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

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) →