Nghiên cứu sử dụng enzyme promelin thô từ chồi dứa kết hợp với enzyme flavourzyme trong sản xuất bột đạm thủy phân từ cá nục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
*************

VŨ THỊ QUYÊN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ENZYME BROMELIN THÔTỪ
CHỒI DỨA KẾT HỢP VỚI ENZYME FLAVOURZYME
TRONGSẢN XUẤT BỘT ĐẠM THỦY PHÂN TỪ CÁ NỤC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA, NĂM 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
*************

VŨ THỊ QUYÊN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ENZYME BROMELIN THÔ TỪ
CHỒI DỨA KẾT HỢP VỚI ENZYME FLAVOURZYME
TRONG SẢN XUẤT BỘT ĐẠM THỦY PHÂN TỪ CÁ NỤC

Chuyên ngành Công nghệ Sau thu hoạch
Mã số : 60540104

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. HUỲNH NGUYỄN DUY BẢO

KHÁNH HÒA, NĂM 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết
quả trong luận văn là trung thực.

Tác giả luận văn

Vũ Thị Quyên


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự
quan tâm, tư vấn tận tình của quý thầy cô hướng dẫn khoa học, các tập thể, cá nhân
trong và ngoài Viện Nghiên cứu Hải sản đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong phòng Nghiên cứu Công nghệ Sau
thu hoạch –Viện Nghiên cứu Hải sản đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình
thực hiện thí nghiệm cũng như những ý kiến đóng góp cho luận văn của tôi.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn Huỳnh
Nguyễn Duy Bảo, người hướng dẫn khoa học đã nhiệt tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi
thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp Th.s Lê Hương Thủy chủ nhiệm đề
tài:"Nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzyme để sản xuất bột đạm thủy phân giàu acid
amin từ moi và cá nục ứng dụng trong sản xuất nước mắm công nghiệp" đã cho tôi
được sử dụng kết quả của đề tài cho báo cáo tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Ngọc Bội, thầy Đỗ Văn Ninh và thầy Nguyễn
Anh Tuấn đã có những góp ý cho tôi trong quá trình viết đề cương tốt nghiệp.

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC .......................................................................................................................5
ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................3
1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá nục .........................................................................3
1.1.1. Đặc điểm hình thái của cá nục ...........................................................................3
1.1.2. Đặc điểm phân loại cá nục .................................................................................3
1.2.3. Ứng dụng của cá nục trong đời sống .................................................................5
1.2. Tổng quan về enzyme .............................................................................................6
1.2.1. Giới thiệu về enzyme .........................................................................................6
1.2.2. Enzyme protease ................................................................................................6
1.2.3. Phân loại enzyme protease .................................................................................6
1.2.4. Giới thiệu về enzyme bromelin .........................................................................7
1.2.5. Enzyme flavourzyme .........................................................................................8
1.3.Quá trình thủy phân và sản phẩm thủy phân.......................................................9
1.3.1. Quá trình thủy phân ...........................................................................................9
1.3.2. Thủy phân protein bằng enzyme........................................................................9
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme ..............9
1.3.4. Sản phẩm của quá trình thủy phân và ứng dụng ..............................................11
1.4. Tổng quan về quá trình sấy .................................................................................12
1.4.1. Phương pháp sấy ..............................................................................................12
1.4.2. Thiết bị sấy phun..............................................................................................14
1.5. Các nghiên cứu trên thế giới và trong nước về quá trình thủy phân protein
bởi enzyme ....................................................................................................................18
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................22
2.1. Đối tượng nghiên cứu ...........................................................................................22
2.1.1. Nguyên liệu ......................................................................................................22

2.1.2. Enzyme ............................................................................................................22
2.1.3. Hóa chất ...........................................................................................................22
2.1.4. Thiết bị .............................................................................................................22


2.2. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................23
2.2.1. Xác định sự thay đổi hoạt độ enzyme bromelin thô theo thời gian bảo quản .23
2.2.2. Xác định thành phần khối lượng và thành phần hóa học cơ bản của cá nục
thuôn ..........................................................................................................................23
2.2.3. Bố trí thí nghiệm tổng quát ..............................................................................24
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện biên của các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình thủy phân ...........................................................................................................26
2.2.5. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân protein cá
nục bằng kết hợp enzyme bromelin thôvới flavourzyme ..........................................36
2.2.6. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thích hợp để cô đặc dịch đạm thủy phân ......... 37
2.2.7. Bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy phun thích hợp thu bột đạm thủy phân .......... 38
2.2.8. Các phương pháp phân tích .............................................................................44
2.2.9. Phương pháp xử lý số liệu ...............................................................................45
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................46
3.1. Sự biến đổi hoạt độ của enzyme bromelin thô theo thời gian bảo quản ........46
3.2.Thành phần khối lượng và thành phần hóa học của cá nục thuôn ..................47
3.3. Một số yếu tố ảnh hưởng chính đến quá trình thủy phân protein cá nục bằng
sử dụng kết hợp enzyme bromelin thô từ chồi dứa với flavourzyme .....................47
3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzyme bromelin/flavourzyme đến hàm lượng
đạm NH3, tỷ lệ Naa/Nts và hiệu suất thu hồi nitơ ........................................................47
3.3.2. Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ hỗn hợp enzyme bromelin/flavourzyme so
với nguyên liệu ..........................................................................................................49
3.3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu ...........................51
3.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hàm lượng đạm NH3, tỷ lệ Naa/ Nts và
hiệu suất thu hồi nitơ..................................................................................................52

3.3.5. Ảnh hưởng pH thủy phân đến hàm lượng đạm NH3, tỷ lệ Naa/ Nts và hiệu suất
thu hồi nitơ .................................................................................................................54
3.3.6. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng đạm NH3, tỷ lệ Naa/ Nts và
hiệu suất thu hồi nitơ..................................................................................................55
3.3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng nước đến đến hàm lượng đạm NH3, tỷ lệ Naa/ Nts
và hiệu suất thu hồi nitơ .............................................................................................57


3.4. Tối ưu cho quá trình thủy phân protein cá nục bằng enzyme bromelin thô kết
hợp với flavourzyme ....................................................................................................58
3.5. Đề xuất quy trình thủy phân cá nục bằng hỗn hợp enzymebromelin thô kết
hợp vớiflavourzyme .....................................................................................................62
3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian cô đặc đến thể tích và độ khô của dịch
đạm thủy phân .............................................................................................................64
3.6.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian cô đặc đến thể tích dịch đạm thủy phân.......... 64
3.6.2. Ảnh hưởng của thời gian cô đặc đến độ khô của sản phẩm ............................65
3.7. Ảnh hưởng của điều kiện sấy phun đến độ ẩm, hàm lượng protein và hiệu
suất thu hồi bột đạm thủy phân .................................................................................66
3.7.1. Ảnh hưởng của chất trợ sấy .............................................................................66
7.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất trợ sấy .....................................................................67
3.7.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào trong quá trình sấy phun .............................69
3.7.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đầu ra trong quá trình sấy phun................................70
3.8. Đề xuất quy trình sấy phun bột đạm thủy phân từ cá nục ...............................71
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ..........................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................75
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ I


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của cá nục ........................................................................... 4

Bảng 2.1. Quy hoạch thực nghiệm 3 yếu tố theo mô hình box-behnken ................................. 36
Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến ảo của mô hình BoxBehnken .................................................................................................................................... 37
Bảng 3.1. Lượng thành phẩm và hoạt độ của enzyme bromelinthô thu được từ...................... 46
1 kg chồi dứa tươi ..................................................................................................................... 46
Bảng 3.2. Biến đổi hoạt độ của enzyme bromelin theo thời gian bảo quản lạnh ở 4-8oc ......... 46
Bảng 3.3. Thành phần khối lượng của cá nục thuôn (%) ......................................................... 47
Bảng 3.4. Thành phần hóa học của cá nục thuôn (%) .............................................................. 47
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm của mô hìnhBox-Behnken ........................................................ 59
Bảng 3.6. Kết quả xử lý số liệu trên phần mềm dx6 ................................................................ 59
Bảng 3.7. Kết quả dự đoán tối ưu cho tỷ lệ Naa/Ntstheo mô hình Box-Behnken ...................... 61
Bảng 3.8. Kết quả kiểm chứng tối ưu theo tiên đoán và thực nghiệm ..................................... 62
Bảng 3.9. Chất lượng của dịch đạm thủy phân protein cá nục ................................................. 64
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến thể tích dung dịch cô ............................ 64
Bảng 3.11. Tỷ trọng của dịch đạm thủy phân ở mỗi giá trị bx ................................................. 66
Bảng 3.12. Bảng đánh giá cảm quan chất lượng bột đạm thủy phân ....................................... 72
Bảng 3.13. Chỉ tiêu hóa học của bột đạm thủy phân ................................................................ 72
Bảng 3.14. Chỉ tiêu vi sinh của bột đạm thủy phân .................................................................. 73


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cá nục sồ .................................................................................................................... 4
Hình 1.2. Cá nục thuôn ............................................................................................................... 4
Hình 1.3. Cơ cấu phun của thiết bị sấy phun ............................................................................ 15
Hình 1.4 . Các kiểu buồng sấy phun ......................................................................................... 15
Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống sấy phun ........................................................................................... 16
Hình 2.1. Chồi dứa ................................................................................................................... 22
Hình 2.2. Xác định thành phần khối lượng và thành phần hóa học cơ bản của cá nục thuôn .. 23
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình bố trí thí nghiệm tổng quát.............................................................. 24
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ kết hợp enzyme bromelin và flavourzyme .. 26
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn tỷ lệ hỗn hợp enzyme/cơ chất .............................. 28

Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định kích thước nguyên liệu phù hợp .......................... 30
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp ............................... 31
Hình 2.8. Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của ph đến quá trình thủy phân ................... 32
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian thủy phân .................................... 34
Hình 2.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến quá trình thủy phân ......... 35
Hình 2.11. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện cô đặc thích hợp ........................................... 38
Hình 2.12. Bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy phun thích hợp để thu bột đạm thủy phân . 39
Hình 2.13. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chất trợ sấy thích hợp ......................................... 41
Hình 2.14. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ chất trợ sấy thích hợp ................................. 42
Hình 2.15. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ đầu vào của quá trình sấy phun ............ 43
Hình 2.16. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ đầu ra của quá trình sấy phun .............. 44
Hình 3.1a. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzyme bromelin/flavourzyme đến hàm lượng đạm NH3 .. 48
Hình 3.1b. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzyme bromelin/flavourzyme đến tỷ lệ Naa/Nts .... 48
Hình 3.1c. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzyme bromelin/flavourzyme hiệu suất thu hồi nitơ.......... 49
Hình 3.2a. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzyme so với nguyên liệu đến sự hình thành đạm NH3..... 49
Hình 3.2b. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzyme so với nguyên liệu đến tỷ lệ Naa/Nts.......... 50
Hình 3.2c. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzyme so với nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi nitơ ......... 50
Hình 3.3a. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hàm lượng đạm NH3 ......................... 51
Hình 3.3b Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến tỷ lệ Naa/Nts ........................................ 51
Hình 3.3c. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi nitơ ........................ 51
Hình 3.4a. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đạm NH3................................................. 52
Hình 3.4b. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tỷ lệNaa/Nts................................................................ 53
Hình 3.4c. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi nitơ ................................................ 53


Hình 3.5a. Sự ảnh hưởng của ph đến hàm lượng đạm NH3 ..................................................... 54
Hình 3.5b. Sự ảnh hưởng của ph đến tỷ lệ Naa/Nts ................................................................... 54
Hình 3.5c. Sự ảnh hưởng của ph đến hiệu suất thu hồi nitơ ..................................................... 55
Hình 3.6a. Sự ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng đạm NH3 .......................... 56
Hình 3.6b. Sự ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến tỷ lệ Naa/Nts ........................................ 56

Hình 3.6c. Sự ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi nitơ.......................... 56
Hình 3.7a. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến hàm lượng đạm NH3 ................................ 57
Hình 3.7b. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến tỷ lệ Naa/Nts .............................................. 57
Hình 3.7c. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến hiệu suất thu hồi nitơ ............................... 58
Hình 3.8. Đường đồng mức và bề mặt đáp ứng (3d) của tỉ lệ Naa/Nts (%) theo ..................... 60
Thời gian thủy phân (giờ) và tỷ lệ hỗn hợp enzyme so với cơ chất (%) .................................. 60
Hình 3.9.Đường đồng mức và bề mặt đáp ứng (3d) tiên đoán tỉ lệ Naa/Nts (%) tối ưu theo thời
gian thủy phân (giờ) và tỷ lệ hỗn hợp enzyme so với cơ chất (%) ........................................... 61
Hình 3.10. Sơ đồ quy trình thủy phân cá nục bằng hỗn hợp enzyme bromelin thô kết hợp với
flavourzyme .............................................................................................................................. 62
Hình 3.11. Sản phẩm dịch đạm thủy phân ................................................................................ 63
Hình 3.13. Ảnh hưởng của thời gian đến độ bx và thể tích dung dịch cô ................................ 65
Hình 3.14. Ảnh hưởng của chất trợ sấy đến hàm lượng protein và hiệu suất thu hồi bột đạm 66
Hình 3.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất trợ sấy đến hàm lượng proteinvà hiệu suất thu hồi bột đạm....... 68
Hình 3.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào đến hàm ẩm và khối lượng bột đạm thu hồi ...... 69
Hình 3.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ đầu ra đến hàm ẩm và khối lượng bột đạm thu hồi ........ 70
Hình 3.18. Quy trình sấy phun tạo bột đạm thủy phân từ cá nục ............................................. 71
Hình 3.19. Sản phẩm bột đạm thủy phân ................................................................................. 72


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bột đạm thủy phân là sản phẩm thu được sau khi sấy khô dịch đạm thủy phân
protein.Tùy theo mức độ thủy phân thành phần của dịch đạm thu được từ quá trình
thủy phân protein bằng enzyme hoặc hóa chất bao gồm các acid amin, peptide hoặc
polypeptide. Bột đạm thủy phân có chứa hàm lượng đạm hoà tan cao, giúp cơ thể dễ
hấp thu.Ngoài ra bột đạm thủy phân còn chứa một lượng lớn các acid amin thiết yếu,
các chuỗi peptide có hoạt tính sinh học có khả năng chống oxi hoá, chống tăng huyết

áp, kháng khuẩn và tăng khả năng miễn dịch của cơ thể người.
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, dịch đạm thủy phân được sử dụng làm
nguyên liệu sản xuất súp gia vị cho các loại sản phẩm cháo, phở, mì tôm ăn liền, các
sản phẩm hạt nêm, nước mắm, nước chấm, thực phẩm dinh dưỡng như bột dinh dưỡng
cho trẻ em, người già, các sản phẩm siro dinh dưỡng...
Để sản xuất bột đạm thủy phân từ protein phải thực hiện công đoạn thủy phân tạo
ra dịch đạm thủy phân. Công đoạn này có thể dùng các phương pháp hóa học hoặc
sinh học như lên men và thủy phân bằng enzyme. Trong đó phương pháp sử dụng
enzyme để thủy phân protein được ứng dụngnhiều do quá trình thủy phân triệt để, thời
gian thủy phân ngắn và không để lại sản phẩm phụ.
Trong các loài cá giá trị kinh tế thấp, cá nục vào mùa khai tháccác tàu cá đánh
bắt được từ 5 đến 10 tấn mỗi đêm đi biển. Phần lớn sản lượng cá nục đánh bắt được là
cá nục thuôn và cá nục gai. Có nhiều nghiên cứu về quá trình thủy phân protein từ cá
nục cho thấy sản phẩm thu được có hàm lượng đạm acid amin so với đạm tổng số đạt
trên 60%. Tuy nhiên,hầu hết các nghiên cứu sử dụng enzyme thương mại cho quá trình
thủy phân. Những nghiên cứu sử dụng nguồn enzyme bromelin từ chồi dứa để thủy
phân protein cá nục còn rất hạn chế. Trong khi đó, nhiều nghiên cứu cho thấy enzyme
bromelin có nhiều trong toàn bộ các phần của cây và quả dứa, trong đó phần có hoạt
độ enzyme cao nhất là chồi dứa. Trong quá trình chế biến quả dứa làm thực phẩm,
chồi dứa là phần phế liệu chiếm tỷ lệ cao và chưa được tận dụng triệt để. Xuất phát từ
thực tế trên cho thấy việc nghiên cứu sử dụng có hiệu quả nguồn nguyên liệu cá nục và
phế liệu chồi dứa là một vấn đề cấp thiết. Vì vậy đề tài này đã thực hiện: “Nghiên cứu
sử dụng enzyme bromelin thô từ chồi dứa kết hợp với enzyme flavourzymetrong sản
xuất bột đạm thủy phân từ cá nục”


2

2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu chung

Xây dựng quy trình sản xuất bột đạm thủy phân từ cá nục bằng cách sử dụng
enzyme bromelin thô kết hợp với enzyme flavourzyme.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp để thủy phân protein từ cá nục bằng
cách sử dụng enzyme bromelin thô kết hợp với enzyme flavourzyme.
3.2. Nghiên cứu các điều kiện thích hợp để cô đặc và sấy khô dịch đạm thủy phân.
4. Điểm mới, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
4.1. Điểm mới của đề tài
Đây là nghiên cứu đầu tiên về thủy phân protein cá nục bằng sử dụng kết hợp
enzyme bromelin thô với enzyme flavourzyme nhằmthu đượcdịch đạm thủy phân có tỷ
lệ đạm acid amin (Naa)/đạm tổng số (Nts) lớn hơn 60% để sản xuất bột đạm thủy phân
có Naa/Nts đạt 60% trở lên.
4.2. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài đóng góp cơ sởkhoa học cho việc sử dụng kết hợp
hai enzyme để thủy phân protein cá nhằm thu được dịch đạm thủy phân có hàm lượng
đạm acid amin chiếm tỷ lệ cao hơn 60% so với đạm tổng số. Đây cũng là cơ sở khoa
học cho các quá trình công nghệ sản xuất các chế phẩm giàu acid amin từ cá.
4.3. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể áp dụng để sản xuất bột đạm thủy phân từ
cá nục có hàm lượng đạm acid amin chiếm tỷ lệ cao hơn 60% đạm tổng số bằng cách
sử dụng kết hợp enzyme bromelin thô với enzyme flavourzyme. Công nghệ này góp
phần tận dụng có hiệu quả nguồn phế liệu dứa, nâng cao giá trị sử dụng của cá nục, có
thể giảm được chi phí sản xuất và mang lại hiệu quả kinh tế cao.


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá nục
1.1.1. Đặc điểm hình thái của cá nục

Cá nục có hệ thống phân loại như sau:
- Ngành: Chordata
- Lớp: lớp phụ
- Bộ: Perciformes
- Gia đình: Carangidae
- Chi: Decapterus
Cá nục có đặc điểm thân hình thoi, dẹp bên. Chiều dài thân bằng 4-4,5 lần chiều
cao thân, bằng 3,3-3,7 lần chiều dài đầu. Mép sau xương nắp mang trơn, góc trên
xương nắp mang lõm. Mõm dài, nhọn, miệng lớn, chếch, hàm dưới dài hơn hàm trên.
Răng nhỏ, nhọn, hàm trên và hàm dưới đều có một hàng. Toàn thân, má và nắp mang
phủ vảy tròn, nhỏ. Vây lưng dài, thấp. Vây ngực dài, mút vây đạt đến hoặc quá lỗ hậu
môn. Phần lưng màu xanh xám, bụng màu trắng. Đỉnh vây lưng thứ hai có màu trắng.
Cá nục có màu xanh trên đầu và màu trắng dưới bụng. Mang cá có một điểm nhỏ
màu đen. Cá nục có chín gai trên vây lưng và 30-40 tia mềm. Vây hậu môn của cá nục
chỉ có 3 gai và 26-29 tia mềm. Cá nục thường có sọc màu vàng chạy từ đầu đến cuối đuôi.
Cá nục đánh bắt được có chiều dài dao động từ 60-239 mm, chủ yếu chiều dài từ
120-189 mm (Chu Tiến Vĩnh và cộng sự, 1998). Cá nục được biết đến từ Đại Tây
Dương, cụ thể từ Nova Scotia ở phía Bắc đến Rio De Janeiro ở phía nam, bao gồm
vùng biển Caribe và vịnh Mexico ở phía Tây. Về phía Đông, chúng được biết đến từ
Maroc ở phía Bắc đến Nam Phi ở phía Nam bao gồm những hòn đảo Madeira, quần
đảo Canary Cape Verde, đảo Ascension và St Helena. (Lê Văn Việt Mẫn, 2010).
1.1.2. Đặc điểm phân loại cá nục
Cá nục thuộc chi Decapterus, 4 loài thường gặp ở Việt Nam là Decapterus
maruadsi, Decapterus macrosoma, Decapterus kuroides và Decapterus ruselli. Trong
4 loài này cá nục sồ Decapterus maruadsi và cá nục thuôn Decapterus macrosoma có
sản lượng cao nhất.


4

Cá nục sồ:
Tên tiếng Anh: Round scad
Tên khoa học: Decapterus maruadsi
Cá nục sồ hay còn gọi là cá nục sò
phân bố ở vịnh Bắc Bộ, vùng biển miền

Hình 1.1. Cá nục sồ

Trung Đông và Tây Nam Bộ. Cá nục sồ là
nguyên liệu khai thác quan trọng với mùa vụ khai thác quanh năm. Cá nục sồ có thời
gian sinh sản từ tháng một đến tháng chín. Cá mẹ thường có chiều dài từ 169-199 mm.
Trung bình mỗi con cái đẻ từ 25 đến 150 nghìn trứng. Thức ăn chính của cá nục là
tôm, động vật không xương sống.
Cá nục thuôn:
Tên tiếng Anh: Layang scad
Tên khoa học: Decapterus macrosoma
Cá nục thuôn hay còn gọi là cá nục
xuông phân bố ở vịnh Bắc Bộ, vùng biển

Hình 1.2. Cá nục thuôn

miền Trung Đông và Tây Nam Bộ. Cá nục
thuôn cũng là nguyên liệu khai thác quan trọng với mùa vụ khai thác quanh năm, kích
cỡ khai thác từ 100-230 mm. Hình thức khai thác là chủ yếu là lưới vây, lưới kéo,…
Thời gian sinh sản của cá nục thuôn từ tháng hai đến tháng tám ở vùng biển Việt Nam.
Ở các vùng biển khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ, các loài cá nục có thời gian sinh
trưởng khác nhau.
Các loài cá của họ Carangidae bao gồm cả chi Decapterus là nguồn tài nguyên
quan trọng về mặt kinh tế ở các vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới.
Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của cá nục

Thành phần dinh dưỡng trong 100g thực phẩm ăn được
Năng

Thành phần chính

Muối khoáng

lượng Nước Protein Lipid Tro Ca
Kcal
93

g
76,4

21,3

P

Fe Na

Vitamin
K

mg
0,8

1,3 58 216 2,3 67 246

A

B1

UI/g

µg

27

B2

PP

mg

0,05 0,23 3,4

(nguồn />

5

1.2.3. Ứng dụng của cá nục trong đời sống
Cá nục sau khi khai thác thường được chế biến thành các dạng sản phẩm đông
lạnh, phi lê, chả cá, cá khô, đồ hộp và các sản phẩm phối chế khác. Trong các bữa ăn
hàng ngày, cá nục được chế biến thành các món ăn như cá nục kho, hấp, nướng, nấu
cháo… Ngoài ra, cá nục còn được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất mắm nêm,
nước mắm.
Ở nước ta nước mắm Phan Thiết và nước mắm Cát Hải thường sử dụng nguyên
liệu cá nục để chế biến.
Nước mắm Phan Thiết chế biến theo phương pháp gài nén. Với nguyên liệu cá
nục hàm lượng muối cần thiết bổ sung vào là 25-32%. Lượng muối cần thiết trên có

thể cho vào nhiều lần: Lần 1 cho 15% so với tổng lượng muối, sau 3-5 ngày tiến hành
cho muối lần 2 khoảng 2-7% so với tổng lượng muối; lần 3 cho số muối còn lại, khuấy
đảo đều và phủ một lớp muối lên trên bề mặt. Khi ướp muối tiến hành gài nén, sau 3-4
ngày tiến hành rút nước bổi. Sau đó cứ 4-5 ngày rút nước bổi một lần. Sau tháng đầu
cứ 7-10 ngày rút nước bổi 1 lần. Sau 6-9 tháng đạt nước mắm thành phẩm.
Nước mắm Cát Hải chế biến theo phương pháp đánh khuấy, tổng lượng muối bổ
sung vào khoảng 30- 35%. Trong quá trình lên men muối được cho vào nhiều lần để
hạn chế ảnh hưởng xấu của muối đến quá trình thủy phân.
Lần đầu: cứ 100 kg cá tươi với 10-12% lượng muối cần thiết vào mùa hè và 68% lượng muối cần thiết vào mùa đông. Sau đó đổ vào ang, bể hay chum sạch, thêm 2
kg muối san đều phủ lên mặt cá, vỗ nhẹ cho muối chặt, lấy nắp đậy kín. Sau 2-3 ngày
cho thêm 20-30% nước so với khối lượng cá, đánh khuấy. Cho muối lần 2 cách lần
đánh khuấy 2-3 ngày, lần 3 sau đó 4-5 ngày cho đến khi cá đã ngấm đủ muối, nát đều
và chìm xuống, không còn hiện tượng trương và nổi lên nữa. Sau 4-5 tháng chượp chín
là có thể rút nước mắm thành phẩm.
Nước ta còn sử dụng chế biến mắm nêm từ cá nục xay nhuyễn. Cá nục xay, trộn
với 20% muối, 2% đường, 3% bột gạo nếp rang, trộn đều rồi cho vào hũ đậy kín. Lên
men ở nhiệt độ 28-30oC, rút nước. Cho lên men tiếp 20-25 ngày thành mắm nêm.
Da cá nục thuôn (Decapterus macrosoma) được nghiên cứu chế biến gelatin.
Đánh giá về cảm quan, màu sắc, độ pH, độ dãn nở, độ nhớt, điểm nóng chảy và hàm
lượng acid amin của gelatin được tạo thành rất tốt. Gelatin chế biến từ da cá nục có độ
trương nở 177g so với gelatin thương mại làm từ sụn bò là 240g. (Cheow và cộng sự, 2007).


6

1.2. Tổng quan về enzyme
1.2.1. Giới thiệu về enzyme
Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất protein nên có cấu trúc tương tự
protein. Một enzyme có thể là một protein monomer, chứa đựng một chuỗi
polypeptide duy nhất được tạo bởi hàng trăm acid amin, cũng có thể là một chuỗi các

protein oligomer bao gồm nhiều chuỗi polypeptide, giống hệt nhau hoặc khác nhau và
hoạt động cùng nhau.
Enzyme có cường lực xúc tác rất lớn: ở điều kiện thích hợp, hầu hết các phản
ứng có xúc tác enzyme xảy ra với tốc độ nhanh gấp 108- 1011 lần so với phản ứng
không có chất xúc tác.
Mỗi enzyme chỉ xúc tác làm chuyển hóa được một hoặc một số cơ chất nhất định
theo một kiểu liên kết hóa học nhất định, và một kiểu phản ứng nhất định. Sự tác dụng
có tính chất lựa chọn này gọi là tính đặc hiệu của enzyme. Enzyme có tính đặc hiệu
cao nên không tạo ra những sản phẩm phụ(Đặng Thị Thu, 2012).
1.2.2. Enzyme protease
Enzyme protease là enzyme dùng để thủy phân protein để tạo ra các peptide và
các acid amin. Enzyme protease có đầy đủ tính chất của enzyme nói chung như cường
lực xúc tác lớn, tính đặc hiệu cao.
1.2.3. Phân loại enzyme protease
Do mỗi loại enzyme có tính đặc hiệu riêng nên vị trí liên kết peptide bị cắt mạch
là tùy vào loại enzyme protease. Protease được phân chia thành hai loại là
endopeptidease exopeptidease.
• Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endopeptidease được chia thành
bốn nhóm:
+ Serin proteinase: là những proteinase chứa nhóm –OH của gốc serine trong
trung tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của
enzyme. Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: Chymotrypsin và subtilisin.
Nhóm chymotrypsin bao gồm các enzyme động vật như chymotrypsin,
trypsin, elastase.
Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn như subtilisin carlsberg,
subtilisin BPN (bacterial protease Nagase). Các serine proteinase thường hoạt động
mạnh ở vùng kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tương đối rộng.


7

+ Cysteine proteinase: Các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt
động. Cystein proteinase bao gồm các proteinase thực vật như papain, bromelin, một
vài protein động vật và proteinase ký sinh trùng. Các cystein proteinase thường hoạt
động ở vùng pH trung tính, có tính đặc hiệu cơ chất rộng.
+ Aspartic proteinase: Hầu hết các aspartic proteinase thuộc nhóm pepsin.
Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa như: pepsin, chymosin, cathepsin,
renin. Các aspartic proteinase có chứa nhóm carboxyl trong trung tâm hoạt động và
thường hoạt động mạnh ở pH trung tính.
+ Metallo proteinase: Metallo proteinase là nhóm proteinase được tìm thấy ở vi
khuẩn, nấm mốc cũng như các vi sinh vật bậc cao hơn. Các metallo proteinase thường
hoạt động vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dưới tác dụng của EDTA
(Ethylen Diamine Tetra Acetic Acid).
• Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptide, exopeptidease được phân
chia thành hai loại:
+ Aminopeptidease: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của chuỗi
polypeptide để giải phóng ra một acid amin, một dipeptide hoặc một tripeptide.
+ Carboxypeptidease: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của chuỗi
polypeptidee và giải phóng ra một acid amin hoặc một dipeptide.
1.2.4. Giới thiệu về enzyme bromelin
Bromelin là một thuật ngữ dùng chung để chỉ các enzyme được tìm thấy trong
dịch chiết từ cây dứa, là nhóm protease thực vật thu được từ họ Bromelaceae, chủ yếu
là các protease cysteine.
Bromelin hiện diện ở tất cả các phần của cây dứa. Chúng chiếm trên 50% protein
trong thân dứa và quả dứa. Do đó enzyme bromelin còn được gọi là “enzyme
dứa”. Tùy theo nguồn gốc, bromelin được phân làm 2 loại là bromelin thân (trích từ
dịch thân dứa) và bromelin quả (trích từ dịch quả dứa).
Bromelin thân có mã số enzyme (EC 3.4.22.32) và bromelin quả (EC 3.4.22.33).
Ở mỗi bộ phận khác nhau thì bromelin có pH tối thích khác nhau và cấu tạo cũng có
sự khác nhau.

Bromelin là một endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptide nội
phântử protein để chuyển phân tử protein thành các đoạn nhỏ là các peptide và các
acid amin.


8

Giống như các loại enzyme khác, bromelin cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như
nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, ion kim loại, một số nhóm chức của
enzyme và phương pháp tinh sạch enzyme.
Có nhiều nghiên cứu về ứng dụng enzyme bromelin như bổ sung bromelin để rút
ngắn thời gian chế biến nước mắm (Trần Cộng Hòa,2010), làm mềm thịt bò dai (Lê
Thị Thanh Mai, 2011).
Trong y dược bromelin được ghi nhậncó tác dụng làm giảm đau đầu gối cấp tính
nhẹ và khả năng phục hồi phục hồi rất tốt tuỳ thuộc vào liều dùng và tâm lý. Đã có
nghiên cứu lâm sàng cho thấy bromelin có các khả năng chống viêm và giảm các triệu
chứng của đau xương và viêm khớp dạng thấp (Walker và cộng sự, 2002). Bromelin
với hoạt động cysteine protease được chứng minh là có tác dụng điều hòa miễn dịch
trong điều trị bệnh hen suyễn (Secor ER Jr và cộng sự, 2012). Bromelin còn có tác
dụng ngăn chặn các khối u phát triển và làm giảm đáng kể lượng tế bào di căn của
bệnh ung thư.(Planta Med, 2007), (Chobotova và cộng sự, 2009).
1.2.5. Enzyme flavourzyme
Flavourzyme là sản phẩm lên mên bởi chuỗi Aspergillus oryzae và chứa cả hai
hoạt tính endoprotease và exopeptidease. Enzyme flavourzyme được dùng để nâng cao
hiệu quả thủy phân protein trong điều kiện trung tính hoặc acid nhẹ. Flavourzyme có
thể dùng để làm giảm độ đắng của sản phẩm thủy phân protein ở mức độ thủy phân
thấp và cho kết quả thủy phân protein trải rộng và vị sản phẩm được nâng lên.
Dải pH thích hợp cho phức hợp enzyme hoạt động từ 5-7. Nhiệt độ thích hợp cho
phức hợp enzyme hoạt động trong khoảng 50oC.
Cơ chế thủy phân protein của các enzyme protease theo trình tự sau. Lúc đầu,

enzyme endoprotease (như bromelin) phân cắt các liên kết peptide của phân tử protein
từ giữa chuỗi polypeptide và cho các sản phẩm thủy phân có phân tử lượng trung bình
(peptide, polypeptide). Tiếp đó các enzyme exopeptidease phân cắt các acid amin từ
hai đầu của chuỗi polypeptide cho sản phẩm thủy phân là các peptide mạch ngắn và
các acid amin. Do enzyme flavourzyme có cả hai hoạt tính endoprotease và
exopeptidease nên thích hợp khi kết hợp cùng với enzyme bromelin để mang lại hiệu
quả thủy phân cao.


9

1.3.Quá trình thủy phân và sản phẩm thủy phân
1.3.1. Quá trình thủy phân
Quá trình thủy phân là quá trình phân cắt một số liên kết nhị dương (dipositive
bond) trong hợp chất hữu cơ thành các thành phần đơn giản dưới tác dụng của các chất
xúc tác và có sự tham gia của yếu tố nước trong phản ứng.(Trần Thị Luyến, 2006)
Cơ chất được enzyme thủy phân là protein, gluxit, lipid…đặc điểm chung của
những cơ chất này là có “liên kết bị thủy phân” do các nguyên tử tích điện dương tạo
nên. Người ta gọi liên kết này là “liên kết nhị dương”.(Lê Ngọc Tú, 2010). Các chất
này thường là thành phần cấu tạo của nguyên liệu.
Sơ đồ quá trình thủy phân protein:
Protein

enzyme

Polypeptide

enzyme

Peptone

enzyme

Acid amin

Như vậy sản phẩm thủy phân của protein là bao gồm các polypeptide, peptone,
peptide và các acid amin. Trong hầu hết các acid amin thu nhận được khi thuỷ phân
protein đều ở dạng L-α amino acid. Vị của acid amin phụ thuộc vào cấu trúc không
gian, dạng L có vị đắng, dạng D có vị ngọt, còn acid amin có gốc R mạch vòng có cả
vị đắng và vị ngọt. Cường độ vị phụ thuộc vào giá trị “ngưỡng nồng độ”, là nồng độ
thấp nhất để có thể cảm nhận sự có mặt của acid amin. Ngưỡng này lại phụ thuộc vào
tính kỵ nước của gốc R trong phân tử acid amin. L-tryptophan và L-tyrosine có vị
đắng nhất. Acid L-glutamit acid ở nồng độ cao có vị ngọt của thịt, ở nồng độ thấp là
chất tăng vị cho sản phẩm thực phẩm (Hoàng Kim Anh, 2007).
1.3.2. Thủy phân protein bằng enzyme
Để thủy phân protein có thể dùng phương pháp hóa học như dùng acid HCl hoặc
NaOH. Quá trình thủy phân bằng phương pháp hóa học làm phá hủy một phần hoặc
phá hủy hoàn toàn các acid amin thiết yếu. Do vậy trong công nghiệp thực phẩm
thường dùng phương pháp thủy phân bằng enzyme. Sử dụng enzyme có nhiều ưu điểm
như không có sản phẩm phụ do enzyme có tính đặc hiệu cao, thủy phân trong điều
kiện nhiệt độ thấp nên ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và ít tốn năng lượng.
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme
• Ảnh hưởng của nhiệt độ
Trong một phạm vi nhiệt độ nhất định, tốc độ của phản ứng tăng lên cùng với sự
tăng của nhiệt độ. Nhưng khi vượt quá phạm vi nào đó, các phản ứng được xúc tác bị


10

ảnh hưởng do sự biến tính của phân tử protein-enzyme. Kết quả này phụ thuộc vào

nhiệt độ tối thích của enzyme, là nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ứng enzyme đạt cực
đại. Mỗi enzyme có nhiệt độ tối thích khác nhau. Sự khác nhau này tùy thuộc vào
nguồn gốc của các enzyme, tùy theo từng điều kiện hoặc từng sự khác nhau về tính
nhạy cảm với nhiệt độ của phân tử protein-enzyme. Ở nhiệt độ thấp hơn 10oC sẽ kìm
hãm sự hoạt động của enzyme nhưng nếu thấp quá thì enzyme sẽ mất hoạt động. Nhiệt
độ từ 60oC trở lên đa số enzyme sẽ giảm hoặc ngừng hoạt động. Đa số enzyme mất
hoạt tính xúc tác ở nhiệt độ cao hơn 80oC, trừ Papain, Myokinase có thể tồn tại ở
100oC. Nhiệt độ thích hợp của enzyme thông thường từ 30 – 50oC (Nguyễn Trọng
Cẩn, 2006).
• Ảnh hưởng của pH
Sự phân li khác nhau của một phân tử protein ở các giá trị pH khác nhau làm
thay đổi tính chất của trung tâm liên kết cơ chất và hoạt động ở phân tử enzyme, dẫn
đến giá trị xúc tác khác nhau phụ thuộc vào giá trị pH. Như vậy enzyme rất nhạy cảm
với sự thay đổi pH của môi trường. Mỗi enzyme chỉ hoạt động mạnh nhất ở một vùng
pH xác định, gọi là pH tối thích. pH tối thích của mỗi enzyme không cố định, có thể
thay đổi tùy theo tính chất và nồng độ của cơ chất, nhiệt độ.
• Ảnh hưởng nồng độ cơ chất và nồng độ enzyme
Khi môi trường có đầy đủ cơ chất thì tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với lượng
enzyme. Khi nồng độ cơ chất thấp, không đủ để lôi kéo tất cả lượng enzyme vào phản
ứng thì tốc độ phản ứng tăng tỷ lệ thuận với nồng độ cơ chất. Tốc độ phản ứng đạt tối
đa khi tất cả enzyme đều kết hợp vào cơ chất.
• Ảnh hưởng của chất hoạt hóa và chất kìm hãm enzyme
Những chất nào có khả năng làm tăng hoạt tính xúc tác của enzyme thì được gọi
là chất hoạt hóa enzyme. Các chất đó thường là các ion kim loại như: K+, Na+, Mg2+,
Ca2+, Co 2+ , Zn2+, Mn2+, … Sự hoạt động của các enzyme đều có thể bị kìm hãm bởi
các tác động gây biến tính protein.
Đối với muối ăn (NaCl) khi cho vào hỗn hợp thủy phân thì sẽ làm thay đổi hoạt
độ của nước (aw), dẫn đến ảnh hưởng hoạt động sống của vi sinh vật. Vì vậy trong thủy
phân người ta thường dùng NaCl để khống chế hoạt động của vi sinh vật gây thối rữa.
Do khả năng chịu muối của enzyme thủy phân tốt hơn vi sinh vật cho nên trong phạm

vi độ mặn nhất định enzyme vẫn có tác dụng thủy phân protein, thậm chí trong môi


11

trường muối bão hòa enzyme vẫn hoạt động được nhưng tác dụng thủy phân rất chậm
(Nguyễn Trọng Cẩn, 2006).
• Ảnh hưởng của tỷ lệ nước
Đối với phản ứng thủy phân bởi enzyme nước không những là môi trường để
khuếch tán enzyme và cơ chất mà còn là tác nhân tham gia vào phản ứng nữa. Nước
không những có ảnh hưởng đến vận tốc mà cả chiều hướng của phản ứng thủy phân
bởi enzyme. Việc bổ sung thêm nước là tạo môi trường lỏng giúp cho enzyme hoạt
động được dễ dàng, làm tăng khả năng thủy phân. Lượng nước cho vào nếu ít quá thì
tác dụng thủy phân của enzyme kém nhưng nếu nhiều quá thì không khống chế được
quá trình thối rữa. Như vậy có thể dùng nước làm nhân tố để tăng cường hay kìm hãm
các phản ứng thủy phân có xúc tác enzyme (Lê Ngọc Tú, 2010). Lượng nước bổ sung
vào cho quá trình thủy phân là tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu.
• Ảnh hưởng của thời gian thủy phân
Thời gian thủy phân có ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thủy phân, thời
gian thuỷ phân càng dài thì protease càng có điều kiện thuỷ phân cơ chất càng triệt để.
Nhưng nếu thời gian thủy phân quá dài sẽ dẫn tới vi sinh vật hoạt động làm sản sinh ra
càng nhiều các sản phẩm thứ cấp như: NH3, H2S, CO2, indol, … Nhưng nếu thời gian
thủy phân rút ngắn, sự thuỷ phân protein chưa triệt để, hiệu suất thủy phân kém, gây
lãng phí nguyên liệu. Thường thì trong thời gian đầu tốc độ của quá trình thủy phân
xảy ra mạnh, càng về sau do nồng độ cơ chất giảm trong khi nồng độ sản phẩm tạo
thành tăng, đồng thời do độ bền của enzyme giảm theo thời gian nên tốc độ của phản
ứng thủy phân giảm dần.
• Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc
Trong quá trình thủy phân yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình thủy phân là diện
tích tiếp xúc. Để tạo điều kiện tốt hơn cho sự thủy phân của enzyme là làm tăng khả

năng tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất, muốn vậy phải làm nhỏ kích thước cơ chất
trước khi thủy phân.
1.3.4. Sản phẩm của quá trình thủy phân và ứng dụng
a. Sản phẩm dịch đạm thủy phân, bột đạm thủy phân
Thủy phân protein là quá trình phân giải các nguyên liệu có thành phần protein ở
trạng thái phân tử lượng lớn về thành các peptide ngắn mạch hay amino acid mà cơ thể
dễ hấp thụ. Sản phẩm của quá trình thủy phân protein là dịch đạm thủy phân. Thành


12

phần chủ yếu của dịch đạm thủy phân là các amino acid, các peptide, polypeptide tan.
Hiện nay dịch đạm thủy phân được ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực.
Trong y dược: Dịch đạm thủy phân dùng sản xuất môi trường dinh dưỡng nuôi
vi sinh vật, sản xuất huyết thanh miễn dịch. Sản xuất dịch đạm truyền cho người bệnh
suy kiệt, người không tự ăn uống được, người bị chấn thương nặng, bệnh nhân phải
phẫu thuật lớn.
Trong thực phẩm: Dịch đạm thủy phân dùng sản xuất bột đạm, nước chấm,
nước mắm, tương, chao, bánh kẹo, thức ăn bổ sung, thực phẩm chức năng… Dịch đạm
cô đặc còn có thể sử dụng để bổ sung trong quá trình làm nước mắm do nó có hàm
lượng acid amin cao, làm tăng độ đạm của nước mắm.
Dịch đạm thủy phân có thể dùng trong sản xuất nước mắm công nghiệp khi thêm
hương vị của nước mắm, rút ngắn thời gian sản xuất mà hàm lượng đạm acid amin vẫn
được đảm bảo.
Trong chăn nuôi: Dùng làm tăng độ tiêu hóa, bổ sung đạm vào thành phần thức
ăn giúp động vật tăng trưởng tốt nhằm rút ngắn thời gian nuôi. Khi nuôi thủy sản
người nuôi còn dùng dịch thủy phân làm chất tăng vị kích thích bắt mồi cho động vật
thủy sản, đặc biệt là dùng khi thời tiết thay đổi hay khi sử dụng kháng sinh trị bệnh.
Bột đạm thủy phân là sản phẩm thu được từ quá trình thủy phân được đem đi cô
đặc và sấy khô. Bột đạm thủy phân được ứng dụng trong thực phẩm sản xuất bột

dinh dưỡng cao đạm, bổ sung vào quá trình sản xuất nước mắm công nghiệp để tăng
độ đạm.
b. Sản phẩm phụ của quá trình thủy phân
Sau quá trình thủy phân, lọc phần dịch còn lại phần xương, đem rửa sạch, sấy
khô xay nghiền thu được bột khoáng. Trong bột khoáng chứa Ca, Mg, P và một phần
nhỏ protein còn lại. Bột khoáng này được sử dụng trong công nghệ sản xuất thức ăn
chăn nuôi.
1.4. Tổng quan về quá trình sấy
1.4.1. Phương pháp sấy
Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm…bằng
phương pháp bay hơi (Hoàng Văn Chước, 1997). Muốn sấy khô một vật ta phải tiến
hành các biện pháp kĩ thuật sau:
- Gia nhiệt cho vật để đưa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân


13

áp suất hơi trên bề mặt vật.
- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật thể.
- Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật thể vào môi trường.
Có nhiều cách gia nhiệt vật thể và cũng có nhiều cách vận chuyển hơi ẩm từ bề
mặt vật thể vào môi trường. Tương ứng với chúng có nhiều phương pháp sấy khác nhau
a. Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy
Quá trình sấy xảy ra theo ba giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc
độ không đổi và giai đoạn sấy giảm dần.
- Giai đoạn làm nóng vật
Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng
cho tới khi nhiệt độ vật đến bằng nhiệt độ kế ướt (tư). Trong quá trình này toàn bộ vật
sấy được gia nhiệt. Ẩm lỏng trong vật cũng được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt
độ sôi tương ứng với áp phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí trong

buồng sấy (tư). Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm
còn nhiệt độ của vật thì tăng dần từ nhiệt độ ban đầu cho đến khi bằng nhiệt độ nhiệt
kế ướt. Tuy vậy sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đồng đều ở phần ngoài
và phần trong vật. Vùng trong vật đạt tới tư chậm hơn. Đối với những vật dễ sấy thì
giai đoạn làm nóng vật xảy ra rất nhanh.
- Giai đoạn tốc độ sấy không đổi
Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt. Tiếp tục
cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt
lượng cung cấp chỉ làm hóa hơi nước. Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm
lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật hóa hơi. Do nhiệt độ không khí nóng
không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường
cũng không đổi. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vật cũng không đổi. Trong giai đoạn
sấy tốc độ không đổi biến thiên của độ chứa ẩm theo thời gian là tuyến tính. Ẩm thoát
ra trong giai đoạn này là ẩm tự do.
- Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần
Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại trong vật
là ẩm liên kết. Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với ẩm tự do và càng
tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này
nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi và càng giảm đi theo thời gian sấy.


14

b. Phân loại thiết bị sấy
Thiết bị sấy là thiết bị nhằm thực hiện các quá trình làm khô các vật liệu, các
chitiết hay các sản phẩm nhất định, làm cho chúng khô và đạt đến một độ ẩm nhất
định theo yêu cầu. Trong các quá trình sấy, chất lỏng chứa trong vật liệu sấy
thường là nước.
Phương pháp sấy chia ra hai loại lớn là sấy tự nhiên và sấy bằng thiết bị.
Sấy tự nhiên là quá trình phơi vật liệu ngoài trời. Phương pháp này sử dụng

nguồn nhiệt bức xạ của mặt trời và ẩm bay ra được không khí mang đi.
Phương pháp sấy tự nhiên có ưu điểm là đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao đổi
nhiệt lớn, dòng nhiệt bức xạ từ mặt trời tới vật có độ lớn tới 1000 W/m2.
Sấy tự nhiên có nhược điểm là:
Khó thực hiện cơ giới hóa, chi phí lao động nhiều.
Nhiệt độ thấp nên cường độ sấy không cao.
Sản phẩm dễ bị ô nhiễm do bụi và sinh vật, vi sinh vật.
Chiếm diện tích mặt bằng sản xuất lớn. Nhiều sản phẩm nếu sấy tự nhiên chất
lượng sản phẩm không đạt yêu cầu.
Các phương pháp sấy nhân tạo được thực hiện trong thiết bị sấy. Có nhiều phương
pháp sấy nhân tạo khác nhau, căn cứ vào phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các
loại: phương pháp sấy đối lưu, sấy bức xạ, sấy bằng dòng điện cao tần, sấy thăng hoa.
1.4.2. Thiết bị sấy phun
Cơ sở lý thuyết sấy phun
Sấy phun là phương pháp sấy nhanh bằng dòng không khí nóng, nhằm tạo ra sản
phẩm dạng bột từ các mẫu dạng lỏng hoặc dạng huyền phù trong trạng thái phân tán,
đồng nghĩa với việc tách ẩm ra khỏi nguyên liệu sấy giúp bảo quản sản sản phẩm được
lâu hơn. Sấy phun được sử dụng để làm khô dung dịch với nồng độ chất khô thấp, có
thể dễ dàng bơm qua một vòi phun tạo những hạt có kích thước rất nhỏ dạng sương.
Nguyên lý làm việc của thiết bị sấy phun là quá trình sấy thực hiện bằng cách phun
nguyên liệu sấy (chất lỏng) thành hạt nhỏ và rơi tự do trong buồng sấy. Môi chất sấy
(không khí nóng, khói…) được thổi vào và chuyển động cùng với hạt nguyên liệu và sấy
khô nguyên liệu. Nhờ quá trình phun nguyên liệu thành hạt nhỏ (đường kính vài chục
micron) nên bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu sấy và môi chất sấy rất lớn nên cường độ
sấy cao, thời gian sấy ngắn (vài giây đến hàng chục giây) (Hoàng Văn Chước, 1997).


15

Sấy phun dùng để sấy các dung dịch thành bột như sữa, trứng, muối hòa tan. Môi

chất sấy là khói hay không khí nóng tùy thuộc vào vật liệu sấy.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy phun
• Cấu tạo chung
Tất cả các thiết bị sấy phun đều bao gồm:
- Cơ cấu phun: có chức năng đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dưới dạng
hạt mịn (sương mù). Quá trình tạo sương mù sẽ quyết định kích thước các giọt lỏng và
sự phân bố của chúng vào buồng sấy. Cơ cấu phun có các dạng như: cơ cấu phun áp
lực, cơ cấu phun bằng khí động, đầu phun ly tâm.

Cơ cấu phun bằng khí động

Cơ cấu phun bằng áp lực

Hình 1.3. Cơ cấu phun của thiết bị sấy phun
- Buồng sấy: Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) và tác nhân sấy (không
khí nóng). Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau, nhưng phổ biến nhất
là buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn. Kích thước buồng sấy (chiều cao, đường kính...)
được thiết kế phụ thuộc vào kích thước các hạt lỏng và quỹ đạo chuyển động của
chúng, tức phụ thuộc vào loại cơ cấu phun sương sử dụng.

Khí nóng
Nhập liệu
Sản phẩm
Khí thải

Ngược chiều

Cùng chiều

Hỗn hợp

Hình 1.4 . Các kiểu buồng sấy phun