i
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực tập đồ án tốt nghiệp ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản
thân, em còn nhận được sự giúp đỡ quí báu từ nhiều phía.
Trước hết, em xin ghi ơn ba mẹ và người thân đã luôn luôn bên cạnh em,
giúp đỡ em vượt qua khó khăn trong suốt thời gian học đại học.
Em sẽ luôn ghi nhớ công lao của các thầy cô trong trường Đại học Nha
Trang. Đặc biệt, các thầy cô khoa Chế biến đã giúp em có được những kiến thức
chuyên ngành cơ bản, cần thiết sau khi ra trường.
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn cô TS. Nguyễn Thị Mỹ Hương,
người đã trực tiếp hướng dẫn, thôi thúc và tận tình chỉ bảo những kinh nghiệm quý
báu trong suốt thời gian mà em thực hiện đề tài.
Em cũng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô quản lý các phòng thí nghiệm:
phòng thí nghiệm hóa sinh, phòng thí nghiệm công nghệ chế biến, phòng thí nghiệm
công nghệ thực phẩm và phòng thí nghiệm công nghệ sinh học đã nhiệt tình, tạo
điều kiện cho em trong suốt thời gian thực tập.
Cuối cùng, em xin cảm ơn các bạn của em, những người đã động viên và
giúp đỡ em mỗi khi cần thiết.
Sinh viên
Nguyễn Thị Lý Luận
ii
MỤC LỤC
2.2.1. Xác định thành phần hóa học của đầu cá chẽm 32
2.2.2 Quy trình dự kiến sản xuất từ dịch thủy phân đầu cá chẽm. 33
2.2.3. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kỹ thuật trong quá trình
thủy phân 34
2.2.3.1. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme với nguyên liệu tối ưu. 34
2.2.3.2. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân tối ưu 36
2.2.3.3. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân tối ưu 38
2.2.4. Quy trình dự kiến sản xuất nước chấm từ dịch thủy phân đầu cá
chẽm. 40
2.2.4.1. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ muối bổ sung thích hợp. 42
2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ sorbitol bổ sung thích hợp. 43
2.2.4.3. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ màu caramel bổ sung thích hợp. 44
2.5. Phương pháp phân tích 45
2.6. Phương pháp xử lý số liệu 45
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ 46
3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học đầu cá chẽm. 46
3.2. Kết quả xác định các thông số tối ưu cho quá trình thủy phân. 46
3.2.1. Kết quả xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu 46
3.2.2.Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 48
3.2.3. Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp 50
3.3. Kết quả xác định các thông số tối ưu cho quá trình sản xuất nước chấm
từ dịch thủy phân đầu cá chẽm 52
3.3.1. Kết quả xác định tỷ lệ muối bổ sung thích hợp. 52
3.3.2. Kết quả xác định tỷ lệ sorbitol bổ sung thích hợp. 54
3.3.3. Kết quả xác định tỷ lệ caramel bổ sung thích hợp 55
3.4. Đề xuất quy trình sản xuất nước chấm từ sản phẩm thủy phân đầu cá
chẽm 55
iv
3.4.1. Sơ đồ quy trình sản xuất nước chấm từ dịch thủy phân từ đầu cá
Bảng 3.4: Chỉ tiêu vi sinh của nước chấm. 59
Bảng 3.5: Thành phần axit amin trong nước chấm 60
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Hình ảnh cá chẽm 3
Hình 1.2: Sản lượng cá chẽm nuôi trồng trên thế giới (FAO fishery statistic) 8
Hình 1.3: Sản lượng cá chẽm đánh bắt trên thế giới (FAO fishery statistic) 9
Hình 1.4: Sơ đồ quy trình tổng quát công nghệ sản xuất nước mắm truyền
thống 19
Hình 1.5: Sơ đồ quy trình chế biến mắm nêm dạng nguyên con (mắm cái) 22
Hình 1.6: Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến mắm nêm dạng sệt (mắm đục) 23
Hình 2.1: Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu cá chẽm 32
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất dịch thủy phân đầu cá chẽm 33
Hình 2.3: Sơ đồ thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu tối ưu 35
Hình 2.4: Sơ đồ thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân tối ưu 37
Hình 2.5: Sơ đồ thì nghiệm xác định thời gian thủy phân tối ưu 39
Hình 2.6: Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất nước chấm từ dịch thủy phân đầu
cá chẽm 40
Hình 2.7: Sơ đồ thì nghiệm xác định tỷ lệ muối thích hợp 42
Hình 2.8: Sơ đồ thì nghiệm xác định tỷ lệ sorbitol thích hợp 43
Hình 2.9: Sơ đồ thì nghiệm xác định tỷ lệ caramel thích hợp. 44
Hình 3.1: Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme đến lượng đạm trong dịch thủy phân
N
TS
Nitơ tổng số
N
AA
Nitơ axit amin
N
AA
/ N
TS
Tỷ lệ nitơ axit amin so với nitơ tổng số
E / NL Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu
1
LỜI MỞ ĐẦU
Thuỷ sản Việt Nam hiện nay là một trong những ngành kinh tế trọng điểm,
đã đóng góp một phần không nhỏ vào nền kinh tế, tạo công ăn việc làm góp phần
tăng thu nhập cho một bộ phân dân cư ven biển. Trong những năm gần đây ngành
đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể trong nuôi trồng, chế biến cũng như trong xuất
nhập khẩu. Song đi kèm với sự phát triển đó thì vấn đề phế liệu thuỷ sản đang trở
thành một vấn đề cấp bách vì nó đe doạ đến vấn đề môi trường. Hàng năm ngành
thủy sản thải ra một lượng lớn các phế liệu và bị coi là một trong sáu ngành ô nhiễm
môi trường nhất.
Từ thực tế trên, yêu cầu cấp bách đặt ra cho các nhà công nghệ ngành thủy
sản là phải sử dụng hợp lý, hiệu quả lượng phế liệu do nhà máy chế biến thủy sản
thải ra. Để giải quyết một lượng lớn phế liệu như hiện nay, tại Việt Nam và trên thế
giới đang có xu hướng tận thu phần phế liệu này để chế biến thành các sản phẩm có
giá trị gia tăng. Một số phế liệu có thể được dùng để chế biến thành bột cá, dầu cá,
sản phẩm thủy phân, bột khoáng cho chăn nuôi gia súc, gia cầm và thủy sản.
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nguyên liệu
1.1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá chẽm.
1.1.1.1 Đặc điểm hình thái:
Tên tiếng Anh: Barramundi, Giant seaperch [1].
Tên khoa học: Lates calcarifer
Theo FAO (1974) cá chẽm có hệ thống phân loại như sau:
Ngành động vật có xương sống Chordata
Lớp cá xương Osteichthyes
Phân lớp cá vây tia Actianopteryga
Bộ cá vược Pereiformes
Phân bộ cá vược Percoidei
Họ cá sơn biển Centropomidal
Giống cá chẽm Lates
Loài cá Chẽm Lates calcarifer (Bloch, 1790)
Ở nước ta, chúng phân bố chủ yếu tại vùng vịnh Bắc bộ, vùng biển miền
Trung, và số ít ở vùng biển miền Nam, mùa vụ khai thác là quanh năm. Tuy nhiên,
nguồn nguyên liệu khai thác tự nhiên chiếm số lượng thấp, chủ yếu là nguyên liệu
thông qua nuôi trồng (tập trung nhiều ở các tỉnh ven biển miền trung, hình thức nuôi
là trong các ao đất và lồng lưới). Khi cá đạt từ 10 đến 12 tháng tuổi là khai thác
được, lúc này trọng lượng mỗi con từ 800 – 1,2kg và kích thước từ 350 đến 500 mm.
Thế giới: Cá chẽm phân bố chủ yếu ở một số nước như: Đông Châu Phi,
Vịnh Percian, Ấn Độ, Srilanca, Myanmar, Australia, New Guinea, Indonesia,
Malaysia, Philippines [4].
5
1.1.1.3 Vòng đời:
Cá chẽm trải qua phần lớn thời gian sinh trưởng (2 – 3 năm) trong các thủy
vực nước ngọt như: sông, hồ, nơi nối liền với biển. Cá có tốc độ tăng trưởng nhanh,
thường đạt cỡ 3 – 5kg sau 2 – 3 năm Khi cá trưởng thành (3 – 4 tuổi) chúng sẽ di
cư từ vùng nước ngọt ra cửa sông và biển để đẻ trứng. Cá chẽm đẻ trứng theo chu kì
trăng (thường vào lúc khởi đầu của tuần trăng hay lúc trăng tròn), thường vào buổi
tối cùng với lúc thủy triều lên. Điều này giúp trứng và ấu trùng trôi vào vùng cửa
sông, nơi đó ấu trùng sẽ phát triển và di cư ngược dòng vào sông, hồ để lớn lên.
Hiện nay điều chưa rõ là cá trưởng thành sau khi đẻ trứng có đi ngược dòng vào
sông không hay vẫn sống lại ở biển. Một số cá sống tại môi trường nước ngọt (nơi
chúng lớn lên) có vòng đời lên đến kích thước 65cm và cân nặng 19, 3 kg thì tuyến
sinh sản của chúng không phát triển [5].
1.1.1.4 Tính ăn:
Cá chẽm là loài cá dữ điển hình. Khi còn nhỏ, tuy chúng có thể ăn các loài
sinh vật phù du khuê tảo nhưng thức ăn chủ yếu của chúng vẫn là cá và tôm nhỏ
(chiếm 80% tổng lượng thức ăn). Khi cá lớn hơn 20 cm, 100% là thức ăn động vật
bao gồm giáp xác chiếm khoảng 70% và các loài cá nhỏ chiếm 30%. Cá chẽm bắt
mồi rất dữ, chúng có thể bắt những con mồi có kích thước bằng cơ thể chúng. Cá
chẽm rất thích bắt mồi sống và di động [5].
1.1.1.5 Phân biệt giới tính:
Lipid
Tro
Calci
Phospho
Sắt
Natri
Kali
A B
1
B
2
PP
Kcal g mg µg
mg
111 75,5
20,5 3,2 1,2
26 202 0,4
56 329
15
0,1
chẽm Chile và cá chẽm Châu Á…Trong đó cá chẽm Châu Á được nuôi phổ biến.
Các nước nuôi cá chẽm Châu Á là Oxtraylia, Malaixia, Đài Loan,
Indonesia… Nuôi trong lồng đang được phát triển ở nhiều nước như Thái Lan,
Indonesia, Philippin, Singapore. Thành công trong viêc sản xuất cá chẽm nhân tạo,
cung cấp con giống từ nguồn này sẽ lớn mạnh trong tương lai.
Sản lượng nuôi trồng cá chẽm được thể hiện qua sơ đồ sau: 8
Hình 1.2: Sản lượng cá chẽm nuôi trồng trên thế giới (FAO fishery statistic)
Bảng 1.3: Sản lượng cá chẽm nuôi trồng trên thế giới 2001-2009 (đơn v
ị :tấn)
(FAO fishery statistic) [16]
Năm 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Sản
lượng
26745
25194
28698
28888
Giá trị
87593
64427
96826
74375
83545
98673
144527
155963
163729Theo tổ chức nông lương thế giới (FAO), sản lượng cá chẽm thương phẩm
hàng năm của thế giới đạt gần 130 nghìn tấn, trong đó sản lượng của Thái Lan và
các nước châu Á khác chiếm hơn 90%.
Sản lượng đánh bắt cá chẽm cũng được FAO thống kê như sau:
Hình 1.3: Sản lượng cá chẽm đánh bắt trên thế giới (FAO fishery statistic)
ha và số lồng cá chẽm trên 8.850 chiếc đạt sản lượng 7.675 tấn. Ngoài ra tại các
đầm nước lợ ven biển cá đã được thả nuôi ghép với đối tượng khác nhau. Sản lượng
cá nuôi nước lợ mặn đạt 13.865 tấn. Kết quả này còn hạn chế, một trong những
nguyên nhân chủ yếu là do chưa chủ động được nguồn cá giống [5].
11
Việt Nam bắt đầu nghiên cứu sản xuất giống cá biển từ những năm 1993 –
1994. Đến năm 2005, chúng ta cơ bản chủ động sản xuất giống một số loài cá biển
trong đó có cá chẽm. Trong năm 2003 – 2004, Viện nghiên cứu Nuôi trồng Thủy
sản II và Trường Đại học Nha Trang đã sản xuất 400.000 con giống cá chẽm.
Dự án nuôi cá chẽm của công ty CTCP Vĩnh Hoàn được khởi động vào cuối
năm 2010, với 68 ha ao nuôi, dự kiến vùng nuôi tăng lên 300 ha vào năm 2012. theo
dự kiến năm 2011, sản lượng cá chẽm của Vĩnh Hoàn sẽ đạt 700 tấn, trong 2 năm
tiếp theo, sản lượng sẽ tăng lên lần lượt là 4.100 tấn và 6.100 tấn. [15]
Hiện nay ở Sóc Trăng cũng đã tiến hành nuôi thí điểm cá chẽm công nghiệp
đạt 70 tấn cá/ ha.
1.1.3 Tình hình sử dụng phế liệu cá chẽm.
Trong những năm gần đây ngành chế biến thủy sản phát triển mạnh. Sản
lượng xuất khẩu tăng lên rất rõ rệt, góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế, tạo công
ăn việc làm, xóa đói giảm nghèo cho nhân dân. Ngành thủy sản thực sự là ngành
kinh tế mũi nhọn trong cả nước, nhưng bên cạnh sự phát triển đó tạo ra một lượng
lớn phế liệu, ước tính chung có khoảng 30 – 50% phế liệu so với tổng sản lượng chế
biến, trong đó đầu và xương cá chiếm một tỷ lệ cao. Phế liệu thủy sản xuất hiện liên
quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường, xử lý chất thải, sản xuất sạch hơn,… Mặc dù
đã có xu hướng tận dụng để sản xuất sản phẩm giá trị gia tăng như: Dầu cá, bột cá,
enzyme,… Tuy nhiên còn rất nhiều hoạt chất sinh học trong phế liệu cá mà ta chưa
khai thác hết.
Năm 2008 ở Cà Mau, tổng sản lượng nuôi và khai thác biển là 3.481,8 ngàn
tấn. Trong đó riêng cá biển khoảng 2.657,6 ngàn tấn, cá chẽm chiếm khoảng 3.000
tấn, như vậy phế liệu cá chẽm khoảng trên 1.700 tấn [5]. Theo dự báo trong những
năm tới lượng cá chẽm tại Cà Mau còn tăng lên rất nhiều.
cho con người.
Từ các loại phế liệu cá như: gan cá, nội tạng, đầu cá…có thể dùng làm
nguyên liệu để sản xuất dầu cá. Thông thường quá trình tách chiết dầu cá là gắn liền
với công nghệ sản xuất bột cá. Bởi lẽ, cần phải tách triệt để dầu cá ra khỏi nguyên
liệu trước khi sản xuất bột cá để chất lượng bột cá tốt hơn.
Sản xuất bột đạm thủy phân
13
Phương pháp sản xuất chủ yếu là phương pháp thủy phân nhờ enzyme. Bột
đạm thủy phân thu được chứa nhiều đạm dễ tiêu hóa, các vitamin, các nguyên tố
khoáng đa lượng, vi lượng và các chất hoạt động sinh học khác.
Sản xuất gelatin và collagen từ da cá
Sản xuất guanine và chân châu từ vảy cá
Sản xuất insulin từ tụy tạng cá
Sản xuất bột khoáng từ xương cá. [13]
Trong nước
Hiện nay ngành chế biến thủy sản trong nước phát triển khá mạnh mẽ nhưng
công nghệ xử lý và tận dụng phế liệu của quá trình này thực sự chưa phát triển và
chưa được quan tâm đúng mức. Các sản phẩm sản xuất từ phế liệu thủy sản còn ít,
chưa đa dạng, chất lượng chưa cao. Vì vậy, các nhà chế biến thực phẩm thủy sản
cần tìm giải pháp để tối đa lợi ích thu được từ nguồn phế liệu này, góp phần nâng
cao hiệu quả kinh tế trong chế biến thủy sản, đồng thời giảm thiểu lượng phế liệu
thải ra môi trường.
1.2. Tổng quan về enzyme protease
1.2.1. Đặc điểm
Protease là nhóm enzyme thủy phân các liên kết peptide trong phân tử
protein hoặc các polypeptide thành các peptide có phân tử lượng nhỏ (peptone và
polypeptide). Tiếp theo đó là sự thủy phân các peptide trên thành các amino acid tự
do dưới tác dụng của peptidase.
Protease là enzyme được thu nhận từ thực vật (papain, bromelin) từ động vật
(pepsin, chymosin, trypsin, chimotrysin…) và từ vi sinh vật, có tác dụng thủy phân
protease để khử lông trân bò trong công nghệ thuộc da.
• Trong y học: người ta dùng protease để loại bỏ các phần mô bị hỏng, bị thối
hay các ổ viêm, các vết thương hay làm tan các cục máu đông tắc nghẽn mạch máu.
• Trong thực phẩm: người ta dùng protease để làm mềm thịt, thủy phân thịt
cá, sản xuất nước mắm, bột cá… hoặc người ta có thể dùng protease để thủy phân tế
bào gan cá trích ly dầu…
15
• Trong nông nghiệp: người ta dùng protease và một số enzyme khác để sản
xuất các loại thức ăn cho động vật nhằm làm tăng hệ số hấp thụ thức ăn giảm lượng
thức ăn sử dụng và tăng cao tốc độ tăng trọng. Đặc biệt ngày nay trong lĩnh vực
nuôi trồng thủy sản, người ta đã tạo ra nhiều loại thức ăn có chứa protease,
amylase… để làm tăng hiệu quả sử dụng thức ăn giảm chi phí và nâng cao sự tăng
trọng cho động vật nuôi như cá, tôm… Do vậy, năng suất nuôi trồng thủy sản ngày
càng tăng.
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân protein bằng enzyme
Quá trình thủy phân chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: nhiệt độ, pH, nồng độ
cơ chất và enzyme, sự có mặt hay không có mặt của chất hoạt hóa và chất kìm hãm,
lượng nước thêm vào.
• Ảnh hưởng của nhiệt độ
Vì enzyme có bản chất protein nên khi tăng hay giảm nhiệt độ đều ảnh
hưởng đến hoạt động của enzyme. Thật vậy, mỗi enzyme chỉ hoạt động trong vùng
nhiệt độ xác định. Phần lớn enzyme hoạt động thích hợp ở khoảng nhiệt độ
40÷50
0
C và vô hoạt hóa ở 70
0
C. Trong vùng nhiệt độ thích hợp nếu nhiệt độ tăng
10
0
C thì tốc độ thủy phân tăng 1,5÷ 2 lần. Nhiệt độ thích hợp của enzyme có thể
2
S… làm giảm
chất lượng sản phẩm [14].
• Ảnh hưởng của thời gian thủy phân
Thời gian thủy phân kéo dài hoặc rút ngắn đều ảnh hưởng đến hiệu quả của
quá trình thủy phân và chất lượng của sản phẩm.
Thời gian tác dụng kéo dài thì enzyme có điều kiện để cắt mạch triệt để.
Nhưng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức dẫn đến vi sinh vật thích nghi và
hoạt động tạo ra các sản phẩm cấp thấp như NH
3
, H
2
S, indol, skatol… đồng thời khi
thời gian kéo dài hiệu quả kinh tế sẽ kém.
Ngược lại, thời gian thủy phân rút ngắn, sự phân giải protein chưa triệt để, hiệu suất
thủy phân không cao và gây lãng phí nguyên liệu [14].
• Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc
Khi thủy phân diện tích tiếp xúc giữa enzyme và nguyên liệu cũng ảnh
hưởng rất lớn đến tốc độ thủy phân. Để tạo điều kiện cho enzyme protease hoạt
17
động tốt người ta thường xay nhỏ, đập dập, cắt khúc… Khi diện tích tiếp xúc giữa
enzyme và protein càng lớn thì quá trình thủy phân càng dễ dàng và ngược lại [14].
• Ảnh hưởng của nguyên liệu
Độ tươi của nguyên liệu có vai trò quyết định đến quá trình thủy phân và
chất lượng của sản phẩm. Độ tươi của nguyên liệu giảm thì làm giảm chất lượng sản
phẩm tạo thành [14].
1.3. Sản phẩm thủy phân.
1.3.1. Dịch đạm thủy phân.
Dịch đạm thủy phân là sản phẩm của quá trình thủy phân. Dịch có màu vàng
nhạt, trong suốt, có mùi đặc trưng, thoảng mùi cá.
ruốc, mắm nêm; có dạng chỉ dùng lấy nước gọi là nước mắm
1.4.2.1 Nước mắm truyền thống.
Nước mắm là một sản phẩm do thịt cá ngâm trong dung dịch nước muối,thủy
phân protein thành các peptit và các axit amin nhờ tác dụng của enzyme có sẵn
trong thịt cá và ruột cá làm cho nước mắm có mùi và vị đặc trưng [11].
Nước mắm là loại nước chấm quen thuộc được ưa chuộng nhất nước ta và
không thể thiếu trong mỗi bữa ăn hằng ngày. Nước mắm có giá trị dinh dưỡng chứa
13 loại acid amin, vitamin B, khoảng 1-5 microgram vitamin B12. Hấp dẫn người
ăn bởi hương vị đậm đà, đặc trưng mà không một loại sản phẩm nào có thể thay thế được.
Nước mắm là một mặt hàng chính cả ngành thủy sản. Nó tiêu thụ khoảng 40-
60% tổng số cá đánh bắt và chế biến trên toàn quốc. Nghề nước mắm của nước ta
hiện nay vẫn còn theo phương pháp cổ truyền, ở mỗi địa phương có sự khác nhau
chút ít, nhưng quy trình sản xuất vẫn còn thô sơ và thời gian kéo dài, hiệu quả kinh
tế còn thấp.
Khi nhắc đến nước mắm thì ta sẽ nghĩ ngay đến những vùng sản xuất nước
mắm lớn và nổi tiếng hiện nay như: Phú Quốc, Phan Thiết, Nha Trang, Hải
Phòng…Ở những vùng khác nhau ta sẽ có những đặc trưng riêng về hương vị và
đến nay vẫn chưa tìm thấy sự giống nhau về hương vị của từng loại nước mắm. Dó
chính là bí quyết riêng của từng cơ sở sản xuất nước mắm.
Copyright: Tài liệu đại học ©