Nghiên cứu thu hồi protein máu cá từ quá trình chế biến cá tra

Lipid của huyết tương [16,17] Lipid của huyết tương không tồn tại ở dạng tự do, ngoài một lượng nhỏ acid béo tự do, diglycerid, triglycerid, cholesterol thì lipid của huyết tương kết hợ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ THANH HẢI

NGHIÊN CỨU THU HỒI PROTEIN MÁU CÁ TỪ QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CÁ TRA

Chuyên ngành : Khoa học và công nghệ thực phẩm Mã số ngành : 2 -11- 00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08 NĂM 2006

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS TRẦN BÍCH LAM

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS TS ĐỒNG THỊ THANH THU

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS LẠI MAI HƯƠNG

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Ngày 02 tháng 08 năm 2006

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp HCM, ngày 02 tháng 08 năm 2006

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : LÊ THANH HẢI Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 23/11/1979 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành : Khoa học và công nghệ thực phẩm MSHV: 01104284

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THU HỒI PROTEIN MÁU CÁ TỪ QUÁ TRÌNH

CHẾ BIẾN CÁ TRA

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Khảo sát hiện trạng thải bỏ máu cá

Nghiên cứu phương pháp thu hồi protein từ máu cá

Đề xuất giải pháp sử dụng phế liệu máu cá có hiệu quả

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/01/2006

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/07/2006

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN BÍCH LAM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày 02 tháng 08 năm 2006

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

∗ Cảm ơn MEï và GIA ĐÌNH đã cho con niềm tin và nghị lực

∗ Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô TS TRẦN BÍCH LAM đã tận tình

hướng dẫn, giúp đỡ, động viên em trong thời gian thực hiện luận văn này

∗ Xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô khoa Khoa học - Công nghệ thực phẩm đã truyền đạt và trang bị cho tôi những kiến thức quí báu trong hành trang vào đời

∗ Xin cảm ơn đến các Bạn K15 đã cùng giúp đỡ, động viên và sẽ chia với tôi những khó khăn, chuyên môn trong suốt khóa học

∗ Xin cảm ơn các Thầy, Cô bộ môn Công nghệ thực phẩm và các phòng thí nghiệm trực thuộc đã tạo điều kiện tốt cho tôi về cơ sở vật chất cùng với các điều kiện khác cho việc hoàn tất luận văn

∗ Xin cảm ơn cô Trần Thị Hồng Hạnh, chị Phan Thị Ngọc Tuyết, anh Nguyễn Văn Thơm, bạn Huỳnh Quang Phước, em Trịnh Hoài Đức, em Tuấn Anh… đã giúp đỡ tôi hoàn thành tốt luận văn này

Chân thành cảm ơn

TÓM TẮT

Cùng với sự gia tăng không ngừng sản lượng, các nhà máy chế biến cá cũng thải ra một lượng phế phụ liệu chiếm khoảng 50 – 60% khối lượng cá gồm đầu, xương, thịt vụn bám theo xương, da, mỡ, nội tạng và máu cá Xương, da và thịt vụn đến nay đã được tận dụng làm thức ăn chăn nuôi Riêng máu cá là một nguồn phế liệu giàu protein cũng có thể thu hồi làm thức ăn gia súc, làm phân hữu cơ, hoặc bổ sung dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật nhưng cho đến nay tại các nhà máy chế biến, máu cá hoàn toàn thải bỏ theo đường nước thải nên gây ô nhiễm môi trường và không đảm bảo vệ sinh công nghiệp

Luận văn này sẽ trình bày các kết quả nghiên cứu ban đầu về việc tách protein

từ máu cá tra thải bỏ từ ngành cơng nghiệp chế biến thủy sản Máu cá chiếm khoảng 1% thể trọng, protein chiếm 87% chất khơ Bước đầu nghiên cứu thu hồi protein từ dung dịch máu cá tra lỗng trong dịng thải cho thấy cĩ thể dùng phương pháp kết tủa protein bởi dung dịch đệm acetate 0,2M ; pH = 4 , tỉ lệ 1/27 so với dung dịch máu, kết hợp gia nhiệt ở 63 o C trong thời gian 56 phút, đạt hiệu suất thu hồi protein 91,47%

ABSTRACT

Together with the ever-increasing of processing output, the fishery manufactories eliminated a large amount of fishery waste estimating 50 – 60% of the weight of fish consisting of bone, waste meat, skin, fat, internal organs and blood Bone, skin and fragmented meat are in use as cattle-poultry feed Fish blood is fishery waste abundant in protein available for producing cattle-poultry feed, organic fertilizer, or constituent in culture media for microorganism but up to now it has completely eliminated out along with waste water, which has polutted surrounding environment

This thesis reports initial results of the research on protein extraction from waste blood solution in the catfish (Pangasius hypothalmus) processing industry There is about 1% of blood on the weight of fish and 87% protein in the dry matter The first step investigation of protein precipitation on the waste blood solution shows that we can get the productivity approximately 91.47% by the optimal experimental research method of protein precipitation with the acetate buffer solution 0.2M (pH = 4) at the rate of buffer/blood of 1/27, combined with the heating

at 63 o C within 56 minutes

MỤC LỤC

Mở đầu 1

Chương 1: Tổng quan tài liệu 1.1 Nguyên liệu cá tra 5

1.1.1 Phân loại 7

1.1.2 Đặc điểm sinh học 7

1.1.2.1 Điều kiện sinh thái 7

1.1.2.2 Hệ vi sinh vật trong cá tra 8

1.1.2.3 Mùa vụ sinh sản 8

1.1.3 Giá trị dinh dưỡng 9

1.1.4 Sản lượng, giá trị kinh tế và hiện trạng sử dụng cá tra 11

1.1.4.1 Sản lượng 11

1.1.4.2 Giá trị kinh tế 12

1.2 Lý thuyết máu động vật 14

1.2.1 Chức năng chung của máu 14

1.2.2 Các tính chất của máu động vật 15

1.2.3 Thu gôm, phân đoạn máu 15

1.3 Thành phần hoá sinh của máu 16

1.3.1 Hệ thống protein của máu 16

1.3.2 Lipid của huyết tương 18

1.3.3 Gluxit của huyết tương 19

1.3.4 Các chất điện giải và vitamin 19

1.3.5 Hồng cầu 20

1.4 Một số vấn đề thường gặp ở máu cá 24

1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và chất lượng của máu cá 24

1.6 Hiện tượng đông máu 24

1.7 Khả năng thu nhận protein từ dung dịch 26

1.7.1 Tính chất hòa tan của protein 26

1.7.2 Các phương pháp thu nhận protein từ dung dịch 27

1.7.2.1 Phương pháp kết tủa protein 27

1.7.2.2 Phương pháp siêu lọc 34

1.7.2.3 Phương pháp hấp phụ bằng polymer 34

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp 2.1 Nguyên liệu và thiết bị 36

2.1.1 Máu cá tra 36

2.1.2 Thiết bị 36

2.2 Phương pháp nghiên cứu 37

2.2.1 Sơ đồ tiến trình nghiên cứu 37

2.2.2 Thuyết minh qui trình nghiên cứu 38

2.2.2.1 Khảo sát tính chất máu cá 38

2.2.2.2 Ngiên cứu quá trình kết tủa protein máu cá 38

2.2.2.3 Tối ưu hoá quá trình kết tủa protein máu cá 43

2.2.2.4 Thu nhận chế phẩm protein 45

2.2.3 Sơ đồ khảo sát quá trình kết tủa 45

2.3 Phương pháp phân tích 45

2.3.1 Phân tích hàm lượng nitơ tổng và protein tổng 45

2.3.2 Phân tích hàm lượng chất khô 46

2.3.3 Phân tích hàm lượng tro tổng 46

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 47

2.4.1 Xác định khối lượng chất khô ở quá trình kết tủa protein 47

2.4.2 Xác định hiệu suất thu hồi chất khô 47

2.4.3 Xác định hiệu suất thu hồi protein 48

2.5 Phương pháp tối ưu hoá bằng qui hoạch thực nghiệm 48

Chương 3: Kết quả và bàn luận 3.1 Hiện trạng xử lý và khả năng thu nhận chế phẩm từ máu cá tra 51

3.1.1 Xác định tỉ lệ thu hồi máu từ nguyên liệu 51

3.1.2 Qui trình chế biến cá fillet đông lạnh 52

3.1.3 Khả năng thu nhận chế phẩm 56

3.2 Khảo sát tính chất nguồn nguyên liệu 63

3.3 Nghiên cứu quá trình kết tủa protein 63

3.3.1 Khảo sát quá trình kết tủa protein bằng nhiệt độ 64

3.3.2 Khảo sát quá trình tủa protein bằng pH ở đệm Axetat và xitrat 65

3.3.3 Ảnh hưởng đồng thời của pH và nhiệt độ 69

3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dung dịch đệm axetat 73

3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian 76

3.4 Tối ưu hóa quá trình tủa protein từ dịch máu thải 78

3.5 Đề xuất hướng ứng dụng chế phẩm 82

3.5 Sơ bộ tính toán chi phí kết tủa dịch máu thải 83

Chương 4: Kết luận và kiến nghị 4.1 Kết luận 86

4.2 Kiến nghị 87

Tài liệu tham khảo 88

Phụ lục 90

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

PTHQ : Phương trình hồi qui

STTTN : Số thứ tự thí nghiệm

TYT : Thực nghiệm yếu tố toàn phần

W/W : Khối lượng theo khối lượng

V/V : Thể tích theo thể tích

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các loài thuộc giống cá tra ở Việt Nam .6

Bảng 1.2: Thành phần thức ăn trong dạ dày cá tra đánh bắt ngoài tự nhiên 7

Bảng 1.3: Phần trăm khối lượng các phần khác nhau của cá tra .10

Bảng 1.4: Thành phần hóa học của fillet cá tra 10

Bảng 1.5: Thành phần acid amin không thay thế của cá tra và một số nguồn protein khác 10

Bảng 1.6: Hiện trạng nuôi cá tra, ba sa 11

Bảng 2.1: Thành phần hai hệ đệm Axetat và Xitrat 39

Bảng 2.2 Công thức pha chế hai hệ đệm Axetat và Xitrat 40

Bảng 2.3 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng thể tích dung dịch đệm 42

Bảng 2.4 Thí nghiệm leo dốc theo điều kiện tối ưu 44

Bảng 3.1: Hàm lượng máu cá tra 51

Bảng 3.2: Hiện trạng thải bỏ máu cá ở một số nhà máy chế biến thủy sản 56

Bảng 3.3: Một số nhà máy chế biến máu gia súc, gia cầm ở châu Âu 57

Bảng 3.4 Các đặc trưng hóa lý của nguyên liệu 63

Bảng 3.5 Kết quả tủa protein bằng nhiệt độ 64

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của pH đến quá trình kết tủa protein từ dung dịch máu cá tra (khảo sát trên hệ đệm xitrat) 65

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của pH đến quá trình kết tủa protein từ dung dịch máu cá tra (khảo sát trên hệ đệm axetat) 66

Bảng 3.8 Hiệu suất kết tủa chất khô theo pH và hệ đệm xitrat và axetat 68

Bảng 3.9 Hiệu suất kết tủa protein theo pH và hệ đệm xitrat và axetat 68

Bảng 3.10: Hiệu suất kết tủa protein ở 500C 69

Bảng 3.11: Hiệu suất kết tủa protein ở 550C 70

Bảng 3.12: Hiệu suất kết tủa protein ở 580C 70

Bảng 3.13: Hiệu suất kết tủa protein ở 620C 71

Bảng 3.14: Hiệu suất kết tủa protein ở 650C 72

Bảng 3.15: Kết quả khảo sát tỉ lệ thể tích dung dịch đệm đến hiệu suất thu hồi protein 73

Bảng 3.16: Giá trị pH của hỗn hợp dung dịch ở trước và sau khi kết tủa 75

Bảng 3.17: Hiệu suất thu hồi thay đổi theo thời gian kết tủa 76

Bảng 3.18: Kết quả thí nghiệm theo thực nghiệm TYT 23 79

Bảng 3.19: Ma trận quy hoạch với biến ảo thực nghiệm TYT 23 79

Bảng 3.20: Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa theo đường lên dốc 81

Bảng 3.21: Bảng ước tính sơ bộ chi phí kết tủa thu hồi chất khô và protein thô từ 1.000 lít dịch thải máu cá 83

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Hình thái ngoài của cá tra 5

Hình 1.2: Tình hình xuất khẩu cá tra, cá basa trong năm 2000 – 2004 13

Hình 1.3: Doanh nghiệp xuất khẩu và nước nhập khẩu cá tra 13

Hình 1.4: Sơ đồ phân đoạn máu 16

Hình 1.5: Hồng cầu máu cá 20

Hình 1.6: Cấu trúc không gian tổng thể bốn mạch của hemoglobin 22

Hình 1.7: Nhóm hem 23

Hình 3.1: Sơ đồ qui trình chế biến cá fillet và công đoạn thải máu cá 53

Hình 3.2: Hình ảnh trong công đoạn chọc huyết cá 54

Hình 3.3: Hình ảnh bồn rửa máu cá 54

Hình 3.4: Hình ảnh tháo nước thải qua cống rãnh 54

Hình 3.5: Qui trình thu hồi máu gia súc, gia cầm ở nhà máy 59

Hình 3.6: Qui trình thu hồi và tận dụng máu cá 62

Hình 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ theo thời gian đến hiệu suất tủa máu cá 64

Hình 3.8: Biểu đồ so sánh hiệu suất của quá trình kết tủa ở 500C 69

Hình 3.9: Biểu đồ so sánh hiệu suất của quá trình kết tủa ở 550C 70

Hình 3.10: Biểu đồ so sánh hiệu suất của quá trình kết tủa ở 580C 71

Hình 3.11: Biểu đồ so sánh hiệu suất của quá trình kết tủa ở 620C 71

Hình 3.12: Biểu đồ hiệu suất của quá trình kết tủa ở 650C 72

Hình 3.13: Biểu đồ biến thiên hiệu suất tủa protein theo thể tích đệm 74

Hình 3.14: Biểu đồ hiệu suất tủa protein thay đổi theo thời gian 77

Hình 3.15: Đồ thị tối ưu hóa hiệu suất tủa protein máu cá 82

Mở đầu

Nghề nuôi cá da trơn ở nước ta bắt đầu khởi sắc từ năm 1993 với sản lượng

lên tới hàng chục nghìn tấn/năm với hai loài chính là cá basa còn gọi là cá bụng,

tên khoa học là Pangasius pangasius (Hamilton); Pangasius bocourti (Sauvage) và

cá tra Pangasius micronemus hoặc Pangasius hypophthalmus Cá tra là một loài cá

đặc sản của vùng sông Mekong Sản lượng nuôi đã đạt 300.000 tấn vào năm 2005

và ước tính có thể đạt 400.000 tấn trong năm 2006 Sản phẩm chủ yếu là fillet đông

lạnh, sản lượng xuất khẩu chiếm 80%, tiêu thụ nội địa chỉ 20%

Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng không ngừng sản lượng chế biến, các nhà

máy cũng thải ra một lượng phế phụ liệu chiếm khoảng 50 – 60% khối lượng cá

gồm đầu, xương, thịt vụn bám theo xương, da, mỡ, nội tạng và máu cá Xương, da

và thịt vụn đến nay đã được tận dụng làm thức ăn chăn nuôi Riêng máu cá là một

nguồn phế liệu giàu protein cũng có thể thu hồi làm thức ăn gia súc, làm phân hữu

cơ, hoặc bổ sung dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật nhưng cho đến nay

tại các nhà máy chế biến, máu cá hoàn toàn thải bỏ theo đường nước thải nên gây

ô nhiễm môi trường và không đảm bảo vệ sinh công nghiệp

Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “ Nghiên cứu thu hồi

và tận dụng phế liệu máu cá tra ”

Mục tiêu của đề tài là: Thu hồi và tận dụng protein máu cá chống ô nhiễm môi

trường

Nội dung nghiên cứu gồm:

- Khảo sát hiện trạng thải bỏ máu cá tại nhà máy chế biến

- Nghiên cứu phương pháp thu hồi protein từ máu cá

- Đề xuất giải pháp sử dụng hiệu quả protein từ máu cá

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 NGUYÊN LIỆU CÁ TRA

1.1.1 Phân loại [4]

Hình 1.1 Pangasius hypophthalmus (Sauvage, 1878)

Họ cá tra (Pangasiidae) bao gồm một số loài cá có kích thước lớn, phân bố

khá rộng từ Tây Nam Á đến Đông Nam Á Họ cá tra hiện nay có 2 giống:

Pangasius (gồm 15 loài) và Helicophagus (có 2 loài được phát hiện)

Cá tra có tên tiếng Anh là Shutchi catfish và tên khoa học là Pangasius

hypophthalmus (Sauvage, 1878) trước đây còn gọi là Pangasius shutchi, hay

Pangasius micronemus, được tìm thấy đầu tiên ở các nước: Thái lan, Cam-pu-chia,

Việt Nam, Philipinnes, Singapore Cá tra được xếp vào nhóm cá da trơn và được

phân loại theo hệ thống (theo tác giả Trần Thanh Tòng) :

Ngành Có dây sống hoàn chỉnh Chordata

Ngành phụ Có xương sống Vertebrata

Lớp phụ Cá vây tia Actinopterygii

Tổng bộ Cá toàn xương Teleostei

Theo Tyson Roborts và Cha valit Vidthayamon (1991) có khoảng 20 loài trong

giống cá tra được tìm thấy ở Châu Á Riêng ở Việt Nam có 9 loài thuộc giống cá

này (Mai Đinh Yên, 1992):

Bảng1.1: Các loài thuộc giống cá tra ở Việt Nam

Tên khoa học Tên địa phương

1.1.2 Đặc điểm sinh học

1.1.2.1 Điều kiện sinh thái [6]

Trong tự nhiên, cá tra sống tập trung nhiều nhất ở lưu vực sông Mê Kông

(Thái Lan, Cam-pu-chia, Lào và Việt Nam) Ở nước ta, nghề nuôi cá tra đã khởi

đầu từ những năm 60 và cho đến nay, cá tra đã trở thành loài cá nuôi truyền thống

trong ao hồ của người dân ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, trong đó đầu mối

là 2 tỉnh An Giang và Đồng Tháp với sản lượng cá tra nuôi rất lớn, từ đây cá sẽ

được vận chuyển và phân phối đến các tỉnh khác

Cá tra có khả năng sống tốt trong điều kiện ao tù nước đọng hay nước luân

chuyển trong bè nuôi, hàm lượng oxy hòa tan từ 3.5 - 6.5mg/l, pH môi trường

khoảng 6.5 - 7.5 ở nhiệt độ 22 - 26oC Cá tra được biết đến là loài cá ăn tạp Trong

tự nhiên, cá tra ăn được mùn bã hữu cơ, rễ cây thủy sinh, rau quả, các loài cá tạp

nhỏ, tôm tép, cua, và các loại côn trùng có sẵn trong môi trường sống

Bảng1.2: Thành phần thức ăn tìm thấy trong dạ dày cá tra đánh bắt ngoài tự

trường nghèo dinh dưỡng và sinh trưởng bình thường Điều này đã mang lại nhiều

thuận lợi cho người dân khi nuôi, vì ngoài các loại thức ăn có sẵn trong ao, người

nuôi chỉ cần bổ sung thêm một lượng nhỏ các loại thức ăn được chế biến từ các

nguồn phụ phẩm nông nghiệp như các loài cá tạp, tấm, cám, rau muống, các dạng

thức ăn viên nhưng có thể đạt năng suất cao trong khoảng thời gian ngắn

1.1.2.2 Hệ vi sinh vật trong cá tra [15]

Cũng giống như cá basa, cá tra khi còn sống ngoài da có một lớp nhớt và là

môi trường sinh sống tốt cho vi sinh vật Số lượng vi sinh vật trên da cá từ 102 – 105

cfu/cm2 da cá Ở đây tồn tại các loại trực khuẩn sinh và không sinh nha bào như:

Pseudomonas fluorescen, Prorues vulgaris, Micrococcus soseus, E coli và một số

nấm mốc, nấm men sống trong nước

Trong mang cá có rất nhiều vi sinh vật, đa số là nhóm vi sinh vật hiếu khí:

Pseudomonas fluorescen Trong ruột cá cũng có nhiều vi sinh vật của nước, của đất

và từ thức ăn mang vào, thường thấy Clostridium sporogenes, Clostridium welchu,

Vibrio setique và nhóm E coli, số lượng vi sinh vật trong ruột cá khoảng 103 – 108

cfu/gam chất chứa trong ruột Lượng vi sinh vật trong mô cơ của cá tương đối ít:

Proteus vulgaris, Chromobacterium, E coli, Bacterium subtilis Lượng và thành

phần hệ vi sinh vật phụ thuộc vào điều kiện sống, số lượng vi sinh vật nhiễm vào

cá trong bảo quản và chế biến có vai trò rất quan trọng trong quá trình thối rữa

1.1.2.3 Mùa vụ sinh sản [4]

Cá tra không đẻ tự nhiên trong ao nuôi, cá tra cũng không có bãi đẻ ở Việt

Nam Đến mùa sinh sản, cá tra thường tập trung về Biển Hồ (Cam-pu-chia) là nơi

có điều kiện thích hợp để đẻ trứng, sau đó cá bột (trứng cá) theo dòng nước trôi về

Việt Nam, khi đó người dân mới vớt cá bột mang về thả nuôi trong ao, điều này

khiến chon người dân gặp khó khăn do lượng cá giống ít mà giá thành lại rất cao

Tuy nhiên, tháng 5 năm 1995, Việt Nam đã thành công trong việc cho sinh sản

nhân tạo để lai tạo giống cá tra, từ đó đáp ứng được nhu cầu về giống cho nghề

nuôi thương phẩm cũng như góp phần giảm chí phí mua cá giống cho người dân

Cá tra thường được nuôi theo các hình thức thâm canh, bán thâm canh với các

mô hình như ao hầm hay nuôi bè:

Nuôi ao hầm: thường với mật độ khoảng 50 con/m2 Tuy nhiên do nước trong

ao bị tù đọng, không luân chuyển, lượng oxy thấp nên thịt cá có màu vàng

Nuôi bè: khoảng 80% cá tra, cá basa được nuôi bè (bè nhỏ cho sản lượng 30

- 40tấn/vụ, bè lớn khoảng 50 - 60tấn/vụ), mật độ cá nuôi bè khoảng 90 - 150

con/m2 .Ưu điểm của hình thức này là lượng nước luôn được thay đổi, hàm

lượng oxy hoà tan cao nên thịt cá có màu trắng

Ngoài ra, trong mấy năm gần đây đã phát triển mô hình nuôi cồn và nuôi

đăng quần cũng cho hiệu quả cao

Thông thường khoảng thời gian sinh sản của cá tra kéo dài từ tháng 2 đến

tháng 10 Với tốc độ sinh trưởng nhanh trong khoảng thời gian ngắn, chỉ sau một

chu kỳ nuôi 6 tháng, cá tra đã đạt kích thước thương phẩm từ 30 - 40cm với khối

lượng 1 – 1,2kg/con, khoảng thời gian tiếp theo cá tăng trưởng rất nhanh, có khi thu

hoạch được cá có chiều dài 90cm, nặng gần 25kg, thậm chí dài đến gần 1,5m và

nặng tới 44kg/con.[5]

1.1.3 Giá trị dinh dưỡng

Không chỉ có ưu điểm là dễ nuôi, sinh trưởng với tốc độ nhanh mà cá tra còn

là một loài thủy sản có thể mang lại cho chúng ta nguồn dinh dưỡng dồi dào Đánh

giá thành phần dinh dưỡng ta thấy ít có sự khác nhau giữa các hình thức nuôi

Bảng1.3 Tỉ lệ về khối lượng các phần của cá tra trong chế biến [4]

Hình thức Fillet không Da Thịt Mỡ Nội Đầu xương,

nuôi da bụng lá tạng vây, đuôi

Cá tra nuôi ao 40,1 5,15 11,21 2,94 5,84 34,61

Cá tra nuôi

Lipid (%)

Tro (%) Cá tra nuôi ao 71,80 16,00 10,03 1,35

Cá tra nuôi bè 72,63 16,04 8,07 1,62

Bảng1.5: So sánh thành phần acid amin không thay thế trong protein cá tra

với một số nguồn protein khác

Nguồn protein Acid amin

(%) Cá Tra Cá biển Thịt bò Sữa Trứng

1

4,2

5 2,9 5,2 8,2 4,5 9,3 1,1

4,4 7,6 4,3 7,2 10,2 5,3 8,1 1,6

5,5 8,1 3.3 7,1 8,4 5,4 6,8 1,9

1.1.4 Sản lượng, giá trị kinh tế và hiện trạng sử dụng cá tra [4,5]

1.1.4.1 Sản lượng

Hiện nay, ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, cá tra là một trong những

loài thủy sản có giá trị xuất khẩu cao nhất Trữ lượng của cá da trơn mà chủ yếu là

cá tra trong những năm 1997 - 2002 tăng lên rất nhanh ở các tỉnh Đồng bằng sông

Cửu Long

Tổng sản lượng nghề nuôi cá bè da trơn của năm 2004 là 45.000 – 50.000

tấn Cá tra thu hoạch quanh năm chỉ đến những tháng trái vụ như tháng giêng,

tháng 11 và tháng 12 thì hơi ít đi Lúc này trên thị trường giá cá tăng vọt có khi tới

60.000 đ/Kg Cá tra có trọng lượng tương đối lớn ( 0,7 – 2,5 Kg/con), có phần thịt

nằm tập trung hai bên thân, phần đầu xương lớn, đặc biệt phần máu không giống

như những loài cá khác Cá dùng cho fillet có trọng lượng 0,85 – 1,4 kg/con

Nguyên liệu cá tra đem về nhà máy có ưu điểm nổi bật là rất tươi (cá sống

100%), được fillet để xuất khẩu Trong nước, cá tra, cá basa được phân phối tại 2

điểm: Từ An Giang cá được đưa về Cần Thơ và Mỹ Tho bằng ghe; từ Mỹ Tho cá

được đưa tới TP.HCM và các tỉnh Miền Đông Từ Cần Thơ cá được cung cấp cho

các tỉnh Đồng Bằng sông Cửu Long Nhìn chung mức tiêu thụ trong nước còn thấp

(khoảng 2.500 tấn/ năm)

Bảng 1.6 Hiện trạng nuôi cá tra, ba sa:

Tốc độ tăng trung bình/năm (%/năm)

A Diện

tích nuôi

1.290 2.253 2.305,5 2.717 3.200

24,6

1.1.4.2 Giá trị kinh tế [4,5]

Với sản lượng rất lớn mà lượng tiêu thụ trong nước chỉ chiếm khoảng 20%

tổng sản lượng, tức là gần 80% tổng sản lượng cá tra được xuất khẩu ra thị trường

nước ngoài, mang lại cho ngành thủy sản nói riêng và cả nước nói chung nguồn lợi

nhuận rất lớn, điều này có thể nhận thấy qua biểu đồ thống kê sau:

Diễn biến sản lượng và giá trị xuất khẩu cá tra và ba sa

2000 - 10/2004

28.66 24.54

59.06

31.67 15.43

(Triệu USD)

Hình 1.2.Tình hình xuất khẩu cá tra, cá basa trong năm 2000 – 2004

Số lượng doanh nghiệp xuất khẩu và thị trường nhập khẩu cá

tra và ba sa, 2001 - 2004

60

35 36

(Số Nước)

Hình 1.3 Doanh nghiệp xuất khẩu và nước nhập khẩu

1.2 LÝ THUYẾT MÁU ĐỘNG VẬT

1.2.1 Chức năng chung của máu [16]

Máu là một loại mô liên kết đặc biệt với thành phần cơ bản bao gồm dịch lỏng là huyết tương và phần tế bào là hồng cầu Trong cơ thể, máu đảm nhận những chức năng chính sau:

Chức năng hô hấp: hemoglobin của hồng cầu và các chất kiềm của

huyết tương chuyên chở O2 và CO2 trao đổi giữa phế nang và các tổ chức tế bào

Chức năng dinh dưỡng : máu vận chuyển các chất dinh dưỡng

glucose, các acid amin, các acid béo, các vitamin, đến cung cấp

cho các tổ chức tế bào

Chức năng đào thải: máu lưu thông khắp cơ thể lấy những chất cặn

bã của chuyển hóa tế bào đưa đến các cơ quan bài tiết như thận,

phổi, tuyến mồ hôi, để thải ra ngoài cơ thể

Chức năng bảo vệ cơ thể: các loại bạch cầu của máu có khả năng

thực bào, khử độc, tiêu diệt vi khuẩn Trong máu có các kháng thể,

kháng độc tố, tham gia vào cơ chế bảo vệ cơ thể

Chức năng thống nhất và điều hòa hoạt động cơ thể: máu mang các

hormon, các loại khí O2 và CO2, các chất điện giải khác nhau, để điều hòa hoạt động các nhóm tế bào, các cơ quan khác nhau trong

cơ thể nhằm đảm bảo sự hoạt động đồng bộ của các cơ quan trong

cơ thể

Ngoài ra, máu còn có tác dụng điều hòa thân nhiệt một cách nhanh chóng làm cho các phần khác nhau trong cơ thể luôn có cùng một nhiệt độ tương đương

nhau

1.2.2 Các tính chất của máu động vật [21]

Cho đến nay vẫn chưa có một công bố nào rõ ràng về thành phần hóa học của

máu cá nói chung cũng như cá tra nói riêng Với những loài động vật khác nhau,

thậm chí cùng một loài nhưng khác nhau ở giai đoạn sinh trưởng, khác nhau về

giống thì tỷ lệ thành phần cấu tạo của máu sẽ khác nhau Tuy nhiên, một cách

tương đối, ta có thể xem thành phần cấu tạo của máu cá nói chung cũng như máu

cá tra nói riêng là gần giống với các động vật khác về những thành phần chính

Trong cơ thể động vật máu nóng, lượng máu chiếm khoảng 3 - 5% trọng

lượng, trong đó khoảng 35 - 45% là hồng cầu, phần còn lại là huyết tương Lượng

máu có thể có được hàng năm là rất lớn Trong máu có khoảng 10 - 17% protein,

tùy loại động vật, nên có thể coi máu cá là “ thịt lỏng”

Tính chất vật lý cơ bản của máu:

Tỷ trọng: Tỷ trọng toàn phần của máu là 1,05 - 1,06 Trong đó, tỷ trọng của

huyết tương là 1,03; tỷ trọng của huyết cầu là 1,1 Tỷ trọng thay đổi tùy theo

nồng độ của protein và huyết cầu trong máu

pH: giá trị pH của máu khoảng 7,39 cho thấy máu có tính kiềm yếu

Độ nhớt: độ nhớt của máu so với nước là 3,8/1 – 4,5/1; giá trị này phụ thuộc

vào nồng độ protein và số lượng huyết cầu

Áp suất thẩm thấu: áp suất thẩm thấu của máu gần bằng 7,5 atm, trong đó

phần lớn là do muối NaCl gây ra và một phần nhỏ là do các protein hòa tan

Áp suất thẩm thấu của máu quyết định sự phân phối nước trong cơ thể

1.2.3.Thu nhận phân đoạn máu [1]

Có thể cho máu đông rồi thu riêng từng phần: huyết thanh và phần cục đông

Thường thì có thể thu máu ở dạng không đông bằng cách khuấy cơ học hoặc dùng

chất chống đông như 1% natri citrat, acid citric, EDTA, hay acid lactic rồi sau đó

tách riêng hồng cầu ra bằng ly tâm Phần này thường chiếm 30% - 45% trọng lượng

máu Phần dịch là huyết tương (Hình1.4) Độ bền của hồng cầu đối với quá trình tự

phân thường thay đổi theo loài

Huyết thanh Cục đơng

Hình 1.4 Sơ đồ phân đoạn máu 16

1.3 Thành phần hóa sinh của máu [1,20]

1.3.1 Hệ thống protein của máu

Protein huyết tương

Huyết tương là dịch lỏng có màu vàng Thành phần của huyết tương phức tạp

bao gồm: các protein, acid amin, glucid, lipid, muối, hormon, các chất men, các

kháng thể, các khí hòa tan và cũng chính những thành phần này tham gia vào nhiều

chức năng quan trọng của máu

Serumalbumin (albumin của huyết tương)

Serumalbumin là protein giàu nhất vì nó chiếm gần 60% tổng lượng protein của

huyết tương Phân tử này cấu trúc bởi một chuỗi peptit với 282 axit amin, trong đó

có 17 cầu disulfua và một nhóm – SH tự do

Vai trò sinh học chủ yếu của serumalbumin là cố định bằng liên kết phi đồng

hóa trị thuận nghịch và không đặc hiệu và chuyển tải các phân tử nhỏ hữu cơ có

nguồn gốc nội sinh hoặc ngoại sinh (hoocmon, axit béo, vitamin, các chất thuốc như

kháng sinh) hoặc các chất khoáng

Nhóm globulin

Các protein này có thể tách khỏi các albumin một cách dễ dàng bằng cách kết

tủa chọn lọc với natri sulfat Trong nhóm này có các protein sau:

a Các α - globulin Trong phân nhóm này gồm có:

+ α 1 – globulin gồm có:

- Oromuxoit là glucoprotein axit có chứa 40% gluxit

- α1- antitripxin, là glucoprotein có chứa 12% gluxit và có tác dụng kìm hãm các

proteaza

- α1- foetoprotein có chứa 4,3% gluxit, cần thiết cho sự phát thiển của phôi

+ α 2 – globulin, gồm có:

- Haptoglobin

- α1 –macroglobulin, có chứa 8% gluxit

- Xeruleoplasmin, là chất chuyển tải 95% nguyên tố đồng của huyết tương

b Các β - globulin, trong nhóm này có transferin là chất vận tải sắt trong cơ thể, là

protein có chứa 6% gluxit

c Các γ - globulin, là những phức hợp glucoprotein mà phần chính là

immunoglobin Chúng là những kháng thể có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ

miễn dịch cho cơ thể

Fibrinogen

Fibrinogen là tiền chất của fibrin, là chất làm cho máu đông Phân tử này

rất lớn và phức tạp do ba kiểu mạch peptit Aα, Bβ và Bγ tạo nên và thường tồn

tại dưới dạng dimer có phân tử lượng 340.000 dalton Khi đông máu, fibrinogen

tạo thành mạng fibrin không tan, dưới tác dụng của thrombin (là một proteaza

có trong máu dưới dạng tiền trombin không hoạt động)

1.3.2 Lipid của huyết tương [16,17]

Lipid của huyết tương không tồn tại ở dạng tự do, ngoài một lượng nhỏ acid

béo tự do, diglycerid, triglycerid, cholesterol thì lipid của huyết tương kết hợp với

các protein tạo thành hợp chất hòa tan lipoprotein Mỗi hợp phần của lipid huyết

tương đều giữ một vai trò quan trọng trong hoạt động điều hòa của cơ thể:

Acid béo tự do: là nguyên liệu để tổng hợp lipid

Thể ceton: là nguồn cung cấp năng lượng cho tất cả các loại tế bào (trừ tế

bào thần kinh)

Cholesterol trong huyết tương: là nguyên liệu để tổng hợp nhiều chất quan

trọng như hormon của các tuyến thượng thận và tuyến sinh dục, thành phần

của mật

Chylomicron: là phân suất nặng nhất trong các lipoprotein huyết tương, có

vai trò vận chuyển lipid của thức ăn vào cơ thể qua hệ bạch huyết

α - lipoprotein: là phân suất nhẹ nhất, thành phần chủ yếu là protein chứa

đựng hầu hết lượng phospholipid của huyết tương, có chức năng vận chuyển

lipid từ các tổ chức về gan

Tiền - β - lipoprotein: là phân suất nặng thứ nhì trong các lipoprotein của

huyết tương, thành phần chủ yếu là triglycerid, có vai trò vận chuyển acid

béo tới các mô

β - lipoprotein: đây là phân suất được quan tâm nhiều vì có mối liên quan

đến các bệnh tim mạch, là phương tiện để vận chuyển chủ yếu của

cholesterol huyết tương và có thể vận chuyển carotene

1.3.3 Glucid của huyết tương[18]

Hầu hết lượng glucid của huyết tương tồn tại ở dạng glucose tự do hoặc những

chất chuyển hóa của nó (lactate) và một số glucoprotein Vai trò chủ yếu của

glucid huyết tương là dinh dưỡng vì đây là nguồn cung cấp năng lượng và nguyên

liệu để tổng hợp nhiều chất quan trọng của các tế bào, đặc biệt là các tế bào não

và tim

1.3.4 Các chất điện giải và vitamin

Các chất điện giải:

trong huyết tương chiếm 0,75% về khối lượng thường tồn tại dưới dạng ion

như: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-, H2PO4-, HPO42-, ; mỗi một chất điện giải

trong huyết tương đều giữ một vai trò quan trọng khác nhau:

Na+: có tác dụng tạo áp suất thẩm thấu, quyết định sự phân phối nước ở bên

trong và bên ngoài tế bào cơ thể

K+: có tác dụng lớn trong quá trình hưng phấn thần kinh, co bóp của cơ, đặc

biệt là cơ tim

Ca2+: rất cần thiết cho cấu tạo xương, răng và đặc biệt cần cho quá trình

đông máu cũng như cho quá trình hưng phấn thần kinh

P: có tác dụng quan trọng trong việc giữ cân bằng điện giải trong hồng cầu

và điều hòa cân bằng aicd - kiềm

Và một số ion khác như: Zn2+ cần cho insulin, Cl- cần cho amylase, Fe cần

thiết cho quá trình tạo hồng cầu, I- cần để tạo hormon tuyến giáp

Vitamin: trong máu vitamin chủ yếu thuộc nhóm tan trong nước như Vitamin B,

PP, C, B12…Chúng có chức năng về mặt năng lượng khi tham gia chủ yếu trong các

phản ứng oxy hóa khử, phân giải hợp chất hữu cơ, điều hoà quá trình trao đổi

chất,

1.3.5 Hồng cầu

Hồng cầu động vật máu nóng không có nhân, hình đĩa, lõm hai mặt Tế bào

hồng cầu có lớp màng bán thấm bao quanh, gồm 3 lớp: lớp ngoài cùng là

glucoprotein, lớp giữa là lipid và lớp trong cùng là những sợi vi thể, ống vi thể

calmodulin, protein gắn với hemoglobin Lớp màng này có tác dụng ngăn không

cho protein, lipid thấm qua Đối với các ion muối khoáng, tính thấm của màng cũng

không đồng đều: các ion H+, OH-, HCO3- và một số anion hữu cơ thì thấm qua dễ

dàng, các ion Na+, K+ thấm qua rất ít và chậm, Ca2+, Mg2+ hầu như không thấm qua

Tuy nhiên, hồng cầu máu cá [20]có sự khác biệt, so với động vật máu nóng,

chúng là những tế bào có nhân, hình thon dài, chóp ở hai mặt, đường kính hồng cầu

khoảng 6 - 9 µm

Hình 1.5 Hồng cầu máu cá có nhân

Thành phần hóa học chung của hồng cầu bao gồm:

H2O : 63.5%

Hemoglobin : 32 - 34%

Lipid : 1%

Protein khác : 2%

Một lượng nhỏ glucid, vitamin, acid folic

Hemoglobin

Hemoglobin là protein hiện diện trong các tế bào hồng huyết cầu Tùy theo

mức độ tiến hóa của loài mà phân tử gồm một hoặc nhiều chuỗi polypeptit liên kết

với một nhân heme Một số loài cá ở nam cực, sống trong điều kiện lạnh giá thì

hồng cầu không có hemoglobin, điều này giúp chúng đảm bảo tính thích nghi trong

môi trường nước giá lạnh.[22]

Thành thành axit amin của các globin sẽ khác nhau tùy thuộc vào loài, các

giai đoạn của đời sống và một số trạng thái bệnh lý

Phân tử globin gồm một chuỗi peptit chứa 153 axit amin, trong đó 121 gốc

đường sắp xếp trong 8 vùng xoắn ốc (từ A đến H), nặng khoảng 16.000 dalton Xen

kẽ giữa các vùng này là những đoạn có cấu trúc không trật tự Trong phần cấu trúc

xoắn sắp xếp rất chặt, có một khoang mà thành của nó được tạo nên bởi các xoắn

EFC và vùng không xoắn giữa C và D Còn đáy của khoang là do các xoắn B, G

tạo nên

Hình 1.6 Cấu trúc không gian tổng thể bốn mạch của hemoglobin [19]

Chẳng hạn, khi khảo sát các hemoglobin của người, chúng ta thấy

hemoglobin gồm hai chuỗi α và hai chuỗi β Chuỗi α có 141 gốc axit amin, không

có xoắn D, xoắn H thì ngắn và đầu tận cùng C thì không chứa 6 gốc axit amin,

xoắn H còn ngắn hơn trong chuỗi α

Khi liên hợp với heme thì bốn chuỗi được sắp xếp thế nào để giao điểm của

ba trục đối xứng của phân tử hemoglobin nằm ở chính giữa Bốn nhân heme nằm ở

bốn đỉnh của một tứ diện Các chuỗi α và β được liên kết với nhau rất chắc bằng

các liên kết hyđro và liên kết ion, còn giữa hai chuỗi giống nhau thì không có một

điểm tiếp xúc nào Điểm đặc biệt là nhân heme được vùi trong một khoang ưa béo

của globin và được bao quanh bằng nhiều gốc có cực Như vậy liên kết giữa heme

– globin chủ yếu là ưa béo

Nguyên tử Fe của heme hình thành nên một liên kết hướng thẳng góc với

mặt phẳng chứa heme và một đầu nối với nhân imidazol của histidin F8 ( đầu gần)

còn đầu kia thì nối với gốc histidil E7 ở rất xa ( đầu xa)

Hình 1.7 : Nhóm Heme

Ái lực giữa hemoglobin với oxy bé hơn ái lực giữa oxy và mioglobin do đó

có sự chuyển oxy từ hemoglobin của máu đến mioglobin của cơ

Enzyme, sắc tố [1]

Sắc tố đỏ của máu do heme chứa nguyên tố sắt, trong quá trình xử lý nhiệt

màu của hemoglobin bị biến đổi do hiện tượng oxy hóa, có thể dùng axit ascocbic

làm chậm lại quá trình oxy hóa hemoglobin Cacbon oxyt hoặc nitrit giúp giữ màu

hemoglobin bền hơn tuy có hơi khác với màu của hemoglobin nguyên thủy

Hemoglobin đã được làm bền màu bởi nitro có thể dùng để nhuộm màu các sản

phẩm tương tự thịt từ protein thực vật dùng chế biến thịt nhân tạo

Ngoài ra, có thể làm thay đổi màu của máu bằng cách khuấy trộn với sữa đã

tách kem ở 95oC, có mặt CaCl2 trong 5 phút

Có thể khử màu của hemoglobin bằng cách chiết sắc tố heme ra khỏi globin

bằng phương pháp hóa học (axeton, axit hoặc nước dưỡng H2O2 nóng) hoặc bằng

phương pháp enzim Trong phương pháp enzim, người ta thường dùng alcalaza

chiết xuất từ Bacillus licheniformis để thủy phân globin thành các peptid hay acid

amin và giải phóng ion Fe Các peptit chứa heme được tách ra bằng kết tủa và

bằng siêu lọc

1.4 Một số vấn đề thường gặp ở máu cá [15]

Vì máu cá cũng như các loại máu khác chứa nhiều thành phần có giá trị dinh

dưỡng cao như vi khoáng, amino acid, vitamin B, C …, protein, glucid, lipid nên rất

thuận lợi cho vi sinh vật phát triển như vi khuẩn Samonella, Bacillus, Clostridium,

E.coli, Coliform…nấm mốc, nấm men…do đó máu sẽ là môi trường truyền mầm

bệnh cho người và động vật Đồng thời vi sinh vật tiết enzyme phân hủy các hợp

chất hữu cơ có trong máu làm giảm giá trị dinh dưỡng và gây ôi máu, tạo ra các

mùi lạ gây khó chịu, ô nhiễm môi trường Nấm men và trực khuẩn đường ruột có

thể làm cho máu sủi bọt, làm thay đổi trạng thái và màu sắc của máu…

1.5 Một số yếu tố khác có ảnh hưởng đến thành phần, chất lượng máu cá [16]

Ngoài vi sinh vật, các điều kiện sinh hóa lý khác cũng ảnh hưởng đến thành

phần hóa học và tính chất của máu Máu sau khi ra khỏi cơ thể cá sẽ nhanh chống

bị đông tụ bởi nên sự can thiệp vào quá trình này bởi các yếu tố như nhiệt độ, ánh

sáng, hóa chất acid citric, acid lactic, EDTA… có thể ảnh hướng đến quá trình đông

máu Ion sắt trong máu ở dạng dễ hấp thu, nhưng khi tác dụng với gốc axit có thể

tạo muối không tan sẽ chuyển thành dạng không hấp thu Các yếu tố môi trường

như nhiệt độ, ánh sáng, hoặc enzyme vi sinh vật hay có sẵn trong máu sẽ nhanh

chóng oxy hóa máu thành CO2, NH3 và nước, làm thất thoát đáng kể thành phần

dinh dưỡng của máu

1.6 Hiện tượng đông máu [1,22]

Đông máu là hiện tượng thay đổi tính chất hóa lý của máu từ trạng thái lỏng

sang trạng thái “gel”, biểu hiện bằng sự tạo thành cục máu Sự chuyển trạng thái

này xảy ra bởi một quá trình biến đổi các protein trong máu dưới sự xúc tác của

nhiều yếu tố khác nhau gọi là các chất gây đông máu (procoagulant), trong đó, ion

Ca2+ là yếu tố không thể thiếu được trong quá trình đông máu

Trái ngược với hiện tượng đông máu là hiện tượng máu không đông và chất

gây ra hiện tượng này được gọi là chất chống đông máu (anticoagulant) Máu có

thể đông được hay không là tùy thuộc vào hoạt động của nhóm chất này Ở trạng

thái bình thường, các chất chống đông hoạt động mạnh hơn các chất gây đông máu

cho nên máu có thể lưu thông dễ dàng trong cơ thể Khoảng từ 5 đến 10 phút, ngay

sau khi mạch máu bị phá vỡ thì hiện tượng đông máu bắt đầu xảy ra và thời gian

đông máu kéo dài từ 20 đến 30 phút, bao gồm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: (hình thành enzyme prothrombinase)

Giai đoạn này xảy ra theo hai cơ chế: nội sinh và ngoại sinh Theo cơ chế nội

sinh, mạch máu bị tổn thương để lộ ra lớp collagel (mặt trong của mạch máu), khi

đó sự tiếp xúc của lớp collagel này với yếu tố Hageman trong máu sẽ dẫn đến

hàng loạt biến đổi và cuối cùng tạo thành phức hợp men prothrombinase

Giai đoạn 2: (tạo thrombin)

Sự có mặt của ion Ca2+ cùng với phức hợp men prothrombinase mới được tạo

thành sẽ hoạt hóa prothrombin và chuyển thành thrombin Đồng thời khi đó, yếu tố

ổn định fibrin, Fibrin Stabilizing Factor (FSF), cũng được hoạt hóa

Thrombin Prothrombin hoạt hóa

Fibrin Stabilizing Factor (FSF) Prothrombinase, Ca2+

Giai đoạn 3: (tạo fibrin)

Ion Ca2+ xúc tác cho enzyme thrombin (là protease) để thủy phân fibrinogen

tạo thành các monomer của fibrin và các fibrinopeptid (A và B) Ngay lập tức, các

monomer của fibrin sẽ tự trùng hợp thành những phân tử Fibrin S là dạng hòa tan

Cuối cùng, yếu tố FSF đã được hoạt hóa sẽ làm cho mạng lưới Fibrin S chuyển

thành Fibrin I ổn định ở dạng không hòa tan, dẫn đến hiện tượng đông máu

Fibrinogen Thrombin, Ca2+ Fibrin S (FSF) đã hoạt hóa Fibrin I

(hòa tan) (không hòa tan)

1.7 Khả năng thu nhận protein từ dung dịch

1.7.1 Tính chất hòa tan của protein [1,3,9]

Quá trình hòa tan của phân tử protein trong nước được bắt đầu từ sự tiếp xúc

giữa các phân tử nước với phân tử protein Khi đó, các phân tử nước có độ phân cực

cao bị hấp phụ bởi các nhóm phân cực trên bề mặt phân tử protein Kế đến, sự

phân tán các phân tử protein trong môi trường nước sẽ góp phần làm tăng bề mặt

tiếp xúc liên pha, dẫn đến hình thành lớp vỏ hydrat bao quanh bề mặt phân tử

protein, kết quả làm hòa tan protein vào môi trường nước (bằng phương pháp

nhiễu xạ tia X, người ta đã xác định được lớp vỏ hydrat này là lớp nước đơn phân tử,

có bề dày khoảng 3Ao, đúng bằng kích thước của phân tử nước) Khi đó, trạng thái

hòa tan của các phân tử protein trong nước sẽ được duy trì bởi 2 yếu tố: độ bền của

lớp vỏ hydrat bao quanh bề mặt phân tử và khả năng tích điện cùng dấu của các

phân tử protein (tạo ra lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử)

Do vậy, yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến tính chất hòa tan của protein đó là cấu

tạo của phân tử protein Trật tự sắp xếp và tỉ lệ giữa các nhóm phân cực (nhóm ưa

nước) và các nhóm không phân cực (nhóm kỵ nước) trong phân tử protein sẽ đặc

trưng cho khả năng hòa tan của protein Cụ thể là với các nhóm như OH, SH,

-COOH, -NH2 , có tính ưa nước sẽ làm tăng độ hòa tan của protein trong nước,

trong khi đó các nhóm có tính kỵ nước như -CH3, -C2H5, -C3H7, sẽ làm giảm tính

tan của protein đối với nước Các phân tử protein có cấu trúc không gian dạng sợi

như keratin, fibroin, miozin, tan kém trong nước, còn các phân tử protein dạng

hình cầu như albumin, myoglobin, hemoglobin, lại tan tốt trong nước

Ngoài ra, dưới tác dụng cộng hợp của các yếu tố môi trường như: pH, nhiệt độ,

nồng độ muối trung tính trong dung dịch, dung môi hữu cơ, khả năng hòa tan của

protein cũng sẽ bị thay đổi rất nhiều

1.7.2 Các phương pháp thu nhận protein từ dung dịch

Để thực hiện mục đích thu nhận chế phẩm protein từ các nguồn nguyên liệu

khác nhau, điều quan trọng nhất là lựa chọn được phương pháp thích hợp Về mặt

công nghệ, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm cũng như những mặt hạn chế

nhất định mà chúng ta sẽ căn cứ vào đó để quyết định là thực hiện phương pháp

nào Tóm lại, dù thực hiện với các phương pháp thu nhận protein khác nhau nhưng

cần đáp ứng một số điều kiện sau: tình hình sản xuất thực tế tại mỗi nhà máy, chi

phí đầu tư thiết bị, lượng hóa chất cần tiêu tốn, chi phí năng lượng và nhân công,

thời gian sản suất, hiệu suất thu hồi, và sản phẩm sau cùng có đem lại lợi nhuận

cho nhà sản xuất hay không, và cuối cùng là quá trình sản xuất có ảnh hưởng đến

môi trường tự nhiên hay không

Các phương pháp thường được áp dụng để thu nhận protein từ dung dịch bao

gồm phương pháp hóa học (pI, diêm tích, alcaloit, dung môi hữu cơ, muối kim loại

nặng, polymer hữu cơ, ) và phương pháp vật lý (siêu lọc, siêu âm, tia cực tím,

nhiệt độ, )

1.7.2.1 Phương pháp kết tủa protein [12,13]

Đây là phương pháp được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp để thu nhận

các chế phẩm protein từ dung dịch Nguyên tắc của phương pháp này là dưới tác

động của các yếu tố bên ngoài, tương tác giữa protein với nước, giữa protein với

protein và giữa protein với các thành phần khác bị thay đổi, dẫn đến hệ quả là

giảm khả năng hòa tan của phân tử protein trong dung dịch, dẫn đến sự tập hợp các

phân tử protein tạo thành khối tủa và tách ra khỏi dung dịch Tùy theo tác nhân gây

biến tính mà sự biến tính của phân tử protein được phân thành 2 dạng:

Biến tính thuận nghịch: là dạng biến tính thường gây ra những thay đổi bên

ngoài phân tử như: sự phá vỡ lớp vỏ hydrat trên bề mặt phân tử protein hay

điện tích của các phân tử bị trung hòa Bên cạnh đó, biến tính thuận nghịch

cũng có thể là những biến đổi về cấu trúc không gian của phân tử protein

mà nguyên nhân là do có sự phá hủy các liên kết trong phân tử Chủ yếu là

các liên kết yếu như liên kết ion, liên kết hydro, liên kết kỵ nứơc (liên kết

Van der Wals) bị phá hủy tương ứng với các cấu trúc bậc 4, bậc 3 bị thay đổi,

chuyển thành cấu trúc bậc 2, thậm chí cấu trúc bậc 2 cũng có thể bị làm thay

đổi một phần Nói chung, ở đây hầu như không có sự phân hủy các liên kết

bền trong phân tử, (tiêu biểu là liên kết cầu disulfua) Chính vì thế mà khi

tác nhân gây biến tính được loại ra khỏi môi trường thì các cấu trúc ban đầu

của phân tử protein có thể được phục hồi trở lại (thuận nghịch)

Biến tính không thuận nghịch: là dạng biến tính gây ra những biến đổi sâu

sắc, dẫn đến mất khả năng phục hồi trở lại cấu trúc ban đầu của phân tử

protein Khi đó, hầu hết các liên kết hóa học yếu trong phân tử và cả một số

liên kết mạnh như cầu disulfua cũng bị phá hủy, đầu tiên phân tử protein

duỗi mạch chuyển về dạng cấu trúc đơn giản (bậc 2 hoặc bậc 1), sau đó có

thể hình thành các liên kết mới Và trong trường hợp này, do mất đi các liên

kết bền ban đầu mà phân tử protein không còn khả năng phục hồi lại cấu

trúc tự nhiên ngay cả khi tác nhân gây biến tính được loại bỏ, điều này cũng

đồng nghĩa với việc phân tử protein mất đi các các tính chất ban đầu Trên

cơ sở đó, phương pháp kết tủa gây biến tính không thuận nghịch được ứng

dụng rất nhiều để thu nhận protein với mục đích là giữ lại các giá trị dinh

dưỡng của chế phẩm

Tùy vào điều kiện cụ thể mà các tác nhân gây biến tính có thể được sử dụng

độc lập hoặc phối hợp với nhau sao cho quá trình thu nhận đạt được hiệu quả mong

muốn

Kết tủa bằng pH

Do tính chất phân ly lưỡng cực nên khi hòa tan trong dung dịch, ở một pH nhất

định, các phân tử protein chủ yếu tồn tại ở dạng ion lưỡng cực với các nhóm amin

bị proton hóa (nhận proton), còn các nhóm carboxyl bị phân ly (mất proton) Khi đó,

do tích điện cùng dấu nên giữa các phân tử protein có lực đẩy tĩnh điện Ngoài ra,

bề mặt các phân tử protein cũng được bao quanh bởi lớp vỏ hydrat, cho nên trạng

thái của dung dịch keo protein được duy trì

Bằng các tác nhân acid, base, các dung dịch đệm, ta có thể đưa pH của dung

dịch về giá trị mà tại đó điện tích của các phân tử protein bị trung hòa, khiến cho

lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử mất đi, đồng thời tương tác giữa phân tử protein

với các phân tử nước cũng giảm, dẫn đến lớp vỏ hydrat bao quanh bề mặt bị phá vỡ,

làm tăng tương tác giữa các phân tử protein, tạo điều kiện cho các phân tử tập hợp

với nhau hình thành kết tủa Ở đây, do không có sự thay đổi cấu trúc phân tử nên

sau khi loại tác nhân gây kết tủa ra khỏi dung dịch, protein có thể hòa tan trở lại

trong môi trường có pH thích hợp

Mặt khác, trong trường hợp pH của dung dịch thay đổi đến một giá trị quá cao

hay quá thấp thì biến tính không thuận nghịch có thể xảy ra Khi đó, điện tích các

nhóm phân cực mạnh bên của acid amin thay đổi, tạo ra lực đẩy tĩnh điện giữa các

nhóm bị ion hóa nên làm giãn mạch các phân tử protein, xuất hiện các nhóm kỵ

nước trên bề mặt, tương tác giữa các protein chiếm ưu thế, kết quả là các phân tử

protein tiến lại gần nhau, làm xuất hiện kết tủa

Vì cơ chế kết tủa bằng pH có thê” mang tính thuận nghịch nên áp dụng để

tách hợp chất protein có hoạt tính sinh học ra khỏi hỗn hợp mà vẫn đảm bảo hoạt

tính và cấu trúc phân tử Tuy nhiên, thời gian tủa thường rất lâu, hiệu suất lại thấp

và chi phí cho hoá chất là không nhỏ nên hiệu quả kinh tế không cao

Kết tủa bằng nhiệt độ

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các liên kết trong cấu trúc phân tử protein sẽ

bị phá hủy, các cấu trúc bậc 2, bậc 3 và bậc 4 bị giãn mạch, xuất hiện các nhóm kỵ

nước trên bề mặt phân tử protein, làm giảm tương tác giữa protein với nước nên

gây kết tủa protein Tất cả các trường hợp biến tính do nhiệt độ cao đều là biến

tính không thuận nghịch do khi đó các cầu disulfua hầu như bị phá hủy hòan toàn

Mỗi loại protein khác nhau sẽ có nhiệt độ biến tính khác nhau, cường độ và thời

gian xử lý nhiệt sẽ quyết định mức độ của các biến đổi, trong đa số các trường hợp

các protein bắt đầu bị biến tính ở nhiệt độ khoảng 45 - 50oC, nhiệt độ càng tăng, sự

biến tính càng sâu sắc

Bên cạnh đó các yếu tố như hoạt độ nước, pH của môi trường, hàm lượng

muối, bản chất và nồng độ của các chất khác cũng có ảnh hưởng nhất định Protein

khi bị gia nhiệt ở điểm đẳng điện sẽ kết tủa nhanh hơn, do đó người ta thường dùng

cách này để phân lập và tinh chế các protein từ lactoserum, máu hoặc huyết tương

Tuy nhiên, người ta cũng nhận thấy một số protein sẽ bị kết tủa ở nhiệt độ thấp

(trường hợp trứng, sữa) Điều này được giải thích là do các phân tử protein này có tỉ

lệ acid amin kỵ nước/acid amin háo nước cao nên nhiệt độ thấp làm giảm liên kết