Tài liệu Nghiên cứu thu hồi dầu cá từ phế liệu cá (đầu, xương) và đánh giá chất lượng của dầu thu được

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đề tài này, em đã nhận được sự giúp đỡ từ nhiều phía. Trước hết, em xin ghi ơn cha mẹ và người than đã luôn luôn bên cạnh em, giúp đỡ em vượt qua khó khăn trong suốt thời gian học đại học. Em sẽ mãi ghi nhớ công lao của các thầy cô trong trường Đại học Nha Trang. Đặc biệt, là các thầy cô khoa Chế biến đã giúp em có được những kiến thức chuyên ngành cơ bản, quý báu, cần thiết sau khi ra trường. Em xin chân thành bày tỏ long 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, giúp đỡ em mỗi khi cần thiết. Sinh viên Ngô Thị Thêu ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................i MỤC LỤC ........................................................................................................ii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ...............................................................................................vi KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..............................................................................vii Chương 1. TỔNG QUAN........................................................................................2 1.1. Tổng quan về nguyên liệu.............................................................................2 1.1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá chẽm..........................................................2 1.1.2. Tình hình khai thác và chế biến cá chẽm. ................................................3 1.1.3. Tình hình sử dụng phế liệu cá trong nước và trên thế giới .......................3 1.2. Tổng quan về enzyme protease .....................................................................5 1.2.1. Đặc điểm .................................................................................................5 1.2.2. Phân loại .................................................................................................5 1.2.3. Ứng dụng của protease ............................................................................6 1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân protein bằng enzyme ........7 1.3. Tổng quan về dầu cá .....................................................................................9 1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất dầu cá .................................................9 1.3.2 Nguyên liệu sản xuất dầu cá ....................................................................9 1.3.2.1. Nguyên liệu sản xuất dầu cá ............................................................9 1.3.2.2. Các phương pháp bảo quản nguyên liệu ..........................................9 1.3.3 Lipit trong động vật thủy sản...................................................................9 1.3.4 Các phương pháp sản xuất dầu cá.......................................................... 10 1.3.4.1. Phương pháp thủy phân bằng enzyme: .......................................... 10 1.3.4.2. Phương pháp dùng nhiệt:............................................................... 11 1.3.4.3. Phương pháp dùng lực cơ học bằng cách xay, nghiền, ép, ly tâm: 11 1.3.4.4. Phương pháp lạnh đông, tan giá: ................................................... 11 1.3.4.5. Phương pháp chiết dầu bằng dung môi hữu cơ: ............................ 11 iii 1.3.4.6. Phương pháp thủy phân bằng dung dịch xút loãng:........................ 11 1.3.5 Thành phần hóa học của dầu cá ............................................................. 11 1.3.6 Tiêu chuẩn chất lượng dầu cá ................................................................ 12 1.3.7 Công dụng của dầu cá............................................................................ 12 1.3.8 Biện pháp bảo quản dầu cá và các dạng hư hỏng của nó trong quá trình bảo quản ...................................................................................................... 14 1.3.8.1. Các dạng hư hỏng.......................................................................... 14 1.3.8.2. Biện pháp bảo quản dầu ................................................................ 15 Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 16 2.1 Vật liệu nghiên cứu..................................................................................... 16 2.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 16 2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu. .................................. 16 2.2.2. Bố trí thí nghiệm ................................................................................... 16 2.2.2.1. Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá chẽm .................. 16 2.2.2.2. Tách dầu bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme protamex 17 2.2.2.3. Sản xuất dầu cá ở chế độ tối ưu và đánh giá chất lượng dầu thu được ................................................................................................. 23 2.2.3. Phương pháp phân tích .......................................................................... 24 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..................................... 25 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học cơ bản của đầu, xương cá chẽm ...... 25 3.2. Kết quả xác định các thông số tối ưu cho quy trình tách dầu bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme protamex......................................................... 25 3.2.1. Xác định các thông số tối ưu cho quy trình tách dầu cá từ đầu cá chẽm . 25 3.2.1.1 Xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân..... 25 3.2.1.2 Xác định tỷ lệ enzyme bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân. 27 3.2.1.3 Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân..... 28 3.2.1.4 Xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân ... 30 3.2.1.5 Xác định thời gian ly tâm thích hợp............................................... 31 iv 3.2.2. Xác định các thông số tối ưu cho quy trình tách dầu cá từ xương cá chẽm ...................................................................................................... 32 3.2.2.1. Xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân...... 32 3.2.2.2. Xác định tỷ lệ enzyme bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân. 33 3.2.2.3. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân..... 34 3.2.2.4. Xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân ... 35 3.2.2.5. Xác định thời gian ly tâm thích hợp............................................... 36 3.3. Đề xuất quy trình sản xuất và đánh giá chất lượng dầu thu được................. 37 3.3.1. Quy trình tách dầu từ đầu cá chẽm theo phương pháp thủy phân sử dụng enzyme protamex................................................................................... 37 3.3.2. Quy trình tách dầu từ phần xương cá chẽm theo phương pháp thủy phân bằng enzyme protamex .......................................................................... 39 3.3.3. Kết quả sản xuất dầu với mẫu lớn và đánh giá chất lượng dầu thu được theo quy trình đã đề xuất ................................................................................ 40 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 47 PHỤ LỤC v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Thành phần hóa học của đầu, xương cá chẽm .................................................. 25 Bảng 3.2. Lượng dầu thu được ở các mẫu có bổ sung tỷ lệ nước khác nhau ..................... 26 Bảng 3.3. Lượng dầu thu được ở các mẫu có bổ sung tỷ lệ enzyme khác nhau ................. 27 Bảng 3.4. Lượng dầu thu được ở các mẫu có nhiệt độ thủy phân khác nhau..................... 29 Bảng 3.5. Lượng dầu thu được từ các mẫu thủy phân với thời gian khác nhau ................. 30 Bảng 3.6. Lượng dầu thu được ở các mẫu với thời gian ly tâm khác nhau ........................ 31 Bảng 3.7. Lượng dầu thu được ở các mẫu xương cá có bổ sung tỷ lệ nước khác nhau................... 32 Bảng 3.8. Lượng dầu thu được ở các mẫu có bổ sung tỷ lệ enzyme khác nhau ................. 33 Bảng 3.9. Lượng dầu thu được ở các mẫu có nhiệt độ thủy phân khác nhau..................... 34 Bảng 3.10. Lượng dầu thu được từ các mẫu thủy phân với thời gian khác nhau ............... 35 Bảng 3.11. Lượng dầu thu được ở các mẫu với thời gian ly tâm khác nhau ...................... 36 Bảng 3.12. Kết quả sản xuất dầu mẫu lớn ........................................................................ 40 Bảng 3.13. Kết quả phân tích chất lượng dịch đạm thủy phân sau ly tâm ......................... 41 Bảng 3.14. Kết quả đánh giá chất lượng dầu thu được ..................................................... 41 Bảng 3.15. Thành phần acid béo trong dầu tách từ đầu cá chẽm...................................... 43 Bảng 3.16. Thành phần acid béo trong dầu tách từ xương cá chẽm .................................. 44 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá chẽm........................... 17 Hình 2.2. Sơ đồ quy trình tách dầu dự kiến............................................................ 17 Hình 2.3. Xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp ................................................... 19 Hình 2.4. Xác định tỷ lệ enzyme bổ sung thích hợp ............................................... 20 Hình 2.5. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp ................................................... 21 Hình 2.6. Xác định thời gian thủy phân thích hợp.................................................. 22 Hình 2.7. Xác định thời gian ly tâm thích hợp ....................................................... 23 Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng tỷ lệ nước bổ sung đến lượng dầu thu được........ 26 Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme bổ sung đến lượng dầu thu được ................................................................................................................ 28 Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến lượng dầu thu được ...................................................................................................................... 29 Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của thời gian thủy phân tới lượng dầu thu được ................................................................................................................ 30 Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian ly tâm tới lượng dầu thu được ........... 31 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng tỷ lệ nước bổ sung đến lượng dầu thu được ở mẫu xương cá ............................................................................................ 33 Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme bổ sung đến lượng dầu thu được ................................................................................................................ 34 Hình 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến lượng dầu thu được ở các mẫu xương cá chẽm ...................................................................................................... 35 Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của thời gian thủy phân tới lượng dầu thu được ................................................................................................................ 36 Hình 3.10. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian ly tâm tới lượng dầu thu được ......... 37 Hình 3.11. Quy trình tách dầu từ phế liệu đầu cá chẽm.......................................... 38 Hình 3.12. Quy trình tách dầu cá từ phế liệu xương cá chẽm ................................. 40 vii KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT E/S Enzyme trên cơ chất NNH3 Đạm thối hay đạm ammoniac NTS Đạm tổng số hay nitơ tổng số Naa Đạm acid amin W Khối lượng h Giờ gN/l Gam nitơ trên lít SFA Acid béo bão hòa HUFA Acid béo không no có từ PUFA Acid béo không no có từ 2 nối đôi trở lên MUFA Acid béo không no có một nối đôi 1 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay ngành nuôi trồng thủy sản ở nước ta đang phát triển mạnh mẽ. Cùng với sự phát triển đó, nhu cầu thức ăn thủy sản ngày càng tăng cao. Thực tế, ở Việt Nam mới có khoảng 89 nhà máy chế biến thức ăn nuôi thủy sản, sản lượng khoảng 2,4 triệu tấn/năm. Sản lượng này không đủ cung cấp nhu cầu trong nước nên người nuôi phải sử dụng cả thức ăn tự chế hoặc thức ăn ngoại. Điều đáng nói là các nhà máy này còn phải nhập khẩu nguồn nguyên liệu trong đó có cả bột cá và dầu cá. Thức ăn nuôi trồng thủy sản đang sử dụng khoảng 90% nguồn cung dầu cá toàn cầu để lấy chất béo. Theo dự báo của FAO, nhu cầu về dầu cá còn tiếp tục tăng trong những năm tới, có thể xảy ra tình trạng thiếu hụt. Vì thế, giá nhập khẩu dầu cá có xu hướng tăng. Mặt khác, sự phát triển của ngành chế biến thủy sản trong nước đã tạo ra nguồn phế liệu dồi dào, trong đó phải kể đến lượng phế liệu cá.Vấn đề đặt ra là cần tận dụng nguồn phế liệu cá này để sản xuất bột cá, dầu cá và các sản phẩm giá trị khác. Điều đó vừa giải quyết được việc xử lý và nâng cao giá trị nguồn phế liệu, vừa đáp ứng được nhu cầu dầu cá, bột cá trong nước.Nó góp phần hạn chế tình trạng chưa tận dụng hết tiềm năng nguồn nguyên liệu trong nước mà vẫn phải nhập khẩu, gây tổn thất kinh tế. Xuất phát từ thực tế đó, được sự chấp nhận của Nhà trường em tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tách dầu từ phế liệu (đầu, xương) cá chẽm của quá trình chế biến cá”. Với nội dung nghiên cứu:  Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá chẽm  Xác định các thông số tối ưu cho quá trình tách dầu cá  Xây dựng quy trình và đánh giá chất lượng dầu cá thu được. 2 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về nguyên liệu 1.1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá chẽm Tên khoa học: Lates calcarifer (Bloch, 1790) Tên tiếng Anh: Giant seaperch Đặc điểm hình thái: thân dài, dẹp bên, phần lưng hơi gồ cao, bắp đuôi ngắn. Đầu dài, nửa trước nhọn, từ gáy đến mút mõm cong xuống, chiều dài lớn hơn chiều cao. Chiều dài thân bằng 3,2 lần chiều cao thân và bằng 2,9 lần chiều dài đầu. Mép sau xương nắp mang chính có 1 gai dẹt. Mắt lớn, khoảng cách hai mắt hẹp. Miệng rộng, chếch, hàm dưới nhô dài hơn hàm trên. Răng nhọn, khỏe. Xương khẩu cái và xương lá mía có nhiều răng, mọc thành đai. Thân phủ vẩy lược nhỏ, yếu. Hai vây lưng tách rời nhau. Vây đuôi tròn, không chia thùy. Thân màu xám, bụng trắng bạc. Phân bố: cá chẽm là một loài cá sống cả trong nước mặn lẫn nước ngọt. Khu vực sinh sống bản địa của nó là vùng bắc và đông Australia tới eo biển Torres và New Guinea nhưng hiện nay đã được nuôi tại nhiều nơi trên thế giới như: Australia, Malaysia, Ấn Độ, Indonesia, Thái Lan, Việt Nam, Vương quốc Anh, Hoa Kỳ và Hà Lan. Cá chẽm còn gọi là cá vược. Chúng thường sống trong các hang đá hoặc vùng đáy có cỏ biển. Chúng cũng thích nghi với đáy rạn san hô. Loài cá này cũng có phân bố ở vùng nước lợ. Chúng thuộc loại cá dữ điển hình ở cửa sông, chúng có số lượng đông trong các kênh rạch, đầm phá và nhất là trong các đầm nuôi tôm. Ở Việt Nam, cá chẽm phân bố ở vịnh Bắc Bộ, vùng biển miền Trung và Nam Bộ. 3 1.1.2. Tình hình khai thác và chế biến cá chẽm. Cá chẽm là một mặt hàng có giá trị cao và có nhiều nhu cầu ở châu Á. Theo thống kê của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO), sản lượng cá chẽm hàng năm của thế giới đạt gần 400.000 tấn, trong đó sản lượng của Thái Lan và các nước châu Á khác chiếm hơn 90%. Theo báo cáo của FAO, Thái Lan là nước đứng đầu trong qui trình nuôi cá Chẽm, tiêu biểu là năm 2005 sản lượng cá ở Thái Lan đạt hơn 12.000 tấn. Ở Đài Loan, Malaysia và Indonesia hàng năm cũng sản xuất ra hàng nghìn tấn cá Chẽm thương phẩm. Theo báo cáo, năm 2005-2006 Úc tăng 20% sản lượng cá Chẽm, đạt hơn 1.700 tấn cá tương đương 12 tỷ đô la. Ở Việt Nam, nguồn nguyên liệu cá chẽm được cung cấp là do khai thác và nuôi trồng. Người ta sử dụng lưới kéo và câu để khai thác chúng, khai thác quanh năm. Các dạng sản phẩm của cá chẽm bao gồm: ăn tươi, chế biến phi lê và các sản phẩm phối chế khác. Đối với mặt hàng phi lê đông lạnh thì định mức nguyên liệu thường trên 2.0. Phế liệu của quá trình chế biến này là: đầu, xương, vây, mỡ, nội tạng… Hiện tại, người ta chủ yếu tận dụng nguồn phế liệu này làm thức ăn cho thủy sản. 1.1.3. Tình hình sử dụng phế liệu cá trong nước và trên thế giới Trên thế giới Cùng với sự phát triển của công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản thì công nghệ xử lý và tận dụng phế liệu ngày càng phát triển, bởi lẽ từ sự phát triển của công nghệ chế biến thủy sản đã tạo ra một nguồn phế liệu dồi dào cả về sản lượng và chủng loại. Đó chính là động lực thúc đẩy công nghệ xử lý phế liệu phát triển theo. Hiện nay, từ nguồn phế liệu của công nghệ chế biến thủy sản, các nước trên thế giới đã nghiên cứu và xây dựng thành công các sản phẩm có giá trị gia tăng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, cũng như bảo vệ môi trường. 4 Các sản phẩm giá trị gia tăng được sản xuất từ nguồn phế liệu cá đó là:  Sản xuất bột cá, dầu cá Cùng với sự phát triển của công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản, công nghệ sản xuất bột cá chăn nuôi ngày càng phát triển. Bởi lẽ, từ công nghệ chế biến thủy sản tạo ra nguồn phế liệu khá dồi dào, sản lượng cá tạp ngày càng tăng cao, chiếm 2/3 tổng sản lượng chung. Các nước phát triển công nghiệp đòi hỏi tiêu thụ một lượng lớn về bột cá chăn nuôi. Việc sản xuất bột cá chăn nuôi có ý nghĩa kinh tế rất lớn, bởi vì công nghệ này đã tận dụng được nguồn phế liệu và thủy sản kém giá trị tạo nên sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp lượng đạm dễ tiêu hóa cho động vật nhằm phát triển chăn nuôi cung cấp trứng, sữa, thịt 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. o Sản xuất bột đạm thủy phân 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 nước mắm: Từ phế liệu cá (đầu cá…), người ta đem thủy phân bằng enzyme. Hỗn hợp sau thủy phân đem lọc thu được dịch thủy phân chứa nhiều protein. Dịch thủy phân này được bổ sung vào dịch chượp trong sản xuất nước mắm. Sản xuất gelatin và collagen từ da cá o Sản xuất guanine và chân châu từ vảy cá o Sản xuất insulin từ tụy tạng cá o Sản xuất bột khoáng từ xương cá. 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, 5 chưa đa dạng cũng như quy mô còn bé, sản phẩm sản xuất ra chất lượng chưa cao và máy móc thiết bị sản xuất còn thô sơ. Vì vậy, vấn đề đặt ra cho ngành chế biến nói chung và các nhà chế biến thực phẩm thủy sản nói riêng hiện nay là cần phải tìm các biện pháp tối đa lợi ích thu được từ nguồn phế liệu thủy sản, 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, chemotrysin…) và vi sinh vật, có tác dụng thủy phân liên kết peptide của protein thành các đoạn peptide và acid amin. Phần lớn protease thương mại được sản xuất từ vi sinh vật. Các sản phẩm protease thương mại được phân loại dựa vào pH tối ưu cho protease hoạt động, gồm protease acid, protease trung tính và protease kiềm. 1.2.2. Phân loại Dựa theo vị trí phân cắt, các enzyme protease được chia thành 2 nhóm: protease và peptidase  Protease thủy phân phân tử protein thành polypeptide, pepton. Chúng có tính đặc hiệu tương đối rộng, là những enzyme hoạt động không đòi hỏi phải có nhóm carboxyl hay nhóm amin tận cùng ở gần kề liên kết peptide. Chúng tác dụng vào những liên kết peptide ở bên trong phân tử protein. Vì vậy những enzyme này còn gọi là endo-peptidase (peptidase phân cắt nội mạch).  Peptidase phân hủy các phân tử peptidase có phân tử nhỏ (pepton, polypeptide) thành các acid amin tự do. Những enzyme mà đòi hỏi phải có nhóm – COOH và –NH2 tự do tận cùng ở gần kề liên kết peptide.Peptidase có tính đặc hiệu 6 tương đối hẹp, chủ yếu phân cắt các liên kết ở hai đầu của phân tử protein nên gọi là ex-peptidase (hay peptidase phân cắt đầu mạch). Nếu phân cắt ở đầu có gốc amin tự do thì được gọi là enzyme amino-peptidase. Nếu phân cắt ở đầu có gốc carboxyl tự do thì gọi là enzyme carboxyl-peptidase. Cả hai enzyme endo-peptidase và exo-peptidase kết hợp với nhau một cách có hiệu quả trong việc thủy phân phân tử protein, có thể nói rằng chức năng chính của endo-peptidase là tạo một lượng lớn những đầu tận cùng có nhóm carboxyl tự do và nhóm amin tự do để tạo đủ cho các exo-peptidase hoạt động. 1.2.3. Ứng dụng của protease Từ xưa, con người đã biết sử dụng enzyme vào thực tiễn sản xuất tuy nhiên các ứng dụng này chỉ mang tính tự phát chưa có cơ sở khoa học. Theo thời gian các nghiên cứu về khoa học phát triển. Người ta biết được đặc điểm tính chất của chúng và dần đưa vào ứng dụng trong thực tiễn phuc vụ những mục đích cụ thể của con người như: trong hóa học phân tích, trong y học, trong công nghiệp, trong thực phẩm và trong nông nghiệp.  Trong công nghiệp: người ta dùng protease bổ sung vào xà phòng, chất tẩy rửa để nâng cao tính năng tẩy rửa các loại dầu mỡ và chất bẩn hay người ta dùng 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…  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 7 trọng cho động vật nuôi như cá, tôm… Do vậy, năng suất nuôi trồng thủy sản ngày càng tăng. 1.2.4. 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÷500C và vô hoạt hóa ở 700C. Trong vùng nhiệt độ thích hợp nếu nhiệt độ tăng 100C thì tốc độ thủy phân tăng 1,5÷ 2 lần. Nhiệt độ thích hợp của enzyme có thể thay đổi khi có sự thay đổi về pH, cơ chất.  Ảnh hưởng của pH môi trường Enzyme rất nhạy cảm với sự thay đổi pH môi trường. Mỗi enzyme chỉ hoạt động ở vùng pH nhất định gọi là pH tối thích. pH tối thích của đa số enzyme nằm trong vùng acid yếu, kiềm yếu hay trung tính, chỉ có một số enzyme hoạt động tối thích nằm trong vùng acid mạnh hay kiềm mạnh. Cùng một loại enzyme nhưng thu từ các nguồn khác nhau cũng có pH tối thích khác nhau.  Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Giống như các phản ứng enzyme, tốc độ phản ứng thủy phân tỉ lệ với nồng độ enzyme. Khi nồng độ enzyme quá cao nếu tiếp tục thêm enzyme, sự biến đổi của tốc độ thủy phân là không đáng kể. Vì vậy, tốt hơn là sử dụng nồng độ enzyme thích hợp để đạt hiệu quả thủy phân cực đại và giảm giá thành.  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 phẩm cuối cùng và enzyme tự do, enzyme lại kết hợp với phân tử cơ chất khác. Nếu nồng 8 độ cơ chất đủ thích hợp với lượng enzyme sẽ làm cho quá trình thủy phân diễn ra đều đặn nhanh chóng.  Ảnh hưởng của hàm lượng nước. Nước là môi trường thuận lợi của enzyme và vi sinh vật hoạt động. Các kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện để các loại enzyme và vi sinh vật hoạt động được là môi trường phải có hàm lượng nước tự do tối thiểu là 15%. Do vậy, nếu trong quá trình thủy phân ta bổ sung lượng nước quá thấp thì nó hạn chế được sự hoạt động của vi sinh vật nhưng đồng thời nó cũng ức chế hoạt động của enzyme làm giảm hiệu suất thủy phân. Nhưng nếu bổ sung hàm lượng nước quá cao thì chính nước là môi trường thuận lợi để vi sinh vật hoạt động và phát triển tạo ra các sản phẩm cấp thấp như: indol, skatol, NH3, H2S… làm giảm chất lượng sản phẩm.  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 NH3, H2S, 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.  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 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.  Ảnh hưởng của nguyên liệu 9 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. 1.3. Tổng quan về dầu cá 1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất dầu cá 1.3.2 Nguyên liệu sản xuất dầu cá 1.3.2.1. Nguyên liệu sản xuất dầu cá Dầu cá được tách chiết từ nguyên liệu thủy sản chứa nhiều dầu. Bao gồm các loại cá nguyên con nhiều dầu, gan cá, nội tạng cá, đầu cá hoặc các loại động vật biển như hà mã, hải cẩu… Trong đó, gan và nội tạng là nguyên liệu có giá trị để sản xuất dầu cá y học vì có hàm lượng vitamin A cao. Thường quá trình tách chiết dầu cá 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 cá tốt hơn. 1.3.2.2. Các phương pháp bảo quản nguyên liệu  Bảo quản lạnh: dùng nước đá hay hỗn hợp nước đá và muối, bảo quản theo tỉ lệ so với nguyên liệu là 1:1 trong các thùng cách nhiệt.  Bảo quản đông: nguyên liệu đem rửa sạch, làm đông đến nhiệt độ < 100C. Sau đó đem bảo quản như cá đông. Thời gian bảo quản từ 3 đến 6 tháng.  Bảo quản bằng đóng hộp thanh trùng: nguyên liệu đem rửa sạch, để ráo, thái nhỏ, xếp vào hộp rồi bài khí ghép mí thanh trùng theo chế độ:  Bảo quản bằng chất phòng thối: Dùng NaCl: tỉ lệ 10 đến 20% tùy theo thời gian bảo quản. Muối theo phương pháp muối khô, trên cùng phủ một lớp muối dày 2 cm. Nếu dùng 10% và bảo quản ở nhiệt độ 50 C, sau một năm vitamin A bị tổn thất khoảng 15% so với ban đầu. Dùng chất phòng thối khác: như NaNO2, cách tiến hành như bảo quản cá. 1.3.3 Lipit trong động vật thủy sản Thành phần chủ yếu của lipit (chất béo) trong động vật thủy sản là triglyxerit, do axit béo bậc cao hợp với glycerin mà thành. Ngoài ra, còn có thành 10 phần không phải là glycerin gọi là chất không xà phòng. Ở nhiệt độ thường phần lớn chất béo này ở thể lỏng nên còn gọi là dầu cá. Căn cứ vào vai trò của lipit trong cơ thể động vật thủy sản, có thể chia lipit thành 2 nhóm chính:  Lipid cấu trúc (phospholipid): tham gia vào cấu thành nên một tế bào (màng tế bào, nguyên sinh chất, nhân tế bào). Ở màng tế bào, lipit liên kết với protein (lipoprotein). Lipit cấu trúc có mặt trong mọi tế bào nhưng chỉ chiếm khoảng 2÷3% khối lượng cơ thể cá. Hàm lượng của nó ổn định đặc trưng cho loài và cho tuổi.  Lipid dự trữ (triglycerid): là những lipid thường tồn tại trong các tế bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholipid và màng lưới collagen mỏng hơn. Ở cá, lipid này tập trung ở thành ổ bụng, bao quanh các cơ quan nội tạng, trong cơ lưng và cơ bụng, ở gốc vây, trong các hốc xương. Dạng này chiếm khoảng từ 0,1÷30% thay đổi tùy theo trạng thái sinh lý của cá, tùy theo từng giai đoạn phát triển và tùy từng loại cá. Khi gặp điều kiện không thuận lợi, lipid dự trữ chuyển hóa, cung cấp năng lượng cho cơ thể. Nhìn chung, hàm lượng lipid trong động vật thủy sản thay đổi theo mùa vụ, giống loài, lứa tuổi, môi trường sống, trạng thái sinh lý, nguồn thức ăn… Lipid động vật thủy sản chứa nhiều acid béo mạch dài, có độ không bão hòa cao. Nhiều acid béo chứa 5÷6 nối đôi. Trong khi đó, ở động vật trên cạn, số lượng acid béo có từ 2 nối đôi trở lên hầu như không có. 1.3.4 Các phương pháp sản xuất dầu cá 1.3.4.1. Phương pháp thủy phân bằng enzyme: Nguyên liệu được thủy phân chuyển protein thành dung dịch acid min, các peptid ngắn mạch trên cơ sở đó phá vỡ các tế bào chứa dầu và cắt đứt các liên kết giữa protein-lipit , protein-vitamin. Toàn bộ quá trình thủy phân diễn ra trong điều kiện nhẹ nhàng ở nhiệt độ thấp (40÷600C) làm cho các chất có hoạt tính sinh học gần như không bị thay đổi. 11 1.3.4.2. Phương pháp dùng nhiệt: Dùng nhiệt độ cao để phá vỡ các tổ chức tế bào của nguyên liệu, dầu từ các mô sẽ chảy ra. 1.3.4.3. Phương pháp dùng lực cơ học bằng cách xay, nghiền, ép, ly tâm: Đây là phương pháp cơ giới (tăng áp lực), phá hủy tổ chức của tế bào nguyên liệu rồi từ đó mà phân ly lấy dầu. 1.3.4.4. Phương pháp lạnh đông, tan giá: Nguyên lý của phương pháp này là hạ nhiệt độ của nguyên liệu thấp xuống làm lạnh đông chậm nguyên liệu các tinh thể nước đá hình thành sẽ số lượng ít nhưng kích thước to gây hủy hoại cấu trúc tế bào và mô chứa dầu tạo ra nhiều chỗ rách khi tan giá dầu sẽ theo các khe hở này thoát ra ngoài. 1.3.4.5. Phương pháp chiết dầu bằng dung môi hữu cơ: Nguyên lý của ph ương pháp này là dùng dung môi hữu cơ không phân cực như benzene, xăng nhẹ, cồn… để chiết dầu ra khỏi nguyên liệu sau đó làm bay hơi hết dung môi thu được dầu thô. 1.3.4.6. Phương pháp thủy phân bằng dung dịch xút loãng: Dùng dung dịch xút loãng kết hợp với nhiệt độ cao để thủy phân nguyên liệu trên cơ sở đó phá vỡ cấu trúc tế bào và mô, cắt đứt được liên kết giữa lipit với protein thu được cả dầu và vitamin ở cả trạng thái tự do. Trong công nghiệp sản xuất dầu cá, quá trình sản xuất thường được chia thành 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu: người ta tìm cách trích ly dầu ra khỏi nguyên liệu, sản phẩm thu được là dầu thô, trong đó còn có chứa rất nhiều tạp chất. Giai đoạn sau: tinh chế dầu cá, làm sạch các tạp chất còn lẫn trong dầu. 1.3.5 Thành phần hóa học của dầu cá Thành phần chính của dầu cá là triglyceride. Ngoài ra còn có acid béo, glycerin, chất gây tanh, chất màu, tinh dầu, phosphatid, vitamin…Đặc biệt là các acid béo không bão hòa cao phân tử rất tốt cho sức khỏe con người. Dầu cá voi, cá nhám còn có các chất tương tự mỡ như sáp, serit, carbohydro. 12 Tỷ lệ các thành phẩn trên phụ thuộc vào loại nguyên liệu, phương pháp chế biến. 1.3.6 Tiêu chuẩn chất lượng dầu cá Dầu cá thực phẩm theo tiêu chuẩn 52 TCN 251-87 có hiệu lực từ 11/5/1987 của Bộ Y Tế. Chất lượng thành phẩm:  Tính chất: chất lượng sánh, màu vàng nhạt hay vàng nâu, mùi đặc biệt, không ôi khét.  Độ hòa tan: dễ tan trong ether, chloroform, benzene, ete dầu hỏa, ethyacetat, hơi tan trong etanol.  Độ trong: dung dịch đồng thể tích của chế phẩm và benzen phải trong suốt ở 250C.  Định tính: phải có phản ứng của vitamin A.  Tinh khiết: Tỷ trọng (25÷300C): 0,9÷0,92 Chỉ số acid: không lớn hơn 2 Chỉ số xà phòng hóa: 150÷190 Chỉ số không xà phòng hóa: 1.5÷5.0% Chỉ số Iot: 110÷155 Chỉ số khúc xạ: 1.475÷1.480 Định lượng: hàm lượng vitamin A phải có ít nhất 4000 đơn vị quốc tế trong 1 gam chế phẩm. 1.3.7 Công dụng của dầu cá Đã từ lâu người ta đã phát hiện dầu cá có nhiều công dụng trong các lĩnh vực y học, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác.  Trong y học: dầu gan cá được dùng chữa bệnh quáng gà, còi xương, khô mắt, chậm lớn, rụng tóc, gần đây dầu cá còn được nghiên cứu sử dụng để chữa các bệnh tim mạch, ung thư, viêm, tấy… 13 Hiện nay sức tiêu thụ dầu cá trên thế giới ngày càng tăng vì các nước tiên tiến đã phát hiện ra công dụng mới của dầu cá là nó có khả năng phòng chống bệnh tim mạch. Bệnh xơ vữa động mạch ngày càng tăng do dinh dưỡng. Đặc trưng của bệnh này là do hàm lượng Cholesteron tăng cao trong máu hơn mức 200 mg%. Các chuyên gia cho rằng Leuxithin và các axit béo không thay thế có khả năng tác dụng với cholesterol tạo thành este hay hợp chất hòa tan khác, kết quả là làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu. Các chuyên gia nước ngoài đã phát hiện dầu cá có tác dụng chống viêm tấy, ban đỏ, viêm phế quản, viêm khớp, bỏng rộp… Đặc biệt dầu cá còn có khả năng chữa ung thư. Nếu mỗi ngày, mỗi người dùng 2 gam dầu cá đặc biệt thì sự phát triển các khối u giảm đi. Chế phẩm dầu cá vitamine A, D (sản phẩm dầu cá dược phẩm) được chiết rút từ gan của động vật thủy sản bao gồm các sản phẩm dầu cá có hàm lượng vitamine A, D cao, được dùng làm thuốc chữa bệnh do thiếu vitamine A, D. Đặc biệt là việc sự phát triển sản xuất dầu omega-3 bắt đầu được phổ biến từ năm 2000, bởi vai trò thiết yếu của acid béo omega-3 trong cơ thể và sự ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người. Nó có tác dụng phòng ngừa bệnh tim mạch và giảm nguy cơ ung thư vú. Cơ thể con người không thể tự tổng hợp được nhóm acid béo omega-3 và omega-6, mà phải cung cấp qua thức ăn đưa vào cơ thể. Ngày nay cá là nguồn cung cấp omega-3 lớn nhất trong thực phẩm của con người. Vì thế các nghiên cứu ban đầu tập trung vào quy trình tách dầu cá và tinh chế nó, sau đó là sản xuất dầu omega-3 ( có hàm lượng omega-3 cao).  Trong thực phẩm: dầu cá được dùng trong thực phẩm sẽ gia tăng trong tương lai: được dùng làn dầu rán thực phẩm, dầu xào nấu thực phẩm… Trong công nghệ đồ hộp dầu cá được dùng trong các loại đồ hộp ngâm dầu. Ngoài ra, ở các nước Tây Âu, Đông Âu dầu cá còn được dùng làm nguyên liệu sản xuất bơ margarin.  Các ngành công nghiệp khác: một số nước đã sử dụng dầu cá để chế tạo thức ăn nuôi trồng thủy sản. Bởi các acid béo như acid linoleic, acid linolenic trong