thải máu cá
Rửa 3
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d

o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w

e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


8

nguồn nguyên liệu không có hoặc rất ít được bảo quản bằng các hoá chất bảo quản như
các nguồn nguyên liệu thuỷ sản khác.
1.1.3. Dung dịch máu cá, nước thải và thực trạng xử lý nước thải của các nhà máy
chế biến cá tra hiện nay
Cùng với sự phát triển của nghề nuôi cá tra ở đồng bằng sông Cửu Long hiện
nay, các nhà máy chế biến cá tra cũng mọc lên nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nguyên

liệu cho các hộ dân, góp phần giải quyết các vấn đề về kinh tế, xã hội cho các tỉnh.
Bên cạnh đó vấn đề môi truờng ngày càng ô nhiễm trầm trọng, các nhà máy chế biến
có công suất chế biến từ vài chục đến vài trăm tấn nguyên liệu cá tra nguyên liệu trên
một ngày đã thải ra môi trường một lượng rất lớn chất thải chứa một hàm lượng rất lớn
protein và các chất hữu cơ khác nhưng chưa được thu hồi.
Trong quá trình chế biến cá Tra phi lê có công đoạn cắt tiết và sau đó cho vào
bồn ngâm để loại máu. Công đoạn này tạo ra một lượng dung dịch máu cá lớn, theo
ước tính thì trung bình mỗi tấn cá tạo ra từ 0,5 đến 0,6 m
3
. Do đó, với sản lượng chế
biến cá tra hiện nay thì sinh ra một lượng dung dịch máu cá rất lớn, lên đến vài trăm
ngàn m
3
/năm. Vì vậy, lượng dung dịch máu cá nếu không được xử lý thích hợp sẽ gây
ô nhiễm môi trường xung quanh các nhà máy chế biến cá tra.
Máu cá cũng như máu các loài động vật khác chứa nhiều thành phần có giá trị
dinh dưỡng cao như protein, acid amin, khoáng, vitamin, lipid nên rất thuận lợi cho vi
sinh vật phát triển, gây ôi máu, tạo ra các mùi hôi khó chịu, gây ô nhiễm môi trường.
Đặc biệt, trong dung dịch máu cá có một lượng protein hòa tan lớn, có giá trị dinh
dưỡng rất cao. Hiện nay, lượng dung dịch máu cá chưa được xử lý đúng mức mà
thường đươc đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý nước thải, gây quá tải hệ thống, dẫn đến
gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, việc thu hồi protein trong dung dịch máu cá là yêu
cầu thiết yếu, vừa để giải quyết vấn đề môi trường, lại giúp tăng hiệu quả sử dụng
nguồn lợi.
Ngoài ra, nước thải trong nhà máy chế biến cá tra còn có thịt vụn, lipid. Các
thành phần này đã góp phần gây nên sự ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Khi phân
tích nước thải trong chế bíến cá tra người ta nhận thấy hàm lượng BOD ở mức 1000-
2000 mg O
2
/lít cho nên rất khó sử dụng qui trình sinh học để xử lý, mặt khác trong

thành phần nước thải còn có clo dư trong quá trình khử trùng và vệ sinh nhà xưởng với
hàm lượng cao, do đó nó ảnh hưởng lớn đến hệ vi sinh vật trong qui trình xử lý, cho nên
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-

t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

9

cách tốt nhất hiện nay là làm cách nào tách bớt hàm lượng các thành phần trong nước
thải trước khi đưa vào khu xử lý.
Hiện nay người ta có nhiều biện pháp nhằm giảm thiểu lượng thải như là dùng
phương pháp tuyển nổi lipid, dùng lược để thu hồi thịt vụn trước khi thải ra môi
trường.
Biện pháp giải quyết việc quản lý và xử lý nước thải trong chế biến thuỷ sản đang
được áp dụng theo hai hướng cơ bản. Một mặt chủ động giảm lượng nước thải ngay
trong quá trình sản xuất bằng cách áp dụng các công nghệ chế biến hiệu quả như áp
dụng qui trình sản xuất sạch hơn, sử dụng nước trong chế biến hợp lý hơn, phương pháp
này vừa làm tăng tính hiệu quả của qui trình vừa giảm thiểu độ ô nhiễm của nước thải,
từ đó giảm chi phí xử lý nước thải. Mặt khác áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến
có chi phí tiết kiệm nhất, nghiên cứu tìm biện pháp thu hồi lượng chất hữu cơ hoà tan
trong nước thải và cho phép tận dụng những chất này vào nhiều mục đích khác nhau.
Xuất phát từ hai hướng cơ bản trên các nhà nghiên cứu đã và đang tìm biện pháp phù
hợp cho từng đối tượng nước thải và điều kiện sản xuất của từng xí nghiệp. Nhiều nhà
máy ở An Giang, Cần Thơ đã nghiên cứu thử nghiệm áp dụng biện pháp thu hồi lượng
protein trong dung dịch máu cá sau khi cắt tiết bằng nhiều biện pháp khác nhau tuy
nhiên chỉ mới thử nghiệm do đó dung dịch máu cá hịện nay vẫn được thải ra trực tiếp
môi trường và tình trạng ô nhiễm môi trường do các nhà máy chế biến cá tra hiện nay
vẫn chưa có biện pháp khắc phục. Khó khăn và trở ngại nhất hiện nay là hàm lượng
protein trong dung dịch máu cá cao, chủ yếu ở dạng protein hòa tan nên không thể sử
dụng các biện pháp thông thường thu hồi.
1.2. Protein, tính chất và phương pháp thu hồi protein
1.2.1. Tính chất hòa tan của protein
Quá trình hòa tan của phân tử protein trong nước bắt đầu từ sự tiếp xúc giữa các
phân tử nước với phân tử protein. Khi đó các phân tử nước có độ phân cực cao bị hấp

phụ bởi các nhóm phân cực trên bề mặt các phân tử protein. Kế đến sự phân tán các
phân tử protein trong môi trường nước sẽ góp phần làm tăng bề mặt tiếp xúc liên pha,
dẫn đến hình thành lớp vỏ hydrate bao quanh bề mặt phân tử protein, làm cho protein
hòa tan vào trong môi trường nước (bằng phương pháp nhiễu xạ tia X người ta đã xác
định được lớp vỏ hydrate này là lớp nước đơn phân tử, có bề dày khoảng 3A
0
, đúng
bằng kích thước của phân tử nước). Khi đó trạng thái hòa tan của các phân tử protein
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w

.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i

e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m


10

trong nước sẽ được duy trì bởi 2 yếu tố: độ bền của lớp vỏ hydrate bao quanh bề mặt
phân tử và khả năng tích điện cùng dấu của các phân tử protein (lực đẩy tĩnh điện giữa
các phân tử).
Do vậy, yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến tính chất hòa tan của protein là cấu tạo
của phân tử protein. Trật tự sắp xếp và tỷ lệ giửa các nhóm phân cực (nhóm ưa nước)
và các nhóm không phân cực (nhóm kỵ nước) trong phân tử protein sẽ đặc trưng cho
khả năng hòa tan của phân tử protein. Cụ thể là với các nhóm như -OH, -SH, -COOH,
-NH
2,
có tính ưa nước sẽ làm tăng độ hòa tan của phân tử protein trong nước trong khi
đó các nhóm có tính kỵ nước như -CH
3
, -C
2
H
5
, -C
3
H
7,

sẽ

làm giảm tính tan của
protein trong nước. Các phân tử protein có cấu trúc không gian dạng sợi như keratin,
fibroin, miozin, tan kém trong nước, còn các phân tử protein dạng hình cầu như
albumin, mioglobin, hemoglobin, lại tan tốt trong nước.
Ngoài ra, dưới tác dụng cộng hợp của các yếu tố môi trường như: pH, nhiệt độ,
nồng độ muối trumg tính trong dung dịch, dung môi hữu cơ thì khả năng hòa tan của
protein cũng thay đổi rất nhiều [3,4,5].
1.2.2. Các phương pháp thu hồi protein hòa tan trong dung dịch
Để thu hồi protein trong dung dịch nói chung và trong dung dịch máu cá nói
riêng thì quan trọng nhất là phải có phương pháp thích hợp nhất. Mỗi công nghệ,
phương pháp đều có ưu, khuyết điểm nhất định. Do đó tuỳ theo điều kiện của mỗi nhà
máy, chi phí đầu tư, thời gian, chi phí năng lượng, hoá chất, nhân công, hiệu suất thu
hồi…và chất lượng sản phẩm thu được sẽ mang lại gía trị lợi nhuận cho nhà sản xuất
bao nhiêu và quan trọng nhất có giải quuyết được vấn đề ô nhiễm môi trường cho nhà
máy hiện nay hay không mà chúng ta chọn công nghệ, phương pháp cho thích hợp.
Các phương pháp thu hồi protein chính
+ Phương pháp kết tủa [1]
Đây là phương pháp ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp để thu nhận chế
phẩm protein từ dung dịch. Nguyên tắc của phương pháp này là dưới tác động của các
yếu tố bên ngoài tương tác giữa protein với nước, giữa protein với protein, giữa
protein với các thành phần khác sẽ bị thay đổi, dẫn đến kết quả là làm giảm khả năng
tan của protein trong dung dịch, các phân tử protein tập hợp lại thành một khối kết tủa
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X

C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t

r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w

.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i

e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


11

và tách ra khỏi dung dịch. Tùy theo tác nhân gây biến tính mà sự biến tính của protein
được chia thành 2 dạng:
* Biến tính thuận nghịch
Là dạng biến tính thường gây ra những thay đổi bên ngoài phân tử như: sự phá

vỡ lớp vỏ hydrate trên bề mặt phân tử protein hay điện tích của các phân tử bị trung
hòa. Bên cạnh đó biến tính thuận nghịch cũng có thể biến đổi vể mặt cấu trúc không
gian của phân tử protein mà nguyên nhân là do có sự phá hủy các liên kết trong phân
tử. Chủ yếu là do các liên kết như liên kết ion, liên kết hydro, liên kết kỵ nước (liên kết
Van der Wals) bị phá vỡ tương ứng với các cấu trúc bậc 4, bậc 3 bị thay đổi chuyển
thành cấu trúc bậc 2 thậm chí cấu trúc bậc 2 bị thay đổi một phần. Nói chung ở đây
hầu như không có sự phân hủy các liên kết bền trong phân tử (tiêu biểu là liên kết cầu
nối disulfua). Chính vì thế mà khi tác nhân gây biến tính được loại ra thì các cấu trúc
ban đầu của phân tử protein được phục hồi trở lại (biến tính thuận nghịch)
* Biến tính không thuận nghịch
Là dạng biến tính gây ra những biến đổi sâu sắc, dẫn đến mất khả năng phục
hồi trở lại cấu trúc ban đầu của phân tử protein. Khi đó các liên kết hóa học yếu có
trong phân tử kể cả một số liên kết mạnh như cầu disulfua cũng bị phá hủy. Đầu tiên
phân tử protein duỗi mạch chuyển về cấu trúc đơn giản (bậc 1 hoặc bậc 2), sau đó có
thể hình thành những liên kết mới, trong trường hợp này do mất đi các liên kết bền ban
đầu mà phân tử protein không còn khả năng phục hồi lại cấu trúc tự nhiên ngay cả khi
tác nhân gây biến tính được loại bỏ, điều này cũng đồng nghĩa với việc phân tử protein
bị mất đi các tính chất ban đầu. Trên cơ sở đó phương pháp kết tủa gây biến tính
không thuận nghịch được ứng dụng rất nhiều để thu nhận protein với mụch đích giữ lại
các giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Tùy vào điều kiện cụ thể mà các tác nhân gây biến tính được ứng dụng độc lập
hay phối hợp với nhau sao cho quá trình thu nhận đạt được hiệu quả mong muốn.
+ Kết tủa bằng điều chỉnh pH
Do tính chất phân li lưỡng cực nên khi hòa tan trong dung dịch, ở một giá trị pH
nhất định các phân tử protein chủ yếu ở dạng lưỡng cực với các nhóm amin bị proton
hóa (nhận proton), còn các nhóm carboxyl bị phân ly (mất proton). Khi đó do tích diện
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


12

cùng dấu nên các phân tử protein có lực đẩy tỉnh điện. Ngoài ra bề mặt các phân tử
protein cũng được bao quanh bởi lớp vỏ hydrat, cho nên trạng thái của dung dịch keo

protein được duy trì.
Bằng các tác nhân axit, kiềm, ta có thể điều chỉnh pH của dung dịch protein về
một giá trị mà tại đó điện tích của các phân tử protein bị trung hòa, khiến cho lực đẩy
tỉnh điện của các phân tử bị mất đi, đồng thời sự tương tác giữa các phân tử protein với
các phân tử nước bị giảm, dẫn đến lớp vỏ hydrate bên ngoài bị phá vỡ, làm tăng tương
tác giữa các phân tử protein, tạo điều kiện cho các phân tử protein tập hợp lại với nhau
hình thành kết tủa. Ở đây do không có sự thay đổi cấu trúc phân tử nên sau khi loại bỏ
tác nhân gây kết tủa ra khỏi dung dịch thì các phân tử protein có thể hòa tan trở lại.
Mặt khác, trong trường hợp pH của dung dịch thay đổi quá thấp hoặc quá cao
thì biến tính không thuận nghịch có thể xảy ra. Khi đó điện tích các nhóm phân cực
mạch bên của acid amin thay đổi, tạo ra lực đẩy tỉnh điện giữa các nhóm bị ion hóa
nên làm giản mạch các phân tử protein, các nhóm kỵ nước xuất hiện trên bề mặt,
tương tác giữa các protein chiếm ưu thế, kết quả là các phân tử protein tiến lại gần
nhau làm xuất hiện kết tủa.
Vì cơ chế kết tủa bằng pH có thể mang tính thuận nghịch nên áp dụng để tách
hợp chất protein có hoạt tính sinh học ra khỏi hỗn hợp mà vẫn đảm bảo giữ được hoạt
tính và cấu trúc phân tử tuy nhiên thời gian tủa thường xảy ra rất lâu, hiệu suất thu hồi
lại thấp và chi phí cao nên hiệu quả kinh tế không cao.
+ Kết tủa bằng nhiệt độ
Khi đun nóng sẽ làm phá lớp vỏ điện tích và làm giảm khả năng hydrate hóa
của phân tử protein. Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nội tại của các phân tử protein
tăng làm phá vỡ các liên kết hydrogen giữa các phân tử protein, do đó khả năng hấp
thụ nước của protein bị giảm. Ngoài ra khi đung nóng sẽ gây biến tính và tập hợp
protein làm cho bề mặt của phân tử protein bị giảm, do đó khả năng giữ nước của các
nhóm có cực ở protein cũng giảm. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các liên kết sẽ bị
phá hủy, các cấu trúc bậc 2 bậc 3 và bậc 4 trong phân tử protein bị giãn mạch, xuất
hiện các nhóm kỵ nước trên bề mặt phân tử protein, làm giảm tương tác giữa protein
với nước nên gây kết tủa protein. Tất cả các trường hợp biến tính ở nhiệt độ cao đều là
biến tính không thuận nghịch do khi đó cầu disulfua hầu như bị phá hủy hoàn toàn.
Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d

o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w

e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n

g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


13

Mỗi loại protein khác nhau đều có nhiệt độ biến tính khác nhau, cường độ và thời gian
quyết định mức độ biến đổi protein, trong đa số các trường hợp các protein đều bắt đầu
biến tính ở nhiệt độ khoảng 45 – 50
0
C, nhiệt độ càng tăng thì mức độ biến tính càng
sâu sắc.
Bên cạnh đó các yếu tố như hoạt độ nước, pH của môi trường, hàm lượng muối,
bản chất và nồng độ của các chất khác cũng có ảnh hưởng nhất định. Protein khi được
gia nhiệt ở điểm đẳng điện sẽ cho kết tủa nhanh hơn, do đó người ta thường dùng cách
này để phân lập và tinh chế protein từ lactoserum, máu hoặc huyết tương. Tuy nhiên
người ta cũng nhận thấy một số trường hợp protein kết tủa ở nhiệt độ thấp (trường hợp
protein của trứng, sữa). Điều này cũng được giải thích là do các protein có tỷ lệ các
acid amin kỵ nước/ acid amin háo nước cao nên nhiệt độ thấp làm giảm liên kết hydro
giữa protein và nước, tăng tương tác giữa protein với protein, làm xuất hiện kết tủa.
Vì vậy phương pháp này rất ưu việt trong việc tách protein từ dung dịch mà khi
chúng ta ít quan tâm đến hoạt tính hay cấu trúc của nó. Ngược lại để thu nhận enzyme
cần phải tiến hành ở nhiệt độ thấp. Phương pháp kết tủa bằng nhiệt xảy ra nhanh hơn,
triệt để, ít gây ô nhiễm môi trường.
Bên cạnh các ưu điểm, nó còn có những nhược điểm chi phí năng lượng cho
quá trình này là quá lớn.
+ Kết tủa muối trung tính [1]
Khi cho dung dịch muối trung tính vào dịch chứa protein, muối sẽ hòa tan làm
tăng nồng độ các ion trong dung dịch, khi đó sự cạnh tranh nước giữa các ion muối
trung tính và phân tử protein. Ở nồng độ muối thấp thì độ tan của protein xem như tỷ
lệ với nồng độ muối (tỷ lệ thuận với lực ion trong dung dịch). Khi nồng độ muối tăng
thì độ tan của protein sẽ tăng dần và độ tan của protein sẽ đạt cực đại ở một giá trị nào
đó của nồng độ muối (điểm tích muối), khi đó nếu nồng độ muối tiếp tục tăng thì độ
tan của protein sẽ giảm do tương tác muối – nước lúc này sẽ tăng mạnh dẫn đến làm
giảm tương tác giữa muối và protein, lớp vỏ hydrate trên bề mặt phân tử protein sẽ bị

phá vỡ. Thêm vào đó các ion của muối trung tính sẽ bám trên bề mặt phân tử protein
tạo thành lớp có đện tích trung hòa, kết quả làm cho kết tủa protein.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-

t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

14

Nồng độ của dung dịch muối cần dùng tùy thuộc vào bản chất của protein trong
dung dịch. Các ion âm và ion dương trong phân tử muối sẽ quyết định hiệu quả của
loại muối đó, cụ thể là:
Hiệu quả của các ion âm sẽ giảm dần theo thứ tự sau: phosphate > sulfate >
acetate > choride.
Các ion dương cho hiệu quả cao thường được sử dụng là: NH
4
+
> K
+
> Na
+
.
Trong đó muối được sử dụng nhiều nhất là muối (NH
4
)
2
SO
4
với lý do là giá
thành rẽ độ hòa tan cao. Tỷ trọng của dung dịch (NH
4
)
2
SO
4

bảo hòa ở khoảng 1,235
g/ml với nồng độ tương ứng là 4M. Muối thường được bổ sung vào ở dạng dung dịch,
nhưng khi không muốn thể tích dung dịch này bị thay đổi thì dùng muối ở dạng bột.
Nồng độ muối kết tủa thường dùng là 50-80 % độ bảo hòa. Lượng muối trong sản
phẩm có thể tách ra bằng cách lọc qua màng thẩm tích.
Ưu điểm của phương pháp này là không gây biến tính không thuận nghịch
protein, nên có thể ứng dụng để tinh sạch enzyme. Ngoài ra với lớp ion muối bao
quanh bề mặt phân tử protein có tác dụng ngăn cản sự thủy phân protein, chống lại tác
động của vi sinh vật.
Tuy nhiên lượng hóa chất sử dụng có thể gây ô nhiễm môi trường, hiệu suất tủa
không cao nên khó triển khai ở qui mô công nghiệp.
+ Kết tủa bằng dung môi hữu cơ [1]
Các dung môi hữu cơ tan trong nước như: ethanol, acetone, methanol,
isopropanol khi được bổ sung vào dung dịch protein, một mặt vừa làm giảm hằng số
điện môi của dung dịch, khiến cho tương tác giữa các phân tử protein tăng lên. Mặt
khác do tính chất háo nước nên khi cho vào dung dịch protein, các phân tử dung môi
hữu cơ sẽ hút nước, làm giảm tương tác giữa nước và phân tử protein, dẫn đến sự phá
vở lớp vỏ hydtrate của phân tử protein làm gây kết tủa protein.
Nồng độ ion trong dung dịch có ảnh hưởng đến quá trình kết tủa. Nồng độ ion
trong dung dịch khoảng 0,05-0,2M là thích hợp. Với nồng độ ion cao hơn thì lượng
dung môi nhiều hơn và nguy cơ biến tính tăng lên. Nếu nồng độ ion quá thấp thì kết
tủa thu được sẽ quá mịn và khó tách.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d

o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w

e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


15

Nếu điều chỉnh pH của dung dịch về giá trị pI thì quá trình kết tủa xảy ra nhanh
hơn và nồng độ dung môi hữu cơ cũng sẽ thấp hơn. Bên cạnh đó kích thước của các
phân tử protein cũng ảnh hưởng đến tốc độ của quá trình kết tủa, với các phân tử
protein có kích thước phân tử lớn thì sự kết tủa xảy ra nhanh chóng và dể dàng hơn các
phân tử protein có cùng tính chất nhưng có kích thước nhỏ hơn.
Acetone và ethanol là hai dung môi được sử dụng phổ biến nhất trong việc kết

tủa protein, trong đó aceton được sử dụng nhiều hơn và lượng dùng cũng ít hơn. Hầu
hết các protein trong dung dịch sẽ kết tủa khi acetone trong dung dịch chiếm 50 %, còn
đối với ethanol là 80 %. Điều cần chú ý là để tránh nồng độ protein trở nên quá loãng
khi thêm dung môi làm giảm hiệu quả kết tủa, cho nên dung dịch protein trước đó cần
có nồng độ protein lớn hơn 1mg/ml.
Ưu điểm của phương pháp này là khi tủa ở nhiệt độ thấp protein không bị biến
tính nên thích hợp để thu nhận enzyme, hormone, Tuy nhiên lượng dung môi sử dụng
là rất lớn nên gây ô nhiễm môi trường và không kinh tế cho qui mô công nghiệp.
+ Kết tủa bằng polyme
Hiện nay rất nhiều polyme được sử dụng để kết tủa protein như chitosan,
alginate, PEG (polyethylene glycol) là các loại polyme hữu cơ dùng phổ biến để kết
tủa protein từ dung dịch. Cơ chế của tác nhân này tương tự như các dung môi hữu cơ,
các polyme sẽ làm mất lớp vỏ hydrate bao quanh phân tử protein gây nên kết tủa
protein.
Ưu điểm của phương pháp này là các kết tủa bằng polyme hầu như không gây
biến tính protein, không độc hại và hiệu quả thu nhận cao. Do đó phương pháp này áp
dụng để tận thu các chế phẩm enzyme và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác.
+ Phương pháp siêu lọc
Phân tử protein có kích thước lớn nên không thể khuyếch tán qua màng bán
thấm. Do đó dưới áp lực cao hoặc li tâm khi cho dung dịch protein qua màng bán thấm
thì chỉ có nước và các phân tử nhỏ khác có thể đi qua, các phân tử protein có thể bị giữ
lại. Tuy nhiên, chi phí về thiết bị là rất lớn nên thông thường chỉ được áp dụng ở qui
mô phòng thí nghiệm, nhưng ưu điểm của phương pháp này là protein thu nhận có độ
tinh sạch cao.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X

C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t

r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w

.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i

e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


16

Ở một số nước tiên tiến đã nghiên cứu và ứng dụng một vài quy trình thu hồi
protein trong nước rửa rất hiệu quả như Mỹ, Mexico, Nhật, Hàn Quốc…. Hiện nay có
các phương pháp thu hồi protein trong nước rửa là : phương pháp acid hoá - kiềm hóa,
phương pháp sử dụng các chất trợ lắng và dùng nhiệt. Đặc điểm chung của các phương

pháp này là đều đưa pH của dung dịch nước rửa về pH trùng với pI của đa số protein
để có thể kết tủa được nhiều protein, sau đó kết hợp với nhiều phương pháp khác để
tách triệt để lượng protein đã kết tủa này.
Nước thải từ các cơ sở chế biến thủy sản là một vấn đề đã và đang được quan
tâm vì mức độ gây ô nhiễm cao, trong nước thải chế biến thủy sản gồm cả dung dịch
máu cá chứa một lượng đáng kể các phụ phẩm như protein, lipid. Hiện nay, trên thế
giới có một số nghiên cứu thu hồi protein từ nước rửa thủy sản, chủ yếu từ nước rửa
trong quá trình sản xuất surimi. Wibowo và cộng sự (2005) đã nghiên cứu thu hồi
protein từ nước rửa surimi xử lý bởi phức chitosan – alginat. Ở một số nước tiên tiến
đã nghiên cứu và ứng dụng một vài quy trình thu hồi protein trong nước rửa và trong
dung dịch máu rất hiệu quả như Mỹ, Mexico, Trung Quốc (Wiboro và cộng sự, 2005;
Chakrabarti, 2006). Đặc điểm chung của các phương pháp này là đều đưa pH của dung
dịch nước rửa về pH trùng với pI của đa số protein để có thể kết tủa được nhiều
protein, sau đó kết hợp với nhiều phương pháp khác để tách triệt để lượng protein đã
kết tủa này và protein còn lại trong dung dịch (Chen và cộng sự, 2007). Việc thu hồi
các chất hữu cơ, đặc biệt là protein trong nước thải thủy sản giúp cho quá trình xử lý
được dễ dàng hơn và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đồng thời, tùy theo tính chất của
phụ phẩm thu được mà có thể tận dụng làm thức ăn gia súc hoặc phân bón nông
nghiệp.
1.3. Tổng quan về chitosan và ứng dụng chitosan trong việc thu hồi protein
1.3.1. Cấu trúc và tính chất của chitosan
Chitosan là dẫn xuất của chitin. Chitosan có tên hóa học là: β-(1,4)-2-amino-2-
deoxy-D-glucopyranose. Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị β-D-glucosamin
liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 Glucozit [2].
Công thức phân tử: ( C
6
H
11
O
4

N)
n
Phân

tử lượng : M= (161.07)
n

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e

w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a

n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c

k
.
c
o
m