Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong việc thu hồi protein từ nước rửa surimi

Chia sẻ: Danh Tuong Vi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chitosan chiết rút từ phế liệu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) được ứng dụng làm chất trợ lắng để thu hồi protein trong nước rửa surimi. Kết quả cho thấy protein trong nước rửa surimi được kết tủa ở pH 5 và thu hồi bằng phương pháp lắng lọc với sự trợ lắng của chitosan ở nồng độ xử lý là 80-100 ppm trong thời gian 15 phút. Chitosan thể hiện là một chất trợ lắng sinh học rất tốt với hiệu suất thu hồi đạt được gần 60% protein hòa tan trong nước rửa surimi trong thời gian ngắn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong việc thu hồi protein từ nước rửa surimi

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 02/2008 Trường Đại học Nha Trang VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHITOSAN TRONG VIỆC THU HỒI PROTEIN TỪ NƯỚC RỬA SURIMI APPLICATION OF CHITOSAN IN PROTEIN RECOVERY FROM SURIMI WASH WATER TS. Trang Sĩ Trung, KS. Nguyễn Thị Phương, KS. Phạm Thị Minh Hải, KS. Phạm Thị Đan Phượng Khoa Chế biến - Trường Đại học Nha Trang Tóm tắt Chitosan chiết rút từ phế liệu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) được ứng dụng làm chất trợ lắng để thu hồi protein trong nước rửa surimi. Kết quả cho thấy protein trong nước rửa surimi được kết tủa ở pH 5 và thu hồi bằng phương pháp lắng lọc với sự trợ lắng của chitosan ở nồng độ xử lý là 80-100 ppm trong thời gian 15 phút. Chitosan thể hiện là một chất trợ lắng sinh học rất tốt với hiệu suất thu hồi đạt được gần 60% protein hòa tan trong nước rửa surimi trong thời gian ngắn. Protein thu hồi chứa đầy đủ các acid amin thiết yếu và phù hợp trong việc tái sử dụng trong việc chế biến surimi hoặc chế biến thức ăn gia súc. Từ khóa: Nước rửa surimi, chitosan, thu hồi protein. Abstract Chitosan extracted from biowaste of Penaeus vannamei has been used as biocoagulant for protein recovery from surimi wash water. The results showed that protein was precipitated at pH 5 and then treated with chitosan at the concentration of 80-100 ppm and treatment time of 15 min. Chitosan has been shown a good biocoagulant with protein recovery rate up to 60%. Recovered protein has all essential amino acids and suitable for being reused in surimi products or used for processing animal foods. Keywords: Surimi wash water, chitosan, protein recovery. I. GIỚI THIỆU Trong công nghệ sản xuất surimi thường Chitosan là một amino polysaccharit, được hình thành từ quá trình deacetyl hoá sử dụng một lượng nước rửa lớn, thường gấp nhiều lần lượng nguyên liệu và nước sau khi chitin, một sản phẩm giá trị gia tăng từ phế liệu rửa thường chứa một lượng protein cao. Theo tôm. Chitosan có rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, công nghiệp kết quả nghiên cứu của Chakrabarti (2006) có khoảng 3,4g protein trong 1 lít nước rửa thực phẩm, y học và xử lý môi trường (Hirano, 1996). Chitosan thể hiện là một chất keo tụ rất surimi, trong đó 80% protein thuộc dạng hòa tan trong nước. Do đó, việc tận thu protein tốt, có thể tạo phức tốt với nhiều chất hữu cơ, vô cơ khác nhau vì vậy được ứng dụng nhiều trong nước rửa surimi có ý nghĩa lớn trong sản xuất và bảo vệ môi trường. Trong bài báo này, vào thu hồi các chất hữu cơ, xử lý nước thải, kết quả bước đầu về việc nghiên cứu ứng đặc biệt trong thu hồi protein. Hơn nữa, chitosan không có tính độc, mang hoạt tính dụng chitosan được chiết rút từ phế liệu tôm thẻ chân trắng trong việc thu hồi protein từ sinh học có lợi nên sản phẩm thu hồi khi sử dụng chitosan có thể tiếp tục sử dụng trong nước rửa surimi được trình bày. chế biến thức ăn gia súc. 25 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 02/2008 Trường Đại học Nha Trang II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. 1. Đối tượng nghiên cứu - Chitosan được chiết rút từ đầu vỏ tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) được sản - Nước rửa surimi được thu nhận tại Xí nghiệp Baseafood III (Vĩnh Hải, Bà Rịa – Vũng Tàu), với các thành phần cơ bản được trình bày ở Bảng 1. xuất tại Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Chế biến, Trường Đại Học Nha Trang. Bảng 1. Một số chỉ tiêu cơ bản của nước rửa surimi Thông số pH SS (mg/l) Protein (g/l) Hàm lượng 6,6-6,8 3040 - 4320 4-5 - Các loại hóa chất sử dụng trong nghiên cứu thuộc loại hóa chất phân tích. 2.2 Phương pháp nghiên cứu công nghệ thu hồi protein a. Quy trình nghiên cứu Nước rửa surimi Xác định pH để kết tủa protein Xác định chế độ keo tụ protein bằng chitosan Lắng - lọc protein Xác định hiệu suất thu hồi protein và lựa chọn chế độ keo tụ thích hợp b Phương pháp phân tích - Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu báo - Độ ẩm, hàm lượng protein được xác định theo phương pháp chuẩn của AOAC, cáo là trung bình của 3 lần phân tích. Kết quả được phân tích thống kê bằng phần mền Excel 1990. Thành phần acid amin được phân tích và SPSS. Giá trị của p < 0,05 được xem là có ý nghĩa về mặt thống kê. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC). - Hiệu suất thu hồi: ((Co- Ca)/ Co))*100% - Co: hàm lượng protein trong dung dịch nước rửa ban đầu - Ca: hàm lượng protein trong dung dịch nước rửa sau khi xử lý 26 3.1. Các tính chất cơ bản của chitosan chiết rút từ phế liệu tôm thẻ chân trắng Các tính chất chitosan được chiết rút từ phế liệu tôm thẻ chân trắng được xác định và Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 02/2008 Trường Đại học Nha Trang trình bày trên Bảng 2. Chitosan có màu trắng chitosan rất cao, trên 99%. Với những tính đục và không chứa tạp chất. Kết quả phân tích chất cơ bản trên có thể kết luận chitosan từ cho thấy chitosan có hàm lượng protein và phế liệu tôm thẻ chân trắng được sản xuất với khoáng còn lại thấp, dưới 1% thể hiện độ tinh chất lượng tốt, rất phù hợp trong việc ứng khiết cao. Mẫu chitosan có độ deacetyl hóa dụng trong xử lý thu hồi protein và tái sử dụng cao và độ nhớt thấp. Ngoài ra, độ tan của mẫu sản phẩm thu hồi. Bảng 2. Các tính chất cơ bản của chitosan Tính chất Màu sắc Độ ẩm Hàm lượng protein (%) Hàm lượng khoáng Độ deacetyl hóa (%) Độ nhớt (cP) Tính thấm nước (%) Độ tan (%) trắng đục 10,2 ∀ 1.1 0,7 ∀ 0,08 0,7 ∀ 0,07 96 ∀ 1.3 207,3 ∀ 9,0 b 380 ∀ 31 a 99,9 ∀ 0.5 3.2. Kết quả nghiên cứu pH thích hợp để đầu của nước rửa surimi là 6,72. Sau khi xử kết tủa protein trong nước thải surimi Trước khi tiến hành keo tụ, lắng lọc, lý, các hạt mịn protein kết tủa được để lắng trong thời gian 45 phút, tiếp theo là công đoạn protein trong dung dịch cần được kết tủa. Dung dịch acid HCl 4% và NaOH 4% được lọc và xác định hiệu suất thu hồi protein. Kết quả ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi dùng để điều chỉnh pH của dung dịch nước rửa về các pH khác nhau (4, 5, 6, 7), pH ban protein được trình bày ở Bảng 3. Bảng 3. Ảnh hưởng của giá trị pH đến khả năng kết tủa của protein Mẫu 1 2 3 4 5 pH 6,72 4 5 6 7 Hiệu suất (%) 34,3 31,4 42,7 40,1 33 Kết quả nhận thấy pH ảnh hưởng rất lớn giá trị pH này là pI của đa số các protein có đến quá trình kết tủa protein. Ở pH trong dung dịch nước rửa, các protein đạt trung hòa khoảng 5 thì hiệu suất kết tủa protein là cao về điện, các phân tử protein sẽ liên kết với nhất (trên 40%). Ở giá trị pH = 4 thì mức độ nhau, khả năng hydrát hóa là thấp nhất, chúng kết tủa là khá thấp. Kết quả này cho thấy khi co lại và tập hợp lại, kết tụ thành các hạt mịn. pH thay đổi dẫn đến thay đổi mức độ ion hóa Qua quan sát nhận thấy có các hạt nhỏ mịn và sự tích điện trên bề mặt các phân tử protein hình thành, quá trình lắng bắt đầu diễn protein, làm thay đổi lực hút và đẩy giữa các ra, nhưng rất chậm. Việc thu hồi protein hòa phân tử này và khả năng liên kết với nước. tan bằng phương pháp kết tủa ở điểm đẳng Ở giá trị pH = 5,0 thì phần lớn protein kết điện đã được thực hiện bởi nghiên cứu của tủa có dạng hạt mịn, có thể khẳng định rằng ở Batista, 1999 cho kết quả tương tự. Khi điều 27 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 02/2008 Trường Đại học Nha Trang chỉnh pH xuống giá trị thấp hơn, ở giá trị pH = 3.3. Kết quả nghiên cứu ứng dụng chitosan 4 thì mức độ keo tụ lại giảm xuống, đó là do làm chất trợ lắng trong việc thu hồi protein + lúc này, nồng độ H dư nên một số protein lại từ nước rửa surimi tích điện dương yếu, đẩy nhau, liên kết giữa Chitosan được bổ sung theo những nồng độ khác nhau, tiến hành quá trình lắng ở các các phân tử protein yếu đi, tăng khả năng mức thời gian: 5, 10, 15, 20 phút. Sau đó, protein được lọc và xác đinh hiệu suất thu hồi hydrát hóa, độ tan của protein tăng lên và lúc này các phân tử protein sẽ khó kết tụ hơn. Kết protein. Kết quả được trình bày ở Hình 1. quả trên cho thấy giá trị pH = 5 là pH thích hợp để kết tủa protein trong nước rửa surimi. 60 50 Hiệu suất (%) 40 30 ĐC 60 ppm 80 ppm 20 100 ppm 120 ppm 10 140 ppm 0 0 5 10 15 20 Thời gian (phút) Hình 1. Hiệu suất thu hồi protein từ dung dịch nước rửa surimi khi có sử dụng chitosan làm chất trợ lắng ở các nồng độ khác nhau Kết quả cho thấy khả năng trợ lắng kết tụ lớp dịch gần như trong suốt phía trên sau thời của chitosan đối với dung dịch thủy phân là rất gian lắng 15 phút. Nồng độ chitosan cao hơn tốt. Ở thí nghiệm không bổ sung chitosan (ĐC) 100 ppm thì hiệu quả quá trình lắng giảm. thì tốc độ lắng chậm, hiệu suất thu hồi thấp Kết quả này có thể do các phân tử hơn rõ rệt so với các mẫu có sử dụng chitosan chitosan cũng khả năng hấp phụ, tạo cầu nối làm chất trợ lắng kết tụ (Hình 1). Hiệu suất thu để liên kết các hạt keo protein đã kết tủa thành hồi ở mẫu có bổ sung chitosan nồng độ 80- các phân tử có kích thước lớn hơn và lắng 100 ppm thì tốc độ lắng nhanh nhất, tạo nên xuống. Ngoài ra, chitosan có độ deacetyl hóa 28 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 02/2008 Trường Đại học Nha Trang cao thì trong dung dịch có chứa nhiều gốc Một điểm cần đề cập là việc lựa chọn amin tích điện dương sẽ trung hòa điện tích chitosan làm chất keo tụ cho phép tận dụng của các phân tử protein tích điện âm trong protein thu được làm thức ăn gia súc vì dung dịch nước rửa, giảm khả năng hydrat chitosan an toàn, được phép sử dụng trong hóa, tập hợp lại và kết tụ (Pinotti và cộng sự, thức ăn gia súc. 1997; Zeng và cộng sự, 2008). 3.4. Kết quả phân tích hàm lượng acid amin Ở các mẫu có nồng độ chitosan càng của protein thu hồi từ nước rửa surimi tăng lên thì tốc độ lắng không tăng lên và trạng Kết quả phân tích hàm lượng acid amin thái của dịch lắng đục dần. Vì nồng độ của protein thu được từ nước rửa surimi được trình bày ở Bảng 4. Protein thu được chứa chitosan cao làm tăng số điện tích cùng dấu, đẩy nhau tạo nên một mạng lưới keo, nên cản đầy đủ các acid amin thiết yếu, thể hiện protein có chất lượng cao, rất phù hợp trong trở quá trình keo tụ lắng xuống của các phân việc tái sử dụng trong quá trình chế biến surimi tử protein. hoặc chế biến thức ăn gia súc. Qua kết quả thực nghiệm chúng tôi chọn chế độ lắng sử dụng chitosan nồng độ 80 ppm, thời gian lắng từ 15 đến 20 phút. Bảng 4: Hàm lượng amino acid của protein thu hồi từ nước rửa surimi STT Acid amin Hàm lượng (%w/w) 1 Alanine 1,23 2 Glycine 0,87 3 Proline 0,28 4 Valine 0,82 5 Serine 4,15 6 Leucine 4,49 7 Isoleucine 3,13 8 Threonine 0,53 9 A.a.butyric 0,53 10 Methionin 0,79 11 Hydroproline 0,32 12 A.glutamic 1,61 13 Phenylalanin 2,29 14 Glutamine 0,26 15 Tyrosine 0,36 16 Ornithine 0,34 17 Lysine 0,48 18 Histidine 0,15 19 Tryptophane 0,57 29