Đang tải... (xem toàn văn)
nghiên cứu quá trìnhNghiên cứu quá trình điện học của timNghiên cứu quá trìnhnghiên cứu quá trình tiêu độcnghiên cứu quá trình xử lýnghiên cứu quá trình xói lởnghiên cứu quá trình tương tácnghiên cứu quá trình và thiết bị truyền nhiệtnghiên cứu quá trình hóa họcnghien cuu qua trinh len men ruou nep than
1 LỜI CẢM ƠN Được sự giúp đỡ của Khoa Chế Biến – Trường đại học Nha Trang, dưới sự chỉ dẫn tận tình của thầy TS.Trang Sĩ Trung em đã hoàn thành đổ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa Chế Biến đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn TS. Trang Sĩ Trung đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án này. Trong quá trình làm đồ án do thời gian ngắn, hạn chế về chuyên môn cũng như kiến thức thực tế nên bản đồ án này còn nhiều mặt hạn chế. Vì vậy em xin nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Sinh viên thực hiện Đinh Thị Hoa 2 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sản lượng tôm nuôi của cả nước và tỉnh Khánh Hòa từ năm 1995÷2006. 3 Hình 1.2 Sản lượng tôm đông lạnh và phế liệu tôm từ 1991÷1997 7 Hình 1.3 Sản lượng tôm đông lạnh và phế liệu tôm từ năm 1997÷2000 7 Hình1.4 Phân tử astaxanthin (dạng all-trans) 15 Hình 1.5 Sự thay đổi cấu trúc phân tử astaxanthin khi tương tác với acid yếu 17 Hình 1.6 Astacene 17 Hình 1.7 Crustaxanthin 17 Hình 3.1: Sự phụ thuộc hàm lượng astaxanthin thu được vào nhiệt độ và tỷ lệ dầu/ nguyên liệu 41 Hình 3.2: Sự phụ thuộc hàm lượng astaxanthin thu được vào nhiệt độ và thời gian 41 Hình 3.3 Sự phụ thuộc hàm lượng astaxanthin thu được vào thời gian và tỷ lệ dầu/nguyên liệu 47 Hình 3.4 Sự phụ thuộc hàm lượng astaxanthin thu được vào nhiệt độ và thời gian 47 Hình 3.5 Sự phụ thuộc hàm lượng astaxanthin thu được vào nhiệt độ và tỷ lệ dầu/nguyên liệu 53 Hình 3.6 Sự phụ thuộc hàm lượng astaxanthin thu được vào nhiệt độ và thời gian 53 3 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học của của thịt tôm 4 Bảng 1.2 Thành phần hóa học chính của vỏ và đầu tôm (tính theo trọng lượng khô)9 Bảng 1.3 Hàm lượng astaxanthin ở da và cơ cá hồi 19 3.1 Hàm lượng astaxanthin chiết được theo quy hoạch thực nghiệm 39 Bảng 3.2 Các mức của các yếu tố 40 Bảng 3.3 Kết quả xác định hàm lượng astaxanthin của các thí nghiệm tối ưu hóa theo phương pháp đường dốc nhất 43 Bảng 3.4 Hàm lượng astaxanthin chiết được theo quy hoạch thực nghiệm 45 Bảng 3.5 Các mức của các yếu tố 46 Bảng 3.6 Kết quả xác định hàm lượng astaxanthin của các thí nghiệm tối ưu hóa theo phương pháp đường dốc nhất 49 Bảng 3.7 Hàm lượng astaxanthin chiết được theo quy hoạch thực nghiệm 51 Bảng 3.8 Các mức của các yếu tố 52 Bảng 3.9 Kết quả xác định hàm lượng astaxanthin của các thí nghiệm tối ưu hóa theo phương pháp đường dốc nhất 55 4 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Tổng quan về tôm và phế liệu tôm 3 1.1.1. Giới thiệu về tôm .3 1.1.2. Phế liệu tôm 6 1.1.2.1. Cấu tạo vỏ tôm 8 1.1.2.2. Thành ph ần hóa học của vỏ tôm 9 1.2. Lý thuyết chiết 10 1.2.1. Các khái ni ệm cơ bản về quá tr ình chiết 10 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá tr ình chiết 11 1.2.3. Điều kiện chọn dung môi 12 1.2.4. Các phương pháp chi ết 13 1.3. Tổng quan về astaxanthin 14 1.3.1. Giới thiệu về astaxanthin 14 1.3.1.1. Cấu trúc phân tử astaxanthin 15 1.3.1.2. Tính ch ất lý học của astaxanthin 15 1.3.1.3. Tính ch ất hóa học của astaxanthin 16 1.3.1.4. Chức năng sinh học của astax anthin 18 1.3.1.5. Ứng dụng của astaxanthin 19 1.3.2. Các ngu ồn astaxanthin trong tự nhi ên 21 1.3.2.1. Phế liệu giáp xác thủy sản 21 1.3.2.2. Nấm men Phaffia rhodozyma 21 5 1.3.2.3. Vi t ảo Haematococcus pluvialis 22 1.3.3. Tình hình nghiên c ứu chiết xuất astaxanthin tr ên thế giới và trong nước 22 1.3.3.1. Tình hình nghi ên cứu trên thế giới 22 1.3.3.2. Tình hình nghiên c ứu ở Việt Nam 25 1.3.4. Các hướng tận dụng phế liệu tôm 26 1.3.5. Một số quy tr ình chiết rút astaxanthin 30 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU 33 2.1. Đối tượng nghiên cứu 33 2.2. Phương pháp nghiên c ứu 35 2.2.1. Bố trí thí nghiệm tổng quát tối ưu hóa công đoạn chiết astaxanthin bằng dầu phộng 35 2.2.2. Bố trí thí nghiệm tổng quát tối ưu hóa công đo ạn chiết astaxanthin bằng dầu nành 35 2.2.3. Bố trí thí nghiệm tổng quát tối ưu hóa công đoạn chiết astaxanthin bằng dầu hướng dương 36 2.2.4. Phương pháp xác đ ịnh hàm lượng astaxanthin [8] 37 2.2.5. Phương pháp x ử lý số liệu 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHI ÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38 3.1. Xác định điều kiện thích hợp cho công đoạ n chiết astaxanthin bằng dầu p hộng 38 3.2. Xác định điều kiện thích hợp cho cô ng đoạn chiết astaxanthin bằng dầu nành 44 3.3. Xác định điều kiện thích hợp cho cô ng đoạn chiết astaxanthin bằng dầu hướng dương 50 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 1 MỞ ĐẦU Astaxanthin là một chất chống oxy hóa, ngăn ngừa một số bệnh ung thư, chống lại tác hại của tia tử ngoại đồng thời có hoạt tính của một tiền Vitamin và astaxanthin còn tạo nên màu sắc đặc trưng ở một số loài thủy sản như tôm, cua. Vì vậy, trong những năm ngần đây astaxanthin được nghiên cứu rất nhiều đặc biệt là việc nghiên cứu tìm ra loại dung môi cũng như điều kiện chiết thích hợp để có thể được hàm lượng astaxanthin cao nhất. Những nghiên cứu này đa phần đều sử dụng những dung môi như aceton, petro eter,…Đặc điểm của những dung môi này là có khả năng chiết rút astaxanthin với hàm lượng cao nhưng lại rất độc hại. Chúng có thể gây ra một số ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người như: Khi hít phải sẽ tạo cảm giác say, mất thăng bằng giống như nghiện rượu và có hại cho phổi, khi dây ra da sẽ làm ngứa, mẩn đỏ vùng quanh mắt, cổ,…Đồng thời việc sử dụng astaxanthin được chiết bằng những dung môi hữu cơ để bổ sung vào thức ăn cho cá hiện nay đang bị hạn chế bởi sự xuất hiện các chất phản ứng và phản ứng tức thì (những chất có nguy cơ gây ra những biến đổi của tế bào sống) [12]. Vì vậy, chúng ta cần tìm ra một loại dung môi mới vừa có khả năng chiết rút astaxanthin mà lại không độc hại. Và dung môi dầu ăn đã được quan tâm đến. Do tính chất của nó là dung môi không phân cực do đó có thể hòa tan được astaxanthin và có thể sử dụng bổ sung trực tiếp vào thức ăn cho người và động vật. Việt Nam đã có sản lượng tôm lớn. Với sự phát triển như vậy các nhà máy chế biến tôm của nước ta mỗi năm cũng thải ra khoảng 33.000 tấn phế liệu/năm. Một vấn đề đặt ra là chúng ta phải tìm cách tận dụng nguồn phế liệu này. Cho đến nay, đa phần lượng phế liệu này được sấy khô để chế biến thành loại thức ăn chăn nuôi giá trị kinh tế không cao. Trong khi đó, phế liệu tôm thực ra là một nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao như chitin-chitozan, glucosamin, protein,…Ngoài ra, trong phế liệu tôm còn có chứa astaxanthin có giá trị kinh tế cao. 2 Vậy đề tài “ Nghiên cứu quá trình chiết rút astaxanthin từ phế liệu tôm bằng dầu thực vật " sẽ góp phần giải quyết được những vấn đề trên. Do thời gian thực tập ngắn và kiến thức có hạn nên trong quá trình thực hiện đề tài còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý phê bình của quý thầy cô và các bạn để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Sinh viên thực hiện Đinh Thị Hoa 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về tôm và phế liệu tôm [1], [2], [4] 1.1.1. Giới thiệu về tôm Tôm là đối tượng rất quan trọng của ngành thủy sản nước ta hiện nay, tôm chiếm tỷ lệ 70÷80% tổng kim ngạch xuất khẩu của ngành. Tôm có giá trị dinh dưỡng cao, tổ chức cơ thịt rắn chắc, có mùi vị thơm ngon đặc trưng rất hấp dẫn. Chính nhờ những ưu điểm này mà nghề chế biến tôm, đặc biệt là tôm đông lạnh đang được phát triển để đáp ứng cho nhu cầu ngày càng cao mà sản lượng tôm đánh bắt có hạn, vì vậy nghề nuôi tôm đang được đầu tư phát triển rất mạnh. Hầu hết là các loài có giá trị như: tôm Sú, tôm Bạc, tôm Thẻ, tôm Chì,… Tôm là sinh vật đáy thuộc hệ thống phân loại: Ngành: Arthropoda Ngành phụ: Brabachista Lớp: Crustacea Bộ: Decapoda. Theo số liệu của Tổng cục thống kê (2007) sản lượng tôm nuôi qua các năm: 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 năm sản lượ ng tôm (tấn) Cả nước Khánh hòa Hình 1.1 Sản lượng tôm nuôi của cả nước và tỉnh Khánh Hòa từ năm 1995÷2006. 4 Như vậy cho thấy nhu cầu về tôm là rất cao và ngành nuôi tôm đang rất phát triển. Thành phần cấu tạo của tôm gồm hai phần: phần đầu và phần thân. Hầu hết các cơ quan nằm ở phần đầu ngực, phần thân chỉ có ruột và động mạch chủ, thịt tôm nằm gần như hoàn toàn ở thân. Vỏ tôm thường được tạo thành từ nhiều lớp protein, khoáng, lipid bao phủ khung chitin. Toàn bộ lớp vỏ này không sinh trưởng vì vậy tôm phải lột xác theo từng thời kỳ sinh trưởng của bản thân. Dưới lớp vỏ là lớp biểu bì có vai trò quan trọng trong việc lột xác bỏ lớp vỏ cũ và hình thành lớp vỏ mới của tôm. Kề trong lớp biểu bì là lớp trung bì có chứa sắc tố chủ yếu là astaxanthin. Chính nhờ sự biến đổi của sắc tố này mà ta có thể phân biệt được chất lượng tôm. Phần đầu thường chiếm khoảng 35÷45% trọng lượng, phần vỏ chiếm 10÷15% trọng lượng. Tỷ lệ giữa các phần đầu, thân, vỏ luôn thay đổi phụ thuộc vào giống loài. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của tôm. Tôm là một trong những loại thực phẩm có chứa đầy đủ các loại acid amin không thay thế. Vì vậy tôm có giá trị cao về mặt dinh dưỡng. Thành phần hóa học của tôm bao gồm: protein, lipit, nước, khoáng, enzym, vitamin. Thành phần hóa học khác nhau tùy thuộc vào giống loài và điều kiện sinh sống, mùa vụ, nguồn thức ăn, thời tiết khí hậu. Bảng 1.1 Thành phần hóa học của của thịt tôm [1] Thành phần hóa học tính trên 100 g thịt tôm g/100g mg/100g Protein Lipit Nước Tro Canxi Photpho Fe Na K 19÷33 0,3÷1,4 76÷79 1,3÷1,87 29÷50 33÷67,6 1,2÷5,1 11÷127 127÷565 5 Tôm có giá trị dinh dưỡng cao thành phần chủ yếu bao gồm: + Nước: Chiếm 70÷80% trọng lượng tôm. Nhờ có hàm lượng nước cao làm cho thân tôm mềm mại và bóng mượt tăng tính hấp dẫn khi cảm quan. Tuy nhiên, nước làm môi trường hoạt động của vi sinh vật. Vì vậy, nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình chế biến và bảo quản. + Protein: Là thành phần hóa học chủ yếu trong cơ thịt tôm và chiếm tỷ lệ 70÷80% trọng lượng khô. Thành phần cấu tạo nên protein là các acid amin. Trong tôm có khoảng 18÷21 acid amin khác nhau và hầu như có đủ các acid amin không thay thế: glutamin, xistein, metrioin, triptophan,arginin,… + Chất ngấm ra: Hàm lượng chất ngấm ra chiếm 2÷3% trọng lượng tôm, trong đó có khoảng 1/3 là chất hữu cơ mà thành phần lớn là chất hữu cơ có đạm, phần còn lại là chất vô cơ. Chất ngấm ra nhiều ít đứng về mặt sinh lý, mùi vị thì nó chiếm một vai trò quan trọng, nó quyết định mùi vị đặc trưng cho sản phẩm, có tác dụng kích thích vị làm tăng khả năng tiêu hóa, chất ngấm ra dễ bị vi sinh vật gây thối rữa làm giảm khả năng bảo quản nguyên liệu. + Lipit và glucid: Trong thịt tôm có rất ít mỡ chiếm 0,3÷1,4% trọng lượng tôm. Hàm lượng glucid cũng rất ít. + Sắc tố: Tôm đem gia nhiệt như luộc, nấu hay dùng acid vô cơ hoặc rượu để ngâm thì vỏ của chúng đều biến thành màu đỏ gạch, các sắc tố đó được gọi là astaxin. Ataxin là sản phẩm của astaxanthin. Trong vỏ tôm astaxanthin kết hợp với protein có màu xanh tím. + Vitamin: Trong thịt tôm có chứa một hàm lượng vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B. Nhóm vitamin này tan trong nước nên trong quá trình bảo quản và chế biến rất dễ bị thất thoát. Vitamin nhóm B có vai trò giúp tiêu hóa, tăng trọng lượng và phát triển cơ thể. + Chất khoáng: Trong thịt tôm gồm có các chất khoáng như: Fe, Ca, K, P,… [...]... của astaxanthin t ong các loại dầu khác à r nhau No và Meyers (1992) đã chứng minh quá trình trích ly carotenoid bằng dầu từ phế liệu giáp xác có thể kết hợp với quá trình sản xuất chitin-chitozan Dầu cá tuyết đã được sử dụng để trích ly sắc tố từ phế liệu cua tuyết (snow crab) và phế liệu tôm (Shahidi và Synowiecki, 1991) 1.3.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam KS.Nguyễn Văn Ngoạn đã xây dựng quy trình. .. 1.3.5 Một số quy trình chiết rút astaxanthin Sơ đồ quy trình chiết rút astaxanthin từ vỏ tôm Sú tươi của Trần Ngọc Châu [2] Nguyên liệu vỏ tôm sú tươi Xử lý tạp chất Xử lý khoáng bằng HCl Aceton Rửa trung tính Chiết rút astaxanthin Lọc Bã Lọc Dịch chiết Dung môi Chưng đuổi dung môi Dung dịch astaxanthin Cô khô Bột màu astaxanthin thô + Thời gian chiết: 15h + Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 4/1 + Nhiệt... và 140 ngàn tấn trong năm 2005) thì lượng phế liệu tôm thải ra cũng tăng lên tương ứng (năm 1991 là 32.728 tấn, năm 1997 là 59.563 tấn và năm 2005 là 114.545 tấn) Hình 1.2 Sản lượng tôm đông lạnh và phế liệu tôm từ 1991÷1997 Phế liệu tôm Sản lượng tôm Hình 1.3 Sản lượng tôm đông lạnh và phế liệu tôm từ năm 1997÷2000 8 Từ đó cho thấy việc giải quyết lượng phế liệu thải ra là rất lớn Do đây là một vấn... Anderson (1975) đã đưa ra quy trình trích ly carotenoid từ phế liệu tôm trong dầu nành Dầu được cho vào phế liệu sau đó trộn lẫn với nhau, hỗn hợp được giữ nhiệt Dầu sau đó được thu hồi bằng cách ly tâm 25 Spinelli và Mahnken (1978) đ nghiên cứu 3 công đoạn trích ly thu hồ ã i astaxanthin từ phế liệu vỏ cua đỏ bằng dầu Chen và Meyers (1982) đã sử dụng enzym thủy phân phế liệ giáp xác đã u được đồng... Viện hóa học, Hà Nội (2000) đã nghiên cứu nâng cao hiệu suất thu hồi astaxanthin và xây dựng phương pháp thu nhận astaxanthin từ vỏ tôm trong phòng thí nghiệm Th.S Hoàng Thị Huệ An (2003) đã nghiên cứu và xây dựng được quy trình chiết xuất astaxanthin từ phế liệu vỏ tôm bằng dung môi ethanol 960 với hiệu suất chiết cao nhất đạt được 34,5% Nguyễn Văn Trọng (2003) đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều... D.Matthews (1982) đã nghiên cứu cho biết các dạng astaxanthin chính trong tôm sú là astaxanthin dạng monoester, diester và ít β-caroten Goo Iwin (1982) cho biết astaxanthin có thể tìm thấy trong thực vật, động vật và vi sinh vật Fukuda và Kozo (1987) đ nghiên cứu khử canxi cacbonat trong vỏ tôm ã bằng HCl và trung hòa bằng NaOH trước khi chiết astaxanthin bằng ethanol 80% Krinsky (1989) cho rằng astaxanthin. .. lớn nhất hiện nay 1.3.3 Tình hình nghiên cứu chiết xuất astaxanthin trên thế giới và trong nước 1.3.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Nghiên cứu chiết astaxanthin từ vỏ các loài giáp xác thủy sản Trong vỏ các loài giáp xác thủy sản, astaxanthin liên kết chặt chẽ với lớp canxicarbonat-chitin, gây khó khăn cho v chiết xuất astaxanthin Nhi u công iệc ề 23 trình nghiên cứu đã sử dụng acid hay hỗn hợp... tính Vì vậy dưới tác động của nhiệt hoặc hóa chất vỏ tôm thường chuyển sang màu đỏ 1.2 Lý thuyết chiết [1] 1.2.1 Các khái niệm cơ bản về quá trình chiết Chiết là quá trình chuyển chất cần chiết rút trong nguyên liệu vào dung môi được thực hiện bằng khuyếch tán phân tử và khuyếch tán đối lưu + Khuyếch tán phân tử là sự chuyển vật chất cần chiết rút từ pha này sang pha khác do sự chuyển động nhiệt hỗn... vỏ và đầu tôm Lượng phế liệu này thường chiếm khoảng 40÷45% nguyên liệu và có khi lên tới 60% đối với trường hợp tôm càng xanh Như vậy, ở nước ta lượng tôm đông lạnh xuất khẩu hàng năm trên 50.000 tấn, lượng phế liệu sinh ra lớn hơn 23.000 tấn/năm Đây là một nguồn nguyên liệu để sản xuất chitinchitozan, protein và astaxanthin phong phú cần nghiên cứu tận dụng Một số hướng tận dụng phế liệu tôm: Sử... của con người Phế liệu tôm chủ yếu l đầu và các mảnh vỏ Ngoài ra, còn có phần thịt à vụn,…Tùy theo giống loài và phương pháp chế biến mà lượng phế liệu có thể vượt quá 60% sản lượng tôm khai thác đ ược Ví dụ tôm C àng xanh đầu tôm chiếm khoảng 60% khối lượng toàn bộ, với tôm Sú đầu chiếm 40% Các dạng sản phẩm chính của tôm: + Tôm tươi nguyên con cấp đông 7 + Tôm vỏ bỏ đầu cấp đông + Tôm thịt Do điều . Nghiên cứu quá trình chiết rút astaxanthin từ phế liệu tôm bằng dầu thực vật " sẽ góp phần giải quyết được những vấn đề trên. Do thời gian thực tập ngắn và kiến thức có hạn nên trong quá. Hình 1.2 Sản lượng tôm đông lạnh và phế liệu tôm từ 1991÷1997 Hình 1.3 Sản lượng tôm đông lạnh và phế liệu tôm từ năm 1997÷2000 Phế liệu tôm Sản lượng tôm 8 Từ đó cho thấy việc. Sản lượng tôm nuôi của cả nước và tỉnh Khánh Hòa từ năm 1995÷2006. 3 Hình 1.2 Sản lượng tôm đông lạnh và phế liệu tôm từ 1991÷1997 7 Hình 1.3 Sản lượng tôm đông lạnh và phế liệu tôm từ năm 1997÷2000