Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học để khử protein và khoáng chất trong quy trình sản xuất chitin và chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm

137 643 1
  • Loading ...
1/137 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 26/03/2015, 09:32

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGÔ THỊ PHƯƠNG THẢO NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN VÀ CHITOSAN TỪ PHẾ LIỆU ĐẦU VỎ TÔM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Nha Trang - 2014 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGÔ THỊ PHƯƠNG THẢO NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN VÀ CHITOSAN TỪ PHẾ LIỆU ĐẦU VỎ TÔM LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành đào tạo : Công nghệ sau thu hoạch Mã số : 60.54.10 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC [ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG KHOA SAU ĐẠI HỌC Nha Trang - 2014 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi được hoàn thành dưới sự tài trợ của đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế phẩm oligosaccharid (oligochitin và oligochitosan) để bảo quản sau thu hoạch nguyên liệu thủy sản đánh bắt xa bờ” KC07.02/11-15. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình khác. Tác giả luận văn Ngô Thị Phương Thảo iv LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn này Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua. Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho thầy: TS. Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Xin cám ơn: ThS. Lê Phương Chung - Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi Trường, Quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm và Các cán bộ quản lý phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua. Xin cám ơn các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng. Xin cám ơn Lãnh đạo Trường Cao đẳng nghề Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi được học tập nâng cao trình độ. Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của gia đình và bạn bè luôn luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu. v MỤC LỤC MỤC LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC HÌNH xi MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 3 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CÒN LẠI TRONG CHẾ BIẾN TÔM 3 1.1.1. Giới thiệu chung về nguyên liệu còn lại của tôm 3 1.1.2. Thành phần tính chất của nguyên liệu còn lại sau quá trình chế biến tôm 4 1.1.3. Các hướng tận dụng nguyên liệu còn lại của tôm 6 1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITIN VÀ CHITOSAN 6 1.2.1. Khái quát về chitin 6 1.2.1.1. Cấu trúc của chitin 7 1.2.1.2. Tính chất của chitin 8 1.2.1.3. Ứng dụng của chitin 9 1.2.2. Khái quát về chitosan 10 1.2.2.1. Cấu trúc của chitosan 10 1.2.2.2. Tính chất của chitosan 10 1.2.2.3. Ứng dụng của chitosan 11 1.2.3. Quy trình sản xuất chitin – chitosan 14 1.2.3.1. Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp hóa học 15 1.2.3.2. Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp sinh học 16 1.2.3.3. Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp kết hợp hóa học và sinh học 17 1.3. TỔNG QUAN VỀ LÊN MEN LACTIC 18 1.4. TỔNG QUAN VỀ BACILLUS 19 1.5. TỔNG QUAN VỀ ENZYM 21 1.5.1. Giới thiệu về enzym 21 1.5.2. Nguồn thu nhận enzym 22 1.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzym 23 vi 1.5.4. Ứng dụng của enzym 25 1.5.5. Enzym protease 27 CHƯƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 29 2.1.1. Đầu vỏ tôm 29 2.1.2. Enzym protease và vi khuẩn giống 29 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học 29 2.2.2. Phương pháp phân tích vi khuẩn 30 2.2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm 32 2.2.3.1. Bố trí thí nghiệm tổng quát 32 2.2.3.2. Xác định điều kiện thích hợp cho việc sử dụng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 xử lý protein và khoáng chất đầu vỏ tôm 33 2.2.3.3. Xác định điều kiện thích hợp cho việc xử lý đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 44 2.2.3.4. Bố trí thí nghiệm so sánh chế độ sản xuất chitin bằng phương pháp sinh học giữa 2 chủng vi khuẩn L. plantarum và B. subtilis 53 2.2.3.5. Nghiên cứu chế độ lên men tối ưu đầu vỏ tôm sử dụng vi khuẩn 56 2.3. HÓA CHẤT- THIẾT BỊ 58 2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU: 58 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 59 3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐẦU VỎ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (P. VANNAMEI) 59 3.2. NGHIÊN CỨU KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT Ở ĐẦU VỎ TÔM BẰNG VI KHUẨN L. PLANTARUM VTCC-B 431 KẾT HỢP VỚI ENZYM ALCALASE 59 3.2.1. Xác định thời gian nhân giống vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 59 3.2.2. Xác định điều kiện thích hợp cho việc xử lý đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 60 3.2.2.1. Xác định tỷ lệ vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 bổ sung 60 3.2.2.2. Xác định thời gian xử lý 62 3.2.2.3. Xác định pH thích hợp 63 vii 3.2.2.4. Xác định tỷ lệ rỉ đường bổ sung thích hợp 64 3.2.3. Nghiên cứu khử protein còn lại ở đầu vỏ tôm bằng enzym alcalase 65 3.2.3.1. Xác định tỷ lệ enzym alcalase 66 3.2.3.2. Xác định thời gian khử protein còn lại bằng enzym alcalase 67 3.2.3.3. Xác định pH thích hợp cho hoạt động của enzym alcalase 68 3.2.3.4. Xác định nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzym alcalase 69 3.2.4. Nghiên cứu khử khoáng còn lại ở đầu vỏ tôm bằng HCl 70 3.2.4.1. Xác định nồng độ acid HCl 70 3.2.4.2. Xác định thời gian khử khoáng còn lại trong đầu vỏ tôm bằng acid HCl 71 3.3. NGHIÊN CỨU KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT Ở ĐẦU VỎ TÔM BẰNG VI KHUẨN B. SUBTILIS ATCC 6633 KẾT HỢP VỚI ENZYM ALCALASE 72 3.3.1. Xác định thời gian nhân giống vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 72 3.3.2. Xác định điều kiện thích hợp cho việc xử lý đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 74 3.3.2.1. Xác định tỷ lệ vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 bổ sung 74 3.3.2.2. Xác định thời gian xử lý đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn B. subtilis ATCC 6633 75 3.3.2.3. Xác định pH thích hợp 76 3.3.3. Nghiên cứu khử protein còn lại trong đầu vỏ tôm bằng enzym alcalase 76 3.3.3.1. Xác định tỷ lệ enzym alcalase 77 3.3.3.2. Xác định thời gian khử protein còn lại ở đầu vỏ tôm 78 3.3.3.3. Xác định pH thích hợp 79 3.3.3.4. Xác định nhiệt độ thích hợp 80 3.3.4. Nghiên cứu khử khoáng còn lại trong đầu vỏ tôm bằng acid HCl 81 3.3.4.1. Xác định nồng độ HCl 81 3.3.4.2. Xác định thời gian thích hợp để khử khoáng chất còn lại trong đầu vỏ tôm bằng acid HCl 82 3.4. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT CỦA VỎ ĐẦU TÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG L. PLANTARUM – ALCALASE VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG B. SUBTILIS - ALCALASE 83 3.5. Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình khử protein và khoáng chất ở đầu vỏ tôm bằng vi khuẩn L. plantarum VTCC-B 431 85 3.5.1. Xác định mô hình hồi quy 85 viii 3.5.2. Tìm thông số tối ưu của quá trình thủy phân 87 3.6. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT TỪ ĐẦU VỎ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG L. PLANTARUM PHỐI HỢP VỚI ALCALASE 88 Từ kết quả nghiên cứu ở trên cho phép đề xuất quy trình khử protein khoáng chất từ đầu vỏ tôm thẻ chân trắng như sau: 88 3.7. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CHITIN ĐẦU VỎ TÔM TỪ QUY TRÌNH ĐỀ XUẤT 89 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Diễn giải NLCL Nguyên liệu còn lại NN-PTNT Bộ Nông nghiệp- Phát triển nông thôn DD Độ deacetyl hóa vk Vi khuẩn HQKP Hiệu quả khử protein HQKK Hiệu quả khử khoáng HLKCL Hàm lượng khoáng còn lại HLPCL Hàm lượng protein còn lại v/p Vòng/phút L.b Lactobacillus plantarum B.s Bacillus subtilis SĐBTTN Sơ đồ bố trí thí nghiệm t 0 Nhiệt độ NXB Nhà xuất bản TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam MRS DEMAN, ROGOSA, SHARPE AOAC Association of Official Analytical Chemists x DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần trọng lượng của tôm (%) 3 Bảng 1.2. Thành phần hóa học của vỏ tôm 4 Bảng 1.3. Thành phần hóa học cơ bản của đầu vỏ tôm thẻ chân trắng 5 Bảng 2.1. Quy hoạch thực nghiệm 3 yếu tố theo mô hình Box – Behnken 56 Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến ảo của quá trình lên men khử protein của vi khuẩn L. plantarum 57 Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến thật của quá trình lên men khử protein của vi khuẩn L. plantarum 58 Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu vỏ tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) 59 Bảng 3.2. Tiên đoán một số thí nghiệm tối ưu cho quá trình thủy phân 87 Bảng 3.3. Kết quả tối ưu theo tiên đoán và thực nghiệm 87 Bảng 3.4. Kết quả so sánh chitin theo quy trình (*) và quy trình tham khảo 89 Bảng 3.5. Kết quả so sánh chitosan sản xuất theo quy trình (*) và quy trình tham khảo 90 Bảng 3.6. Kết quả cân bằng vật chất quy trình tối ưu sản xuất chitin - chitosan bằng phương pháp sử dụng vi khuẩn L. plantarum kết hợp enzym alcalase cho 100kg nguyên liệu đầu vỏ tôm thẻ chân trắng ……………………………………………………… 91 Bảng 3.7. Chi phí thực nghiệm sản xuất chitosan (tính trên 1kg chitosan) sản xuất theo quy trình tham khảo của Trang Sĩ Trung (2010) kết hợp hóa học sinh học ………… 91 Bảng 3.8. Chi phí thực nghiệm sản xuất chitosan (tính trên 1kg chitosan) sản xuất theo quy trình đề xuất………………………………………………………………………92 [...]... trung vào việc nghiên cứu sử dụng các tác nhân sinh học như enzym, vi sinh vật để khử protein từ đầu vỏ tôm trong sản xuất chitin – chitosan với mong muốn protein, astaxanthin tách ra từ đầu vỏ tôm có thể sử cho các lĩnh vực khác như ứng dụng trong sản xuất thức ăn nuôi động vật thuỷ sản hay sử dụng trong chăn nuôi Vì vậy tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học để khử protein và khoáng. .. khử protein và khoáng chất từ đầu vỏ tôm thẻ bằng phương pháp sinh học sử dụng vi khuẩn L plantarum VTCC-B 431 phối hợp với enzym alcalase và phương pháp sử dụng B subtilis ATCC 6633 phối hợp với enzym alcalase 3) Đề xuất quy trình khử protein và khoáng chất từ đầu vỏ tôm thẻ trong sản xuất chitin và chitosan  Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài + Ý nghĩa khoa học của đề tài Kết quả nghiên. .. protein và khoáng chất trong quy trình sản xuất chitin và chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm là cần thiết Mục đích của đề tài: đánh giá khả năng khử protein và khoáng chất bằng phương pháp sinh học sử dụng phối hợp vi khuẩn và enzym alcalase 2 Nội dung của đề tài 1) Xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình khử protein và khoáng chất từ đầu vỏ tôm thẻ chân trắng bằng phương pháp lên men sử dụng vi khuẩn... nay chitin – chitosan chủ 15 yếu được thu nhận từ nguồn NLCL thủy sản đặc biệt là đầu vỏ tôm do chứa hàm lượng chitin cao Chitin trong nguyên liệu thường liên kết với protein, khoáng nên trong quá trình sản xuất chitin cần phải loại bỏ các chất phi chitin này ra khỏi chitin Hiện nay có 3 phương pháp để sản xuất chitin: phương pháp hóa học, phương pháp sinh học, phương pháp kết hợp hóa học và sinh học. .. khớp, chất điều hòa sinh trưởng cho cây, Công nghệ sản xuất chitin và chitosan từ đầu vỏ tôm theo phương pháp hóa học dùng HCl và NaOH để khử tạp chất ra khỏi đầu vỏ tôm có nhược điểm là ô nhiễm môi trường và các sản phẩm phụ của quá trình sản xuất như protein, astaxanthin tách ra từ đầu vỏ tôm thường lẫn với hoá chất nên việc tận dụng gặp nhiều khó khăn Do vậy những năm gần đây các nhà nghiên cứu tập... 1.2.3.1 Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp hóa học Hiện nay các quá trình sản xuất chitin – chitosan trên quy mô công nghiệp tại Việt Nam chủ yếu bằng phương pháp hóa học, phương pháp này chủ yếu sử dụng NaOH để khử protein, HCl để khử khoáng Ưu điểm của phương pháp hóa học là thời gian xử lý để thu chitin nhanh (thường chỉ mất 36 ÷ 40h) Tuy nhiên giá thành cao do chi phí hóa chất để. .. cứu sản xuất chitin – chitosan kết hợp phương pháp hóa học và sinh học Trần Thị Luyến (2003) sử dụng enzym papain trong quy trình sản xuất chitin – chitosan Vỏ tôm được ngâm trong HCl 10%; ở nhiệt độ phòng; trong 5h sau đó được khử protein bằng enzym papain 13% ở 70 ÷ 800C trong 4h với pH = 5 Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng enzym papain cho sản phẩm có độ nhớt cao hơn các quy trình khác Đặc... 60,9 ± 3,0% [17] 1.2.3.3 Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp kết hợp hóa học và sinh học Đây là phương pháp đang được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu để sản xuất chitin – chitosan Theo Honlanda và Netto (2006) nghiên cứu sử dụng enzym alcalase và enzym Pancreatin để thu hồi thành phần chính của đầu vỏ tôm Xiphopenaeus kroyeri – Brazil Đầu vỏ tôm được thủy phân bằng alcalase 3% ở pH... cholesterol trong máu  Ứng dụng chitosan trong công nghệ sinh học Chitosan có tính chất tương thích sinh học cao, tự hủy sinh học, kháng nấm, kháng khuẩn, tạo màng, tạo gel, có nguồn gốc sinh học nên được ứng dụng trong công nghệ sinh học như trong nuôi cấy mô, cố định tế bào, làm chất mang DNA trong kỹ thuật liệu pháp gene, chất kháng khuẩn, kháng nấm sinh học, cảm biến sinh học Chitosan được ứng dụng trong. .. xuất chitin – chitosan bằng phương pháp sinh học Đây là phương pháp đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Phương pháp này sử dụng enzym protease khử protein, sử dụng vi khuẩn lên men khử khoáng Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm như: giảm đáng kể lượng hóa chất sử dụng, mạch chitin có độ dài tối đa và trọng lượng phân tử cao, hạn chế sự ảnh hưởng môi trường đặc biệt phương pháp này cho phép . thuỷ sản hay sử dụng trong chăn nuôi. Vì vậy tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học để khử protein và khoáng chất trong quy trình sản xuất chitin và chitosan từ phế liệu. NGÔ THỊ PHƯƠNG THẢO NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ KHỬ PROTEIN VÀ KHOÁNG CHẤT TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN VÀ CHITOSAN TỪ PHẾ LIỆU ĐẦU VỎ TÔM LUẬN VĂN THẠC SĨ. 1.2.3.1. Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp hóa học 15 1.2.3.2. Quy trình sản xuất chitin – chitosan bằng phương pháp sinh học 16 1.2.3.3. Quy trình sản xuất chitin – chitosan
- Xem thêm -

Xem thêm: Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học để khử protein và khoáng chất trong quy trình sản xuất chitin và chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm, Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học để khử protein và khoáng chất trong quy trình sản xuất chitin và chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm, Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học để khử protein và khoáng chất trong quy trình sản xuất chitin và chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn