nghiên cứu ứng dụng chitosan để thu hồi protein trong dung dịch máu cá trong quy trình chế biến cá tra fillet đông lạnh

Thực trạng máu cá Tra hiện nay ở các nhà máy chế biến Qua thống kê hàm lượng máu cá Tra trung bình khoảng 1 % khối lượng cá Theo kết quả khảo sát tạ một số đơn vị chế biến của hai nhà

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm trường Đại Học Nha Trang đến nay em đã hoàn thành công việc nghiên cứu của mình, mặc dù còn rất nhiều thiếu sót

Có được kết quả này là nhờ công lao dạy dỗ của các thầy cô trong trường Đại Học Nha Trang trong những năm em tham gia học tập tại trường

Lời cảm ơn sâu sắc nhất đầu tiên của em xin gửi đến TS Trang Sỹ Trung đã

tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo viên chủ nhiệm Th.S Dương Văn Trường

-người đã chỉ bảo em trong suất quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp

Em cũng xin chân thành cảm ơn tới:

Các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Chế Biến

Các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm

Các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học

Các thầy cô, các anh chị trong nhóm cộng sự do TS TRANG SỸ TRUNG hướng

dẫn

Lời cảm ơn chân thành xin gửi đến K.S Mã Huy -người đã giúp đỡ em trong thời

gian tiến hành thí nghiệm và các bạn sinh viên cùng thực tập tại phòng thí nghiệm trường Đại Học Nha Trang

Lòng biết ơn sâu sắc xin gửi tới gia đình đã nuôi dưỡng, dạy dỗ và luôn động viên ủng hộ em trong suốt quá trình học tập

Với kiến thức và tầm nhìn còn nhiều hạn chế cũng như bước đầu chưa có kinh nghiệm trong nghiên cứu, bài luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những sai sót Rất mong sự góp ý và sửa chữa của các Thầy Cô và toàn thể các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, ngày 07 tháng 11 năm 2008

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ HUÊ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

I.1 TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA 1

I.1.1 Phân loại 1

I.1.2 Phân bố 2

I.1.3 Hình thái, sinh lý 2

I.1.4 Ðặc điểm dinh dưỡng 3

I.1.5 Thành phần hóa học của cá Tra 4

I.2 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH (QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁ TRA FILET TẠI NHÀ MÁY THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN NAM VIỆT) 5

I.2.1.Quy trình công nghệ sản xuất cá Tra fillet đông block tại nhà máy thuộc CTCP Nam Việt được trình bày theo sơ đồ sau: 5

I.2.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH 6

I.3 Tình hình xuất khẩu cá Tra 9

I.4 Thực trạng về nước thải chế biến thuỷ sản 10

I.5 Thành phần nước thải và thực trạng xử lý nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay 12

I.5.1 Thực trạng máu cá Tra hiện nay ở các nhà máy chế biến 12

I.5.2 Thành phần nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra 13

I.5.3 Thực trạng xử lý nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay 15

I.6 Tổng quan về máu cá .16

I.6.1 Thành phần hóa học của máu cá 16

I.6.2 Thành phần hữu hình của máu 20

I.6.2.1 Hồng cầu 20

I.6.2.2 Bạch cầu 22

I.6.2.3 Tiểu cầu (thrombocyte) 24

I.7 Một số phương pháp thu hồi protein trong dung dịch .24

I.7.1 Kết tủa bằng muối 28

I.7.2 Tủa proteins bằng cách nâng nhiệt độ 29

I.7.3 Tủa protein bằng các dung môi hữu cơ 29

I.7.4 Tủa protein bằng phương pháp điểm đẳng điện 30

I.7.5 Tủa protein bằng các non – ionic polymer 30

I.7.6 Tủa bằng ion kim loại 32

I.8 Chitosan [4 ] 33

I.8.1 Cấu trúc của Chitosan 34

I.8.2 Tính chất của Chitosan 34

I.8.3 Ứng dụng của chitosan 35

I.8.3.1 Trong y học 35

I.8.3.2 Trong nông nghiệp 35

I.8.3.3 Ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác 36

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

II.1 ĐỐÍ TƯỢNG NGHIÊN CỨU 38

II.1.1 Nguyên liệu chính 38

II.1.2 Hoá chất 38

II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

II.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 39

II.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chi tiết 40

II.2.2.1 Bố trí thí nghiệm thăm dò để chọn giá trị pH thích hợp để kết tủa protein trong dung dịch máu cá 40

II.2.2.2 Bố trí thí nghiệm thăm dò để xác định nồng độ chitosan bổ sung thích hợp để tăng hiệu quả quá trình thu hồi protein 40

II.2.2.3 Bố trí thí nghiệm thăm dò trong việc kết hợp nâng nhiệt trong

việc thu hồi protein 42

II.3 Phương pháp phân tích 42

II.4 Dụng cụ thiết bị phân tích sử dụng trong đề tài 43

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

III.1 Kết quả xác định pH thích hợp trong việc kết tủa protein 44

III.2 Kết quả xác định nồng độ chitosan bổ sung thích hợp cho việc keo tụ trợ lắng protein 45

III.3 Kết quả nghiên cứu kết hợp nâng nhiệt sau khi đã xử lí pH và bổ sung chitosan trong việc thu hồi protein từ dịch thải máu cá 47

III.4 Kết quả nghiên cứu tối ưu hoá quá trình kết tủa protein từ dung dịch máu cá Tra 48

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC

Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học

Suspendid Solid- hàm lượng chất rắn lơ lửng

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại cá Tra 2

Bảng 1.2 Thành phần thức ăn trong ruột cá Tra ngoài tự nhiên 3

Bảng 1.3 Tỷ lệ khối lượng các thành phần của cá Tra trong chế biến 4

Bảng 1.4 So sánh thành phần acid amin không thay thế trong protein cá Tra với một số nguồn protein khác 4

Bảng 1.5 Thành phần hoá học của cá Tra phi lê 4

Bảng 1.6 Thành phần dinh dưỡng của cá Tra .4

Bảng 1.7 Hiện trạng thải bỏ máu cá ở một số nhà máy chế biến thuỷ sản 13

Bảng 1.8 Thông số ban đầu của dung dịch nước thải máu cá Tra sau công đoạn cắt tiết -rửa 1 14

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cá Tra nguyên liệu 1

Hình 1.2 Quy trình công nghệ sản xuất cá Tra phi lê đông block tại nhà máy thuộc CTCP Nam Việt 5

Hình 1.3 Tình hình xuất khẩu cá Tra / cá Basa của Việt Nam 10

Hình 1.4 Dạng tồn tại của protein 27

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của Chitosan 34

Hình 2.1 Dịch thải máu cá thu nhận từ nhà máy Nam Việt 38

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 39

Hình 2.3 Bố trí thí nghiệm thăm dò để chọn giá trị pH thích hợp để kết 40

tủa protein từ dung dịch máu cá 40

Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm thăm dò để xác định nồng độ chitosan bổ sung thích hợp 41

Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm thăm dò để xác định nhiệt độ thích hợp trong việc keo tụ protein 42

Hình 3.1 Hiệu suất thu hồi protein khi điều chỉnh pH 44

Hình 3.2 Độ đục dung dịch sau khi xử lí pH 44

Hình 3.3 Hiệu suất thu hồi protein ở các nồng độ chitosan khác nhau 45

Hình 3.4 Độ đục dịch thải máu cá sau khi lọc thu hồi protein trong quá trì xử lý kết hợp pH và chitosan ở các nồng độ khác nhau 46

Hình 3.5 Hiệu suất thu hồi protein khi kết hợp nâng nhiệt 47

Hình 3.6 Độ đục của dịch thải máu cá sau khi thu hồi protein khi kết hợp nâng nhiệt 48

Hình 3.7 Mặt đáp ứng của đường cong tối ưu hoá hàm Y1 khi cố định nhiệt độ, pH và nồng độ chitosan thay đổi 50

Hình 3.8 Đường cong tối ưu hoá hàm Y1, khi cố định nhiệt độ, nồng độ Chitosan và pH thay đổi 50

Hình 3.9 Mặt đáp ứng đường cong tối ưu hoá hàm Y1, khi cố định nồng độ Chitosan, nhiệt độ và pH thay đổi 51

Hình 3.10 Đường cong tối ưu hoá hàm Y1 khi cố định nồng độ Chitosan,

nhiệt độ và pH thay đổi 51 Hình 3.11 Mặt đáp ứng của đường cong tối ưu hoá giá trị Y1 khi cố định pH, nồng độ Chitosan và nhiệt độ thay đổi 52 Hình 3.12 Đồ thị không gian thể hịên đường cong tối ưu hoá của Y1 khi cố định yếu tố pH nồng độ Chitosan và nhiệt độ thay đổi .52 Hình 3.13 Mặt đáp ứng đường cong tối ưu hoá hàm Y2, khi cố định nhiệt độ, nông độ chitosan và pH thay đổi 54 Hình 3.14 Đồ thị không gian thể hiện đường cong tối ưu hoá giá trị Y2 khi cố định nhiệt độ, pH và nồng độ Chitosan thay đổi 54 Hình 3.15 Mặt đáp ứng của đường cong tối ưu hoá của Y2 khi cố định yếu tố nồng độ Chitosan ở 25 ppm ,pH và nhiệt độ thay đổi 55 Hình 3.16 Đồ thị không gian thể hịên đường cong tối ưu hoá của Y2 khi cố định yếu tố nồng độ Chitosan ở 25 ppm, pH và nhiệt độ thay đổi .55 Hình 3.17 Mặt đáp ứng đường cong tối ưu hoá của Y2 khi cố định yếu tố pH, nồng độ Chitosan và nhiệt độ thay đổi .56 Hình 3.18 Đồ thị không gian thể hịên đường cong tối ưu hoá của Y2 khi cố định yếu tố pH, nồng độ Chitosan và nhiệt độ thay đổi .56

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1 TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA

I.1.1 Phân loại

Cá Tra là một trong số 11 loài thuộc họ cá Tra (Pangasiidae) đã được xác

định ở sông Cửu long Tài liệu phân loại gần đây nhất của tác giả W.Rainboth xếp cá Tra nằm trong giống cá Tra dầu Cá tra dầu rất ít gặp ở nước ta và còn sống sót rất ít ở Thái lan và Campuchia, đã được xếp vào danh sách cá cần được bảo vệ nghiêm ngặt (sách đỏ) Cá Tra của Việt Nam cũng khác hoàn toàn với loài

cá nheo Mỹ (Ictalurus punctatus) thuộc họ Ictaluridae

Hình 1.1 Cá Tra nguyên liệu

Tên tiếng Anh: Shutchi catfish

Bộ cá nheo Siluriformes

Họ cá Tra Pangasiidae

Giống cá Tra dầu Pangasianodon

Loài cá Tra Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage 1878)

Bảng 1.1 Phân loại cá Tra

1 Pangasius hypophthalmus Cá Tra

2 Pangasius bocourti Cá Basa

3 Pangasius macronema Cá Tra nâu

4 Pangasius larnaudii Cá Vồ đém

5 Pangasius nasutus Cá hú

6 Pangasius sutchi Cá Tra nghệ

7 Pangasius taeniurus Cá Bông lau

8 Pangasius poliranodon Cá Dứa

9 Pangasius siamensis Cá Sát Xiêm

I.1.2 Phân bố

Cá Tra phân bố ở lưu vực sông Mê kông, có mặt ở cả 4 nước Lào, Việt Nam, Campuchia và Thái Lan Ở Thái Lan còn gặp cá Tra ở lưu vực sông Me kông và Chao Phraya Ở nước ta những năm trước đây khi chưa có cá sinh sản nhân tạo, cá bột và cá Tra giống được vớt trên sông Tiền và sông Hậu Cá trưởng thành chỉ thấy trong ao nuôi, rất ít gặp trong tự nhiên địa phận Việt Nam, do cá

có tập tính di cư ngược dòng sông Mê Công để sinh sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên Khảo sát chu kỳ di cư của cá Tra ở địa phận Campuchia cho thấy cá ngược dòng từ tháng 10 đến tháng 5 và di cư về hạ lưu từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm

I.1.3 Hình thái, sinh lý

Cá Tra là cá da trơn (không vẩy), thân dài, lưng xám đen, bụng hơi bạc, miệng rộng, có 2 đôi râu dài Cá Tra sống chủ yếu trong nước ngọt, có thể sống được ở vùng nước hơi lợ, có thể chịu đựng được nước phèn với pH >5, dễ chết ở nhiệt độ thấp dưới 15 oC, nhưng chịu nóng tới 39 oC Cá Tra có số lượng hồng cầu trong máu nhiều hơn các lòai cá khác Cá có cơ quan hô hấp phụ và còn có

thể hô hấp bằng bóng khí và da nên chịu đựng được môi trường nước thiếu oxy hòa tan Tiêu hao oxy và ngưỡng oxy của cá Tra thấp hơn 3 lần so với cá Mè trắng

I.1.4 Ðặc điểm dinh dưỡng

Cá Tra khi hết noãn hoàng thì thích ăn mồi tươi sống, vì vậy chúng ăn thịt lẫn nhau ngay trong bể ấp và chúng vẫn tiếp tục ăn nhau nếu cá ương không được cho ăn đầy đủ, thậm chí cá vớt trên sông vẫn thấy chúng ăn nhau Ngòai ra khi khảo sát cá bột vớt trên sông, còn thấy trong dạ dày của chúng có rất nhiều phần cơ thể và mắt cá con các lòai cá khác Dạ dày của cá phình to hình chữ U và

co giãn được, ruột cá Tra ngắn, không gấp khúc lên nhau mà dính vào màng treo ruột ngay dưới bóng khí và tuyến sinh dục Dạ dày to và ruột ngắn là đặc điểm của cá thiên về ăn thịt Ngay khi vừa hết noãn hoàng cá thể hiện rõ tính ăn thịt và

ăn lẫn nhau, do đó để tránh hao hụt do ăn nhau trong bể ấp, cần nhanh chóng chuyển cá ra ao ương Trong quá trình ương nuôi thành cá giống trong ao, chúng

ăn các loại phù du động vật có kích thước vừa cỡ miệng của chúng và các thức

ăn nhân tạo Khi cá lớn thể hiện tính ăn rộng, ăn đáy và ăn tạp thiên về động vật nhưng dễ chuyển đổi loại thức ăn Trong điều kiện thiếu thức ăn, cá có thể sử dụng các lọai thức ăn bắt buộc khác như mùn bã hữu cơ, thức ăn có nguồn gốc động vật Trong ao nuôi cá Tra có khả năng thích nghi với nhiều loại thức ăn khác nhau như cám, rau, động vật đáy

Khi phân tích thức ăn trong ruột cá đánh bắt ngoài tự nhiên, cho thấy thành phần thức ăn khá đa dạng, trong đó cá Tra ăn tạp thiên về động vật (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Thành phần thức ăn trong ruột cá Tra ngoài tự nhiên

Bảng 1.3 Tỷ lệ khối lượng các thành phần của cá Tra trong chế biến

Đầu, xương, vây, đuôi

Nuôi trong ao 40.1 5.51 11.21 2.94 5.84 34.61

Bảng 1.4 So sánh thành phần acid amin không thay thế trong protein cá

Tra với một số nguồn protein khác

Nguồn protein Acid amin

1

4.2

5 2.9 5.2 8.2 4.5 9.3 1.1

4.4 7.6 4.3 7.2 10.2 5.3 8.1 1.6

5.5 8.1 3.3 7.1 8.4 5.4 6.8 1.9

I.1.5 Thành phần hóa học của cá Tra

Bảng 1.5 Thành phần hoá học của cá Tra phi lê

Trong đó cá Tra có đầy đủ các axit amin không thay thế với hàm lượng cao nên được cơ thể hấp thu rất tốt Tuy nhiên các thành phần trên thay đổi tùy theo giống, điều kiện chăm sóc và độ tuổi

Bảng 1.6 Thành phần dinh dưỡng của cá Tra [20]

Thành phần dinh dưỡng trên 100g sản phẩm ăn được Calo Calo từ

chất béo

Tổng lượng chất béo

Chất béo bão hòa

Cholesterol Natri Protien

I.2 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH (QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁ TRA FILET TẠI NHÀ MÁY THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN NAM VIỆT) I.2.1.Quy trình công nghệ sản xuất cá Tra fillet đông block tại nhà máy thuộc CTCP Nam Việt được trình bày theo sơ đồ sau:

Hình 1.1 Quy trình công nghệ sản xuất cá Tra phi lê đông block tại nhà máy thuộc CTCP Nam Việt

I.2.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH

1 Nguyên liệu:

Cá sống được vận chuyển từ khu vực khai thác đến Công ty bằng ghe đục

để cho cá còn sống Từ bến, cá được cho vào thùng nhựa chuyên dùng rồi chuyển nhanh đến khu tiếp nhận bằng xe tải nhỏ Tại khu tiếp nhận QC kiểm tra chất lượng cảm quan

Thông số kỹ thuật: Cá nguyên con còn sống, chất lượng tươi tốt Cá không bệnh, không khuyết tật Trọng lượng 500g-600g/ con

Thông số kỹ thuật: Miếng fillet phải nhẵn, phẳng Không sót xương, không phạm thịt

Thông số kỹ thuật: Không sót da trên miếng fillet Không phạm thịt hoặc rách thịt

6 Chỉnh hình:

Chỉnh hình nhằm loại bỏ thịt đỏ, mỡ trên miếng fillet Miếng fillet sau khi chỉnh hình phải sạch phần thịt đỏ, mỡ, không rách thịt, không sót xương, bề mặt miếng fillet phải láng

Thông số kỹ thuật: Không còn thịt đỏ, mỡ, xương Nhiệt độ BTP <= 150C

Hình 1.2 Miếng cá Tra fillet

7 Soi ký sinh trùng:

Kiểm tra ký sinh trùng trên từng miếng fillet bằng mắt trên bàn soi

Miếng fillet sau khi kiểm tra ký sinh trùng phải đảm bảo không có ký sinh trùng Những miếng fillet có ký sinh trùng phải được loại bỏ QC kiểm tra lại với tần suất 30 phút/ lần

Thông số kỹ thuật: Không có ký sinh trùng trong mỗi miếng fillet Kiểm tra theo tần suất 30 phút/ lần

9 Quay thuốc:

Sau khi rửa BTP được cho vào máy quay, số lượng 100 - 400 kg/ mẻ tuỳ theo máy quay lớn hay nhỏ Sau đó cho dung dịch thuốc (đá vẩy, muối + thuốc, nước lạnh nhiệt độ 3 -7 0C) vào theo tỷ lệ BTP: dịch thuốc là 3: 1

Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ dịch thuốc 3- 70C Thời gian quay ít nhất là 8 phút Nồng độ thuốc và muối tuỳ theo loại hoá chất tại thời điểm đang sử dụng Nhiệt độ BTP sau khi quay <150C

10 Phân cỡ, loại:

BTP được phân thành các size như : 60 -120; 120 -170; 170 - 220; 220 -

Up (gram/ miếng) hoặc 3 – 5, 5 – 7, 7 – 9, 4 – 6, 6 – 8, 8 – 10, 10 – 12 (Oz/ miếng) hoặc theo yêu cầu của khách hàng

Thông số kỹ thuật: Phân cỡ miếng cá theo gram / miếng, Oz/ miếng hoặc theo yêu cầu khách hàng Cho phép sai số ≤ 2%

Thông số kỹ thuật: Thời gian cấp đông ≤ 3 giờ Nhiệt độ trung tâm sản phẩm:

≤-180C Nhiệt độ tủ cấp đông: - 35 đến - 40oC

Thông số kỹ thuật: Bao gói đúng cỡ, loại Đúng quy cách theo từng khách hàng Thông tin trên bao bì phải theo quy định hiện hành của Nhà nước Việt Nam hoặc theo quy định khách hàng.Thời gian bao gói không quá 30 phút/ tủ đông

16 Bảo quản:

Sau khi bao gói, sản phẩm cuối cùng sẽ được chuyển đến kho lạnh và sắp xếp theo thứ tự, bảo quản ở nhiệt độ -200C ± 20C

Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ kho lạnh: T0 = -200C ± 20C

I.3 Tình hình xuất khẩu cá Tra

Tổng lượng cá Tra, Basa xuất khẩu của Việt Nam năm 2007 đạt 383,2 nghìn tấn với kim nghạch đạt 974,12 triệu USD, tăng 31% về lượng và 26,07%

so với năm 2006

Trong tháng 12/2007, xuất khẩu mặt hàng cá Tra, Basa của Việt Nam đạt 30,5 nghìn tấn với kim ngạch đạt 70,8 triệu USD, tăng 5,8% về lượng và giảm 4,3% về kim ngạch so với tháng 12/2006 Đưa tổng lượng cá Tra, Basa xuất khẩu của Việt Nam năm 2007 đạt 383,2 nghìn tấn với kim ngạch đạt 974,12 triệu USD, tăng 31% về lượng và 26,07% so với năm 2006

Cơ cấu thị trường:

Theo thống kê của Hải quan Việt Nam, trong 9 tháng đầu năm 2007 Việt Nam đã xuất khẩu 272.700 tấn sản phẩm cá Tra/Basa (Pangasius), trị giá 710

triệu USD, gần bằng với tổng khối lượng xuất khẩu trong năm 2006 Tỉ lệ tăng cao trong xuất khẩu so với cùng kỳ (37% về giá trị và 35% về khối lượng) đã được duy trì trong năm nay

Hình 1.3 Tình hình xuất khẩu cá Tra / cá Basa của Việt Nam

I.4 Thực trạng về nước thải chế biến thuỷ sản

Theo thống kê chưa đầy đủ hịên nay nước ta có hơn 300 cơ sở chế biến thuỷ sản và khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm đông lạnh phục

vụ xuất khẩu Các nhà máy này tuy thiết bị và công nghệ chế biến đựơc đánh giá

có sự đổi mới nhanh so với các nghành công nghiệp khác nhưng so với các nước phát triển thì vẫn phát triển còn chậm, đây cũng là những nguyên nhân chính tạo nên sự tác động xấu đến môi trường hiện nay Có nhiều nhà máy chế biến thuỷ sản được mọc lên và phát triển không theo qui hoạch, hoặc được xây dựng chủ yếu chú trọng đến công nghệ chế biến nhưng không chú trọng đến các yếu tố môi trường Đây là một hiện tượng rất phổ biến trong nghành thuỷ sản hiện nay, những thiếu sót này làm ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển bền vững của ngành, hao tốn nguồn nhân lực cũng như kinh tế Có tới khoảng 50% nhà máy khi xây dựng không có khu xử lý nước thải hoặc xây dựng không đúng vị trí nên phải di

dời do không thể hoạt động được, chẳng hạn như xí nghiệp chế biến nước mắm Diêm Điền ( Thái Bình ), nước mắm Cầu Niệm ( Hải Phòng ) do bố trí đặt gần khu dân cư cho nên mùi từ chựơp nước mắm phát tán ra làm ảnh hưởng đến đến sức khỏe của các hộ dân xung quanh, nghiêm trọng hơn các công ty chế biến thuỷ sản lớn ,có thiết bị chế biến và công nghệ hiện đại nhưng vẫn thiếu sót khâu

xử lý nước thải như là công ty chế biến cá Tra Đại Tây Dương ( Cần Thơ ) sau khi hoạt động được 3 tháng thì bị các ngành chức năng tạm đình chỉ hoạt động do trong quá trình chế biến cá Tra, xả máu cá Tra trực tiếp ra môi trường sông rạch

mà không qua khâu xử lý nước thải theo qui định, làm ô nhiễm môi trường sông rạch rất nghiêm trọng và bị buộc phải khắc phục hậu quả, đảm bảo phải có công nghệ, thiết bị xử lý nước thải hợp lý mới cho hoạt động trở lại

Sự ô nhiễm của nước thải chế biến thuỷ sản nhiều khi chưa được nhận ra ngay do lúc đầu kênh, rạch còn có khả năng pha loãng và nó có thể tự làm sạch, nhưng đến một lúc nào đó sự tích tụ các chất thải gây ô nhiễm ngày càng nhiều,

sự tự làm sạch trong môi trường tự nhiên không thể đáp ứng được thì nó sẽ làm xấu nguồn nước sông, rạch, ao, hồ và cuộc sống của khu dân cư xung quanh Ngoài ra nước thải chế biến thuỷ sản còn ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sinh thái, làm tăng nguy cơ dịch bệnh cho các đối tượng nuôi thuỷ sản và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển bền vững của ngành thủy sản

Mặt khác thực trạng hiện nay thì các hoạt động xây dựng kế hoạch phát triển của ngành chủ yếu quan tâm đến các chỉ tiêu về kinh tế, xã hội, ít quan tâm đến các yếu tố ảnh hưởng và biện pháp bảo vệ môi trường, cho nên công tác bảo

vệ môi trường còn mang tính thụ động, tạo điều kiện cho các doanh nghiệp chưa thật sự có nhận thức về bảo vệ môi trường mà chỉ mang hình thức đối phó Bên cạnh đó phần đông các xí nghiệp được xây dựng trước khi luật bảo vệ môi trường

ra đời, điều kiện kinh phí hạn hẹp, công tác quản lý môi trường chưa thật sự làm tốt, chưa nghiêm, cho nên hiện tại các nhà máy chế biến thủy sản hiện nay hầu hết các xí nghiệp nào cũng có khu xử lý nước thải và được kiểm tra định kỳ xem như là đạt yêu cầu về các chỉ tiêu môi trường, nhưng trong thực tế thì kết quả

nhiều nơi sự ô nhiễm môi trường trầm trọng vẫn xảy ra thường xuyên và chưa được xử lý

I.5 Thành phần nước thải và thực trạng xử lý nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay

I.5.1 Thực trạng máu cá Tra hiện nay ở các nhà máy chế biến

Qua thống kê hàm lượng máu cá Tra trung bình khoảng 1 % khối lượng cá

Theo kết quả khảo sát tạ một số đơn vị chế biến của hai nhà máy chế biến thuý sản AGIFISH và AFIEX ,với công suất chế biến trung bình từ 130 tấn đến

150 tấn cá nguyên liệu (chủ yếu là cá Tra ), lượng nước dùng để rửa máu rất lớn : trung bình 1,1 – 1,3 m 3 nước cho 1 tấn cá , tức khoảng 143 -195 m3 nước/ngày dung rửa máu cá sẽ thải bỏ, chi phí lượng nước tiêu tốn rất nhiều Nếu chỉ tính riêng cho nhà máy AGIFISH, lượng cá chế biến mỗi ngày gần 130 tấn thì lượng máu thải ra là 1,3 tấn, tương đương với khối lượng chất khô (tính cho máu đặc ) khoảng 195 kg, trong đó protein tổng chiếm 87 % ( khoảng 169,65 kg )

Thực tế hiện nay,các nhà máy chế biến cá Tra, cá Basa đều dung nước để rửa bỏ lượng máu cá ở khâu chọc huyết, hầu như không được xử lí mà thải bỏ trực tiếp ra môi trường

Về khía cạnh môi trường, chỉ số BOD của máu khoảng 200 g/l, chỉ số COD khoảng 400 g/l, thậm chí máu đông có chỉ số COD gần 900 g/l Điều này cho thấy nguồn nước thải bị ô nhiễm nặng nếu không có phương pháp xử lý phù hợp Nếu tính tổng số tất cả các nhà máy chế biến cá Tra, cá Basa hiện có trong khu vực Đồng bằng song Cửu Long khoảng 300 nghìn tấn (năm 2006 )thì lượng máu thải ra rất lớn, điều đó có nghĩa là phải tốn them thời gian, tăng thêm chi phí cho công đoạn xử lý nước thải trong các nhà máy và dòng nước thải có thể bị ô nhiễm ở một mức độ nhất định

Như vậy, nhà máy không chỉ tốn chi phí nước, đầu tư qui trình xử lí nước thải mà còn lãng phí một lượng protein không nhỏ từ nguồn máu cá Bên cạnh

đó, nước thải ra chứa hàm lượng chất khô khá lớn và giàu dinh dưỡng sẽ là môi

trường thuận lợi để phát triển mầm bệnh và là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường

Bảng 1.7 Hiện trạng thải bỏ máu cá ở một số nhà máy chế biến thuỷ sản

Nhà máy Sản lượng chế

biến (tấn /ngày )

Nước thải (m 3/ ngày)

Nồng độ chất khô (%)

Lượng protein máu cá thải ( kg)

I.5.2 Thành phần nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra

Khác với các nhà máy chế biến thuỷ sản đông lạnh khác, nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy chế biến cá Tra là nguyên liệu còn tươi sống hay nói cách khác là cá còn đang bơi lội Cá được thu hoạch và vận chuyển đến nhà máy bằng phương tiện như tàu, xe và được đưa vào nhà máy để chế biến thành nhiều mặt hàng khác nhau để phục vụ cho xuất khẩu cũng như tiêu thụ nội địa, do đó nguồn nguyên liệu không có hoặc rất ít được bảo quản bằng các hoá chất bảo quản như các nguồn nguyên liệu thuỷ sản khác

Thành phần nước thải trong nhà máy chế biến cá Tra chủ yếu chứa protein, thịt vụn, lipid và các hoá chất khác, trong đó protein chiếm một hàm luợng rất cao, kế đó là lipid Các thành phần này đã góp phần gây nên sự ô nhiễm

môi trường Trong thành phần chất thải của các nhà máy chế biến thuỷ sản thì chất thải lỏng được xem là quan trọng hơn so với các chất thải rắn và khí Các nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh thường có lượng nước thải lớn hơn so với các nhà máy chế biến thực phẩm khác Nước thải của nhà máy chế biến thuỷ sản

có các chỉ số ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn của nước thải công nghiệp loại B dùng cho nuôi trồng thuỷ sản ( TCVN 5945-1995 ) như chỉ số BOD vượt hơn từ 10-30 lần, COD từ 9-19 lần, Nitơ tổng số bằng đến cao hơn 9 lần, theo nghiên cứu của Pedersen và cộng sự (1990) đã xác định khoảng 30-40% protein bị thất thoát trong công đoạn rửa (đặc biệt là công đoạn rửa của quy trình sản xuất surimi), bao gồm các protein huyết tương, protein sợi cơ, các hệ protease, sắc tố và các chất có hoạt tính sinh học [13 ] Lee (1984) tính toán thấy

có khoảng 3,4g protein trong 1 lít nước thải, 80% protein trong đó thuộc dạng hòa tan trong nước Tổng lượng protein thất thoát chiếm khoảng 30% khối lượng thịt cá đã lọc xương (Watanabe, 1982) Do đó, việc tận thu protein trong nước rửa có ý nghĩa lớn trong sản xuất và cho môi trường

Về mặt vi sinh thì chưa có số liệu thống kê cụ thể, nhưng cũng có thể khẳng định rằng mức độ ô nhiễm về mặt vi sinh vượt rất xa hơn nhiều lần mức tiêu chuẩn cho phép, vì trong thành phần nước thải từ chế bíến thuỷ sản phần lớn

có hàm lượng protein, lipid… cao là môi trường tốt cho sự phát triển của vi sinh vật trong điều kiện khí hậu nóng ẩm như ở Việt Nam

Bảng 1.8 Thông số ban đầu của dung dịch nước thải máu cá Tra sau công

đoạn cắt tiết -rửa 1

Thông số pH ban đầu BOD(mg/l) COD(mg/l) SS(mg/l) Protein(g/l)

Vì vậy không thể sử dụng công nghệ sinh học để xử lý, mặt khác trong thành phần nước thải còn có chlorua dư trong quá trình khử trùng và vệ sinh nhà xưởng với hàm lượng rất cao, do đó nó ảnh hưởng lớn đến hệ vi sinh vật trong

qui trình xử lý, vậy cách tốt nhất hiện nay là làm cách nào tách bớt hàm lượng các thành phần trong nứơc thải trước khi đưa vào khu xử lý

I.5.3 Thực trạng xử lý nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay

Biện pháp giải quyết việc quản lý và xử lý nước thải trong chế biến thuỷ sản đang được áp dụng theo hai hướng cơ bản Một mặt chủ động giảm lượng nước thải ngay trong quá trình sản xuất bằng cách áp dụng các công nghệ chế biến hiệu quả, sử dụng nước trong chế biến hợp lý hơn, phương pháp này vừa làm tăng tính hiệu quả của quy trình vừa giảm thiểu mức độ ô nhiễm của nước thải, từ đó giảm chi phí xử lý nước thải Mặt khác áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến có chi phí tiết kiệm nhất, nghiên cứu tìm biện pháp thu hồi lượng chất hữu cơ hoà tan trong nước thải và cho phép tận dụng những chất này vào nhiều mục đích khác nhau Xuất phát từ hai hướng cơ bản trên các nhà nghiên cứu đã và đang tìm biện pháp phù hợp cho từng đối tượng nước thải và điều kiện sản xuất của từng xí nghiệp Nhiều nhà máy ở An Giang, Cần Thơ đã áp dụng biện pháp thu hồi lượng protein trong dung dịch máu cá sau khi cắt tiết, bằng phương pháp sử dụng nhiệt để cô đặc các chất hoà tan trong dung dịch máu cá sau khi cắt tiết, kết quả phân tích sản phẩm sau khi cô đặc cho thấy hàm lượng protein chiếm tới 65% trong thành phần sau khi cô đặc, và người ta đã dùng sản phẩm này bổ sung vào thành phần nguyên liệu chế biến thức ăn cho gia súc, tuy nhiên phương pháp này vẫn không phù hợp bởi vì nó không đáp ứng được nhu cầu với lượng rất lớn nước thải dung dịch máu cá được thải ra hàng ngày hiện nay, do đó dung dịch máu cá hịện nay vẫn được thải ra trực tiếp môi trường và tình trạng ô nhiễm môi trường do các nhà máy chế biến cá Tra hiện nay vãn chưa

có biện pháp khắc phục Trên thực tế hiện nay hầu hết các nhà máy đều có hệ thống xử lý nước thải, thậm chí công nghệ xử lý nước thải rất hiện đại, nhưng giá thành xử lý các chất thải này quá cao, ảnh hưởng đến lợi nhuận của nhà máy, do

đó các hệ thống xử lý nước thải của nhà máy chỉ mang tính chất đối phó với các

cơ quan chức năng, khi nào có kiểm tra của các cơ quan chức năng thì sẽ có xử

lý, còn khi không có kiểm tra thì nước thải máu cá sẽ được thải ra bằng một

đường thải riêng ra sông, rạch mà không thải ra khu xử lý nước thải của nhà máy, điều này chính là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầm trọng

Ngoài ra trong quá trình chế biến cá Tra, công đoạn rửa trong qui trình sản xuất cá fillet đông lạnh cũng thải ra một lượng protein, lipid, đây là nguồn protein có giá trị dinh dưỡng cao nếu được thu hồi sẽ giúp cho các nhà máy tăng lợi nhuận do giảm được chi phí xử lý nước thải và tăng lợi nhuận từ sự tận dụng được protein sau khi thu hồi

Do đó việc nghiên cứu xử lý nước thải của quy trình chế biến cá Tra nói chung và nhất là dung dịch máu cá sau công đoạn fillet là việc làm hết sức cần thiết hiện nay

I.6 Tổng quan về máu cá [2] [3] [22]

I.6.1 Thành phần hóa học của máu cá

Khi đem máu ly tâm hoặc để máu lắng tự nhiên trong môi trường lạnh sẽ diễn ra quá trình phân chia thành phần dịch lỏng gọi là huyết tương (chất dịch có màu vàng nhạt hoặc không màu) và phần lắng đọng (có màu đỏ) được hình thành

từ các thành phần hữu hình của máu (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu) Huyết thanh

là huyết tương đã bị loại fibrinogen

Tỉ lệ giữa thể tích huyết cầu và huyết tương thay đổi theo giống loài và phương thức sinh sống của cá Thông thường huyết cầu chiếm khoảng 27%, cao nhất là 36% như ở cá chép, thấp nhất là 16% như ở cá hàm ếch Lophius piscatorius

a Nước

Nước là thành phần có tỉ lệ lớn nhất trong máu, chiếm tới 80% Trong huyết tương, nước chiếm tới 90-92%, hàm lượng nước trong hồng cầu ít hơn 65-68% Khi bị mất nước nhiều sẽ làm máu đặc quánh lại, quá trình trao đổi chất sẽ ngưng trệ Nhìn chung nước trong máu cá xương ít hơn cá sụn, cá con nhiều hơn

cá trưởngthành

b Protein

Là thành phần chủ yếu trong chất khô của huyết tương Các nghiên cứu cho thấy rằng protein trong máu cá biến động rất lớn Sự biến động này không chỉ diễn ra trong các loài khác nhau mà ngay cả trong cùng một loài và thậm chí trong cùng một cá thể

Trong thành phần protein của máu có 3 nhóm chính: albumin, globulin và fibrinogen

+ Fibrinogen: sinh ra ở gan, tiền chất của fibrin (sợi huyết), có vai trò đông máu + Albumin: sinh ra ở gan, liên kết với lipids, hormones Áp suất thẩm thấu huyết tương phần lớn là do albumin

+ Globulin: là chất vận chuyển lipids và steroid, sắt và đồng Kháng thể là moat phần của globulin

Số lượng protein trong huyết thanh của cá thay đổi từ 2,5-7mg% trong khi

ở máu người thành phần protein thay đổi từ 7,5-8,5mg% cho thấy lượng protein trong huyếtthanh trong máu cá thấp hơn ở người Một vài nghiên cứu cho thấy lượng protein trong huyết thanh thay đổi phụ thuộc vào điều kiện dinh dưỡng của

cá Ví dụ: cá chép được nuôi trong ao có thức ăn tự nhiên phong phú thì lượng protein trong máu là cao hơn cá chép được nuôi một phần bằng thức ăn tự nhiên

và nhân tạo Hàm lượng protein trong máu cá còn thay đổi theo mùa vụ Ví dụ:

cá chép 1 tuổi sống ở vùng ôn đới qua mùa đông protein huyết thanh giảm từ 3,8% còn 2,7%, albumin hầu như mất hết Qua 1 thời gian bắt mồi bình thường hàm lượng protein huyết thanh dần dần được khôi phục

Protein trong máu có các vai trò sau đây:

 Duy trì áp suất thẩm thấu cho máu, còn gọi là áp suất thể keo;

 Tham gia vào hệ đệm của máu (Hb);

 Đóng vai trò quan trọng trong quá trình đông máu (fibrinogen);- là nơi tạo

ra những kháng thể bảo vệ cơ thể: globulin, kháng thể chống lại sự xâm nhập của vi trùng, virus

Protein huyết tương trong cơ thể luôn luôn bị phân giải và không ngừng được tổng hợp và trực tiếp tham gia vào quá trình trao đổi chất của cơ thể

c Nitơ phi protein

Đó là những sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất protein Khi tách các protein trong huyết tương của cá thì còn lại một số hợp chất chứa gốc nitrogen Các nghiên cứu cho thấy rằng số lượng các chất chứa nitrogen trong máu cá khá cao Ví dụ: cá chình Nhật Bản vào mùa hè trong máu chứa 125,6 mg% hợp chất chứa nitrogen Số lượng các chất chứa nitrogen gia tăng khi các hoạt động biến dưỡng của cá gia tăng Người ta còn phát hiện ra rằng ở cá xương số lượng hợp chất này thấp hơn nhiều lần so với cá sụn

 Ammonia (NH3): là một vật chất độc có nồng độ thấp trong máu phần lớn động vật Nồng độ ammonia trong máu cá cao hơn động vật hữu nhũ nhưng nhỏ hơn 0,1 mg/100ml Phần lớn cá xương nước ngọt là ammonoteric (động vật bài tiết amôn) Vai trò của sự bài tiết NH3 là cân bằng acid–base

 Urea (CO(NH2)2): là một chất ít độc, nó được tạo thành từ NH3 và hòa tan trong nước nhiều hơn ammonia (NH3) Cá sụn được gọi là ureotetic (động vật bài tiết urea) Một số cá xương cũng bài tiết lượng lớn urea Các loài cá biển có nồng

độ urea máu 2–2,5%, cao hơn các loài cá nước ngọt 1% Sỡ dĩ các loài cá sụn biển có nồng độ urea máu cao là để duy trì áp suất thẩm thấu của máu cao hơn môi trường của chúng

 TMAO (Trimethylamine oxide): là một chất hòa tan không độc Ở một số

cá biển nó được bài tiết chiếm lên 1/3 lượng nitơ của chúng TMAO ở cá biển cao hơn cá nước ngọt Cá hồi (salmon) và chình (eel) khi ở biển có TMAO cao hơn khi ở nước ngọt Cá Spiny dogfish có nồng độ TMAO máu tương đối cao và trên 90% TMAO được lọc bởi thận được tái hấp thu để giữ nước có hiệu quả

d Glucid

Là thành phần hữu cơ chủ yếu trong huyết tương Đường trong huyết tương chủ yếu ở dạng glucose Hàm lượng đường ở động vật máu nóng biến đổi trong phạm vi hẹp, ở người tỉ lệ này khoảng 0,1–0,12% nếu vượt quá 0,18% thì glucose sẽ bị đào thải theo đường nước tiểu và người ta mắc bệnh tiểu đường

Nhưng ở cá thì hàm lượng đường biến đổi khá lớn Hàm lượng đường trong máu

cá sụn thấp Hàm lượng đường trong máu cá xương biển có liên hệ đến tập tính sống của cá: cá hoạt động chậm chạp có lượng đường huyết thấp, cá hoạt động mạnh có lượng đường huyết cao Khi lượng đường huyết của cá hoạt động tương đối mạnh giảm xuống thì nó hoạt động chậm chạp, còn ở loài cá có tập tính hoạt

động chậm chạp thì ảnh hưởng không rõ rệt Ở các loài cá nước ngọt, sự quan hệ

giữa lượng đường máu và tập tính hoạt động không rõ rệt nhưng có sự khác nhau giữa các giống loài Ví dụ: cá chép có lượng đường máu là 58–145 mg%, còn cá

vền (Abramis brama) là 122–230 mg% Hàm lượng đường trong máu cá thay đổi

tùy theo trạng thái sinh lý của cá như cá tăng vận động thì lượng đường trong máu tăng lên Điều kiện môi trường ngoài không thuận lợi như thiếu oxygen, chấn thương do hoạt động cơ học, dồn ép cá trong khối nước chật hẹp, v.v cũng làm tăng lượng đường trong máu Một số nghiên cứu cho thấy hàm lượng đường trong máu cá phụ thuộc vào giới tính (cá đực cao hơn cá cái) và sự thành thục sinh dục của cá

e Lipid

Trong huyết tương lipid không ở dạng tự do mà kết hợp với protein thành một hợp chất hòa tan Một trong các chất lipid được nghiên cứu là cholesterol Các nghiên cứu cho thấy rằng trong máu cá chình hàm lượng cholesterol đạt trên

700 mg%, hàm lượng ở cá nhám là 21 mg% Khi lưu giữ cá trong điều kiện nhân tạo ở các bể xi măng và khi quan sát thấy tuyến sinh dục của cá đang trong giai đoạn thoái hóa thì đồng thời lượng cholesterol trong máu cá gia tăng đáng kể Trong quá trình chín của tuyến sinh dục hàm lượng cholesterol trong máu giảm thấp rất nhiều Điều này khẳng định khi hàm lượng cholesterol trong máu ở các

cá thể trưởng thành gia tăng đó chính là dấu hiệu của sự thoái hóa tuyến sinh dục

f Các chất vô cơ

Trong máu cá gồm có một số cation chủ yếu như Na+, K+, Ca2+, Mg2+ và thường hay kết hợp với một số anion như Cl-, CO32-, PO43- trong đó muối NaCl chiếm đến 86– 95% Thành phần và tỉ lệ các muối vô cơ trong máu cá cũng

tương tự như ở máu của động vật hữu nhũ, đồng thời cũng tương tự như thành phần và tỉ lệ của muối trong nước biển Muối trong máu cá là thành phần tạo nên nồng độ thẩm thấu của máu Các ion K+, Na2+ cần cho sự hưng phấn của hệ thần kinh, co bóp cơ, nhất là cơ tim; Ca2+ cần cho việc tạo xương cũng như trong quá trình đông máu Số lượng các muối vô cơ tổng cộng hay đổi từ 1,3 -1,8% Hàm lượng và tỉ lệ muối trong máu của các loài cá khác nhau thì khác nhau, giữa cá đực và cá cái của cùng một loài cũng không giống nhau và thay đổi theo chu kỳ đời sống và trạng thái sinh lí cơ thể

I.6.2 Thành phần hữu hình của máu

Các thành phần hữu hình của máu bao gồm: hồng cầu (eurythrocyte), bạch cầu (leucocyte), tiểu cầu (thrombocyte)

 Tùy từng giống loài khác nhau mà kích thước hồng cầu khác nhau

 Kích thước hồng cầu cũng thay đổi theo tuổi cá

 Động vật tiến hóa càng cao thì kích thước hồng cầu càng nhỏ

b Huyết cầu tố Hemoglobin (Hb)

Hb chiếm 90% trọng lượng chất khô của hồng cầu và làm cho hồng cầu có màu đỏ Hb là một protein phức tạp gồm một phân tử globin (96%) kết hợp với 4 phân tử Heme (4%) Globin có bản chất là một protein nên mang bản chất đặc trưng cho từng loài Sắt bình thường ở dạng Fe2+, chức năng của Hb là một chất mang oxygen tùy thuộc vào sự liên kết lỏng lẻo của Fe2+ với oxygen Sắt có thể

bị oxi hóa thành Fe3+ bởi chất oxi hóa mạnh và không còn có thể kết hợp thuận nghịch với oxygen Oxygen kết hợp với Hb theo tỉ lệ một phân tử O2 với mỗi nguyên tử sắt CO (oxit cacbon) cũng có thể kết hợp thuận nghịch với Hb nhưng lực liên kết của CO thường lớn hơn nhiều so với oxygen (gấp 250 lần)

Hàm lượng Hb thường được biểu thị bằng % hay số gr Hb có trong 100mL máu (g%) Hàm lượng Hb của các loài cá sụn tương đối thấp: 1,7-5,8 g%, chỉ bằng 1/2 hoặc 1/3 cá xương 4–14,7 g% (Stroganov, 1962) Hàm lượng Hb của cá xương biển có liên quan đến tập tính vận động của cá: những cá hoạt động nhiều có hàm lượng Hb cao, những loài cá ít hoạt động sống ở đáy có hàm lượng

Hb thấp Quan hệ giữa hàm lượng Hb và tính hoạt động của cá nước ngọt không

rõ ràng Tuy nhiên hàm lượng Hb của cá nước ngọt biểu hiện sự khác nhau rõ rệt theo phái tính: cá đực luôn luôn có hàm lượng Hb cao hơn cá cái Cá trưởng thành có hàm lượng Hb cao hơn cá nhỏ Cá sống ở vùng nước thiếu oxygen thì

có lượng Hb cao hơn cá sống ở vùng giàu oxygen, cá có cơ quan hô hấp phụ thở bằng khí trời có hàm lượng Hb cao hơn cá thở bằng oxygen trong nước

Ngoài ra hàm lượng Hb còn liên quan tới độ thành thục của tuyến sinh dục Khi hệ số thành thục của tuyến sinh dục cá chép hoang dại tăng từ 5 lên 15 thì hàm lượng của Hb từ 41,8% tăng dần lên đến 43,5%, khi hệ số thành thục sinh dục tăng lên tới 17 thì hàm lượng Hb cũng tăng mạnh và đạt tới 51,5%

c Tốc độ lắng của hồng cầu

Do hồng cầu có tỷ trọng lớn hơn huyết tương nên khi dùng 1 chất kháng đông (muối citrat) làm cho máu không đông và cho vào ống nghiệm để đứng Sau 1 thời gian các hồng cầu sẽ lắng xuống và phía trên ống nghiệm là 1 lớp huyết tương trong suốt Độ cao của cột huyết tương biểu thị cho tốc độ lắng của hồng cầu Tốc độ lắng hồng cầu khác nhau ở mỗi loài cá: ở cá hồi chó 1+ < 1mm/ giờ, ở cá chép và cá diếc 1+ là 2 - 3mm/giờ Tốc độ lắng hồng cầu của cá đực nhỏ hơn cá cái, và tốc độ lắng hồng cầu của cá đực và cá cái đều tăng lên trong thời kì thành thục tuyến sinh dục

d Sức đề kháng của hồng cầu

Trong điều kiện sinh sống bình thường, áp suất thẩm thấu bên trong hồng cầu bằng với áp suất thẩm thấu của huyết tương nên hồng cầu giữ được hình dạng và kích thước nhất định Nếu cho hồng cầu vào dung dịch ưu trương (ASTT cao) thì hồng cầu sẽ bị mất nước teo lại, ngược lại nếu cho hồng cầu vào dung dịch nhược trương (ASTT thấp) thì hồng cầu sẽ hút nước trương to ra, nếu trương to quá mức hồng cầu sẽ vỡ ra các chất bên trong hồng cầu sẽ tan vào trong dung dịch Hiện tượng này gọi là sự tan máu Để trắc định sức đề kháng của hồng cầu có thể dùng các dung dịch NaCl với các nồng độ khác nhau Cho vào dung dịch 1 giọt máu, để yên 1 thời gian ghi nhận nồng độ NaCl lúc bắt đầu xuất hiện hiện tượng tan máu – sức đề kháng hồng cầu nhỏ nhất, và nồng độ NaCl lúc bắt đầu tan máu hoàn toàn – sức đề kháng hồng cầu lớn nhất Sức đề kháng của hồng cầu khác nhau ở các loài cá Dung dịch đẳng tương của máu cá Tinka là dung dịch NaCl 0,83% và sức đề kháng hồng cầu nhỏ nhất ở dung dịch NaCl 0,41% Ở cá tầm, sức đề kháng HC nhỏ nhất là 0,38% và lớn nhất là dung dịch NaCl 0,20% Ở cá chép, sức đề kháng HC nhỏ nhất ở dung dịch NaCl 0,27% và lớn nhất ở 0,24% Cũng như ở các động vật cao đẳng, tính bền vững về sức đề kháng hồng cầu của cá không phải là một hằng số, nó thay đổi dưới ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh thông qua hệ thần kinh giao cảm làm thay đổi thành phần hóa học của máu

 Bạch cầu không hạt: tế bào chất không hạt, gồm BC đơn nhân (monocyte)

và lâm ba cầu (lymphocyte) Bạch cầu không hạt thường là lympho bào kích thước nhỏ, có nhân tròn to, tế bào chất ít Nhân không chia thành nhiều thùy, kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với tế bào có hạt

 Bạch cầu có hạt: đặc trưng của tế bào này là nguyên sinh chất có nhiều hạt bắt màu, nhân chia thành nhiều thùy Ở nhóm này có thể chia ra các tế bào như sau:

 Bạch cầu có hạt ưa acid (Acidophyle, Eosinophyle)

 Bạch cầu trung tính (Neutrophyle)

 Bạch cầu có hạt ưa base (Basophyle)

Ở cá cũng gặp cả hai loại bạch cầu không hạt và bạch cầu có hạt Bạch cầu

có hạt thường rất hiếm, trong đó bạch cầu ưa acid thường thấy nhất, còn bạch cầu

ưa base và trung tính hầu như không có

Số lượng bạch cầu (BC)

Bạch cầu trong máu cá có số lượng ít hơn hồng cầu khoảng từ 10–100 lần Nếu so sánh về thể tích thì HC chiếm 4–4%, BC chiếm 2–5% Số lượng bạch cầu thay đổi từ loài này sang loài khác

Ví dụ: ở thỏ số lượng BC là 8.000 TB/ml, ở gà 30.000 TB/ml, ở cá mè trắng 51.000 TB/ml, ở người 6.000–8.000 TB/ml

Chức năng của bạch cầu:

 Chức năng bảo vệ cơ thể

Nhiệm vụ chính của bạch cầu là chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn vào

cơ thể Bạch cầu trung tính có khả năng thực bào các vật có kích thước nhỏ như

vi khuẩn và có khả năng di chuyển xuyên qua các mao mạch có chuyển động định hướng đến những nơi bị viêm nhiễm

Bạch cầu ưa acid có khả năng làm mất độc tố của vi khuẩn và các protein

lạ, khả năng thực bào yếu Bạch cầu ưa base hiện diện với một tỉ lệ thấp trong máu, không có khả năng vận động và thực bào Bạch cầu không hạt monocyte có khả năng thực bào Các lymphocyte là những tế bào có khả năng miễn dịch Các bạch cầu không hạt sản xuất ra các kháng thể - globulin và nhất là -globulin, đây

là một kháng thể chống vi trùng rất mạnh

 Các chức năng miễn dịch

Nhóm cá hồi salmonid cũng có interferon – tác nhân kháng virus chung – trong máu của chúng

I.6.2.3 Tiểu cầu (thrombocyte)

Là những tế bào nhỏ, nhân chiếm chủ yếu thể tích tế bào Cho đến nay người ta chỉ có thể phân biệt được tiểu cầu thrombocyte và bạch cầu lympho (lymphocyte) dưới kính hiển vi điện tử hoặc thông qua các phản ứng miễn dịch Bằng kính hiển vi quang học rất khó khăn để phân biệt 2 loại tế bào này trong máu cá

Chức năng chính của tiểu cầu là giải phóng chất thromboplastin (thrombokinase) để gây đông máu Tiểu cầu còn có đặc tính kết dính nhờ vậy mà góp phần đóng miệng các vết thương lại

*Đối với máu cá

Tỷ lệ albumin (protein tan trong nước) và globulin (protein tan trong dung dịch muối) trong máu cá (A/G) nhỏ hơn so với động vật trên cạn

 A/G của cá Chép là 0,16-0,3

 A/G của cá Chình là 0,3

 A/G của cá Hồi là 0,6- 0,9

Qua đó ta có thể khẳng định giá trị dinh dưỡng của máu động vật nói chung và máu cá nói riêng là khá cao và ta hoàn toàn có thể tận dụng nguồn phế liệu này

để thu nhận chế phẩm giàu protein

I.7 Một số phương pháp thu hồi protein trong dung dịch ([14] [15] [16])

Cơ sở khoa học: [2]

Protein là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sống Protein là nền tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật với thành phần cấu tạo chứa các nguyên tố C, H, O, N Một số còn chứa một lượng nhỏ S.Tỉ lệ phần trăm khối lượng các nguyên tố này trong phân tử protein như sau:

C: 50-55 % H: 6, 5 – 7,3 % O: 21 – 24 %

N: 15- 18 % S: 0-0, 24 %

Ngoài các nguyên tố trên, một số protein còn chưa một lượng rất nhỏ các

nguyên tố khác như: P, Fe, Cu, Zn, Mn, Ca…

Axitamin là cấu tử cơ bản của protein, các axitamin thường gặp trong protein (trong tự nhiên) là những L –α - axitamin có nhóm amin đính vào nguyên

tử cácbon α đứng cạnh nhóm cacboxyl

Công thức cấu tạo tổng quát của axitamin:

R-CH-COOH Hoặc R-CH-COO-

NH2 NH2

(Dạng không ion hoá) (Dạng ion lưỡng cực)

R được gọi là mạch bên hay nhóm bên, và các axitamin chỉ khác nhau ở mạch R

Tính chất chức năng của protein có thể phân thành các nhóm chính như sau [3] 1) Các tính chất do tương tác giữa protein và nước

Độ nhớt và độ hoà tan phụ thuộc các tương tác protein-nước và protein-protein

a) Khả năng hydrat hoá của protein

Khả năng hydrat hoá (phụ thuộc vào liên kết protein-nước) như khả năng hút ẩm, giữ nước, trương nở, dẻo dính (adhesion), phân tán, hoà tan, tạo độ nhớt…

Protein tương tác với nước qua các nối peptit hoặc qua các gốc amin của mạch bên

Các nhân tố như nồng độ, pH, nhiệt độ, thời gian, lực ion và sự có mặt các hợp phần khác sẽ có ảnh hưởng tới tương tác protein, protein -nước

Khi thay đổi pH sẽ làm thay đổi sự ion hoá và sự tích điện của các phân tử protein do đó sẽ làm thay đổi lực hút và lực đẩy giữa các protein cũng như khuynh hướng của protein liên hợp với nước

Ở điểm đẳng điện các tương tác giữa protein-protein là cực đại do đó sự hydrat hoá và trương nở là cực tiểu Khi tăng nhiệt độ sẽ làm giảm các liên kết hidro do đó khả năng hấp thụ nước của protein cũng giảm

Khi đun nóng sẽ gây biến tính và tập hợp protein làm cho bề mặt của phân tử protein bị giảm do đó khả năng giữ nước của các nhóm có cực ở protein cũng giảm theo

Bản chất và nồng độ các ion có ảnh hưởng đến khả năng giữ nước, khả năng trương nở và hoà tan của protein.Giữa nước, muối và các nhóm bên axit amin thường có mối quan hệ cạnh tranh Ở nồng độ muối thấp sự hydrat hoá của các protein có thể tăng nhưng khi nồng độ muối cao thì các tương tác giữa muối

và nước trội hơn các tương tác giữa nước và protein do đó khử nước của protein

b) Khả năng hoà tan của protein

Về phương diện nhiệt động học, sự hoà tan tương ứng với một sự phân ly đồng thời các phân tử protein vào dung môi và tiếp đó là sự phân tán các phân tử protein vào dung môi để có một sự tiếp xúc liên pha giữa protein và dung môi là tối đa Như vậy để tự hoà tan được, protein phải tương tác với dung môi càng nhiều càng tốt Sự hoà tan của protein, phụ thuộc vào pH, lực ion, kiểu dung môi

và nhiệt độ

Hình 1.4 Dạng tồn tại của protein

Khi pH cao hơn hoặc thấp hơn điểm đẳng điện, protein sẽ tích điện âm hoặc điện dương, khi đó các phân tử nước sẽ tương tác với những phần tích điện này do đó góp phần làm cho protein hoà tan Ngoài ra các chuỗi protein mang điện tích cùng dấu sẽ đẩy nhau do đó sẽ làm chúng tự phân ly và tự dãn mạch dễ dàng hơn Các ion muối trung tính (0,5-1M) sẽ tác dụng với các phần tích điện của protein do đó sẽ làm giảm lực hút tĩnh điện giữa các nhóm tĩnh điện ngược dấu đứng canh nhau Ngoài ra sự sonvat hoá phân tử protein nhờ các ion muối cũng sẽ làm tăng tính tan của protein Ở nồng độ muối cao (trên 1M), các phân tử nước không đủ để sonvat hoá protein vì chúng đã liên kết gần hết với muối Tương tác protein -protein trội hơn tương tác protein-nước, protein sẽ tập hợp và kết tủa

Độ hoà tan của protein tăng khi nhiệt độ tăng từ 0 đến 40 hoặc 50 OC.Khi nhiệt độ cao hơn 40-50 O C chuyển động nhiệt của các phân tử protein đủ lớn để phá huỷ các liên kết vốn làm bền các cấu trúc bậc hai và bậc ba do đó protein bị tập hợp lại Để thu hồi protein trong dung dịch nói chung và trong dung dịch máu cá nói riêng thì quan trọng nhất là phải phương pháp thích hợp nhất Mỗi công nghệ, phương pháp đều có ưu, khuyết điểm nhất định Do đó tuỳ theo điều kiện của mỗi nhà máy, chi phí đầu tư, thời gian, chi phí năng lượng, hoá chất, nhân công, chất lượng sản phẩm thu được sẽ mang lại gía trị lợi nhuận cho nhà sản xuất bao nhiêu… và quan trọng nhất có giải quuyết được vấn đề ô nhiễm môi trường cho nhà máy hiện nay hay không mà chúng ta chọn công nghệ, phương pháp cho thích hợp

Căn cứ vào cơ sở khoa học trên ta có thể sử dụng một số phương pháp sau

để thu hồi protein:

I.7.1 Kết tủa bằng muối

Đây là cách phổ biến để tủa protein Khả năng hòa tan của protein tùy thuộc nhiều vào loại protein, pH, nhiệt độ, nồng độ của muối…

Ở nồng độ muối thấp, tính tan của protein tăng nhẹ (salting in) Tuy nhiên,

ở nồng độ muối cao, tính tan của protein giảm mạnh (salting out)

Đầu tiên, giả thuyết salting in ở nồng độ muối thấp được giải thích bởi Debye - Huckel Trong dung dịch, protein được bao bọc xung quanh bởi các ion muối mang điện tích trái dấu Chính đặc tính này gia tăng hoạt tính của các dung môi, làm giảm các phân tử protein không mang điện tích, do đó làm tăng tính tan của protein trong dung môi Giả thuyết của Debye – Huckel cho rằng: tính tan của protein được biểu diễn bằng một hàm logarit, giá trị của hàm tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ ion trong dung dịch

Thuật ngữ salting out trong môi trường có nồng độ muối cao được giải thích bởi Kirkwood Sự gia tăng lượng ion muối trong dung dịch làm giảm quá trình Solvate hóa, giảm tính hòa tan của protein dẫn đến sự kết tủa

Ở nồng độ muối cao, độ hòa tan tuân theo công thức sau của Cohn:

Log S = B - KI

Trong đó:

S: độ hòa tan của protein

B: hằng số (tùy thuộc vào chức năng của protein, pH và nhiệt độ)

K: hằng số salting out (tuỳ thuộc vào pH, hỗn hợp và lượng muối có trong dung dịch)

I: cường độ ion của muối