Ứng dụng gây biến đổi các đặc tính chức năng của các thành phần cơ bản(prôtêin,lipid,nước ,vitamin...) trong việc tận dụng các phụ phẩm của quá trình chế biến thủy sản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN BỘ MÔN DINH DƯỠNG VÀ CHẾ BIẾN Bài tiểu luận ỨNG DỤNG GÂY BIẾN ĐỔI CÁC ĐẶC TÍNH CHỨC NĂNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN(PRÔTÊIN,LIPID,NƯỚC ,VITAMIN...) TRONG VIỆC TẬN DỤNG CÁC PHỤ PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN Cần thơ,tháng 09,năm 2009 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN BỘ MÔN DINH DƯỠNG VÀ CHẾ BIẾN  Học phần :HÓA HỌC THỰC PHẨM MSHP:TS128 Nhóm:02 Giáo viên giảng dạy:Vương Thanh Tùng Nhóm thực hiện: nhóm 04 Văn Thị Bích Thuỳ 2071943 Nguyễn Thùy Trang 2071957 Nguyễn Thị Thảo Nguyên 2071911 Nguyễn Thị Thu Thảo 2081939 Nguyễn Thị Thắm 2081941 Trần Anh Khoa 2071891 Trần Bạch Long 2071897 Trần Phong Phú 2081931 Đặng Đông Tề 2081936 Huỳnh Hiền Nhân 2071916 Huỳnh Thế Huy 2071888 Huỳnh Thị Thúy Quyên 2071931 Huỳnh Thị Bích Ngân 2071907 Phạm Tấn Lộc 2071899 Trương Thanh Phụng 2071925 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 2 MỤC LỤC PHẦN I: MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU.............................................................................................3 PHẦNII. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐỘNG VẬT THỦY SẢN ...........................................................3 1.Prôtêin..............................................................................................................................................................4 1.1.Protein cấu trúc( protein tơ cơ):..............................................................................................................4 1.2. Protein chất cơ (Protein tương cơ): .......................................................................................................4 1.3. Protein mô liên kết .................................................................................................................................4 2.Lipid.................................................................................................................................................................5 3. Nước ...............................................................................................................................................................5 4.Vitamin và chất khoáng.................................................................................................................................5 5.Gluxid ..............................................................................................................................................................6 PHẦN III. CÁC SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ BIẾN TỪ PHỤ PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN.........................................................................................................................................................................6 1.Chế biến paste từ thịt cá tra vụn.....................................................................................................................6 1.1. Các công đoạn của quá trình chế biến:..................................................................................................6 1.2.Phối trộn phụ gia: ....................................................................................................................................6 1.3. Ảnh hưởng của các thành phần dùng đến quá trình chế biến:.............................................................7 2. Sản xuất Surimi từ vụn cá tra........................................................................................................................8 3.Trích ly Carotenoid từ phế liệu tôm sú..........................................................................................................8 3.1 Carotenoid……………………………………………………………………………………………8 3.2 Trích ly Carotenoid………………………………………………………………………………......9 4.Sản xuất dầu Biodiese. ...................................................................................................................................9 4.1. Cơ sở lý thuyết:.......................................................................................................................................9 4.2Qui trình sản xuất tham khảo................................................................................................................11 4.3. Thuyết minh quy trình: ........................................................................................................................12 5. Sản xuất Gelatin từ da cá tra .......................................................................................................................13 5.1. Định nghĩa.............................................................................................................................................13 5.2. Collagen ................................................................................................................................................13 5.3. Sự chuyển đổi Collagen thành Gelatin................................................................................................13 6. Sản xuất chitin và chitosa............................................................................................................................14 6.1.Khái quát về chitin và chitosnan ..........................................................................................................14 6.2.Nguyên liệu............................................................................................................................................15 6.3. Cơ sở lý thuyết của vấn đề nghiên cứu ...............................................................................................16 Theo phương pháp hóa học:................................................................................................................................ Theo phương pháp sinh học: ............................................................................................................................... 7.TRÍCH LY DHA TỪ LIPID CÁ BASA .........................................................................................................21 7.1 Giới thiệu DHA .........................................................................................................................................21 7.2 Trích ly DHA .............................................................................................................................................21 8.DẦU CÁ, BỘT CÁ...........................................................................................................................................23 8.1Giới thiệu dầu cá và bột cá:........................................................................................................................23 8.2 Các phương pháp sản xuất dầu cá, bột cá: ...............................................................................................23 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 3 PHẦNI. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU  Trong những năm gần đây nghề nuôi cá, đăc biệt là cá tra, cá basa đang phát triển mạnh ở ĐBSCL. Đến nay cá tra và cá basa đã được nuôi ở hầu hết các tỉnh, thành trong khu vực, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nội địa và cung cấp nguyên liệu cho chế biến xuất khẩu, thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến cá tra và cá basa. Đặc biệt, từ khi Việt Nam mở rộng xuất khẩu và sản phẩm từ cá tra, cá ba sa tìm được thị trường thì ngành chế biến cá tra và ba sa như bước sang một trang mới.  Tuy nhiên việc chế biến cá tra, cá basa chỉ sử dụng phần cở thịt là chủ yếu, phần còn lại (da,đầu, xương, mỡ,…) thì bị bỏ đi hoặc bán với giá rất rẻ. Điều này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn lãng phí rất lớn vì phụ phẩm này chứa lượng lớn các chất dinh dưỡng (protein, lipid,…).  Do vậy việc nghiên cứu sx các sản phẩm từ phụ phẩm ĐVTS, đặc biệt là phụ phẩm các tra, cá basa đang ngày càng phát triển nhằm tăng thêm doanh thu từ việc tận thu phụ phẩm, tiết kiệm chi phí khá lớn cho việc xử lí môi trường.  Hiện nay, có một số sản phẩm được chế biến từ phụ phẩm cá tra, cá basa mang lại giá trị kinh tế cao. Từ phụ phẩm phế liệu cá tra, basa khi sản xuất philê có thể tận thu, khai thác chế biến thành nhiều sản phẩm giá trị như: Surimi, DHA, bột cá, bột đạm, dịch đạm dùng làm nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi. Mỡ cá được chế biến thành dầu cá bổ sung vào thức ăn chăn nuôi, hoặc qua tinh chế cũng có thể làm thức ăn cho con người. Ngoài ra, mỡ cá còn được dùng để sản xuất biodiesel, một loại nguyên liệu thân thiện với môi trường. Các chất khoáng như canxi, phosphor có thể được tách chiết từ xương cá. Gelatin, collagen có thể được thu nhận từ da cá. PHẦN II. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐỘNG VẬT THỦY SẢN Thành phần hóa học biểu thị giá trị dinh dưỡng. Thành phần hóa học của động vật thủy sản gồm có : Prôtêin, lipid, nước , vitamin, muối vô cơ, enzyme… Thành phần hóa học của từng cơ quan bộ phận có sự khác nhau: Thành phần Nước Protein Lipid Muối vô cơ Thịt cá 48-85,1 10,3-24,4 0,1-5,4 0,5-0,6 Trứng cá 60-70 20-30 1-11 1-2 Gan cá 40-75 8-18 3-5 0,5-1,5 Da cá 60-70 7-15 5-10 1-3 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 4 1.Prôtêin 1.1.Protein cấu trúc( protein tơ cơ): Gồm các sợi myosin, actomyosin, tropomyosin.p có khả năng hòa tan trong dung dịch muối trung tín có nồng độ ion khá cao(>0,5M). 1.2. Protein chất cơ (Protein tương cơ): Myoglobin, myoalbumin, globulin và các enzyme. Các protein này hòa tan trong nước, trong dung dịch muối trung tín có nồng độ ion thấp(<0,15M). Hầu hết protein chất cơ bị đong tụ khi đun nóng ở nhiệt độ trên 500C. 1.3. Protein mô liên kết Bao gồm các sợi collagen, elastin. Có trong mạng lưới ngoại bào, không tan trong nước, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao. Điểm đẳng điện pI của protein cá vào khoảng pH 4,5-5,5. Tại giá trị pH này, protein có độ hòa tan thấp nhất. Việc xử lý với nồng độ muối cao hoặc xử lý bằng nhiệt dẫn đến sự biến tính protein, cấu trúc protein bị thay đổi khó có thể phục hồi lại được. Khi protein bị biến tính dưới những điều kiện được kiểm soát, có thể sử dụng các đặc tính của chúng cho mục đích công nghệ. Ví dụ trong sản xuất sản phẩm từ surimi, người ta đã lợi dụng khả năng tạo gel của protein trong sợi cơ. Protein từ cơ thịt cá sau khi xay nhỏ, rửa sạch rồi cho thêm muối và phụ gia để tạo tính ổn định, tiếp đến quá trính xử lý nhiệt và làm nguội có kiểm soát giúp protein tạo gel rất mạnh (Suzuki,1981). Các protein tương cơ cản trở quá trình tạo gel, chúng được xem là nguyên nhân làm giảm độ bền gel của sản phẩm. Protein tương cơ có khả năng hòa tan trong nước cao, là nguyên nhân làm mất giá trị dinh dưỡng do một lượng protein đáng kể thoát ra ngoài khi rửa, ướp muối, tan giá… Vì vậy cần chú ý tới giá trị dinh dưỡng và mùi vị của sản phẩm. Protein mô liên kết ở da cá, bong bóng cá, vách cơ khác nhau. Tuy nhiên collagen ở cá kém bền nhiệt hơn nhiều và ít có liên kết chéo hơn nhưng nhạy cảm hơn collagen ở động vật máu nóng có xương sống. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 5 2.Lipid Hàm lượng lipid trong cá dao động nhiều(0,1-30%). Cá được phân loại theo hàm lượng chất béo như sau:  Cá gầy (<1% chất béo)như cá tuyết, sọc đen…  Cá béo vừa (<10% chất béo) như cá nhồng, cá mập…  Cá béo (>10% chất béo) như cá hồi, cá thu,… Chất béo của các loài cá thường tập trung trong mô bụng, mô mỡ còn tập trung ở mô liên kết, nằm giữa các sợi cơ. Lipid trong cá xương chia làm hai nhóm chính: phospholipid và triglycerit phospholipid tạo nên màng cấu trúc tế bào, được gọi là lipid cấu trúc. Triglycerit là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo, được bao quanh bằng một màng phospholipid và mạng lưới collagen mỏng hơn. Thành phần chất béo của cá khác xa so với các loài động vật có vú khác. Điểm khác nhau chủ yếu là chúng bao gồm các axid béo chưa bão hòa cao(14-22 nguyên tử cacbon, 4-6 nối đôi.Hàm lượng axid béo chưa bão hòa trong cá biển (80%)cao hơn so với cá nước ngọt ). Chất béo trong cá chứa nhiều axid béo chưa bão hòa, do đó rất dễ bị oxi hóa sinh ra các sản phẩm cấp thấp như: aldehyde, ceton….Tuy nhiên, lipid trong thủy sản rất có lợi cho sức khỏe người tiêu dung. Các hợp chất có lợi trong lipid cá là các axid béo không no cao, đặc biệt là: Axit eicosapentaenoic(EPA20:5) và axid docosahexaenoic(DHA22:6). Điểm đông đặc của dầu cá thấp hơn đông vật khác . 3. Nước Tồn tại ở hai trạng thái nước kết hợp và nước tự do:  Nước tự do : là dung môi tốt cho nhiều chất hòa tan đông kết ở 00C, khả năng dẫn điện lớn, có thể thoát ra khỏi cơ thể ở áp suất thường.  Nước kết hợp : không là dung môi cho các chất hòa tan, khâng đông kết khả năng dẫn điện nhỏ, không bay hơi ở áp suất thường. 4.Vitamin và chất khoáng Cá là nguồn cung cấp vitamin nhóm B, vitamin A và D có chủ yếu trong các loài cá béo. Vitamin A và D tích lũy chủ yếu trong gan, vitamin nhóm B có chủ yếu trong cơ thịt cá. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 6 Vitamin rất nhạy cảm với oxy, ánh sáng, nhiệt độ. Ngoài ra trong quá trình chế biến (sản xuất đồ hộp ,tan giá ,ướp muối …) cũng có ảnh hưởng lớn đến thành phần vitamin. Chất khoáng của cá phân bố chủ yếu trong mô xương, đặc biệt trong xương sống. Canxi và phospho la hai nguyên tố chiếm nhiều nhất trong xương cá. Thịt cá là nguồn giàu sắt, đồng, lưu huỳnh và iod. Ngoài ra còn có niken, coban, chì, kẽm, asen. Sunfua có phổ biến trong thịt các loài hải sản, chiếm khoảng 1% chất khô của thịt, phần lớn tồn tại ở dạng hợp chất hữu cơ. Thịt cá có nhiều mỡ thì hàm lượng iod có xu hướng tăng lên. 5.Gluxid Hàm lượng gluxid trong thịt cá rất thấp, thường dưới 0,5 % tồn tại dưới dạng năng lượng dự trữ glycogen. Sau khi chết, glycogen cơ thịt chuyển thành acid lactic, làm giảm pH của cơ thịt, mất khả năng giữ nước của cơ thịt PHẦN III. CÁC SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ BIẾN TỪ PHỤ PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN 1.Chế biến paste từ thịt cá tra vụn * Quy trình tổng quát: Cá vụn → rửa sơ bộ → để ráo→ lạnh đông → xay thô→ phối trộn(bổ sung phụ gia) → xay mịn→ định hình → làm chín. 1.1. Các công đoạn của quá trình chế biến: Cá vụ mua về từ nhà máy chế biến được đem rửa sơ bộ , tiến hành xử lý sơ bộ, loại bỏ phần mỡ cá và máu cá. Rửa cá nhằm loại bỏ sự hòa tan của mô cơ protein chất cơ vào trong nước, mà những chất đó ngăn cản quá trình hình thành gel, làm tăng nồng độ actin và myosin giúp gel hình thành tốt. Ép tách nước nhằm làm giảm hàm lượng nước của thịt cá còn khoảng 80÷85%. 1.2.Phối trộn phụ gia: * Polyphosphate:cải thiện tính giữ nước của Polyphosphate do Polyphosphate làm tăng khả năng lien kết với nước,thể hiện ở 3 mặt : Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 7 - Thịt cá nói chung có PH dao động khoảng 5,4→5,8,việc sử dụng làm cho PH thịt tăng lênđáng kể từ 0,2→0,5 góp phần tăng khả năng giữ nước của thịt. - Hình thành liên kết với ion .rong thịt cá nói chung tồn tại một lượng nhỏ ion ca va mg ,các ion lien kết với các protein sợi cơ làm giảm khả năng lien kết protein với nước.Khi thêm polyphosphatetrong quá trình ngâm sẽ hình thành liên kết với các ion này ,làm giảm khả năng liên kết của các ion này với protein,mạng protein được nới lõng, khả năng lien kết với nước tăng . - Phân tách actomyosin thành myosine và actine góp phần làm tăng khả năng hút ẩm của protein sợi cơ. * Gluten(lúa mì) Tạo màng bề mặt, tính cố kết, bám dính và các tính chất bền nhiệt, có khả năng giữ nước. Đặc biệt trong sản phẩm surumi nó làm tăng độ bền gel và giảm sự phát triển cấu trúc dai không mong muốn sau công đoạn trữ đông ( * Muối ăn Làm tăng khả năng kết dính và làm giảm lượng nước tự do trong quá trình tạo nhũ tương, muối có tác dụng hòa tan hoặc phóng thích mysine từ cơ thịt làm cho cơ thịt dễ bị vỡ ra dễ dàng. * Đường Làm tăng độ bền vững khi bảo quản, do đường liên kết với phân tử nước, mặt khác nó còn làm cho cấu trúc mềm dịu có lượng nước cao. * Tinh bột Có khả năng tạo gel với protein nhờ vào liên kết hydrovà lực VanDerWaals. 1.3. Ảnh hưởng của các thành phần dùng đến quá trình chế biến: *Hàm lượng mỡ Hàm lượng mỡ sử dụng trong quá trình chế biến sản phẩm nhũ tương nhằm tạo độ mềm mại cho sản phẩm, giúp quá trình kết dính và tạo nhũ tương tốt, hỗn hợp thịt xay có độ nhớt cao dễ dồn vào ruột. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 8 * Protein Có 2 dạng protein chính ảnh hưởng đến tiến trình tạo nhũ tương là Sacoplasmis và myofibrillar. Protein được dùng như chất hoạt động bề mặt. Bề mặt protein là các chất nhóm phân cực, khi hòa tan vào nước, các lớp này sẽ hấp thụ phân tử nước tạo lớp vỏ hydrat bao quanh protein, nhũ tương thịt được hình thành. Bên cạnh khả năng hydrat hóa tạo nhũ tương, khả năng tạo gel của protein cũng là một tính cách quan trọng, tạo cấu trúc cho sản phẩm. Khi protein bị biến tính, cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết giửa các phân tử bị đứt, mạch peptid bị nới lỏng, các nhóm ẩn bên trong sẽ xuất hiện ra bên ngoài, các mạch polypeptide bị duỗi ra trong diều kiện nhất định, trở nên gần nhau, tiếp xúc và liên kết với nhau. Các sản phẩm chế biến từ paste cá tra:  Xúc xích cá tra.  Sản phẩm surumi. 2. Sản xuất Surimi từ vụn cá tra Phân tích thành phần hóa học cơ bản, các nhà khoa học nhận thấy, so với phi-lê cá tra, vụn cá ba sa có hàm lượng protein thấp và hàm lượng béo cao hơn hẳn. Do đó, họ đã chọn hướng sử dụng hiệu quả nhất loại nguyên liệu này là phân tách lipid dùng cho công nghiệp dầu béo, phần protein còn lại được dùng để sản xuất surimi. Các mẫu vụn cá được tách béo ở nhiệt độ 500oC, đem rửa 6 lần, nồng độ nước muối rửa 0,5%, phối trộn phụ gia theo tỷ lệ: polyphosphat 0,3%, sorbitol 4%, thời gian đông lạnh 48 giờ, tạo gel ở hai nhiệt độ: 20 phút ở 40oC, sau đó, 20 phút ở 90oC. Kết quả cho thấy, vụn cá càng rửa nhiều càng trắng và hàm lượng béo còn lại trong thịt tỷ lệ nghịch với số lần rửa, nhưng lượng béo không giảm nhiều sau khi rửa 6 lần. Tuy nhiên, trong giai đoạn gia nhiệt làm chảy béo sử dụng nước ấm thì hàm lượng béo giảm đáng kể, chỉ còn 3,72%, thấp hơn rất nhiều so với phi-lê thành phần. 3.Trích ly Carotenoid từ phế liệu tôm sú 3.1Crotenoid Phế liệu của các loài giáp xác chứa nhiều thành phần có giá trị như: protein, chitin và một lượng chất màu, chủ yếu là carotenoids,trong đó vỏ tôm là nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất carotenoids. Ứng dụng:là chất màu thự phẩm chuyên biệt cho các sản phẩm:kẹo, bánh… Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 9 Triglyceride H2C – O – COR1 HC – O – COR2 H2C – O – COR3 + 3CH3OH Methanol Xúc tác Glycerin H2C – OH HC – OH + H2C – OH Hỗn hợp methylester R1COOCH3 R2COOCH3 R3COOCH3 3.2 Trích ly crotenoid Trong nguyên liệu carotenoids ở dạng lien kết với protein, do đó để tách được carotenoids thì phải cắt đứt liên kết này bằng cách làm biến tính protein để phá vỡ liên kết carotenoprotein, giúp giải phóng carotenoids về dạng tự do. Carotenoids được trích ly bằng hỗn hợp dung môi hữu cơ gồm hexane và IPA từ vỏ tôm sú đã sấy khô. Quy trình trích ly được tiến hành bằng hệ thống soxtherm. Qui trình: Nguyên liệu →sấy → nghiền →trích ly(Hexane và IPA) →dịch trích (ether dầu hỏa,nước muối sinh lý) tách pha → sấy (dầu hướng dương) → sản phẩm . 4.Sản xuất dầu Biodiese. 4.1. Cơ sở lý thuyết: Bản chất biodiesel là sản phẩm ester hóa giữa methanol hoặc ethanol và acid béo rong mỡ cá: 100kg mỡ +10kg methanol→100kg biodiesel +10kg glycerin Phương rình chuyển hóa cơ bản như sau: Trong đó R là các gốc acid béo no hoặc không no chứa trong mỡ cá. Chất xút tác thực hiện chuyển hóa: NaOH  Vai trò chất xút tác Phản ứng với methanol trước để tạo tiền chất cho các phản ứng chuyển hóa tiếp theo. -Phản ứng 1:Tạo Alkoxide CH3OH + NaOH CH3ONa + H2O Trong môi trường có mức nước Alkoxide phân ly tạo CHO và Na, CHO tiếp tục thực hiện phản ứng tiếp theo Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 10 - Phản ứng 2: Tạo glyceride anion - Phản ứng 3: Tạo diglyceride và CH3O - H2C – O – COR1 HC – O – H2C – O – COR3 Triglyceride anion + CH3OH Methanol H2C – O – COR1 HC – OH H2C – O – COR3 + CH3O - Aldoxide Diglyceride H2C – O – COR1 HC – O – COR2 H2C – O – COR3 H2C – O – COR1 HC – O – H2C – O – COR3 + CH3O - + R2COOCH3 Aldoxide Triglyceride anion Methylester Triglyceride Các phản ứng dây chuyền tiếp theo để tạo ra monoglyceride, methylester và cuối cùng tạo ra glycerin và methylester. H2C – O – COR1 HC – OH H2C – O – COR3 Diglyceride + CH3O - Aldoxide H2C – O – HC – OH H2C – O – COR3 + R1COOCH3 Monoglyceride anion Methylester H2C – OH HC – OH H2C – O – COR3 Monoglyceride + CH3O - Aldoxide H2C – OH HC – OH H2C – O – + R3COOCH3 Glycerianion Methylester H2C – O – COR HC – OH + CH3OH H2C – O – COR3 H2C – OH HC – OH + CH3O - H2C – O – COR3 Monoglyceride anion Methanol Monglyceride Alkoxide Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 11 Nguyên liệu Xử lí Khuấy trộn Gia nhiệt 1 Khuấy trộn Để yên Trung hòa bằng methoxide Gia nhiệt 2 Khuấy trộn Methanol H2SO4 95% Nguyên liệu Methoxide Gl cerin Biodiesel thô Rửa Kiểm tra chất lượng Biodiesel Dung dịch tách lớp Để yên Như vậy trong quá trình này cứ 1 phân tử triglyceride tác dụng với 3 phân tử CHO tạo ra một phân tử glycerol và 3 phân tử methyl ester. 4.2Qui trình sản xuất tham khảo H2C – OH HC – OH + CH3OH H2C – O – H2C – OH COR HC – OH + CH3O - H2C – OHCOR Methanol Glyceride Alkoxide Glycerianion Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 12 4.3. Thuyết minh quy trình: Nguyên liệu (dầu thực vật hay mỡ động vật) được đem xử lí. Sau đó nguyên liệu trải qua 2 giai đoạn của quá trình điều chế biodiesel. *Giai đoạn 1 :Xúc tác acid - Nguyên liệu và methanol được cho vào bình phản ứng với tỷ lệ tương ứng 1: 0,08. - Tiến hành gia nhiệt lần 1 để hỗn hợp phản ứng đạt 35C, giữ gia nhiệt trong 1 giờ. - Bổ sung xúc tác HSO 95% và khuấy trộn liên tục với tốc độ 500-600 vòng/ phút trong 2 giờ, nhiệt độ được duy trì ở 35C. Khuấy và gia nhiệt diễn ra đồng bộ. Mục đích của giai đoạn này là để thực hiện phản ứng ester hóa các acid béo tự do trong dầu thực vật mỡ động vật. Phương trình chuyển hóa như sau: RCOOH + CH3OH R1COOCH3 + H2O - Sau đó ngừng gia nhiệt, để yên hỗn hợp trong 8 giờ hoặc qua đêm. - Hỗn hợp sau khi dể yên được trung hòa bằng lượng methanol vừa đủ để loại HSO nhằm kết thúc giai đoạn xúc tác acid, tạo điều kiện thực hiện giai đoạn xúc tác base: 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O *Giai đoạn 2: Xúc tác base - Gia nhiệt hỗn hợp vừa trung hòa đến nhiệt độ phản ứng thích hợp. - Cho lượng methoxide còn lại vào và khuấy trộn với tốc độ 500-600 vòng/ phút khoảng 30 phút thì ngừng khuấy và ngừng gia nhiệt.Ở gia đoạn này xảy ra phản ứng chuyển ester hóa giữa triglyceride và methanol tạo methyester. Quá trình khuấy sẽ giúp các tác chất tiếp xúc tốt với nhau làm tăng hiệu suất phản ứng. - Để yên trong vòng một giờ dung dịch tách thành 2 lớp rõ rệt. Lớp dưới đáy là glycerin và chất rắn được rút khỏi dung dịch, sau 20 phút chiết rút một lần. Lớp trên là biodiesel thô. Chuẩn bị methoxide: Hợp chất kiềm dùng làm xút tác được hòa tan với methanol. Lượng methanol sử dụng cho mỗi thí nhiệm được tính toán sao cho tổng thể tích methanol dùng đúng tỉ lệ đã chọn lựa. H2SO4 dd Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 13 - Rửa biodesel: Biodiesel tạo thành còn lẫn xúc tác kiềm do đó cần tiến hành rửa để lại kiềm, đưa pH của Biodiesel thường được rửa bằng phương pháp tạo bọt. Thêm một ít acid HPO 10% vào nước trước khi rửa. Thực hiện thổi bọt trong 24 giờ, để yên 30 phút. Thu được sản phẩm biodiesel có pH trung tính và màu sắc sáng đẹp hơn. 5. Sản xuất Gelatin từ da cá tra 5.1. Định nghĩa Gelatin là một hợp chất cao phân tử nhận được từ sự thủy phân collagen, là một thành phần protein cơ bản của động vật tìm thấy trong xương, da, gân (Ramchandran, 1967). Ứng dụng:Tạo đông gelly,jam;ổn định : kem;làm đặc: súp,đồ hộp;Kết dính: kẹo ;Làm trong rượu. 5.2. Collagen Protein động vật này là một thành phần cấu trúc chủ yếu của mô ở dạng các sợi trắng và nó hiện diện trong tất cả các bộ phận, cơ quan. Nó có hơn 30% protein tổng số cả trong động vật có xương và không có xương, dưới kính hiển vi nó có dạng một sợi trắng đục được bao bọc bởi một lớp polysaccharides và những protein khác. Thành phần của các acid amin của collagen trong động vật có vú là một chuỗi gồm có 18 trong 20 acid amin được tìm thấy trong protein. Collagen được đặc trưng hóa bởi hàm lượng glycine, proline và hydroxylproline với các acid amin khác từ 13%-15% của collagen. Hydroxyproline là một thành phần đặc trưng của collagen và được tìm thấy trong khoảng 2% trong elastin. Thành phần cơ bản trong hình thể của collagen là một mắt xích gồm 3 chuỗi, mỗi bên trái (gồm 3 acid amin cách nhau một góc 8,6 A) quấn vào nhau giống như những sợi dây và được giữ lại bởi những liên kết hydrogen (Karlsen, 1965). Ba chuỗi polypeptide hình thành một đường xoắn ốc bên phải, những mắt xích này có trọng lượng phân tử nặng 360000 dài 3000 A và có đường kính 14A. 5.3. Sự chuyển đổi Collagen thành Gelatin Sự chuyển đổi collagen thành gelatin là sự chuyển đổi cần thiết trong việc sản xuất gelatin. Đó là sự chuyển đổi của những sợi collagen có tổ chức cao những sợi này không tan trong nước tạo thành một hệ thống khử polymer gọi là gelatin có thể tan trong nước đã được mô tả bởi Veis (1964). Sự phức tạp vè cấu trúc của collagen và sự đa dạng về việc xử lý bằng enzyme và xử lý Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 14 bằng hóa học mà nó có thể được ứng dụng trong sản xuất gelatin, giải thích sự hiện diện của nhiều loại gelatin. Mặc dù sản xuất gelatin với phương pháp hiện đại đã được dùng nhưng tạo thành gelatin mang tính thương mại vẫn còn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm, nó liên quan đến việc thủy phân được xúc tác bởi acid hay kiềm tạo nên khả năng tạo keo trong nước (việc thủy phân thành gelatin cũng được sử dụng ). Một cách chuyển đổi đơn giản nhất từ collagen thành gelatin là làm biến tính tan của collagen. Biến tính nhiệt có thể thực hiện bằng cách đun collagen trong môi trường acid yếu với nhiệt độ khoảng 400C. Tại chế độ xử lý này các sợi collagen bị mất liên kết hydrogen và hydrophobic, những sợi collagen phân cắt thành những đoạn ngắn hơn do sự phân cắt những liên kết hydrogen và liên kết hydrophobic, những liên kết này giúp cho sự ổn định đường xoắn ốc của collagen (John and Courts,1977). Giai đoạn tiếp theo trong sự thủy phân collagen là sự duỗi thẳng của mạch bao gồm việc cắt đứt cầu nối giữa các phân tử của 3 chuỗi xoắn ốc và giúp gelatin hòa tan. *Qui trình sản xuất gelatin từ da cá tra: Da cá tra → xử lý → cắt nhỏ → rửa cân mẫu → thủy phân → rửa → trích ly → lọc → cô đặc → sấy → nghiền → gelatin 6. Sản xuất chitin và chitosan 6.1.Khái quát về chitin và chitosnan Trong động vật thủy sản đặc biệt là trong cỏ tôm, vỏ ghẹ, mai mực, hàm luuwongj chitin, chitosan chiếm khá cao từ 14 %-35% so với trọng lượng khô. Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ, mai mực là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin, chitosan và các sản phẩm từ chúng. Qua nghiên cứu về sự thủy phân chitin bằng enzyme hay HCl đậm đặc thì người ta thấy rằng chitin có cấu trúc là một polymer được tạo thành từ các đơn vị N-Acetyl-(D-Glucozamin) liên kết với nhau bới liên kết (B-1-4-glucozit). Công thức cấu tạo của chitin: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 15 Công thức cấu tạo của chitosan 6.2.Nguyên liệu Vỏ của các loài giáp xác như cua, tôm, tôm hùm, mực có hàm lượng chitin rất cao. Đây là nguồn nguyên liệu sẵn có với trữ lượng lớn để cung cấp cho các nhà sản xuất chitin và chitosan. Thành phần chính của vỏ giáp xác là protein (30-40%), CaCO3(30-50%) và chitin (20-30%) (Johnson and Peniston, 1982). Thành phần hóa học có trong vỏ của các loài giáp xác. Thành phần hóa học (%) Loài Độ ẩm Protein Tro Lipid Chitin Pennaeus monodom(tôm sú) Đầu Vỏ 9.1 9.7 26.8 42.8 29.3 20.8 0.5 1.2 34.9 36.5 Pandalus borealis ( bạc,thẻ) Đầu Vỏ 3.2 4.0 55.8 45.0 22.6 31.7 8.9 0.4 11.9 27.2 Tôm Penaeus sp - 23.5 33.9 14.7 30.0 Cua Callinectis sapidus - 4.5 30-35 20.4 50 56.0 - 2.0 13-15 12.9 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 16 Chimonecetes opilio - 29.19 40.60 1.35 26.65 Portunnus trituberculatus 12.9 10.3 57.9 0.3 17.1 Tôm hùm Linuparus sapidus 13.5 17.0 54.7 - - Mực Procambarus clarkia - 5.7 16.9 28.1 63.6 28.1 0.6 4.4 23.5 12.5 Thành phần hóa học có trong vỏ tôm tươi và tôm khô Hàm lượng Thành phần Vỏ tôm tươi Vỏ tôm khô Muối canxi (khoáng) 12,25 45,16 Protein 8,05 23,25 Chitin 4,50 27,50 Astaxanthin Rất ít Rất ít 6.3. Cơ sở lý thuyết của vấn đề nghiên cứu Chitin, chitosan là polymer có đạm với khối lượng phân tử lớn. Cấu tạo của chitin là một tập hợp các phân tử liên kết với nhau bới các cầu nối glycozit và hình thành mạng các sợi có tổ chức. Trong vỏ tôm, cua chitin hầu hết ở trạng thái liên kết với Protein, CaCO3 và các hợp chất khác tạo nên bộ khung của vỏ giáp xác. Chitin dưới tác dụng của kiềm hoặc Enzyme Chitin sẽ bị mất nhóm –CO-CH3 tạo thành chitosan tương ứng. Do vậy nguyên tắc chung trong sản xuất chitin, chitosan là phải dùng các biện pháp công nghệ để khử bỏ các tạp chất phi chitin (protein, khoáng, …) Và loại bỏ các gốc acetyl Một số quy trình sản xuất chitosan trên thế giới Quy trình thủy nhiệt Yamasaki và Nacamichi (Nhật sản xuất chitosan tờ vỏ cua) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 17 Nguyên liệu (Vỏ cua khô) ↓ Khử chất vô cơ bằng HCl ↓ Rửa trung tính ↓ Sấy khô ↓ Khử protein và deacetyl hóa bằng NaOH 15M (Ở 150C trong một giờ) ↓ Rửa trung tính ↓ Sấy khô ↓ Chitosan Các tác giả cho biết khi khử chất vô cơ bằng HCl 2m ở 120 C trong một giờ đối với vỏ cua có thể khử chất vô cơ 100%. Khử protein và deacetyl hóa cùng một lúc bằng NaOH 15M ở 150 C trong một giờ.Kết quả cho thấy Protein tách ra triệt để (phản ứng Buiret âm tính) và độ deacetyl hóa đạt đến 70%. Hackman (1954), Wistler và Bemdle (1962) đã thử chiết Protein trong vài ngày, xứ lí kiềm kéo dài dưới những điều kiện được kiểm soát nghiêm khác, kết quả là loại được Polymer và tách nhóm Acetyl. Trong nghiên cứu về thời gian chiết protein từ cua (với 2% KOH) và từ vỏ tôm (1% KOH) ở nhiệt độ 900 C và tỷ lệ trọng lượng nguyên liệu trên thể tích dung dịch xử lí là 1:20(ư/v), Shehidi và Synowiecki (1961) tìm thấy rằng thời gian tối thiểu để loại khoảng 90% Protein là 1 giờ và 2 giờ có thẻ loại hoàn toàn prtein trong vỏ. - Bước tiếp theo là khử khoáng : Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 18 Vỏ tôm sau khi loại prtein được xử lí với axit HCl ở nhiệt độ phòng để loại khoáng (CaCO3), có nhiều axit được sử dụng để loại khoáng như: axit fomic, HSO, nhưng do khi xử lí với HSO cho ra muối CaO kết tủa khó tách ra, nên việc sử dụng HCl hiệu quả hơn cả (tạo thành muối tan CaCl). - Vỏ tôm sau khi loại khoáng được đưa đi loại màu : Tẩy màu chitin bằng cách di chuyển màu ra ngoài bằng thuốc tẩy. Thí nghiệm của Hackman (1954) đạt được khi loại màu chitin từ tôm hùm rửa với Ethanol và Ether. Năm 1989 có một vài nghiên cứu tẩy màu chitin từ vỏ tôm song bằng acetone tiếp theo là tẩy với 0.315%. Sau khi tạo được chitin, nhưng sản phẩm chitin này ít hữu dụng nên cần tiến hành bước tiếp theo là khử acetyl của chitin cho ra chitosan có nhiều ứng dụng hơn. Chitin được xử lí với NaOH hoặc KOH đậm đặc thường khoảng 40-50% ở 1000 C hoặc cao hơn để di chuyển một vài hoặc tất cả các nhóm acetyl từ chitin để tạo ra chitosan. Nhóm n_acetyl không thể ra bằng axit, như vậy phương pháp kiềm phải được sử dụng để loại n_acetyl (Muzzarelli, 1985). Trong quá trình loại acetyl với những điều kiện cần thiết, thời gian phản ứng kết thúc khi nào sản phẩm chitosan có thể hòa tan với axit axetic. Gần đây trước yêu cầu xử lý phế liệu thủy sản đông lạnh đang ngày càng cấp bách, trước những thông tin kỹ thuật mới về chitin, chitosan cũng như tiềm năng thị trường của chúng đã thúc đẩy các nhà khoa học nước ta bắt tay vào nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chitin, chitosan ở bước cao hơn, đồng thời nghiên cứu những ứng dụng của chúng trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Sau đây là quá trình công nghệ cơ bản sản xuất chitosan theo phương pháp hóa học và phương pháp sinh học trình bài theo sơ đồ : Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 19 Theo phương pháp hóa học Theo phương pháp sinh học Các bước công ngệ sản xuất chitosan theo phương pháp hóa học và phương pháp sinh học Với nguyên liệu là vỏ ghẹ thì tiến hành theo phương pháp hóa học là phù hợp hơn, vì hàm lương protein trong vỏ ghẹ không nhiều, mà hàm lượng khoáng cao , protein sẽ được khử ở công đoạn deacetyl trong môi trường kiềm đặc. Phản ứng thuỷ phân tiến hành mạnh mẽ ngay từ đầu xử lý HCl, dưới tác dụng của HCl các liên kết giữa khoáng, protein, lipid, chất màu sẽ được phân tách. Sau đó khoáng (dưới dạng CaCO3) sẽ kết hợp với HCl để hoà tan vào dịch xử lý dưới dạng CaCl2. Quá trình khử protein và deacetyl là hai quá trình diễn ra mạnh mẽ. Cấu trúc của vỏ tôm gồm nhiều lớp, protein, khoáng , lipid bao phủ khung chitin, nên quá trình khử protein, lipid thường xảy ra ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý kiềm, còn quá trình deacetyl hoá xảy ra ở giai đoạn sau, do vậy khi quá trình deacetyl đạt mức độ cao (trên 70%) thì quá trình khử protein, lipid đã hoàn thành truớc đó. Tuy nhiên cần lưu ý sử dụng một cách hợp lý các hoá chất, nhất là kiềm và acid để đảm bảo chất lượng cho chitosan. Mục đích của công đoạn nấu kiềm đặc là thực hiện ba mục tiêu, khử protein, lipid và deacetyl .Phản ứng thuỷ phân protein tạo thành acid amin, peptid hoà tan, được thực hiện ngay cả trong môi trường NaOH loãng, nhiệt độ thấp, nhưng thời gian kéo dài, trong kiềm loãng phản ứng deacetyl xảy ra khó khăn hơn. Vì vậy cần thực hiện ở nhiệt độ cao ,trong môi trường NaOH đặc. Ở Vỏ ghẹ Vỏ tôm sú HCl NaOH đậm đặc Khử khoáng Deacetyl (đồng thời khử protein Khử khoáng Khử protein Deacetyl Chitosan HCl Protease Deacetyla Chitosan Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 20 đây có thể đưa thẳng đến môi trường kiềm đặc và nhiệt độ cao để thực hiện deacetyl, đồng thời khử protein và lipid. Tuy nhiên cần nghiên cứu các thông số thích hợp để năng cao khả năng deacetyl và giữ độ nhớt cho chitosan. Cơ chế của quá trình thuỷ phân protein và deacetyl bởi NaOH được diễn ra như sau:  Có thể chia công đoạn xử lý xút đặc thành hai giai đoạn :  Giai đoạn đầu: khử protein là chủ yếu  Giai đoạn sau :Deacetyl là chủ yếu Ở giai đoạn đầu: Nito phiprotein như NH3, TMA, bazonito… cùng với các acid amin ngắn mạch hòa tan váo dung dịch xử lý tách dần ra khỏi vỏ tôm.Giai đoạn khử protein quá trình Deacetyl vẫn xảy ra nhưng rất nhỏ. Độ nhớt của dung dịch chitosan cũng rất nhỏ vì lúc này các phân tử chitosan chưa hình thành nhiều, độ hòa tan kém, nồng độ phân tử thấp. Ở giai đoạn sau: Sự mất dần nhóm [-CO-CH3] làm cho phân tử lượng của chitin giảm dần đến khối lượng phân tử chitosan. Quy luật biến đổi deacetyl tăng dần sau đó gần như đạt cân bằng nếu ta cứ kéo dài thời gian gia nhiệt. Bởi khi đó số nhóm [-CO-CH3] giảm dần, đạt độ deacetyl từ 98÷100% là tối đa. R3 H2N-CH-CO-NH-CH-CO- H2N-CH-COOH + H2N-CH-CO-NH-CH NaOH t 0 cao R1 R2 R1 R2 Polypeptide Acid amin Peptide CH2O HN-COCH3 H H H H H H O H H CH2O O H HN-COCH3 CH2O NH2 H H H H H H O H H CH2O NH2 O H t0 cao NaOH CH3COONa Chitin Chitosan Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 21 Độ nhớt tăng lên ở giai đoạn deacetyl do độ tan tăng lên đến cực đại và sau đó giảm dần do chitosan bị cắt mạch . Có thể sử dụng enzyme protease hoặc deacetylase để thay thế NaOH trong quy trình hóa học .Enzym deacetyiase thu nhận từ quá trình nuôi cấy vi sinh vật. Các sinh vật này thường tồn tại trong vỏ tôm, đặc biệt ở những nơi vỏ tôm vỏ ghẹ đang phân hủy. Sử dụng enzyme deacetylase từ sinh vật sẽ khử được nhóm [–CO–CH3 ] ra khỏi chitin và thu được chiosan. Phương pháp sinh học cho chitosan có độ nhớt cao, phần nước thải có thể thu hồi, xử lý và tận dụng lại. Tuy nhiên cần phải nghiên cứu để sản xuất nhiều enzyme với số lượng lớn dùng trong sản xuất.  Tình hình nghiên cứu ứng dụng chitosan vào thực tế : Nhờ khả năng làm dông tụ cá thể rắn lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt các ion kim loại Pb, Hg,… Chitosan sử dụng để chống hiện tượng mất nước trong quá trình làm lạnh, làm đông thực phẩm. Chitosan có tính chất diệt khuẩn, do đó nó được tạo thành màng mỏng để bao gói thực phẩm chống ảm mốc, mất nước. 7.TRÍCH LY DHA TỪ LIPID CÁ BASA 7.1 Giới thiệu DHA DHA được tìm thấy nhiều ở cá ,đặc biệt là các loài cá béo ,chứa nhiều mỡ và dầu như :cá trích ,cá thu ,cá mồi ,cá hồi ,cá ngừ,cá tuyết và các loại cá da trơn .. Acid docosahexaenoic (DHA) là một acid béo bất bão hòa đa thuộc nhóm Ω-3. DHA chứa 22 nguyên tử carbon và 6 nối đôi, có công thức tổng quát là CH3(CH2-CH=CH)6(CH2)2COOH Ứng dụng:Hỗ trợ phát triển trí não cho mẹ và cho bé trong thời kỳ mang thai; làm giảm sự gia tăng nhuy cơ đột tử ;làm giảm lượng lipid trong huyết tương ;hiện nay viện Đại học Rochester và Cornell đang nghiên cứu để tạo ra một vài loại thuốc chống ung thư từ Omega-3. 7.2 Trích ly DHA Gồm có hai giai đoạn :giai đoạn thủy giải và giai đoạn tủa ure Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 22  Giai đoạn thủy giải:Ở đây chúng tôi đã quyết định tiến hành thuỷ giải dầu cá basa trong môi trường kiềm bởi vì đây là phương pháp dễ làm ở quy mô phòng thí nghiệm và cho năng suất cao. Cho dầu cá basa vào bình cầu, thêm vào NaOH 0.5M trong ethanol 700. Tiến hành đun hoàn lưu kết hợp với khuấy từ để dầu tan hoàn toàn vào dung môi. Khi dầu tan hoàn toàn vào dung môi thì ta đun thêm khoảng 30 phút nữa là phản ứng hoàn tất. Sau khi đun xong, ta tiếp tục đun cách thuỷ đến khi cạn khô ta thu được sản phẩm xà phòng.Sau đó cho tiếp nước cất vào, thêm vào H2SO4 6M sao cho pH = 1-2, dung dịch trở nên đục. Đun hỗn hợp đến khi sôi thì acid béo nổi lên. Sau khi để nguội thì acid béo đông lại Tách lấy riêng acid béo ra để dùng nghiên cứu tiếp về sau.  Giai đoạn tủa ure:Thực chất mục đích của quá trình này là cô lập được DHA giống như phương pháp sắc ký cột. Tuy nhiên hai phương pháp này khác nhau ở chỗ : sắc ký cột dựa vào độ phân cực của acid béo để cô lập DHA (acid béo bất bão hoà phân cực hơn acid béo bão hoà), còn phương pháp tủa ure thì dựa vào cơ sở acid béo bất bão hoà nói chung và DHA nói riêng không liên kết với ure ở nhiệt độ thấp trong khi các acid bão hoà chiếm tỷ lệ cao trong mỡ cá basa thì liên kết với ure. Nhờ ure tạo phức với acid béo bão hoà, lọc bỏ phức sẽ cô lập được DHA cùng các acid béo bất bão hoà. Cho acid béo thu được từ quá trình thủy giải ở trên vào 1 erlen . Sau đó cho tiếp vào ure và ethanol 950. Đun erlen ở khoảng 60 - 700C và khấy kỹ để urê có thể tan hết vào dung dịch. Chỉ nên đun ở 700C với mục đích hạn chế đến mức thấp nhất những hao hụt về hàm lượng DHA có thể trong tiến trình phản ứng,vì DHA cũng rất dễ bị oxy hóa Khi dung dịch đã trở nên đồng nhất, cho erlen vào tủ đông ở -50C trong 22 giờ để urê có thể tạo kết tinh với các acid béo bão hoà.Ure ở dạng tinh thể màu trắng nhưng sau quá trình tạo kết tủa Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 23 với chất A thì có màu vàng, chứng tỏ ure đã liên kết với một số acid béo trong chất A (theo lý thuyết là liên kết với acid béo bão hoà). Sau khoảng thời gian tạo tủa trên, lấy erlen ra và lọc loại bỏ tủa. Thu lấy dịch lọc và bổ sung vào nước cất.Thêm vào dịch lọc H2SO4 6M sao cho pH của dịch lọc là 2 đến 3. Bổ sung thêm vào dung dịch ether dầu hoả và lắc kỹ. Để yên một lát, dung dịch sẽ tách làm hai pha : pha ether chứa acid béo nằm phía trên và pha nước chứa ure, êthanol và H2SO4 nằm phía dưới.Cuối cùng thu được acid béo đã được làm giàu DHA. Acid béo ở dạng dầu lỏng, điều này có nghĩa là nó chứa nhiều acid béo bất bão hoà. 8.DẦU CÁ, BỘT CÁ 8.1Giới thiệu dầu cá và bột cá:  Dầu cá: thành phần chủ yếu là triglyceride acid béo, glycerol, vitamin A, D, phosphate, các chất mang màu và các chất gây sánh khác. Ngoài ra còn có sáp, seride. Ứng dụng: - Trong y học:chữa bệnh quáng gà, khô mắt, còi xương, tim mạch, rụng tóc, ung thư. - Trong thực phẩm: làm dầu rán thực phẩm, dầu xào nấu thực phẩm, dùng trong các loại đồ hộp ngâm dầu. - Ngoài ra, dầu cá còn được dùng trong công nghệ bôi trơn trong thuộc da mỹ nghệ.  Bột cá :là sản phẩm giàu đạm chứa từ 47 – 85%. Protein của bột cá là protein hoàn hảo vì chứa đủ các acid amin không thay thế. Ngoài ra bột cá còn chứa cac vitamin B1 ,B2 , B3 ,B12 ,A, D và các nguyên tố khoáng đa lượng: P, Ca, Mg, K, Na,… vi lượng: Fe, Cu, Co, I2 … Ứng dụng : làm thức ăn chăn nuôi 8.2 Các phương pháp sản xuất dầu cá, bột cá: 8.2.1 Phương pháp ép: gồm phương pháp ép khô và phương pháp ép ướt: Phương pháp ép khô: nguyên liệu làm khô  ép. Do làm khô trong không khí nóng, lượng lipide còn nhiều, thời gian sấy dài nên dầu bị oxy hoá. Phương pháp ép ướt: nguyên liệu  nấu chín  ép. Do đó khi sấy nguyên liệu ít bị oxy hoá, chất lượng bột cá tốt. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 24 Phương pháp chủ yếu sản xuất bột cá, dầu cá hiện nay: Nguyên liệu Nấu Ép Bã ép 1) Nguyên liệu:Các phế liệu từ cá: gan cá, nội tạng, đầu cá… 2) Nấu nguyên liệu: Nguyên liệu được nấu chín dưới tác dụng của nhiệt độ cao protein trong nguyên liệu bị đông đặc, tổ chức tế bào bị phá vỡ, dầu, nước, protein tách ra tạo điều kiện cho khâu ép. 3) Ép: Dưới tác dụng của lực ép dầu, nước và một số chất hoà tan được tách ra nên ta sẽ lấy được hầu hết dầu từ nguyên liệu đã nấu chín. 4) Sấy khô: Độ ẩm giảm từ 40 – 50%  0 – 12%. Trong quá trình làm khô áp lực hơi nước tr6n bề mặt bột cá lớn hơn áp lực hơi nước của môi trường xung quanh .Khi đó sẽ sảy ra quá trình khuyêch tán cho đến khi ap lực hơi nước trên bề mặt bột cá và môi trường cân bằng. Những biên đổi của bột cá trong quá trình làm khô: - Lượng nước giảm. - Dầu bị oxy hoá  hạn chế bằng sấy chân không - Protein đông đặc biến tính 5) Tách kim loại, nghiền sàng: Tách kim loại: dùng nam châm để tách (kim loại nhiễm từ khâu đánh bắt, thu mua). Nghiền sàng: phối trộn thứ ăn để dùng. 6) Xử lý chất lỏng ép được: Phân ly các chất không hoà tan: Dầu cá Tinh chế Dịch dầu cá Đạm thu hồi Cô đặc Bột cá Dịch lỏng Nghiền sàng Phân ly Làm khô Dịch ép Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 25 Nước ép chứa các thành phần:protein hòa tan .axid amin,gelatin,mảnh vụn thịt cá,lượng dầu cá .khoáng ,vitamin… Tiến hành bằng phương pháp lắng đọng. Dầu cá từ bình lăng đọng lấy ra ,còn có một ít protein ,nước và những tạp chất nổi lên trên .Để loại những tạp chất này ta có thể rửa vài ba lần với nước nóng hoặc muối đổ vào khuấy đều ,cuối cùng phân ly dầu và nước .Tiếp theo ta khử nước bằng ly tâm hoặc dun nóng (trong điều kiện chân không).  Xử lý dịch protein sau khi phân ly: Chất lỏng sau khi phân ly có nhiều protein, vitamin ,khoáng hòa tan . Các phương pháp thu hoach protein từ dung dịch lỏng sau khi ly tâm dầu : Năm 1938 jhonston cho axid vào chất lỏng (PH=4)làm cho protein đông đặc và lọc thu được ½ chất khô Năm 1948 người ta dung en zyme để phân giải protein trong chất lỏng thành những chất có phân tử lượng thấp roi đem cô đặc thành nồng độ cao hơn dung nuôi cấy vi sinh vật . Năm 1952 Anon ,Lovern,và Preston dùng bazo để phân giải protein . Hiện nay có phương pháp mới do viện nghiên cứu khoa học nghề cá phía nam của Nga.Đó là bổ sung formalin vào dịch lỏng ,do tác dụng ba chiều của formalin làm cho protein ,acid amin …đông tụ ,sau đó tách nước sấy khô thành dạng hạt dự trữ cho chăn nuôi.Có thể khái quát như sau: Dạng hạt dự trữ cho chăn nuôi Tinh chế Sấy khô Dầu thô Mảnh vụn Tạo keo đông Phân ly tách dầu Formalin Lọc Dịch ép Bổ sung sản phẩm chính Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 26 8.2.2 Phương pháp thuỷ phân bằng enzyme: 1) Nguyên liệu: các loài cá không độc tính, có thể dùng phế liệu tươi nhiều thịt. 2) Xay nhỏ: Phá vỡ kết cấu tế bào, tao điều kiện cho enzyme hoạt động tốt, làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với enzyme. 3) Thuỷ phân: Thuỷ phân protein thành acid amin và peptide bởi enzyme proteaza có sẵn trong nguyên liệu hoặc bổ sung từ ngoài vào. Để thực hiện thuỷ phân, người ta cần hâm nóng hỗn hợp đạt đến nhiệt độ thích hợp. 4) Nâng nhiệt – trung hoà: Để đông tụ protein thuỷ phân, tiêu diệt enzyme và vi sinh vật có hại. Giảm độ nhớt của khối hỗn hợp thuỷ phân tạo điều kiện cho quá trình phân ly. Tinh chế Dầu thô Bao gói, bảo quản Sấy chân không Bao gói, bảo quản (dùng cho chăn nuôi) Hấp tẩy mùi Nghiền sàng Cô đặc Sấy Tách dầu Rửa thu hồi nitơ hoà tan Lọc lại Phần đặc Phần lỏng Phân ly Nâng nhiệt trung hoà Thuỷ phân Xử lý loại tạp chất Nguyên liệu Xay nhỏ Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 27 5) Phân ly tách dầu không tan: Thực hiện trên các thiết bị phân ly, phần đặc là phần protein chưa thuỷ phân: da, vẩy. xương. Đem rửa lại bằng nước nóng để tận dụng them lượng đạm hoà tan. Sau đó, đem sấy khô, nghiền sàng. 6) Phân ly tách dầu: Thực hiện trên thiết bị lắng và phân ly. Dầu nổi lên trên và chiết ra. 7) Cô đặc, tẩy mùi: Dịch chứa các protein hoà tan cùng các acide amin, khoáng, vitamin và các chất khác được đem cô dặc chân không đến độ khô 50-55%. Sau đó, tiến hành khử mùi bằng cách sục thẳng hơi nước vào dịch cô đặc trong áp suất thấp ở thời gian ngắn, các chất mùi sẽ bay hơi theo hơi nước. 8) Sấy và bao gói: Dịch cô đặc đem sấy phun chân không thu được bột đạm hoà tan (88-92%). *Trên đây là phương pháp chế biến bột cá .Để chế biến ra dầu ca ta cần thực hiện thêm các bước sau: 1.Tách dầu: Để phân ly dầu phải tìm cách phá vỡ màng tế bào, hệ thống thể keo bên trong tế bào và phá huỷ các chất có ở khe tế bào cấu tạo bởi các sợi có tính đàn hồi. Phương pháp gia nhiệt bằng cách chưng gián tiếp: Dùng hơi nóng gián tiếp làm cho dầu chảy ra. ▪ Phưong pháp làm cho dầu chảy ra bằng hơi chưng trực tiếp: Dùng hơi chưng ở áp lực cao,tổ chức tế bào bị phá vỡ,làm cho dầu sản sinh ra. ▪Phương pháp gia nhiệt trong acide hoặc kiềm: Axid và kiềm cũng có tác dụng phá vỡ các tổ chức tế bào ▪ Phương pháp lên men: Nhờ enzyme thuỷ phân tế bào sau đó phân ly lấy dầu. Phương pháp này thích hợp cho việc phân ly lấy dầy từ nội tạng và gan cá. 2.Tinh chế: Khử Acide béo cho dầu cá: ▪ Phương pháp Ester hoá: Dùng alcol ethylic trộn vào dầu cá, thực hiện phản ứng ester hoá với acide béo tự do. Sau đó, dùng phương pháp chưng giảm áp lực để đuổi ester bay đi: C2H5OH + R-COOH  R-COOC2H5 + H2O Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tiểu luận hóa học thực phẩm thủy sản 28 ▪ Phương pháp hoà tan Acide béo: Dùng dung môi hữu cơ có độ hoà tan acide béo khác nhau với độ hoà tan glyceride để tách acide béo tự do ra khỏi dầu. ▪ Phương pháp trao đổi ion: Dựa trên nguyên lý Acide béo phân ly H+ và RCOO- . Người ta dùng cột nhựa trao đổi H+, cho acide béo chảy qua. Khi đó, acide béo sẽ bị hấp thụ trên cột nhựa . ▪ Phương pháp trung hoà: Nguyên lý: dùng kiềm trung hoà các acide béo tạo thành xà phòng tách loại ra. Dung vôi: CaO + H2O  Ca(OH)2 Ca(OH)2 + ROOH  R(COO)2Ca + 2H2O Dùng Na2CO3: KCOOH + Na2CO3  RCOONa + H2CO3 (CO2 + H2O) Dùng NaOH: RCOOH + NaOH  RCOONa + H2O  Khử