Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện chiết lên hiệu suất hòa tan và thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi lên hiệu suất hòa tan và thu hồi protein từ thịt đỏ cá ngừ đại dương...46 3.5.. Ảnh hưởng của pH kết tủa lên hiệu suất thu hồi protein so với pr

LỜI CẢM ƠN

Để đạt được kết quả nghiên cứu như ngày hôm nay tôi đã nhận được sự giúp

đỡ của gia đình cũng như thầy cô và bạn bè Để bày tỏ sự biết ơn của mình tôi xin gửi lời trân trọng cảm ơn tới:

Quý Thầy, Cô khoa Chế biến trường Đại học Nha Trang

Ban giám hiệu và phòng ban liên quan

Thầy Nguyễn Anh Tuấn là người hướng dẫn,đôn đốc, tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài này

Thầy Huỳnh Nguyễn Duy Bảo và Cô Phạm Thị Hiền đã giúp đỡ và cùng tôi thực hiện đề tài này

Các thầy cô trong khoa đã tận tình giúp đỡ giải đáp những thắc mắc khó khăn của tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Cán bộ phòng Thí nghiệm các bộ môn công nghệ Chế biến, công nghệ Thực phẩm, công nghệ Sinh học, Hóa- Vi sinh đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đề tài của mình

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên giúp đỡ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu

Nha Trang, ngày 1tháng 7 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Quỳnh

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về cá ngừ 3

1.1.1 Một vài loài cá ngừ đại dương .5

1.1.2 Thành phần hóa học và thành phần khối lượng cá ngừ đại dương 7

1.1.3 Tình hình khai thác và tiêu thụ cá ngừ 8

1.1.4 Đánh giá về phế liệu cá ngừ 11

1.2 Tổng quan về protein của cá .11

1.2.1 Vai trò sinh học của protein 11

1.2.2 Vai trò dinh dưỡng của protein 12

1.2.3 Cấu tạo phân tử protein 12

1.2.4 Một số tính chất của protein .13

1.2.5 Protein trong động vật thủy sản .14

1.3 Tổng quan về quá trình trích ly protein .14

1.3.1 Bản chất của quá trình trích ly .14

1.3.2 Quá trình trích ly protein .16

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly protein 17

1.3.4 Các biến đổi của protein trong quá trình trích ly .19

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Đối tượng nghiên cứu 22

2.1.1 Cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương từ quá trình chế biến cá filet đông lạnh 22

2.1.2 Dung dịch acid clohydride .22

2.1.3 Natri hydroxit .22

2.2 Phương pháp nghiên cứu 23

2.2.1 Phương pháp thực nghiệm 23

2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 23

2.2.3 Phương pháp phân tích và xác định các chỉ tiêu sản phẩm 23

2.3 Bố trí thí nghiệm .23

2.3.1 Sơ dồ quy trình nghiên cứu .23

2.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát: 26

2.3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chi tiết 27

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học cơ bản của thịt đỏ cá ngừ đại dưỡng 38

3.2 Ảnh hưởng của pH của dung dịch chiết lên hiệu suất hòa tan và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ 38

3.3 Ảnh hưởng của thời gian chiết lên hiệu suất hòa tan và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương 43

3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi lên hiệu suất hòa tan và thu hồi protein từ thịt đỏ cá ngừ đại dương 46

3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết tới hiệu suất hòa tan và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương .50

3.6 Ảnh hưởng của pH kết tủa lên hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương .54

3.7 Đề xuất quy trình tách chiết và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương 56

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của một số loài cá ngừ đại dương 7

Bảng 1.2 Thành phần khối lượng của cá ngừ đại dương .8

Bảng 1.3 Các nhóm hàng thủy sản xuất khẩu chính 10

Bảng 3.1 thành phần hóa học cơ bản của thịt đỏ cá ngừ 38

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Cá ngừ vây vàng 5

Hình 1.2 Cá ngừ mắt to 6

Hình 2.1 Thịt đỏ cá ngừ đại dương 22

Hình 3.1 Ảnh hưởng của pH của dung dịch chiết lên hiệu suất hòa tan protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương .38

Hình 3.2 Ảnh hưởng của pH của dung dịch chiết lên hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương .39

Hình 3.3 Ảnh hưởng của pH của dung dịch chiết lên tỷ lệ thất thoát

protein trong bã 39

Hình 3.4 Ảnh hưởng của pH của dung dịch chiết lên tỷ lệ thất thoát protein trong nước thải .40

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian chiết lên hiệu suất hòa tan của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương 43

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian chiết lên hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương .43

Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian chiết lên tỷ lệ thất thoát protein trong bã 44

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian chiết lên tỷ lệ thất thoát protein trong

nước thải 44

Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi lên hiệu suất hòa tan protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương 46

Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương 47

Hình 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến tỷ lệ thất thoát protein trong bã 47

Hình 3.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi trong quá trình chiết lên tỷ lệ thất thoát potein trong nước thải .48

Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết lên hiệu suất hòa tan protein của cơ

thịt đỏ cá ngừ đại dương 50

Hình 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết lên hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ 50

Hình 3.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết lên tỷ lệ protein thất thoát trong bã 51

Hình 3.16 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết lên tỷ lệ thất thoát protein trong

nước thải 51

Hình 3.17 Hiệu suất protein hòa tan protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương .54

Hình 3.18 Ảnh hưởng của pH kết tủa đến tỷ lệ thu hồi protein so với protein trong dịch chiết 54

Hình 3.19 Ảnh hưởng của pH kết tủa lên hiệu suất thu hồi protein so với protein trong nguyên liệu thịt đỏ cá ngừ đại dương 55

Hình 3.20 Dung dịch protein sau hòa tan 57

Hình 3.21 Protein sau kết tủa 57

ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cá ngừ đại dương là loài cá có giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị kinh tế cao

nó thể hiện ở sản lượng khai thác và tiêu thụ trong các năm trước đây Hai loại cá ngừ đại dương phổ biến và được ưa chuộng là cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to Sản lượng khai thác cá ngừ vây vàng thế giới đạt con số1.296 nghìn tấn và cá mắt to

là 403 nghìn tấn vào năm 2005[ 11] Đây quả là con số không phải nhỏ trong công nghiệp chế biến thực phẩm thủy sản

Dạng sản phẩm chính trong công nghệ chế biến thủy sản từ nguồn nguyên liệu này là ăn tươi, đông lạnh, sashimi, đóng hộp, xông khói… Trong quá trình chế biến này thì phần chính được sử dụng làm thực phẩm là phần thịt trắng( phần ăn được), còn lại khoảng 30%[5] là phế liệu( đầu, xương, da, vây, vẩy, thịt đỏ…) Phần phế liệu này chỉ một ít được tận dụng làm thực phẩm cho người, một phần làm thức

ăn cho gia súc, phần còn lại là thải bỏ, như vậy sẽ rất lãng phí thậm chí còn mất một khoản chi phí để xử lý chất thải mang lại hiệu quả kinh tế thấp cho doanh nghiệp Một trong những phần phế liệu đáng lưu tâm ở đây là phần cơ thịt đỏ của cá ngừ, đây là phần có chứa hàm lượng protein lớn và có giá trị dinh dưỡng cao, nó chiếm khoảng 6.4% thành phần khối lượng tuy nhiên nó có một đặc điểm gây trở ngại mà người ta phải loại bỏ nó ra trong quá trình chế biến Trong thịt đỏ cá ngừ nói chung

có chứa histidine nó có khả năng chuyển thành độc tố histamine gây ngộ độc cho người sử dụng nếu quá trình chế biến và bảo quản không đảm bảo Mà sự biến đổi này thì không thể tránh khỏi, chính vì thế cho đến nay nó luôn là phế liệu ít được quan tâm trong quá trình chế biến

Như vậy, làm thế nào để nâng cao giá trị kinh tế và giá trị sử dụng trong thực phẩm cho nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng này cần phải được nghiên cứu và làm

rõ Đó là những lý do khiến tôi chọn hướng nghiên cứu: “nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện chiết lên hiệu suất hòa tan và thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương”

2 Nhiệm vụ của đề tài

Tìm ra quy trình tách chiết và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương với hiệu suất thu hồi là cao nhất

Để đạt được nhiệm vụ nêu trên trong quá trình nghiên cứu cần thực hiện những nhiệm vụ sau:

Xác định thành phần hóa học của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

Nghiên cứu chế độ hòa tan và thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương tốt nhất

Xây dựng quy trình hòa tan và thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

3 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Tạo ra dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho sinh viên và cán bộ ngành chế biến thủy sản

Kết quả nghiên cứu tạo ra cơ sở cho các nhà máy chế biến áp dụng nhằm tận dụng và nâng cao giá trị của nguồn phế liệu thịt đỏ cá ngừ trong công nghệ chế biến

cá ngừ

4 Ý nghĩa thực tiễn

Nâng cao giá trị của nguồn phế liệu cơ thịt đỏ cá ngừ

Tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng từ sản phẩm thu được

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về cá ngừ

Cá ngừ đặc biệt là cá ngừ đại dương là loài cá có giá trị cao dựa vào sản lượng lớn và sự ưa chuộng của người tiêu dùng

Cá ngừ thuộc họ cá thu ngừ (Scombride), chúng sống ở vùng nước ấm Cá

ngừ đại dương có hệ thống trao đổi nhiệt ngược dòng, do đó nó có khả năng giữ ấm cho cơ thể cá ngay cả trong nước lạnh Với hệ cơ luôn được giữ ấm như vậy giúp cho cá di chuyển nhanh chóng dưới nước nên “vua tốc độ của biển cả” là mệnh danh của loài cá ngừ đại dương Cá ngừ giống như cư dân du mục của đại dương,

nó được biết đến với kỷ lục xuyên đại dương, theo nghiên cứu chúng có thể di chuyển với tốc độ 16 dặm/ ngày để vượt qua 5300 dặm từ California đến Nhật Bản Với sự di chuyển như vậy cá ngừ cần một lượng O2 và thức ăn rất lớn để cung cấp

đủ năng lượng cho cơ thể từ vài chục đến vài trăm kg của nó Chính vì thế tim của

cá ngừ có kích thước gấp 10 lần các loại cá khác có cùng kích thước giống nó, diện tích bề mặt mang lớn gấp 30 lần so với các loài cá khác Cá ngừ được quan tâm đến không đơn thuần như loài động vật máu lạnh giống các loài cá khác mà chúng được xem xét như là một loài máu nóng Chúng có một mạng lưới mạch máu đan xen nhau chính là cơ quan giúp cho sự trao đổi ngược dòng giữa hai hệ thống động mạch và tĩnh mạch gần nhau để giữ ấm cho cơ thể cá, thân nhiệt của cá ngừ có thể lên tới 38oC cao hơn nhiệt độ môi trường 20oC.[1]

Cá ngừ có thân hình thoi, hơi tròn, phần bụng có màu trắng bạc phần thân có màu sẫm đến đen đôi khi có sọc mờ hoặc chấm mờ trên thân, trừ cá ngừ vây vàng

có màu vàng sáng Vảy của cá ngừ hầu hết là nhỏ và gần như cấu trúc vây của các loài cá ngừ là giống nhau: vây ngực có thể ngắn( cá ngừ vây xanh, cá ngừ vằn) hoặc

có thể dài như mảnh lưỡi dao( cá ngừ vây vàng, cá ngừ vây dài) Riêng cá ngừ vây vàng khi trưởng thành có một số vây lưng thứ hai và vây hậu môn mọc dài hẳn như

lưỡi kiếm có màu vàng Chúng có một hàng gai ở phần bên đuôi có hình giống vầng trăng khuyết.[1]

Hầu hết các loài cá ngừ đều có hai bó cơ: bó cơ trắng ở hai bên lườn và bó cơ

đỏ ngay dưới da dọc theo chiều dài cơ thể, có một hệ thống dây chằng phân chia hai

bó cơ một cách rõ rêt Trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm phần nguyên liệu chính được sử dụng là phần thịt trắng còn phần thịt đỏ có chứa histidine dễ dàng chuyển thành độc tố histamine trong khi chế biến và bảo quản nên thường không được sử dụng làm thực phẩm cho người

Cá ngừ bắt đầu vòng đời của mình từ khi cá mẹ đẻ trứng trong vùng nước mới, sau 24h trứng sẽ nở thành ấu trùng Mỗi lần đẻ trứng mỗi con cá mẹ đẻ khoảng

6 triệu trứng, chúng có đặc tính sinh sản tập trung, dù sống ở vùng nào khi đến mùa sinh sản chúng cũng tập trung về cùng một vùng

Cá ngừ là loài cá ăn tạp chúng ăn tất cả những gì trước mắt từ cá nục, cá bơn

cá trích, mực ống, cá thu kể cả bọt biển…[2]

Cá ngừ là loại cá có giá trị kinh tế cũng như sản lượng lớn Mùa vụ khai thác

từ tháng 4 đến tháng 8, vụ phụ từ tháng 10 đến tháng 2 Nghề câu cá ngừ đại dương xuất hiện ở Việt Nam vào khoảng những năm 1990 ở 3 tỉnh Phú Yên, Khánh Hòa, Bình Định sau đó lan rộng ra các tỉnh lân cận cho đến nay đã thành thế mạnh của ngư dân các tỉnh Nam Trung Bộ Ngư cụ khai thác chủ yếu là câu vàng, lưới rê, lưới đăng

Đây là loài thủy sản có giá trị cao cả về giá trị dinh dưỡng lẫn sản lượng và cần được nghiên cứu đưa ra biện pháp để tăng nguồn khai thác nhưng vẫn bảo tồn

và phát triển được nguồn thực phẩm tuyệt vời này

1.1.1 Một vài loài cá ngừ đại dương

Cá ngừ vây vàng

Hình 1.1 Cá ngừ vây vàng Tên khoa học: Thunnus albacores

Tên tiếng anh: yellowfin tuna

Phân bố:

Thế giới: vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Đại Tây Dương, Thái Bình Dương,

Ấn Độ Dương, Sri Lanca, Otxtraylia, Indonesia, Malaysia, Philippin, Nhật Bản, Trung Quốc

Việt Nam: vùng biển xa bờ miền Trung và Đông Nam Bộ

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: câu vàng, rê, đăng

Đặc điểm hình thái: thân hình thoi, dài, hai bên hơi dẹt hai vây lưng gần nhau sau vây lưng thứ hai có 8-10 vây phụ Vây ngực khá dài đặc biệt là ở cá thể còn nhỏ Vây lưng thứ hai và vây hậu môn ngắn, mắt to, lưng màu xanh sẫm ánh kim loại, nửa thân dưới và bụng màu trắng nhạt, vây lưng thứ nhất màu vàng sẫm, vây lưng thứ hai và vây hậu môn màu vàng nhạt, vây phụ màu vàng tươi có viền đen

Phân bố:

Thế giới: vùng nhiệt đới cận nhiệt đới Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương tới 30oS Việt nam: vùng biển xa bờ miền Trung và Đông Nam Bộ

Mùa vụ khai thác: quanh năm

Ngư cụ khai thác: câu vàng, rê và đăng

Kích thước khai thác: 600-1800mm

Sản phẩm: tươi, đóng hộp.[3]

1.1.2 Thành phần hóa học và thành phần khối lượng cá ngừ đại dương

 Thành phần hóa học của cá ngừ đại dương

Thành phần hóa học của cá ngừ đại dương thay đổi theo loài, độ tuổi, giới tính, mùa vụ và môi trường sống Sự thay đổi này thấy rõ nhất ở hàm lượng lipit khác biệt một cách ró rệt trước và sau khi sinh sản, độ dày và thành phần mỡ cũng thay đổi theo mùa vụ Tuy nhiên cũng giống như các loài thủy sản khác nó gồm có

10 thành phần trong đó chiếm tỷ lệ cao hơn cả là hàm lượng nước, protein, lipit, glucid…[4]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của một số loài cá ngừ đại dương[5]

Cũng như các loại nguyên liệu thủy sản khác thịt cá ngừ là nguồn gốc của các loại protein hoàn hảo vì nó có chứa đầy đủ các acid amin không thay thế( lysine với tỷ lệ 2.735g/100g phần ăn được, leucine với tỷ lệ 2.436g/100g phần ăn được, arginine với tỷ lệ 1.794g/100g phần ăn được) với một tỷ lệ cân đối, đồng thời nó còn chứa các acid béo không no rất tốt cho con người như omega- 3, omega-6 và một lượng vitamin, khoáng chất cần thiết

Protein có nguồn gốc từ thịt cá là loại protein hoàn hảo, mặt khác thịt cá lại

có vị thơm ngon, dễ tiêu hóa và hấp thụ Lipit trong thịt cá ngừ ngoài việc cung cấp chất béo như các loại lipit thông thường khác nó còn có giá trị sinh học cao Bản chất của nó có chứa các acid béo không no, có vai trò tạo điều kiện chuyển hóa lipit

để giảm hàm lượng cholesteron và colin trong máu giảm nguy cơ sơ vữa động mạch, giảm các bệnh về tim mạch Ngoài ra thịt cá ngừ còn chứa một lượng vitamin phong phú mà đặc biệt là vitamin A, D và vitamin E Bên cạnh đó nó còn chứa hàm lượng khoáng đa và vi lượng tương đối đầy đủ cao hơn so với động vật trên cạn và thiết yếu cho cơ thể người như: Mn chiếm 0.019mg/100g phần ăn được; Zn chiếm 0.67mg/100g phần ăn được; Fe chiếm 0.094mg/100g phần ăn được…[2]

Với giá trị dinh và sản lượng không nhỏ cho thấy tiềm năng phát triển về mặt kinh tế của cá ngừ là rất tốt, tuy nhiên cần phải phát triển một cách bền vững

 Thành phần khối lượng của cá ngừ đại dương

Bảng 1.2.Thành phần khối lượng của cá ngừ đại dương

Cá ngừ là loài cá có giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị kinh tế cao và đang

có xu hướng được ưa chuộng hơn trong vài năm trở lại đây Sản lượng khai thác cá ngừ đặc biệt là cá ngừ đại dương tăng mạnh từ những năm 1950- 2005 Năm 1950 sản lượng khai thác cá ngừ trong khoảng 450 nghìn tấn thì đến năm 2005 con số

này đã lên tới 4.3 triệu tấn gần gấp 9 lần, đáng chú ý là 5 loại cá ngừ: yellow tuna, blufin tuna, skipjack tuna, biyege tuna và albacore tuna Trong đó các nước có sản lượng khai thác nhiều nhất là Nhật Bản, Trung Quốc, Oxtraylia, Hàn Quốc…Việt Nam cũng là một trong những nước có sản lượng cao Riêng sản lượng khai thác

cá ngừ vây vàng năm 2005 đạt 1.296 nghìn tấn giảm 2.1% so với năm 2004 Sản lượng khai thác có xu hướng tăng nhẹ trong giai đoạn 1995-2005, sản lượng đánh bắt trung bình trong giai đoạn này đạt 425 nghìn tấn, trong khi đó sản lượng khai thác cá ngừ mắt to lại có xu hướng giảm nhẹ trong giai đoạn 1999-2005 Sản lượng khai thác cá ngừ mắt to đạt đỉnh điểm là 449 nghìn tấn vào năm 1999 và giảm xuống nhẹ Theo thống kê thì sản lượng trung bình khai thác cá ngừ mắt to trong giai đoạn 1995-2005 đạt 425 nghìn tấn và trong năm 2005 con số này là 403 nghìn tấn giảm 8.8% so với năm 2004, mặc dù nhu cầu tiêu thụ của người tiêu dùng trong giai đoạn này đang tăng.[11]

Trong một vài năm gần đây ở một số quốc gia như Nhật Bản, Oxtraylia, Ấn Độ… để nhằm bảo vệ loài thủy sản quý khỏi nguy cơ bị tuyệt diệt đã có những chính sách cắt giảm sản lượng khai thác trong vùng lãnh hải của mình Ngoài ra, ở Nhật Bản đã và đang nghiên cứu nhân giống và nuôi cá ngừ để tăng sản lượng đáp ứng nhu cầu

Hiện nay, Nhật bản là quốc gia có chỉ số tiêu thụ cá ngừ lớn nhất thế giới, nhất là cá ngừ tươi sống dùng làm sashimi Loại sản phẩm này đòi hỏi nguyên liệu phải có chất lượng tươi tốt và được kiểm soát rất chặt chẽ Đây cũng đang là thị trường xuất khẩu chính của cá ngừ Việt Nam Cũng theo thông tin từ VASEP trong thời gian gần đây lượng sản phẩm cá ngừ xuất khẩu sang Mỹ đang tăng cao Người dân Mỹ cũng đang có xu hướng sử dụng cá ngừ tươi sống thay cho thói quen sử dụng đồ hộp trước kia

Sản lượng khai thác, đánh bắt cá ngừ ở nước ta chủ yếu tập trung vào một số tỉnh Nam Trung Bộ như: Phú Yên, Khánh Hòa, Bình Định Đây cũng là ba tỉnh có

sản lượng đánh bắt cá ngừ cao nhất cả nước, số đội tàu đánh bắt của cả nước hầu hết tập trung vào 3 tỉnh này

Thị trường tiêu thụ cá ngừ nội địa của chúng ta chủ yếu là cá tươi nhưng có chất lượng ít cao và thường là các loại có giá trị thấp hơn Hiện nay, cá ngừ được sử dụng để làm đồ hộp và xuất khẩu là chủ yếu đối với các loài có giá trị kinh tế cao Theo thống kê năm 2010 xuất khẩu cá ngừ đạt 83.863 tấn đạt kim ngạch xuất khẩu 293.119 triệu tấn.[6] Tỷ lệ xuất khẩu cá ngừ được thể hiện ở bảng 3

Bảng 1.3 Các nhóm hàng thủy sản xuất khẩu chính:[6]

Năm 2010 SẢN PHẨM

Khối lượng (Tấn) Giá trị (triệu USD)

cơ thịt đỏ là phần chứa hàm lượng protein cao và có giá trị dinh dưỡng lớn tuy nhiên do đặc tính của nó mà không hoặc ít được sử dụng làm thực phẩm cho người

Vì vậy đi đôi với công nghiệp sản xuất thực phẩm từ nguồn nguyên liệu cá ngừ đại dương cần nghiên cứu để tận dụng nâng cao nguồn nguyên liệu thịt đỏ

1.1.4 Đánh giá về phế liệu cá ngừ

Trên thực tế cho thấy trong công nghiệp chế biến cá ngừ phần quan trọng nhất được sử dụng là phần thịt trắng, phần này chiếm từ 55-70% còn lại là phần phế liệu chiếm khoảng 30-45% Từ bảng 3 trên cho thấy riêng đối với các sản phẩm cá ngừ xuất khẩu nguồn phế liệu thịt đỏ nằm trong khoảng 503-545 nghìn tấn trong năm 2010

Như vậy con số phế liệu này không phải là ít và cũng không phải là không có giá trị chỉ là chưa nhìn thấy và tận dụng được giá trị của nó

Theo nghiên cứu và đã được ứng dụng trong công nghệ thu và tinh chế dầu

cá y học thì trong gan cá ngừ chứa lượng dầu cá có hoạt tính sinh học cao vì nó có chứa hàm lượng vitamin cần thiết cao, trong mắt cá có chứa hàm lượng glucosamin, protein, lipit, đầu và xương cá có chứa hàm lượng protein và khoáng có thể sử dụng

để thu hồi dầu cá, sản xuất bột khoáng, bột cá làm thức ăn chăn nuôi Da cá có thể

sử dụng để thu hồi collagen, gellatin [6], [7], [8]

Như vậy, còn một thành phần phế liệu nữa chưa được tận dụng và nghiên cứu ở đây là thành phần cơ thịt đỏ Số liệu cho thấy rằng phần này không phải là nhỏ trong thành phần khối lượng của cá ngừ đại dương và hàm lượng chất dinh dưỡng rất cao tuy nhiên phần này lại có đặc điểm là dễ sinh độc tố nên ít sử dụng cho người mà hầu như là làm thức ăn cho gia súc

Với lượng phế liệu còn lại trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm từ cá ngừ cần nghiên cứu để tận dụng nguồn nguyên liệu còn lại cụ thể là thịt đỏ cá ngừ

để nâng cao giá trị kinh tế cho cá ngừ, cho ngư dân và cho người sản xuất

1.2 Tổng quan về protein của cá

1.2.1 Vai trò sinh học của protein

Protein là thành phần không thể thiếu được trong tất cả các cơ thể sống Protein là nền tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật sống, nó đảm nhiệm nhiều nhiệm vụ quan trọng: [9]

Xúc tác: protein có vai tró xúc tác cho các phản ứng xảy ra bên trong cơ thể gọi là enzime, nó có mặt trong hầu hết các phản ứng trong cơ thể từ những phản ứng đơn giản nhất đến những chuỗi chuyển hóa phức tạp nhất

Vận tải: một số protein làm nhiệm vụ vận chuyển các chất trong cơ thể như hemoglobin, mioglobin làm nhiệm vụ vận chuyển oxy trong cơ thể đưa tới các mô,

tế bào

Chuyển động: tham gia trực tiếp vào quá trình chuyển động của cơ thể cũng như các nội quan bên trong như quá trình co cơ…

Bảo vệ: protein có khả năng nhận biết và tiêu diệt các chất lạ xâm nhập vào

cơ thể có cơ chế miễn dịch để bảo vệ cơ thể

Truyền xung thần kinh

Điều hòa

Dự trữ dinh dưỡng

1.2.2 Vai trò dinh dưỡng của protein

Protein là hợp phần chủ yếu quyết định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn

Khi thiếu protein trong chế độ ăn hàng ngày sẽ dẫn đến nhiều biểu hiện xấu cho sức khỏe: suy dinh dưỡng, sút cân mau, chậm lớn, giảm khả năng miễn dịch

Khi thiếu protein sẽ làm thay đổi thành phần hóa học và cấu tạo hình thái của xương.[9]

1.2.3 Cấu tạo phân tử protein

 Thành phần nguyên tố của protein

Tất cả các protein đều chứa các nguyên tố cacbon, oxy, nito, hydro, một số loại có chứa lưu huỳnh, ngoài ra có một số loại chứa các nguyên tố khác như: phospho, sắt, kẽm…

 Đơn vị cơ sở cấu tạo nên protein là các acid amin

Trong tự nhiên có khoảng 20 loại acid amin, acid amin có công thức tổng quát

R CH COOH

NH2

Từ 20 loại acid amin có khả năng hình thành hàng triệu loại protein khác nhau tùy thuộc vào số lượng, trình tự, vị trí sắp xếp của các acid amin trong chuỗi polypeptide

Protein có 4 bậc cấu trúc từ bậc 1 đến bậc 4.[9]

1.2.4 Một số tính chất của protein

 Tính lưỡng tính của protein

Protein có tính chất lưỡng tính có nghĩa là vừa có tính acid vừa có tính bazo, bởi vì trong mỗi acid amin vừa chứa nhóm cacboxyl vừa chứa nhóm amin Trong dung dịch ở pH trung tính protein tồn tại chủ yếu ở dạng lưỡng cực, trạng thái ion hóa của protein phụ thuộc vào pH của môi trường Ở một pH nào đó protein không mang điện hay nói cách khác tổng điện tích dương và điện tích âm là bằng nhau thì gọi là điểm đẳng điện của protein( pHi)

Ở môi trường có pH< pHi, protein là một cation, ngược lại nó là một anion

Ở pH=pHi, protein dễ dàng kết tụ lại với nhau, vì vậy có thể lợi dụng tính chất này

để tách và tinh sạch protein ra khỏi hỗn hợp.[9]

 Tính chất dung dịch keo, sự kết tủa protein

Khi hòa tan protein tạo thành dung dịch keo Các phân tử keo có kích thước lớn, không đi qua màng bán thấm Trên bề mặt phân tử protein có các nhóm phân cực nên khi hòa vào nước các phân tử nước lưỡng cực cao được hấp phụ bởi các nhóm này tạo thành một áo nước bao quanh phân tử tử protein gọi là lớp vỏ hydrat hóa

Khi tác động vào dung dịch keo protein bởi các yếu tố như nhiệt độ, pH, nhằm loại bỏ lớp vỏ hydrat này các phân tử protein sẽ kết tụ lại với nhau, tạo thành khối lớn, tách khỏi dung dịch và được gọi là kết tủa protein

Từ tính chất này ta có thể tìm ra điều kiện để khai thác protein từ nguyên liệu ban đầu và thu hồi protein bằng cách kết tủa protein.[9]

1.2.5 Protein trong động vật thủy sản

Trong động vật thủy sản nói chung và cá nói riêng, bao gồm 10 thành phần hóa học, trong đó có các thành phần cơ bản chiếm tỷ lệ cao nhất đó là: nước, protein, lipit và glucid, tuy nhiên trong cá hàm lượng gluxid là không đáng kể Protein trong cơ thịt cá chiếm tới 70-80% hàm lượng chất khô, trong tổ chức cơ thể

nó thường liên kết với các thành phần khác như là lipit, glycogen tạo tổ chức cơ quan trong cơ thể

Cá là nguồn gốc của nguồn protein quý cho con người bởi vì protein trong cá

có chứa hầu hết các acid amin không thay thế với hàm lượng cân đối Dựa vào thành phần hóa học của cá hoặc cấu trúc chức năng có thể phân loại protein cá theo nhiều cách khác nhau Tuy nhiên để thuận tiện cho quá trình nghiên cứu, ở đây xét hai loại protein: chất cơ cơ bản và chất cơ hòa tan

Chất cơ cơ bản bao gồm: collagen, elastin, reticulin, muxin và mucoit, lipoproteit, norokeratin Đây là thành phần chủ yếu của tổ chức liên kết có trong cơ thịt, chúng thuộc protein khung chiếm khoảng 3-15% tổng lượng protein

Chất cơ hòa tan bao gồm 3 loại lớn: protein tương cơ, protein nhân, và tơ cơ Đây là thành phần chủ yếu cấu tạo nên tế bào động vật cũng là loại protein được chú trọng trong thực phẩm thành phần của chất cơ hòa tan thùy theo từng loài, kích thước là khác nhau.[4]

Chất cơ hòa tan chủ yếu là cơ vân nó chứa các protein hình cầu có khả năng tan trong môi trường acid, muối, kiềm hoặc một số dung môi hữu cơ

1.3 Tổng quan về quá trình trích ly protein

1.3.1 Bản chất của quá trình trích ly

Bản chất của quá trình trích ly là sự rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất hòa tan khác gọi là dung môi dựa vào sự khuếch tán giữa các chất

do nồng độ khác nhau.Trích ly chất hòa tan trong chất lỏng gọi là trích ly lỏng còn trích ly chất hòa tan trong chất rắn gọi là trích ly rắn Mục đích của quá trình trích ly

chủ yếu là khai thác cũng có thể để chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo hoặc là thu nhận một số sản phẩm.[10]

Trong thực phẩm quá trình trích ly thường là quá trình hòa tan chất rắn vào trong dung môi, quá trình này xảy ra cho đến khi đạt đến sự cân bằng giữa các cấu

tử cần trích ly ở mặt ngoài và bên trong nguyên liệu Bản chất của trích ly là quá trình khuếch tán phân tử và quá trình khuếch tán đối lưu

D =

Trong đó : K: hằng số

T: nhiệt độ tuyệt đối

P: bán kính phân tử

M: độ nhớt (độ dính) của dung môi

b Khuếch tán đối lưu

Là hình thái di chuyển của vật chất trong dung dịch ở phạm vi nhỏ Sự khuếch tán đối lưu chịu sự tác động chủ yếu của sự chênh lệch nồng độ Nồng độ càng lớn thì hiệu suất chuyển di từ vùng nồng độ cao tới vùng nồng độ thấp càng lớn Qúa trình này chủ yếu là sự chuyển động của phân tử chất tan trên bề mặt vật liệu vào dung môi dựa vào ngoại lực bên ngoài

Phương trình khuếch tán đối lưu:

dS = -β F dc D

β: hằng số tốc độ khuếch tán đối lưu

Trong quá trình trích ly thì 2 quá trình khuếch tán này xảy ra là song song nhau Sự di chuyển vật chất trong khuếch tán phân tử dựa trên động năng của chuyển động nhiệt còn khuếch tán đối lưu sự di chuyển dựa vào lực tác động bên ngoài.[8]

Từ hai phương trình khuếch tán trên cho thấy tốc độ của quá trình khuếch tán chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: nhiệt độ, độ nhớt của môi trường khuếch tán,

độ lớn của phân tử chất khuếch tán, thời gian khuếch tán, sự chênh lệch nồng độ chất khuếch tán, tốc độ khuấy đảo…

Như vậy, muốn tăng hiệu quả của quá trình khuếch tán cần tác động vào nhiệt độ khuếch tán, pH của dung môi khuếch tán, thời gian khuếch tán, tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu…

Trong đề tài này tôi đã tác động đến nhiệt độ trích ly, pH, thời gian trích ly,

tỷ lệ w/v để nghiên cứu hiệu suất của quá trình trích ly protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

1.3.2 Quá trình trích ly protein

Protein trong nguyên liệu không ở trạng thái riêng rẽ mà nó ở dạng liên kết với các thành phần khác trong thể sống tạo nên các cấu trúc tổ chức cho cơ thể Liên kết này bền hay không bền phụ thụôc vào bản chất của protein và dạng liên kết Muốn thu hồi protein ta cần phải phá vỡ cấu trúc của tế bào và phá vỡ liên kết giữa protein và các thành phần khác nhằm giải phóng protein sau đó sử dụng các biện pháp kỹ thuật để thu hồi và tinh sạch protein Một trong những biện pháp để phá vỡ cấu trúc và liên kết tế bào đó là công nghệ trích ly, trích ly được sử dụng để khai thác trong các quá trình công nghệ

Bản chất của quá trình là hòa tan protein có trong nguyên liệu vào dung môi, đây là một quá trình trích ly rắn trong môi trường lỏng Trong quá trình trích ly sẽ xảy ra sự thay đổi vật chất, protein từ trong nguyên liệu sẽ dần dịch chuyển vào dung môi, sự chênh lệch nồng độ protein trong nguyên liệu và dung môi ngày một

giảm đi trong quá trình trích ly Đến một thời điểm nào đó sẽ đạt tới sự cân bằng vật chất giữa dung môi và nguyên liệu quá trình trích ly sẽ kết thúc

Bản chất của quá trình trích ly protein cũng như các vật chất khác là quá trình khuếch tán, sự khuếch tán xảy ra trong trích ly được chia làm 2 loại: khuếch tán phân tử và khuếch tán đối lưu

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly protein

Như đã nói ở trên quá trình trích ly protein nhằm giải phóng protein từ nguyên liệu ra ngoài môi trường để khai thác protein trong nguyên liệu, dung môi

sử dụng để trích ly có thể là nước, acid, kiềm….Nhưng dù là dung môi nào cũng phải đảm bảo an toàn và cho hiệu quả trích ly cao nhất có thể Trong quá trình trích

ly để đạt được hiệu quả cao cần phải lưu ý các yếu tố ảnh hưởng được chỉ ra từ phương trình khuếch tán phân tử và khuếch tán đối lưu ở phần 1.3.1

 Chênh lệch nồng độ protein trong nguyên liệu và dung môi

Theo lý thuyết của quá trình trích ly, bản chất của trích ly là sự khuếch tán,

mà hiện tượng khuếch tán chỉ xảy ra khi có sự chênh lệch nồng độ Như vậy khi sự chênh lệch nồng độ protein trong nguyên liệu và dung môi càng cao thì sự khuếch tán xảy ra càng nhanh và mạnh Để tăng khả năng hòa tan cần tạo ra sự chênh lệch nồng độ protein trong nguyên liệu và dung môi lớn, tuy nhiên theo thời gian trích ly

sẽ xảy ra sự cân bằng nên vận tốc trích ly sẽ giảm theo thời gian

 Bản chất của nguyên liệu:

Nguyên liệu trước khi trích ly thường được xử ly cơ học trước để tăng hiệu quả trích ly Thường đối với những nguyên liệu tươi để thu hồi protein người ta tiến hành xay nhỏ nguyên liệu trước khi trích ly với các mục đích sau:

- Phá vỡ cấu trúc tế bào và các liên kết của protein và các thành phần khác tạo nên lỗ thông từ bên trong tế bào ra ngoài để protein có thể dễ dàng bị giải phóng ra bên ngoài

- Làm tăng diện tích tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu, giảm thời gian trích ly

 Nhiệt độ của quá trình trích ly:

Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình trích ly nói chung và protein nói riêng Khi thay đổi nhiệt độ làm thay đổi tốc độ phản ứng theo chiều hướng tăng, giảm thường thì sự thay đổi nhiệt độ tỷ lệ thuận với tốc độ phản ứng, khi tăng nhiệt độ lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên khoảng 2 lần Tốc độ phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng là do, khi tăng nhiệt độ lên sự chuyển động hỗn loạn của các phân

tử tăng hay nói cách khác khuếch tán phân tử diễn ra mạnh hơn Trong trích ly thu hồi protein nhiệt độ càng quan trọng hơn Khác với các chất vô cơ, protein bị thay đổi nhiều khi có tác dụng của nhiệt độ Ở nhiệt độ khoảng 50oC hầu hết các liên kết của protein với các phân tử khác bị phá vỡ, khi trích ly sẽ giải phóng protein ra môi trường Khi nhiệt độ tăng lên 70-75oC thì protein trong nguyên liệu bị đông tụ gây khó khăn trong quá trình trích ly Biến tính của protein bởi nhiệt độ cao là biến tính không thuận nghịch, chính vì thế trong công nghệ tách và thu hồi protein thường nâng đến nhiệt độ vừa phải để đảm bảo đặc tính của protein

Như vậy khi tăng nhiệt độ đến giới hạn phù hợp sẽ tăng cao hiệu quả trích ly, rút ngắn thời gian trích ly

 Thời gian trích ly:

Thời gian trích ly càng dài thì sự tiếp xúc giữa cơ chất và dung môi càng dài,

là điều kiện để các phản ứng xảy ra Theo lý thuyết thời gian dài thì hiệu quả trích

ly tăng lên, tuy nhiên như đã nói ở trên khi đạt đến trạng thái cân bằng hoặc gần tới thì phản ứng xảy ra là vô cùng chậm, nếu tính về lượng protein hòa tan vào dung môi có thể tăng lên nhưng không đáng kể và hiệu quả cũng không cao Trong quá trích ly thì tốc độ của quá trình chủ yếu ở giai đoạn đầu và chậm lại ở thời gian sau Khi thời gian càng dài về sau thì tốc độ càng chậm và thậm chí ở một số dung môi thời gian dài sẽ gây ảnh hưởng tới cấu trúc cũng như đặc tính của protein Đó là lý

do tại sao cần kiểm soát thời gian trích ly thích hợp

 Vận tốc khuấy đảo:

Cũng như ảnh hưởng của nhiệt độ, sự khuấy đảo có liên quan đến sự chuyển động của phân tử protein và dung môi Sự khuấy đảo có thể làm tăng tốc độ trích ly

do sự gia tăng tốc độ phản ứng nhưng cũng có thể là do khả năng bứt đứt hoặc làm yếu các liên kết giữa protein với các thành phần khác trong tế bào dưới tác dụng cơ học, làm tăng khả năng hòa tan protein

 pH của môi trường trích ly

Đối với trích ly protein và trích ly các chất hữu cơ có trong mô hoặc tế bào sống pH có ảnh hưởng rất lớn Mỗi loại protein có khả năng hòa tan trong những dung môi nhất định, tuy nhiên trong nguyên liệu là các loại tế bào sống nó lại chứa tới hàng nghìn loại protein,vì vậy phải làm cách nào để chọn loại dung môi thích hợp để có thể hòa tan hầu hết các loại protein trong nguyên liệu

Đối với quá trình trích ly protein pH môi trường có ảnh hưởng rất lớn vì hầu hết các loại protein hòa tan trong môi trường pH quá thấp hoặc quá cao vì pH cực trị này sẽ tạo ra lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm bị ion hóa do đó làm giãn mạch phân tử protein Hơn nữa pH có ảnh hưởng tới độ nhớt của dung dịch chiết nên nó ảnh hưởng tới hiệu suất và tốc độ chiết

 Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu

Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu ảnh hưởng tới sự chênh lệch nồng độ chất tan và khả năng tiếp xúc giữa nguên liệu và dung môi Khi tăng tỷ lệ này lên thì tốc độ phản ứng tăng lên tuy nhiên sau quá trình trích ly sẽ có quá trình phân riêng, sẽ rất khó khăn và tốn kém nếu thể tích sau trích ly quá cao, vì vậy cần chọn tỷ lệ này phù hợp

1.3.4 Các biến đổi của protein trong quá trình trích ly

Protein sau khi bị trích ly ra khỏi tế bào một phần đã bị cát đứt các liên kết với các loại khác, đồng thời bị chuyển từ các cấu trúc bậc cao sang cấu trúc thấp hơn kèm theo các tính chất tự nhiên ban đầu bị mất đi, thậm chí là thành các acid amin tùy vào từng mục đích trích ly Như vậy sau trích ly mạch protein bị duỗi ra

và để lộ các đầu ưa nước và kỵ nước, số nhóm kỵ nước sẽ tăng lên làm biến đổi đáng kể một số tính chất của protein

Khi nhiệt độ vừa phải( 50oC) thì protein chỉ bị biến tính nhẹ, các mạch peptit duỗi ra, các liên kết của protein- protein, giữa protein với các thành phần khác bị phá vỡ sẽ làm cho enzyme dễ tác dụng, tăng hiệu suất trích ly

Khi nhiệt độ cao thì sẽ phá hủy các liên kết trong tế bào, thủy phân các hợp chất hữu cơ, gây biến tính không thuận nghịch đối với protein

Trong quá trình tác động công nghệ vào thực phẩm, trong bản thân thực phẩm có sẵn hệ enzyme và vi sinh vật nội tạị Các enzyme và vi sinh vật sẽ tham gia vào các phản ứng tự phân giải và phân hủy protein gây hư hỏng cho thực phẩm

Để nâng cao giá trị thực phẩm của phế liệu trong chế biến thủy sản vài năm gần đây có những nghiên cứu đáng chú ý trong lĩnh vực tách chiết và thu hồi protein từ các nguồn phế liệu trong ngành công nghiệp chế biến cá fillet Một trong những nghiên cứu đó là sử dụng môi trường pH để hòa tan và kết tủa protein có trong phế liệu cá trê Thành phần phế liệu này trong ngành chế biến cá fillet chiếm tới 30 – 35% so với nguyên liệu Trước đây nguồn này chỉ có một phần rất nhỏ được sử dụng làm thức ăn trực tiếp cho người ở dạng tươi còn lại làm thức ăn chăn nuôi và thậm chí là thải bỏ trực tiếp Giải pháp này vừa gây lãng phí lại vừa gây tốn kém thậm chí gây ô nhiêm môi trường, chính vì thế cần có biện pháp để tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu còn lại này Xuất phát từ nhu cầu đó mà một số nhà khoa học đã nghiên cứu chế độ tách chiết và thu hồi protein từ nguồn phế liệu này Sử dụng chủ yếu là acid HCl và NaOH để điều chỉnh pH trong suốt quá trình hòa tan

và kết tủa protein hòa tan trong phế liệu, kết quả cho thấy là ở pH= 11 cho hiệu suất hòa tan cao nhất có thể đạt gần 90% lượng protein chứa trong nguyên liệu, tiếp đó

sử dụng HCl 2N điều chỉnh dung dịch về pH= 5.5 (pI) để kết tủa thu hồi protein.[13]

Cũng sử dụng phương pháp điều chỉnh pH để hòa tan và thu nhận protein từ phế liệu cá nhám và cá tuyết trong công nghiệp chế biến cá fillet Kết quả cho thấy nếu sử dụng NaOH và HCl để điều chỉnh pH trong suốt quá trình hòa tan sau đó đưa dung dịch về điểm đẳng điện thì protein thu được có thể lên tới 90% protein có trong nguyên liệu ban đầu, cũng theo nghiên cứu thu hồi protein từ phế liệu mực[14] Sử dụng NaOH-HCl để duy trì và điều chỉnh pH, kết quả cho thấy ở pH

11 hiệu suất hòa tan là cao nhất, sau đó điều chỉnh pH về điểm đẳng điện thì thu được protein với tỷ lệ 75% so với protein có trong nguyên liệu.[15]

Trước tình hình ngành chế biến cá tra, basa trong nước phát triển mạnh mẽ với đặc điểm là ngành này sinh ra một lượng nước thải chứa một lượng máu và mỡ cao sử lý rất khó và dễ gây ô nhiễm Tiến sỹ Trang Sỹ Trung đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm thu hồi protein từ dịch thải máu cá tra, cá basa

Kết quả nghiên cứu cho thấy: khi điều chỉnh pH của dịch thải về pH= 4.6 thì kết tủa được protein nhưng hiệu suất chỉ đạt 38 % Xử lý nhiệt ở 68oC kết hợp khuấy đảo trong vòng 8 – 10 phút thì hiệu suất lên tới 86 % Tuy nhiên nếu kết hợp các điều kiện trên có bổ sung thêm chitosan ở nồng độ 50ppm hiệu suất thu hồi có thể lên trên 90 % [11]

Trong những năm trở lại đây đã có nhiều nghiên cứu tận dụng nguồn phế liệu thủy sản để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng Tuy nhiên với sự phát triển mạnh

mẽ của ngành công nghệ chế biến thủy sản thì những nghiên cứu này vẫn chưa đáp ứng và tương xứng với tiềm năng của nguồn phế liệu của ngành phát sinh Chính vì vậy cần đẩy mạnh hơn nữa các nghiên cứu và ứng dụng để tận dụng hết được giá trị

to lớn từ nguồn nguyên liệu còn lại này Đây vừa là cơ hội, vừa là tiềm năng cũng như thách thức cho cả nhà chế biến và nhà khoa học trong nước

CHƯƠNG II

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương từ quá trình chế biến cá filet đông lạnh

Hình 2.1 Thịt đỏ cá ngừ đại dương

Thịt đỏ cá ngừ đại dương được mua tại công ty TNHH Hoàng Hải, 298 đường 2 tháng 4, TP Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa Tại công ty cá được đông thành block 10kg/ block ở chế độ đông nhanh, nhiệt độ tâm sản phẩm ≤ -18oC, bảo quản ở nhiệt độ -20oC ± 2oC

2.1.2 Dung dịch acid clohydride

Dung dịch HCl đậm đặc (36-38%), sản xuất tai Trung Quốc được mua từ cửa hàng hóa chất Hoàng Trang số 42- Hoàng Hoa Thám- TP Nha Trang

2.1.3 Natri hydroxit

NaOH tinh thể, độ tinh khiết 96% sản xuất tại Trung Quốc được mua từ cửa hàng hóa chất Hoàng Trang số 42- Hoàng Hoa Thám- TP Nha Trang

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thực nghiệm

Các thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp thăm dò cổ điển

2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

Số liệu thực nghiệm được xử lý theo phương pháp thống kê và vẽ đồ thị với sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft Excel 2007

2.2.3 Phương pháp phân tích và xác định các chỉ tiêu sản phẩm

- Phương pháp xác định pH trên máy đo pH kế, Kết quả báo cáo là giá trị trung bình của ba mẫu

- Phương pháp xác định protein theo phương pháp so màu Biure

- Phương pháp xác định độ ẩm theo phương pháp sấy đến khối lượng không đổi

- Xác định hàm lượng tro toàn phần theo TCVN 4327:1993

- Xác định hàm lượng histamin bằng phương pháp TCVN 8532:2010

- Xác định protein theo phương pháp biuret

- Xác định lipid theo phương pháp Folch

2.3 Bố trí thí nghiệm

2.3.1 Sơ dồ quy trình nghiên cứu

Sơ đồ 2.1 Thu mẫu nguyên liệu

Nguyên liệu là cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

đông block (Tott= -18oc)

Vận chuyển về phòng thí nghiệm bằng thùng cách nhiệt (To≤ -4oC),

Bảo quản đông (To= -20oC ± 2oC)

Đưa vào các thí nghiệm

Sơ đồ 2.2 Xử lý mẫu

Thuyết minh sơ đồ 2.1 và 2.2

Nguyên liệu là thịt đỏ cá ngừ đại dương mua tại công ty TNHH Hoàng Hải ở dạng đông block 10kg/ block, được vận chuyển trong thùng cách nhiệt về phòng thí nghiệm công nghệ chế biến trường đại học Nha Trang trong khoảng thời gian từ 10-

Sơ đồ 2.3 Quy trình tách chiết và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương bằng phương pháp điều chỉnh pH

Kế thừa quy trình của Hultin và cộng sự 2005

Thuyết minh quy trình:

Thịt đỏ cá ngừ được rửa sạch, để ráo và xay nhỏ rồi hòa vào kiềm ở pH thích hợp, xác định pH trên máy đo pH kế

Khi protein hòa tan hết, hỗn hợp được đưa đi lọc thu dung dịch protein Sau

đó kết tủa protein trong dung dịch bằng cách điều chỉnh pH đến điểm đẳng điện (pI)

Kiểm tra protein

Hòa tan trong môi trường có pH

Sau đó đem đi ly tâm bằng máy ly tâm lạnh trong với tốc độ 5000v/phút, trong 15 phút

Sản phẩm thu được mang phân tích protein bằng phương pháp Biure tại bước sóng 540nm

Quy trình trên được tiến hành ở nhiệt độ, thời gian hòa tan là 60 phút, w/v:1/10

Để tăng tốc độ hòa tan protein nên khuấy đảo hỗn hợp này sử dụng máy khuấy từ hoặc khuấy thủ công Tốc độ khuấy đảo được điều chỉnh để không tạo ra nhiều bọt cho hỗn hợp

Quy trình được dùng để tách chiết và thu hồi protein của thịt cá nói chung

2.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát:

Sơ đồ 2.4 Bố trí thí nghiệm tổng quát:

Ẩm Protein Lipit Tro

Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của các yếu tố lên hiệu suất hòa tan và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương

Ph Nhiệt độ Thời gian w/v

2.3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chi tiết

Sơ đồ 2.5 thí nghiêm xác định thành phần hóa học cơ bản của thịt đỏ cá ngừ đại dương

Hàm lượng ẩm theo phương pháp sấy đến khối lượng không đổi

Hàm lượng tro theo phương pháp nung

Lipit theo phương pháp Folch

Số liệu thu được, được xử lý trên excel

Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần

Sơ đồ 2.6 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hòa tan và thu

hồi protein của cơ thịt đỏ cá ngừ đại dương

Lọc

Protein thô

Nước thải

Kiểm tra protein

Kiểm tra

protein

Kiểm tra protein

Kết quả thảo luận pH thích hợp hòa tan protein của thịt đỏ cá ngừ

Thuyết minh quy trình:

Mục đích thí nghiệm

Xác định ảnh hưởng của pH của dung dịch chiết lên hiệu suất hòa tan và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ đại dương

Tiến hành

Nguyên liệu được thu và xử lý như sơ đồ 2.1 và 2.2

Hòa tan nguyên liệu vào các dung dịch có dải pH từ 1 đến 13 với bước nhảy là 1 Sau khi kết thúc quá trình hòa tan lọc thu dịch protein hòa tan Lấy mẫu đi kiểm tra protein bằng phương pháp biuret

Dịch lọc được điều chỉnh pH bằng dung dịch HCl và NaOH 2N đưa về pH=5.5

Hỗn hợp sau kết tủa đem đi lọc thu hồi protein thô, lấy mẫu protein đem đi định lượng bằng phương pháp biuret

Phần bã sau quá trình hòa tan và nước thải sau khi lọc kết tủa cũng được định lượng protein bằng phương pháp biuret

Mỗi thí nghiêm ở dải pH được tiến hành lặp lại 3 lần

Thí nghiệm được tiến hành đồng nhất ở nhiệt độ phòng, tỷ lệ w/v:1/10, thời gian hòa tan 1h, tiến hành khuấy đảo bằng đũa thủy tinh trong suốt quá trình hòa tan

Sau khi có số liệu định lượng, kết quả được tính toán xử lý và vẽ đồ thị theo phương pháp thống kê bằng phần mềm excel

Sơ đồ 2.7 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian hòa tan đến hiệu suất

hòa tan và thu hồi protein của thịt đỏ cá ngừ

Kiểm tra

protein

Nước thải

Kiểm tra protein

Kết quả đánh giá thảo luận lựa chọn thời gian hoa tan thích hợp