nghiên cứu thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng thunnus albacares

Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex... Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BÙI TRƯỜNG BÍCH NGÂN

NGHIÊN CỨU THU HỒI DẦU THÔ TỪ

ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG THUNNUS ALBACARES

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Nha Trang – 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BÙI TRƯỜNG BÍCH NGÂN

NGHIÊN CỨU THU HỒI DẦU THÔ TỪ

ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG THUNNUS ALBACARES

Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là: BÙI TRƯỜNG BÍCH NGÂN

MSHV: 52CH020

Hiện đang là học viên lớp Cao học sau thu hoạch năm 2010

Tôi xin cam đoan kết quả của đề tài “Nghiên cứu thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây

vàng Thunnus albacares” là kết quả học tập và nghiên cứu khoa học độc lập, trung thực

Sau thời gian nghiên cứu và thực tập, đề tài của em đã hoàn tất đúng thời hạn và đạt mục tiêu đề ra Trong suốt thời gian đó, bên cạnh sự nỗ lực và cố gắng của bản thân,

em còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ phía Nhà trường, các thầy cô, gia đình và bạn

bè Tất cả những điều đó đã giúp em hoàn thành đề tài có kết quả

Chính vì thế, trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu Nhà trường, Khoa Sau Đại học và Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ thực phẩm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất, phòng thí nghiệm để chúng em có thể nghiên cứu, thực tập tốt Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Khoa và các cán bộ quản lý Phòng thí nghiệm đã rất nhiệt tình giúp đỡ và chỉ bảo em trong quá trình thực hiện đề tài

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Mỹ Hương –

người đã rất tận tình dạy bảo, hướng dẫn, góp ý cũng như thường xuyên quan tâm, động viên để em có thể hoàn thành tốt đề tài của mình

Ngoài ra, em còn muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè – những người đã luôn hỗ trợ và giúp đỡ em cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Khánh Hòa, tháng 10 năm 2012

Học viên thực hiện

Bùi Trường Bích Ngân

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC BẢNG x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁ NGỪ 4

1.1.1 Các loài cá ngừ 4

1.1.2 Cá ngừ vây vàng 5

1.1.3 Tình hình khai thác, chế biến và xuất khẩu cá ngừ ở Việt Nam và trên thế giới6 1.1.4 Phế liệu cá ngừ và việc tận dụng nguồn phế liệu cá hiện nay 10

1.2 TỔNG QUAN VỀ DẦU CÁ 12

1.2.1 Dầu cá ngừ và ảnh hưởng tốt của dầu cá đến sức khỏe con người 12

1.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dầu cá trên thế giới 13

1.2.3 Các phương pháp sản xuất dầu cá 15

1.2.3.1 Phương pháp ép 15

1.2.3.2 Phương pháp nhiệt 16

1.2.3.3 Phương pháp tách chiết sử dụng dung môi hữu cơ 16

1.2.3.4 Phương pháp thủy phân bằng kiềm 17

1.2.3.5 Phương pháp tách chiết siêu tới hạn 17

1.2.3.6 Phương pháp thủy phân bằng enzyme 18

a Nguyên lý của phương pháp 18

c Sơ đồ tách dầu theo phương pháp thủy phân bằng enzyme 19

d Sự thủy phân các phế liệu cá bằng các enzyme protease thương mại và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân thu hồi dầu 19

1.2.4 Tiêu chuẩn chất lượng dầu cá thô 21

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ DẦU CÁ VÀ PHƯƠNG PHÁP THỦY PHÂN ĐỂ THU HỒI DẦU CÁ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 23

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 23

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 32

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 35

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 36

2.2.2 Phân tích các thành phần hóa học cơ bản trong đầu cá ngừ vây vàng 36

2.2.3 Quy trình dự kiến thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng theo phương pháp thủy phân bằng enzyme 37

2.2.4 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng 39

2.2.4.1 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex theo phương pháp thăm dò cổ điển 39

a Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex

39

b Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Protamex so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng 41

đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 42

d Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 44 2.2.4.2 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase theo phương pháp thăm dò cổ điển 45

a Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 45

b Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Alcalase so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng 47

c Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 48

d Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 50 2.2.4.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme theo phương pháp thăm dò cổ điển 51

a Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ bằng enzyme Flavourzyme 51

b Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ bằng enzyme Flavourzyme 51

c Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 54

d Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 56 2.2.5 Lựa chọn loại enzyme thích hợp nhất cho quá trình thủy phân thu hồi dầu 57

enzyme đã chọn 57

2.2.7 Sản xuất dầu cá theo các thông số tối ưu đã xác định được - Đánh giá hiệu suất thu hồi lipid và chất lượng của dầu cá 58

2.2.7.1 Hiệu suất thu hồi lipid 58

2.2.7.2 Phân tích cảm quan dầu cá 58

2.2.7.3 Phân tích các chỉ tiêu hóa học 58

2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 59

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60

3.1 CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG 60 3.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN THU HỒI LIPID TỪ ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG BẰNG 3 LOẠI ENZYME 60

3.2.1 Xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 60

3.2.1.1 Xác định tỷ lệ nước thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 60

3.2.1.2 Xác định tỷ lệ enzyme thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 64

3.2.1.3 Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 67

3.2.1.4 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 70

3.2.2 Xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 73

3.2.2.1 Xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 73

phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 77

3.2.2.3 Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 79

3.2.2.4 Xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 83

3.2.3 Xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 85

3.2.3.1 Xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Flavourzyme 85

3.2.3.2 Xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 89

3.2.3.3 Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 92

3.2.3.4 Xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Flavourzyme 95

3.3 LỰA CHỌN LOẠI ENZYME THÍCH HỢP NHẤT CHO QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN THU HỒI LIPID TỪ ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG 99

3.4 TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ THỦY PHÂN THU HỒI DẦU TỪ ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG SỬ DỤNG ENZYME ALCALASE 101

3.5 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DẦU CÁ THÔ THU ĐƯỢC SAU KHI THỦY PHÂN VỚI CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU ĐÃ CHỌN 106

3.6 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH THU HỒI DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY PHÂN SỬ DỤNG ENZYME ALCALASE 111

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 113

1 KẾT LUẬN 113

2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 114

Tài liệu tiếng Việt 115

Tài liệu tiếng Anh 117

PHỤ LỤC 1 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 1

PHỤ LỤC 2 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM 8

PHỤ LỤC 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 10

STT TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ NGHĨA ĐẦY ĐỦ

1 PUFA Poly unsaturated fatty acid Axit béo không no đa nối đôi

2 MUFA Mono unsaturated fatty acid Axit béo không no một nối đôi

4 HUFA High unsaturated fatty acid Axit béo không no bậc cao

11 EPA Eicosapentaenoic acid Axit eicosapentanoic

Bảng 1.1 Thống kê xuất khẩu cá ngừ của nước ta 8 tháng đầu năm 2012 9

Bảng 1.2 Thống kê giá trị xuất khẩu các sản phẩm cá ngừ Việt Nam từ 01/01/2012 đến nửa đầu tháng 09/2012 10

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất dầu cá từ một số loài cá 13

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu chất lượng của dầu cá thô 22

Bảng 1.5 Tiêu chuẩn dầu thô cá ngừ vây vàng của Nhà máy chế biến bột cá và dầu cá Bến Cát 23

Bảng 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của đầu cá ngừ vây vàng 60

Bảng 3.2 Khoảng tối ưu đối với các yếu tố tiến hành tối ưu hóa 101

Bảng 3.3 Các mức thí nghiệm đối với các yếu tố tiến hành tối ưu hóa 102

Bảng 3.4 Ma trận bố trí thí nghiệm và kết quả thí nghiệm 102

Bảng 3.5 Phân tích phương sai ANOVA 103

Bảng 3.6 Kết quả đánh giá chất lượng dầu cá ngừ vây vàng thô thu được 106

Bảng 3.7 Thành phần các axit béo của dầu cá ngừ thô vây vàng thu được 107

PHỤ LỤC Bảng 1 Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 1

Bảng 2 Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 1

Bảng 3 Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 2

Bảng 4 Kết quả thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 2

trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 3Bảng 6 Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 3Bảng 7 Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 4Bảng 8 Kết quả thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 4Bảng 9 Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 5Bảng 10 Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 5Bảng 11 Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 6Bảng 12 Kết quả thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 6Bảng 13 Kết quả thí nghiệm sản xuất dầu theo các thông số thích hợp nhất cho từng loại enzyme 7

Hình 1.1 Hình dạng cá ngừ vây vàng 5 Hình 1.2 Biểu đồ thể hiện thị trường xuất khẩu cá ngừ tháng 1 – 2 năm 2011 (xét về giá trị xuất khẩu) 8 Hình 1.3 Biểu đồ thể hiện giá trị xuất khẩu cá ngừ tháng 1 – 2 năm 2007 - 2011 8 Hình 1.4 Các công đoạn chính của quá trình thu hồi dầu bằng phương pháp thủy phân 19 Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 36 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình dự kiến thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng bằng phương pháp thủy phân 37 Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng Protamex 40 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Protamex so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid 42 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 43 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn thời gian thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 44 Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp 46 Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Alcalase so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng 47 Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 49 Hình 2.10 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn thời gian thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 50

quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ bằng enzyme Flavourzyme 52 Hình 2.12 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng 53 Hình 2.13 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp để thu hồi lipid

từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 55 Hình 2.14 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn thời gian thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 56 Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 61 Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu

cá ngừ bằng Protamex 62 Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 63 Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Protamex 65 Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Protamex 66 Hình 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Protamex 66 Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 67 Hình 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Protamex 68 Hình 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Protamex 69

bằng enzyme Protamex 70 Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Protamex 72 Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Protamex 72 Hình 3.13 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Alcalase 74 Hình 3.14 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Alcalase 75 Hình 3.15 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Alcalase 76 Hình 3.16 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Alcalase 77 Hình 3.17 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Alcalase 78 Hình 3.18 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Alcalase 79 Hình 3.19 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Alcalase 80 Hình 3.20 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Alcalase 81 Hình 3.21 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Alcalase 82 Hình 3.22 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Alcalase 83

bằng Alcalase 84 Hình 3.24 Ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Alcalase 85 Hình 3.25 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 86 Hình 3.26 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Flavourzyme 87 Hình 3.27 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 88 Hình 3.28 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 90 Hình 3.29 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 91 Hình 3.30 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 92 Hình 3.31 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 93 Hình 3.32 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 94 Hình 3.33 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 94 Hình 3.34 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 96 Hình 3.35 Ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ bằng Flavourzyme 97

bằng Flavourzyme 98

Hình 3.37 Hiệu suất thu hồi lipid khi sử dụng 3 loại enzyme vào quá trình thủy phân đầu cá ngừ vây vàng 99

Hình 3.38 Biểu đồ thể hiện chỉ số axit và chỉ số peroxyt của dầu thu được sau quá trình thủy phân đầu cá ngừ vây vàng sử dụng 3 loại enzyme 100

Hình 3.39 Hình dạng bề mặt đáp ứng và đường Contour của mô hình hồi quy 104

Hình 3.40 Quy trình thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme Alcalase dự kiến 112

PHỤ LỤC Hình 1 Bể ổn nhiệt và quá trình thủy phân tiến hành trong bể ổn nhiệt 8

Hình 2 Dịch cá sau thủy phân 8

Hình 3 Máy ly tâm lạnh 8

Hình 4 Hỗn hợp thu được sau ly tâm 9

Hình 5 Dầu đầu cá ngừ vây vàng thô 9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nước ta có gần 3000 km bờ biển, lại nằm trong dòng hải lưu ấm – nơi trú ngụ và

di chuyển của nhiều loài cá, nên khai thác thủy hải sản là thế mạnh của nước ta Bên cạnh việc đánh bắt các loại hải sản truyền thống như cá thu, cá cơm, cá nục, mực…thì trong những năm gần đây, ngư dân nước ta còn phát triển thêm một nghề mới là nghề câu cá ngừ đại dương mà trong đó, ngư dân của hai tỉnh Phú Yên và Khánh Hòa là những người tiên phong

Theo Tạp chí Thông tin khoa học công nghệ kinh tế thủy sản – 07/2006, phế liệu trong chế biến cá ngừ lên đến 40 – 60% Cá ngừ thường được chế biến tươi sống và được tiêu thụ dưới dạng cắt khoanh, phi lê hoặc đóng hộp Trong đóng hộp, chỉ khoảng 1/3 toàn bộ thân cá là được sử dụng Và với sản lượng cá ngừ tương đối dồi dào hàng năm, phế liệu từ ngành chế biến cá ngừ là rất lớn [6] Bởi vậy, ngành công nghiệp chế biến cá ngừ phải tìm cách tận dụng các phế liệu sẵn có, làm cho chúng trở thành những sản phẩm có giá trị để từ đó tăng thêm lợi nhuận, đồng thời giảm nguy cơ

ô nhiễm môi trường

Dầu trích ly từ cá rất có lợi cho sức khỏe con người Điểm khác biệt lớn nhất làm cho dầu cá có giá trị hơn so với các loại dầu khác đó là, dầu cá có chứa một lượng lớn các axit béo không bão hòa đa nối đôi (PUFA) không có khả năng sinh cholesterol, đặc biệt là các axit béo ω-3 bao gồm axit eicosapentaenoic (EPA, C20:5 ω-3) và axit docosahexaenoic (DHA, C22:6 ω-3) Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng dầu cá đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa các bệnh tim mạch, cao huyết áp, bệnh tự miễn dịch, các viêm nhiễm và một số bệnh ung thư Không những thế, DHA rất cần thiết trong quá trình phát triển não bộ và sự hình thành võng mạc của trẻ em Chính vì thế, dầu cá đang được khai thác và ngày càng mở rộng ra nhiều đối tượng nguyên liệu khác nhau Trong đó, dầu từ đầu cá ngừ là một trong những loại dầu cá có chứa nhiều DHA

và EPA vô cùng quan trọng và có lợi cho sức khỏe con người [4] Vì thế, việc tận dụng phế liệu đầu cá ngừ đại dương ở nước ta để sản xuất ra dầu cá là rất triển vọng, có tính bền vững, ổn định cao do nguồn nguyên liệu dồi dào và ngày càng phát triển Thế nhưng, phế liệu đầu cá ngừ đại dương hiện nay lại chưa được tận dụng tốt nên hiệu

quả lợi nhuận không cao và gây nên một sự lãng phí dầu cá rất lớn Một vấn đề nữa đang rất được quan tâm là hiện nay các trại nuôi cá tiêu thụ tới 81% lượng cung cấp dầu cá thế giới và dự báo cho thấy trong vòng 10 năm tới sẽ xảy ra tình trạng thiếu dầu

cá [6]

Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên là một yêu cầu hết sức bức thiết và lâu dài để phát triển kinh tế bền vững Trong bối cảnh tình hình đánh bắt thủy sản quá mức và nhu cầu sử dụng sản phẩm từ cá liên tục tăng như hiện nay thìphế liệu đầu cá ngừ có thể xem là một nguồn tài nguyên quý giá chưa được tận dụng một cách đúng mức Vì vậy, việc tận dụng phế liệu đầu cá ngừ đại dương để sản xuất

ra dầu cá phục vụ cho chăn nuôi, tiến đến tinh chế để làm thức ăn cho người là một hướng đi mới có nhiều triển vọng và mang lại hiệu quả kinh tế cao

Xuất phát từ những lý do trên và được sự hướng dẫn của TS Nguyễn Thị Mỹ

Hương, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng

Thunnus albacares”

2 Mục tiêu của đề tài

Xây dựng được quy trình thu hồi được dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng theo phương pháp thủy phân bằng enzyme với hiệu suất thu hồi dầu cao nhất và chất lượng dầu đạt yêu cầu

3 Nội dung nghiên cứu

1 Phân tích các thành phần hóa học cơ bản và thành phần acid béo của đầu cá ngừ vây vàng

2 Nghiên cứu các thông số thích hợp cho quá trình thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng theo phương pháp thủy phân bằng 3 loại enzyme: Protamex, Alcalase và Flavourzyme

3 Lựa chọn loại enzyme tốt nhất, phù hợp nhất cho quá trình thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng

4 Tối ưu hóa quá trình thủy phân sử dụng enzyme thích hợp đã chọn được và đánh giá chất lượng của dầu thô sau khi thu hồi

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài là dẫn liệu khoa học về việc thu hồi dầu từ đầu cá ngừ đại dương Những dẫn liệu khoa học này sẽ là tài liệu tham khảo cho sinh viên, giảng viên và các cán bộ nghiên cứu khoa học Đồng thời, kết quả nghiên cứu của đề tài là dẫn liệu khoa học làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo sâu hơn và rộng hơn về dầu cá ngừ, như nghiên cứu sản xuất, tinh chế và sử dụng làm thức ăn cho người…

 Ý nghĩa thực tiễn

Việc tận dụng đầu cá ngừ sau quá trình chế biến để sản xuất dầu cá sẽ tạo ra được sản phẩm dầu cá rất cần thiết cho việc sản xuất thức ăn cho nuôi trồng thủy sản – một ngành đang được quan tâm và ngày càng phát triển Hơn nữa, việc tận dụng phế liệu đầu cá ngừ sẽ mang lại lợi ích to lớn cho các doanh nghiệp chế biến thủy sản, đem lại hiệu quả kinh tế cao

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁ NGỪ

1.1.1 Các loài cá ngừ

Cá ngừ là tên gọi chung của một số loại cá nổi thuộc ngành động vật có xương

sống Vertebrata, thuộc lớp cá Pisces, Bộ cá vược Perciforms, Họ cá Thu ngừ

Scombridae

Cá ngừ là loại cá rất nhanh nhẹn và năng động, đa số các loài cá ngừ có thể di cư qua những khoảng cách rất xa với tốc độ cao Cá ngừ là loại cá đứng đầu trong chuỗi thức ăn ở biển, thức ăn của chúng là các loài cá nhỏ hơn, giáp xác, mực…

Cá ngừ phân bố ở Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương, Đại Tây Dương, Biển Caribe và Địa Trung Hải, khoảng từ 40 vĩ độ Bắc đến 40 vĩ độ Nam Biển Việt Nam

có nhiều loài cá ngừ, ngư trường đánh bắt chủ yếu là vùng giữa biển Đông, tức vùng biển miền Trung, thuộc các tỉnh Phú Yên, Khánh Hòa, Bình Thuận và vùng biển Đông – Tây Nam Bộ, Vịnh Bắc Bộ cũng có cá ngừ nhưng ít hơn nhiều [12]

Ở Việt Nam, nhóm cá ngừ chủ yếu gồm các loài cá ngừ đại dương và một số loài

có kích thước nhỏ: Ngừ sọc dưa, Ngừ bông, Ngừ đen, Ngừ chù và Ngừ ồ [20] Cá ngừ đại dương ở nước ta bao gồm: Cá ngừ vây vàng (Yellowfin tuna) và cá ngừ mắt to (Bigeye tuna) [12], [20]

Cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares): Ngư trường chính là vùng biển miền

Trung Kích thước đánh bắt lớn nhất: dài 2,3m; nặng 200 kg

Cá ngừ mắt to (Thunnus obesus): Ngư trường chính là vùng biển miền Trung và

Đông Nam Bộ Kích thước đánh bắt lớn nhất: dài 2,5m; nặng 210 kg [12]

Trong tổng số 4 triệu tấn cá ngừ đánh bắt được hàng năm trên thế giới, có tới 65% sản lượng khai thác ở Thái Bình Dương, 21% ở Ấn Độ Dương và 14% ở Đại Tây Dương, trong đó cá ngừ vây vàng chiếm đến 30% và cá ngừ mắt to chiếm khoảng 10% tổng sản lượng cá ngừ thế giới [19]

1.1.2 Cá ngừ vây vàng

Hình 1.1 Hình dạng cá ngừ vây vàng

Tên khoa học: Thunnus albacares

Họ: Scombridae (Mackerels, tunas, bonitos) Bộ: Perciformes

Lớp: Actinopterygii (ray-finned fishes)

Cá ngừ vây vàng sống ở các đại dương, cả ở vùng biển nhiệt đới và ôn đới, nhưng ngoại trừ vùng biển Địa Trung Hải Ngư trường chính của loài cá này kéo dài

250 theo đường kinh tuyến Bắc

Cá ngừ vây vàng chủ yếu ăn các loài cá khác, giáp xác và động vật chân đầu Ngư dân thường sử dụng lưới vây để đánh bắt cá ngừ vây vàng kích thước nhỏ, thường sống ở tầng mặt Đối với cá có kích cỡ lớn hơn, sống sâu hơn ở tầng giữa, ngư dân sử dụng câu vàng để khai thác Sản lượng khai thác cá ngừ vây vàng hằng năm chiếm khoảng 62% tổng sản lượng cá ngừ trên toàn thế giới (1,6 triệu tấn) [19]

Từ năm 1949, Ủy ban Quốc tế Bảo vệ Cá ngừ vùng biển Đại Tây dương chịu trách nhiệm quản lý sản lượng cá ngừ vây vàng ở vùng biển Đông Thái Bình Dương Uỷ ban đã quy định sản lượng cho phép khai thác đối với từng ngư trường Thịt của cá ngừ vây vàng có màu hơi hồng, mùi thơm nhẹ, được đóng hộp và bán khắp nơi trên thế giới, ở Nhật bản cũng được dùng làm sashimi và xúc xích

- Kích thước tối đa: 239cm (cá đực / không xác định giới tính)

- Trọng lượng tối đa được công bố: 200 kg

- Tuổi tối đa theo báo cáo: 8 năm

- Môi trường:có rạn đá ngầm; di cư đại dương; nước lợ, nước biển, phạm

vi độ sâu 1 - 250m

- Khả năng phục hồi của quần đàn: Trung bình, thời gian tối thiểu để tăng gấp

đôi quần thể : 1,4 - 4,4 năm

- Đặc điểm hình dáng : Tia vây lưng cứng: 11-14; Tia vây lưng mềm: 12-16; Tia

vây hậu môn cứng: 0-0; Tia vây hậu môn mềm: 11-16; Số đốt xương sống: 39 Vây đuôi và vây lưng thứ 2 có chiều dài bằng 20% chiều dài toàn thân cá Vây bụng rất dài, thường kéo dài gần đến vây lưng thứ 2, nhưng không vượt quá tia vây cuối cùng của vây lưng thứ 2 Màu sắc của cá thay đổi từ màu xanh đen đậm có ánh kim qua màu vàng đến màu bạc trên vùng bụng

- Đặc điểm sinh học: Xuất hiện ở bên trên và bên dưới các tầng có nhiệt độ

đột biến Kết đàn chủ yếu theo kích cỡ, thành các nhóm đơn loài hoặc đa loài

Cá lớn thì thường kết đàn với cá heo, và cũng đi theo các vật trôi nổi hoặc vật khác Thức ăn chủ yếu của loài cá này là cá, giáp xác và mực Rất nhạy cảm với những nơi nồng độ oxy thấp, vì thế thường không bắt gặp ở độ sâu dưới 250m

ở các vùng biển nhiệt đới Thời kỳ đẻ cao điểm nhất là vào mùa hè, theo từng đợt Ngư dân thường dùng lưới vây để vây bắt những đàn cá ở gần bề mặt nước Sản phẩm cá ngừ vây vàng được đóng hộp hoặc cấp đông, cũng có thể để tươi, hun khói hoặc dùng làm sashimi [21]

1.1.3 Tình hình khai thác, chế biến và xuất khẩu cá ngừ ở Việt Nam và trên thế giới

Cá ngừ đại dương (cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to) cùng một số loài cá nổi đại dương khác là đối tượng khai thác chủ yếu của nghề câu vàng cá ngừ Kết quả nghiên cứu cho thấy cá ngừ đại dương ở vùng biển nước ta có trữ lượng gần 45.000 tấn Chúng xuất hiện quanh năm ở ngoài khơi biển miền Trung, mùa vụ khai thác chính từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, mùa phụ từ tháng 5 đến tháng 10 [3] Hiện cả nước có khoảng 1.670 tàu đánh bắt cá ngừ đại dương, trong đó tập trung phần lớn tại ba tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa [20]

Tính từ đầu năm đến tháng 09/2012, thời tiết diễn biến tương đối thuận lợi, mưa bão không nhiều so với cùng kỳ năm trước Số tàu ra khơi không tăng, song hiệu quả

khai thác cao do chính sách hỗ trợ khuyến khích đóng mới và cải hoán tàu thuyền công suất cao của Nhà nước Sản lượng cá ngừ đại dương khai thác được khá: Phú Yên 5.160 tấn, tăng 13,8%; Bình Định 6,785, tăng 52,6% so với cùng kỳ năm ngoái [17] Cùng với nhu cầu tiêu thụ thủy sản ngày càng cao ở hầu hết các khu vực trên thế giới, nhu cầu về cá ngừ cũng tăng không ngừng Trong số các sản phẩm thủy sản, cá ngừ luôn giữ vị trí quan trọng trong kim ngạch xuất nhập khẩu thủy sản của toàn thế giới Theo các nghiên cứu mới đây, cá ngừ đại dương là một trong những mặt hàng rất

có triển vọng trên thế giới và ở Việt Nam Cá ngừ nói chung, trong đó có cá ngừ đại dương, là nguồn lợi thủy sản quý giá, là mặt hàng thực phẩm rất được ưa chuộng ở nhiều nước trên thế giới Cá ngừ thường được tiêu thụ ở dạng tươi, ướp lạnh, ướp đông, đóng hộp và hun khói Tại các nước phương Tây, nhu cầu cá ngừ tươi, đông lạnh để làm món surimi và sashimi tăng lên nhanh chóng Ở Hoa Kỳ, cá ngừ là mặt hàng thủy sản được người tiêu dùng sử dụng nhiều sau tôm Còn ở Châu Âu, cá ngừ chiếm vị trí hàng đầu trong danh sách sản phẩm thủy sản được yêu thích cùng với cá hồi và cá Nam Thái Alaska [12]

Đối với nước ta, Tổng Cục Thủy sản - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn vừa có quyết định xếp cá ngừ vào loại cá chủ lực, ngang hàng với cá tra trong xuất khẩu thủy sản Giá trị kim ngạch của cá ngừ luôn chiếm 35% trên tổng sản lượng kim ngạch xuất khẩu thủy sản của cả nước Tuy nhiên, theo các doanh nghiệp, lợi nhuận cá ngừ còn có thể đạt cao hơn nữa nếu các khâu khai thác, bảo quản, sơ chế được cải tiến theo công nghệ hiện đại

Xét về cơ cấu sản phẩm, giá trị xuất khẩu cá ngừ chiếm 9,9% trong tổng giá trị xuất khẩu thủy sản Việt Nam nhưng đây là sản phẩm duy nhất có tăng trưởng cao trong tháng 8 và 8 tháng đầu năm trong số các sản phẩm thủy sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam [16]

Hình 1.2 Biểu đồ thể hiện thị trường xuất khẩu cá ngừ tháng 1 – 2 năm 2011 (xét

về giá trị xuất khẩu) [109]

Hình 1.3 Biểu đồ thể hiện giá trị xuất khẩu cá ngừ tháng 1 – 2 năm 2007 - 2011

51,2% so với cùng kỳ năm ngoái Hiện Mỹ vẫn là thị trường nhập khẩu cá ngừ lớn nhất của Việt Nam, đứng thứ hai là EU Trong tháng 8/2012, Tây Ban Nha là thị trường có tốc độ tăng trưởng giá trị nhập khẩu cá ngừ từ Việt Nam mạnh nhất, lên tới

4 con số Ngoài ra, Đức và Italy là hai thị trường lớn trong khối EU cũng tăng giá trị nhập khẩu mặt hàng này từ Việt Nam lần lượt là 141,4% và 82,2% so với cùng kỳ năm ngoái Tính chung, giá trị xuất khẩu cá ngừ sang EU trong tháng 8 tăng tới 75,9% và 8 tháng đầu năm nay tăng 51,5% so với cùng kỳ năm 2011 Trong bối cảnh các nước láng giềng của Việt Nam đang bị sụt giảm về sản lượng khai thác do mất mùa còn Việt Nam lại đang được mùa bội thu về cá ngừ mắt to và vây vàng như hiện nay, các doanh nghiệp xuất khẩu trong nước đang có điều kiện thuận lợi cho việc đẩy mạnh xuất khẩu mặt hàng này sang Mỹ, thị trường chính của Việt Nam [16], [24]

Bảng 1.1 Thống kê xuất khẩu cá ngừ của nước ta 8 tháng đầu năm 2012 [24]

THỊ TRƯỜNG

Tháng 7/2012 (GT)

Tháng 8/2012 (GT)

% GT

So với cùng kỳ

2011 (%)

Từ 1/1 đến 31/8/2012 (GT)

% GT

So với cùng kỳ

Các TT khác 8,633 10,990 20,9 +70,0 61,914 15,6 +67,1

GT: Giá trị (triệu USD)

Giá trị các sản phẩm cá ngừ xuất khẩu của Việt Nam (mã HS 03 và HS 16) từ 01/01/2012 đến nửa đầu tháng 09/2012 đều tăng so với cùng kỳ năm 2011 [25], [26]

Bảng 1.2 Thống kê giá trị xuất khẩu các sản phẩm cá ngừ Việt Nam từ 01/01/2012

đến nửa đầu tháng 09/2012 [26]

Sản phẩm

Tháng 08/2012 (GT)

Nửa đầu tháng 9/2012 (GT)

So với cùng kỳ

2011 (%)

Từ 01/01 đến 15/09/2012

So với cùng kỳ

1.1.4 Phế liệu cá ngừ và việc tận dụng nguồn phế liệu cá hiện nay

Sản lượng khai thác cá ngừ trên thế giới đạt khoảng trên 4 triệu tấn, trong đó 40÷60% là phế liệu trong chế biến Cá ngừ thường được chế biến tươi sống và tiêu thụ dưới dạng cắt khoanh, fillet hoặc đóng hộp Trong đóng hộp, chỉ khoảng 1/3 toàn bộ thân cá là có thể dùng để gia tăng giá trị Hằng năm, phế liệu từ ngành chế biến cá ngừ đóng hộp ước đạt khoảng 450.000 tấn Bởi vậy, ngành công nghiệp chế biến cá ngừ phải tìm cách để tận dụng các phế liệu sẵn có, không mất công khai thác này, làm cho chúng trở thành những sản phẩm có giá trị, từ đó tăng thêm thu nhập cho doanh nghiệp Ở nước ta sản lượng cá ngừ khai thác trên 30.000 tấn mỗi năm, như vậy lượng phế liệu cá ngừ khoảng 12.000÷18.000 tấn Đây là một nguồn phế liệu khá lớn, cần

nhiều biện pháp thích hợp để tận dụng góp phần nâng cao giá trị trên một đơn vị nguyên liệu [6]

Phế liệu từ cá ngừ phụ thuộc vào phương pháp chế biến và dạng sản phẩm sản xuất, thông thường phế liệu bao gồm: đầu cá, xương, vây, vẩy, da, nội tạng, cơ thịt đen Doanh nghiệp bắt buộc xử lí phế liệu này trước khi xả thải ra môi trường Đây lại là nguồn tài nguyên quý giá, nếu tận dụng để gia tăng giá trị thì có thể đem lại lợi nhuận rất lớn

Cụ thể, nội tạng cá là nguồn enzyme protease rất lớn mà hiện nay đang được các nhà khoa học quan tâm và khai thác, enzyme được chiết rút được bổ sung vào các quá trình thủy phân protein Các chất thủy phân protein bị phân tách về mặt hóa học hoặc sinh học thành các chuỗi peptide có kích thước khác nhau Điều này tạo điều kiện cho việc tiết kiệm thời gian, nâng cao năng suất và hiệu suất của quá trình thủy phân và tạo

ra các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao Bên cạnh đó, gelatin trong các ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm cũng đang được sản xuất từ nguồn phế liệu là xương, da và bong bóng cá [49], [73] Đầu và xương cá ngừ chứa một lượng canxi và photpho đáng kể có thể tận dụng để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi hoặc thực phẩm cho người Bột xương cá ngừ có tiềm năng trở thành một sản phẩm phụ giá trị gia tăng trong ngành công nghiệp chế biến cá ngừ

Phế liệu cá có thể là nguồn cung cấp lipid rất tốt cho sức khỏe khi sử dụng nó vào các sản phẩm dinh dưỡng cho người và động vật [50] Việc sử dụng dầu cá cho tiêu dùng của con người đang ngày càng tăng lên trong vài thập niên gần đây (Aidos, 2002) [29] và các nghiên cứu về dinh dưỡng đã cho thấy rằng hầu hết con người không

có đủ các axit béo ω-3 trong khẩu phần ăn của họ (Horrock và Yeo, 1999; Simopolous 2002) [58], [95]

Tuy nhiên, trước đây, các phế liệu cá ngừ thường bị thải ra môi trường hoặc chỉ được tận dụng làm thức ăn cho người và động vật một cách đơn giản và thô sơ Sau

đó, người ta bắt đầu ứng dụng phương pháp thủy phân trong quá trình sản xuất bột cá

để kết hợp với việc thu hồi dầu từ phế liệu cá ngừ Hiện nay, việc sử dụng các phương pháp ứng dụng công nghệ enzyme trong quá trình thủy phân để thu hồi protein từ đầu, xương cá, thịt vụn…để tạo ra các sản phẩm như thức ăn cho gia súc, bột nêm gia vị,

bột đạm dinh dưỡng, nước mắm… đang dần được thế giới quan tâm Tuy nhiên, việc ứng dụng phương pháp này ở các doanh nghiệp trong nước còn rất hạn chế

Trước tình hình này, cần có những kế hoạch thu hồi và sử dụng nguồn phế liệu một cách có hiệu quả, để cho các sản phẩm này không còn là phế liệu nữa mà trở thành nguồn nguyên liệu thứ cấp, mang lại hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp mà không bị lãng phí và gây ô nhiễm môi trường

1.2 TỔNG QUAN VỀ DẦU CÁ

1.2.1 Dầu cá ngừ và ảnh hưởng tốt của dầu cá đến sức khỏe con người

Cũng như dầu từ động vật biển khác, dầu cá ngừ cũng chứa nhiều axit béo không

no, theo Linder và cộng sự (2005) thì dầu cá ngừ chứa 5,1% EPA, 18,8% DHA và nhiều axit béo không no khác rất có lợi cho sức khỏe con người [69] Dầu mắt cá ngừ chứa hàm lượng lipid tổng là 22,4%, trong đó có các axit béo không no (PUFA) không

có khả năng sinh cholesterol Trong 100g dầu chiết xuất, DHA chiếm 19,7g/100g và EPA 3,9g/100g Hàm lượng các axit béo omega 6 là 3,8g/100g và các axit béo không bão hòa đơn (MUFA) 23,3g/100g Số liệu này cho thấy, dầu mắt cá ngừ là nguồn cung cấp rất tốt PUFA và MUFA (hai nhóm chất vô cùng quan trọng đối với sức khỏe) [6] Dầu từ động vật biển rất có lợi cho sức khỏe con người như làm giảm bệnh tim mạch, bệnh cao huyết áp, tăng khả năng miễn dịch EPA đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa các bệnh về tim mạch và DHA có tác dụng tăng cường sự phát triển trí não (Calder, 2004; Stillwell và Wassal, 2003; Tao và cộng sự, 2010; Uauy và Valenzuela, 2000) [38], [102], [104], [105] Các khuyến cáo về việc ăn ít nhất hai phần

cá trong khẩu phần ăn mỗi tuần, được dựa trên nhiều đặc tính tăng cường sức khỏe của các PUFA ω-3 mạch dài Vai trò của các PUFA ω-3 trong bảo vệ chống lại chứng xơ vữa động mạch, quá trình mất kiểm soát dẫn đến các căn bệnh về tim mạch đã được ghi nhận nhiều Các axit béo tác động thuận lợi đến một số các yếu tố liên quan đến sự phát triển của chứng xơ vữa động mạch, chẳng hạn như, chúng làm giảm sự sản sinh các eicosanoid gây viêm, huyết áp, mức triacylglycerol huyết thanh và cholesterol thấp hơn, cũng như ngăn chặn chứng huyết khối và chứng loạn nhịp tim [73]

DHA rất cần thiết cho sự phát triển của hệ thần kinh, não và thị lực của cả thai nhi và trẻ em, trong khi đối với người trưởng thành, nó rất cần thiết để duy trì các chức năng bình thường của hệ thần kinh và não bộ Sự thiếu hụt DHA dẫn đến nhiều rối loạn như mất tập trung / hiếu động thái quá, suy nhược cơ thể và bệnh Alzheimer EPA

là tiền tố của các eicosanoid có tác động kháng viêm [59], [61]

1.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dầu cá trên thế giới

Thị trường dầu cá tiêu thụ cho người có thể được chia thành 3 khu vực: dược phẩm, thực phẩm chức năng và thành phần trong công nghiệp thực phẩm Hơn nữa, dầu cá có thể là một thành phần quan trọng trong thức ăn động vật, cung cấp các axit béo thiết yếu cần cho sự sinh trưởng, sức khỏe và sinh sản bình thường

Việc sản xuất dầu gan cá và dầu cá từ các loài cá chính giữa năm 2005 và 2007 được thể hiện trong Bảng 1.3 Các quốc gia sản xuất dầu cá chủ yếu là Peru (khoảng 200.000 tấn), sau đó là Đan Mạch và Mỹ (khoảng 70.000 tấn) và Ai len (xấp xỉ 60.000 tấn) [49]

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất dầu cá từ một số loài cá [49]

Sản lượng (tấn)

2005 2006 2007 Tổng lượng dầu gan cá 22712 18264 25951

Dầu cá mòi dầu 39665 38188 45506

Trong những năm gần đây đã có sự biến đổi quan trọng trong việc sử dụng dầu

cá Ngày nay, hầu hết dầu cá được sử dụng như một phần của thức ăn và trong sản xuất thực phẩm dinh dưỡng Điều này đòi hỏi các nhà sản xuất phải đặt ra các tiêu chuẩn cao đối với quá trình sản xuất và các tính chất đặc trưng của sản phẩm cuối cùng

Có nhiều loại dầu cá đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng và trong số đó dầu cá tinh chế giàu ω-3 chiếm một tỷ lệ quan trọng Việc sản xuất các sản phẩm này đã tăng lên một cách nhanh chóng kể từ năm 2001 và sự tiêu thụ rất rộng Sự sản xuất dầu cá tinh chế giàu ω-3 đã tăng từ 20000 tấn trong năm 2001 lên con số 85.000 tấn trong năm

2009 70% dầu cá trên thị trường thế giới chứa xấp xỉ 30% DHA + EPA Dầu cá với hàm lượng DHA + EPA cao hơn chiếm khoảng 10% 20% còn lại là các loại dầu cá khác Khoảng 60% dầu cá ω-3 giàu DHA + EPA được sử dụng như một thực phẩm bổ sung trong khẩu phần ăn hàng ngày, 20% cho thực phẩm chức năng, 7% cho thức ăn gia súc, 6% cho dược phẩm và phần còn lại cho dinh dưỡng trẻ em và người bệnh [49] Theo báo cáo của VASEP, tháng 9/2012, Peru XK 19.700 tấn dầu cá, trị giá 38,7 triệu USD, tăng 360% về giá trị so với tháng 9/2011 Chín tháng đầu năm nước này

XK 253.600 tấn dầu cá, trị giá 395,3 triệu USD, tăng 37,5% về khối lượng và 66,3%

về giá trị so với cùng kỳ năm ngoái [114]

Tuy nhiên, trong báo cáo mới đây "Ngành cá hồi đã sẵn sàng: Thời điểm cùng giải quyết vấn đề thiếu hụt dầu cá”, các tác giả Gro Steine của Viện Nghiên cứu Kinh

tế - Nông nghiệp Na Uy (NILF), Ragnar Tvetera của Đại học Stavanger và NILF, và Ivar Pettersen của NILF đã dự báo, đến năm 2020, nguồn cung dầu cá phục vụ nuôi trồng thủy sản sẽ thiếu khoảng 744 nghìn tấn và khó khăn sẽ chậm lại vài năm nếu

ngành sử dụng ít dầu cá hơn trong thức ăn Nguyên nhân chính làm thiếu hụt dầu cá là

do ngành dược phẩm tăng cường thu mua để làm thuốc viên omega-3 Bản báo cáo cho biết nếu nhu cầu dầu cá tiếp tục gia tăng, những "ngành công nghiệp phục vụ con người" sẽ cần trên 500 nghìn tấn dầu cá vào năm 2015 Sản lượng thủy sản khai thác dành cho sản xuất dầu cá ổn định ở mức 20 triệu - 25 triệu tấn Báo cáo cũng nêu rõ, ngành nuôi trồng cần phải nhanh chóng tìm ra nguồn omega-3 mới và cùng hợp tác để giải quyết vấn đề Do đó, giá dầu cá sẽ tăng lên và những sản phẩm làm từ dầu cá sẽ có doanh thu cao nhất [113]

1.2.3 Các phương pháp sản xuất dầu cá

1.2.3.1 Phương pháp ép

Nguyên lý: Gia nhiệt dưới áp suất cao với sự có mặt hoặc không có mặt nước,

sau đó sử dụng áp lực cao (ép) tác dụng lên nguyên liệu để làm biến dạng hoặc phá vỡ cấu trúc tế bào từ đó đẩy dầu thoát ra khỏi nguyên liệu Tiến hành ly tâm hoặc / và lọc

để thu hồi dầu cá Đây là quy trình tách chiết dầu cá phổ biến nhất [73]

Có hai phương pháp ép là ép khô và ép ướt

- Ép khô: Đặc điểm của ép khô là nguyên liệu sau khi làm khô ở nhiệt độ cao rồi

tiến hành ép Ưu điểm của phương pháp này là công nghệ và thiết bị đơn giản, dịch ép

ít tạp chất nên dễ phân ly nên hiệu suất quy trình cao hơn Tuy nhiên, do làm khô trong không khí nóng, lượng lipid còn nhiều, thời gian sấy dài nên dầu bị oxy hóa, chất lượng dầu cá không tốt Do đó, phương pháp ép khô chỉ thích hợp cho nguyên liệu ít

mỡ

- Ép ướt: Đặc điểm của phương pháp ép ướt là nguyên liệu được nấu chín, sau

đó ép lúc nguyên liệu còn ướt để lấy bớt ra lượng nước và dầu Ưu điểm của phương pháp này là chất lượng dầu cao hơn, dễ tách dầu hơn, thời gian sản xuất ngắn hơn Nhược điểm của phương pháp này là dịch ép khó phân ly do có lẫn nước, chỉ thích hợp

áp dụng đối với các nguyên liệu nhiều dầu

Nhìn chung, tách dầu bằng phương pháp ép đơn giản, dễ thực hiện, giúp tách dầu nhanh và chi phí thấp Tuy nhiên, hiệu suất tách không cao, tổn thất dầu nhiều và khó

cơ giới hóa, tự động hóa Hơn nữa, các điều kiện nhiệt độ và áp suất cao sẽ ảnh hưởng lớn đến các PUFA ω-3 dạng cis Gia nhiệt cũng ảnh hưởng đến sự đông tụ protein

[73]

1.2.3.2 Phương pháp nhiệt

Nguyên lý: Tế bào mỡ được tạo thành do màng ở trạng thái keo đặc bao những

giá mỡ ở bên trong tạo thành dạng hình tròn hay bầu dục Xen kẽ các tế bào là các bó sợi có tính chất đàn hồi và tương cơ Nhiệt độ cao làm phá vỡ các tổ chức tế bào, dầu

từ mô chảy ra [73]

Có hai phương pháp nhiệt chính:

- Phương pháp trực tiếp (rán): ưu điểm là đơn giản, dễ làm, chi phí thấp, không

đòi hỏi thiết bị đắt tiền; phù hợp với các cơ sở sản xuất nhỏ Nhược điểm là rán làm nguyên liệu cháy, chất lượng sản phẩm thấp nên ít dùng trong sản xuất quy mô công nghiệp

- Phương pháp gián tiếp: bao gồm một số phương pháp sau:

+ Phương pháp gia nhiệt bằng cách chưng hơi gián tiếp: ưu điểm là phá vỡ tổ

chức tế bào một cách hiệu quả, lượng dầu thoát ra nhiều Nhược điểm là dầu sản sinh

ra ở thể keo sữa ổn định, làm tổ chức liên kết biến thành keo tan trong dầu nên chất lượng dầu không cao

+ Phương pháp gia nhiệt trong chân không: phương pháp này mang lại sản

lượng và chất lượng dầu cao nhưng nhược điểm là chi phí lớn

+ Phương pháp gia nhiệt trong nước axit, kiềm: ưu điểm là dùng kiềm dầu chảy

nhanh, màu sắc sản phẩm nhạt và chỉ số acid thấp nên phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất dầu gan cá Tuy nhiên, phương pháp tách chiết này đem lại sản lượng thấp và bã sau sản xuất chỉ dùng làm phân bón

So với phương pháp trực tiếp, các phương pháp gián tiếp có ưu điểm là đơn giản,

dễ thực hiện; hiệu suất thu hồi dầu cao; chất lượng sản phẩm thu được tương đối tốt Bên cạnh đó, thiết bị sử dụng đơn giản, rẻ tiền, thích hợp với những xưởng chế biến dầu quy mô nhỏ ở vùng ngư nghiệp Tuy nhiên, nhược điểm chung của các phương pháp này là thời gian tách dầu dài hơn so với phương pháp rán; việc tách dầu phải thực hiện gián đoạn; khó cơ giới hóa tự động hóa và phải qua công đoạn sấy khô

1.2.3.3 Phương pháp tách chiết sử dụng dung môi hữu cơ

Nguyên lý: Quá trình chiết bằng dung môi hữu cơ là sự rút dầu trong nguyên liệu

bằng một chất hoà tan khác (là dung môi) nhờ quá trình khuyết tán giữa các chất có

nồng độ khác nhau Quá trình trích ly dầu gọi là trích ly chất rắn Quá trình chiết được thực hiện dựa trên khả năng hòa tan của dầu trong các dung môi hữu cơ không phân cực như: benzen, hexan, dicloetan,… Sau khi hòa tan, ta được hỗn hợp gồm dung môi

và dầu, sau đó tiến hành tách dung môi từ hỗn hợp này để thu dầu [27], [59], [84]

Ưu điểm:

Phương pháp này có thể khai thác được những loại dầu có hàm lượng béo trong nguyên liệu và có thể khai thác dầu với năng suất lớn Do đó, nó mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn phương pháp ép và có khả năng tự động hóa cao Hơn nữa, phương pháp này có thể lấy được triệt để hàm lượng dầu có trong nguyên liệu

Nhược điểm:

Các phương pháp truyền thống sử dụng các dung môi hữu cơ để tách chiết dầu đã được áp dụng rộng rãi cho mục đích phân tích nhưng không được áp dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm Bởi vì, việc tách chiết dầu với dung môi hữu cơ gây nên

sự biến tính protein dẫn đến sự tổn thất các tính chất chức năng của dầu Các dung môi hữu cơ cũng ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người cũng như môi trường [84] Bên cạnh đó, dung môi còn khá đắt tiền, các vùng nguyên liệu nằm rải rác không tập trung nên phương pháp này chưa được ứng dụng rộng rãi ở nước ta

1.2.3.4 Phương pháp thủy phân bằng kiềm

Nguyên lý: Sử dụng yếu tố nhiệt độ cao và yếu tố hóa học (xút loãng), thủy phân

nhanh màng tế bào để giải phóng dầu [10]

Ưu điểm:

- Dầu có thu được có nồng độ vitamine A, D cao

- Chỉ số axit của dầu sẽ thấp

- Tốc độ thủy phân nhanh

- Có khả năng cơ giới hóa, tự động hóa

Nguyên lý: Tại hoặc vượt trên nhiệt độ tới hạn (31,10C) và áp suất tới hạn (7,39 MPa), CO2 chuyển thành thể lỏng Lúc này, nó vừa có khả năng hòa tan tốt vừa có tính chất vận chuyển tốt Khi tiếp xúc với nguyên liệu, CO2 siêu tới hạn sẽ khuếch tán vào bên trong nguyên liệu, hòa tan và tách dầu ra khỏi nguyên liệu [64]

Ưu điểm: ưu điểm chính của phương pháp này là không có dung môi còn sót lại

trong sản phẩm Ở nhiệt độ và áp suất thường, CO2 chuyển lại thành dạng khí và bay hơi Chất lỏng này là một dung môi trơ, không độc, rẻ tiền, không gây cháy nổ và an toàn Các chất lỏng siêu tới hạn có độ nhớt thấp hơn và khả năng khuếch tán cao hơn các dung môi truyền thống, vì vậy cải thiện được quá trình chuyển khối từ các vật liệu rắn và lọc, và do đó làm giảm tổng thời gian cần thiết để tách chiết [59] Hơn nữa, vì mật độ phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ, năng lực hòa tan của CO2 siêu tới hạn phù hợp để hòa tan nhiều loại chất tan khác nhau, điều này rất có lợi cho quá trình tách dầu Bởi vì, dầu cá có thể được chia thành nhiều phần để phân riêng các axit béo tự do hoặc để thu được hàm lượng cao các thành phần khác nhau dựa trên trọng lượng phân

tử hoặc mức độ bão hòa của chúng [84]

Nhược điểm: Chi phí tương đối cao của thiết bị tách chiết áp suất cao là nhược

điểm chính của công nghệ này

1.2.3.6 Phương pháp thủy phân bằng enzyme

a Nguyên lý của phương pháp

Trong quá trình thủy phân protein, đầu tiên nguyên liệu được nghiền nhỏ Quá trình thủy phân bằng enzyme làm phá vỡ các phân tử protein mạch dài thành một loạt các peptide nhỏ hơn và các amino axit, đồng thời làm phá vỡ các mô (Dumay và cộng

sự, 2006) [47], thúc đẩy dầu được giải phóng ra ngoài dễ dàng hơn Điều này cũng làm thay đổi các tính chất của protein, từ không tan thành tan trong nước

b Ưu điểm của phương pháp

Ưu điểm chính đối với phương pháp tách chiết dầu bằng enzyme là có thể được tiến hành dưới các điều kiện nhẹ nhàng như: nhiệt độ thấp ( < 600C) nên hạn chế sự oxy hóa các axit béo không bão hòa đa nối đôi (PUFA), không sử dụng dung môi hữu

cơ và quá trình thủy phân tiến hành trong một khoảng thời gian ngắn (Mbatia, 2011) [73] Do đó, dầu thu được có chất lượng cao hơn và an toàn hơn so với các phương

pháp truyền thống Sự phá vỡ mô tế bào bằng enzyme là một phương pháp thay thế nhiều triển vọng Không những thế, một loạt các sản phẩm phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng của người và động vật có thể thu được khi sử dụng phương pháp này Thêm nữa, các tính chất chức năng của protein được giữ nguyên, trong khi phần còn lại không bị thủy phân có thể dùng để sản xuất bột cá giàu protein chất lượng cao Sản phẩm thủy phân tạo thành cũng cung cấp một nguồn protein cá hòa tan và phospholipid rất tốt Vì vậy, thủy phân bằng enzyme có thể mang lại việc thu hồi nhiều sản phẩm (gồm dầu cá, bột đạm thủy phân, bột khoáng và bột protein không tan), dẫn đến việc sử dụng tối đa các phế liệu từ quá trình chế biến cá [73], [74], [84]

c Sơ đồ tách dầu theo phương pháp thủy phân bằng enzyme

Sơ đồ Hình 1.5 thể hiện các công đoạn chính của một quá trình thủy phân phế liệu cá để thu dầu:

Hình 1.4 Các công đoạn chính của quá trình thu hồi dầu bằng phương pháp

thủy phân (Mbatia, 2011) [73]

d Sự thủy phân các phế liệu cá bằng các enzyme protease thương mại và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân thu hồi dầu

 Sự thủy phân các phế liệu cá bằng các enzyme thương mại

Việc sử dụng các enzyme bên ngoài (bổ sung) làm cho quá trình thủy phân dễ kiểm soát và thời gian thủy phân cũng được giảm xuống Việc sử dụng tỷ lệ enzyme/cơ chất và thời gian phản ứng thích hợp cho phép cải thiện hiệu suất thu hồi dầu Xấp xỉ 80% tổng lượng lipid có thể được phân tách từ phế liệu cá sau khi thủy phân bằng enzyme (Mbatia, 2011) [73]

Xương

Phần Lỏng

Cặn Dịch lỏng Nhũ tương Dầu

Năm 2002, Liaset và cộng sự đã sử dụng enzyme Protamex để thủy phân các phần còn lại của cá hồi sau khi fillet Kết quả nghiên cứu cho thấy sau khi thủy phân với các điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme Protamex, phần lipid thu được sau quá trình ly tâm xấp xỉ 77% lượng lipid tổng số có trong nguyên liệu ban đầu và phần lipid này có chứa hàm lượng EPA và DHA cao [66]

Linder, Fanni, và Parmentier (2005) đã sử dụng các enzyme thương mại khác nhau: Alcalase, Neutrase và Flavourzyme để tách chiết dầu từ đầu cá hồi đã nghiền nhỏ Họ kết luận rằng hiệu suất thu hồi dầu cao nhất (17,4% sau 2h) đạt được khi sử dụng Alcalase, gần với hiệu suất thu hồi dầu đạt được bằng phương pháp Bligh and Dyer (20%) [69]

Slizyté và cộng sự (2005) đã nghiên cứu sự thủy phân các phế liệu của cá tuyết bằng enzyme Flavourzyme và Neutrase tương ứng Kết quả cũng cho thấy hiệu suất thu hồi lipid trong pha dầu cao [99]

Sathivel và cộng sự (2005) nghiên cứu thủy phân đầu cá hồi đỏ bằng các loại enzyme thương mại như Alcalase, Flavourzyme 500L, Palatase 2000L và Neutrase Các tác giả này kết luận rằng quá trình tách chiết dầu cá bằng việc sử dụng công nghệ enzyme có hiệu suất thu hồi dầu tốt hơn so với các phương pháp nhiệt [86]

Dumay và cộng sự (2006) đã nghiên cứu hoàn thiện quy trình thu hồi lipid và phospholipid từ nội tạng cá mòi sử dụng các enzyme thương mại như: Flavourzyme, Protamex, Alcalase Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng lipid tổng số trong các phần chất lỏng sau khi ly tâm (phần dầu và phần dung dịch) tăng lên (ít nhất 85% các lipid đã được xác định có trong nguyên liệu có mặt trong các pha này) Điều này có thể giúp cải thiện sự thu hồi lipid đối với các ứng dụng mang tính thương mại [47]

Ngoài ra còn nhiều công trình nghiên cứu khác liên quan như: Shahidi và cộng sự (1995), Gbogouri và cộng sự (2006) đã nghiên cứu quá trình thủy phân đầu cá hồi tươi bằng các enzyme Alcalase, Neutrase và Protamex [91], [54] Mahmoud và cộng sự (2008) đã nghiên cứu về quá trình tách chiết dầu từ trứng cá hồi bằng enzyme Alcalase, Neutrase và Protamex [71]

 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu

Nồng độ enzyme: đã được báo cáo là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến việc nâng cao

quá trình giải phóng các lipid và phospholipid từ các phế liệu cá Tuy nhiên, việc tăng lượng enzyme lên vượt quá một nồng độ giới hạn nhất định không có tác dụng cải thiện hiệu suất thu hồi dầu nữa Vì vậy, tỷ lệ enzyme/cơ chất tối ưu rất quan trọng trong việc thu hồi dầu tối đa (Mbatia, 2011) [73]

Thời gian thủy phân: Theo Chantachum và cộng sự (2000), Diniz và cộng sự (1997),

thời gian thủy phân có ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu nhưng thời gian thủy phân quá dài cũng không dẫn đến hiệu suất thu dầu tăng lên [39], [45] Sự thủy phân các mô đạt được ở giai đoạn đầu của quá trình thủy phân (1-3h), có thể đã đủ khả năng để giải phóng các lipid Điều này được giải thích là do các amino axit kỵ nước lộ ra càng nhiều khi mức độ thủy phân tăng sẽ tương tác với các phân tử lipid được giải phóng hình thành các phức chất lipid – protein (Mbatia, 2011) [73]

Hàm lượng nước: Phế liệu cá chứa trên 60% nước Sự làm loãng phế liệu trước khi

thủy phân dẫn đến hiệu suất thu dầu giảm xuống Điều này được cho là do sự hình thành lớp nhũ tương lipid – protein Hàm lượng nhũ tương tăng lên cùng với sự tăng hàm lượng nước trong suốt quá trình thủy phân Trong quá trình thủy phân phế liệu cá tuyết và cá hồi, người ta nhận thấy rằng hiệu suất thu hồi dầu cao nhất đạt được khi không bổ sung thêm nước vào cơ chất, trong khi sự pha loãng tỷ lệ 1:1 (w/v) dẫn đến hiệu suất thu dầu giảm và phần nhũ tương hình thành lớn Tuy nhiên, việc bổ sung nước vào hỗn hợp thủy phân dẫn đến hiệu suất thu hồi các protein hòa tan trong dịch thủy phân tăng lên Tuy nhiên, rất khó để thu được hiệu suất protein hòa tan và lipid tối đa trong cùng các điều kiện thủy phân (Mbatia, 2011) [73]

Nhiệt độ thủy phân: nhiệt độ thủy phân có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất thu hồi

dầu Bởi vì, mỗi loại enzyme chỉ thích hợp hoạt động trong một khoảng nhiệt độ nhất định Tại nhiệt độ thủy phân tối ưu, hoạt động thủy phân của enzyme đạt hiệu quả cao nhất Vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác chỉ tăng theo nhiệt độ trong một giới hạn xác định mà ở đó phân tử enzyme vẫn còn bền chưa bị biến tính [23]

1.2.4 Tiêu chuẩn chất lượng dầu cá thô

Hiện nay trên thế giới, theo Khiari (2010), dầu cá thô sản xuất ra được đánh giá

chất lượng theo tiêu chuẩn Codex Alimentarius (Codex Alimentarius Commission,

2005) [42] đối với dầu cá thô Theo đó, chỉ số axit của dầu cá thô đạt tiêu chuẩn phải thấp hơn giới hạn 4,0 mg KOH/g và chỉ số peroxyt thấp hơn 15 meq O2/kg

Theo Bimbo (1998) [36], các chỉ tiêu chất lượng của dầu cá thô thu được nằm trong khoảng giới hạn nhất định, thể hiện trong Bảng 1.4

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu chất lượng của dầu cá thô [36]