Nghiên cứu chế độ thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme protamex và flavourzyme

phẩm khác nhau, yêu cầu về thành phần hóa học các đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân cũng khác nhau, vì vậy việc nghiên cứu về chế dộ thủy phân của các enzyme trên đầu tôm có thể

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

*************

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY PHÂN ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG

BẰNG ENZYME PROTAMEX VÀ FLAVOURZYME

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN THỊ MỸ HƯƠNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ BÍCH DÂNG

Mã số sinh viên: 57132169

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt đề tài này, trước tiên tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm lời cảm ơn chân thành đã giúp hoàn thành tốt công tác nghiên cứu tại Trường trong những tháng qua

Với sự quan tâm, dạy dỗ và chỉ bảo tận tình, chu đáo của thầy cô đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian làm báo cáo tốt nghiệp, đến nay tôi đã hoàn thành báo cáo tốt nghiệp, đề tài: “Nghiên cứu chế độ thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Protamex và Flavourzyme”

Để có được kết quả này, tôi xin đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành tới cô TS Nguyễn Thị Mỹ Hương người đã trực tiếp hướng dẫn động viên tận tình chỉ bảo và có những góp ý bổ ích cho tôi trong suốt thời gian thực hiện hoàn thiện đề tài

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới tập thể cán bộ các phòng thí nghiệm Trung tâm thí nghiệm và thực hành – Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của nhiều giáo viên của khoa công nghệ thực phẩm cùng gia đình và bạn bè Qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người đã giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu

Và trên hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình và những người thân yêu luôn sát cánh bên tôi, hỗ trợ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể chuyên tâm học tập, làm việc và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, ngày 20 tháng 07 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Bích Dâng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI MỞ ĐẦU iv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Khái quát về phế liệu tôm 3

1.1.1 Tình hình đánh bắt và nuôi tôm ở Việt Nam 3

1.1.2 Tình hình chế biến xuất khẩu ở Việt Nam 4

1.1.3 Phụ phẩm đầu tôm 5

1.2 Tổng quan về enzym protease và sự thủy phân protein bằng enzyme protease 10

1.2.1 Giới thiệu về enzyme protease và một số enzyme protease thương mại 10

1.2.2 Qúa trình thủy phân Protein 12

1.3 Sản phẩm thủy phân và ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein 16

1.3.1 Các sản phẩm thủy phân 16

1.3.2 Đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân 17

1.3.3 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein 20

1.4 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về sự thủy phân Protein 22

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 22

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 24

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.1.1 Đầu tôm thẻ chân trắng 25

2.1.2 Enzyme Protamex và Flavourzyme 26

2.1.3 Hóa chất trang thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 27

2.2 Phương pháp nghiên cứu 27

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của phê liệu đầu tôm thẻ chân trắng 27 2.2.2 Quy trình dự kiến sản xuất dịch thủy phân từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme

2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân 31

2.3 Phương pháp phân tích 40

2.3.1 Phương pháp phân tích 40

2.3.2 Phương pháp xác định đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân protein 40

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 42

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học của đầu tôm 43

3.2 Kết quả xác định các thông số kỹ thuật thích hợp cho quá trình thủy phân đầu tôm bằng enzyme Protamex 43

3.2.1 Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp 43

3.2.2 Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp, nhận xét và thảo luận 45

3.2.3 Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp, nhận xét và thảo luận 48

3.3 Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme và thời điểm bổ sung enzyme Flavourzyme thích hợp 50

3.4 Đề xuất quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân 53

3.4.1 Đề xuất quy trình sản xuất bột thủy phân protein bằng sự kết hợp của hai enzyme Protamex và Flavourzyme 53

3.4.2 Đánh giá thành phần hóa học và các đặc tính chức năng có trong bột 56

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 60

4.1 Kết luận 60

4.2 Đề xuất ý kiến 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

Tài liệu tiếng Việt 61

Tài liệu tiếng Anh 62

Trang web 65

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần khối lượng cơ bản của phụ phẩm tôm thẻ chân trắng 5

Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản của dịch ép tôm thẻ chân trắng 7

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của đầu tôm 43

Bảng 3.2 Chất lượng cảm quan của sản phẩm bột thủy phân protein từ đầu tôm 56

Bảng 3.3 Thành phần hóa học của sản phẩm bột thủy phân protein từ đầu tôm 57

Bảng 3.4 Đặc tính chức năng của sản phẩm bột thủy phân protein từ đầu tôm 57

Bảng 1 Hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac trong dịch thủy phân protein ở các mẫu có tỷ lệ enzym khác nhau 66

Bảng 2 Hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng amoniac trong dịch protein thủy phân ở các mẫu có nhiệt độ thủy phân khác nhau 67

Bảng 3 Hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac trong dịch protein thủy phân ở các mẫu có thời gian thủy phân khác nhau 67

Bảng 4 Hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng amoniac trong dịch protein thủy phân ở các mẫu kết hợp giữa enzyme Flavourzyme vs enzyme Protamex 68

Bảng 5 Thành phần hóa học và đặc tính chức năng của sản phẩm bột thủy phân protein từ đầu tôm 69

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tình hình xuất khẩu thủy sản Việt Nam (2004-2018) 4

Hình 2.1 Đầu tôm thẻ chân trắng 25

Hình 2.2 Đầu tôm thẻ chân trắng đang được xay nhuyễn 25

Hình 2.3 Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu tôm 27

Hình 2.4 Sơ đồ dự kiến sản xuất dịch thủy phân protein từ đầu tôm 29

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp 32

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với Protamex 34 Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp đối với Protamex 36

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme và thời điểm bổ sung thích hợp khi kết hợp với enzyme Protamex (Fla: Flavourzyme; Pro: Protamex) 38

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Protamex đến hiệu suất thu hồi nitơ 44

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Protamex đến hàm lượng nitơ amoniac 44

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất thu hồi nitơ 46

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hàm lượng nitơ amoniac 46

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi nitơ 48

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng nitơ amoniac 49

Hình 3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme và thời điểm bổ sung enzyme Flavourzyme đến hiệu suất thu hồi nitơ 51

Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme và thời điểm bổ sung enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nitơ amoniac 51

Hình 3.9 Sơ đồ quy trình sản xuất dịch thủy phân từ đầu tôm thẻ chân trắng 53

Hình 3.10 Nguyên liệu được xay nhỏ 54

Hình 3.11 Dịch thủy phân sau khi bất hoạt enzyme 55

Hình 3.12 Dịch thủy phân đem đi ly tâm 55

Hình 3.13 Bột thủy phân 56

Hình 3.14 Bột thủy phân 57

LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, ngành chế biến thủy sản ngày càng phát triển và đang

là ngành mũi nhọn của đất nước, góp phần đưa nền kinh tế của nước ta đi lên Nhưng bên cạnh đó, nó cũng để lại nhiều trở ngại đáng quan tâm, một lượng nguyên liệu còn lại sau quá trình chế biến được xuất khẩu tôm tại các nhà máy thải ra chủ yếu như đầu, vỏ chiếm khoảng 30-40% tổng khối lượng nguyên liệu và rất dễ gây ô nhiễm môi trường nếu không có biện pháp xử lý kịp thời

Đặc biệt, Tôm là một loài cũng có giá trị về mặt kinh tế khá cao, được nước ta và nhiều nước khác trên thế giới sử dụng và quan tâm Các sản phẩm chủ yếu của tôm là dạng bóc vỏ bỏ đầu, tẩm bột đông lạnh hay tôm nguyên con đông lạnh Sau quá trình chế biến tôm thì lượng nguyên liệu còn lại chủ yếu là đầu, và vỏ Vì thế cần có biện pháp thích hợp để tận dụng nguồn nguyên liệu này

Hiện nay, kỹ thuật đã được phát triển trong việc khai thác và thu hồi những sản phẩm phụ có giá trị sinh học cao như phân bón, thức ăn gia súc, thức ăn thủy sản Ngoài

ra, dịch thủy phân protein được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp Gần đây, thủy phân protein từ các nguyên liệu thủy sản đã trở thành phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm do hàm lượng protein cao Vì thế, hướng sản xuất ra sản phẩm có giá trị cao

từ việc tận dụng nguồn phế liệu bằng phương pháp thủy phân protein bằng enzyme để phục vụ cho nhu cầu của con người và giảm thiểu ô nhiễm môi trường đang là một vấn

đề rất cần thiết

Từ yêu cầu thực tiễn đó, một trong những hướng giải quyết là thủy phân protein

từ đầu tôm Thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme protease thương mại có nhiều thuận lợi trong việc kiểm soát các quá trình thủy phân và do đó giảm thiểu các phản ứng không mong muốn, giảm ô nhiễm môi trường Đây là một phương pháp tiên tiến và có hiệu quả trong việc thu hồi các chất dinh dưỡng từ đầu tôm và đã được các nhà nghiên cứu khoa học trên thế giới quan tâm Sản phẩm thủy phân protein từ đầu tôm có nhiều acid amin cũng như khoáng và vitamin rất cần thiết cho cơ thể, có giá trị dinh dưỡng cao nên có thể được ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm cho con người Khi

phẩm khác nhau, yêu cầu về thành phần hóa học các đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân cũng khác nhau, vì vậy việc nghiên cứu về chế dộ thủy phân của các enzyme trên đầu tôm có thể nói là tiền đề cho các ứng dụng khác nhau của sản phẩm thủy phân protein, đồng thời có thể giải quyết được lượng nguyên liệu còn lại sau chế biến và có thể tăng thêm giá trị nguyên liệu còn lại

Được sự phân công của bộ môn Công Nghệ Sau Thu Hoạch, khoa Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại Học Nha Trang, dưới sự hướng dẫn của cô TS Nguyễn Thị Mỹ

Hương tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế độ thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Protamex và Flavourzyme”

Nội dung nguyên cứu:

- Xác định thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng

- Nguyên cứu các thông số và chế độ thích hợp cho quá trình thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Protamex

- Nguyên cứu các thông số và chế độ thích hợp cho quá trình thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng sự kết hợp 2 enzyme Protamex và Flavourzyme

- Đề xuất quy trình sản xuất bột thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng sự kết hợp 2 enzyme Protamex và Flavourzyme

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát về phế liệu tôm

1.1.1 Tình hình đánh bắt và nuôi tôm ở Việt Nam

Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường biển dài rất thuận lợi phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước Thủy sản là một trong những mặt hàng xuất khẩu chính của xuất khẩu Việt Nam Theo báo cáo của Tổng cục Thủy sản, giá trị sản xuất thủy sản năm 2018 đạt khoảng 228.139,8 tỷ đồng, tăng 7,7% so với năm 2017, tổng sản lượng đạt khoảng 7,74 triệu tấn, tăng 7,2%, trong đó sản lượng khai thác đạt 3,59 triệu tấn, tăng 6,0%, nuôi trồng đạt 4,15 triệu tấn, tăng 8,3% Tổng sản lượng khai thác thủy sản năm 2018 ước đạt 3.590,7 nghìn tấn (tăng 5,9% so với năm 2017), trong đó khai thác biển đạt 3.372,7 nghìn tấn, khai thác nội địa 218 nghìn tấn Sản lượng tôm thẻ chân trắng ước tính đạt 475 nghìn tấn, tăng 11,2% so với năm 2017 (http://vasep.com.vn/1192/OneContent/tong-quan-nganh.htm)

Tỷ trọng sản lượng nuôi trồng chiếm 53,0% tổng sản lượng (năm 2016 là 54,2%).Trong số đó các sản phẩm từ tôm luôn chiếm vị trí rất quan trọng, hàng năm kim ngạch xuất khẩu của các mặt hàng này đem lại lớn Trong những năm gần đây, diện tích

và sản lượng tôm nuôi không ngừng tăng, năm 2018, diện tích nuôi tôm nước lợ cả nước đạt 721,1 nghìn ha; tăng 3,8% so với năm 2017 trong đó diện tích tôm sú là 622,4 nghìn ha; tăng 3,7% và diện tích tôm chân trắng là 98,7 nghìn ha; tăng 4,7% so với năm 2017 Tổng diện tích nuôi trồng thủy sản năm 2018 ước đạt 1,3 triệu ha, bằng 106% so với cùng kỳ 2017, sản lượng nuôi dự kiến đạt 4,3 triệu tấn, tăng 8,3% (tôm các loại 800 nghìn tấn, tăng 10,5%;

Đối với tôm nước lợ: Từ cuối quý II/2018, giá tôm nguyên liệu đã tăng lên, người

nuôi tiếp tục thả giống nuôi tôm, góp phần đưa sản lượng tôm các loại đạt khoảng 800 nghìn tấn trong năm 2018, tăng 10,5% so với năm 2017

(http://vasep.com.vn/1192/OneContent/tong-quan-nganh.htm)

1.1.2 Tình hình chế biến xuất khẩu tôm ở Việt Nam

Cả nước có khoảng 160 doanh nghiệp tham gia chế biến, xuất khẩu tôm, tập trung chủ yếu ở Miền Trung, Nam Trung Bộ (Khánh Hòa, Phú Yên, Ninh Thuận, Bà Rịa – Vũng Tàu…), Đồng Bằng Sông Cửu Long (Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Cà Mau, Kiên Giang), với tổng công suất chế biến đạt gần 1 triệu tấn sản phẩm/năm (http://vasep.com.vn/1192/OneContent/tong-quan-nganh.htm)

Năm 2018, xuất khẩu thủy sản của cả nước cán đích với kim ngạch trên 8,8 tỷ USD, tăng gần 6% so với năm 2017 Xuất khẩu tôm năm 2018 không đạt kết quả như mong đợi, vì giá tôm giảm, khiến tổng giá trị xuất khẩu thủy sản bị ảnh hưởng

Năm 2018, Việt Nam XK thủy sản sang 161 thị trường so với năm 2017 có 167 thị trường 4 “thị trường tỷ đô” gồm Mỹ, EU, Nhật Bản có sự cách biệt đáng kể hơn so với năm trước Trong đó Mỹ đã vượt EU lên vị trí thị trường lớn nhất với 1,6 tỷ USD, tăng 14,5%, tiếp đến là EU với 1,47 tỷ USD, giảm nhẹ 0,6%, đứng thứ 3 là Nhật Bản với 1,38 tỷ USD, tăng 5% và Trung Quốc bị giảm 5% xuống còn 1,2 tỷ USD Mỹ, ASEAN

và Hàn Quốc đều tăng tỷ trọng trong khi EU, Trung Quốc giảm

(http://vasep.com.vn/1192/OneContent/tong-quan-nganh.htm)

Hình 1.1 Tình hình xuất khẩu thủy sản Việt Nam (2004-2018)

Nhật Bản hiện là thị trường nhập khẩu lớn nhất của tôm Việt Nam Trong top 8 thị trường nhập khẩu chính của tôm Việt Nam, Nhật Bản là thị trường duy nhất có kim

ngạch xuất khẩu tăng trưởng dương trong tháng 3 năm nay Xuất khẩu tôm sang thị trường này trong tháng 3 tăng 4,3% đạt hơn 54 triệu USD Ba tháng đầu năm, xuất khẩu tôm sang Nhật đạt 121,7 triệu USD, tăng 1,4% so với cùng kỳ năm 2018 Xuất khẩu tôm sang Nhật Bản có dấu hiệu nhích lên sau khi Hiệp định Đối tác Toàn diện và Tiến bộ xuyên Thái Bình Dương (CPTPP) có hiệu lực, tạo ra những ưu đãi về thuế suất và tác

động tâm lý tích cực tới các nhà nhập khẩu (www.vasep.com.vn)

Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan Việt Nam, tổng kim ngạch xuất khẩu tôm của Việt Nam sang Nhật Bản trong 9 tháng đầu năm 2018 đạt 453,3 triệu USD, giảm 11,7% so với cùng kỳ năm 2017 Nhật Bản hiện là đối tác nhập khẩu tôm lớn thứ

3 của Việt Nam và chiếm 17,3% tổng giá trị xuất khẩu tôm của Việt Nam

Theo VASEP, Việt Nam vẫn duy trì được vị trí số 1 về cung cấp tôm cho thị trường Nhật Bản là nhờ một số ưu thế vượt trội so với các đối thủ khác Cụ thể, sản phẩm tôm xuất khẩu của Việt Nam vào thị trường Nhật Bản được hưởng thuế suất 0% từ năm 2009 nhờ Hiệp định Thương mại tự do giữa ASEAN và Nhật Bản (AJCEP) (có hiệu lực từ 1/12/2008) Bên cạnh đó, Hiệp định Thương mại tự do song phương giữa Việt Nam và Nhật Bản (VJEPA) có hiệu lực từ 1/10/2009 cũng giúp tạo điều kiện thuận lợi nhất về thuế quan cho xuất khẩu thủy sản Việt Nam sang Nhật Bản

(http://seafood.vasep.com.vn/seafood/50_13162/vietnam-shrimp-exports-after cptpp-took-effect.htm)

the-1.1.3 Phụ phẩm đầu tôm

1.1.3.1 Thành phần khối lượng phụ phẩm đầu tôm

Thành phần phụ phẩm tôm bao gồm đầu tôm và vỏ tôm Ngoài ra trong quá trình sản xuất còn có các mảnh tôm đứt gẫy nhưng số lượng ít Chủ yếu vẫn là đầu tôm và vỏ tôm

Bảng 1.1: Thành phần khối lượng cơ bản của phụ phẩm tôm thẻ chân trắng

(Đặng Thị Hiền,2008)

Đầu tôm ngay ban đầu trong qua trình sơ chế bị loại bỏ Vì vậy phế liệu đầu được tập trung tách riêng còn vỏ tôm qua quá trình xử lý tùy theo từng dạng sản phẩm mà người loại bỏ hay giữ lại

1.1.3.2 Thành phần hóa học của phế liệu đầu tôm

Thành phần hóa học của đầu và vỏ tôm gồm có protein, chitin, khoáng, sắc tố Tỷ

lệ các thành phần khác nhau đối với đầu, vỏ là không ổn định, chúng thay đổi theo giống, loài, đặc điểm sinh thái, sinh lý … Thành phần chitin và protein trong vỏ tôm tươi tương ứng là 4,5% và 8,5%

Hàm lượng chitin, protein, khoáng và carotenoid trong phế liệu tôm thay đổi rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bóc vỏ trong quá trình chế biến cũng như phụ thuộc vào loài, trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản Vỏ giáp xác chứa chủ yếu là protein (30-40%), khoáng (30-50%), chitin (13-42%)

Thành phần hóa học của dịch ép đầu tôm thẻ chân trắng:

* Protein trong đầu tôm tồn tại ở 2 dạng:

+ Dạng tự do: dạng này tồn tại trong nội tạng tôm hay trong cơ thịt

+ Dạng liên kết: đây là protein không hòa tan, thường liên kết với chitin, calci carbonate, với lipid tạo thành lipoprotein

* Enzyme: Enzyme của tôm có hoạt động khá mạnh cho nên tôm nhanh bị phân giải hơn động vật trên cạn Trong quá trình bảo quản ta phải ức chế hoạt động của chúng

để kéo dài thời hạn bảo quản, nhiệt độ thích hợp cho enzyme là 25-55°C Hệ enzyme thường có hoạt động mạnh đặc biệt ở cơ quan nội tạng ở đầu tôm nên rất dể bị hư hỏng

Hệ enzyme của tôm gồm:

+ Protease: là enzyme chủ yếu trong đầu tôm, chủ yếu phân giải protein thành acid amin Hoạt độ enzyme protease của đầu tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/g tươi

+ Lipase: Phân giải lipid thành glyxeryl và acid béo

+ Tyrozinase: Khi có mặt của oxi không khí thì sẽ biến Tyrozin thành Melanin có màu đen ảnh hưởng đến giá trị cảm quan và chất lượng của sản phẩm

+ Chitin: Chiếm khối lượng lớn, tồn tại ở dạng liên kết protein, canxicacbonat và nhiều hợp chất khác

+ Chất ngấm ra ở đầu tôm: Trymethylamine (TMA), Trymethylamine oxide (TMAO), Betain, các acid amin tự do, ure

N Ngoài các thành phần trên trong đầu tôm còn có nước, lipide, phosphate

* Khoáng: trong thành phần đầu tôm có chứa một lượng muối vô cơ, chủ yếu là calci carbonate

* Sắc tố: sắc tố trong đầu tôm cũng như vỏ tôm chủ yếu là astaxanthin Chất này kết hợp với protein một cách chặt chẽ Nhờ liên kết này mà thành phần astaxanthin trong

vỏ được bảo vệ, khi liên kết giữa astaxanthin và protein không còn nữa thì astaxanthin

dễ dàng tách ra ở trạng thái tự do và bị oxy hóa thành Astaxin

Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản của dịch ép tôm thẻ chân trắng

lồ Nó không chỉ đem lại giá trị kinh tế cao mà còn có ý nghĩa bảo vệ môi trường Vì thế, vỏ và đầu tôm đã được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi với các phương pháp truyền thống như: Sấy khô hoặc phơi nắng sau đó đem xay mịn bổ sung vào thức ăn chăn nuôi

Tuy nhiên, việc sấy khô đòi hỏi năng lượng lớn, tốn kém Phơi nắng thì phụ thuộc vào thời tiết, mất vệ sinh, và gây ô nhiễm môi trường Cả hai phương pháp này không loại được khoáng và chitin mà 2 chất này gây khó tiêu cho gia súc, gia cầm Vậy nếu lợi dụng tổng hợp phụ phẩm này bằng cách tách riêng phần protein ở đầu tôm ra phục vụ

chăn nuôi, tách hợp chất màu (Astaxanthin) để phục vụ công nghiệp nhuộm, chế biến

Chitosan để phục vụ nông nghiệp, công nghiệp, mỹ phẩm, y tế thì giá trị mang lại từ nguồn phế liệu tôm sẽ lớn hơn gấp nhiều lần so với chỉ đem phụ phẩm tôm đi sấy khô hay phơi nắng nghiền bột cho gia súc, gia cầm

Các hướng tận dụng phụ phẩm tôm:

➢ Sản xuất thức ăn chăn nuôi

Hiện nay ở nước ta đa số sử dụng phụ phẩm tôm đông lạnh để sản xuất thức ăn chăn nuôi Rất nhiều các sản phẩm thức ăn chăn nuôi nổi tiếng trên thị trường đều chứa thành phần chủ yếu là bột tôm, chiếm tới 30% Bột tôm được chế biến tốt có chứa axit amin tương tự như axit amin trong đậu tương hay trong bột cá Do vậy việc xử lý và chế biến phụ phẩm có ý nghĩa rất quan trọng trong sản xuất bột tôm có chất lượng cao Công nghệ chế biến không phù hợp thì sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

Có 3 phương pháp hiện đang được sử dụng để chế biến phụ phẩm:

- Phương pháp sấy khô bằng nhiệt: phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, có thể chế biến nhanh lượng phế liệu tôm đông lạnh, tính kinh tế cao Nhược điểm là chất lượng kém, gia trị dinh dưỡng không cao

- Phương pháp ủ xi lô: ở phương pháp này người ta sử dụng axit hữu cơ và vô cơ trong việc ủ hạn chế sự phát triển của vi sinh vật Sau khi ủ bằng các chất kiềm, chất ủ được dùng làm thức ăn chăn nuôi Phương pháp này có ưu điểm là chất lượng tốt nhưng giá thành cao và phức tạp

- Phương pháp sinh học: lên men lactic Phế liệu nghiền nhỏ phối trộn cơ chất

có bổ sung vi khuẩn hoặc không rồi đem ủ được sản phẩm dạng sệt

➢ Sản xuất bột màu Astaxanthin

Biện pháp này cũng là một hướng đi đem lại giá trị cao cho nguồn phụ phẩm tôm tại Việt Nam

Astaxanthin là một sắc tố thuộc dòng họ xanthophylle (Carotenoid), kết tinh màu

tím Chất này hiện diện trong các loài giáp xác (như cua, tôm càng, tôm sú, tôm hùm),

cá hồi, cá tráp hồng, một số cá có màu đỏ và trong lông của một số loài chim Trong các loại giáp xác thủy sản astaxanthin chủ yếu tập trung ở phần vỏ ngoài chiếm 58÷87% tổng hàm lượng carotenoid Nó thường tồn tại dưới dạng mono – hay diester với các acid béo không no mạch dài, hoặc dưới dạng phức carotenoprotein của đồng phân quang học (3S, 3‟S) Hàm lượng Astaxanthin trong vỏ tôm, cua thay đổi đáng kể tùy theo loài ( từ 10–140mg/kg trọng lượng ướt)

Trong vỏ giáp xác astaxanthin tham gia vào trong thành phần của lipoprotein, Astaxanthin tồn tại ở dạng liên kết với protein và dễ bị tách ra dưới tác dụng của nhiệt

Astaxanthin có màu đỏ, hòa tan trong dung môi hữu cơ: ete, aceton, cồn và dễ bị

tách ra dưới tác dụng của nhiệt, oxy không khí (Nguyễn Thị Hiền, 2009)

➢ Sản xuất chitin-chitosan

Đây là biện pháp sử dụng phụ phẩm chính không chỉ ở Việt Nam mà hầu hết các nước trên thế giới Sử dụng phụ phẩm tôm sản xuất chitin chitosan mang lại lợi ích kinh

tế cao và có ý nghĩa lớn bởi những công dụng tuyệt vời từ sản phẩm này

Trong động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của các vỏ một số động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn Chitin

có cấu trúc thuộc họ polysaccharide, hình thái tự nhiên ở dạng rắn

➢ Sản xuất bột đầu tôm

Nguồn nguyên liệu tôm chất lượng thấp như tôm đứt gẫy, tôm đã bắt đầu biến màu, tôm nhỏ, tôm vụn và những nguồn phế liệu tôm được tận dụng để sản xuất bột đầu tôm Đây là một nguồn protein động vật tốt cho gia súc: có khoảng 33–34% protein Ngoài

ra, bột đầu tôm còn giàu canxi 5,2%, photpho 0,9% và các nguyên tố vi lượng khác

Hiện nay, bột đầu tôm được chế biến bằng cách thủ công Nếu là tôm lớn thì người

phần chính phẩm, còn phần vỏ và đầu được phơi nắng là phần phụ phẩm được dùng cho chăn nuôi Còn nếu là tôm loại nhỏ thì tôm được cho vào bao 50 kg rồi dùng cây để đập dập cho đầu tôm tách khỏi thân tôm Phần thân tôm được tách riêng bằng cách cho tất cả lên một sàng lớn, rồi dùng tay chà xát để tách riêng ra từng phần một

Bột đầu tôm có màu khác nhau như: vàng nhạt, hồng, cam và có mùi rất đặc trưng

Có hai loại bột đầu tôm, loại có nhiều vỏ và loại có nhiều thịt

Bột đầu tôm chứa nhiều vỏ là loại bột sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi như thức

ăn cho tôm, cá Bột đầu tôm có nhiều thịt và được sản xuất với công nghệ cao hơn được ứng dụng trực tiếp làm thực phẩm cho người Các sản phẩm như bột canh tôm có bổ sung bột tôm vừa tăng giá trị dinh dưỡng vừa tạo mùi đặc trưng của sản phẩm Ứng dụng này không chỉ nâng cao được giá trị cho phụ phẩm tôm mà còn đa dạng hóa được sản phẩm thực phẩm

1.2 Tổng quan về enzym protease và sự thủy phân protein bằng enzyme protease 1.2.1 Giới thiệu về enzyme protease và một số enzyme protease thương mại

Enzyme mang đầy đủ tính chất của một chất xúc tác, nó là một trong những chất xúc tác sinh học có cường lực xúc tác mạnh hơn nhiều so với các chất xúc tác thông thường chỉ cần một lượng nhỏ cũng có thể xúc tác để chuyển một lượng cơ chất rất lớn thành sản phẩm Trong sản xuất công nghiệp, enzyme thường được dùng làm chất xúc tác để giảm thiểu các chất độc hại ra ngoài môi trường thay vì sử dụng các chất hóa học khác Đây cũng là cách gián tiếp hạn chế sự ô nhiễm môi trường phù hợp với xu thế phát

triển hiện nay (Nguyễn Đức Lượng, 2004)

Trong những năm gần đây ngành công nghệ sinh học phát triển ngày càng mạnh

mẽ và thu được nhiều lợi nhuận mang lại kinh cao Một trong những lĩnh vực quan tâm nhiều nhất của công nghệ sinh học là công nghệ sản xuất ra các chế phẩm enzyme trong

đó có enzyme protease Enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân các liên kết peptid

(-CO-NH-) trong phân tử protein và các polipeptid (Nguyễn Đức Lượng, 2004)

Do enzyme protease xúc tác thủy phân liên kết peptid nên nó được ứng dụng nhiều trong ngành công ngiệp thực phẩm: chiết protease từ dứa, đu đủ, nội tạng động vật, từ

vi sinh vật Trong công nghiệp cá, sử dụng enzyme protease thủy phân thịt cá, sản xuất nước mắm,…

Một số enzyme protease thương mại:

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại protease, một số loại protease được sử dụng phổ biến hiện nay là: Flavourzyme, Alcalase, Neutrase, Protamex…

Flavourzyme là peptidase mang cả hai hoạt tính endo và exoprotease

(aminopeptidase), được sản xuất từ quá trình lên men chìm loài Aspergillus oryzae

Enzyme này hoạt động thủy phân protein trong điều kiện trung tính hoặc axít yếu Điều kiện hoạt động tối ưu của Flavourzyme 500L là pH = 5,0–7,0, nhiệt độ khoảng 50℃ - 55℃ Flavourzyme 500L có hoạt tính 500 LAPU/g Flavourzyme có thể bị ức chế hoạt động ở 90°C trong 10 phút hoặc 120℃ trong 5 giây Đây là một trong những enzyme khi thủy phân protein thu được dịch đạm vị không đắng so với các loại enzyme thủy

phân như Neutrase, Alcalase hay Protamex (Nilsang, 2004)

Neutrase là endoprotease được chiết từ vi khuẩn được sử dụng để thủy phân protein Enzyme này chỉ cắt protein ở mức độ vừa phải hoặc tạo thành các đoạn peptid Điều kiện hoạt động tốt của Neutrase 0,8L là pH = 5,5–7,5 ở nhiệt độ 45– 55℃ Neutrase

0,8 L có hoạt tính 0,8 AU/g và bị ức chế khi pH <4 (Kamnerdpetch, 2007)

Alcalase 2,4 L (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Denmark) là protease của Bacillus icheniformis với hoạt tính endopeptidase Alcalase là enzyme thương mại thuộc nhóm

serine protease subtilisin A Hoạt tính của Alcalase 2,4L là 2,4 AU/g, bị ức chế ở pH thấp, điều kiện hoạt động tốt nhất của Alcalase là pH = 8, nhiệt độ 50 – 60℃ (Liaset,

2002)

Protamex là protease của Bacillus (Bagsvaerd, Denmark) Enzyme này có hoạt tính

endoprotease Điều kiện hoạt động tối ưu của protamex trong khoảng pH = 5,5–7,5 ở nhiệt độ 35–60℃ Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g Enzyme này cũng bị bất hoạt ở 85℃

1.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme

Enzyme mang bản chất protein, quá trình thủy phân protein bằng enzyme chịu ảnh hương bởi các yếu tố ảnh hưởng như là: nhiệt độ, pH môi trường, chất kìm hãm, chất hoạt hóa và nồng độ cơ chất Enzyme hoạt động tốt khi tất cả các yếu tố trên là phù hợp với hoạt động của enzyme đó và ngược lại enzyme hoạt động không tốt khi tất cả các yếu tố trên cản trở hoạt động của enzyme Chỉ cần thay đổi một trong số các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzyme sẽ làm giảm khả năng xúc tác hoặc bất hoạt enzyme

đó (Lê Ngọc Tú, 1998)

Cụ thể như:

* Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Enzyme là protein có hoạt tính xúc tác nên kém bền với nhiệt, chúng chỉ có hoạt tính trong khoảng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ làm chúng biến tính Trong khoảng nhiệt

độ đó, khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng thủy phân tăng Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng thủy phân do enzyme xúc tác được đặc trưng bằng hệ số:

có nhiệt độ tới hạn khoảng 70℃, với các enzyme bền nhiệt (bromelin, papin…), nhiệt

độ tới hạn có thể cao hơn Nhiệt độ thích hợp với một enzyme có sự thay đổi khi có sự thay đổi về pH, nồng độ cơ chất…

* Ảnh hưởng của thời gian:

Thời gian cũng có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của enzyme Khi enzyme tiếp xúc với cơ chất trong thời gian ngắn hiệu quả thấp vì khi đó enzyme và cơ chất chưa tiếp xúc triệt để Trong thời gian enzyme tác dụng với cơ chất sẽ tạo ra sản phẩm Ở mỗi thời gian khác nhau sản phẩm tạo ra sẽ khác nhau Ví dụ khi thủy phân protein, thời gian enzyme thủy phân cắt mạch cơ chất ngắn sản phẩm thủy phân sẽ là các đoạn mạch dài peptid, thủy phân không hoàn toàn Thời gian thủy phân dài sản phẩm thủy phân là các đoạn mạch ngắn hay là các acid amin Vì vậy, trên thực tế thời gian thủy phân phải xác định bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế cho từng quá trình thủy phân cụ thể Tùy theo mục đích thủy phân mà ta chọn thời gian thủy phân khác nhau

* Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất:

Nồng độ cơ chất có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của enzyme Tại nồng độ nhất định enzyme tiếp xúc với cơ chất triệt để, tốc độ phản ứng nhanh Dưới nồng độ cơ chất

đó, enzyme và cơ chất khó tiếp xúc phản ứng thủy phân xảy ra chậm chạp không hiệu quả Khi nồng độ enzyme và cơ chất bão hòa v = vmax thì nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất, quá trình thủy phân hầu như không tăng

* Ảnh hưởng của nồng độ enzyme:

Trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme Cũng có trường hợp nồng độ enzyme quá lớn vận tốc phản ứng tăng chậm hoặc không tăng

cơ chất cao thì lại có tác dụng kìm hãm hoàn toàn

Trường hợp đặc biệt chất kìm hãm cạnh tranh là kìm hãm bằng sản phẩm Trường hợp này xảy ra khi một sản phẩm phản ứng tác dụng trở lại enzyme và chiếm vị trí hoạt động của phân tử enzyme

+ Chất kìm hãm không canh tranh

Là chất không kết hợp vào trung tâm hoạt động mà kết hợp vào các điểm dị không gian làm thay đổi cấu trúc trung tâm hoạt động của enzyme không có lợi cho quá trình xúc tác Đặc trưng của kiểu kìm hãm này là chất kìm hãm chỉ liên kết với phức hợp ES

mà không liên kết với enzyme tự do

+ Chất kìm hãm hỗn tạp

Là chất kìm hãm không những liên kết với enzyme tự do mà còn liên kết với cả phức hợp ES tạo thành phức hợp EIS không tạo được sản phẩm P Hiện tượng kìm hãm chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất kìm hãm

Trường hợp kìm hãm enzyme bằng nồng độ cao của cơ chất gọi là kìm hãm cơ chất Kìm hãm bất thuận nghịch là chất kìm hãm có tác dụng bất thuận nghịch Đôi khi khó để phân biệt giữa thuận nghịch và bất thuận nghịch và chất kìm hãm có thể hiểu như chất kìm hãm thuận nghịch không cạnh tranh

Nhìn chung hiệu quả kìm hãm phụ thuộc nồng độ chất kìm hãm, nồng độ enzyme, thời gian tác dụng

* Ảnh hưởng của pH:

pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính enzyme và có vai trò tạo trạng thái ion hóa cho enzyme và cơ chất Sự phân li khác nhau của một phân tử protein ở các giá trị

pH khác nhau làm thay đổi tính chất của trung tâm liên kết cơ chất và hoạt động ở phân

tử enzyme, dẫn đến giá trị xúc tác khác nhau phụ thuộc vào giá trị pH Giá trị pH tối thích là giá trị pH mà tại đó cả enzyme lẫn cơ chất đạt đến trạng thái ion hóa phù hợp nhất Chúng dễ dàng tương tác với nhau nên vận tốc enzyme xúc tác tăng Độ pH môi trường cũng liên quan đến độ bền của enzyme Môi trường quá acid hay quá kiềm enzyme đều kém bền Hầu hết các enzyme hoạt động tốt ở môi trường pH xấp xỉ 7 Với từng enzyme, giá trị pH thích hợp có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại cơ chất, thay đổi Cùng 1 loại enzyme lấy từ các nguồn khác nhau pH tối thích cũng khác nhau

* Ảnh hưởng của chất kích hoạt, chất hoạt hóa:

Là chất làm tăng hoạt động của enzyme, enzyme từ không hoạt động sang hoạt động hoặc hoạt động ít chuyển sang hoạt động nhiều Chất hoạt hóa có tác dụng cắt một vài đoạn peptid đang ức chế hoạt động của enzyme để hình thành lại trung tâm hoạt động của enzyme và enzyme trở nên hoạt động Mỗi enzyme đòi hỏi một số chất hoạt hóa mang bản chất khác nhau Chất hoạt hóa có thể là các ion kim loại, phi kim làm cầu nối giữa enzyme và cơ chất hoặc làm tăng diện tích tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất

Chất hoạt hóa có thể kết hợp vào các điểm dị không gian giúp trung tâm hoạt động biến đổi theo hướng có lợi với chất xúc tác Ngoài ra chất hoạt hóa, chất kích hoạt còn

có vai trò phục hồi nhóm chức chƣa hoạt động hoặc hoạt động ít trở nên hoạt động mạnh

mẽ hơn

* Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung:

Nước có khả năng điều chỉnh phản ứng thủy phân, nước là môi trường tăng cường quá trình phân cắt các liên kết nhị dương là môi trường khuyếch tán enzyme và cơ chất tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra

* Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc:

Quá trình thủy phân cũng bị ảnh hưởng bởi diện tích tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất Diện tích tiếp xúc càng lớn thì quá trình thủy phân xảy ra càng nhanh và ngược lại nếu diện tích tiếp xúc càng nhỏ thì quá trình thủy phân xảy ra chậm hoặc không xảy ra

Vì vậy đối với nguyên liệu có kích thước lớn thường được làm nhỏ để làm tăng thêm hiệu quả thủy phân

1.3 Sản phẩm thủy phân và ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein

1.3.1 Các sản phẩm thủy phân

1.3.1.1 Dịch thủy phân Protein

Dịch thủy phân protein là sản phẩm của quá trình thủy phân, khi cô đặc thì chúng

sẽ thành dịch protein cô đặc Dịch thủy phân thường có màu vàng nhạt, có mùi tự nhiên thơm đặc trưng

Thành phần dịch thủy phân protein gồm: các acid amin, các peptid, một lượng nhỏ khoáng và lipid

1.3.1.2 Bột thủy phân protein

Bột thủy phân protein cũng là một trong các dạng của quá trình thủy phân từ tôm

và cá Dịch thủy phân protein được đem đi sấy phun hoặc sấy chân không thăng hoa thì thu được bột thủy phân protein (bột protein hòa tan) Thực chất của quá trình sản xuất bột protein từ tôm bằng phương pháp sử dụng protease là quá trình thủy phân protein để tạo các peptide và các acid amin dưới tác động của hệ protease nội tại và enzyme bổ sung từ ngoài vào

Bột thủy phân protein có hàm lượng protein cao, có giá trị dinh dưỡng cao, dễ hấp thu Bột thủy phân protein có màu trắng hơi ngả vàng nhạt hay vàng nâu tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu Mùi thơm tự nhiên đặc trưng, khi cho vào nước dễ tan

Bột thủy phân protein thường được sản xuất từ các loài thủy sản kém giá trị kinh

tế hoặc từ các phụ phẩm

1.3.2 Đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân

Một số đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân protein là: Độ hòa tan, khả năng tạo bọt và ổn định bọt, khả năng giữ nước, khả năng tạo nhũ tương, khả năng chống oxy hóa… Mỗi đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân protein phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nguyên liệu thủy phân, phương pháp thủy phân (sinh học, hóa học), chế độ thủy phân…

1.3.2.1 Độ hòa tan

Độ hòa tan là một trong những đặc tính quan trọng nhất của sản phẩm thủy phân protein, đặc biệt đối với sản phẩm thủy phân protein được sử dụng trong các thức uống Nhiều đặc tính khác như khả năng nhũ hóa và tạo bọt bị ảnh hưởng bởi độ hòa tan

Sự thủy phân protein bằng enzym làm tăng độ hòa tan của protein Sản phẩm này

có tính tan tăng đáng kể so với nguyên liệu ban đầu, nguyên nhân chính là do quá trình thủy phân đã tạo ra nhiều peptit nhỏ hơn và các axit amin, làm lộ ra các nhóm phân cực, như nhóm amin (-NH2) và nhóm carboxyl (-COOH), thúc đẩy sự tương tác với nước

Sự gia tăng của các nhóm amin và carboxyl cuối mạch làm gia tăng lượng nước hấp thu,

tăng khả năng hòa tan trong nước của sản phẩm (Wilde, 1996)

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan của protein: (Lê Ngọc Tú và cộng sự, 2003)

- Bản chất của protein:

+Thành phần và trật tự sắp xếp của các acid amin

+ Vị trí của các nhóm ưa nước và kỵ nước

+ Khả năng kết kợp với nước của các nhóm phân cực: Các phân tử nước lưỡng cực được hấp thụ bởi các nhóm phân cực trên bề mặt protein tạo thành màng nước bao quanh phân

tử protein → lớp vỏ hydrat:

Nhóm COOH của acid aspartic, acid glutamic nhóm NH2 của lysine

Nhóm OH của Serine, Threonine

- Bản chất dung môi:

Dung môi có vai trò làm thay đổi khả năng ion hóa do đó làm thay đổi độ hòa tan của protein Các dung môi như etanol, acetone khi thêm vào dung dịch nước protein sẽ

làm giảm hằng số điện môi của môi trường Các lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử protein sẽ giảm do đó làm protein tập hợp lại và kết tủa

- Nhiệt độ và pH:

Độ hòa tan của protein tăng khi nhiệt độ tăng từ 0 đến 50℃ Ở nhiệt độ cao hơn 50℃, chuyển động nhiệt của các phân tử protein đủ lớn để phá vỡ các liên kết vốn làm bền cấu trúc bậc 2 và 3 của protein do đó protein sẽ tập hợp lại

Khi pH cao hoặc thấp hơn điểm đẳng điện, protein sẽ tích điện âm hoặc dương, khi đó các phân tử nước sẽ tương tác với những phần tích điện này do đó góp phần làm cho protein hòa tan Quá trình thủy phân làm gia tăng số lượng các nhóm phân cực, thúc đẩy sự tương tác với nước hay nói cách khác ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của sản phẩm thủy phân protein

Thông thường, các thực phẩm dạng lỏng và giàu protein thì người ta mong muốn protein phải ở trạng thái hòa tan cao Vì vậy, độ hòa tan là một chỉ số rất quan trọng đối với protein được sử dụng trong đồ uống Chẳng những thế người ta còn mong muốn các protein này tan được trong các pH khác nhau và bền nhiệt Biết được khả năng hòa tan của protein trong các điều kiện khác nhau cũng sẽ là những gợi ý tốt trong việc định hướng ứng dụng protein này

1.3.2.2 Khả năng tạo bọt

Bọt thực phẩm là hệ phân tán của các bọt khí trong một pha liên tục lỏng hoặc bán rắn có chứa một chất hoạt động bề mặt hòa tan Trong nhiều trường hợp, khí là không khí, thường là khí cacbonic và pha liên tục là một dung dịch hoặc một huyền phù nước chứa protein Sự hình thành bọt có liên quan đến sự di chuyển, khuếch tán và sắp xếp lại cấu trúc của các phân tử protein tại bề mặt nước-không khí Khả năng tạo bọt phụ thuộc vào tốc độ hấp thu, tính linh hoạt và tính kỵ nước của phân tử peptit, còn sự ổn

định bọt phụ thuộc vào độ đàn hồi của màng (Zied Khiari, 2010)

Sự hình thành màng bền vững và bọt ổn định có thể là do sự sắp xếp lại cấu trúc bậc ba của protein ở bề mặt và duy trì một mạng lưới rộng lớn giữa các phân tử (tương tác protein-protein) Tốc độ hấp thu vào bề mặt nước-không khí bị ảnh hưởng bởi kích

thước phân tử, cấu trúc protein và tính kỵ nước của sản phẩm thủy phân (Herpandi và công sự, 2012)

Sản phẩm thủy phân protein từ phụ phẩm thủy sản có khả năng tạo bọt và làm bền bọt, chúng là chất tạo bọt tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm Sự thủy phân bằng enzym làm cải thiện khả năng tạo bọt Quá trình thủy phân protein tạo ra các peptit

có tính kỵ nước, điện tích bề mặt và cấu trúc thay đổi so với phân tử protein ban đầu Trọng lượng phân tử protein giảm làm cho chúng linh hoạt hơn, tạo thành lớp bề mặt ổn định và tăng tốc độ khuếch tán vào bề mặt, điều này dẫn đến cải thiện khả năng tạo bọt

và thúc đẩy tạo nhũ tương dầu trong nước, chúng có đặc tính tạo nhũ tương tốt Khả năng nhũ hóa và ổn định nhũ tương của sản phẩm thủy phân protein phụ thuộc vào đặc

điểm phân tử peptit, chiều dài chuỗi peptit (Kristinssonvà cộng sự, 2010)

Các protein là những chất làm bền nhũ tương trong thực phẩm Ngoài sự ảnh hưởng của đặc điểm phân tử peptit, chiều dài chuỗi peptit đến khả năng tạo nhũ tương, các yếu

tố như tốc độ khuấy trộn, nguồn protein, nhiệt độ, pH, loại dầu và hàm lượng nước cũng

có thể ảnh hưởng đến khả năng nhũ hóa (Kristinssonvà cộng sự, 2010)

1.3.2.4 Khả năng giữ nước

Khả năng giữ nước của protein có vai trò quan trọng đối với công nghiệp thực phẩm bởi vì nó ảnh hưởng đến cả đặc tính cảm quan và kinh tế của sản phẩm Sự thủy phân protein làm thay đổi khả năng hấp thu và giữ phân tử nước của protein Sự tăng của các nhóm phân cực như -COOH và -NH2 trong quá trình thủy phân có ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước hấp thu Do đó sản phẩm thủy phân protein có khả năng liên kết và giữ nước tốt

Độ thủy phân có ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của sản phẩm thủy phân protein Ví dụ khả năng giữ nước của sản phẩm thủy phân protein từ da cá chép lần lượt

là 2; 3,8 và 4,9 ml/g ứng với độ thủy phân 5,02; 10,4 và 14,9% (Nguyễn Thị Mỹ Hương,

Quá trình thủy phân cũng làm thay đổi khả năng hấp thụ và kết nối giữa các phân

tử nước từ đó ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của sản phẩm thủy phân protein Điều này được giải thích là do sự gia tăng của các nhóm carboxyl và amin cuối mạch làm gia

tăng lượng nước hấp thu (Pedro và cộng sự, 2013)

Sự hấp thụ và giữ nước của protein có vai trò rất lớn đến tính chất và kết cấu của nhiều thực phẩm như bột nhào làm bánh mì… khi nước hấp thụ vào nhưng không làm protein hòa tan sẽ làm cho protein trương lên do đó cũng sẽ tạo cho thực phẩm có độ đặc, độ nhớt và bám dính

1.3.3 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein

1.1.3.1 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm

Sản phẩm thủy phân protein thủy sản có nguồn gốc tự nhiên, an toàn, có hàm lượng protein, axit amin không thay thế cao, dễ dàng được hấp thụ, tiêu hóa và có các peptit

có hoạt tính sinh học, cho nên có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng sản phẩm thủy phân protein thủy sản làm nguồn protein cho dinh dưỡng con người và mở ra cơ hội lớn cho ngành công nghiệp thực phẩm để cải thiện chất lượng thực phẩm Sản phẩm thủy phân protein có nhiều đặc tính chức năng quan trọng như khả năng hòa tan, khả năng tạo bọt, khả năng nhũ hóa protein, khả năng giữ nước và khả năng hấp thụ dầu nên chúng được

sử dụng trong nhiều hệ thực phẩm (Phạm Thị Đan Phượng, 2012)

Nhờ tính tan tốt trong phạm vi pH rộng, sản phẩm thủy phân protein được sử dụng

để sản xuất thức uống giàu dinh dưỡng

Sản phẩm thủy phân protein có khả năng tạo bọt và làm bền bọt, do đó chúng có thể được sử dụng làm thành phần để hỗ trợ trong việc hình thành và ổn định bọt trong một số sản phẩm như bia, kem tươi, bánh ngọt, bánh mì

Sản phẩm thủy phân protein cũng được sử dụng làm thành phần để hỗ trợ trong việc hình thành và ổn định nhũ tương trong một số sản phẩm như margarin, xúc xích nhờ có đặc tính tạo nhũ tương tốt của chúng

Sản phẩm thủy phân protein có thể được sử dụng làm chất phụ gia bổ sung vào thực phẩm để giữ nước và cải thiện cấu trúc của sản phẩm Chúng được sử dụng làm chất chống biến tính protein thịt cá trong quá trình đông lạnh để duy trì chất lượng của

cá đông lạnh, ví dụ như sản phẩm thủy phân protein cá tuyết có thể thay thế hỗn hợp đường và sorbitol với tỉ lệ 1:1 để hạn chế sự mất nước, chống biến tính protein của thịt

cá xay đông lạnh (Vũ Hồng Thiên và cộng sự, 2009)

Ngoài ra, hoạt tính chống oxy hóa của sản phẩm thủy phân cá cũng có thể được ứng dụng để hạn chế sự oxy hóa lipit trong sản phẩm thực phẩm và kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm Sự oxy hóa lipit gây ra mùi vị khó chịu và tạo ra các sản phẩm có tiềm

ẩn gây độc hại Các chất chống oxy hóa không chỉ cải thiện sự ổn định lipit và các sản phẩm chứa lipit mà còn được sử dụng để bảo quản sản phẩm thực phẩm bằng cách làm chậm sự biến màu và sự hư hỏng gây ra do sự oxy hóa Điều này góp phần làm tăng thời hạn sử dụng thực phẩm Sản phẩm thủy phân protein từ cá rô phi có thể được sử dụng

để hạn chế sự oxy hóa lipit trong miếng cá nục phi lê

1.1.3.2 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein trong lĩnh vực dược phẩm

Sản phẩm thủy phân được tạo ra từ protein cá có các hợp chất có hoạt tính sinh

học và có thể được sử dụng trong lĩnh vực dược phẩm.(Liaset và cộng sự 2002)

Người ta quan tâm đến việc sử dụng các sản phẩm có hoạt tính sinh học để phòng

ngừa và điều trị nhiều bệnh như rối loạn tiêu hóa.(Ho, 2002)

Tiến bộ mới trong việc thủy phân phế liệu cá bằng enzyme tạo ra các sản phẩm thủy phân protein có đặc tính dinh dưỡng, chức năng và cảm quan tốt hơn nên có thể được ứng dụng làm thành phần chức năng trong thức phẩm Sản phẩm thủy phân protein

từ thủy sản là nguồn peptide có hoạt tính chống oxy hóa, hạ huyết áp.(Pacheco-Aguilar

và công sự, 2008)

Sản phẩm thủy phân protein có khả năng chống oxy hóa, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe, hạn chế tác hại do quá trình oxy hóa gây ra Một số peptit trong sản phẩm thủy phân protein từ phụ phẩm thủy sản có khả năng chống oxy hóa có

3 đến 16 axit amin đã được xác định Ngoài ra, một số axit amin, chẳng hạn như tyrosine,

methionine, histidine, lysine và tryptophan cũng có khả năng chống oxy hóa (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2015)

1.1.3.3 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản

Cùng với sự phát triển nuôi trồng thủy sản, nhu cầu bột cá ngày càng tăng cao, trong khi đó việc sản xuất bột cá không đáp ứng đủ nhu cầu này nên các nhà máy sản xuất thức ăn cho thủy sản đã phải nhập khẩu bột cá Vì vậy, việc tìm các nguồn protein khác để thay thế một phần bột cá trong thức ăn nuôi trồng thủy sản để giảm lượng bột

cá nhập khẩu là hết sức cần thiết Trong số các nguồn protein này thì sản phẩm thủy phân protein cá là thành phần thức ăn tiềm năng mà có thể được sử dụng trong thức ăn như một nguồn cung cấp protein, một chất hấp dẫn tôm, cá và làm tăng sự ngon miệng

(Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2011)

Việc bổ sung sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng vào thức ăn cũng

đã làm tăng đáng kể tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống của tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) Nguyễn Thị Mỹ Hương (2011, 2013) đã nghiên cứu ảnh hưởng của thức ăn

có bổ sung sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ lên sự sống và phát triển của tôm

thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2011)

Ngoài việc sử dụng bột protein thủy phân từ đầu cá ngừ để sản xuất thức ăn cho tôm, dịch thủy phân protein từ cá thu cũng được sử dụng trong việc sản xuất thức ăn cho

cá hồi Sự phát triển của cá hồi tăng lên khi bổ sung dịch thủy phân protein cá thu vào

thức ăn với tỉ lệ 2% (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014)

1.4 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về sự thủy phân Protein 1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Kristinsson H.G và cộng sự (2000) đã nghiên cứu quá trình thủy phân protein

cơ thịt cá Hồi bởi hỗn hợp enzyme chiết suất từ nội tạng cá Hồi Đại Tây Dương Thí nghiệm xác định hoạt động của chymotrypsin trong thành phần serine protease

là tích cực nhất, tiếp theo là trypsin và elastase Sử dụng enzyme chiết suất từ nội tạng để thủy phân cơ thịt cá Hồi ở 40℃ tốt hơn so với 21,5℃, và rất hiệu quả so với bốn loại protease thương mại về độ thủy phân (DH), quá trình thủy phân này kéo dài trong 180 phút Dịch thủy phân protein cá Hồi từ enzyme protease thương mại với các enzyme thu hồi từ nội tạng có chứa peptid khác nhau ở cùng một độ thủy phân khi phản ứng diễn ra ở nhiệt độ 21,5℃ so với 40℃, điều này cho thấy rằng hoạt động tương đối của các serine protease có thể khác nhau ở nhiệt độ phản ứng khác nhau

Liceaga-Gesualdo và Li-Chan (1999) nghiên cứu đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân protein từ cá trích (Clupea harengus) Thực hiện ở các mốc thời gian 0; 5; 10; 20; 30; 45 và 60 phút thủy phân để đo độ thủy phân Các tính chất chức năng kiểm tra

là khả năng tạo nhũ tương, khả năng tạo bọt và ổn định bọt của thủy phân Tại độ thủy phân 36% sản phẩm thủy phân protein có sự ổn định nhũ tương tốt (> 120 phút) và khả năng tạo bọt cao (142%) so với mẫu không thủy phân

Souissi và cộng sự (2007) nghiên cứu đặc tính hóa sinh và chức năng của dịch thủy phân đầu và nội tạng cá mòi (Sardinella aurita) bằng enzyme Alcalase Sản phẩm thủy phân protein với các mức độ thủy phân khác nhau (6,62%; 9,31% và 10,16%) được sản xuất từ đầu và nội tạng của cá mòi (Sardinella aurita) xử lý bằng Alcalase Dung dịch thủy phân được sấy phun, sản phẩm sau sấy phun chứa 73-75% protein và chứa hàm lượng lipid thấp Một số thuộc tính chức năng của các sản phẩm thủy phân protein cá được đánh giá và so sánh với casein Các sản phẩm thủy phân protein với độ thủy phân 10,16% có khả năng hòa tan 100% tại pH 6-10

Amiza và cộng sự (2012) nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ thủy phân lên tính chất hóa lý của sản phẩm thủy phân protein từ xương cá giò (Rachycentron canadum) bằng Alcalase Ba mức độ thủy phân đã được nghiên cứu là 53,42%; 70,81% và 95,63%

Ở độ thủy phân 95,63% sản phẩm thủy phân protein có đủ các acid amin không thay thế ngoại trừ methionine và isoleucine Nghiên cứu còn cho thấy sản phẩm thủy phân protein có màu sắc tốt, có khả năng tạo nhũ tương và tạo bọt tốt Tuy nhiên, không có khác biệt đáng kể về khả năng giữ nước, giữ dầu và độ hòa tan trong các mẫu Nghiên cứu cho thấy sản phẩm thủy phân protein từ xương cá giò là một chất tạo bọt tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm

Nemati và cộng sự (2012) nghiên cứu đặc tính của sản phẩm thủy phân protein sử dụng 3 enzyme thương mại (Alcalase, Protamex và Flavourzyme), kết quả cho thấy tổng acid amin và tỷ lệ acid amin không thay thế so với tổng acid amin có sự khác nhau giữa

3 loại enzyme nghiên cứu Cụ thể tổng acid amin (% so với protein) là 95,51%; 86,21%; 83,17% và tỷ lệ acid amin không thay thế so với tổng acid amin (% so với protein) là 54,99%; 55,38%; 54,78% tương ứng với enzyme Alcalase, Protamex và Flavourzyme

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Huỳnh Dự (2010) đã nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng enzyme protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phân vào thức ăn nuôi cá Kết quả chỉ ra rằng qua ba loại enzyme Alcalase, Protamex và Neutrase sử dụng thủy phân phế liệu mực thì Alcalase hiệu quả hơn so với hai loại enzyme còn lại Và điều kiện thích hợp nhất với enzyme Alcalase là nồng độ enzyme là 5% so với trọng lượng chất khô của phế liệu mực, pH = 7,6, nhiệt độ 53 , thời gian thủy phân 2 giờ

Nguyễn Thị Mỹ Hương (2012) đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein

từ đầu cá ngừ vây vàng bằng protease thương mại Thủy phân đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 0,5% ở nhiệt độ 45℃ và pH tự nhiên trong thời gian 6 giờ với tỉ lệ nước/nguyên liệu là 1/1 Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng độ thủy phân và tỉ lệ thu hồi nitơ trong sản phẩm thủy phân protein tăng lên cùng với sự tăng thời gian thủy phân Sau 6 giờ thủy phân, độ thủy phân đã đạt được 30,1% và tỉ lệ thu hồi nitơ là 85,1% Sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng có hàm lượng protein 88,2%; lipid 1,4%

và tro 8,3% Sản phẩm thủy phân protein này có hàm lượng acid amin không thay thế cao và có thể được sử dụng trong sản xuất thức ăn cho người và động vật Dầu đầu cá ngừ thu được từ sự thủy phân giàu acid béo omega 3, đặc biệt là acid docosahexaenoic (DHA) và acid eicosapentaenoic (EPA) Các acid béo có hàm lượng cao trong dầu đầu

cá ngừ là acid palmitic, acid stearic, acid oleic, acid docosahexaenoic (DHA) và acid eicosapentaenoic (EPA)

Nguyễn Thị Bích Phượng (2014) nghiên cứu chế độ thủy phân đầu cá hồng bằng enzyme, đặc tính dinh dưỡng và chức năng của sản phẩm thủy phân Kết quả nghiên cứu cho thấy hành phần hóa học của sản phẩm thủy phân protein đầu cá hồng bạc: protein 82,91% Acid amin không thay thế chiếm 31,12% so với tổng acid amin, độ hòa tan 93,55% tại pH=7, khả năng tạo bọt 43,5%, khả năng giữ nước là 1,9ml/g, khả năng tạo nhũ tương 32,02ml/g

Qua những nghiên cứu về thực trạng ngành thủy sản trong nước và trên thế giới hiện nay, vấn đề tận dụng nguồn phế liệu từ quá trình chế biến thủy sản, cụ thể là đầu tôm chưa được chú trọng khai thác triệt để Vì vậy, việc nghiên cứu quá trình thủy phân đầu tôm là cần thiết góp phần tăng thêm một hướng nghiên cứu mới và ứng dụng cho thực tiễn đời sống, phấn đấu đạt mục tiêu phát triển bền vững trong ngành thủy sản nói riêng và ngành công nghiệp thực phẩm nói chung

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Đầu tôm thẻ chân trắng

* Đầu tôm thẻ chân trắng

Hình 2.1 Đầu tôm thẻ chân trắng

Đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) được mua tại Công ty cổ phần Nha

Trang Seafoods-F17, phường Vĩnh Hải, thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa Đầu tôm tươi không có mùi lạ, tươi, không bị biến đỏ, biến đen, không lẫn tạp chất

Đầu tôm được đựng trong thùng xốp ướp đá ở nhiệt độ 0-4°C và chuyển về trường Đại học Nha Trang

Sau khi về phòng thí nghiệm, đầu tôm được lấy ra khỏi đá ướp, rửa sạch và đem xay nhỏ bằng máy xay có kích thước lỗ 5 mm

Hình 2.2 Đầu tôm thẻ chân trắng đang được xay nhuyễn

Sau đó trộn đều và cân cho vào túi nhựa cột chặt miệng, mỗi túi 500g và 50g để thuận lợi cho thí nghiệm

Đầu tôm được xay chưa thí nghiệm ngay thì đem bảo quản đông ở điều kiện nhiệt

độ -18°C cho đến khi sử dụng

2.1.2 Enzyme Protamex và Flavourzyme

Protamex và Flavourzyme là các enzyme protease dùng cho sự thủy phân protein được sản xuất bởi Công ty Novozyme của Đan Mạch

2.1.2.1 Enzyme Protamex

Enzyme Protamex là protease từ một chủng Bacillus của Novozyme (Đan mạch)

và hoạt động của nó được báo cáo là 1,5 AU / g Nó được sản xuất để thủy phân protein của thực phẩm Hiện nay enzyme này đang được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu và thực tiễn sản xuất (Novozymes, 2001)

Các điều kiện tối ưu của enzyme này là ở pH 5,5 - 7,5 và nhiệt độ 35 - 60 ° C Protamex bị mất hoạt tính trong 30 phút ở 50℃ khi pH = 4 và trong 10 phút tại 85℃ hoặc cao hơn (Novozymes, 2001)

Enzyme này bị bất hoạt ở 85℃ trong 10 phút hoặc cao hơn Tuy nhiên, sự khử hoạt tính của Flavourzyme phụ thuộc nhiều vào cơ chất, điều kiện môi trường hoạt động (nồng độ cơ chất, pH …)

Hiện nay, Flavourzyme thường được ứng dụng trên thực tế, dùng để thủy phân protein trong thực phẩm Hoạt độ của nó là 500 LAPU/g (Leucine Amino Peptidase) 1LAPU là lượng enzyme cần để thủy phân 1 µmol of L-leucine pnitroanilide trong 1 phút

2.1.2 Hóa chất trang thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

- Hoá chất: Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu đều thuộc loại tinh khiết được dùng cho phân tích

- Trang thiết bị và dụng cụ được sử dụng trong thí nghiệm gồm có:

+ Hệ thống chưng cất đạm tự động Máy đo UV- Vis Máy ly tâm Tủ host Máy xay

tôm Tủ Sấy Tủ nung Bể ổn nhiệt Cân phân tích, cân điện tử

+ Các dụng cụ thủy tinh (ống nghiệm, ống đong, pipet, cốc thủy tinh, ), cốc sấy,

nung

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng

Thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng được xác định theo sơ đồ:

Hình 2.3 Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu tôm

Thuyết minh quy trình:

Kết quả

- Tiến hành:

Đầu tôm sau khi được xay và trộn đều Sau đó tiến hành lấy mẫu đem xác định hàm lượng các thành phần hóa học như: nước, tro, lipid, protein Tiến hành phân tích theo các phương pháp:

- Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy ở 105°C đến độ ẩm không đổi theo TCVN 3700- 90

- Xác định hàm lượng tro bằng phương pháp nung ở 550-600°C theo TCVN 5105-90

- Xác định hàm lượng protein thô bằng phương pháp Kjeldahl

Hàm lượng protein thô = 6,25 * Hàm lượng nitơ tổng số

- Xác định hàm lượng lipid tổng số bằng phương pháp Folch (1957)

Mỗi thành phần hóa học lặp lại 3 lần Kết quả của thí nghiệm là trung bình cộng của 3 lần thí nghiệm trên Từ kết quả phân tích ta đưa ra kết luận về thành phần hóa học của đầu tôm

2.2.2 Quy trình dự kiến sản xuất dịch thủy phân từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Protamex và enzyme Flavourzyme

Sau khi tham khảo một số công trình nghiên cứu về sự thủy phân của nguyên liệu bằng enzyme Tôi đã đưa ra quy trình dự kiến sản xuất dịch đạm thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng như sau:

Quy trình dự kiến sản xuất dịch thủy phân từ đầu tôm bằng enzyme Protamex và Flavourzyme được thể hiện ở hình 2.4

Hình 2.4 Sơ đồ dự kiến sản xuất dịch thủy phân protein từ đầu tôm

Cặn ly tâm

Bã rắn

Thuyết minh quy trình:

* Bảo quản

Dịch thủy phân được cho vào hũ nhựa bảo quản đông trong tủ đông ở nhiệt độ 18℃ đảm bảo dịch thủy phân không bị hư hỏng do vi sinh vật

-2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân

Mục tiêu của đề tài là xác định chế độ thủy phân đầu tôm bằng enzyme Protamex

và Flavourzyme để sản xuất tạo ra dịch thủy phân protein ứng dụng trong sản xuất Với mong muốn rằng sau nghiên cứu này, sẽ tiếp tục triển khai quá trình thủy phân đầu tôm quy

mô sản xuất công nghiệp Quá trình thủy phân phải đơn giản, tiết kiệm năng lượng, ít tốn chi phí sản xuất, phù hợp với việc triển khai thực tế với quy mô sản xuất lớn sau này

Do đó trong nghiên cứu này, quá trình thủy phân được thực hiện ở pH tự nhiên của nguyên liệu Việc thủy phân ở pH tự nhiên, không điều chỉnh pH trong quá trình thủy phân sẽ tạo điều kiện thuận lợi, đơn giản khi thực hiện quá trình thủy phân ở quy mô lớn

Do đó các thông số còn lại cần nghiên cứu là xác định tỷ lệ enzyme, nhiệt độ và thời gian thủy phân

2.2.3.1 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp đối với enzyme Protamex

➢ Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyem Protamex thích hợp

Tiến hành thủy phân 6 mẫu đầu tôm đã xay nhuyễn, mỗi mẫu 50g nguyên liệu

Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ sau:

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp

Ly tâm

Dịch thủy phân protein

Chọn tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp

Mẫu 3 (0,2%)

Mẫu 4 (0,3%)

Mẫu 5 (0,4%)

Mẫu 6 (0,5%)

* Thuyết minh quy trình:

- Mục đích của thí nghiệm: Xác định được tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp cho quá trình thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng

Tỷ lệ enzyme Protamex ở 6 mẫu lần lượt là 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4% và 0,5% Thủy phân ở pH tự nhiên của tôm, với các thông số cố định cho quá trình thủy phân bằng: nhiệt độ thủy phân là 50℃, thời gian thủy phân là 4h

Trong quá trình thủy phân thường xuyên khuấy đảo và đậy giấy bạc ở các cốc Sau khi kết thúc thời gian thủy phân, lấy các cốc ra và tiến hành ức chế ở nhiệt độ 90°C trong

15 phút

Sau đó lọc hỗn hợp qua rây để tách riêng phần bã rắn và phần dịch lọc Đem phần dịch lọc đi ly tâm ở tốc độ 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm 30 phút Sau khi ly tâm ta được dịch thủy phân protein

Dịch thủy phân được đem đi xác định hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac

Từ đó chọn tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp cho quá trình thủy phân

➢ Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme Protamex

Tiến hành thủy phân 6 mẫu đầu tôm đã xay nhuyễn, mỗi mẫu 50g nguyên liệu

Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ sau:

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với

Protamex

Ly tâm

Dịch thủy phân protein

Xác định hiệu suất thu hồi

và hàm lương nitơ amoniac

Chọn nhiệt độ enzyme Protamex thích hợp

Rã đông

Thủy phân bằng enzyme Protamex (N/NL=1/1)

Tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp đã chọn ở thí nghiệm trước,

thời gian: 4h, pH tự nhiên

Mẫu 1

(40℃)

Mẫu 2 (45℃)

Mẫu 3 (50℃)

Mẫu 4 (55℃)

Mẫu 5 (60℃)

Mẫu 6 (65℃)