Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá tra và vỏ dứa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TẠO PHÂN BÓN LÁ TỪ
PHỤ PHẾ PHẨM CÁ TRA VÀ VỎ DỨA
Ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn

:

TS. Nguyễn Thị Hai

Sinh viên thực hiện

:

Trương Huệ Mẩn

MSSV: 1411100599

Lớp: 14DSH03

TP. Hồ Chí Minh, 2018

Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng chúng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong đồ án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Chúng tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Đồ án này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 08 năm 2018.
Sinh Viên

Trương Huệ Mẩn


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại trường, dưới sự dìu dắt tận tình của các thầy cô
Viện Khoa Học Ứng Dụng của trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM đã truyền đạt cho
chúng em những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong chuyên môn cũng như
trong nhiều lĩnh vực khác. Sự tận tụy, say mê, lòng nhân ái nhiệt thành của quý thầy cô
là động lực giúp chúng em cố gắng trau dồi thêm kiến thức và vượt qua những khó
khăn trong học tập.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô
của trường ĐH Công Nghệ TP. HCM, đặc biệt là cô TS. Nguyễn Thị Hai người đã tận
tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng em hoàn thành tốt chuyên đề
này.
Cuối cùng, chúng em xin chân thành cám ơn đến các anh chị và các bạn sinh viên
đã hỗ trợ chúng em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện chuyên đề tốt nghiệp một

cách hoàn chỉnh.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 08 năm 2018.
Sinh Viên

Trương Huệ Mẩn


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG .......................................................................................v
DANH SÁCH CÁC HÌNH..................................................................................... vii
TÓM TẮT ..................................................................................................................1
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................2
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU ...........................................................5
1.1.

Giới thiệu về cá Tra. ....................................................................................5

1.1.1.

Đặc điểm sinh học cá Tra. .....................................................................5

1.1.2.

Các đặc điểm hóa học của cá. ...............................................................7

1.1.3.

Tình hình nuôi cá Tra trong nước. .......................................................8

1.2.

Giới thiệu về cây dứa. ..................................................................................9

1.3.

Giới thiệu về enzyme Bromelain. .............................................................11

1.3.1.

Đặc điểm enzyme Bromelain. ..............................................................11

1.3.2.

Tính chất enzyme Bromelain. .............................................................12

1.3.3.

Các yếu tố ảnh hưởng của enzyme Bromelain. ..................................13

1.4.

Nghiên cứu trong và ngoài nƣớc trong việc sử dụng enzyme protease

thủy phân protein cá. ...........................................................................................15
1.5.

Quá trình thủy phân cá. ............................................................................19

1.5.1.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá. ..........................20

i


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

1.6.

Tình hình sản xuất rau quả ở Việt Nam. .................................................22

1.7.

Giới thiệu về rau. .......................................................................................25

1.7.1.

Giới thiệu về cây cải. ............................................................................25

1.7.2.

Giới thiệu về cây đậu bắp. ...................................................................26

1.8.

Một số nghiên cứu về sử dụng phân bón trên cây trồng. .......................29

CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................32
2.1.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu. ...........................................................32

2.2.

Nội dung nghiên cứu..................................................................................32

2.2.1.

Đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào (phụ phế phẩm cá Tra). .32

2.2.2.

Xác định hoạt tính enzyme Bromelain công nghiệp và enzyme

Bromelain có trong thành phần vỏ dứa. ..........................................................32
2.2.3.

Khảo sát hiệu quả thuỷ phân của enzyme Bromelain công nghiệp và

enzyme Bromelain vỏ dứa. ................................................................................33
2.2.4.

Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm

cá Tra. ...............................................................................................................34
2.2.5.

Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân phụ phế

phẩm cá Tra. ......................................................................................................35
2.2.6.

Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá Tra. ..
...............................................................................................................35

2.2.7.

Ổn định dịch thủy phân bằng sorbic acid...........................................36

2.2.8.

Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho cây cải xanh trồng ngoài

đồng.

...............................................................................................................39

2.2.9.

Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho cây đậu bắp trồng ngoài

đồng.

...............................................................................................................39

2.2.10. Xử lý số liệu ......................................................................................... 40

ii


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................41
3.1.

Đánh giá chất lƣợng nguyên liệu đầu vào (phụ phế phẩm cá Tra).......41

3.2.

Xác định hàm lƣợng enzyme Bromelain công nghiệp và enzyme

Bromelain có trong thành phần vỏ dứa bằng phƣơng pháp Anson cải tiến. .41
3.3.

Khảo sát hiệu quả thuỷ phân của enzyme Bromelain công nghiệp và

enzyme Bromelain vỏ dứa. ..................................................................................42
3.4.

Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá Tra. .................43

3.5.

Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá

Tra

.....................................................................................................................45

3.6.

Ảnh hƣởng của pH đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá Tra....47

3.7.

Ổn định dịch thủy phân bằng sorbic acid ...............................................48

3.8.

Phối chế dung dịch thủy phân thành phân bón lá để dùng cho rau. ....52

3.9.

Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho cải xanh trồng ngoài đồng. ..54

3.10. Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho đậu bắp trồng ngoài đồng. ..63
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................72
4.1.

Kết luận. .....................................................................................................72

4.2.

Đề nghị. .......................................................................................................72

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................73

iii


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VIẾT TẮT

THUẬT NGỮ TIẾNG VIỆT

ĐC

Đối chứng

ĐVT

Đơn vị tính

NSLT

Năng suất lý thuyết

NSTT

Năng suất thực thu

NT

Nghiệm thức

NTS

Nitơ tổng số

iv


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

DANH SÁCH CÁC BẢNG
SỐ

TÊN BẢNG SỐ LIỆU

TRANG

1.1

Thành phần dinh dưỡng trong cá Tra (trên trọng lượng khô).

8

1.2

Thành phần có trong phế phẩm fillet cá Tra.

8

1.3
1.4
1.5

Tỷ lệ khối lượng, hàm lượng chất khô tổng số và hoạt lực protease
các phần quả dứa.
Hoạt tính phân giải casein của Bromelain.
Hoạt tính phân giải Benzoyl – L – Arginine amide (BAA) của
Bromelain.

11
13
13

1.6

Tình hình xuất khẩu rau quả của Việt Nam.

24

1.7

Lượng phân bón cho cải xanh.

26

1.8

Lượng phân bón cho đậu bắp.

28

2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
3.1

Bảng nghiệm thức khảo sát hiệu quả thuỷ phân của enzyme
Bromelain công nghiệp và enzyme Bromelain vỏ dứa.
Bảng nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình
thuỷ phân phụ phế phẩm cá Tra.
Bảng nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình
thuỷ phân phụ phế phẩm cá Tra.
Bảng nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thuỷ
phân cá Tra.
Bảng nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng của sorbic acid trong việc
ổn định dung dịch thuỷ phân.
Bảng nghiệm thức khảo nghiệm phân bón lá cho cây cải xanh
ngoài đồng.
Bảng nghiệm thức khảo nghiệm phân bón lá cho cây đậu bắp
ngoài đồng.
Kết quả phân tích N tổng số và Protein tổng số của nguyên liệu

v

33
34
35
36
37
39
40
41


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

đầu vào.
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7

Hoạt tính enzyme Bromelain có trong vỏ dứa và enzyme công
nghiệp.
Khảo sát hiệu quả thủy phân phụ phẩm cá Tra của của enzyme
Bromelain công nghiệp và enzyme Bromelain trong vỏ dứa.
Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm
cá Tra.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá

Tra.
Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá Tra.
Ảnh hưởng của nồng độ sorbic acid đến độ ổn định của dịch thủy
phân.

41
42
43
45
47
48

3.8

Hàm lượng các chất trong dịch thủy phân trước phối trộn.

52

3.9

Chi phí sản xuất chế phẩm (1L) từ dịch thủy phân cá Tra.

53

3.10

Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá đến chiều cao cây rau cải.

54

3.11

Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá đến số lá cây rau cải.

58

3.12
3.13
3.14
3.15
3.16

Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá đến trọng lượng và năng
suất cây cải.
Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá đến ngày ra hoa đầu tiên và
ngày thu hoạch đầu tiên của cây đậu bắp.
Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá đến chiều cao của cây đậu
bắp.
Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá đến số lượng quả và trọng
lượng trung bình của cây đậu bắp.
Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá đến năng suất cây đậu bắp.

vi

61
64
65
69
70

Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

DANH SÁCH CÁC HÌNH
SỐ

TÊN HÌNH ẢNH

TRANG

1.1

Cá Tra.

5

1.2.

Cấu trúc sợi hydrate carbon của Bromelain.

12

1.3

Trình tự acid amin trong phân tử Bromelain.

13

1.4

Quá trình thủy phân cá.

19

Hàm lượng N formol và N tổng số trong khảo sát hiệu quả của
3.1

enzyme Bromelain công nghiệp và enzyme Bromelain trong vỏ

42

dứa
3.2
3.3
3.4
3.5

Hàm lượng N formol và N tổng số trong ảnh hưởng của thời gian
đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá Tra.
Hàm lượng N formol và N tổng số trong ảnh hưởng của nhiệt độ
đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá Tra.
Hàm lượng N formol và N tổng số trong ảnh hưởng của pH đến
quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá Tra.
Hàm lượng N formol và N tổng số trong ảnh hưởng của nồng độ
sorbic acid đến độ ổn định của dịch thủy phân.

44
45
47
49

3.6

Chế phẩm phân sinh học cá.

53

3.7

Chiều cao cây rau cải sau 10 ngày.

55

3.8

Chiều cao cây rau cải sau 18 ngày.

56

3.9

Chiều cao cây rau cải sau 26 ngày.

57

3.10

So sánh kết quả thu hoạch của cải xanh.

59 – 60

3.11

Khối lượng trung bình của cải.

62

3.12

Năng suất lý thuyết của cải.

62

3.13

Năng suất thực thu của cải.

63

3.14

Đậu bắp ngày thứ 42.

66

3.15

Đậu bắp ngày thứ 57.

67

vii


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

3.16

Đậu bắp ngày thứ 72.

68

3.17

Kết quả thu hoạch của đậu bắp ở từng công thức.

70

3.18

Năng suất cây đậu bắp.

71

viii


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

TÓM TẮT

Đề tài “Tạo bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa” đã được tiến hành từ
tháng 4/2018 đến hết tháng 7/2018. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là sử dụng dịch
thô từ vỏ dứa để thủy phân từ phụ phế phẩm cá Tra tạo phân bón lá, nhằm tận dụng
các nguồn vật liệu này để sử dụng trong nông nghiệp, giảm nguồn chất thải ra môi
trường và tiết kiệm chi phí nhập khẩu phân bón trong nông nghiệp. Đề tài được thực
hiện trong phòng thí nghiệm Viện Khoa Học Ứng Dụng, trường ĐH Công Nghệ TP.
Hồ Chí Minh bằng cách sử dụng enzyme Bromelain thu được từ dịch thô vỏ dứa để
thủy phân phụ phẩm cá Tra và thử nghiệm chế phẩm phân bón lá ngoài đồng ruộng.
Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy: Khả năng thủy phân của dịch thô từ vỏ
dứa tương đương với enzyme Bromelain công nghiệp. Sử dụng enzyme có trong vỏ
dứa để thủy phân cá Tra tối ưu trong điều kiện pH = 5,5, nhiệt độ 50

thời gian

thủy phân là 150 phút với vỏ dứa là 56g dứa (tương đương 35IU) hay 15ml dịch
enzyme thô, 10g cá Tra.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- Xác định chất lượng của nguồn nguyên liệu phế phẩm.
- Xác định hiệu quả thủy phân phụ phế phẩm cá Tra giữa enzyme Bromelain công
nghiệp và enzyme Bromelain trong vỏ dứa.
- Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian, pH đến hiệu quả thủy phân phụ phế
phẩm ca Tra của enzyme Bromelain có trong vỏ dứa.
- Tạo chế phẩm phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và enzyme Bromelain có
trong vỏ dứa.
- Xác định hiệu quả của chế phẩm phân bón lá từ chế phẩm dịch thủy phân cá Tra
từ enzyme Bromelain có trong vỏ dứa trên cây rau cải và đậu bắp.

1

Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

MỞ ĐẦU
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Sản xuất nông nghiệp đóng vai trò trong nền kinh tế của Việt Nam. Trong sản
xuất nông nghiệp, phân bón là yếu tố góp phần tăng năng suất cây trồng. Hàng năm
nước ta đã tốn một khoản ngoại tệ lớn để nhập khẩu phân bón. Theo Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT), ước tính khối lượng nhập khẩu phân
bón các loại 5 tháng đầu năm 2018 đạt 1,83 triệu tấn và 524 triệu USD (báo Công
thương ngày 30/05/2018) chủ yếu là phân vô cơ. Trong tổng số 7.711 loại phân bón,
có 4.683 loại phân bón lá, chiếm 60,1% tổng số các loại phân bón. Đây là con số rất
lớn, song lại chưa được quan tâm đến chất lượng và hướng dẫn sử dụng (Cục Trồng
trọt - Trung tâm Khuyến nông Quốc gia, 2007). Tuy nhiên, sử dụng phân hóa học
thiếu khoa học không chỉ làm lãng phí tiền của mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến
môi trường và vấn đề an toàn thực phẩm. Do đó, nền sản xuất nông nghiệp thế giới
đang quay trở lại vào con đường sản xuất nông nghiệp hữu cơ, trong đó phân bón
vô cơ được thay bằng phân bón hữu cơ. Nhằm tạo ra những sản phẩm phân bón lá
chất lượng, tăng năng suất sản phẩm và đảm bảo an toàn cho con người, hiện nay
với sự tiến bộ của khoa học ứng dụng, các nhà khoa học đã nghiên cứu một số chế
phẩm sinh học hiệu quả cao được sử dụng làm phân bón lá như: phân bón lá làm từ
trùn quế, phân bón lá từ dịch thủy phân protein cá bằng acid hoặc bằng enzyme (N.
Wisuthiphaet, S. Klinchan, và S. Kongruang, 2016; Bhaskar và Mahendrakar, 2008;
Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm, 2013),...
Trong những năm gần đây xuất khẩu thủy hải sản đang trở thành ngành xuất
khẩu mũi nhọn lớn nhất trong kim ngạch toàn ngành của đất nước. Theo Tổng cục
Thủy sản tính đến ngày 30/9/2017, cả nước có 104 cơ sở sản xuất giống cá Tra và
có 23 nhà máy chế biến cá Tra được Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) công nhận đủ

điều kiện xuất khẩu vào Mỹ. Sản lượng thu hoạch 11 tháng đầu năm 2017 đạt
1.207,5 ngàn tấn (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2017). Lượng phụ phẩm
sau phi lê bao gồm: thịt vụn, đầu, xương, vây,…tăng tỷ lệ thuận với lượng cá fillet
xuất khẩu. Trung bình sản xuất 1kg thành phần cá fillet đông lạnh cần khoảng 2,6kg

2


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

cá nguyên liệu. Như vậy, lượng phụ phẩm từ công nghiệp chế biến cá Tra fillet
đông lạnh khoảng 450.000 - 480.000 tấn phụ phẩm/năm. Đây là nguồn chất thải có
nguy cơ gây ô nhiễm môi trường rất lớn nếu không có biện pháp tận dụng và xử lý.
Trước tình hình hiện tại, việc nghiên cứu tận dụng phụ phẩm cá Tra sau fillet là rất
cần thiết.
Bên cạnh đó, hằng năm ở nước ta, một lượng lớn phế phẩm dứa cũng được thải
bỏ. Với 15 nhà máy chuyên về sản xuất các sản phẩm từ dứa và sản lượng dứa hằng
năm đạt khoảng 300 nghìn tấn. Trong đó, lượng phế phẩm (lõi, chồi, vỏ và lá)
chiếm đến 70% tổng khối lượng nguyên liệu đầu vào đã trở thành một vấn đề đối
với các nhà máy chế biến (Nguyễn Bá Mùi, 2002; Lại Thị Ngọc Hà, 2009). Đặc
biệt, enzyme Bromelain có mặt trong toàn bộ quả dứa (Lại Thị Ngọc Hà, 2009).
Bromelain có thể phân huỷ protein và được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp.
Liệu có thể sử dụng nguồn phế phẩm từ vỏ dứa thay cho enzyme công nghiệp để
thủy phân phụ phẩm cá Tra sau fillet để tạo phân bón hữu cơ giảm lượng phân bón
hóa học sử dụng trong nông nghiệp. Xuất phát từ thực tiễn trên, nhóm sinh viên tiến
hành đề tài “Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa”.
Phƣơng pháp nghiên cứu.
-

Phương pháp tổng hợp tài liệu:

 Thu nhập, tìm hiểu các tài liệu tham khảo, sách, giáo trình và internet
liên quan đến đề tài.
 Tổng hợp, lựa chọn các tài liệu liên quan đến mục tiêu của đề tài.

-

Phương pháp nghiên cứu:
 Thực hiện một số khảo sát ảnh hưởng như nhiệt độ, thời gian, pH, chất
bảo quản đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá Tra để tìm được điều
kiện thủy phân tối ưu khi sử dụng enzyme từ dịch thô vỏ dứa.
 Bố trí thí nghiệm ngoài đồng nhằm khảo sát hiệu quả của dịch thủy phân
và chế phẩm so với phân bón thương mại trên cải xanh và đậu bắp.

3


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

-

Phương pháp thu nhập và xử lý số liệu:
 Ghi nhận số liệu trực tiếp từ các thí nghiệm bố trí khảo sát.
 Xử lý số liệu bằng phần mềm Statistical Analysis System (SAS).
Đối tƣợng nghiên cứu

-

Vỏ dứa: Vỏ dứa lấy từ chợ TP. Hồ Chí Minh đem ép bằng máy ép trái cây để
lấy dịch enzyme thô.

-

Phụ phế phẩm cá Tra (nội tạng, thịt đỏ) lấy từ công ty cổ phần Gò Đàng
GODACO – SEAFOOD TP. Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang.

-

Enzyme Bromelain công nghiệp do Viện Sinh học Nhiệt đới cung cấp.
Kết cấu của đồ án tốt nghiệp:

-

Phần tóm tắt.

-

Phần mở đầu.

-

Chương 1: Tổng quan tài liệu – nội dung đề cập đến các nội dung liên quan đến
tài liệu nghiên cứu.

-

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu – nội dung chương đề cập đến
các phương pháp nghiên cứu trong đồ án.

-

Chương 3: Kết quả và thảo luận – nội dung chương đưa ra những kết quả mà đề
tài thực hiện được và đưa ra những thảo luận, biện chứng cho kết quả thu được.

-

Chương 4: Kết luận và đề nghị - nội dung tóm lại những kết quả mà đề tài đạt
được và đề nghị cho những hướng cần cải thiện thêm trong đề tài.

4


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.1.

Giới thiệu về cá Tra.

-

Tên tiếng anh: Pangasius catfish.

-

Tên khoa học: Pangasius hypophthalmus.

-

Chi: Pangasius.

-

Họ: Pangasidae.

-

Bộ: Siluriformes.

-

Lớp: Actinopterygi.

-

Ngành: Chordata.
Cá Tra có đặc điểm phân loại như sau:

-

Bộ cá nheo Silurformes.

-

Họ cá Tra Pangasiidae.

-

Giống cá Tra dầu Pangasianodon.

-

Loài cá Tra Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage, 1878).

1.1.1. Đặc điểm sinh học cá Tra.

Hình 1.1. Cá Tra.
Nguồn:

Cá Tra là cá da trơn (không vẩy), thân dài, lưng xám đen, bụng hơi bạc, miệng
rộng, có hai đôi râu dài. Cá Tra sống chủ yếu trong nước ngọt, có thể sống được ở
vùng nước hơi lợ (nồng độ muối 7 - 10), có thể chịu được nước phèn với pH > 5, dễ
chết ở nhiệt độ thấp dưới 150C, nhưng chịu nóng tới 390C (Nguyễn Chung, 2007).

5


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

Cá Tra phân bố ở lưu vực sông Mê Kông bao gồm các nước Lào, Việt Nam,
Cam-pu-chia và Thái Lan. Ở Thái Lan còn gặp cá Tra ở lưu vực sông Mê Kông và
ở sông Chao Praya. Ở nước ta những năm trước đây khi chưa có cá sinh sản nhân
tạo, cá bột và cá giống Tra được vớt trên sông Tiền và sông Hậu. Cá trưởng thành
chỉ thấy trong ao nuôi, rất ít gặp trong tự nhiên địa phận Việt Nam, do cá có tập tính
di cư ngược dòng sông Mê Kông để sinh sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên. Khảo
sát chu kỳ di cư của cá Tra ở địa phận Cam-pu-chia cho thấy cá ngược dòng từ
tháng 10 đến tháng 5 và di cư về hạ lưu từ tháng 5 đến tháng 9 hằng năm (Nguyễn
Chung, 2007).
Cá Tra thích ăn mồi tươi sống, vì vậy chúng ăn thịt lẫn nhau khi còn nhỏ và
chúng vẫn tiếp tục ăn nhau nếu không được cho ăn đầy đủ. Ngoài ra, khi khảo sát cá
bột vớt trên sông, còn thấy trong dạ dày của chúng có rất nhiều phần cơ thể và mắt

cá con của các loài cá khác.
Dạ dày của cá phình to hình chữ U và co giãn được, ruột cá Tra ngắn, không
gấp khúc lên nhau mà dính vào màng treo ruột ngay dưới bóng khí và tuyến sinh
dục, là đặc điểm của cá thiên về ăn thịt. Cá lớn thể hiện tính ăn rộng, ăn đáy và ăn
tạp thiên về động vật nhưng dễ chuyển đổi loại thức ăn. Trong điều kiện thiếu thức
ăn, cá có thể sử dụng các loại thức ăn bắt buộc khác như mùn bã hữu cơ, thức ăn có
nguồn gốc động vật. Trong ao nuôi cá Tra có khả năng thích nghi với nhiều loại
thức ăn khác nhau như cám, rau, động vật đáy. Khi phân tích thức ăn trong ruột cá
đánh bắt ngoài tự nhiên, cho thấy thành phần thức ăn khá đa dạng, trong đó cá Tra
ăn tạp thiên về động vật.
Cá Tra có tốc độ tăng trưởng tương đối nhanh, còn nhỏ cá tăng nhanh về chiều
dài. Cá ương trong ao sau 2 tháng đạt chiều dài 10 - 12cm. Từ khoảng 2,5kg trở đi,
mức tăng trọng lượng nhanh hơn so với tăng chiều dài cơ thể. Cỡ cá trên 10 tuổi tự
nhiên (ở Cam-pu-chia) tăng trọng rất ít. Cá Tra trong tự nhiên có thể sống trên 20
năm hoặc có mẫu cá dài tới 1,8m. Độ béo Fulton của cá tăng dần theo trọng lượng
và nhanh nhất ở những năm đầu, cá đực thường có độ béo cao hơn cá cái và độ béo
thường giảm đi khi vào mùa sinh sản (Nguyễn Chung, 2007).

6


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

1.1.2. Các đặc điểm hóa học của cá.
Thành phần hóa học của cá phụ thuộc vào vùng đánh bắt vào thời gian trong
năm và độ lớn của cá. Thành phần hóa học của cơ thịt cá gồm có nước, protein,
lipid, glucid, muối vô cơ, vitamin, enzyme, hormone.
Với thành phần hóa học của da cá: nước 60 - 70%, một ít chất vô cơ còn chủ
yếu là protein và chất béo. Protit của da cá gồm nguyên keo, elastin, keratin,
albulin, albumin trắng và albumin đen. Da cá dùng để nấu keo (Phạm Đình Dũng và

Trần Văn Lâm, 2013).
Thành phần hóa học của vây cá: tương tự như xương sụn, protein trong vây cá
chủ yếu là chondromucoid, collagen, chondroalbumin, đối với vây cá sau khi chế
biến các chất tan phân ly thành arginin, histidin và lysine chiếm 1/3 tổng lượng acid
amin. Thường lấy vây đuôi, bụng, ngực của một số loài cá nhám để đem chế biến
thành sản phẩm vây cá. (Phạm Đình Dũng, Trần Văn Lâm, 2013).
Thành phần hóa học của xương cá: xương cá được chia làm hai nhóm, đó là
xương cứng và xương sụn.
-

Xương sụn gồm: thành phần chủ yếu là protein phức tạp, keo và albumin; chất
vô cơ nhiều nhất là Na, Ca, K, Mg, Fe…Các acid amin cấu tạo thành protein
trong xương sụn chủ yếu là acid amin tính bazơ như arginin, histidin, lysin…
(Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm, 2013).

-

Xương cứng gồm: lượng chất hữu cơ và vô cơ tương đương, muối vô cơ chủ
yếu là Ca3(PO4)2 ngoài ra còn có CaCO3, Ca(OH)2,… (Phạm Đình Dũng và
Trần Văn Lâm, 2013).
Thành phần hóa học của bong bóng cá: chủ yếu là collagen, dùng để nấu keo

hoặc phơi khô làm dược phẩm (Viện Cisdoma, 2005).

7


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng trong cá Tra (trên trọng lượng khô).

Chỉ tiêu

Kết quả

Protein thô (%)

46

N (%)

7,36

Đạm amin (%)

0,56

K2O (%)

1,07

P2O5 (%)

6,33
Nguồn: Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013).

Bảng 1.2. Thành phần có trong phế phẩm fillet cá Tra.
Loại phân tích

Kết quả

Độ ẩm (%)

67,05 ± 5.13

Hàm lượng tro (%)

0,82 ± 0.31

Hàm lượng chất béo (%)

18,00 ± 1.00

Hàm lượng protein (%)

12,51 ± 10.5
Nguồn: Chaijana et al. (2010).

1.1.3. Tình hình nuôi cá Tra trong nước.
Đồng bằng sông Cửu Long vốn có truyền thống nuôi cá Tra từ lâu đời. Cá Tra
được nuôi phổ biến trong ao, đăng quầng, bãi bồi và nuôi lồng bè trên các con sông
lớn thuộc tỉnh An Giang, Đồng Tháp.Trong những năm qua, ngành hàng cá Tra có
sự phát triển nhanh chóng, đóng góp lớn cho phát triển ngành thuỷ sản nói chung
cũng như phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bằng sông Cửu Long nói riêng. Theo
báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tính đến 30/11/2016, (Bộ
NN& PTNT, 2016) diện tích nuôi cá Tra thương phẩm tính đến hết tháng 11/2016
đạt 4.552 ha, sản lượng đạt 1,047 triệu tấn. Ước tính diện tích nuôi cả năm có thể
đạt gần 5.000 ha, sản lượng ước đạt 1,2 triệu tấn (tăng 9% so với 2015). Ước tổng
giá trị xuất khẩu năm 2016 đạt 1,67 tỷ USD, tăng 6,6% so với năm 2015.
Kết quả điều tra tại các nhà máy chế biến, phần phụ phẩm và phế phẩm như:
xương, da, thịt vụn, nội tạng, mỡ, dè cá,… tăng tỷ lệ thuận với lượng fillet xuất

8


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

khẩu. Hầu hết các ngành thủy sản chỉ sử dụng phần thịt cá khoảng 40% trọng lượng
cá, phần còn lại là phụ phế phẩm từ cá chiếm khoảng 50% - 60% tổng trọng lượng
cá (DGAF – Tổng cục thủy sản Jakarta,2013). Theo ước tính, mỗi năm ngành công
nghiệp cá sau khi chế biến fillet có khoảng 75% tổng trọng lượng cá được xuất khẩu
còn lại 25% tổng trọng lượng vẫn giữ nguyên phụ phế phẩm ở dạng da và xương bị
loại bỏ tương đương khoảng 21,72 triệu tấn (FAO, 2014). Mặc dù, phần phụ phế
phẩm này là một nguyên liệu tuyệt vời cho việc chuẩn bị các sản phẩm có giá trị cao
bao gồm thực phẩm protein. Chất thải của cá là một nguồn protein tốt (Arnesen và
Gildberg, 2006), nhưng rất lớn lượng chất thải vẫn đang được loại bỏ không có
nhiều nỗ lực để phục hồi protein của nó (Kristinsson và Rasco, 2002). Theo nghiên
cứu của Nesse và cộng sự (2011) sản phẩm thủy phân protein được tạo ra từ các
protein cá có khả năng bổ sung dinh dưỡng tốt vì hợp chất có hoạt tính sinh học, dễ
dàng hấp thụ và được sử dụng cho các hoạt động trao đổi chất khác nhau. Ngoài ra,
sản phẩm thủy phân protein cá còn có những đặc tính quan trọng khác như khả năng
giữ nước, khả năng hấp thụ dầu, khả năng hòa tan protein, hoạt động keo hóa, khả
năng tạo bọt và khả năng nhũ hóa (Chalamaiah et al., 2010).
Do đó, nghiên cứu khả năng sử dụng nguồn phụ và phế phẩm này là một yêu
cầu cấp thiết nhằm gia tăng giá trị sử dụng của cá da trơn và giữ gìn môi trường
sống của cộng đồng.
1.2.

Giới thiệu về cây dứa.

-

Tên gọi khác: Thơm, khóm.

-

Tên tiếng Anh: Pineapple.

-

Tên khoa học: Ananas comosus (L.) Merr.
Hiện nay, trên thế giới dứa là một loại cây trồng phổ biến. Khoảng 90% sản

lượng dứa của thế giới được trồng ở các nước đang phát triển và xuất khẩu tới các
nước phát triển EU (Anh, Bỉ, Đức,...), Mỹ, Nhật Bản,… Năm 2004 tổng cộng có
gần 130 quốc gia xuất khẩu dứa. Mặt hàng dứa tươi chiếm vị trí đầu trong cơ cấu
sản phẩm quả tươi trên thị trường (trên 50%, theo số liệu của FAO 2004), trong đó
phần lớn là dứa Cayenne. Dứa là một trong những loại cây ăn quả quan trọng trên

9


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

thế giới đứng hàng thứ 3 sau chuối và cây có múi, với tổng sản lượng dứa đạt 20
triệu tấn/năm. Trong đó, châu Á chiếm 50% sản lượng, châu Mỹ chiếm khoảng
33% sản lượng… tại Việt Nam, dứa được trồng khắp từ Bắc đến Nam, trên diện tích
khoảng 40.000 ha, với sản lượng trên 500.000 tấn/năm, 90% diện tích tập trung ở
phía Nam. Các tỉnh có diện tích trồng dứa lớn gồm: Tiền Giang (14.800 ha), Kiên
Giang (10.000ha), Hậu Giang (gần 1.600 ha), Long An (1.000 ha)…(Theo Mai
Thành Phụng, Trưởng Bộ phận Thường trực phía Nam - Trung tâm khuyến nông

quốc gia, báo Công an nhân dân 2013).
Các giống dứa (thơm) và vùng trồng tại Việt Nam gồm: Nhóm hoàng hậu
(Queen), nhóm Cayen (Cayenne), nhóm dứa Tây Ban Nha (Spanish).
Thực tế cho thấy lượng phế phẩm (lõi và vỏ dứa) luôn là một vấn đề đối với các
nhà máy chế biến bởi cho đến nay chúng ta vẫn chưa có hướng xử lý thích hợp đối
với lượng phế phẩm chiếm đến 2/3 tổng khối lượng nguyên liệu đầu vào này. Cứ 1
tấn dứa đưa vào trong quy trình chế biến dứa đông lạnh cho ra 0,25 tấn chính phẩm
và 0,75 tấn phụ phẩm, tức là cứ 4kg dứa nguyên liệu sau khi chế biến cho ra 1kg
dứa thành phẩm; một tấn dứa đưa vào quy trình đóng hộp cho ra 0,35 tấn chính
phẩm và 0,65 tấn phụ phẩm (Phạm Thị Hồng, 2013). Phụ phế phẩm dứa chiếm
71,14% khối lượng của dứa trong đó vỏ quả chiếm 51,94%. Đây là nguồn quan
trọng để thu nhận enzyme Bromelain một dạng enzyme protease (Phạm Thị Hồng,
2013). Hoạt tính protease có trong tất cả các phần phụ phẩm và ở vỏ dứa là 0,4236
U/g (Lại Thị Ngọc Hà, 2009).

10


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

Bảng 1.3. Tỷ lệ khối lượng, hàm lượng chất khô tổng số và hoạt lực protease các
phần quả dứa.
Tỷ lệ khối lƣợng

Chất khô tổng số

Hoạt lực protease

(%)

(%)

(U/g)

Chồi ngọn

2,11

10,37

0,6170a

Vỏ

51,94

13,12

0,4236b

Lõi quả

4,16

11,30

0,2804c

Thịt quả

28,86

14,70

0,2238d

Lá

12,93

Bộ phận

Nguồn: Lại Thị Ngọc Hà (2009).

1.3.

Giới thiệu về enzyme Bromelain.

1.3.1. Đặc điểm enzyme Bromelain.
Bromelain là tên gọi chung cho nhóm enzyme thực vật chứa nhóm sulfhydryl,
có khả năng phân giải protein và nhiều ứng dụng trong y học và thực phẩm.
Bromelain là một hỗn hợp protease thiol có trong thực vật họ Bromeliaceae trong
đó có cây dứa (Hebbar et al., 2008). Trong y học, Bromelain có thể ngăn chặn tăng
huyết áp, tình trạng máu vón cục, xơ vữa động mạch, các cơn đau tim và đột quỵ, trị
viêm họng, giảm các triệu chứng dị ứng và can thiệp vào sự tăng trưởng của các tế
bào ác tính, hữu hiệu trong việc chữa lành vết thương, giảm chứng phù, chứng viêm
khớp và tăng cường hấp thu thuốc (Tochi et al., 2008). Trong công nghiệp thực
phẩm, Bromelain được sử dụng như một tác nhân làm mềm thịt; thủy phân gan bò;
làm đông tụ sữa; phá đục bia; thủy phân protein gluten trong sản xuất bánh mỳ làm
khối bột nhào mềm dẻo hơn, tăng hương và chất lượng bánh (Lê Thanh Mai và

Nguyễn Kiêu Hùng, 2005; Rabeloet al, 2004; Đặng Thị Thu và cộng sự, 2004; Lê
Ngọc Tú, 2004).
Bromelain có mặt trong phế phụ phẩm của dứa như lõi, chồi, vỏ và lá. Phần phế
phụ phẩm này chiếm một tỷ lệ lớn của lượng dứa nguyên liệu đưa vào chế biến,
khoảng 70% (Nguyễn Bá Mùi, 2002). Trên thế giới nhiều công trình nghiên cứu đã
tiến hành chiết tách, tinh sạch Bromelain từ phế phụ phẩm bằng nhiều cách khác

11


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

nhau như kết tủa bằng amoni sulfat, sắc kí trao đổi ion, đông khô, sấy phun
(Devakateet al., 2009; Evens, 2006); tách bằng dùng màng ái lực cố định kim loại
(immobilizedmetal affinity membrance) (Huali et al., 2008), chiết hai pha lỏng lỏng (Ravindra et al., 2008), nhiều chế phẩm thương mại đã ra đời. Tuy nhiên, ở
Việt Nam, một đất nước nhiệt đới có sản lượng dứa lớn, việc tách Bromelain từ phế
phụ phẩm tạo chế phẩm thương mại ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm chưa
nhiều (Lại Thị Ngọc Hà, 2009).
Bromelain chiếm 50% protein trong quả dứa. Nó có khả năng thủy phân khá
mạnh và hoạt động tốt ở pH từ 6 – 8. Bromelain có hoạt tính xúc tác sự phân giải
protein tương tự như papain trong mủ đu đủ hay ficin trong cây họ Sung (Nguyễn
Ích Tuấn, 2014).
1.3.2. Tính chất enzyme Bromelain.
Thành phần chủ yếu của Bromelain có chứa nhóm sulfhydryl thủy phân protein.
Trong dịch chiết Bromelain còn có chứa một ít peroxidase, acid phosphatase và chất
cản protease.
 Cấu tạo hóa học của Bromelain.
Polypeptide của Bromelain trích từ thân cây dứa có acid amin đầu –NH2 là
valine và đầu carboxyl là glycine; còn đối với Bromelain quả, acid amin đầu –NH2
là alanine (Nguyễn Đức Lượng, 2004).

Hình 1.2. Cấu trúc sợi hydrate carbon của Bromelain.
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng (2004).

12


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

Khi phân tích cấu trúc bậc một của enzyme Bromelain Murachi và Busan
nhận thấy cách sắp xếp acid amin trong phân tử Bromelain như hình 1.3 (Nguyễn
Đức Lượng, 2004).

Hình 1.3. Trình tự acid amin trong phân tử Bromelain.
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng (2004).

 Hoạt tính phân giải của Bromelain.
Đối với cơ chất là casein, hoạt tính phân giải của Bromelain trong thân cao hơn
trong quả xanh và quả chín.
Bảng 1.4. Hoạt tính phân giải casein của Bromelain.
Cơ chất
Casein

Hoạt tính phân giải casein (UI/mg)
Bromelain thân

Bromelain quả xanh

Bromelain quả chín

7,4

4,0

3,0
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng (2004).

Nghiên cứu khả năng phân giải cơ chất nhân tạo Benzoyl - L - Arginine amide
(BAA) của Bromelain (Nguyễn Đức Lượng, 2004) cho biết Bromelain quả xanh có
hoạt tính phân giải cao (9,1 UI/mg) hơn trong thân (7,2 UI/mg) và quả chín (3,7
UI/mg).
Bảng 1.5. Hoạt tính phân giải Benzoyl – L – Arginine amide (BAA) của Bromelain.
Cơ chất
BAA

Hoạt tính phân giải BAA (UI/mg)
Bromelain thân

Bromelain quả xanh

Bromelain quả chín

3,7

9,1

7,2
Nguồn: (Nguyễn Đức Lượng (2004).

1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng của enzyme Bromelain.

Giống như các cấu trúc xúc tác sinh học khác, Bromelain chịu ảnh hưởng của
các yếu tố như: loại cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, ion

13


Tạo phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và vỏ dứa.

kim loại, thời gian phản ứng một số nhóm chức của enzyme và độ tinh khiết của
enzyme...
 Ảnh hưởng bởi cơ chất: Trên những loại cơ chất khác nhau, Bromelain có hoạt
tính khác nhau. Nếu là cơ chất hemoglobin thì khả năng phân giải của
Bromelain mạnh hơn papain 4 lần. Nếu cơ chất là casein thì hoạt tính của
Bromelain tương tự papain. Đối với các cơ chất tổng hợp như: BAA (Benzoyl –
L – Arginine amide), BAEE (Benzoyl – L – Arginine ethyl ester) thì khả năng
phân giải của Bromelain yếu hơn papain (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
 Ảnh hưởng bởi nhiệt độ: Nhiệt độ có ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme.
Enzyme có bản chất là protein nên nó không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, đa
số các enzyme bị mất hoạt tính trên 700C. Nhiệt độ của phản ứng xúc tác còn
chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố đặc biệt là thời gian phản ứng. Thời gian tác
dụng càng dài thì nhiệt độ sẽ có những tác động làm ảnh hưởng đến hoạt tính
của enzyme, nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất, dạng tồn tại của enzyme
(Nguyễn Đức Lượng, 2004).
 Ảnh hưởng của pH: Khi thu nhận Bromelain, nếu dùng tác nhân kết tủa của
amonium sulfate hoặc molypdeum carbonate thì enzyme có hoạt tính cao nhất ở
pH 4,8 và ổn định ở pH 4,6 – 5,4. Bromelain thân đã được tinh sạch một phần
có hoạt tính cao nhất ở pH 6,0 và pH 8,0, ổn định ở pH 3,5 – 5,6 với nhiệt độ
63 . Enzyme Bromelain đã tinh sạch chỉ còn lại 60 - 70% hoạt tính (Nguyễn
Đức Lượng, 2004).
 Ảnh hưởng bởi các ion kim loại: Các ion kim loại có ảnh hưởng đến hoạt tính

của enzyme do chúng thường gắn vào các trung tâm hoạt động của enzyme
Bromelain và mức độ kìm hãm thay đổi theo nồng độ muối (Nguyễn Đức
Lượng, 2004).
Ngoài ra, còn có những chất có tác động ức chế Bromelain do chúng kết hợp
với nhóm –SH của trung tâm phản ứng của enzyme (Nguyễn Đức Lượng, 2004).

14