Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (sarda orientalis) để thu dịch protein thủy phân bằng xúc tác hcl
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.3 MB, 60 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:
KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
ĐẾN PHẢN ỨNG THỦY PHÂN CƠ THỊT ĐỎ CÁ
NGỪ SỌC DƯA (SARDA ORIENTALIS) ĐỂ THU
DỊCH PROTEIN THỦY PHÂN
BẰNG XÚC TÁC HCl
Người hướng dẫn: ThS. BÙI VIẾT CƯỜNG
ThS. NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT
Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ THẢO MY
Số thẻ sinh viên: 107130108
Lớp: 13H2B
Đà Nẵng, 05/2018
TÓM TẮT
Tên đề tài: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ
sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch protein thủy phân bằng xúc tác HCl.
Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thảo My
Số thẻ SV: 107130108
Lớp: 13H2B
Cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) là một phụ phẩm của ngành công
nghiệp đánh bắt, chế biến và thương mại cá ngừ với trữ lượng khoảng 2.000 tấn/năm ở
Việt Nam. Cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa có giá trị dinh dưỡng cao với hàm lượng protein
chiếm 22,4% và có đủ các loại acid amin không thay thế nên được coi là nguồn
nguyên liệu hoàn hảo để sản xuất dịch protein thủy phân. Các nghiên cứu trước sử
dụng enzyme như là xúc tác để thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ đã được tiến hành nhưng
hiệu suất thu hồi protein thấp, thời gian phản ứng kéo dài và enzyme khá đắt tiền nên
khó có khả năng áp dụng vào quy mơ sản xuất lớn. Vì vậy, mục tiêu của nghiên cứu
này là khai thác ưu điểm của xúc tác HCl để thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa nhằm
thu hồi dịch protein thủy phân với mục đích khắc phục những nhược điểm của phương
pháp enzyme, nâng cao giá trị kinh tế của cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa và giải quyết các
vấn đề liên quan đến môi trường.
Các yếu tố ảnh hưởng chính đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa được
lựa chọn để khảo sát trong nghiên cứu này gồm: nồng độ xúc tác HCl (M), tỉ lệ cơ
chất:thể tích xúc tác HCl (g:mL), thời gian phản ứng (phút) và nhiệt độ phản ứng (°C).
Thành phần hóa học tương đối của cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa được phân tích bằng
phương pháp đo chuẩn của Cộng đồng phân tích quốc tế AOAC. Các phương pháp
phân tích được sử dụng gồm: phương pháp Bradford, phương pháp đồng, phương pháp
đo quang nhằm xác định protein, acid amin và độ hấp thụ của sản phẩm thô. Phương
sai ANOVA – One Way được sử dụng để phân tích sự khác biệt có ý nghĩa của hiệu
suất thu hồi protein nhằm xác định điều kiện tối ưu cho từng yếu tố ảnh hưởng với
phần mềm Minitab 17.
Điều kiện tối ưu tương ứng với từng yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân và
hiệu suất thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ được xác định ở giá trị: nồng độ xúc tác
HCl – 0,1 M, tỉ lệ cơ chất:thể tích xúc tác HCl – 1:34 (w:v), thời gian phản ứng – 10
phút và nhiệt độ phản ứng là 30°C. Với điều kiện phản ứng tối ưu, hiệu suất thủy phân
và hiệu suất thu hồi protein đạt giá trị cực đại lần lượt là 83,45% và 66,40%.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
KHOA HÓA
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:
Số thẻ sinh viên: 107130108
TRẦN THỊ THẢO MY .
Lớp: 13H2B Khoa:
1. Tên đề tài:
Hóa
Ngành:
Cơng nghệ thực phẩm
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa
(Sarda Orientalis) để thu dịch protein thủy phân bằng xúc tác HCl.
2. Đề tài thuộc diện: □ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quá thực
hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
MỞ ĐẦU
Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
6. Họ tên người hướng dẫn:
ThS. Bùi Viết Cường
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
12/01/2017
8. Ngày hồn thành đồ án:
Trưởng Bộ mơn
28/05/2017
Đà Nẵng, ngày 28 tháng 05 năm 2018
Người hướng dẫn
LỜI CẢM ƠN
Sau hơn 3 tháng nghiên cứu, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Viết Cường,
cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn sinh viên trong phịng thí nghiệm, tơi
đã hồn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Đầu tiên, tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Bùi Viết Cường đã hết
lịng chỉ bảo và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi từ việc chọn đề tài cho đến khi hồn
thành đồ án tốt nghiệp của mình. Thầy đã cũng cấp cho tơi nhiều kiến thức bổ ích,
ln định hướng, góp ý và sửa chửa, để từ đó giúp tôi năm bắt kĩ lưỡng, chi tiết hơn về
nội dung, cũng như các vấn đề liên quan đến đồ án và hồn thành đồ án một cách tốt
nhất.
Tơi chân thành cảm ơn thầy, cô giáo trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm, các thầy,
cơ ở phịng thí nghiệm và tất cả bạn bè đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp của mình.
Tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã quan tâm, chia sẻ và động
viên để tơi hồn thành cơng việc.
Cuối cùng cho tôi được cảm ơn các thầy cô trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp đã
dành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét cho đồ án của tôi.
Trân trọng cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 14 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Thảo My
i
CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đồ án “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân
cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch protein thủy phân bằng sự kết
hợp giữa nhiệt và xúc tác HCl” dưới sự hướng dẫn của thầy Bùi Viết Cường là cơng
trình nghiên cứu độc lập được thực hiện bởi bản thân tơi. Việc hồn thành đồ án tốt
nghiệp được soạn thảo và hoàn thành một cách độc lập, sáng tạo, không sao chép từ đề
tài khác. Các kết quả số liệu thu được trong bài đều trung thực, khách quan, khơng có
chỉnh sửa, sao chép. Tài liệu tham khảo sử dụng trong đồ án chính xác, có độ tin cậy
cao, được trích dẫn đầy đủ và đúng quy định.
Đà Nẵng, ngày 14 tháng 5 năm 2018
Sinh viên
Trần Thị Thảo My
ii
MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ i
Lời cam đoan ..................................................................................................................ii
Mục lục .......................................................................................................................... iii
Danh sách bảng biểu và hình vẽ ...................................................................................... v
Danh sách các cụm từ viết tắt và kí hiệu .......................................................................vii
Trang
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 2
1.1. Giới thiệu về protein từ thủy sản......................................................................... 2
1.2. Giới thiệu về cơ thịt đỏ cá ngừ ............................................................................. 4
1.2.1. Nguyên liệu cơ thịt đỏ cá ngừ............................................................................... 4
1.2.2. Thành phần hóa học của cơ thịt đỏ cá ngừ ........................................................... 5
1.2.3. Sản lượng cơ thịt đỏ cá ngừ .................................................................................. 6
1.3. Phản ứng thủy phân ............................................................................................. 9
1.3.1. Định nghĩa và cơ chế ............................................................................................ 9
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân .................................................. 10
1.4. Các nguyên liệu và phương pháp dùng để sản suất protein từ thủy sản....... 11
1.5. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam và thế giới .................................................. 12
1.5.1. Việt Nam ............................................................................................................. 12
1.5.2. Thế giới ............................................................................................................... 13
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 15
2.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 15
2.1.1. Nguyên liệu ......................................................................................................... 15
2.1.2. Hóa chất .............................................................................................................. 15
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 15
2.2.1. Phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa ................................................... 15
2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ xúc tác HCl đến quá tình thủy phân cơ thịt đỏ
cá ngừ sọc dưa ............................................................................................................... 15
2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ cơ chất:thể tích xúc tác HCl đến quá tình thủy
phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa ...................................................................................... 16
iii
2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá tình thủy phân cơ thịt đỏ cá
ngừ sọc dưa .................................................................................................................... 16
2.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến quá tình thủy phân cơ thịt đỏ cá
ngừ sọc dưa .................................................................................................................... 16
2.3. Các phương pháp phân tích ............................................................................... 16
2.3.1. Xác định thành phần hóa học tương đối của cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa .............. 16
2.3.2. Xác định hiệu suất thủy phân ............................................................................. 17
2.3.3. Xác đinh hàm lượng protein ............................................................................... 17
2.3.4. Xác định hàm lượng acid amin ........................................................................... 18
2.3.5. Độ hấp thụ của sản phẩm thô sau phản ứng ....................................................... 19
2.3.6. Phương pháp tính tốn và phân tích số liệu ........................................................ 20
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 21
3.1. Kết quả xác định thành phần của cơ thịt đỏ của cá ngừ sọc dưa ................... 21
3.2. Ảnh hưởng của nồng độ xúc tác HCl đến quá trình thủy phân cơ thịt đỏ các
ngừ sọc dưa ................................................................................................................... 22
3.4. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình thuỷ phân cơ thịt đỏ cá ngừ
sọc dưa .......................................................................................................................... 26
3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến quá trình thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ
sọc dưa .......................................................................................................................... 29
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 33
4.1. Kết luận ................................................................................................................ 33
4.2. Kiến nghị .............................................................................................................. 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 34
PHỤ LỤC
iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
Bảng 1.1. Hàm lượng protein và các thành phần hóa học khác trong một số loài thủy
sản ....................................................................................................................................2
Bảng 1.2. Tỉ lệ protein (%) trong tổng số protein của cá, mực ống và thịt .....................3
Bảng 1.3. Hàm lượng các chất trong 100g thịt đỏ cá ngừ (g/100g) ................................5
Bảng 1.4. Hàm lượng một số acid amin có trong thịt đỏ cá ngừ .....................................6
Bảng 1.5. Sản lượng khai thác cá ngừ sọc dưa trong những năm gần đây của 3 tỉnh
Bình Định, Phú n, Khánh Hịa (tấn/ năm) ..................................................................7
Bảng 1.6. Tình hình xuất khẩu cá ngừ năm 2017 ............................................................9
Bảng 3.1. Kết quả phân tích sự khác biệt có ý nghĩa của nồng độ xúc tác HCl ảnh
hưởng đến hiệu suất thu hồi protein ..............................................................................24
Bảng 3.2. Kết quả phân tích sự khác biệt có ý nghĩa của tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác
HCl ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein ................................................................26
Bảng 3.3. Kết quả phân tích sự khác biệt có ý nghĩa của thời gian phản ứng ảnh hưởng
đến hiệu suất thu hồi protein .........................................................................................28
Bảng 3.4. Kết quả phân tích sự khác biệt có ý nghĩa của nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng
đến hiệu suất thu hồi protein .........................................................................................31
Hình 1.1. Sự tạo thành histamine từ histidine .................................................................5
Hình 1.2. Sự biến đổi của myoglobin ..............................................................................5
Hình 1.3. Xu hướng đánh bắt các loại cá ngừ trên thế giới từ năm 1976 – 2000 ...........7
Hình 1.4. Tình hình xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam năm 2014 – 2016 .........................8
Hình 2.1. Cơng thức phân tử của Coomasie Brilliant Blue G-250 ...............................18
Hình 2.2. Phản ứng tạo phức màu giữa protein và Coomasie G-250 ............................18
Hình 3.1. Thành phần hóa học của thịt đỏ cá ngừ sọc dưa............................................21
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất xúc tác đến hiệu suất thủy phân và hiệu suất
thu hồi protein ................................................................................................................22
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến hàm lượng acid amin và độ hấp phụ tại
bước sóng 284 nm .........................................................................................................23
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất: thể tích xúc tác HCl đến hiệu suất thủy phân và
thu hồi protein ................................................................................................................24
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ cơ chất:thể tích xúc tác HCl đến hàm lượng acid amin
và độ hấp thụ ở bước sóng 284 nm................................................................................25
v
Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thủy phân và thu hồi
protein ............................................................................................................................27
Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng acid amin và độ hấp thụ
ở bước sóng 284 nm ......................................................................................................28
Hình 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất thủy phân và thu hồi
protein ............................................................................................................................30
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hàm lượng acid amin và độ hấp thụ ở
bước sóng 284 nm .........................................................................................................31
vi
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
− Da: đơn vị khối lượng phân tử.
− AOAC: Association of Analytical Chemists – Cộng đồng phân tích quốc tế.
− UV-Vis: Ultraviolet-visible spectroscopy – quang phổ tử ngoại khả kiến.
− w:v: weigh:volume – khối lượng:thể tích.
vii
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
MỞ ĐẦU
Cá ngừ là một trong những loại thủy sản có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao.
Việt Nam là một quốc gia có trữ lượng cá ngừ tương đối lớn. Theo ước tính của Hiệp
hội chế biến cá ngừ (Vinatuna), sản lượng chế biến và tiêu thụ hàng năm đạt khoảng
200.000 tấn. Với kim ngạch xuất khẩu đạt trên 400 triệu USD/năm, là một trong
những mặt hàng thủy sản xuất khẩu chính của Việt Nam. Các sản phẩm chế biến và
xuất khẩu bao gồm: tươi sống, đồ hộp, đơng lạnh, xơng khói… Trong cơng nghiệp chế
biến cá ngừ, chỉ sử dụng chủ yếu phần thịt trắng. Phần thịt đỏ khơng được sử dụng do
có chứa các hợp chất mang màu, chủ yếu là myoglobin (Mb) và haemoglobin (Hb),
khi tiếp xúc với oxy sẽ biến đổi hình thành dạng metMb (Mb-Fe3+) có màu nâu khơng
mong muốn. Vì vậy, có một lượng lớn cơ thịt đỏ cá ngừ được tạo ra mỗi năm khoảng
2000 tấn.
Cơ thịt đỏ cá ngừ là nguồn nguyên liệu giàu protein và chứa hầu hết các acid amin
thiết yếu. Ngoài ra, protein thủy phân từ thủy sản có cơng dụng như một thành phần
tạo chức năng cho sản phẩm thực phẩm như tạo gel, tạo bọt, tạo nhũ tương, …. Tuy
nhiên ở các nhà máy sản xuất và chế biến cá ngừ vẫn chưa có biện pháp tối ưu để xử lý
phần cơ thịt đỏ này tương xứng với giá trị dinh dưỡng, mà chỉ được bán như phụ phẩm
với giá 4.000 – 5.000 VNĐ/kg để làm thức ăn chăn nuôi. Trong khi ở Việt Nam vẫn
chưa có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc tận dụng cơ thịt đỏ cá ngừ để thu được
lượng protein có giá trị và sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng. Hiện nay, có một vài
nghiên cứu sử dụng enzyme để thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ thu dịch protein nhưng còn
nhiều hạn chế như thời gian thủy phân dài, hiệu suất thu hồi protein không cao. Do đó,
để khắc phục các nhược điểm trên tơi được giao nhiệm vụ: “Khảo sát các yếu tố ảnh
hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu
dịch protein thủy phân bằng xúc tác HCl”.
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
1
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về protein từ thủy sản
Thủy sản là nguồn nguyên liệu quan trọng trong nhiều ngành như thực phẩm, nơng
nghiệp, cơng nghiệp và dược phẩm (ví dụ: thực phẩm cho con người, cung cấp nguyên
liệu cho công nghiệp thực phẩm, công nghiệp đồ hộp…). Động vật và thực vật thủy
sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, vẹn, sò, điệp, ốc,…) và rong, tảo,… là nguồn
cung cấp một lượng chất dinh dưỡng đáng kể gồm protein, lipid, gluxit, vitamin, các
khống chất. Theo thống kê thì nguồn thủy sản đang cung cấp cho con người trên 20%
tổng số protein của thực phẩm, ở nhiều nước đã lên trên 50% [1]. Ngoài giá trị sinh
học và dinh dưỡng, protein thủy sản cũng có vai trọng khác như: là chất có khả năng
tạo cấu trúc, trạng thái cho sản phẩm thực phẩm. Ví dụ, nhờ có protein của tơ cơ ở thịt,
cá mới tại ra cấu trúc gel cho sản phẩm chả, giò lụa. Protein còn gián tiếp tạo ra chất
lượng cho sản phẩm như tạo bọt, cố định mùi…
Hàm lượng protein của một số loại hải sản được thể hiện ở Bảng 1.1[1, 2, 3] .
Bảng 1.1. Hàm lượng protein và các thành phần hóa học khác trong một số loài thủy
sản
Loài
Cá ngừ
Cá thu chấm
Cá đuối
Cá phèn sọc
Cá cam
Cá hồi
Cá nục sồ
Cá hồng
Cua
Tơm
Ốc
Mực
Hàu
Sị
SVTH: Trần Thị Thảo My
Thành phần hóa học (%)
Nước
Protein
Lipid
Khống
72,40
75,35
80,80
75,30
26,50
20,30
20,80
20,60
0,90
2,50
0,87
4,90
1,30
1,39
1,00
1,32
73,70
63,60
77,98
77,90
76 – 79
76 – 80
80 - 83
83,80
18,80
22,50
20,40
20,04
16
19 – 23
11 – 12
17 – 20
11 – 13
8,8
7,10
13,40
1,14
1,02
1,5
0,3 – 1,4
0,3 – 0,7
0,8
1,8
0,4
1,35
1,40
1,30
1,22
1,3 – 1,8
1 – 4,3
1–2
4,0
GVHD: Bùi Viết Cường
2
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Nhìn chung, hàm lượng protein trong thủy sản khá cao chiếm khoảng 70 – 80%
hàm lượng chất khô, nhất là ở cá [1]. Trong cá có nguồn protein cao, dễ tiêu hóa, dễ
hấp thụ và có giá trị sinh học cao, giá trị dinh dưỡng cao khi so sánh với protein của
thực vật và động vật trên cạn. Ngoài ra, protein có nguồn gốc từ thủy sản có đầy đủ
các loại acid amin đặc biệt là đủ các loại acid amin khơng thay thế. Ví dụ, protein của
ngũ cốc có hàm lượng lysine và các acid amin chứa lưu huỳnh (methionine, cysteine)
thấp, trong khi protein của cá là nguồn giàu các acid amin này [2]. Do đó, protein cá
có giá trị dinh dưỡng cao hơn các loại ngữ cốc khác. So với thịt bị, thịt lơn, protein
trong cá có chất lượng hơn và là loại protein hoàn hảo [1].
Hệ thống protein của cá
So với động vật có vú, protein có nguồn gốc từ cá cũng tương tự, chỉ khác nhau về
hàm lượng protein, tỉ lệ giữa các loại protein và một số tính chất vật lý, cách sắp xếp
các protein. Do đó cũng chia protein của mơ cơ cá ra thành 3 nhóm: protein cấu trúc,
protein cơ, protein khung mạng.
Bảng 1.2. Tỉ lệ protein (%) trong tổng số protein của cá, mực ống và thịt
Protein cấu trúc
Protein chất cơ
Protein khung mạng
Cá
Mực ống
Thịt
65 – 75%
25 – 30%
3 – 10%
77 – 85%
20%
60,5%
29%
10,5%
Protein cấu trúc (proein tơ cơ)
Có dạng sợi, mỗi sợi cơ được tạo bởi nhiều sợi cơ xếp song song với nhau. Mỗi sợi
cơ gồm các thớ sợi thô và sợi mảnh. Trong đó, các sợi cơ của cá và một số loại thủy
sản thường ngắn hơn ở thịt động vật trên cạn và được sắp xếp thành những lớp mỏng,
do đó protein của thủy sản thường dễ chín và dễ bị thủy phân hơn thịt [4].
Protein cấu trúc gồm protein co rút như myosin, actin và protein điều hòa co rút như
actomyosin và tropomyosin [4], chiếm khoảng 65 – 75% tổng hàm lượng protein trong
cá và khoảng 77 – 85% tổng hàm lượng protein trong mực [2]. Các protein cấu trúc
này có chức năng co rút đảm nhận các hoạt động của cơ. Myosin và actin là các
protein tham gia trực tiếp vào quá trình co duỗi cơ. Protein cấu trúc có khả năng hịa
tan trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion khá cao (>0,5 M) [2].
Myosin trong cá chiếm 40 – 45% protein tổng số [1]. Protein này nhạy với biến tính
nhiệt và dễ bị thủy phân bởi proteaza hơn myosin của động vật có vú [4]. Ngồi ra, cấu
trúc của cá và tơm cũng có một số điểm khác biệt so với động vật có vú.
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
3
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Actin của cá, tơm, cua.. rất khó tách ra khỏi myosin do đó khi chiết myosin thì một
lượng lớn actin cũng bị tách ra khỏi.
Protein chất cơ (protein tương cơ)
Gồm myoglobin, myoalbumin, globulin và các enzyme mà phần lớn là enzyme và
mioglobin, chiếm khoảng 25 – 30% hàm lượng protein trong cá và 12 – 20% trong
mực [3]. Các protein này hịa tan trong nước, trong dung dịch muối trung tính có nồng
độ ion thấp (<0,15 M). Do đó có thể thu được khi tiến hành ép thịt cá, thịt của các lồi
thủy sản (tơm, cua, ghẹ…) hoặc chiết trong dung dịch muối có nồng độ thấp. Khả
năng hịa tan cao của protein là nguyên nhân làm mất gía trị dinh dưỡng do một lượng
protein đáng kể thoát ra khi rửa cá, tan giá trong nước và ướp lạnh.
Hầu hết protein chất cơ bị đơng tụ khi đun nóng trong nước ở nhiệt độ trên 50°C.
Protein chất cơ của cá bị đông tụ ở nhiệt độ 90°C trong 10 phút. Trong quá trình chế
biến và bảo quản, myoglobin dễ bị oxy hóa thành metmyoglobin, ảnh hưởng đến màu
sắc của sản phẩm [4].
Protein khung mạng (protein mô liên kết)
Là những protein của mạng, của màng sợi, của màng ty thể trong vảy, xương và của
mô liên kết, chiếm khoảng 15% trong thịt cá.
Bao gồm các sợi collagen, elastin. Hàm lượng collagen ở cơ thịt cá thấp hơn ở động
vật trên cạn, chiếm khoảng 2 – 4% ở cá xương và 8 – 10% trong cá sụn. Collagen ở cá
kém bền nhiệt hơn nhiều và ít có các liên kết chéo hơn nhưng nhạy cảm hơn collagen
ở động vật máu nóng có xương sống [3]. Trong các loài cá hàm lượng protein khung
mạng cũng khác nhau, ví dụ: trong thịt cá ngừ có 11%, cá nục 5% [1]. Cơ thịt cá có độ
bền cơ học cao chứa nhiều collagen hơn so với loại có cấu trúc mềm mại như sị, ốc,
hến… Collagen có trong mạng lưới ngoại bào, không tan trong nước, dung dịch kiềm
hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao.
1.2. Giới thiệu về cơ thịt đỏ cá ngừ
1.2.1. Nguyên liệu cơ thịt đỏ cá ngừ
Trong cá ngừ có hai loại thịt là thịt trắng và thịt đỏ. Phần thịt đỏ của cá ngừ có vị trí
nằm sát và dọc theo xương sống, màu sậm, mùi tanh và hương vị ít thơm ngon như thịt
trắng. Thịt đỏ chiếm khoảng 11% trọng lượng của cá ngừ và có nhiều ở phần giữ thân
cá (12,8%) hơn so với phần đầu (10,5%) hoặc đuôi (9,5%) [17]. Đây là phần có giá trị
dinh dưỡng và chứa hàm lượng protein cao. Tuy nhiên, do đặc tính của cơ thịt đỏ cá
ngừ chứa hàm lượng histidine cao và trong thời gian bảo quản, histidine bị sinh vật
khử nhóm carboxyl hình thành độc tố histamine [3].
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
4
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Histidine
Hình 1.1. Sự tạo thành histamine từ histidine
Ngoài ra, màu sắc của cơ thịt đỏ cá ngừ được tạo bởi các hợp chất mang màu, trong
đó chủ yếu là myoglobin (Mb) và hemoglobin (Hb), hàm lượng trong cơ thịt đỏ cao
gấp 5 lần so với cơ thịt trắng [17]. Tình trạng màu sắc của cơ thịt đỏ phụ thuộc vào sự
oxy hóa nguyên tử sắt (Fe) trong nhóm hem của protein, dưới tác dụng của khơng khí
cơ thịt đỏ này dễ bị oxy hóa theo thời gian hình thành dạng metMb (Mb-Fe3+) có màu
nâu khơng mong muốn [18]. Do đó, lượng cơ thịt đỏ này được loại bỏ trong quá trình
sản xuất ở các nhà máy và bán dưới dạng phụ phẩm để làm thức ăn chăn nuôi với giá
thành rẻ, hoặc thải trực tiếp ra mơi trường [19].
(Đỏ tía)
(Đỏ rực)
Hình 1.2. Sự biến đổi của myoglobin [4]
1.2.2. Thành phần hóa học của cơ thịt đỏ cá ngừ
Trong cơ thịt đỏ cá ngừ có chứa một lượng lớn protein, nước và chất béo. Ngồi ra
cịn có các acid amin tự do, carbohydrate và một số chất khống. Hàm lượng các chất
có trong cơ thịt đỏ cá ngừ được thể hiện ở bảng 1.3 [19].
Bảng 1.3. Hàm lượng các chất trong 100g thịt đỏ cá ngừ (g/100g)
Thành phần
Hàm lượng
Độ ẩm
69,37
Protein
Chất béo
Carbohydrate
18,28
4,631
0,75
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
5
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Hàm lượng một số acid amin có trong cơ thịt đỏ cá ngừ được trình bày theo bảng
1.4 [19].
Bảng 1.4. Hàm lượng một số acid amin có trong thịt đỏ cá ngừ
Thành phần
Hàm lượng (g/100g chất khô)
Isoleucine
Leucine
5,00
8,57
Lysine
Threonine
Histidine
4,17
4,99
2,38
Glutamic acid
Tryptophan
13,35
0,45
Aspartic acid
Glycine
7,46
3,93
Từ bảng 1.2 và 1.3, có thể thấy trong cơ thịt đỏ cá ngừ hàm lượng protein cao và có
đầy đủ các loại acid amin đặc biệt là acid amin không thay thế. Nên cơ thịt đỏ cá ngừ
là một nguyên liệu hoàn hảo để sản xuất dịch protein thủy phân.
1.2.3. Sản lượng cơ thịt đỏ cá ngừ
1.2.3.1. Tình hình khai thác cá ngừ trên thế giới và Việt Nam
Theo thống kê của FAO sản lượng cá ngừ trên thế giới đầu những năm 1950 chỉ đạt
5 trăm nghìn tấn và tăng lên gần 1 triệu tấn trong những năm 1960. Đến năm 1984
tăng lên 2 triệu tấn và hơn 4 triệu tấn vào năm 2003. Hằng năm, thế giới khai thác gần
4 triệu tấn các loại cá ngừ chủ yếu (cá ngừ sọc dưa, cá ngừ vây vàng, cá ngừ mắt to và
cá ngừ vây xanh), ngư trường đánh bắt chủ yếu được lấy từ Thái Bình Dương chiếm
65%, tại Ấn Độ Dương sản lượng khai thác khoảng 21% cao hơn do với Đại Tây
Dương (14%) [20]. Trong đó, cá ngừ sọc dưa được phân bố rộng rãi chiếm khoảng
50% tổng sản lượng cá ngừ trên thế giới (hình 1.3). Kể từ khi bắt đầu khai thác thương
mại vào đầu những năm 1970, sản lượng đánh bắt tăng từ 400 nghìn tấn lên 1,9 triệu
tấn vào năm 1998 và vẫn giữ ở mức đó trong những năm 1999 và 2000 [20]. Tuy
nhiên vào tháng 1/2018, sản lượng khai thác của đội tàu Ecuador gồm 23.282 tấn cá
ngừ sọc và 5.211 tấn cá ngừ mắt to, giảm lần lượt 52% và 58% so với cùng kỳ năm
2017 (theo số liệu của Ủy ban Cá ngừ nhiệt đới Liên Mỹ). Về vấn đề này, Tiến sĩ
Franklin Ormaza, một cố vấn khoa học cho CNP, chỉ ra rằng việc sử dụng khoa học
hải dương học nhiêu hơn trong hoạt động khai thác có thể cải thiện tình sản lượng khai
thác [39].
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
6
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Năm
Hình 1.3. Xu hướng đánh bắt các loại cá ngừ trên thế giới từ năm 1976 – 2000 [20]
Hiện nay, tình hình khai thác cá ngừ trên thế giới đang khó khăn do những ngư
trường đánh bắt chính đang chịu sức ép lớn và giá nhiên liệu tăng dẫn đến cá nguyên
liệu sẽ có giá cao hơn [40]. Để đáp ứng nhu cấu của thị trường thế giới, nghề nuôi cá
ngừ đang được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở một số nước trong hai thập kỷ trở
lại đây.
Tại Việt Nam, theo số liệu thống kê của TS. Đào Mạnh Sơn: ở vùng biển xa bờ
miền Trung và Đông Nam Bộ trữ lượng cá ngừ sọc dưa khoảng 618 nghìn tấn, cá ngừ
vây vàng và cá ngừ mắt to vào khoảng 44,8 – 52,6 nghìn tấn và khả năng khai thác bền
vững của cá ngừ vằn là 216 nghìn tấn, cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to khoảng 17
nghìn tấn [5].
Theo báo cáo của Tổng cục Thủy sản, 5 tháng đầu năm 2016 sản lượng khai thác cá
ngừ đại dương tăng 7,1% so với cùng kỳ, đạt 9.605 tấn [41]. Trong khi đó, theo Bộ
NN và PTNN, 11 tháng đầu năm 2017, tổng sản lượng khai thác cá ngừ tại 3 tỉnh trọng
điểm miền Trung là Bình Định, Khánh Hòa và Phú Yên đạt 17,400 tấn, tăng 8,8% so
với cùng kỳ năm trước [42]. Ở Việt Nam, cá ngừ được khai thác bằng lưới vây, lưới rê
trôi, câu cấn, câu vàng và nghề đăng. Đối tượng khai thác chính của nghề lưới rê là cá
ngừ sọc được khai thác ở vùng biển xa bờ miền Trung ( tập trung ở 3 tỉnh Bình Định,
Phú n, Khánh Hịa), với sản lượng hàng năm trong những năm 2010 – 2014 gia tăng
liên tục, đạt cỡ 25 đến trên 30 nghìn tấn (bảng 1.5) [6].
Bảng 1.5. Sản lượng khai thác cá ngừ sọc trong những năm gần đây của 3 tỉnh Bình
Định, Phú n, Khánh Hịa (tấn/ năm)
Năm
2010
2011
2012
2013
2014
Sản lượng khai thác
25382
26593
28328
29462
31513
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
7
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Thực tế, trữ lượng của quần thể cá ngừ sọc ở vùng biển Việt Nam đạt 200 nghìn tấn
(2014). Sản lượng khai thác như trên mới đạt khoảng 16 – 17% trữ lượng là còn thấp.
Nên cần tăng cường lực khai thác để đạt được sản lượng cá ngừ tối ưu [6]. Hầu hết
lượng cá ngừ vằn đánh bắt được sử dụng để sản xuất đồ hộp [20].
1.2.3.2. Tình hình xuất khẩu cá ngừ ở Việt Nam
Theo thống kê của Vasep: trong 5 tháng đầu năm 2017, xuất khẩu cá ngừ của Việt
Nam đạt 216 triệu USD, tăng 20% so với cùng kỳ năm 2016. Trong đó, cá ngừ chế
biến đóng hộp tăng mạnh 35%, cá ngừ đông lạnh tăng 11% [43].
Năm 2016, xuất khẩu cá ngừ đạt gần 510 triệu USD. Trong đó, Việt Nam thu về
hơn 200 triệu USD khi xuất khẩu vào thị trưỡng Mỹ, với thị trường EU đạt 115 triệu
USD. Tuy nhiên, xuất nhập khẩu cá ngừ vào Nhật Bản giảm 5% còn 19 triệu USD.
Đặc biệt Trung Quốc bất ngờ trở thành nước nhập khẩu cá ngừ lớn thứ 5 của Việt Nam
tăng hơn 67% so với năm 2015 [44].
Hình 1.4. Tình hình xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam năm 2014 – 2016 [44]
Trong năm 2017 xuất khẩu cá ngừ sang các thị trường chính như Mỹ, EU, Nhật
Bản, Mexico và Canada hầu hết đều tăng. Mỹ tiếp tục là thị trường xuất khẩu hớn nhất
của Việt Nam với giá trị đạt 209,9 triệu USD, tăng 13,5% so với cùng kỳ năm 2016.
Giá trị xuất khẩu cá ngừ sang EU đạt 128,7 triệu USD, tăng 29,8%, trong đó Đức và
Hà Lan là hai nước tiêu thụ nhiều nhất và có thị trường cạnh tranh tốt đối với cá ngừ
Việt Nam. Ngoài ra, giá trị xuất khẩu cá ngừ sang một số nước khác cũng tăng mạnh
được mô tả ở Bảng 1.6 [42].
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
8
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Bảng 1.6. Tình hình xuất khẩu cá ngừ năm 2017
Nước xuất khẩu
% tăng so với năm 2016
Israel
86,7%
Nhật Bản
21%
Mexico
63,8%
1.2.3.3. Sản lượng thịt đỏ cá ngừ
Từ phân tích trên cho thấy Việt Nam là nơi phát triển mạnh về ngành công nghiệp
đánh bắt, khai thác và chế biến cá ngừ. Các sản phẩm chính sản xuất từ cá ngừ là: ăn
tươi, đóng hộp, hun khói, fillet. Trong cơng nghiệp chế biến hải sản nói chung, 40%
khối lượng hải sản đánh bắt được sử dụng cho con người và 60% khối lượng hải sản
đánh bắt bị thải ra môi trường ở dạng rắn [21]. Đặc biệt, trong q trình chế biến cá
ngừ có khoảng 100 ngàn tấn phụ phẩm được tạo ra mỗi năm bao gồm: đầu, xương,
vây, nội tạng và phần cơ thịt đỏ. Với phần cơ thịt đỏ chiếm 2% trong lượng phụ phẩm,
ước tính ở Việt Nam có khoảng 2.000 tấn cơ thịt đỏ cá ngừ được thải ra hàng năm
[21].
Cơ thịt đỏ có giá trị dinh dưỡng và chứa hàm lượng protein cao hơn so với các phần
phụ phẩm khác. Tuy nhiên, do đặc tính của cơ thịt đỏ khơng đáp ứng nhu cầu sản xuất
nên được loại bỏ trong quá trình chế biến. Hiện nay, cơ thịt đỏ cá ngừ được bán với giá
4.000 đến 5000 VNĐ/kg [22] để làm thức ăn chăn ni hay thậm chí thải bỏ trực tiếp
ra môi trường [19]. Giải pháp xử lý như trên vừa gây lãng phí nguồn phụ phẩm giàu
dinh dường vừa gây ơ nhiễm mơi trường, chính vì vậy cần có biện pháp để tận dụng
triệt để nguồn nguyên liệu cơ thịt đỏ cá ngừ.
1.3. Phản ứng thủy phân
1.3.1. Định nghĩa và cơ chế
Quá trình thủy phân là quá trình phân cắt hợp chất cao phân tử thành các phân tử
đơn giản hơn dưới tác dụng của chất xúc tác và có sự tham gia của nước [7].
Cơ chế của quá trình thủy phân:
Bản chất của quá trình thủy phân protein là quá trình cắt mạch các phân tử peptid ở
các liên kết peptid tạo ra các phân tử có kích thước nhỏ hơn như: peptone, polypeptide,
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
9
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
peptide và các acid amin [8]. Trong quá trình thủy phân protein, các liên kết peptid bị
cắt đứt theo trình tự như sau:
Protein → polypeptide → pepton → peptide → acid amin
Vậy, sản phẩm của quá trình thủy phân protein là các polypeptide, pepton, peptide
và các acid amin. Hầu hết các acid amin tạo thành chủ yếu là các L-α amino acid [8].
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân
1.3.2.1. Ảnh hưởng của hoạt tính xúc tác và nồng độ H+
Khi sử dụng acid vô cơ làm chất xúc tác, acid phân ly càng mạnh thì phản ứng thủy
phân xảy ra càng mạnh. Trong các loại acid làm chất xúc tác vơ cơ thì HCl có hoạt
tính lớn nhất nên được sử dụng phổ biến nhất, H2SO4 có hoạt tính bằng 50% HCl, khả
năng phân ly kém [7].
Tuy nhiên khi sử dụng acid vô cơ để thủy phân có nhược điểm là tạo ra nhiều sản
phẩm phụ và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
1.3.2.2. Ảnh hưởng của chất xúc tác và nồng độ chất xúc tác
Lượng chất xúc tác và nồng độ chất xúc tác tăng thì tốc độ thủy phân tăng nhưng
chỉ tăng ở mức độ đủ để thủy phân tương đối triệt để. Để định lượng chất xúc tác dựa
vào cơ chế phản ứng thủy phân và kiểm tra sản phẩm tạo thành [7].
1.3.2.3. Ảnh hưởng của cơ chất thủy phân và thể tích xúc tác
Nồng độ cơ chất của nguyên liệu cho vào quá trình thủy phân tăng thì năng suất của
quá trình sẽ tăng lên. Tuy nhiên ở giới hạn nồng độ cơ chất của nguyên liệu nhỏ thì
phản ứng thủy phân sẽ triệt để hơn. Do đó tùy thuộc vào yêu cầu về chất lượng sản
phẩm mà khống chế lượng cơ chất [7]. Đồng thời nồng độ cơ chất còn ảnh hưởng tới
sự chênh lệch về nồng độ chất tan và khả năng tiếp xúc giữa nguyên liệu và chất xúc
tác [7]. Khi thể tích xúc tác tăng lên thì tốc độ phản ứng tăng lên tuy nhiên đến một tỷ
lệ nhất định thì phản ứng đạt trạng thái cân bằng.
1.3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường.
Khi thủy phân bằng acid thì yêu cầu nhiệt độ lớn hơn 100°C. Khi nhiệt độ tăng làm
sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử tăng có nghĩa là sự khuếch tán phân tử diễn
ra nhanh và mạnh mẽ hơn, dẫn đến tốc độ thủy phân cũng tăng theo nhưng sự tăng
nhiệt độ có giới hạn vì nếu tăng q cao có thể có các hợp chất hữu cơ khác bị thủy
phân gây tổn thất sản phẩm [7]. Tuy nhiên protein bị biến tính khá nhạy dưới tác dụng
của nhiệt độ. Ở nhiệt độ 40°C – 50°C hầu hết các liên kết của protein với các phân tử
khác bị phá vỡ, quá trình thủy phân sẽ giải phóng protein ra mơi trường. Khi tăng nhiệt
độ lên 70 – 75°C thì protein bị đơng tụ lại. Biến tính của protein bởi nhiệt độ cao là
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
10
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
biến tính khơng thuận nghịch, chính vì vậy cần nâng nhiệt độ thích hợp để đảm bảo
đặc tính của protein đồng thời thu hồi được lượng protein lớn nhất [9].
1.3.2.5. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân
Thời gian thủy phân dài hay ngắn là để cho quá trình phân giải, cắt đứt các liên kết
của các chất trong cơ chất dưới tác dụng của chất xúc tác. Thời gian thích hợp sẽ có
tác dụng thúc đẩy q trình thủy phân [7].
1.4. Các nguyên liệu và phương pháp dùng để sản suất protein từ thủy sản
Trong thực tế, thường sử dụng các phụ phẩm trong sản suất thủy sản để làm cơ chất
trong các nghiên cứu để sản xuất protein từ thủy sản như cơ thịt đỏ của cá, đầu cá, vây,
xương, vỏ và đầu tôm… Tuy nhiên, việc thu nhận dịch thủy phân protein từ thủy sản ở
Việt Nam đã có từ lâu đời trong nghề sản xuất nước mắm. Vì bản chất của q trình
sản xuất nước mắm chính là quá trình thủy phân protein trong cá nhờ hệ enzyme
proteaza [3]. Có nhiều phương pháp làm nước mắm cổ truyền như phương pháp đánh
khuấy, phương pháp gài nén và kết hợp cả hai phương pháp trên tuy nhiên thời gian từ
nguyên liệu ra thành phẩm rất lâu [10]. Để giải quyết vấn đề thời gian người ta đã
dùng phương pháp hóa học để sản xuất bằng cách dùng acid HCl cơng nghiệp để thủy
phân vì có ưu điểm hơn các hóa chất khác như cho màu sắc nước mắm đẹp, đạm ít thối
và sự tổn thất của acid amin ít [10]. Ngồi ra cịn có thể sản xuất nước mắm bằng
phương pháp vi sinh học là dùng vi khuẩn hay nắm mốc để tthủy phân thịt cá và loại
mốc được chọn là Aspergillus orizae [Nguyễn Trọng Cẩn (1990)].
Trong quá trình sản xuất chitin/chitosan từ phế liệu tơm, cũng có thể tách chiết và
thu nhận chế phẩm carotene-protein bằng phương pháp hóa học (sử dụng dung mơi
hữu cơ, acid), phương pháp sinh học với enzyme proteaza hoặc kết hợp nhiều phương
pháp để thu nhận chế phẩm có giá trị sử dụng cao nhất [11].
Đặc biệt, dịch chiết protein từ thủy sản được ứng dụng vào công nghệ sản suất bột
cá chăn nuôi ngày càng phát triển, thường tận dụng các loại cá kém giá trị và nguồn
phế phẩm dồi dào từ cơng nghiệp chế biến thủy sản. Có thể sản xuất bột cá chăn nuôi
bằng phương pháp ủ chua, phương pháp cô đặc và phương pháp thủy phân [3]. Hiện
nay bột cá thực phẩm cũng được phát triển rất mạnh ở hầu hết các nước tiên tiến. Ở
Mỹ, bột cá thực phẩm được sản xuất bằng phương pháp chiết, sản phẩm thu được chứa
70 – 80% protein, chất béo không quá 1%, khơng có mùi tanh, tỉ lệ tiêu hóa khơng
dưới 90%. Nhật Bản thường dùng phương pháp chiết để sản xuất bột cá ngồi ra cịn
dùng phương pháp thủy ngân để sản xuất và thu được sản phẩm bột cá giống sữa. Còn
ở Ấn Độ cũng đã sử dụng các loại cá có giá trị sử dụng kém chế biến thành sản phẩm
bột cá thủy phân giàu đạm cần thiết cho con người [45].
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
11
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Hiện nay, vẫn chưa có phương pháp thủy phân thịt đỏ cá ngừ bằng xúc tác phi
enzyme là HCl để thu nhận dịch protein nào được ứng dụng trong công nghệ sản xuất
nên việc thực hiện nghiên cứu đề tài này là cần thiết.
1.5. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam và thế giới
1.5.1. Việt Nam
Tại Việt Nam trước tình hình chế biến và xuất khẩu cá và thủy sản phát triển mạnh
mẽ nên nguồn phế phẩm cao thải ra môi trường gây ơ nhiễm. Do đó, đã có nhiều
nghiên cứu được thực hiện để tận dụng nguồn phế phẩm này như:
Theo Nguyễn Trọng Cẩn (1990) có thể sản xuất dịch đạm thủy phân từ nguyên liệu
cá bằng cách sử dụng nấm mốc Aspergillus Orizae hoặc vi khuẩn. Trong nấm mốc
Aspergillus Orizae có chứa hệ enzyme protease như innulase, imetase, asparaginase,
glutaminase, proteolytic. Những enzyme này có tác dụng thủy phân trong điều kiện
thích hợp là nhiệt độ 37 – 41°C, pH = 6 – 8, tỉ lệ nấm mốc thường sử dụng là 3 – 4%
so với nguyên liệu. Thời gian thủy phân tùy thuộc vào mức độ hoạt động của nấm mốc
và yêu cầu hàm lượng đạm của sản phẩm. Sản xuất dịch đạm thủy phân từ nấm mốc có
thể có những nhược điểm như: Dịch đạm khơng có hương thơm, dễ bị đắng, có thể là
do xác vi sinh vật còn tồn tại, hoặc do các loại muối canxi, ma-giê có trong muối ăn;
dịch đạm dễ bị chua, có nhiều nguyên nhân: có thể do lượng tinh bột mà mốc sử dụng
khơng hết trong q trình chế biến lên men lactic, có thể do các acid bay hơi hình
thành khi cá bị ươn [10].
Cơng trình nghiên cứu “Sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu cá ngừ vây vàng bằng
protease thương mại” của Nguyễn Thị Mỹ Hương được tiến hành năm 2012 cho thấy
sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 0,5% ở
nhiệt độ 45°C và pH tự nhiên của môi trường phản ứng trong thời gian 6 giờ, tỉ lệ
nước:nguyên liệu là 1:1 (v:w) thì hiệu suất thủy phân và tỉ lệ thu hồi nitơ đạt giá trị cực
đại lần lượt là 30,1% và 85,1%. Phân tích thành phần hóa học tương đối của sản phẩm
thô thu được sau phản ứng thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng cho thấy hàm
lượng protein 88,2%, lipit 1,4% và tro 8,3%. Sản phẩm thủy phân protein này có hàm
lượng acid amin khơng thay thế cao [12].
Phạm Thị Hiền (2014), Nghiên cứu tách chiết protein từ thịt đỏ cá ngừ bằng
phương pháp điều chỉnh pH đã đưa ra được ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, thời gian
chiết, tỷ lệ dung môi và nguyên liệu lên hiệu quả tách chiết protein từ thịt đỏ cá ngừ.
Hiệu suất thu hồi protein cao nhất tại pH = 13, thời gian chiết 1h, nhiệt độ dung môi
chiết 30°C, tỷ lệ nguyên liệu:dung môi chiết = 1:10 [13].
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
12
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
Năm 2016 Trần Thị Bích Thủy với Nghiên cứu ứng dụng enzyme protamex để thủy
phan cá trích thu dịch đạm đưa ra được điều kiện thủy phân thích hợp để thu dịch đạm
giàu acid amin từ protein của cá trính bằng enzyme Protamex ở pH tự nhiên với tỉ lệ
nước:nguyên liệu là 1:1. Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện thủy phân thích hợp
là: nhiệt độ 50°C, tỷ lệ enzyme - cơ chất 0,5% (w:v), thời gian 6 giờ. Độ thủy phân,
hiệu suất thu hồi nitơ, hàm lượng nitơ ammonia và hàm lượng nitơ acid amine trong
dịch thủy phân thu được lần lượt đạt là 70,73%, 63,04%, 1,57 g/l và 12,88 g/l [14].
Năm 2017, cơng trình “Thu nhận dịch đạm từ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp
enzyme” của Ngô Thị Bích Ngọc đã xác định được các thơng số tối ưu cho phản ứng
thủy phân của thịt đỏ cá ngừ bởi enzyme Protamex để thu được dung dịch thủy phân
protein: thời gian phản ứng là 4 giờ, tỷ lệ enzyme:cơ chất = 0,4:100 (v:w), nhiệt độ
phản ứng là 55°C. Khi đó mức độ thủy phân đạt cực đại [23].
Hiện nay, các cơng trình nghiên cứu về thịt đỏ cá ngừ vẫn cịn ít, chưa tồn diện.
Nghiên cứu q trình thủy phân thịt đỏ cá ngừ bằng xúc tác HCl vẫn chưa được thực
hiện.
1.5.2. Thế giới
Trên thế giới thì có rất nhiều cơng trình nghiên cứu chiết tách protein từ cá và phế
phẩm trong sản xuất cá như đầu, vây, thịt đỏ… bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Trong đó có:
Ở Mỹ, Ling Lin Liu và cộng sự (1981) đã sản xuất dịch đạm thủy phân từ cá bằng
enzyme pepsin và dịch thô enzyme từ dạ dày lợn để giảm chi phí sản xuất. Tuy nhiên,
chất lượng sản phẩm chưa cao vì enzyme có chứa nhiều tạp chất [24].
Batista (1999) đã nghiên cứu khai thác protein từ nguyên liệu còn lại của quá trình
chế biến cá tuyết và ứng dụng protein tách chiết được để làm surimi [25].
Ở Anh, J.Y.Imm và C.M.Lee (1999) đã nghiên cứu sản xuất bột gia vị thủy sản từ
cá tuyết Urophycis chuss bằng thủy phân. Sử dụng ezyme Flavourzyme và Savorase ở
điều kiện pH tự nhiên (6,8) và tỷ lệ nước:cá là 2:5, ngồi ra cịn bổ sung thêm 1,5%
NaCl và 0,4% Sodium Tripolyphosphate (STPP) để cải thiện chất lượng của gia vị.
Kết quả cho thấy với thời gian thủy phân 6 giờ cho hiệu suất thủy phân cao nhất, dịch
thủy phân cho hàm lượng cao các acid amin tạo vị umami và vị ngọt cao hơn so với
nước dùng khi nấu nguyên liệu [26].
Ở Malaysia, S.Y.Yu, L.K.Tan (1990) đã sử dụng enzyme alkalase 0,61 để sản xuất
dịch đạm thủy phân từ cá rô phi Oreochromis mossambicus. . Điều kiện thủy phân cho
hiệu suất cao là ở nhiệt độ 50°C, pH là 8,0, với tỷ lệ một phần nước và một phần thịt
cá; tỷ lệ enzyme và cơ chất là 1:50. Sau khi đã trung hòa, dịch thuỷ phân được thu hồi
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
13
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
và làm nguyên liệu sản xuất bánh quy “Keropok” [27]. Cũng ở Malaysia, Herpandi và
cộng sự (2011) đã nghiên cứu tận dụng các phế phẩm này để sản xuất thực phẩm chức
năng cũng sử dụng chính các enzyme nội tại trong ruột cá để thủy phân [28].
Le Blanc và cộng sự (2005) đã thủy phân cá ngừ (Katsuobushi oligopeptide – KO)
làm tăng hương vị của bột gia vị và có thể được sử dụng để thay thế muối trong thực
phẩm và đồ uống [29].
Ở Cananda, Anushu G.P và cộng sự (2007) cũng tiến hành nghiên cứu thu nhận
dịch đạm thủy phân từ cá Mecluc Thái Bình Dương. Các điều kiện thủy phân khác
nhau đã được thực hiện bao gồm tự thủy phân (1 giờ ở 52°C và pH 5,5), hoặc bằng bổ
sung các enzyme thương mại như Validase ® BNP hay Flavourzyme 500® L. Dịch
thủy phân thu được từ lồi cá này được chứng minh là có hoạt tính chống oxy hóa
[30].
Năm 2010, Mahmoudreza Ovissipour và cộng sự, đã tạo dịch thủy phân từ nội tạng
cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares). Điều kiện thủy phân (hoạt độ của enzyme, nhiệt
độ, và thời gian) được tối ưu hóa bằng cách sử dụng phương pháp phản ứng bề mặt.
Điều kiện tối ưu để đạt mức độ thủy phân cao nhất ở nhiệt độ 60,4°C, thời gian 90,25
phút và hoạt độ của protease (Alcalase 2,2 L) là 70,22 AU/kg protein. Dịch thủy phân
được sấy khô và xác định được tỷ lệ protein tương đối cao (72,34%) và lipid thấp
(1,43%) với tỷ lệ hiệu quả trong phân giải protein từ nội tạng cá ngừ là 2,85 – 5,35
[31].
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên cho thấy, cơng nghệ enzyme có thể xúc tác cho
q trình chuyển hóa các ngun liệu có giá trị thấp (cá tạp, phế phụ phẩm tôm, cá, …)
thành một loại thực phẩm chức năng có giá trị cao hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng
enzyme thủy phân có nhược điểm là thời gian dài nhưng hiệu suất thu hồi protein
không cao nên khơng hiệu quả kinh tế. Vì vậy, đề tài nghiên cứu thủy phân cơ thịt đỏ
cá ngừ bằng xúc tác HCl để thu hồi dịch protein thủy phân được thực hiện để khắc
phục nhược điểm trên để có thể kết hợp tận dụng ưu điểm của các phương pháp.
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
14
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) để thu dịch
protein thủy phân bằng xú tác HCl
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Nguyên liệu
Thịt đỏ cá ngừ sọc dưa được cung cấp bởi nhà máy đồ hộp Hạ Long, Đà Nẵng.
Nguyên liệu được xay nhỏ (bằng máy xay gia dụng Panasonic, MX-SM 103,
Malaysia) rồi loại bỏ xương và vảy bằng rây với lỗ rây có đường kính 2 mm. Sau đó
nguyên liệu được chia nhỏ thành từng khối (30 gram/khối) đựng trong bình kín và lưu
trữ ở -20°C – 2°C cho các phân tích tiếp theo.
2.1.2. Hóa chất
Acid clohydric (36 – 38%), acid phosphoric (85%), đồng clorua 99% (CuCl2), natri
phosphate 99% (Na3PO4.12H2O), natri tetraborat 99,5% (Na2B4O7.10H2O), acid acetic
đậm đặc 99,5%, kali iodid tinh thể 99% (KI), tinh bột, ống chuẩn natri thiosulfate
(Na2S2O3), thimolphtalein (0,25%), natri hydroxit tinh thể (độ tinh khiết 96%),
Coomassie Brilliant Blue G-250, ethanol (95%). Hầu hết các hóa chất được sử dụng có
xuất xứ từ Trung Quốc.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa
Cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa được hòa trộn đều với xúc tác HCl ở nồng độ và thể tích
xác định trong cốc sứ có nắp (50 mL). Quá trình thủy phân được thực hiện trong tủ ấm
(Daihan IS – 30, Hàn Quốc) và tủ sấy (Ketong 101 – 2, Trung Quốc), nhiệt độ của
phản ứng thủy phân đươc kiểm soát liên tục bằng nhiệt kế ngoài. Sau khi kết thúc thời
gian thủy phân, sản phẩm thô thu được sau phản ứng thủy phân được làm nguội đến
nhiệt độ phòng và lọc qua giấy lọc (Whatman. No.1). Lượng chất rắn cịn sót lại được
sấy khơ đến khối lượng không đổi ở 100°C dùng để xác định hiệu suất thủy phân. Dịch
lỏng qua giấy lọc được bảo quản ở 4°C dùng cho các phân tích tiếp theo. Phản ứng
thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa bằng xúc tác HCl với điều kiện xác định được
thực hiện 3 lần.
2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ xúc tác HCl đến quá tình thủy phân cơ thịt
đỏ cá ngừ sọc dưa
Phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa được tiến hành với nồng độ xúc tác
HCl khác nhau gồm 0,01 M; 0,05 M; 0,1 M; 0,2 M; 0,3 M; 0,4 M; 0,5 M, tỉ lệ cơ
chất:thể tích xúc tác HCl 1:10 (w:v), thời gian phản ứng 10 phút và nhiệt độ phản ứng
là 30°C.
SVTH: Trần Thị Thảo My
GVHD: Bùi Viết Cường
15
