Đề tài tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu tôm bằng enzyme Flavourzyme và ứng dụng trong sản xuất nước chấm

Chia sẻ: Never Give Up | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

268
lượt xem 63
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài tốt nghiệp đại học "Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu tôm bằng enzyme Flavourzyme và ứng dụng trong sản xuất nước chấm" được thực hiện nhằm tận dụng phế liệu đầu tôm có giá trị dinh dưỡng cao để sản xuất ra nước chấm phục vụ cho đời sống con người. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đề tài để nắm bắt thông tin chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu tôm bằng enzyme Flavourzyme và ứng dụng trong sản xuất nước chấm

i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của nhiều giáo viên của khoa chế biến 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. Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Thị Mỹ Hương người đã trực tiếp hướng dẫn động viên và có những góp ý bổ ích cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới cán bộ của phòng thí nghiệm công nghệ chế biến, phòng thí nghiệm hóa sinh và phòng công nghệ sinh học và môi trường đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa chế biến trường đại học Nha Trang đã nhiệt tình giảng dạy để tôi có được kiến thức chuyên ngành để vận dụng vào quá trình thực hiện đề tài cũng như trong công việc sau này. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình cùng toàn thể bạn bè đã có những đóng góp giúp tôi hoàn thành đề tài này. Nha trang 30 tháng 6 năm 2011 SINH VIÊN THỰC HIỆN TRẦN VĂN THẢO
ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................i MỤC LỤC ..............................................................................................................ii LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...................................................................................2 1 .1 Tổng quan về tôm nguyên liệu và phế liệu tôm..............................................2 1.1.1 Tình hình khai thác và nuôi trồng nguyên liệu tôm...................................2 1.1.2 Tình hình sản xuất các mặt hàng từ nguyên liệu tôm ...............................3 1.1.3 Phế liệu tôm và hướng tận dụng phế liệu .................................................5 1.1.3.1 Sản lượng phế liệu tôm. .....................................................................5 1.1.3.2 Thành phần hóa học của phế liệu tôm. ...............................................6 1.1.3.3 Các phương pháp bảo quản phế liệu tôm. ...........................................7 1.1.3.4 Các hướng tận dụng phế liệu tôm.......................................................8 1.2 enzyme protease và sự thủy phân protein bằng enzyme ................................ 11 1.2.1 Bản chất enzyme protease ..................................................................... 11 1.2.2 Cơ chế của phản ứng thủy phân.............................................................. 12 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân. ...................................... 13 1.2.4 Một số ứng dụng của enzyme protease ................................................... 15 1.3 Tổng quan về nước chấm.............................................................................. 18 1.3.1 Khái niệm .............................................................................................. 18 1.3.2 Các chỉ tiêu nước chấm theo tiêu chuẩn Việt nam: ................................. 19 1.3.2.1 Chỉ tiêu hóa học: .......................................................................... 19 1.3.2.2 Chỉ tiêu vi sinh vật: ...................................................................... 20 1.3.2.3 Hàm lượng kim loại cho phép trong nước chấm:.............................. 20 1.3.2.4 Tiêu chuẩn cảm quan nước chấm: .................................................... 21 1.3.2.5 Thời gian bảo quản: ......................................................................... 21 1.3.3 Tình hình sản xuất nước chấm trên thị trường thế giới và ở Việt nam:.... 22 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................... 23 2.1 Đối tượng nghiên cứu. .................................................................................. 23 2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm. ............................................................................. 23 2.1.2 Enzyme Flavourzyme............................................................................. 23 2.1.3 Phụ gia ................................................................................................... 23 2.2 Phương pháp nghiên cứu: ............................................................................. 25 2.2.1 Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu ........................................ 25 2.2.3 Quy trình dự kiến sản xuất dịch đạm thủy phân...................................... 26 2.3 Bố trí thí nghiệm. ......................................................................................... 27 2.3.1 Bố trí thí nghiệm lựa chọn tỉ lệ enzyme thích hợp .................................. 28 2.3.2 Bố trí thí nghiệm lựa chọn nhiệt độ thủy phân thích hợp ....................... 29 2.3.3 Bố trí thí nghiệm lựa chọn thời gian thủy phân thích hợp ...................... 31 2.3.4 Sản xuất dịch thủy phân từ đầu tôm........................................................ 32 2.3.5 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất nước chấm từ dịch thủy phân đầu tôm. ....................................................................................................................... 33
iii 2.3.5.1 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ muối bổ sung vào nước chấm ........ 35 2.3.5.2 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ sorbitol bổ sung vào nước chấm..... 36 2.3.5.3 Sơ đồ quy trình thực nghiệm xác định tỷ lệ caramen bổ sung vào nước chấm ................................................................................................... 38 2.3.6 Sản xuất nước chấm và đánh giá chất lượng sản phẩm. .......................... 39 2.3.7 Phương pháp phân tích........................................................................... 39 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 41 3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng................. 41 3.2 Kết quả thí nghiệm xác định chế độ thủy phân thích hợp.............................. 41 3.2.1 Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme thủy phân thích hợp .............. 41 3.2.2 Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp ..................... 43 3.2.3 Kết quả thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp .................... 45 3.3 Kết quả xác định tỷ lệ gia vị bổ sung vào nước chấm ................................... 46 3.3.1 Kết quả xác định tỷ lệ muối bổ sung vào nước chấm .............................. 46 3.3.2 Kết quả xác định tỷ lệ sorbitol bổ sung vào nước chấm .......................... 47 3.3.3 Kết quả xác định tỷ lệ caramen bổ sung vào nước chấm......................... 48 3.4 Sản xuất nước chấm và đánh giá chất lượng sản phẩm ................................. 49 3.4.1 Quy trình sản xuất .................................................................................. 49 3.4.2 Kết quả xác định thành phần hóa học và điểm cảm quan của sản phẩm nước chấm ...................................................................................................... 52 3.4.3 Kết quả kiểm tra vi sinh cho sản phẩm nước chấm ................................. 53 3.4.4 Kết quả xác định thành phần đạm acid amin của sản phẩm nước chấm . 54 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .................................................................... 56 KẾT LUẬN ....................................................................................................... 56 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN............................................................................................ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 57 PHỤ LỤC.............................................................................................................. 58
iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng thành phần trọng lượng của tôm .....................................................5 Bảng 1.2: Bảng chỉ tiêu hóa học của nước chấm. ................................................... 19 Bảng 1.3: Bảng chỉ tiêu vi sinh vật. ....................................................................... 20 Bảng 1.4: Bảng chỉ tiêu hàm lượng kim loại trong nước chấm............................... 21 Bảng 1.5: Bảng chỉ tiêu cảm quan nước chấm ....................................................... 21 Bảng 3.1 : Thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng:.................................. 41 Bảng 3.2 Bảng chất lượng cảm quan của nước chấm ............................................. 52 Bảng 3.3 Bảng thành phần hóa học của nước chấm ............................................... 52 Bảng 3.4 Bảng kết quả kiểm tra vi sinh cho sản phẩm nươc chấm ......................... 53 Bảng 3.5 Thành phần acid amin............................................................................. 54 Bảng 4.1 Kết quả hàm lượng đạm thu được trong quá trình thủy phân với tỷ lệ enzyme khác nhau ................................................................................................. 58 Bảng 4.2 Lượng đạm thu được trong dịch thủy phân khi thủy phân 100 g đầu tôm với tỷ lệ enzyme khác nhau. .................................................................................. 58 Bảng 4.3 Kết quả hàm lượng đạm thu được trong quá trình thủy phân với các nhiệt độ khác nhau ......................................................................................................... 59 Bảng 4.4 Lượng đạm thu dược trong dịch thủy phân khi thủy phân 100 g đầu tôm với nhiệt độ thủy phân khác nhau .......................................................................... 59 Bảng 4.5 Kết quả hàm lượng đạm thu được trong quá trình thủy phân với thời gian thủy phân khác nhau.............................................................................................. 60 Bảng 4.6 Lượng đạm thu dược trong dịch thủy phân khi thủy phân 100 g đầu tôm với thời gian thủy phân khác nhau. ........................................................................ 60 Bảng 4.7 Bảng kết quả điểm trung bình có trọng lượng khi xác định hàm lượng muối bổ sung thích hợp ......................................................................................... 61 Bảng 4.8 Bảng kết quả điểm trung bình có trọng lượng khi xác định hàm lượng sorbitol bổ sung thích hợp ..................................................................................... 61 Bảng 4.9 Bảng kết quả điểm trung bình có trọng lượng khi xác định hàm lượng caramen bổ sung thích hợp .................................................................................... 62 Bảng 4.10 6 bậc đánh giá tương ứng với nội dung miêu tả trong bảng sau. ........... 72 Bảng 4.11 Bảng xếp loại chất lượng điểm cảm quan.............................................. 73 Bảng 4.12 Thang điểm cảm quan cho các chỉ tiêu nước chấm ............................... 74
v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Đầu tôm thẻ chân trắng. ...........................................................................6 Hinh 1.2 Công thức cấu tạo sorbitol ...................................................................... 24 Hình 2.1: Sơ đồ xác định thành phần hóa học của nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng. ..................................................................................................................... 25 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất dịch thủy phân .................................... 26 Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn tỷ lệ enzyme thích hợp........................ 28 Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn nhiệt độ thủy phân thích hợp............... 30 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn thời gian thủy phân thích hợp.............. 31 Hình 2.6: Sơ đồ quy trình sản xuất nước chấm từ dịch thủy phân đầu tôm............. 33 Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ muối bổ sung vào nước chấm...... 35 Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ sorbitol bổ sung vào nước chấm. . 37 Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ caramen bổ sung vào nước chấm. 38 Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn lượng đạm thu được trong dịch thủy phân từ 100g nguyên liệu ở các tỷ lệ enzyme khác nhau. ............................................................ 42 Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn tỉ lệ Naa/Nts của dịch thủy phân đầu tôm với tỉ lệ enzyme thủy phân khác nhau. ................................................................................ 42 Hình 3.3: Biểu đồ biểu diễn lượng đạm thu được trong dịch thủy phân từ 100g nguyên liệu ở các nhiệt độ thủy phân khác nhau. ................................................... 43 Hình 3.4: Biểu đồ biểu diễn tỉ lệ Naa/Nts của dịch thủy phân đầu tôm với nhiệt độ thủy phân khác nhau. ............................................................................................. 44 Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn lượng đạm thu được trong dịch thủy phân từ 100g nguyên liệu ở các thời gian thủy phân khác nhau. .................................................. 45 Hình 3.6 Biểu đồ biểu diễn tỉ lệ Naa/Nts của dịch thủy phân đầu tôm với thời gian thủy phân khác nhau. ............................................................................................. 46 Hình 3.7: Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan theo lượng muối bổ sung................... 47 Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan theo tỷ lệ sorbitol khác nhau............... 47 Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan theo tỷ lệ caramen khác nhau. ............ 48 Hình 3.10 Sơ đồ hoàn thiện quy trình sản xuất nước chấm. ................................... 51
1 LỜI MỞ ĐẦU Nước chấm là một sản phẩm thực phẩm dạng lỏng được sử dụng trong bữa ăn của nhiều gia đình. Hiện nay ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới đã có rất nhiều sản phẩm nước chấm xuất hiện trên thị trường. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã có khá nhiều phương pháp sản xuất nước chấm được đưa ra và áp dụng khá thành công. Nguồn nguyên liệu để sản xuất nước chấm cũng khá phong phú, chúng có thể là nguồn nguyên liệu từ động hay vật thực vật. Đối với nguồn nguyên liệu động vật thì chủ yếu là các loại thủy sản như cá, tôm và nhiều loại giáp xác có giá trị dinh dưỡng. Ngày nay xã hội ngày càng phát triển, con người khai thác tự nhiên một cách mạnh mẽ, việc làm nay kéo theo sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên một cách nghiêm trọng. Cùng với sự cạn kiệt của nguồn tài nguyên thiên nhiên thì nạn ô nhiễm môi trường hiện nay cũng là một vấn đề khá nóng hổi và thường xuyên được nhắc đến. Ngành chế biến thủy sản cũng là một trong những ngành nằm trong danh sách những ngành có lượng phế liệu lớn và nếu không được xử lý thì nó sẽ gây báo động đỏ cho môi trường tự nhiên. Chính vì lẽ đó mà hiện nay các chuyên gia trong ngành đã có nhiều phương án nhằm giảm thiểu lượng phế liệu hàng năm thải ra môi trường. Trong đó việc tận dụng phế liệu để chuyển hướng sản xuất ra nhưng sản phẩm có giá trị kinh tế là một hướng đi khá thành công. Đề tài “Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu tôm bằng enzyme Flavourzyme và ứng dụng trong sản xuất nước chấm” là đề tài nhằm tận dụng phế liệu đầu tôm có giá trị dinh dưỡng cao để sản xuất ra nước chấm phục vụ cho đời sống con người. Đề tài này ra đời nhằm giải quyết lượng phế liệu tôm khổng lồ hàng năm từ hàng trăm công ty và doanh nghiệp chế biến mặt hàng tôm đông lạnh.
2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 .1 Tổng quan về tôm nguyên liệu và phế liệu tôm. 1.1.1 Tình hình khai thác và nuôi trồng nguyên liệu tôm [5]. Thủy sản là một trong những mặt hàng xuất khẩu chính của xuất khẩu Việt Nam. 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. Theo thống kê mới nhất của FAO về xuất khẩu tôm sú trên thế giới, số liệu năm 2006, Việt Nam tiếp tục 4 năm liền đứng thứ 1 về giá trị xuất khẩu, đạt 1,25 tỷ USD. Về sản lượng Việt Nam đứng thứ 4, với 131,615 tấn sau Thái Lan, Ấn Độ, Indonesia ( VASEP)[5]. Số liệu xuất khẩu tôm của Việt Nam cho thấy ngành này vẫn tiếp tục tăng trưởng mặc dù 2009 là năm hết sức khó khăn do ảnh hưởng suy thoái kinh tế toàn cầu. Theo Hải quan Việt Nam, đến hết tháng 11 của năm 2009, số liệu xuất khẩu mặt hàng tôm đi các thị trường của Việt Nam đạt: 190.490,000 tấn, trị giá 1,518 tỷ USD. Cả nước có hơn 300 doanh nghiệp tham gia xuất khẩu tôm, trong đó có 60 doanh nghiệp dẫn đầu chiếm hơn 80% kim ngạch; 120 doanh nghiệp có giá trị xuất khẩu tôm hơn 1 triệu USD. Chủ yếu xuất cho các thị trường lớn như Nhật, Hoa Kỳ, Úc, Anh, Belgium, Canada, Trung Quốc, Đức, Đài Loan và Nam Triều Tiên. Về loài tôm, trên thị trường thế giới từ chỗ tôm sú là sản phẩm chủ lực và dẫn đầu về giá trị xuất khẩu trong các mặt hàng thủy sản đông lạnh thì đến nay theo tính toán của một số tổ chức thủy sản quốc tế tiêu thụ tôm thẻ chân trắng đang chiếm 2/3 tiêu thụ tôm toàn cầu. Năm 2009, xuất khẩu tôm được giữ vững, phần nhiều nhờ công đóng góp của con tôm thẻ chân trắng. Tỷ lệ tôm thẻ chân trắng vẫn tiếp tục xu hướng tăng dần lên trong cơ cấu chung bởi loại tôm này có năng suất cao, chất lượng tương đương mà giá thành nuôi lại rẻ hơn. Hơn nữa người tiêu dùng trên thế giới đang thắt chặt chi tiêu, cần mua tôm giá rẻ tôm thẻ chân trắng càng có lợi thế bứt phá. Mặt khác Việt Nam có lợi thế ở thị trường tôm chân trắng cỡ nhỏ do có
3 nguồn lao động. Thống kê năm 2009 cho thấy, Nhật Bản gia tăng nhập khẩu tôm chân trắng, chiếm 18% khối lượng, Mỹ thị trường nhập khẩu tôm chân trắng lớn nhất chiếm 28%. Theo thống kê sơ bộ, xuất khẩu tôm thẻ chân trắng năm 2009 đạt hơn 50,000 tấn với kim ngạch hơn 300 triệu USD. Năm 2009, theo hiệp hội VASEP riêng ngành tôm đạt khối lượng xuất khẩu gần 210 nghìn tấn với kim ngạch xuất khẩu trên 1,67 tỷ USD, so với năm 2008 tăng 9,4% về khối lượng và 3% về giá trị. Cũng theo tổng thư kí hiệp hội VASEP năm 2010 xuất khẩu tôm chân trắng của Việt Nam dự kiến đạt 500 triệu USD, sản lượng đạt khoảng 150 000 tấn, tăng gấp đôi năm ngoái. Cùng với sự tăng nhanh sản lượng xuất khẩu sản phẩm tôm ra thị trường thì nguồn phế liệu do ngành này tạo ra cũng tăng lên nhanh chóng. Theo thống kê của tổ chức Nông Lâm thế giới FAO thì sản lượng tôm trên thế giới khoảng trên dưới 4 triệu tấn /năm. Hầu hết sản lượng tôm trên thế giới từ các nước đang phát triển như: Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Ecudo, Malaysia, Ấn Độ, và Indonexia. Theo đó đã tạo ra một lượng phế liệu tôm rất lớn, ước tính có khoảng 1,6 triệu tấn/năm. 1.1.2 Tình hình sản xuất các mặt hàng từ nguyên liệu tôm [5]. Trong tiến trình hội nhập kinh tế quốc tế của Việt Nam, việc nâng cao khả năng cạnh tranh của hàng hoá xuất khẩu mang ý nghĩa quan trọng hàng đầu. Mặt hàng thủy sản của nước ta trong hơn 20 năm qua đã tạo lập được một vị thế khả quan trên thị trường thế giới. Trong đó, sản phẩm tôm tuy chỉ chiếm khoảng 20% về khối lượng xuất khẩu nhưng luôn chiếm trên 40% trong tổng doanh thu xuất khẩu thủy sản. Mặt hàng này ngày càng đạt được mức tăng trưởng xuất khẩu cao, giải quyết việc làm cho hàng ngàn lao động, trở thành ngành hàng có tầm quan trọng chiến lược đóng góp vào nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên, trước những đòi hỏi khắt khe của môi trường cạnh tranh toàn cầu, do nội lực chưa được phát huy một cách
4 hiệu quả nên việc sản xuất,chế biến và xuất khẩu tôm vẫn còn nhiều bất cập, hiệu quả khai thác chưa thực sự tương xứng với tiềm năng phát triển. Các sản phẩm tôm xuất khẩu rất đa dạng chủ yếu là sản phẩm:  Tôm nguyên con (HOSO) cấp đông IQF.  Tôm vỏ bỏ đầu (HLSO) cấp đông IQF, block.  Tôm PDTO hấp cấp đông IQF (IQF CPTO).  Tôm vỏ bỏ đầu hấp cấp đông IQF.  Tôm PDTO hấp cấp đông IQF.  Tôm PDTO NOBASHI.  Tôm NOBASHI tẩm bột ( EBI FURAI).  Tôm PD, PTO xẻ bướm tẩm bột.  Tôm lột PTO ( bỏ đầu, bỏ vỏ còn đuôi) cấp đông IQF, block.  Tôm lột PD ( bỏ đầu, bỏ vỏ, bỏ đuôi) cấp đông IQF, block.  Tôm lột PTO xiên que đông IQF.  Tôm lột PD xiên que đông IQF.
5 1.1.3 Phế liệu tôm và hướng tận dụng phế liệu [5],[6]. 1.1.3.1 Sản lượng phế liệu tôm. Bảng 1.1: Bảng thành phần trọng lượng của tôm (%) Loại tôm Đầu tôm Vỏ tôm He 29.80 10.00 Thẻ 28.00 9.00 Sú 31.40 8.90 Rằn 33.90 10.40 Gân 33.14 11.27 Chì 31.85 11.07 Bộp 31.55 12.15 Rảo 33.20 12.20 Vàng 31.75 13.07 Sắt 42.38 11.62 Càng 51.95 8.56 Hùm 63.40 5.50 Mũ ni 52.02 12.57
6 Phần lớn tôm được đưa vào chế biến dưới dạng tôm vỏ bỏ đầu hoặc tôm lột PTO. Từ thực tế đó ta thấy chất thải rắn trong sản xuất sản phẩm từ tôm chủ yếu là đầu và vỏ nhưng tỷ lệ đầu tôm cao hơn. Phần đầu thường chiếm 34 ÷ 45%, phần vỏ 10 ÷ 15% trọng lượng tôm nguyên liệu. Sản lượng xuất khẩu tôm càng cao thì phế liệu tôm thải ra càng lớn. Phế liệu đầu và vỏ tôm thường chiếm 50 – 70% nguyên liệu ban đầu (Đỗ Văn Nam và cộng sự, 2005; Shahidi và Synowiecki, 1991). Nguồn phế liệu này nếu biết tận dụng triệt để sẽ đem lại nguồn lợi nhuận khổng lồ. Nó không chỉ đem lại giá trị kinh tế cao mà còn có ý nghĩa bảo vệ môi trường [5]. 1.1.3.2 Thành phần hóa học của phế liệu tôm. Hình 1.1 Đầu tôm thẻ chân trắng. Thành phần hóa học trong phế liệu đầu tôm chủ yếu gồm protein, chitin, canxi cacbonnat và các sắc tố. Tỷ lệ các thành phần này thường không ổn định, chúng thay đổi theo giống loài, đặc điểm sinh thái, mùa vụ khai thác.  Protein : thành phần protein trong phế liệu tôm tồn tại 2 dạng chính: + Dạng tự do : dạng này là phần thịt tôm từ một số tôm bị biến đổi được cho vào phế liệu hoặc phần thịt còn sót lại trong đầu và nội tạng của đầu tôm. + Dạng phức tạp: ở dạng này protein không hòa tan và thường liên kết với chitin, canxi cacbonat, lipid tạo thành lipoprotein, liên kết với sắc tố tạo
7 proteincarotenoit như một phần thống nhất quyết định tính bền vững của vỏ tôm.  Chitin : tồn tại dưới dạng liên kết bởi những liên kết đồng hóa trị với các protein dưới dạng phức hợp chitin- protein , liên kết với các hợp chất khoáng và các hợp chất hữu cơ khác gây khó khăn cho việc tách chúng.  Canxi: trong vỏ tôm đầu tôm và vỏ ghẹ có chứa một lượng muối vô cơ chủ yếu là CaCO3, ngoài ra còn có một lượng nhỏ Ca3(PO)4 , lượng nhỏ muối này dễ hình thành CaHPO4 không tan trong HCl gây khó khăn cho quá trình khử khoáng.  Sắc tố: trong vỏ tôm có nhiều loại sắc tố nhưng chủ yếu là astaxanthin.  Enzyme: theo tạp chí thủy sản (số 5/1993) hoạt độ enzyme của đầu tôm khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/g tươi. Các enzyme chủ yếu tồn tại trong nội tạng của đầu tôm và vi sinh vật thường trú trên tôm nguyên liệu. Ngoài các thành phần đã nêu thì phế liệu tôm còn chứa nước, lipid, phospho… 1.1.3.3 Các phương pháp bảo quản phế liệu tôm. Trong quá trình sản xuất để đảm bảo được sự liên tục thì chúng ta cần có nguồn dự trữ nguyên liệu đảm bảo. Nhất là đối với nguồn nguyên liệu thủy sản thì việc bảo quản nguồn nguyên liệu là hết sức quan trọng bởi chúng mang những đặc tính của loại nguyên liệu dễ hư hỏng. Việc bảo quản nguyên liệu ngoài ý nghĩa dự trữ nó còn có tác dụng bảo đảm nguyên liệu tốt để sản xuất ra những sản phẩm có chất lượng cao. Và tùy vào đặc điểm của từng loại nguyên liệu mà chúng ta có những phương pháp bảo quản khác nhau. Đối với phế liệu đầu tôm do đặc tính có hàm lượng nước cao và khá mềm nên công tác bảo quan rất được chú trọng. Phương pháp bảo quản chính đối với phế liệu đầu tôm là bảo quản lạnh bằng cách ướp đá và bảo quản đông.
8 Phế liệu tôm sau quy trình sản xuất được chứa trong các thùng nhựa, khối lượng mỗi thùng khoảng 100kg. Các thùng chứa phế liệu này được vận chuyển ngay về kho chứa phế liệu tại đây chúng sẽ được ướp đá xay với tỷ lệ thích hợp chờ sản xuất. Phế liệu tôm cũng có thể được bảo quản đông trong các kho bảo quản. Chúng sẽ được đóng vào các túi hoặc thùng các tông và chuyển vào kho lạnh,tại đây phế liệu tôm sẽ được bảo quản tốt và thời gian bảo quản có thể kéo dài hàng năm. 1.1.3.4 Các hướng tận dụng phế liệu tôm. * Sản xuất thức ăn chăn nuôi. Tùy theo từng vùng mà nguồn phế liệu này được dùng làm thức ăn chăn nuôi ở các dạng khác nhau. Ở Nha Trang thường là dạng tươi (phế liệu nghiền nhỏ) và làm thức ăn cho tôm cá dưới dạng bột. Chất lượng bột phụ thuộc vào chất lượng phế liệu và phương pháp chế biến. Tận dụng theo hướng này mới chỉ giải quyết được 1/3 số phế liệu. Có 3 phương pháp : Ủ xilo: sử dụng hỗn hợp acid hữu cơ và vô cơ làm tăng tác dụng của enzyme, khử trùng và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. Sau khi ủ trung tính bằng kiềm chất ủ rồi làm thức ăn chăn nuôi. Sấy khô bằng nhiệt: phương pháp này đơn giản và có thể chế biến một lượng lớn nhưng lại cho sản phẩm có chất lượng kém hơn. 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.
9 Vỏ 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. Việc sấy khô đòi hỏi năng lượng lớn, tốn kém. Phơi nắng thì phụ thuộc vào thời tiết, mất vệ sinh 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 phế thải 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 phế liệu tôm đi sấy khô hay phơi nắng nghiền bột cho gia súc, gia cầm. Nghiên cứu thủy phân phế liệu tôm bằng enzyme để tận dụng protein là một hướng đi cũng đang được nhiều các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. * Sản phẩm bột màu astaxanthin. Biện pháp này cũng là một hướng đi đem lại giá trị cao cho nguồn phế liệu 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 di-ester 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.
10 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. * Sản xuất chitin-chitosan. Đây là biện pháp sử dụng phế liệu chính không chỉ ở Việt Nam mà hầu hết các nước trên thế giới. Sử dụng phế liệu 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. Nó là polyme sinh học có nhiều trong thiên nhiên chỉ đứng sau xenluloza. Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với xenluloza. Trong động vật bậc cao monome của chitin là một thành phần chủ yếu trong mô da nó giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da. Trong thực vật chitin có ở thành tế bào nấm họ zygenmyctes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo. . . * Sản xuất nước chấm từ dịch thủy phân đầu tôm. Nước chấm là tên gọi cho tất cả các loại sản phẩm thực phẩm dạng lỏng giàu đạm và có nồng độ muối cao. Nước chấm có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau và nguyên liệu để sản xuất nước chấm cũng khá phong phú. Đối với nguyên liệu đầu tôm có hàm lượng protein khá cao nên việc ứng dụng để sản xuất nước chấm là khá phù hợp. Việc ứng dụng phế liệu đầu tôm để sản xuất nước chấm là hướng đi mới nhằm giải quyết vấn đề tận dụng nguyên liệu còn lại trong công nghiệp sản xuất tôm đông lạnh.
11 1.2 enzyme protease và sự thủy phân protein bằng enzyme . 1.2.1 Bản chất enzyme protease [1]. Protease là các enzyme có khả năng xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết peptit (CO-NH) trong phân tử protein và các chất tương tự, nó là một Enyme có vai trò quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm. Có nhiều chỉ tiêu để phân loại protease:  Căn cứ vào nguồn thu protease có các loại enzyme: - enzyme từ thực vật như: papain từ đu đủ, bromelain từ thân và lá dứa. - enzyme từ động vật, các bộ phận như tụy tạng, dạ day, ruột của nội tạng của các động vật thủy sản. - enzyme từ vi sinh vật, vi sinh vật cũng là một nguồn phong phú để thu enzyme trong đó chủ yếu là các loài như Aspergillus, Bacillus, Clostridium, Streptomyces và một số loài nấm men.  Căn cứ vào tính đặc hiệu cơ chất của enzyme, có các loại: endopeptitdase (hay hydrolase, proteinase); Exopeptidase (hay peptidase);amino peptidase; cacboxyl peptidase; dipeptidase.  Căn cứ vào PH tối thích cho sự hoạt động của enzyme có các loại sau: protease acid; protease kiềm; protease trung tính.  Theo phân loại quốc tế thì protease được chia làm 4 nhóm phụ: - Aminopeptidase xúc tác cho sự thủy phân liên kết peptit ở đầu nito của mạch polypeptit. - Cacboxypeptidase xúc tác cho sự thủy phân liên kết peptit ở đầu cacbon của mạch peptit.
12 - Dipeptihydrolase xúc tác cho sự thủy phân liên kết dipeptit. - Proteinase xúc tác cho sự thủy phân liên kết peptit nội mạch. Hiệu suất phản ứng của protease có thể gấp hàng trăm hàng nghìn lần so với các chất xúc tác vô cơ khác. Mặt khác nó còn có khả năng phản ứng trong điều kiện không hề khác nghiệt như nhiệt độ và áp suất bình thường, pH môi trường phản ứng gần với pH sinh lý và có khả năng xúc tác đặc hiệu cao đối với kiểu phản ứng cũng như cơ chất tham gia phản ứng mà sản phẩm tạo ra rất thuần khiết, ít tạp chất. 1.2.2 Cơ chế của phản ứng thủy phân [1]. Enzyme là chất xúc tác sinh học nên trước tiên chúng vẫn mang đầy đủ các đặc điểm của chất xúc tác nói chung. Các phản ứng hóa học chỉ có thể xảy ra khi phân tử các chất tham gia phản ứng phải va chạm với nhau tại vị trí xảy ra phản ứng và phải ở trạng thái hoạt động. Muốn hoạt hóa các phân tử thì cần cung cấp năng lượng cho chúng. Năng lượng đó gọi là năng lượng hoạt hóa. Các chất xúc tác nói chung và xúc tác enzyme đều có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hóa mà phản ứng yêu cầu bằng cách tiến hành qua các phản ứng tạo phức trung gian mà tổng số năng lượng hoạt hóa của chúng nhỏ hơn trường hợp không có chất xúc tác. Sự tạo thành phức enzyme và cơ chất (ES) và biến đổi phức này tạo thành sản phẩm (P) trải qua 3 giai đoạn sau: nước nước E + S ES P + E  Trong giai đoạn thứ nhất : enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức enzyme cơ chất ES không bền, phản ứng này xảy ra nhanh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp.
13  Trong giai đoạn thứ hai : xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn đến sự kéo căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng này. Kết quả là làm cho cơ chất được hoạt hóa dễ dàng tham gia phản ứng hơn.  Trong giai đoạn thứ ba : sản phẩm được tạo thành và enzyme được giải phóng dưới dạng tự do. Quá trình thủy phân protein diễn ra như sau: enzyme enzyme enzyme Protein polypeptide peptid axit amin Như vậy tùy vào mức độ và thời gian thủy phân mà chúng ta thu được các sản phẩm khác nhau. 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân[5]. Với bản chất protein nên trong quá trình tham gia phản ứng có khá nhiều yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ cũng như hiệu suất của phản ứng thủy phân.  Ảnh hưởng của nhiệt độ: bản chất của enzyme là protein nên khi tăng hay giảm nhiệt độ đều làm ảnh hưởng tới hoạt tính của chúng và nó chỉ thể hiện được hoạt tính cao nhất ở một giới hạn nhiệt độ nhất định. Khi nhiệt độ cao thì làm biến tính không thuân nghịch enzyme và nhiệt độ thấp thì lại làm biến tính thuận nghịch enzyme. Những enzyme có nguồn gốc động vật thì khoảng nhiệt độ thích hợp là từ 400C – 500C, enzyme có nguồn gốc thực vật thì trong khoảng 500C -60 0C , enzyme có nguồn gốc vi sinh vật thì là 300C – 40 0C. Trong khoảng nhiệt độ thích hợp cho hoạt độ của enzyme thì nếu nhiệt độ tăng 10 0C thì tốc độ phản ứng tăng lên 1,5 – 2 lần. Nhiệt độ thích hợp cho một enzyme có thể thay đổi khi có sự thay đổi về pH hoặc cơ chất.  Ảnh hưởng của pH: enzyme rất nhạy cảm với sự thay đổi pH môi trường nên phản ứng quá kiềm hay quá acid đều ảnh hưởng tới độ bền cũng như
14 hoạt độ enzyme. Mỗi enzyme chỉ hoạt động ở một pH nhất định gọi là pH tối thích. pH tối thích của đa số enzyme nằm trong vùng trung tính, acid yếu hoặc kiềm yếu, chỉ có rất ít enzyme hoạt động trong vùng acid hoặc kiềm.  Ảnh hưởng của thời gian phản ứng: thời gian phản ứng thích hợp giúp enzyme cắt mạch triệt để làm cho cơ chất bị thủy phân hoàn toàn hơn. Nhưng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm sản sinh ra các sản phẩm cấp thấp như : NH3, H2S, indol, scatol…và việc kéo dài thời gian thủy phân sẽ làm giảm hiệu quả kinh tế. Ngược lai nếu thời gian thủy phân ngắn thì quá trình thủy phân chưa triệt để các axid amin tạo thành còn ít trong khi các peptit còn tồn tại nhiều trong sản phẩm như vậy sẽ gây lãng phí nguyên liệu và khó khăn cho quá trình lọc để thu dịch thủy phân protein.  Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc: diện tích tiếp xúc lớn tức là enzyme và cơ chất có điều kiện gặp nhau tốt hơn, như vậy sẽ thuận lợi cho phản ứng thủy phân nó sẽ làm cho phản ứng thủy phân diễn ra nhanh hơn và hiệu suất cao hơn. Thường thì chúng ta sẽ xay nhỏ nguyên liệu với kích thước phù hợp.  Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: trong điều kiện thừa cơ chất nếu chúng ta tăng nồng độ enzyme thì vận tốc phản ứng sẽ tăng lên. Khi nồng độ cơ chất tăng cao tới mức bão hòa với lượng cơ chất đang có thì vân tốc phản ứng sẽ không tăng nữa.  Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: trong các phản ứng do enzyme xúc tác trước hết tạo thành phức trung gian giữa enzyme và cơ chất. Sau đó phức này chuyển hóa tiếp tục tạo thành sản phảm cuối cùng và enzyme tự do, enzyme lại tiếp tục kết hợp với các phân tử cơ chất khác. Quá trình này cứ tiếp tục diễn ra đến khi hết cơ chất, nếu nồng độ cơ chất thích hợp với lượng enzyme thì phản ứng sẽ diễn ra đều đặn và nhanh chóng.
15  Ảnh hưởng của lượng nước bổ sung vào quá trình phản ứng: nước là yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến phản ứng thủy phân. Nước là môi trường tăng cường quá trình phân cắt các liên kết nhị dương, là môi trương khuếch tán enzyme và cơ chất làm tăng tốc độ phản ứng.  Ảnh hưởng của độ tươi của nguyên liệu: độ tươi của nguyên liệu đầu tôm sẽ quyết định tới chất lượng của dịch thủy phân. Khi nguyên liệu có chất lượng thấp khi thủy phân trong sản phẩm sẽ tồn tại các sản phẩm cấp thấp như : NH3, H2S, indol, scatol…và chúng sẽ gây mùi khó chịu cho sản phẩm. 1.2.4 Một số ứng dụng của enzyme protease[5]. Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp,nông nghiệp, y học…thì enzyme protease được ứng dụng khá rộng rãi nhất là trong ngành công nghiệp thực phẩm. Sau đây là những ứng dụng cụ thể của enzyme protease trong cuộc sống:  Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm: + Trong công nghiệp chế biến thịt: Protease được dùng làm mềm thịt nhờ sự thủy phân protein trong thịt. + Trong chế biến thủy sản. Chế biến nước mắm ngắn ngày rút ngắn thời gian chế biến và nâng cao hiệu quả kinh tế. + Trong công nghiệp sữa: protease được dùng trong sản xuất fomat nhờ tác dụng làm đông tụ sữa. + Trong sản xuất bánh mì, bánh quy protease làm giảm thời gian nhào trộn, tăng độ dẻo và làm nhuyễn bột, tạo độ xốp và độ nở tốt hơn. +Trong sản xuất nước giải khát: làm tăng độ bền của bia và rút ngắn thời gian lọc. Làm trong và ổn định nước quả, rượu vang.