Tải bản đầy đủ

Tối ưu hóa quá trình trích ly astaxanthin từ vỏ tôm bằng dầu thực vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LÊ THỊ THÙY NGA

TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TRÍCH LY ASTAXANTHIN
TỪ VỎ TÔM BẰNG DẦU THỰC VẬT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Ngành CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Người hướng dẫn
Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu

BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012


TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM


KHOA HÓA HỌC & CNTP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
------o0o-----

NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Họ và tên sinh viên: Lê Thị Thùy Nga

MSSV: 0852020055

Ngày, tháng, năm sinh: 06/10/1990

Nơi sinh: Đồng Nai

Ngành: Công nghệ Thực Phẩm
I. TÊN ĐỀ TÀI: Tối ưu hóa quá trình trích ly astaxanthin từ vỏ tôm bằng dầu thực
vật.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:


Tìm ra loại dung môi có hiệu suất trích ly tốt nhất trong các loại dung môi

nghiên cứu.

Tìm ra điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin từ vỏ tôm sử dụng ba loại dung môi
trong điều kiện phòng thí nghiệm.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: Tháng 1/2012
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Tháng 7/2012
V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu
Bà Rịa – Vũng tàu, Ngày 4 tháng 8 năm 2012
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA


(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1.

Phế liệu tôm ........................................................................................................ 1

1.1.1.

Tình hình phế liệu tôm ở Việt Nam ................................................................... 1

1.1.2.

Ảnh hưởng của phế liệu tôm đến môi trường...................................................... 1

1.1.3.

Các hướng tận dụng phế liệu trong chế biến tôm ................................................. 3

1.2.

Hợp chất màu carotenoids – astaxanthin.............................................................. 4

1.2.1.

Carotenoid ......................................................................................................... 4

1.2.2.

Astaxanthin và các ứng dụng............................................................................... 5

1.2.3.

Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới ..................................................... 10

1.3.

Lý thuyết cơ bản ............................................................................................... 12

1.3.1.

Trích ly ............................................................................................................. 12

1.3.2.

Ly tâm............................................................................................................... 14

1.3.3.

Đo quang phổ .................................................................................................... 14

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.

Nguyên liệu....................................................................................................... 16

2.1.1.

Vỏ tôm sú ......................................................................................................... 16

2.1.2.

Dung môi ......................................................................................................... 16

2.2.

Phương tiện nghiên cứu..................................................................................... 20

2.3.

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 20

2.3.1.

Bố trí thí nghiệm tổng quát tối ưu hóa công đoạn chiết astaxanthin bằng
từng loại dung môi dầu nành, dầu mè, dầu hạt cải. ........................................... 20

2.3.2.

Phương pháp xác định hàm lượng astaxanthin................................................... 24

2.3.3.

Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................. 25

2.3.4.

Thí nghiệm kiểm chứng .................................................................................... 26

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1.

Dung môi dầu mè .............................................................................................. 27


3.1.1.

Bố trí ma trận thực nghiệm theo phương án trực giao cấp 2 để tìm được
phương trình hồi quy. ........................................................................................ 27

3.1.2. Tối ưu hóa để thu được lượng astaxanthin là lớn nhất. ....................................... 30
3.1.3. Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của các nhân tố nghiên cứu đến
hiệu suất trích ly astaxanthin sử dụng dung môi dầu mè .................................... 31
3.2.

Dung môi dầu nành ........................................................................................... 33

3.2.1.

Bố trí ma trận thực nghiệm theo phương án trực giao cấp 2 để tìm được
phương trình hồi quy. ........................................................................................ 33

3.2.2.

Tối ưu hóa để thu được lượng astaxanthin là lớn nhất. ...................................... 37

3.2.3.

Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của các nhân tố nghiên cứu
đến hiệu suất trích ly astaxanthin sử dụng dung môi dầu nành........................... 38

3.3.

Dung môi dầu hạt cải ........................................................................................ 40

3.3.1.

Bố trí ma trận thực nghiệm theo phương án trực giao cấp 2 để tìm được
phương trình hồi quy. ........................................................................................ 40

3.3.2.

Tối ưu hóa để thu được lượng astaxanthin là lớn nhất. ...................................... 43

3.3.3.

Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của các nhân tố nghiên cứu
đến hiệu suất trích ly astaxanthin sử dụng dung môi dầu hạt cải ........................ 44

3.4.

Kiểm chứng thực nghiệm ................................................................................... 46

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
4.1. Kết luận .................................................................................................................. 47
4.2. Đề xuất ý kiến ......................................................................................................... 47
PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, các hợp chất có khả năng chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên đang
là mối quan tâm hàng đầu đối với các nhà khoa học bởi những ứng dụng của chúng
trong phòng trừ bệnh tật, chống lão hóa…. Trong rất nhiều nguồn các chất chống oxy
hóa, các carotenoid là một nhóm hợp chất quan trọng, tồn tại phổ biến trong các cơ thể
thực vật. Sau β-caroten, lycopen và lutein là các carotenoid đã được quan tâm, nghiên
cứu và ứng dụng rất lâu và phổ biến, astaxanthin cũng là một mối quan tâm mới bởi nó
được phát hiện có hoạt tính chống oxy hóa mạnh hơn β-aroten, lycopen, lutein hay
vitamin E. Astaxanthin có thể ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư, làm
giảm cholesterol máu, bảo vệ da khỏi tia cực tím, ngăn ngừa sự lão hóa da, thoái hóa
điểm vàng… .
Astaxanthin là sắc tố có màu đỏ cam, được phát hiện nhiều trong cá hồi, giáp
xác, tôm, hồng hạc, chim cút, các chủng vi tảo thuộc chi Haematococcus…. Trong đó
cần chú ý đến phế liệu tôm vì hiện nay phế liệu tôm chưa được xử lý đúng đắn vừa gây
ô nhiễm môi trường vừa lãng phí nguồn astaxanthin tự nhiên.
Để giảm sự ảnh hưởng của phế liệu tôm đến với môi trường thì các nhà sản xuất
có những hướng tận thu phế liệu tôm như sau:
- Dùng phế liệu tôm làm thức ăn gia súc. Tuy nhiên, chất lượng dinh dưỡng của
sản phẩm không cao nên hướng tận dụng này chưa phù hợp.
- Dùng phế liệu tôm để sản xuất chitin - chitosan, dùng làm phân bón và màng
bao sinh học. Hướng nghiên cứu này cũng là mối quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu
khoa học.
- Và một hướng tận dụng phế liệu tôm cũng đang được các nhà nghiên cứu khoa
học chú ý là thu hồi hợp chất màu astaxanthin từ vỏ tôm, vì trong vỏ tôm hàm lượng
hợp chất màu astaxanthin chiếm hàm lượng cao và thay đổi tùy theo loại tôm. Việc thu
hồi hợp chất astaxanthin vừa giải quyết được vấn đề môi trường vừa mang lại lợi ích
kinh tế vì nguồn thu nhận astaxanthin tự nhiên này dồi dào và rẻ.
Ngày nay, trên thế giới đã có nhiều quy trình nghiên cứu và thử nghiệm để đạt
hiệu suất thu hồi astaxanthin tốt nhất từ vỏ tôm. Dùng dung môi hữu cơ và hỗn hợp
dung môi hữu cơ là một trong những phương pháp được sử dụng nhiều nhất để trích ly
hợp chất màu astaxanthin từ vỏ tôm. Ở nước ta, phần lớn tài liệu và các đề tài nghiên
cứu đều hướng đến vấn đề thu hồi chitin – chitosan và tối ưu hiệu suất thu hồi chitin –


chitosan, vấn đề về trích ly astaxanthin và tối ưu hiệu suất thu hồi astaxanthin ít được
quan tâm. Dựa vào các nghiên cứu trong và ngoài nước, trong đề tài này em nghiên
cứu “Tối ưu hóa quá trình trích ly astaxanthin từ phế liệu vỏ tôm bằng dầu thực vật”
(ba dung môi dầu được chọn là dầu mè, dầu nành, dầu hạt cải) để tăng hiệu quả nghiên
cứu và rút ngắn giai đoạn hoàn thiện trong quá trình trích ly astaxanthin.
Nghiên cứu nhằm thực hiện một số mục tiêu sau:
- Tìm ra loại dung môi có hiệu suất trích ly tốt nhất trong các loại dung môi
nghiên cứu.
- Tìm ra điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin từ vỏ tôm sử dụng ba loại dung môi
trong điều kiện phòng thí nghiệm.


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................


DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Công thức cấu tạo astaxanthin ...................................................................... 5
Hình 2.1. Phế liệu vỏ tôm .......................................................................................... 16
Hình 2.2. Hình ba loại dung môi: dầu mè, dầu nành, dầu hạt cải ................................ 20
Hình 3.1.Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến thời gian và tỉ lệ
dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu mè .......................... 31
Hình 3.2. Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến nhiệt độ và tỉ lệ
dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu mè .......................... 32
Hình 3.3.Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến thời gian và tỉ lệ
dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu nành ....................... 38
Hình 3.4. Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến nhiệt độ và tỉ lệ
dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu nành ....................... 39
Hình 3.5. Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến thời gian và tỉ lệ
dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu hạt cải .................... 44
Hình 3.6. Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng của hai biến nhiệt độ và tỉ lệ
dung môi : mẫu đến hiệu suất trích ly astaxanthin dung môi dầu hạt cải .................... 45
Hình 4.1. Bể ổn nhiệt ...................................................................................... phụ lục 5
Hình 4.2. Máy li tâm 12 ống ........................................................................... phụ lục 5
Hình 4.3. Máy đo quang ................................................................................. phụ lục 5
Hình 4.4. Dung dịch chứa dầu astaxanthin trích ly được ................................. phụ lục 5
Hình 4.5. Dịch trích sau khi được pha loãng ................................................... phụ lục 5


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của carotenoid trong phế liệu tôm sú ......................... 5
Bảng 2.1. Thông tin dinh dưỡng của dầu nành ......................................................... 16
Bảng 2.2. Thông tin dinh dưỡng của dầu mè ............................................................ 18
Bảng 2.3. Thông tin dinh dưỡng của dầu hạt cải ...................................................... 19
Bảng 2.4.

Bố trí thí nghiệm có tâm cấp 2, 3 yếu tố .................................................. 24

Bảng 3.1. Kết quả hàm lượng astaxanthin trích ly từ vỏ tôm sú dung môi dầu mè.... 27
Bảng 3.2. Phương án trực giao bậc 2 với k = 3, no = 1 đối với dầu mè ..................... 28
Bảng 3.3. Tổ chức dữ liệu trong excel cho bài toán tối ưu astaxanthin dùng dầu mè 30
Bảng 3.4. Kết quả chạy hàm solver tìm điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin dùng dầu
mè.............................................................................................................................. 31
Bảng 3.5. Kết quả hàm lượng astaxanthin trích ly từ vỏ tôm sú dung môi dầu nành . 34
Bảng 3.6. Phương án trực giao bậc 2 với k = 3, no = 1 đối với dầu nành .................. 35
Bảng 3.7. Tổ chức dữ liệu trong excel cho bài toán tối ưu astaxanthin dùng dầu nành37
Bảng 3.8. Kết quả chạy hàm solver tìm điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin dùng dầu
nành ........................................................................................................................... 38
Bảng 3.9. Kết quả hàm lượng astaxanthin trích ly từ vỏ tôm sú dung môi dầu hạt cải.40
Bảng 3.10. Phương án trực giao bậc 2 với k = 3, no = 1 đối với dầu đậu hạt cải......... 41
Bảng 3.11. Tổ chức dữ liệu trong excel cho bài toán tối ưu cho dung môi dầu hạt cải43
Bảng 3.12. Kết quả chạy hàm solver tìm điều kiện tối ưu trích ly astaxanthin dùng dầu
hạt cải ........................................................................................................................ 44
Bảng 3.13. Bảng thí nghiệm kiểm chứng giá trị tối ưu của ba dung môi.................... 46
Bảng 4.1 kết quả tính các hệ số hồi qui ......................................................... .phụ lục 2
Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu
mè................................................................................................................... phụ lục 2
Bảng 4.3. Kết quả tính hệ số t ......................................................................... phụ lục 2
Bảng 4.4. Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định
theo tiêu chuẩn Fisher (F) dung môi dầu mè ................................................... phụ lục 2
Bảng 4.5. Kết quả hệ số b trong phương trình trích ly astaxanthin dung dung môi dầu
đậu nành ......................................................................................................... phụ lục 3


Bảng 4.6. Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu
đậu nành phụ lục 3
Bảng 4.7. Kết quả hệ số t ................................................................................ phụ lục 3
Bảng 4.8. Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được, kiểm
định theo tiêu chuẩn Fisher (F) với dung môi dầu đậu nành. ........................... phụ lục 3
Bảng 4.9. Kết quả hệ số b của phương trình trích ly astaxanthin dùng dung môi dầu
hạt cải ............................................................................................................. phụ lục 4
Bảng 4.10. Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu
hạt cải

phụ lục 4

Bảng 4.11. Kết quả hệ số t ............................................................................. phụ lục 4
Bảng 4.12. Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm
định theo tiêu chuẩn Fisher đối với dung môi dầu hạt cải ................................ phụ lục 4


PHỤ LỤC
Phụ lục 1 : công thức tính toán chung
 Tính hệ số b
Vì phương án được chọn là quy hoạch trực giao, các hệ số bj trong phương trình
hồi qui (1) được xác định theo công thức sau:
N

x
bj 

N

N
ij

 (x

yi

i 1
N



xl ) i y i

i 1
N

; b jl 

x

j

2
ji

b

 (x

i 1

j

jj



x)

ji

y

i

i1
N



2
l i

x
(x

ji

)

2

i1

i 1

Để xác định phương sai tái hiện sth ta làm 3 thí nghiệm ở tâm phương án ta nhận
3 giá trị.
3

y

y
i



1

sth 

sbej  sth
s jj 

3

 y  y 

i
 i
sth2  1
3 1

i

3

s

2
th

2

sbo 

k

sbj 

;

sth
N

sth
2 k  2 2

sth
2

2

2

; j  1 k

 

2 k (1  x j ) 2  2( 2  x j ) 2  (2k  2   o ). x j

2 2

Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (1). Các hệ số được
kiểm định theo tiêu chuẩn Student (t)
tj 

| bj |
sbj

So sánh tj với tp (f) .
Trong đó:
-

tp(f) là chuẩn student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = n o– 1.

-

bj : là hệ số trong phương trình hồi quy đã chọn.

-

Sbj là độ lệch của các hệ số bj.
Nếu tj > tp(f) thì hệ số bj có nghĩa.


Nếu tj < tp(f) thì hệ số bj bị loại khỏi phương trình.
 Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm
Sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định theo tiêu
chuẩn Fisher (F).
N
2
sdu


^

2
sdu
F 2
sth

( yi  y i ) 2 ;

i 1
N l

N - số thí nghiệm
l - số hệ số có ý nghĩa
Ta có F < F 1-p phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm.
Phụ lục 2: Kết quả tính toán áp dụng cho dầu mè
 Tính hệ số b (theo phụ lục 1) :
Bảng 4.1 kết quả tính các hệ số hồi qui
bo

35,72

b13

-0,66

b1

1,98

b23

0,101

b2

1,37

b11

0,87

b3

1,24

b22

0,17

b1

- 0,66

b33

-1,73

Để xác định phương sai tái hiện làm thêm 3 thí nghiệm ở tâm phương án (mức
cơ sở)

. Và kết quả hàm lượng astaxanthin được trích ly từ vỏ tôm bằng dầu mè là:

Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu

Stt

x1

x2

x3

y

ytb

y-ytb

(y-ytb)2

16

0

0

0

38,25

38,62

-0,37

0,13

17

0

0

0

39,02

38,62

0,4

0,16

18

0

0

0

38,58

38,62

-0,037

0,001

Tổng
S

= 0,149; =>

0,298
= √0,149 = 0,386.

Sai số của các hệ số phương trình hồi quy:
s

= 0,1;

s = 0,117.

s

= 0,137;

s = 0,185.

Kiểm tra tính ý nghĩa của các hệ số được kiểm định theo tiêu chuẩn student:


Bảng 4.3. Kết quả tính hệ số t
t

Giá trị

t

Giá trị

t0

357,2

t13

4,8

t1

16,98

t23

0,741

t2

11,72

t11

4,725

t3

10,6

t22

0,9

t12

4,86

t33

9,37

Giá trị của bảng tiêu chuẩn student đối với mức ý nghĩa p = 0,05 và bậc tự do f
(ở đây số thí nghiệm tâm phương án 3 nên f = 3 – 1 = 2) là t(0,05)(2) = 4,3. Sau khi loại
bỏ các hệ số không có ý nghĩa ta nhận được phương trình hồi quy không thứ nguyên:
y = 35,72 + 1,98x + 1,37x + 1,24x – 0,66x x − 0,66x x + 0,87x − 1,73x .
(2)
Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định
theo tiêu chuẩn Fisher (F).
Bảng 4.4. Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định
theo tiêu chuẩn Fisher (F) dung môi dầu mè
yi theo
Stt

Y

phương trình

y-yi

(y-yi)2

hồi quy
1

39,16

38,76

0,402

0,162

2

37,13

37,44

-0,308

0,095

3

37,23

37,34

-0,108

0,012

4

32,73

33,38

-0,648

0,42

5

38,39

37,6

0,792

0,628

6

33,92

33,64

0,282

0,08

7

37,05

36,18

0,872

0,76

8

29,74

29,58

0,162

0,026

9

38,54

40,04

-1,498

2,243

10

35,74

35,23

0,514

0,264

11

36,89

38,01

-1,122

1,26

12

34,31

34,68

-0,373

0,14


13

35,92

35,3

0,619

0,384

14

30,65

32,29

-1,637

2,681

15

38,47

36,35

2,122

4,504

Tổng

13,66

= 1,951; tỉ số F = 13,07.
Tra bảng giá trị của tiêu chuẩn fisher ở mức ý nghĩa p = 0,05 và bậc tự do f1 =
7, f2 = 2 là F1-p(f1,f2) = 19,3. Ta thấy F < F1-p(f1,f2) (13,07 < 19,3) do đó phương trình
thu được tương thích với thực nghiệm.
Phụ lục 3: Kết quả tính toán áp dụng cho dầu nành
 Tính hệ số b (tính tương tự phụ lục 1)
Bảng 4.5. Kết quả hệ số b trong phương trình trích ly
astaxanthin dung dung môi dầu đậu nành
bo

36,66

b 13

0,09

b1

1,35

b 23

-0,66

b2

1,36

b 11

-0,37

b3

1,86

b 22

0,86

b12

0,1

b 33

-2,59

Để xác định phương sai tái hiện làm thêm 3 thí nghiệm ở tâm phương án
(mức cơ sở)

. Và kết quả hàm lượng astaxanthin được trích ly từ vỏ tôm bằng dầu

đậu nành là :

Bảng 4.6. Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với
dung môi dầu đậu nành
Stt

x1

x2

x3

y

ytb

y-ytb

(y-ytb)2

16

0

0

0

39,15

39,61

-0,46

0,215

17

0

0

0

39,79

39,61

0,177

0,031

18

0

0

0

39,9

3,61

0,287

0,082

Tổng
=

,

0,328
= 0,164 =>

= √0,164 = 0,405.

Sai số của các hệ số phương trình hồi quy:


,

=

=

= 0,105;



=

,

,

=

= 0,143;

= 0,122

. ,



,
.(

,

)

.( ,

,

)

(

) ,

= 0,194

 Tính ý nghĩa của các hệ số được kiểm định theo tiêu chuẩn student:
Bảng 4.7. Kết quả hệ số t
t0

350,6

t13

0,629

t1

11,04

t23

4,59

t2

11,15

t11

1,88

t3

15,23

t22

4,458

t12

0,716

t33

13,3

Giá trị của bảng tiêu chuẩn student đối với mức ý nghĩa p = 0,05 và bậc tự do f
(ở đây số thí nghiệm tâm phương án 3 nên f = 3 – 1 = 2) là t(0,05)(2) = 4,3. Sau khi loại
bỏ các hệ số không có ý nghĩa ta nhận được phương trình hồi quy:
y = 36,66 + 1,35x + 1,36x + 1,86x – 0.66x x + 0,86x − 2,59x . (3)
 Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm theo tiêu chuẩn
Fisher (F).
Bảng 4.8. Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được, kiểm
định theo tiêu chuẩn Fisher (F) với dung môi dầu đậu nành.
yi theo phương

y-yi

(y-yi)2

40,1

0,04

0,001

38,47

37,4

1,07

1,139

3

38,76

38,7

0,06

0,003

4

36,51

36

0,51

0,257

5

37,43

37,7

-0,27

0,074

6

35,13

35

0,13

0,016

7

32,43

33,66

-1,23

1,52

8

31,53

30,96

0,57

0,322

9

40,23

39,56

0,67

0,445

10

33,91

36,28

-2,37

5,629

11

40,12

40,84

-0,72

0,525

12

37,65

37,54

0,11

0,012

Stt

Y

1

40,14

2

trình hồi quy


13

35,04

36,36

-1,32

1,741

14

32,53

31,84

0,69

0,477

15

40,03

37,92

2,11

4,44

Tổng

16,6
,

=

= 2,075 tỉ số F =

,

= 12,7.

,

Tra bảng giá trị của tiêu chuẩn fisher ở mức ý nghĩa p = 0,05 và bậc tự do f1 =
8, f2= 2 là F1-p(f1,f2) = 19,32. Ta thấy F < F1-p(f1,f2) (12,7 < 19,32) do đó phương trình
thu được tương thích với thực nghiệm.
Phụ lục 4: Kết quả tính toán áp dụng cho dầu hạt cải
 Tính hệ số b (tính tương tự phụ lục 1):
Bảng 4.9. Kết quả hệ số b của phương trình trích ly astaxanthin dùng
dung môi dầu hạt cải
bo

32,08

b 13

-0,28

b1

1,63

b 23

-0,75

b2

1

b 11

-0,28

b3

1,43

b 22

0,74

b12

-0,28

b 33

-2,13

Để xác định phương sai tái hiện làm thêm 3 thí nghiệm ở tâm phương án (mức
cơ sở)

và kết quả hàm lượng astaxanthin được trích ly từ vỏ tôm bằng dầu hạt cải

là:
Bảng 4.10. Kết quả thí nghiệm trích ly astaxanthin ở tâm phương án với dung môi dầu
hạt cải
Stt

x1

x2

x3

y

ytb

y-ytb

(y-ytb)2

16

0

0

0

34,67

34,67

0,003

1,111E-05

17

0

0

0

34,33

34,67

-0,337

0,113

18

0

0

0

35

34,67

0,333

0,111

Tổng
=

,

0,224
= 0,112;

= √0,112 = 0,335.

=>

Sai số của các hệ số phương trình hồi quy:
s =

,


= 0,087;

s =

,


. ,

= 0,101.


s

,

=

s

= 0,118;

=

,
.(

,

)

.( ,

,

)

(

) ,

= 0,16.

 Tính ý nghĩa của các hệ số được kiểm định theo tiêu chuẩn student
Bảng 4.11. Kết quả hệ số t
t0

370,9

t13

2,32

t1

16,06

t23

6,33

t2

9,832

t11

1,76

t3

14,11

t22

4,636

t12

2,36

t33

13,3

Giá trị của bảng tiêu chuẩn student đối với mức ý nghĩa p = 0,05 và bậc tự do f
(ở đây số thí nghiệm tâm phương án 3 nên f = 3 – 1 = 2) là t(0,05)(2) = 4,3. Sau khi loại
bỏ các hệ số không có ý nghĩa ta nhận được phương trình hồi quy không thứ nguyên:
y = 32,08 + 1,63x + 1x + 1,43x − 0,75x x + 0,74x − 2,13x . (4)
Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định
theo tiêu chuẩn Fisher (F).

Bảng 4.12. Kiểm định sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được
kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher đối với dung môi dầu hạt cải.
Yi theo phương

y-yi

(y-yi)2

35,01

-0,005

2E-05

32,15

31,75

0,395

0,156

3

34,21

34,51

-0,305

0,093

4

30,53

31,25

-0,725

0,525

5

34,59

33,65

0,935

0,875

6

30,93

30,39

0,535

0,287

7

31,09

30,15

0,935

0,875

8

26,01

26,89

-0,885

0,783

9

33,41

35,08

-1,665

2,773

10

31,33

31,11

0,216

0,047

11

33,91

35,4

-1,492

2,226

12

33,86

32,97

0,888

0,788

Stt

Y

1

35,01

2

trình hồi quy


13

32,26

31,69

0,572

0,327

14

27,02

28,21

-1,193

1,423

15

34,95

33,09

1,855

3,442

Tổng

14,62
=

,

= 1,828; tỉ số F =

,
,

= 16,28.

Tra bảng giá trị của tiêu chuẩn fisher ở mức ý nghĩa p = 0,05 và bậc tự do f1 =
8, f2=2 là F1-p(f1,f2) = 19,32. Ta thấy F < F1-p(f1,f2) (16,28 < 19,32) do đó phươngtrình
thu được tương thích với thực nghiệm.


Phụ lục 5: Một số thiết bị sử dụng trong thí nghiệm và sản phẩm
 Một số thiết bị

Hình 4.1. Bể ổn nhiệt

Hình 4.2. Máy li tâm 12 ống

Hình 4.3. Máy đo quang
 Thành phẩm

Hình 4.4. Dung dịch chứa dầu
astaxanthin trích ly được

Hình 4.5. Dịch trích sau khi được pha loãng


LỜI CẢM ƠN
Sau những năm tháng học tập dưới mái trường Đại học Bà Rịa –Vũng Tàu, em
có được những kiến thức về ngành công nghệ thực phẩm mà thầy cô đã truyền thụ,
những kỹ năng cơ bản ban đầu của thực tế công việc. Những kiến thức này sẽ là hành
trang giúp em bước vào cuộc sống và công việc của mình sau này.
Lời đầu tiên, em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô Khoa hóa học và
Công nghệ thực phẩm đã tận tâm dạy dỗ em trong suốt những năm tháng học tập dưới
mái trường. Các thầy cô không những truyền đạt cho em những kiến thức sách vở mà
còn chỉ bảo cho em những kinh nghiệm cuộc sống, tất cả những điều đó sẽ giúp cho
em vững tin bước vào cuộc đời sắp tới.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Hiểu, giảng viên khoa hóa học
và công nghệ thực phẩm, người đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để em nghiên cứu
khoa học. Thầy tận tình giúp đỡ, dìu dắt em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt
nghiệp này, cũng như chia sẽ những khó khăn trong suốt quá trình nghiên cứu. Em đã
học được từ thầy rất nhiều điều thật quý giá, giúp em vững vàng hơn trước khi bước
vào cuộc sống tự lập. Tình cảm và kiến thức của thầy đã dạy bảo cho em mãi mãi là
một kỷ niệm không bao giờ quên của những năm tháng học tập dưới mái trường này.
Em kính chúc thầy thật nhiều sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp trồng người của mình và
gặt hái nhiều thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống.
Em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến bạn Tạ Thanh Thúy đã giúp em hoàn
thành bài luận văn này. Em cũng cảm ơn sự động viên, giúp đỡ và chia sẻ những khó
khăn của các bạn cùng lớp trong quá trình thực hiện luận văn.
Sinh viên
Lê Thị Thùy Nga


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1] Lê Ngọc An. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly carotenoid từ
phế liệu tôm sú. Luận văn tốt nghiệp, Đại học thủy sản Cần Thơ.
[2] Lương Xuân Bính và cộng sự. Nghiên cứu ứng dụng hàm solver giải các bài toán
kỹ thuật. Trường Đại học Giao Thông Vận Tải.
[3] Nguyễn Cảnh (1994). Tối ưu hóa thực nghiệm trong hóa học và kỹ thuật hóa học.
NXB Đại học Kỹ Thuật.
[4] Nguyễn Hữu Điển (2004). Hướng dẫn sử dụng Maple. Đại học Khoa học tự nhiên
Hà Nội.
[5] Giang Thị Kim Liên (2009). Bài giảng môn quy hoạch thực nghiệm. Đại học Đà
Nẵng.
[6] Lê Văn Việt Mẫn cùng cộng sự. Công nghệ chế biến thực phẩm. NXB Đại học
Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
[7] Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2010). Hóa Học Thực Phẩm. Đại học Bà Rịa – Vũng
Tàu.
[8] Trịnh Ngọc Vinh. Xử lý phụ Phế phẩm từ tôm bằng phương pháp vi sinh. Luận văn
tốt nghiệp, Đại học An Giang.
Tài liệu tiếng Anh
[9] Bob Capelli và cộng sự (2006). Natural Astaxanthin: King of the Carotenoids.
NXB Cyanotech Corporation.
[10] M.N. Sachira và cộng sự (2004). Process optimization for extraction of
carotenoid from shrimp waste vegetable. Bioresource technology India.
[11] Jianing Pu và cộng sự. Extraction of shrimp astaxanthin with flaxseed oil: Effects
on lipid oxidation and astaxanthin degradation rates. Deparment of Food Science,
Louisiana State University Agricultural Center, Baton Rouge, LA 70803, United
States.


Đề tài nghiên cứu khoa học

Trường ĐHBRVT

CHƯƠNG I: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1.

Phế liệu tôm [1][8]

1.1.1.

Tình hình phế liệu tôm ở Việt Nam

Với bờ biển tự nhiên dài 3260 km, Việt Nam có lợi thế rất lớn về nuôi trồng và
xuất khẩu thủy hải sản. Bốn tháng đầu năm 2012, giá trị xuất khẩu tôm Việt Nam đạt
599 triệu USD, chiếm 33,4% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản. Tôm sú là sản phẩm
chiếm tỷ trọng cao nhất trong nhóm tôm với giá trị xuất khẩu đạt 326 triệu USD,
chiếm 54%, tiếp đến tôm chân trắng với 196 triệu USD, chiếm gần 33%, còn lại là tôm
các loại khác với gần 77 triệu USD.
Cùng với việc tăng sản lượng xuất khẩu tôm là việc tăng phế liệu từ tôm như vỏ
tôm, đầu tôm….Lượng phế liệu này chiếm khoảng từ 45-50% tổng sản lượng nguyên
liệu tôm. Trong phế liệu tôm thải ra chứa nhiều nguồn phế liệu hữu cơ như protein,
chitin, astaxanthin… gây nguy cơ ô nhiễm môi trường rất cao. Hiện nay, việc giải
quyết nguồn phế liệu tôm là mối quan tâm của nhà doanh nghiệp, nhà nước và toàn xã
hội.
1.1.2.

Ảnh hưởng của phế liệu tômđến môi trường

Tại khu vực các nhà máy chế biến thủy hải sản xuất khẩu, khi lượng đầu tôm,
tép, vỏ cua, ghẹ, sam… được chất lên hàng đống theo tiến độ của các đơn đặt hàng
xuất khẩu, các chủ doanh nghiệp chỉ biết bỏ ra một số tiền theo thỏa thuận, sau đónhân
viên ở các công ty vệ sinh địa phương vào thu dọn, vận chuyển càng nhanh càng tốt
phế liệu sinh ra từ quá trình chế biến thủy hải sản xuất khẩu ra khỏi nhà máy, vì càng
để lâu, mùi bốc càng nặng, ruồi nhặng bu vào càng nhiều. Với cách thức đó, đường đi
cuối cùng của phế liệu là các bãi rác và vấn đề đáng nói là nếu không được xử lý triệt
để thì chúng sẽ tiếp tục gây ô nhiễm môi trường.
Cũng như các chất thải rắn khác, chất thải rắn chế biến thủy sản, khi có mặt nước
dưới tác dụng của các vi khuẩn có trong môi trường và các enzim nội tại trong phế
liệu, các hợp chất phức tạp như protit, lipit, gluxit sẽ bị phân hủy trong điều kiện hiếu
khí, kị khí tạo các chất khí có mùi hôi thối như axit béo không no, CH4, H2S, Indol,
Skatol, NH3, methylamin, các chất khí có mùi hôi thối cũng như các khoáng chất:

1
Ngành công nghệ thực phẩm

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học

Trường ĐHBRVT

NO2-, NO3-, PO4-. Trong môi trường nước, phần nổi trên nước sẽ xảy ra quá trình
khoáng hóa hợp chất hữu cơ thành các sản phẩm trung gian và cuối cùng là cho chất
khoáng: NO2-, NO3-, PO3-và nước. Phần chìm ngập trong nước sẽ lên men kị khí để tạo
ra hợp chất trung gian và cuối cùng cho CO2, CH4, H2S, H2O.
Nếu nguồn nguyên liệu chế biến thủy sản chứa nhiều các kim loại nặng được tích
lũy trong quá trình nuôi trồng hay có trong môi trường tự nhiên, sau đó, trong quá
trình chế biến các kim loại nặng theo dây chuyền sản xuất vào thực phẩm thì gây nên ô
nhiễm kim loại. Các chất gây ô nhiễm này sẽ hòa tan trong nước, chảy xuống mạch
nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Bên cạnh đó còn có rất nhiều vi khuẩn gây
bệnh cho người và gia súc từ các chất thải này.
Quá trình phân hủy các chất thải hữu cơ bao gồm các quá trình lên men chua, lên
men thối, lên mốc vàng, mốc xanh có mùi ôi, thiu, hôi thối. Quá trình này có thể do 2
loại vi sinh vật: loại vi sinh vật tiết ra enzim hỗn hợp sẽ phân hủy gluxit, lipit còn loại
vi sinh vật tiết ra các enzim đơn lẻ, có tính chọn lọc cao chỉ phân hủy một thành phần
nào đó trong chất thải mà thôi.
Quá trình phân hủy kị khí, hiếu khí và hiếu khí tùy tiện có thể xảy ra độc lập
hoặc kết hợp xen kẽ nhau, để tạo ra các chất độc hại ở dạng hòa tan trong nước hoặc ở
dạng khí phát tán trong không khí, gây ô nhiễm khí như vi khuẩn, nấm men, nấm mốc,
các khí có mùi nặng như H2S, indol, skatol, các hợp chất cacbonyl, các axit cacboxilic.
Ví dụ:
Vi sinh vật kị khí
CH3 - CH(OH) - COOH + 1/2SO4(2-) ====> CH3COOH + H2O + CO2 + 1/2S2S2- + 2H+ ====> H2S có mùi hôi thối, độc hại cho người và các sinh vật.Nếu môi
trường có Fe2+
Fe2+ + S2- ==> FeS tạo màu đen, bám vào rễ cây, đất.
Vi sinh vật kị khí
R - CH(NH2) - COOH ======> CO2 + R - CH2 -NH2 tạo mùi tanh, hôi.
Như vậy, trong quá trình chế biến thủy sản thì nhiều chất khí vô cơ, hữu cơ được
sinh ra từ quá trình phân hủy phế liệu rắn, phân hủy nguyên liệu thủy sản, đã gây ô

2
Ngành công nghệ thực phẩm

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học

Trường ĐHBRVT

nhiễm nặng nề cho môi trường không khí, ảnh hưởng mạnh mẽ đến sức khỏe của công
nhân và cộng đồng trong khu vực sản xuất.
1.1.3.

Các hướng tận dụng phế liệu trong chế biến tôm

Vấn đề xử lí phụ phế phẩm (đầu, vỏ) từ tôm và các phế phẩm từ tôm xuất khẩu
hiện nay đang là vấn đề khó khăn. Hiện tại, các công ty, cơ sở chế biến thuỷ sản cũng
đã có một số giải pháp:
Bán một phần phụ phế phẩm làm thức ăn gia súc, phần còn lại phải bỏ làm rác
thải…. Phương pháp này không cho giá trị kinh tế cao, và chỉ giải quyết được một
phần nhỏ vấn đề ô nhiễm.
Sản xuất chitin – chitosan từ vỏ tôm bằng phương pháp thuỷ phân protein theo
phương pháp hoá học. Trong vỏ ngoài của giáp xác hàm lượng chitin rất cao (chiếm
khoảng 10÷20% trọng lượng khô) nên việc sản xuất chitin cũng đạt hiệu quả cao.
Chitin được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp như: làm dung dịch hồ sợi, giữ
màu, làm sơn chống nước, vải bao dây điện, giấy trong suốt, tơ nhân tạo, chế axít
tartaric… nên các nước rất chú ý phát triển công nghệ sản xuất chitin. Chitosan được
ứng dụng rất nhiều trong nông nghiệp, công nghệ thực phẩm, y dược và công nghiệp
như: sử dụng để bọc nang các hạt giống, bổ sung vào thức ăn cho tôm, cua, cá để kích
thích sinh trưởng, tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy, chống mất
nước trong các quá trình làm lạnh.
Vậy nếu lợi dụng tổng hợp phế thải này bằng cách tách riêng phần protein ở đầu
tôm ra phục vụ cho chăn nuôi, tách hợp chất màu (chủ yếu là astaxanthin) để phục vụ
công nghiệp nhuộm, thực phẩm, chế biến chitosan phục vụ cho nông nghiệp, công
nghiệp, mỹ phẩm, y tế thì giá trị mang lại từ nguồn phế liệu này là rất lớn. Việc nghiên
cứu thủy phân phế liệu tôm bằng enzim để tận dụng protein là một hướng đi cũng đang
được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.

3
Ngành công nghệ thực phẩm

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×