BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
BÙI TRƯỜNG BÍCH NGÂN NGHIÊN CỨU THU HỒI DẦU THÔ TỪ
ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG THUNNUS ALBACARES
LUẬN VĂN THẠC SỸ
Nha Trang – 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
MSHV: 52CH020
Hiện đang là học viên lớp Cao học sau thu hoạch năm 2010.
Tôi xin cam đoan kết quả của đề tài “Nghiên cứu thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây
vàng Thunnus albacares” là kết quả học tập và nghiên cứu khoa học độc lập, trung thực
và nghiêm túc.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về kết quả nghiên cứu của mình.
Học viên thực hiện Bùi Trường Bích Ngân LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu và thực tập, đề tài của em đã hoàn tất đúng thời hạn và
đạt mục tiêu đề ra. Trong suốt thời gian đó, bên cạnh sự nỗ lực và cố gắng của bản thân,
em còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ phía Nhà trường, các thầy cô, gia đình và bạn
bè. Tất cả những điều đó đã giúp em hoàn thành đề tài có kết quả.
Chính vì thế, trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu Nhà
trường, Khoa Sau Đại học và Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ thực phẩm đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi về cơ sở vật chất, phòng thí nghiệm để chúng em có thể nghiên cứu, thực
tập tốt. Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Khoa và các cán bộ quản lý Phòng thí
nghiệm đã rất nhiệt tình giúp đỡ và chỉ bảo em trong quá trình thực hiện đề tài.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Thị Mỹ Hương –
1.2.1. Dầu cá ngừ và ảnh hưởng tốt của dầu cá đến sức khỏe con người 12
1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ dầu cá trên thế giới 13
1.2.3. Các phương pháp sản xuất dầu cá 15
1.2.3.1. Phương pháp ép 15
1.2.3.2. Phương pháp nhiệt 16
1.2.3.3. Phương pháp tách chiết sử dụng dung môi hữu cơ 16
1.2.3.4. Phương pháp thủy phân bằng kiềm 17
1.2.3.5. Phương pháp tách chiết siêu tới hạn 17
1.2.3.6. Phương pháp thủy phân bằng enzyme 18
a. Nguyên lý của phương pháp 18
b. Ưu điểm của phương pháp 18
c. Sơ đồ tách dầu theo phương pháp thủy phân bằng enzyme 19
d. Sự thủy phân các phế liệu cá bằng các enzyme protease thương mại và các
yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân thu hồi dầu 19
1.2.4. Tiêu chuẩn chất lượng dầu cá thô 21
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ DẦU CÁ VÀ PHƯƠNG PHÁP THỦY PHÂN
ĐỂ THU HỒI DẦU CÁ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 23
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 23
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 32
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 35
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36
2.2.1. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 36
2.2.2. Phân tích các thành phần hóa học cơ bản trong đầu cá ngừ vây vàng 36
2.2.3. Quy trình dự kiến thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng theo phương pháp
thủy phân bằng enzyme 37
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu
hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng 39
2.2.4.1. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy
phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex theo phương
d. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ
đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 56
2.2.5. Lựa chọn loại enzyme thích hợp nhất cho quá trình thủy phân thu hồi dầu 57
2.2.6. Tối ưu hóa quá trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng sử dụng
enzyme đã chọn 57
2.2.7. Sản xuất dầu cá theo các thông số tối ưu đã xác định được - Đánh giá hiệu suất
thu hồi lipid và chất lượng của dầu cá 58
2.2.7.1. Hiệu suất thu hồi lipid 58
2.2.7.2. Phân tích cảm quan dầu cá 58
2.2.7.3. Phân tích các chỉ tiêu hóa học 58
2.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 59
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60
3.1. CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG 60
3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN
THU HỒI LIPID TỪ ĐẦU CÁ NGỪ VÂY VÀNG BẰNG 3 LOẠI ENZYME 60
3.2.1. Xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá
ngừ bằng enzyme Protamex 60
3.2.1.1. Xác định tỷ lệ nước thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ
đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex 60
3.2.1.2. Xác định tỷ lệ enzyme thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ
đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 64
3.2.1.3. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi
lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 67
3.2.1.4. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình
thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 70
3.2.2. Xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân thu hồi lipid từ đầu cá
ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 73
3.2.2.1. Xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy
phân thu hồi lipid từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 73
3.2.2.2. Xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy
PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM 8
PHỤ LỤC 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 10
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ NGHĨA ĐẦY ĐỦ
1 PUFA Poly unsaturated fatty acid Axit béo không no đa nối đôi
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy
phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 2
Bảng 4. Kết quả thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy
phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 2
Bảng 5. Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá
trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 3
Bảng 6. Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá
trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 3
Bảng 7. Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy
phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 4
Bảng 8. Kết quả thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy
phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Alcalase 4
Bảng 9. Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ nước so với nguyên liệu thích hợp cho quá
trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 5
Bảng 10. Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá
trình thủy phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 5
Bảng 11. Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy
phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 6
Bảng 12. Kết quả thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy
phân thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 6
Bảng 13. Kết quả thí nghiệm sản xuất dầu theo các thông số thích hợp nhất cho từng loại
enzyme 7
từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 55
Hình 2.14. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn thời gian thủy phân thích hợp để thu hồi lipid từ
đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Flavourzyme 56
Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng enzyme Protamex 61
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu
cá ngừ bằng Protamex 62
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng enzyme Protamex 63
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá
ngừ bằng Protamex 65
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Protamex. 66
Hình 3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá
ngừ bằng Protamex 66
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng enzyme Protamex 67
Hình 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu cá
ngừ bằng Protamex 68
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu cá
ngừ bằng Protamex 69
Hình 3.10. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng enzyme Protamex. 70
Hình 3.11. Ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Protamex. 72
Hình 3.12. Ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Protamex. 72
Hình 3.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng enzyme Alcalase 74
Hình 3.14. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Flavourzyme 91
Hình 3.30. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá
ngừ bằng Flavourzyme 92
Hình 3.31. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Flavourzyme. 93
Hình 3.32. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số axit của dầu thu được khi thủy phân đầu cá
ngừ bằng Flavourzyme 94
Hình 3.33. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Flavourzyme 94
Hình 3.34. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi lipid khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Flavourzyme 96
Hình 3.35. Ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số axit của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Flavourzyme. 97
Hình 3.36. Ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số peroxyt của dầu khi thủy phân đầu cá ngừ
bằng Flavourzyme. 98
Hình 3.37. Hiệu suất thu hồi lipid khi sử dụng 3 loại enzyme vào quá trình thủy phân đầu
cá ngừ vây vàng 99
Hình 3.38. Biểu đồ thể hiện chỉ số axit và chỉ số peroxyt của dầu thu được sau quá trình
thủy phân đầu cá ngừ vây vàng sử dụng 3 loại enzyme 100
Hình 3.39. Hình dạng bề mặt đáp ứng và đường Contour của mô hình hồi quy 104
Hình 3.40. Quy trình thu hồi dầu từ đầu cá ngừ vây vàng bằng phương pháp thủy phân sử
dụng enzyme Alcalase dự kiến 112
PHỤ LỤC
Hình 1. Bể ổn nhiệt và quá trình thủy phân tiến hành trong bể ổn nhiệt 8
Hình 2. Dịch cá sau thủy phân 8
Hình 3. Máy ly tâm lạnh 8
Hình 4. Hỗn hợp thu được sau ly tâm 9
Hình 5. Dầu đầu cá ngừ vây vàng thô 9
1
2
quả lợi nhuận không cao và gây nên một sự lãng phí dầu cá rất lớn. Một vấn đề nữa
đang rất được quan tâm là hiện nay các trại nuôi cá tiêu thụ tới 81% lượng cung cấp
dầu cá thế giới và dự báo cho thấy trong vòng 10 năm tới sẽ xảy ra tình trạng thiếu dầu
cá [6].
Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên là một yêu cầu hết sức
bức thiết và lâu dài để phát triển kinh tế bền vững. Trong bối cảnh tình hình đánh bắt
thủy sản quá mức và nhu cầu sử dụng sản phẩm từ cá liên tục tăng như hiện nay thì
phế liệu đầu cá ngừ có thể xem là một nguồn tài nguyên quý giá chưa được tận dụng
một cách đúng mức. Vì vậy, việc tận dụng phế liệu đầu cá ngừ đại dương để sản xuất
ra dầu cá phục vụ cho chăn nuôi, tiến đến tinh chế để làm thức ăn cho người là một
hướng đi mới có nhiều triển vọng và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Xuất phát từ những lý do trên và được sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Mỹ
Hương, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng
Thunnus albacares”.
2. Mục tiêu của đề tài
Xây dựng được quy trình thu hồi được dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng theo
phương pháp thủy phân bằng enzyme với hiệu suất thu hồi dầu cao nhất và chất lượng
dầu đạt yêu cầu.
3. Nội dung nghiên cứu
1. Phân tích các thành phần hóa học cơ bản và thành phần acid béo của đầu cá
ngừ vây vàng.
2. Nghiên cứu các thông số thích hợp cho quá trình thu hồi lipid từ đầu cá ngừ
vây vàng theo phương pháp thủy phân bằng 3 loại enzyme: Protamex, Alcalase và
Flavourzyme.
3. Lựa chọn loại enzyme tốt nhất, phù hợp nhất cho quá trình thu hồi dầu thô từ
đầu cá ngừ vây vàng.
4. Tối ưu hóa quá trình thủy phân sử dụng enzyme thích hợp đã chọn được và
đánh giá chất lượng của dầu thô sau khi thu hồi.
Cá ngừ phân bố ở Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương, Đại Tây Dương, Biển
Caribe và Địa Trung Hải, khoảng từ 40 vĩ độ Bắc đến 40 vĩ độ Nam. Biển Việt Nam
có nhiều loài cá ngừ, ngư trường đánh bắt chủ yếu là vùng giữa biển Đông, tức vùng
biển miền Trung, thuộc các tỉnh Phú Yên, Khánh Hòa, Bình Thuận và vùng biển Đông
– Tây Nam Bộ, Vịnh Bắc Bộ cũng có cá ngừ nhưng ít hơn nhiều [12].
Ở Việt Nam, nhóm cá ngừ chủ yếu gồm các loài cá ngừ đại dương và một số loài
có kích thước nhỏ: Ngừ sọc dưa, Ngừ bông, Ngừ đen, Ngừ chù và Ngừ ồ [20]. Cá ngừ
đại dương ở nước ta bao gồm: Cá ngừ vây vàng (Yellowfin tuna) và cá ngừ mắt to
(Bigeye tuna) [12], [20].
Cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares): Ngư trường chính là vùng biển miền
Trung. Kích thước đánh bắt lớn nhất: dài 2,3m; nặng 200 kg.
Cá ngừ mắt to (Thunnus obesus): Ngư trường chính là vùng biển miền Trung và
Đông Nam Bộ. Kích thước đánh bắt lớn nhất: dài 2,5m; nặng 210 kg. [12]
Trong tổng số 4 triệu tấn cá ngừ đánh bắt được hàng năm trên thế giới, có tới
65% sản lượng khai thác ở Thái Bình Dương, 21% ở Ấn Độ Dương và 14% ở Đại Tây
Dương, trong đó cá ngừ vây vàng chiếm đến 30% và cá ngừ mắt to chiếm khoảng 10%
tổng sản lượng cá ngừ thế giới [19]. 5
1.1.2. Cá ngừ vây vàng
tổng
sản lượng cá ngừ trên toàn thế giới (1,6 triệu
tấn). [19]
Từ năm 1949, Ủy ban Quốc tế Bảo vệ Cá ngừ vùng biển Đại Tây dương chịu
trách
nhiệm quản lý sản lượng cá ngừ vây vàng ở vùng biển Đông Thái Bình
Dương. Uỷ ban
đã
quy định sản lượng cho phép khai thác đối với từng ngư trường.
Thịt của cá ngừ vây
vàng
có màu hơi hồng, mùi thơm nhẹ, được đóng hộp và bán
khắp nơi trên thế giới, ở Nhật
bản
cũng được dùng làm sashimi và xúc
xích.
- Kích thước tối đa: 239cm (cá đực / không
xác
định giới tính).
- Trọng lượng tối đa được
công
bố: 200 kg.
- Tuổi tối đa theo báo cáo: 8
năm.
6
-
đen
đậm có
ánh kim qua màu vàng đến màu
bạc
trên vùng
bụng
- Đặc điểm sinh học: Xuất hiện ở bên trên
và
bên dưới các tầng có nhiệt độ
đột biến.
Kết
đàn chủ yếu theo kích cỡ, thành các
nhóm
đơn loài hoặc đa loài.
Cá lớn thì thường
kết
đàn với cá heo, và cũng đi theo các vật
trôi
nổi hoặc vật
khác. Thức ăn chủ yếu của
loài
cá này là cá, giáp xác và mực. Rất nhạy
cảm
với
những nơi nồng độ oxy thấp, vì
thế
thường không bắt gặp ở độ sâu dưới 250m
ở
các vùng biển nhiệt đới. Thời kỳ đẻ cao
suất cao của Nhà nước. Sản lượng cá ngừ đại dương khai thác được khá: Phú Yên
5.160 tấn, tăng 13,8%; Bình Định 6,785, tăng 52,6% so với cùng kỳ năm ngoái [17].
Cùng với nhu cầu tiêu thụ thủy sản ngày càng cao ở hầu hết các khu vực trên thế
giới, nhu cầu về cá ngừ cũng tăng không ngừng. Trong số các sản phẩm thủy sản, cá
ngừ luôn giữ vị trí quan trọng trong kim ngạch xuất nhập khẩu thủy sản của toàn thế
giới. Theo các nghiên cứu mới đây, cá ngừ đại dương là một trong những mặt hàng rất
có triển vọng trên thế giới và ở Việt Nam. Cá ngừ nói chung, trong đó có cá ngừ đại
dương, là nguồn lợi thủy sản quý giá, là mặt hàng thực phẩm rất được ưa chuộng ở
nhiều nước trên thế giới. Cá ngừ thường được tiêu thụ ở dạng tươi, ướp lạnh, ướp
đông, đóng hộp và hun khói. Tại các nước phương Tây, nhu cầu cá ngừ tươi, đông
lạnh để làm món surimi và sashimi tăng lên nhanh chóng. Ở Hoa Kỳ, cá ngừ là mặt
hàng thủy sản được người tiêu dùng sử dụng nhiều sau tôm. Còn ở Châu Âu, cá ngừ
chiếm vị trí hàng đầu trong danh sách sản phẩm thủy sản được yêu thích cùng với cá
hồi và cá Nam Thái Alaska [12].
Đối với nước ta, Tổng Cục Thủy sản - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
vừa có quyết định xếp cá ngừ vào loại cá chủ lực, ngang hàng với cá tra trong xuất
khẩu thủy sản. Giá trị kim ngạch của cá ngừ luôn chiếm 35% trên tổng sản lượng kim
ngạch xuất khẩu thủy sản của cả nước. Tuy nhiên, theo các doanh nghiệp, lợi nhuận cá
ngừ còn có thể đạt cao hơn nữa nếu các khâu khai thác, bảo quản, sơ chế được cải tiến
theo công nghệ hiện đại.
Xét về cơ cấu sản phẩm, giá trị xuất khẩu cá ngừ chiếm 9,9% trong tổng giá trị
xuất khẩu thủy sản Việt Nam nhưng đây là sản phẩm duy nhất có tăng trưởng cao
trong tháng 8 và 8 tháng đầu năm trong số các sản phẩm thủy sản xuất khẩu chủ lực
của Việt Nam [16].
Copyright: Tài liệu đại học ©