Tối ưu quá trình thuỷ phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme alcalase và đặc trưng tính chất của dịch thuỷ phân

69 1.5K 4
Tối ưu quá trình thuỷ phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme alcalase và đặc trưng tính chất của dịch thuỷ phân

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

i LỜI CẢM ƠN Khoá luận tốt nghiệp là bước cuối cùng đánh dấu sự trưởng thành của một sinh viên ở giảng đường Đại học để đóng góp những gì mình đã học được cho sự phát triển đất nước. Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Th.S Nguyễn Thị Kim Cúc và Th.S Ngô Thị Hoài Dương đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy và truyền đạt kinh nghiệm và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô giáo trong Viện Công Nghệ sinh học & Môi trường. Thầy cô đã tận tình giúp đỡ, giảng dạy và truyền đạt kiến thức quý báu để em có được nền tảng kiến thức vững chắc. Con xin gửi tới bố mẹ sự biết ơn sâu sắc. Bố mẹ luôn bên cạnh động viên, ủng hộ và yêu thương con nhất. Con sẽ luôn cố gắng sống tốt, xứng đáng với niềm tin yêu của bố mẹ. Con xin cảm ơn bố mẹ! Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến chị Nguyễn Thị Minh Nhật – cán bộ quản lý Phòng thí nghiệm Viện CNSH&MT, các bạn trong lớp 50CNSH đã quan tâm và nhiệt tình giúp đỡ để bài luận văn được hoàn thành. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn. Chúc tất cả mọi người sức khỏe và thành công! Nha Trang, tháng 7 năm 2012 Sinh viên Nguyễn Thị Chính ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3 1.1 Tổng quan phế liệu tôm 3 1.1.1 Phế liệu tôm trong chế biến thủy sản 3 1.1.2 Thành phần hóa học của phế liệu tôm 3 1.1.3 Enzyme protease của tôm [6] 5 1.1.4 Các phương pháp thu nhận protein từ phế liệu tôm 7 1.1.5 Các nghiên cứu về việc thu hồi protein bằng enzyme 8 1.2 Tổng quan về chất chống oxi hóa 10 1.2.1 Khái quát chung về gốc tự do và chất chống oxi hóa 10 1.2.1.1 Gốc tự do, và sự oxy hoá. 10 1.2.1.2 Chất chống oxi hóa 11 1.2.2 Các phương pháp xác định hoạt tính chống oxi hóa 12 1.2.2.1 Các phương pháp HAT 12 1.2.2.2 Các phương pháp ET 13 1.2.3 Tình hình nghiên cứu khả năng chống oxi hóa từ phế liệu thủy sản 14 1.2.4 Ứng dụng của chất chống oxi hóa trong thực phẩm 15 1.3 Tổng quan về enzyme protease 15 1.3.1 Phân loại và đặc điểm các loại enzyme protease 15 iii 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân 18 1.3.3 Ứng dụng của enzyme protease 20 1.4 Tổng quan về enzyme Alcalase 21 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Đối tượng nghiên cứu 22 2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm 22 2.1.2 Hóa chất 22 2.2 Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu 22 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu 22 2.2.1.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 22 2.2.1.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 23 2.2.2 Phương pháp xử lí số liệu 27 2.3 Bố trí thí nghiệm 27 2.3.1 Quy trình nghiên cứu ảnh hưởng của việc xử lí nhiệt đối với nguyên liệu trước khi thủy phân 27 2.3.2 Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố thủy phân 29 2.3.3 Tối ưu hóa quá trình thủy phân protein đầu tôm bằng enzyme Alcalase 33 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Ảnh hưởng của xử lí nhiệt trước khi thủy phân và bổ sung enzyme alcalase đến hàm lượng protein hòa tan của dịch thủy phân 35 3.2 Ảnh hưởng của xử lí nhiệt trước khi thủy phân đến khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân 36 3.3 Ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng protein hòa tan của dịch thủy phân protein đầu tôm 37 3.4 Ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân protein đầu tôm 41 iv 3.5 Kết quả tối ưu quá trình thủy phân để thu dịch thuỷ phân có khả năng khử gốc tự do DDPH 45 3.6 Đặc trưng tính chất của dịch thủy phân 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm thẻ chân trắng 4 Bảng 2.1 Thể tích các dung dịch hóa chất cho vào ống nghiệm 25 Bảng 2.2 Thể tích của các dung dịch hóa chất cho vào ống nghiệm 26 Bảng 2.3 Ma trận thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý nhiệt ban đầu 29 Bảng 2.4 Thiết kế mức thực nghiệm của các tham số trong quy trình xác định ảnh hưởng của các yếu tố tới quá trình thủy phân 31 Bảng 2.5 Mô hình thí nghiệm xác định các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân 31 Bảng 2.6 Thiết kế mức thực nghiệm của các tham số trong tối ưu theo phương pháp Box-Behnken 34 Bảng 2.7 Mô hình thí nghiệm tối ưu theo phương pháp Box-Behnken 34 Bảng 3.3 Kết quả phân tích mức độ ảnh hưởng của yếu tố đến hàm lượng protein hòa tan của dịch thủy phân protein đầu tôm trên phần mềm DX8 38 Bảng 3.4 Kết quả phân tích tương tác giữa các yếu tố đến khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân protein đầu tôm 41 Bảng 3.5 Kết quả nghiên cứu tối ưu theo mô hình Box-Behnken 45 Bảng 3.6 Kết quả phân tích sự tương thích của mô hình bậc hai đối với hàm lượng protein hòa tan 46 Bảng 3.7 Kết quả phân tích sự tương thích của mô hình bậc hai đối với hàm lượng DDPH bị khử 46 Bảng 3.8 Một số chỉ tiêu phân tích của dịch thủy phân protein từ phế liệu đầu tôm 48 Bảng 3.9 Thành phần acid amin của dịch thủy phân protein từ phế liệu đầu tôm bằng enzyme Alcalase 49 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơ chế hoạt động của chất chống oxi hóa [22] 11 Hình 1.3 Mô hình enzyme Protease thủy phân phân tử Protein 16 Hình 1.4 Phân loại enzyme protease [8] 16 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí trí thí nghiệm tổng quát 23 Hình 2.3 Sự bắt màu của phản ứng Biuret 24 Hình 2.5 Quy trình nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt trước thủy phân 27 Hình 2.6 Quy trình xem xét ảnh hưởng của các yếu tố thủy phân 30 Hình 2.7 Quy trình thí nghiệm tối ưu 33 Hình 3.2 Ảnh hưởng của xử lí nhiệt ban đầu đến hàm lượng DDPH bị khử 36 Hình 3.3 Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng protein hòa tan của dịch thủy phân protein đầu tôm trên đồ thị Half-Normal 38 Hình 3.4 Phân tích ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng protein hòa tan trên phần mềm DX8 39 Hình 3.5 Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng protein hòa tan trên phần mềm DX8 40 Hình 3.6 Kết quả phân tích Half-Normal đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân protein đầu tôm trên phần mềm DX8 41 Hình 3.7 Phân tích ảnh hưởng của thời gian đến hoạt tính chống oxi hóa của dịch thủy phân bằng phần mềm DX8 42 Hình 3.8 Kết quả phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống oxi hóa của dịch thủy phân trên phần mềm DX8 43 Hình 3.9 Kết quả phân tích ảnh hưởng nồng độ enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa của dịch thủy phân trên phần mềm DX8 44 Hình 3.10 Bề mặt đáp ứng tối ưu quá trình thủy phân 47 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DDPH : 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl HAT: Hydrogen Atom Transfer ET: Electron Transfer AAPH: 2,2'-Azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride 1 MỞ ĐẦU Việt Nam có bờ biển dài khoảng hơn 3.200km và hơn 236.972 ha mặt nước nuôi trồng thủy sản đã tạo tiền đề cho ngành chế biến thủy sản phát triển mạnh mẽ. Hiện nay, chế biến thủy sản không những đem lại lợi nhuận cao đóng góp ngân sách cho nhà nước mà còn giải quyết công ăn việc làm cho hàng nghìn lao động. Theo Hiệp Hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP), trong 6 tháng đầu năm 2011, cả nước đã xuất khẩu 10.872 tấn tôm, trị giá 971.109 triệu USD, tăng 16,9% về khối lượng và 35,2% về giá trị so với cùng kì năm 2010 và là nhóm hàng có mức tăng trưởng cao nhất trong các nhóm hàng thủy sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam. Đi đôi với việc tăng sản lượng tôm xuất khẩu là lượng phế liệu tôm thải ra cũng tăng lên. Tuy nhiên, việc khai thác các sản phẩm có giá trị sinh học từ protein đầu tôm chưa được đầu tư nghiên cứu nhiều ở nước ta, protein chủ yếu mới chỉ được tận thu như một dạng sản phẩm phụ của quá trình sản xuất chitin để làm thức ăn gia súc. Điều này không những gây lãng phí tài nguyên mà còn ảnh hưởng lớn đến môi trường. Min – Soo Heu và cộng sự (2003); Seymour & Li (1996) đã chỉ ra rằng dịch thủy phân protein từ phế liệu đầu tôm có chứa thành phần acid amin khá cao và có giá trị về mặt sinh học. Vì vậy, việc nghiên cứu tối ưu quá trình thu hồi các sản phẩm có hoạt tính sinh học từ protein đầu tôm là rất cần thiết, vì không những vừa nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mà còn góp phần khuyến khích cải tiến công nghệ sản xuất chitin ở Việt Nam theo hướng thân thiện với môi trường. Xuất phát từ những vấn đề trên đề tài “Tối ưu quá trình thuỷ phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Alcalase và đặc trưng tính chất của dịch thuỷ phân” được thực hiện nhằm xác định chế độ thu hồi và đánh giá hoạt tính sinh học của dịch thu được khi thủy phân đầu tôm bằng enzyme Alcalase, một enzyme vẫn thường được dùng để thủy phân đầu tôm hiện nay, từ đó mở ra hướng ứng dụng sản phẩm thủy phân này vào trong thực phẩm và thực phẩm chức năng. 2 Nội dung của đề tài:  Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý nhiệt nguyên liệu trước thủy phân.  Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng protein hòa tan và khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân đầu tôm.  Tối ưu quá trình thuỷ phân protein bằng enzyme Alcalase để thu dịch có hoạt tính chống oxi hóa cao trên đầu tôm thẻ chân trắng.  Đánh giá giá trị dinh dưỡng và giá trị sinh học của dịch thuỷ phân. 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan phế liệu tôm 1.1.1 Phế liệu tôm trong chế biến thủy sản Phế liệu tôm chủ yếu là đầu, vỏ và đuôi tôm, ngoài ra còn có phần thịt tôm do lột vỏ sai quy cách hoặc tôm biến màu. Tùy thuộc vào từng loài, sản phẩm chế biến khác nhau mà lượng phế liệu tôm thu được khác nhau. Chẳng hạn, đối với tôm càng xanh Macrobrachium rosenbergii, đầu tôm chiếm tới 60% trọng lượng tôm. Đầu tôm sú Penaeus monodon cũng chiếm tới 40% trọng lượng tôm. Đối với tôm thẻ, lượng phế liệu đầu tôm chiếm khoảng 28%. Lượng phế liệu này có thể giảm bằng cách cải tiến thiết bị và công nghệ. Việc tiêu thụ một lượng lớn tôm nguyên liệu của các nhà máy chế biến thủy sản đã thải ra một lượng lớn phế liệu, chủ yếu là đầu tôm và vỏ tôm. Các loại phế liệu này nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và nếu đem xử lí chất thải thì chi phí sẽ rất lớn. Ngày nay, đã có nhiều hướng nghiên cứu sử dụng phế liệu tôm để sản xuất các chế phẩm có giá trị quan trọng như chitin-chitosan, Asthaxanthin. 1.1.2 Thành phần hóa học của phế liệu tôm Trong phế liệu tôm có chứa những thành phần quan trọng có giá trị như protein, chitin, canxi cacbonate…Tỷ lệ giữa các thành phần này không ổn định, chúng thay đổi theo giống, loài, đặc điểm sinh thái, mùa vụ…Thành phần hoá học cơ bản của phế liệu tôm thẻ chân trắng được nghiên cứu bởi Trang Sĩ Trung (2009) thể hiện trong bảng 1.1. [...]... protein, asthaxanthin Đặc biệt là hoạt tính sinh học, hoạt tính chống oxi hóa của dịch thủy phân protein đầu tôm chưa được quan tâm nhiều và hầu như đang trong giai đoạn nghiên cứu bước đầu Việc nghiên cứu về hoạt tính sinh học của protein của phế liệu tôm trong quá trình thủy phân sẽ mở ra hướng kết hợp thu protein có hoạt tính sinh học với sản xuất chitin – chitosan và ứng dụng vào lĩnh vực y học,... thủy phân bởi enzyme protease có sẵn trong đầu tôm vì thế chúng ta phải chọn enzyme nào đóng vai trò là enzyme chính xúc tác cho quá trình thủy phân để tạo 19 môi trường có pH thích hợp cho nó hoạt động và hạn chế ảnh hưởng của các enzyme khác  Ảnh hưởng của thời gian Thời gian thủy phân kéo dài hay rút ngắn đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thủy phân và chất lượng của sản phẩm thủy phân Hoạt tính. .. với đầu tôm) và dạng liên kết với chitin hoặc canxi carbonate như một phần thống nhất của vỏ đầu tôm  Chitin: Chiếm khối lượng lớn (18,3%) Tồn tại dưới dạng liên kết với protein, khoáng và những hợp chất hữu cơ khác  Hệ enzyme: Trong đầu tôm có chứa hệ enzyme hoạt động mạnh đặc biệt là ở nội tạng, do đó rất dễ bị hư hỏng Một số enzyme ở đầu tôm gồm: - Protease: Là enzyme chủ yếu trong đầu tôm, phân. .. liệu tôm  Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Nói chung trong điều kiện thừa cơ chất thì khi nồng độ enzyme tăng vận tốc tăng, khi nồng độ enzyme bão hòa với nồng độ cơ chất thì nồng độ enzyme tăng vận tốc không thay đổi  Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất Khi enzyme protease kết hợp với cơ chất là phế liệu tôm trước hết sẽ tạo thành phức trung gian của enzyme và cơ chất Khi cơ chất đầu tôm tạo phức với enzyme. .. gian và mức độ bền vững của các liên kết Kết quả là các liên kết bị phá vỡ và tạo ra sản phẩm thủy phân và giải phóng enzyme Quá trình cứ tiếp tục xảy ra cho đến khi cơ chất hết Nếu nồng độ cơ chất thích hợp với lượng enzyme sẽ làm cho quá trình thủy phân diễn ra đều đặn, nhanh chóng  Độ tươi của nguyên liệu 20 Độ tươi của phế liệu tôm có vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng của dịch thủy phân, ... đến nội tạng và cơ thịt Đặc biệt ở tôm do đặc điểm hệ tiêu hóa nội tạng nằm ở phần đầu nên hệ enzyme sẽ tập trung nhiều nhất ở phần đầu sau đó đến các cơ quan khác Các enzyme có tác dụng thủy phân protein, tính đặc hiệu rộng rãi, không chỉ thủy phân các liên kết peptide mà còn thủy phân cả liên kết este, liên kết amin… Phần lớn các enzyme thuộc protease của tôm thường có tính chất chung của một protease:... cường quá trình phân cắt các liên kết nhị dương, là môi trường khuếch tán enzyme và cơ chất tạo điều kiện cho phản ứng thủy phân xảy ra Do vậy, nếu bổ sung nước vào quá trình thủy phân nguyên liệu đầu tôm với tỷ lệ thấp sẽ hạn chế được hoạt động của vi sinh vật nhưng đồng thời ức chế hoạt động của enzyme làm giảm hiệu suất thủy phân Nhưng nếu bổ sung nước với tỷ lệ quá cao, vi sinh vật hoạt động và phân. .. chitin và protein Ban đầu vỏ tôm Crangon crangon được khử khoáng sơ bộ bằng dung dịch HCl 10%, 20oC, 30 phút và khử protein bằng enzyme Alcalase, 55oC, pH 8,5 Độ thủy phân DH cao nhất là 30%, dịch thủy phân thu được có chứa 63% protein so với hàm lượng chất khô tuyệt đối  Ở Việt Nam Trước đây, nguồn phế liệu tôm chủ yếu được cung cấp cho các nhà máy chế biến thức ăn gia súc nhỏ lẻ Vỏ, đầu tôm đã được... dựa trên dựa trên hệ enzyme có sẵn trong nội tạng đầu tôm hoặc bổ sung enzyme thương mại (từ vi sinh vật, thực vật, động vật) để thủy phân protein đầu tôm thành các peptide, acid amin và thu hồi chúng Có 2 phương pháp: phương pháp ủ xi lô và phương pháp bổ sung enzyme protease  Phương pháp ủ xi lô Phương pháp này dựa trên hoạt tính của enzyme protease có sẵn trong phế liệu tôm hoặc bổ sung từ ngoài vào... Sự hóa lỏng của mô tôm là kết quả của việc thủy phân protein nhờ hoạt động của enzyme, ngoài ra còn được hỗ trợ bằng cách bổ 8 sung các acid hữu cơ Chất lượng của protein thu được từ phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng các acid amin quan trọng Trang Sĩ Trung và cộng sự (2009) ứng dụng ủ xi lô bằng acid formic đã loại được 83,1% protein và 66,1% khoáng từ phế liệu tôm trong quá trình chế biến . đề trên đề tài Tối ưu quá trình thuỷ phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Alcalase và đặc trưng tính chất của dịch thuỷ phân được thực hiện nhằm xác định chế độ thu hồi và. lượng protein hòa tan và khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân đầu tôm.  Tối ưu quá trình thuỷ phân protein bằng enzyme Alcalase để thu dịch có hoạt tính chống oxi hóa cao trên đầu tôm thẻ. thủy phân protein đầu tôm 37 3.4 Ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân protein đầu tôm 41 iv 3.5 Kết quả tối ưu quá trình thủy phân để thu dịch thuỷ phân

Ngày đăng: 14/08/2014, 12:32

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan