TÓM TẮT:
Trong chế biến các sản phẩm từ cá tra, một trong những sản phẩm quan trọng và quý giá được chế biến từ phụ phẩm là dầu mỡ cá vì chứa nhiều vitamin A, D và nhiều loại acid amin được cơ thể hấp thu một cách dễ dàng. Tuy nhiên, do có chứa nhiều acid béo không no, nên dầu rất dễ bị oxy hóa. Đây là nguyên nhân làm cho giảm chất lượng dầu cá do chỉ số aicd (AV) và chỉ số peroxide (PV) tăng cao. Bài báo trình bày kết quả đã nghiên cứu nhằm làm giảm quá trình oxy hóa dầu cá tra bằng biện pháp trung hòa đã cho thấy rằng, dùng NaOH 0,03M (hay NaOH 0,12%) để trung hòa dầu cá là tốt nhất. Để làm giảm chỉ số acid xuống mức thấp nhất và mang lại hiệu suất thu hồi dầu cao, thì lượng NaOH 0,12% cần dùng là dư 15,4% so với lượng tính theo lý thuyết. Khoảng nhiệt độ trong khi trung hòa tốt nhất là 400C - 500C. Trong quá trình bảo quản dầu cá, nên bổ sung thêm chất chống oxy hóa TBHQ với nồng độ 0,01% sẽ giúp cho dầu cá được bảo quản lâu hơn và chất lượng tốt hơn.
Từ khóa: Dầu cá tra, phản ứng trung hòa, NaOH, chỉ số acid, chất lượng.
1. Giới thiệu
Cá tra và cá basa là hai loài cá được nuôi nhiều nhất tại Việt Nam, có giá trị kinh tế và dinh dưỡng cao (Phạm Thị Anh, 2006). Tại các nhà máy chế biến, cá tươi được lóc hai miếng philê (đây là sản phẩm đông lạnh xuất khẩu chủ yếu) và các phần còn lại được chế biến theo nhiều cách khác nhau phụ thuộc vào từng loại phụ phẩm và nhu cầu thị trường. Trong tất cả các loại phụ phẩm, trước đây một lượng lớn mỡ đã không được tận dụng đáng kể. Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, những năm gần đây, mỡ cá tra và cá basa đã được tinh chế thành dầu cá và sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau với những lợi ích thiết thực. Dầu cá chứa nhiều vitamin A, D và nhiều loại acid amin được cơ thể hấp thu một các dễ dàng, đặc biệt chứa hai loại acid béo không thay thế là acid alpha-linolenic (ALA hay omega 3) và acid linoleic (LA hay omega-6) rất cần thiết cho sự phát triển của trí não, chống lão hóa (Dandelion và cs., 2010) và giúp phòng chống các bệnh về tim mạch (Ben, 2010). Ngoài việc sử dụng làm thức ăn cho người và cho gia súc, dầu cá còn được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp chế biến sơn, vecni, keo, mực in, chất tạo nhũ, chất tẩy rửa… và trong những năm gần đây công nghệ sản xuất dầu biodiesel từ dầu mỡ cá tra, cá basa đã được nghiên cứu thành công thay thế dầu diesel trước đây giúp giảm giá thành và hạn chế ô nhiễm môi trường. Với những lợi ích kể trên, bên cạnh nguồn nguyên liệu mỡ dồi dào nhưng rất khó bảo quản dẫn đến chất lượng dầu không tốt và gây thiệt hại về kinh tế cũng như sức khỏe người tiêu dùng.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Vị trí bố trí thí nghiệm
Quá trình tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu và xử lý số liệu tại phòng thí nghiệm khoa Nông nghiệp và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang.
2.2. Phương tiện
Dụng cụ thủy tinh dùng chứa mẫu và phân tích, phễu chiết, cân điện tử, bếp điện, máy khuấy từ có gia nhiệt, tủ sấy, nồi cách thủy.
2.3. Đối tượng nghiên cứu
Dầu cá tra do Công ty TNHH Thanh Hòa cung cấp. Địa chỉ: 170B/6, phường Bình Đức, Thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang.
2.4. Phương pháp
2.4.1. Sơ đồ qui trình tái chế
Hình 1. Sơ đồ hình lý thuyết
Thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm Trường Đại học An Giang
2.4.2. Bố trí thí nghiệm
2.4.2.1. Thí nghiệm 1:
Khảo sát sự ảnh hưởng của NaOH, Na2CO3 và NaHCO3 ở các nồng độ 0,05M; 0,03M và 0,01M đến quá trình trung hòa.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 nhân tố, 3 mức độ và 3 lần lặp lại. Chỉ tiêu theo dõi là chỉ số acid sau khi trung hòa để tìm ra chất trung hòa và nồng độ thích hợp cho thí nghiệm 2.
2.4.2.2. Thí nghiệm 2:
Khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích chất trung hòa (Từ thí nghiệm 1).
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố, 7 mức độ (100 - 160 ml) thể tích nhằm tìm ra thể tích thích hợp. Chỉ tiêu theo dõi là sự biến đổi của chỉ số acid sau khi trung hòa.
2.4.2.3. Thí nghiệm 3:
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trung hòa.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố, 4 mức độ (nhiệt độ từ 40oC - 95oC) và 3 lần lặp lại, nhằm tìm khoảng nhiệt độ thích hợp cho quá trình trung hòa. Chỉ tiêu theo dõi là sự biến đổi của chỉ số acid sau khi trung hòa.
2.4.2.4. Thí nghiệm 4:
Khảo sát tính hiệu quả của BHT, TBHQ đến quá trình bảo quản dầu.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố (BHT và TBHQ), 3 mức độ (0,01%; 0,015%; 0,02%) và 3 lần lặp lại. Mục đích thí nghiệm là tìm ra chất có thời gian bảo quản tốt nhất. Chỉ tiêu theo dõi là sự biến đổi của chỉ số acid và chỉ số peroxide theo thời gian bảo quản (phân tích sau 1 tuần, 2 tuần, 3 tuần và 4 tuần).
2.4.3. Phương pháp phân tích: phân tích chỉ số acid và peroxit theo TCVN:6121-96 và TCVN 6127-96
2.5. Thang đánh giá
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Ảnh hưởng của NaOH, Na2CO3 và NaHCO3 ở các nồng độ 0,05M, 0,03M và 0,01M đến quá trình trung hòa
Hình 2: Sự biến đổi chỉ số acid và hiệu suất thu hồi theo từng loại chất trung hòa
Kết quả từ Hình 2 cho thấy cả NaOH và Na2CO3 đều làm giảm chỉ số acid tốt, còn NaHCO3 chỉ giảm rất ít. Do tính kiềm của NaOH và Na2CO3 mạnh hơn NaHCO3 nên dễ dàng trung hòa các acid béo tự do có trong dầu. Nếu sử dụng Na2CO3 trong quá trình trung hòa khi đun nóng thì CO2 sinh ra sẽ phản ứng với acid béo tự do và tác nhân làm cho quá trình trung hòa được thuận lợi, tuy nhiên cũng do hiện tượng sục CO2 mà dầu dễ bị trào ra. Hơn nữa, do hiện tượng sục CO2 làm cho các hạt xà phòng nổi lên trên mặt thoáng của dầu đem trung hòa, từ đó gây khó khăn cho quá trình lắng tách các cặn xà phòng ra khỏi dầu sau khi trung hòa. Vì vậy, Na2CO3 cũng không phải là sự lựa chọn lý tưởng.
Ngược lại, bên cạnh việc làm giảm chỉ số acid đến mức thấp nhất thì hiệu suất thu hồi dầu cũng là một chỉ tiêu hết sức quan trọng nhằm đem lại lợi ích kinh tế. Khi dùng NaOH ở các nồng độ khảo sát để làm giảm chỉ số acid thì không có sự khác biệt về măt thống kê, tuy nhiên NaOH 0,03M cho hiệu suất thu hồi dầu cao nhất, quá trình tách lớp dễ dàng và dầu sau khi trung hòa có màu vàng trong hơn. Tóm lại, để quá trình trung hòa dầu cá diễn ra thuận lợi và đem lại lợi ích kinh tế hơn thì NaOH 0,03M (hay NaOH 0,12%) là thích hợp nhất.
3.2. Ảnh hưởng của thể tích NaOH 0,03M đến quá trình trung hòa
Trước khi trung hòa cần xác định chỉ số acid của dầu thô, từ đó mới tính được lượng NaOH 0,03M cần thiết tác dụng vừa đủ với các acid béo tự do có trong dầu. Tuy nhiên, trên thực tế, lượng kiềm sử dụng thường nhiều hơn lượng tính theo lý thuyết, vì ngoài tác dụng với các tạp chất có tính acid còn có nhiều tác dụng khác phụ thuộc vào thành phần và phẩm chất dầu mỡ.
Vì vậy, việc xác định lượng dư dung dịch NaOH 0,03M thích hợp là một trong những yếu tố quyết định sự thành công của thí nghiệm, nếu lượng dư không đủ thì chỉ số aicd không thể giảm xuống đến mức tối đa, ngược lại nếu dùng quá dư thì chỉ số acid chẳng những không giảm mà lại tăng lên, như kết quả được thể hiện sau đây.
Kết quả từ Bảng 2 cho thấy, khi sử dụng
150ml NaOH 0,03M thì chỉ số acid giảm xuống đến mức thấp nhất và hiệu suất thu
hồi cao nhất so với các mức thể tích còn lại. Ở các thể tích thấp và lượng kiềm
dư ít sẽ không đủ để trung hòa hết các acid béo tự do và các tạp chất có tính
acid trong dầu, kết quả là chỉ số acid giảm chậm, cặn xà phòng tách ra không
hoàn toàn và màu dầu không trong sáng. Mặt khác, nếu dùng dư quá nhiều NaOH thì
chỉ số acid không những không giảm mà có chiều hướng tăng trở lại, vì khi cho
lượng xút dư nhiều, xút sẽ phản ứng mạnh và tham gia phản ứng phân cắt triglycerid làm cho lượng xút tiêu hao, không
còn đủ để trung hòa các acid béo. Bên cạnh đó, việc sử dụng lượng dư quá nhiều
sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế, chẳng những tiêu tốn nhiều xút mà hiệu suất
thu hồi dầu cũng giảm xuống đáng kể.
3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trung hòa
Hình 3: Sự biến đổi chỉ số acid và hiệu suất thu hồi ở các khoảng nhiệt độ trung hòa khác nhau
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy phản ứng trung hòa diễn ra nhanh hơn, tuy nhiên cần xem xét chỉ số acid của dầu trước khi chọn khoảng nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì xúc tiến nhanh quá trình xà phòng hóa dầu mỡ làm giảm hiệu suất thu hồi dầu sau khi trung hòa. Vì vậy, lựa chọn khoảng nhiệt độ giúp cho quá trình trung hòa diễn ra thuận lợi là điều cần thiết, nhưng hiệu suất thu hồi dầu sau quá trình trung hòa cũng cần được quan tâm hàng đầu.
Kết quả từ Hình 3 cho thấy, chỉ số acid của dầu thô là 4,43 mg KOH/g (< 5 mg KOH/g) nên ở tất cả các nghiệm thức chỉ số acid điều giảm và không có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%, điều này cho thấy rằng các khoảng nhiệt độ khảo sát có tác dụng như nhau đến quá trình trung hòa các acid béo tự do có trong dầu cá.
Ở 85oC - 95oC thì hiệu suất thu hồi dầu là cao nhất, tuy nhiên cũng không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê so với các khoảng nhiệt độ còn lại, do đó, các nghiệm thức điều có thể đáp ứng tốt cả hai phương diện là làm giảm chỉ số acid nhanh và hiệu suất thu hồi dầu cao. Tuy nhiên, việc chọn ra một khoảng nhiệt độ để mang lại hiệu quả kinh tế nhất là điều được quan tâm nhất trong thí nghiệm này. Vì vậy, chọn khoảng nhiệt độ 40oC - 50oC là thích hợp vì lúc này chỉ số acid giảm nhanh, quá trình tách cặn dễ dàng, hiệu suất thu hồi dầu cũng cao, mà điều quan trọng là khoảng nhiệt độ này thấp hơn, nên giúp tiết kiệm về mặt năng lượng, dễ dàng khống chế nhiệt độ, hệ thống thiết bị được bảo trì tốt hơn và trong quá trình thao tác cũng an toàn hơn.
3.4. Hiệu quả của BHT, TBHQ đến quá trình bảo quản dầu
Dầu mỡ có đủ giá trị về dinh dưỡng, tức là có chứa nhiều acid béo chưa no có nhiều nối đôi. Nhưng chính những acid béo này đặc biệt lại không ổn định đối với sự oxy hóa bởi oxy phân tử của không khí. Các triglycerid thực tế không có màu sắc và mùi vị, đó là do các cấu tử khác gây nên, bao gồm các hỗn hợp tự nhiên sẵn có trong dầu mỡ được tích lũy lại hoặc thâm nhập vào trong quá trình sản xuất chế biến. Sự bảo toàn các tính chất cảm quan cao của dầu mỡ phụ thuộc chủ yếu vào sự ổn định của chúng khi bảo quản.
Qua kết quả ở Bảng 3 cho thấy suốt thời gian bảo quản, tại mỗi thời điểm phân tích chỉ số acid của tất cả các mẫu điều tăng và tăng rất nhanh ở mẫu đối chứng. Chỉ số aicd chỉ tăng nhẹ ở các mẫu có sử dụng chất bảo quản, điều này chứng tỏ trong quá trình bảo quản, dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng và oxy không khí,… đã giúp cho quá trình phân hủy dầu dễ dàng diễn ra. Tuy nhiên, các chất chống oxy hóa đã giúp hạn chế quá trình trên phát triển nhanh làm cho chỉ số acid tăng chậm. Sự tự oxy hóa diễn ra rất mạnh trong quá trình bảo quản dầu mỡ nên chỉ số peroxide sẽ tăng rất nhanh nếu như bảo quản không đúng cách và không có bổ sung chất chống oxy hóa.
Sau 14 ngày bảo quản, ở các mẫu đối chứng đã có mùi ôi khét khó chịu, trong khi các mẫu còn lại thì chưa có mùi gì lạ. Đến ngày thứ 21 và 28 thì chỉ số acid đã tăng lên rất cao ở mẫu đối chứng, mùi ôi khét rất nặng và màu dầu không còn được trong sáng như ban đầu nữa. Còn các mẫu có sử dụng chất bảo quản thì chỉ số peroxide chẳng những không tăng thêm nữa, mà còn có xu hướng giảm xuống, điều này là do các chất chống oxy hóa đã kết hợp với các gốc peroxide được sinh ra nên chẳng những không làm cho chỉ số peroxide tăng lên mà còn hạn chế được các mùi ôi khét sinh ra.
Kết quả từ Bảng 3 cho thấy, cả BHT và TBHQ đều có tác dụng như nhau đối với quá trình bảo quản dầu. Tuy nhiên, theo thời gian bảo quản thì TBHQ ổn định hơn, chỉ số aicd và chỉ số peroxide đều tăng nhẹ và ở ngày thứ 28 thì tất cả các chỉ số đều thấp hơn so với TBHQ. Trong bảo quản và chế biến thực phẩm thì các chất chống oxy hóa, hay cũng còn được gọi là phụ gia được thêm vào trong thực phẩm, những chất này được bổ sung vào với nồng độ càng thấp càng tốt, ngoài việc giữ được chất lượng của dầu, mà còn tiết kiệm mang lại hiệu quả trong sản xuất. Vì vậy, sử dụng TBHQ 0,01% là thích hợp nhất.
3.5. Phân tích thành phần hóa học
Hình 4. Dầu thô trước khi trung hòa Hình 5. Dầu chuẩn bị tách cận 
Hình 6. Tách cận nằm phía dưới Hình 7. Sản phẩm dầu tinh chế
4. Kết luận và đề nghị
4.1. Kết luận
Để nâng cao chất lượng dầu cá tra và đảm bảo chất lượng của chúng trong suốt thời gian bảo quản chúng tôi đưa ra các kết luận như sau:
- Dùng NaOH 0,03M (hay NaOH 0 12%) để trung hòa dầu cá là tốt nhất.
- Để làm giảm chỉ số acid xuống mức thấp nhất và mang lại hiệu suất thu hồi dầu cao thì lượng NaOH 0,12% cần dùng là dư 15,4% so với lượng tính theo lý thuyết.
- Khoảng nhiệt độ trong khi trung hòa tốt nhất là 40oC - 50oC.
- Trong quá trình bảo quản dầu cá, nên bổ sung thêm chất chống oxy hóa TBHQ với nồng độ 0,01% sẽ giúp cho dầu cá được bảo quản lâu hơn và chất lượng tốt hơn.
4.2. Đề nghị
Để hoàn thiện đề tài hơn nữa chúng tôi khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu một số vấn đề như sau:
- Khảo sát hàm lượng omega-3 và omega-6 trước và sau khi trung hòa.
- Khảo sát các chất tạo mùi (ôi khét) trước và sau khi trung hòa.
- Khảo sát hàm lượng các chất độc hại trước và sau khi trung hòa.
- Nghiên cứu thực hiện các quá trình trung hòa trong điều kiện chân không.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Anderson K. Domingos, Emir B. Saad, Wellington W. D. Vechiatto, Helena M. Wilhelmc and Luiz P. Ramos (2007). The Influence of BHA, BHT and TBHQ on the Oxidation Stability of Soybean Oil Ethyl Esters (Biodiesel). Journal of the Brazilian Chemical Society. Vol. 18, No. 2, pp. 416-423.
2. Ben Best (2010). Fats You Need - Essential Fatty Acids, Available from: http://www.benbest.com/health/essfat.html.
3. Đặng Minh Nhựt (2007). Giáo trình bài giảng Hóa sinh II, Khoa Hóa, Trường Đại học Đà Nẵng.
4. Ho B.T and Paul D.R (2009). Fatty acid profle of Tra Catfsh (Pangasius hypophthalmus) compared to Atlantic Salmon (Salmo solar) and Asian Seabass (Lates calcarifer),International Food Research Journal 16: 501-506.
5. Hương Thảo (2010), Phân loại Lipid. http://thuviensinhhoc.com.
6. Khomutov B.I. and Lovasev L.N. (1977). Những khái niệm hiện đại về sự tự oxy hóa dầu mỡ ăn, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.
7. Lê Hoàng Anh (2006). Phương pháp ly trích, thu nhận và làm giàu acid Docosahexaenoic trong mỡ cá Basa Pangasius bocouti Sauvage. Khóa luận cử nhân sinh học, Trường Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.
8. Vibrans F.C (1931). Anti-oxidants in Edible Oil Preservation, Journal of the American Oil Chemists' Society.Publisher Springer Berlin/Heidelberg.Vol. 8, No 6.
IMPROVING QUALITY OF TRA FISH OIL
BY NEUTRALIZATION REACTION
PhD. NGUYEN VAN CHUONG
Faculty of Agriculture and Natural Resources - An Giang University
ABSTRACT:
Sutchy catfish oil, rich in vitamin A, D and amino acids, is one of the valuable by-products of catfish processing process. The oil of catfish containing many unsaturated fatty acids, which are easily to oxidize, hence, increasing the values of acid (AV) and peroxide (PV) and causing the decrease of the fish oil quality. This study shows that to reduce the oxidation of fish oil by using neutral method which includes the usage of NaOH 0.03M (Or 0.12% NaOH). In addition to reduce AV to lowest level and to accelerate the highest recovery performance of the catfish oil, the amount of sodium hydroxide used at 0.12% was surplus 15.4% compared with the theoretical amount. The best temperature of neutralization reaction is 40oC – 50oC. To prolong the preservation time and quality of catfish fish oil, TBHQ 0.01% should be added in.
Keywords: Sutchy catfish oil, neutralization, acid value.
Xem tất cả ấn phẩm Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ số 06 tháng 05/2017 tại đây
