zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Công nghệ - Môi trường

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu quá trình tách chiết và tinh sạch protein trong rong bún Enteromorpha spp.

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Báo xấu

50
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp này được thực hiện với mục tiêu nhằm xác định chỉ tiêu sinh hóa trong rong Enteromorpha spp.; khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình tách chiết protein trong rong Enteromorpha spp. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu quá trình tách chiết và tinh sạch protein trong rong bún Enteromorpha spp.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG & CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÁCH CHIẾT VÀ TINH SẠCH PROTEIN TRONG RONG BÚN ENTEROMORPHA SPP. NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN TIẾN THẮNG CN. ĐỖ THỊ TUYẾN SVTH: TRẦN LƯƠNG HỒNG YẾN MSSV: 0851110311 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2012
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Protein là hợp chất hữu cơ có ý nghĩa quan trọng bậc nhất trong cơ thể sống, về mặt số lượng, protein chiếm không dưới 50 % trọng lượng khô của tế bào, về thành phần cấu trúc, protein được tạo thành chủ yếu từ các amino acid vốn được nối với nhau bằng liên kết peptide. Đối với động vật thủy sản thì nhu cầu protein cao hơn so với động vật trên cạn. Hàm lượng protein trong thức ăn thuỷ sản khoảng từ 18 - 20 % đối với tôm biển, 28 - 32 % cho cá da trơn, 22 - 30 % đối với cá rô phi, 38 - 40 % đối với cá hồi vân. Protein là một trong các chất dinh dưỡng thiết yếu trong việc duy trì hoạt động sống, sự trao đổi chất trong cơ thể, sự tăng trưởng cũng như các chứa năng quan trọng khác. Tuy nhiên trong 20 loại acid amin thì có 10 loại acid amin không thay thế mà động vật thủy sản (ĐVTS) không có khả năng tự tổng hợp. Bên cạnh đó protein cũng là nguồn dinh dưỡng có giá thành rất cao trong khẩu phần thức ăn thủy sản. Nước ta phải nhập khẩu 20 % nguyên liệu giàu năng lượng, 80 % các loại thức ăn bổ sung, 80 - 90 % thức ăn giàu đạm và hơn 90 % chất phụ gia. Vì thế cần tìm ra một nguồn nguyên liệu vừa rẽ tiền vừa đáp ứng được nhu cầu protein đặc biệt là thành phần acid amin (AA) không thay thế. Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, với chiều dài bờ biển hơn 3.260 km và có nhiều nhánh sông, vùng triều, các vùng vịnh, đậm phá…đây là điều kiện rất thuận lợi cho sự phát triển đa dạng của các sinh vật biển. Một trong những loài góp phần vào sự đa dạng này là rong biển. Có đến 800 loài rong biển đã được xác định ở Việt Nam. Trong đó nhiều chi có sản lượng tự nhiên lớn Sargassum, Hormophysa, Hydroclathrus (Rong Nâu); Gracilaria, Hydropuntia, Hypnea (Rong Đỏ); Ulva, Chaetomorpha, Cladophora (Rong Lục) và một số loài khác đang được nuôi trồng trong ao đìa, vịnh, bãi triều ven biển. Ước tính diện tích mặt nước có tiềm năng nuôi trồng và khai thác rong biển trong thời kỳ 2010 - 2015 là 900.000 ha với sản lượng 600 – 700.000 tấn khô / năm. Nhiều loài có giá trị kinh tế cao, khoảng 121 loài đang được người dân ven biển khai thác. Trong đó có 65 Trang 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP loài dùng làm thực phẩm và 56 loài dùng trong công nghiệp chế biến hoặc sản xuất các chất như: agar, carrageenan, alginat… Ngành rong lục (Chlorophyta) được xem là một ngành lớn, có nhiều loài, đến nay trên toàn thế giới biết khoảng 500 chi và 8.000 loài. Phần lớn chúng sống trong nước ngọt gần 90 %, còn lại ở biển và đại dương khoảng 10 %. Trong các biển và đại dương thế giới đã biết 948 loài thuộc 112 chi, 18 họ và 8 bộ. Ở nước ta, hầu hết các loài thuộc bộ Ulvales, Siphonales, đều sống ở biển, hải đảo, vùng cửa sông và các đầm, phá nước lợ ven biển. Trong nước và trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về rong biển được công bố, sản phẩm chính của các công trình là tạo ra đường có thể lên men (ethanol và n - butanol là những phụ gia nguyên liệu cao cấp). Bên cạnh việc phục vụ cho mục tiêu sản xuất ethanol và butanol, thì rong biển còn được dùng để tách protein từ sinh khối có khả năng sử dụng làm thức ăn thương mại cho tôm và cá. Trong đó thì Enteromorpha spp. có chứa khoảng 15 - 20 % protein trong thành phần với tỷ lệ AA thiết yếu rất giống với nhu cầu AA của tôm sú. Việc sản xuất thành công sản phẩm protein thực vật từ rong Enteromorpha spp. để sử dụng trong thức ăn gia súc sẽ góp phần đa dạng hóa các sản phẩm nông nghiệp, giảm phụ thuộc vào nhập khẩu, giảm chi phí chăn nuôi cho nông dân và tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp. Việc sử dụng rong biển làm thức ăn gia súc đã giải quyết được một phần khó khăn trong nguyên liệu đầu vào của ngành chăn nuôi mà còn làm giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường bởi các đặc tính sinh học của rong biển. Với những lý do trên, đối với nước ta việc thu nhận các nguồn lợi từ rong biển có ý nghĩa to lớn về khoa học cũng như thực tiễn, đặc biệt là protein từ rong biển Enteromorpha spp. Do đó cần nghiên cứu để tiến tới sản xuất protein ở quy mô công nghiệp phù hợp với nền kinh tế quốc dân. 1.2 Tình hình nghiên cứu rong biển 1.2.1 Tình hình nghiên cứu rong biển trên thế giới Trang 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhiều công trình nghiên cứu về rong biển đã được thực hiện trên các khía cạnh đa dạng sinh học, nguồn lợi chế biến, nuôi trồng và tạo giống rong biển. Các nghiên cứu cho kết quả tốt trong việc khai thác và sử dụng tiềm năng của loài thực vật thủy sinh quan trọng này. Các tác giả Brzeski (1997), Chopin et al. (2001) và Neori et al (2004) cho rằng xu hướng tiến tới quản lý nuôi thủy sản tốt hơn, việc kết hợp nuôi các loài thủy sản có cho ăn (tôm, cá) với nuôi các loài thủy sản hấp thụ dinh dưỡng hữu cơ và vô cơ (rong biển, động vật hai vỏ), sẽ là cách tiếp cận hệ sinh thái quan trọng giúp tái sử dụng dinh dưỡng, có lợi chung cho các đối tượng nuôi trồng, đa dạng hóa nguồn thu nhập từ nhiều đối tượng. Nghiên cứu của Amir Neori (2007) xác nhận việc nuôi rong biển trong các hệ thống ao nuôi kết hợp với thủy sản là mô hình quan trọng cho phát triển bền vững ở các vùng ven bờ [20]. Theo Elizabeth (2008), nuôi kết hợp rong và tôm sẽ làm tăng năng suất và chất lượng tôm nuôi. Theo Akiko Isa et al., 2009 “Rong biển đã được nghiên cứu sử dụng trong thực phẩm, công nghiệp và dược phẩm ở nhiều nước trên thế giới. Các thành phần chiết xuất từ rong có giá trị sinh học như beta caroten, các chất chống oxy hóa cũng đang được nhiều nhà khoa học quan tâm. Rong biển rất giàu protein và khoáng chất, có thể tận dụng để sử dụng trong thực phẩm và thức ăn gia súc”. 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Đối với loài rong Bún (Enteromorpha spp.và Ulva) những nghiên cứu đầu tiên về sinh hóa và tiềm năng ứng dụng của chúng được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu của Viện Sinh Học Nhiệt Đới trong khuôn khổ dự án FSPS II/SUDA 3.3.4 năm 2009 (do DANIDA tài trợ). Các loài rong này mọc tự nhiên nhiều trong ao nuôi tôm nước lợ quãng canh, người nuôi tôm rất thích sự hiện diện của rong này trong ao nuôi tôm so với các loài rong khác và cho rằng rong xuất hiện nhiều sẽ giúp cải thiện môi trường ao nuôi, làm thức ăn cho tôm và cải thiện năng suất của tôm.[4] 1.3 Mục đích nghiên cứu Trang 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu quá trình tách chiết và tinh sạch protein từ rong Enteromorpha spp. để bổ sung vào thành phần thức ăn cho tôm và cá. 1.4 Nội dung nghiên cứu - Xác định chỉ tiêu sinh hóa trong rong Enteromorpha spp. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình tách chiết protein trong rong Enteromorpha spp. + Xác định tỷ lệ nước cần ngâm rong (w/v). + Xác định thời gian cần nghiền rong. + Xác định thời gian, nhiệt độ, % NaOH ủ rong. - Thu nhận được protein thông qua dịch chiết thu từ rong Bún Enteromorpha spp. + Xác định tỷ lệ cồn tối ưu để tủa protein trong dịch chiết. + Xác định % TCA tối ưu để tủa protein trong dịch chiết. + Xác định pH HCl tối ưu để tủa protein trong dịch chiết. - Tinh sạch protein qua sắc ký lọc gel Biogel P - 100. - Xác định các thành phần AA trong protein của rong. 1.5 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết. + Thu thập tài liệu trong và ngoài nước có liên quan đến nội dung nghiên cứu. +Tổng hợp phân tích, so sánh và đánh giá lựa chọn hướng nghiên cứu phù hợp. +Phân tích đánh giá điều kiện thực tế về kỹ thuật, kinh tế, xã hội để xác định giới hạn nghiên cứu và phương án thực nghiệm. - Nghiên cứu thực nghiệm. Trang 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Lập kế hoạch thực hiện thí nghiệm. Xử lý kết quả bằng Excel và phần mềm Stapraphics. 1.6 Giới hạn đề tài Vì lý do giới hạn về thời gian đề tài chỉ thực hiện nghiên cứu quá tình tách chiết, tinh sạch protein trên gel Biogel P - 100, xác định thành phần AA trong protein của rong. 1.7 Tính cấp thiết của đề tài Đề tài là một phần nghiên cứu nằm trong “dự án phát triển nhiên liệu sinh học từ rong biển tại Việt Nam” (Hợp tác giữa Viện Sinh Học Nhiệt Đới (ITB) và SenterNovem với Algen Sustainables ) nhằm mục đích sử dụng nguồn sinh khối rong biển bền vững tách protein sử dụng làm thức ăn thương mại cho tôm và cá. Công nghiệp thức ăn gia súc đang chật vật với việc đưa protein vào thành phần thức ăn với giá thành hợp lý. Việc sản xuất thành công sản phẩm protein thực vật từ rong để sử dụng trong thức ăn gia súc sẽ góp phần đa dạng hóa các sản phẩm nông nghiệp, giảm phụ thuộc vào nhập khẩu, giảm chí phí chăn nuôi cho nông dân và tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp. Phù hợp với nền kinh tế quốc dân. Đồng thời giảm được ô nhiễm môi trường nước (hiện tượng phú dưỡng hóa) do sự phát triển ồ ạt không kiểm soát được của rong. Trang 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về rong bún Enteromorpha spp. Enteromorpha spp. là chi thuộc họ Ulvaceae phân bố trên toàn thế giới, trong nhiều loại môi trường khác nhau. Trên các biển thế giới thống kê 35 loài. Việt Nam có 11 loài và 1 thứ. Chi này được phổ biến rộng rãi ở phía tây bắc Châu Âu, Enteromorpha spp. được biết đến là một loài chiếm ưu thế trong vùng đất ngập nước mặn ven biển. Tất cả các loài Enteromorpha spp. nổi hoặc "di chuyển" lơ lửng. Enteromorpha spp. cũng có thể phát triển trên nhiều loại chất nền, trên cát, bùn, đá, và thậm chí cả bê tông, gỗ hoặc kim loại. Enteromorpha spp. cũng có thể phát triển mà không cần đến giá thể. Ở nước ta loại rong này được tìm thấy nhiều ở các ao hồ nuôi tôm huyện Cần Giờ, Bạc Liêu, chúng phân bố ở vùng nước cạn có đáy mềm (cát, cát bùn, bùn cát...) trong các đầm, phá, vịnh và cả trong các ao nuôi tôm bỏ hoang, có tốc độ phát triển rất nhanh nơi vùng biển ấm và các vùng nước lợ ĐBSCl. 1.1.1 Đặc điểm sinh học của rong Enteromorpha spp. 1.1.1.1 Hệ thống phân loại của rong Enteromorpha spp. Rong Bún Enteromorpha spp. nằm trong ngành rong lục (Chlorophyta), tên thường gọi là Gutweed. Giới: Plantae Ngành: Chlorophyta Lớp: Ulvophycea Bộ: Ulvales Họ: Ulvaceae Hình 1.1:Rong Bún Enteromorpha spp. Chi: Enteromorpha spp. (Nguồn: Beachwatchers.wsu.edu) 1.1.1.2 Đặc điểm hình thái, cấu tạo Trang 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình thái Thân có dạng trụ tròn hình ống, dạng túi hay phiến dẹp, có xoan từ gốc đến ngọn ở giữa hoặc hai bên hay chỉ một phần ở gốc, bàn bám dạng đĩa, chia nhiều nhánh hoặc không phân nhánh có một hay nhiều hàng tế bào. Nhìn từ bề mặt, tế bào hình chữ nhật hay hình vuông, sắp xếp thành hàng dọc hoặc không có quy luật, một hạt, một thể sắc tố dạng bản, một hoặc nhiều hạt tạo bột. Chiều dài thân chính từ 5 - 10 cm và có thể lên đến 70 cm tùy thuộc vào các loài trong chi và đường kính thân có thể đạt tới 25 mm. Màu xanh lá cây hay màu nâu nhạt. Cấu tạo tế bào Vỏ tế bào do nguyên sinh chất phân hóa tạo ra, gồm có cellulose ở phía trong và pectin ở phía ngoài. Chất nguyên sinh tạo thành lớp mỏng ở sát thành vỏ tế bào : ở giữa tế bào là một không bào lớn chứa đầy dịch tế bào. Thể sắc tố có các dạng phiến , đai vành móng ngựa, hình sao nhiều cạnh, hình xoắn lò xo, mắt lưới dạng hạt nhỏ…. Sắc tố chủ yếu là chlorophyll a, chlorophyll b làm cho rong có màu xanh. Trong thể sắc tố còn có các hạt tạo bột hình tròn nhỏ giàu protit. Hạt tế bào thường nằm giữa khoang túi dịch bào hay sát thành lớp nguyên sinh. Thể nhiễm sắt hình que ngắn hay hạt nhỏ, số lượng ít. Sản phẩm đồng hóa là tinh bột hoặc đôi khi là chất bơ. Trong dịch bào, sản phẩm của quá trình trao đổi chất chủ yếu là đường, tannin, canxi sunfat và các chất có màu antocyan. Trang 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.2: Cấu tạo tế bào của rong Enteromorpha spp. Bắt đầu khi phát triển, các tế bào của chúng tạo thành một hàng duy nhất, cấu trúc này là monosiphonous. Ngay sau khi các sợi monosiphonous được hình thành, sau đó sợi sẽ phân chia dọc theo các tế bào tạo ra một sợi hai lớp. Cuối cùng, sau qua trình phân chia tế bào nhiều hơn hai lớp tế bào riêng biệt tạo nên hình ống, cũng là hình thái học khi chúng trưởng thành. Các tế bào bên trong Enteromorpha spp. có thể khác nhau về kích thước và hình dạng từ loài này sang loại khác. Mỗi tế bào chứa duy nhất một lục lạp, các lục lạp này có kích cỡ khác nhau tùy thuộc vào kích thước của tế bào. 1.1.1.3 Hình thức sinh sản và dạng sống Sinh sản Giống như nhiều loại rong khác, Enteromorpha spp. có sự luân phiên giữa các giai đoạn sống vô tính và sinh sản. Cả hai giai đoạn sống tương tự nhau về hình thái. Tuy nhiên, thể bào tử có hai bộ nhiễm sắc thể, ký hiệu là (2N), trong khi thể giao tử chỉ có một bộ nhiễm sắc thể (1N). Sinh sản vô tính bằng bào tử động, có 2 - 4 roi; mỗi tế bào dinh dưỡng có 4 - 8 - 16 bào tử động. Sinh sản hữu tính bằng giao tử đẳng hình hay dị hình, 2 roi hình thành giống như bào tử động. Giao tử có thể nảy mầm đơn tính không có sự giao phối. Giao tử và bào tử động phát sinh thành những dạng sợi một hàng tế bào, sợi này chia cắt ngay thành các chồi hình ống thẳng đứng hoặc hình thành bàn bám một Trang 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP lớp tế bào, trên bàn bám xuất hiện chồi thẳng đứng một hàng tế bào, sau đó tế bào chia cắt ngang và dọc tạo ra nhiều hàng tế bào. Trong sơ đồ sau đây, thông qua quá trình nguyên phân, giao tử được sản xuất bởi thể giao tử, sau đó chúng cùng tham gia và phát triển thành một thể bào tử. Các thể bào tử sau đó sẽ trải qua quá trình giảm phân, sản suất bào tử động (sinh sản vô tính tế bào), và mỗi bào tử phát triển thành một thể giao tử. Thể giao tử sau đó sản xuất nhiều giao tử và chu kỳ được tiếp tục. Hình 1.3 : Sơ đồ vòng đời của rong Enteromorpha spp. Dạng sống Chúng phát sinh, nảy mầm từ những bào tử lúc còn non bám vào vật bám, phát triển đến một giai đoạn nào đó tự rời vật bám sống tự do tạo thành bè mảng. Mặc khác những loài sinh sản dinh dưỡng bằng hình thức nảy mầm tái sinh những đoạn thân đứt gãy cũng tạo nên dạng sống tự do. 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của rong Enteromorpha spp. Nghiên cứu của Anna I. Sousa (2007) [21] cho kết quả nồng độ muối, ánh sáng và dinh dưỡng có tác động lớn đến sự nảy mầm và sinh trưởng của bào tử Enteromorpha spp. Trang 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Độ mặn Enteromorpha spp. có thể chịu được độ mặn thay đổi từ nước ngọt đến nước biển từ 34 - 8 ‰và các báo cáo trước đây cho thấy sự có mặt của Enteromorpha spp. trong các suối nước muối và muối mỏ [30]. Ngoài ra Enteromorpha spp. có thể phát triển trên bờ biển đại dương, trong vùng nước lợ, và nội địa trong nước ngọt. Dòng chảy và lưu thông nước Rong phát triển tốt ở vùng nước thường xuyên trao đổi và luân chuyển (tạo ra dòng chảy, dòng triều hay sóng gió bề mặt). Nước bị tù hay di chuyển kém làm cho tốc độ phát triển của rong Enteromorpha spp. chậm lại, đặc biệt nếu kết hợp với nhiệt độ cao, chất huyền phù trong nước lớn, hàm lượng các muối dinh dưỡng thấp sẽ dẫn đến sự tàn lụi của rong một cách nhanh chóng. Nhiệt độ Rong bún Enteromorpha spp. sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 17 oC trở lên. Nhiệt độ tối ưu thích hợp cho rong sinh trưởng và phát triển nằm trong khoảng 25 - 30 oC, nhiệt độ cao hơn 30 oC hay thấp hơn 17 oC sẽ ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển của rong. Cường độ ánh sáng Yêu cầu ánh sáng của rong sụn không cao, thích hợp nhất là khoảng 30.000 - 50.000 lux, ánh sáng cao quá hay thấp quá đều ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển rong. 1.1.3 Thành phần hóa học và polysaccharide của rong Enteromorpha spp. 1.1.3.1 Thành phần hóa học. Thành phần hóa học trong rong Enteromorpha spp. luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào trạng thái sinh lý, thời gian sinh trưởng và điều kiện sinh sống (nhiệt độ, địa lý, dinh dưỡng, độ mặn). Trang 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong rong Enteromorpha spp. hàm lượng nước chiếm 80 - 90 % còn lại vài phần trăm chất là khô. Bảng 1.1: Thành phần hóa học của rong bún Enteromorpha spp. Thành phần hóa học trong chất khô % khối lượng khô Protein 15 - 20 % Cacbonhydrate 25 - 29 % Lipid 3,47 - 4,36 % Glucide 37 - 44 % Thành phần hóa học khác 15- 32 % a. Protein Hàm lượng protein thay đổi theo mùa và địa lý, trung bình giá trị dao động từ 9,42 - 20,60 % trọng lượng khô. Điều này được suy ra từ thực tế hàm lượng protein cao nhất trong mùa xuân (vào đầu mùa sinh trưởng) và mùa thu (vào cuối mùa sinh trưởng). Hàm lượng protein lại thấp nhất vào mùa hè. Theo báo cáo của Munda Gubensek (1976, 1986), Owens & Stewart (1983), Tkachenko & Koval (1990) [31], [32], [33], [36]. b. Carbohydrate Carbohydrate là thành phần quan trọng nhất trong quá trình trao đổi chất vì nó cung cấp năng lượng cần thiết cho tế bào hô hấp và trao đổi chất khác. Trong thời gian mùa hè, sau giai đoạn tăng trưởng tối đa đã xảy ra ở mùa xuân, hàm lượng carbohydrate lúc này cao hơn lúc đầu và cho thấy xu hướng dao động thành phần cacbonhydrat trong rong. Thực tế là nhiệt độ nước cao nhất trong mùa hè, cùng với Trang 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP bức xạ mặt trời cao trong thời gian đó, làm cho quá trình quang hợp xảy ra mạnh nhất. Quá trình này cũng có thể dẫn đến tăng nồng độ carbohydrate. Các thành phần carbohydrate hòa tan có thể chiếm tới 29 % tổng lượng chất khô của rong [23]. c. Lipid So với protein và carbohydrate, lipid chiếm tỷ lệ tương đối nhỏ trong Enteromorpha spp. Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều lên sự hình thành lipid của thực vật, làm chậm cả hai quá trình trao đổi chất và vận chuyển (Jones & Harwood 1993) [28]. Hàm lượng lipid trong Enteromorpha spp. sẽ đạt giá trị tối đa vào đầu mùa xuân và khi nhiệt độ tăng lên thì hàm lượng lipid gần như ổn định cho đến khi kết thúc mùa sinh trưởng, dao động từ 3,47 - 4,36 % khối lượng khô. d. Sắc tố Trong rong Enteromorpha spp. có chứa một số sắc tố như sắc tố xanh lục, sắc tố nâu, dẫn đến việc rong thường có màu nâu nhạt và xanh đậm. e. Chất khoáng Hàm lượng khoáng phụ thuộc vào điều kiện sống giai đoạn sinh trưởng. Trong Enteromorpha spp. thành phần khoáng chủ yếu là Ca, K, Mg và các nguyên tố khác như Fe, Al, Si, Ba,.... 1.1.3.2 Thành phần polysaccharide của rong Enteromorpha spp. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy tế bào của Enteromorpha spp. không chứa thành phần polysaccharide có tính ”nhầy - mucilaginnous” như agar và alginic acid. Hàm lượng lignin trong thành tế bào và thành phần tinh bột pyrenoid cũng rất thấp (Akiko Asa at el.,2009). Cấu trúc tế bào và thành phần tế bào là yếu tố quan trọng làm cơ sở để lựa chọn phương pháp phá vỡ tế bào, giải phóng protein. Thành phần các polysaccharide của thành tế bào rong Enteromorpha spp.(Bimalendu Ray, 2006) [23]. thường chứa các thành phần cellulose và Trang 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hemicellulose có cấu trúc phân nhánh khá phức tạp với các đường monosaccharide như rhamnose, xylose, glucose, glactose, glucuronic acid, iduronic acid chiếm tỷ lệ chính và một lượng protein khá cao. 1.2 Giới thiệu về Protein 1.2.1 Kết cấu đơn vị Protein là polymer của các amino acid nối với nhau bằng các liên kết cộng hóa trị là liên kết peptide. Protein có thể bị thủy phân tạo thành các amino acid tự do bằng nhiều phương pháp khác nhau. Người ta đã phát hiện ra được tất cả 20 AA trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thể sống. Amino acid là chất hữu cơ mà phân tử chứa ít nhất một nhóm carboxyl (COOH) và ít nhất một nhóm amino (NH2), trừ prolin chỉ có các nhóm NH. Trong phân tử amino acid đều có các nhóm COOH và NH2 gắn với carbon 1.2.2 Thành phần cấu tạo Cacbon 50 - 55 %, nito 15 - 18 %, hydro 6,5 - 7,3 %, oxy 21 - 23,5 %, lưu huỳnh 0 - 0,24 %, phosphore 0 - 0,9 %. Một số phân tử protein còn chứa các nguyên tố khác như: Ca, Mn, Zn, Fe, Cu…gọi là nguyên tố vi lượng. 1.2.3 Tính chất của protein 1.2.3.1 Tính chất hóa lý Màu sắc và mùi vị của amino acid: thường không màu, nhiều loại có vị ngọt, vị đắng. 1.2.3.2 Độ hòa tan Dễ tan trong nước trong acid và kiềm loãng khó tan trong alcohol và ether. Trạng thái keo của protein bền vững là nhờ có lớp vỏ thủy hóa bao bọc bên ngoài các hạt keo và các điện tích làm cho các phân tử protein ngăn cách và không dính vào nhau. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tính tan protein: pH, nồng độ muối, nhiệt độ,… Trang 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2.3.3 Lưỡng tính và điểm đẳng điện Do thành phần protein là các phân tử AA, mà AA là chất lưỡng tính nên protein cũng là phân tử lưỡng tính. Ngoài ra, do trong thành phần AA của protein có 2 nhóm: - Các AA acid: trong cấu tạo có 2 nhóm COOH, trong đó 1 nhóm dùng để tạo liên kết peptid còn 1 nhóm hình thành ion COO-. - Các AA kiềm: trong cấu trúc có 2 nhóm NH2, trong đó có một nhóm tạo liên kết peptid còn 1 nhóm hình thành NH3+. Như vậy, phân tử protein vừa có khả năng phân ly như 1 acid tạo COO- vừa có khả năng phân ly như một chất kiềm tạo NH3+. 1.2.3 Protein trong chăn nuôi thủy sản. Protein là thành phần chất hữu cơ chính của cơ thể ĐVTS, chiếm khoảng 60 - 75 % trọng lượng khô của cơ thể (Halver, 1988). Protein có cấu trúc rất phức tạp. Trong thành phần hóa học của protein có chứa: carbon (50 - 55 %); oxy (22 - 26 %); nitơ (12 - 19 %); hydro (6 - 8 %); và lưu huỳnh (0 - 2 %). Mặc dù chúng rất khác nhau về cấu trúc, chức năng, thành phần hóa học, kích thước...nhưng khi bị thủy phân chúng đều phân hủy thành các AA. Nhiệm vụ chính của protein là xây dựng nên cấu trúc của cơ thể. Protein trong thức ăn cung cấp các amino acid nhờ quá trình tiêu hóa và thủy phân. Trong ống tiêu hóa, các amino acid được hấp thu vào máu và đi đến các mô, cơ quan, tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein của cơ thể, phục vụ cho quá trình sinh trưởng, sinh sản và duy trì cơ thể. Do đó, nếu thức ăn không cung cấp đủ nhu cầu protein cho cá sẽ dẫn đến cá chậm lớn, hoặc ngừng tăng trưởng, thậm chí có thể giảm trọng lượng. Mặt khác, nếu lượng protein trong thức ăn vượt quá nhu cầu thì chỉ một phần được sử dụng để tạo protein mới, phần còn lại sẽ được chuyển sang dạng năng lượng, điều này sẽ làm tăng giá thành thức ăn không cần thiết. Chính vì vậy, các nhà khoa học rất chú ý và đã nghiên cứu nhu cầu protein và amino acid của cá, bắt Trang 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP đầu từ những năm 50, đến nay, phần lớn các đối tượng nuôi quan trọng và phân bố rộng trên toàn thế giới đã được nghiên cứu về lĩnh vực này. 1.2.4.1 Vai trò protein - Là thành phần chủ yếu tham gia cấu tạo cơ thể, thay tổ chức cũ xây dựng tổ chức mới. - Các AA sẽ tham gia vào các sản phẩm protein đặc biệt có hoạt tính sinh học cao (hormon, enzyme). - AA sẽ tham gia quá trình tạo thành năng lượng ở dạng trực tiếp hay tích lũy ở dạng glucogen hay lipid. Với những chức năng quan trọng trên, không có vật chất nào có khả năng thay thế protein trong cơ thể. Khi thức ăn thiếu protein thì động vật chậm sinh trưởng, chậm phát dục, sức sinh sản giảm. Do đó, protein là chất dinh dưỡng được đặc biệt chú ý trong thức ăn. Mục đích của nuôi động vật thủy sản là biến đổi protein từ thức ăn (tự nhiên và nhân tạo) thành protein cấu tạo cơ thể động vật thủy sản có chất lượng cao. 1.2.4.2 Nhu cầu protein Nhu cầu protein của động vật thủy sản thường lớn hơn động vật trên cạn. Nhu cầu protein của cá dao động trong khoảng từ 25 - 55 %, trung bình 30 %, giáp xác từ 30 - 60 %. Nhu cầu protein tối ưu của một loài nào đó phụ thuộc nguồn nguyên liệu làm thức ăn (tỉ lệ protein và năng lượng, thành phần amino acid và độ tiêu hóa protein), giai đoạn phát triển của cơ thể, các yếu tố bên ngoài khác. Khi động vật thủy sản sử dụng thức ăn không có protein thì cơ thể giảm khối lượng, bởi vì chúng sẽ sử dụng protein của cơ thể để duy trì các chức năng hoạt động tối thiểu của cơ thể để tồn tại. Trái lại nếu thức ăn được cung cấp quá nhiều protein thì protein dư không được cơ thể hấp thu để tổng protein mới mà sử dụng để chuyển hóa thành năng lượng hoặc thải ra ngoài. Thêm vào đó cơ thể còn phải tốn năng lượng cho quá trình tiêu hóa protein dư thừa, vì thế sinh trưởng của cơ thể giảm. Trang 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2.3.3 Nhu cầu AA Khi nói đến protein, người ta không chỉ quan tâm đến hàm lượng của nó trong thức ăn mà còn chú ý đến các AA tham gia cấu tạo nên protein (đặc biệt là thành phần và tỷ lệ các AA thiết yếu trong protein). Nhu cầu protein nói một cách chính xác hơn đó chính là nhu cầu amino acid. Ngoài nhiệm vụ chính là cấu tạo nên protein, chúng còn là tiền chất của một số sản phẩm trao đổi chất khác. Có hai loại amino acid: thiết yếu và không thiết yếu. AA không thiết yếu: AA không thiết yếu là những AA mà cơ thể sinh vật tự tổng hợp được từ thức ăn. Chúng bao gồm: Alanin, Glycin, Serin, Tyrosin, Polin, Cystein, Cystin. AA thiết yếu: nhu cầu về amino acid thiết yếu được nghiên cứu nhiều bởi vì cá không thể tổng hợp được chúng mà phải lấy từ thức ăn. Cũng như động vật bậc cao, các loài động vật thủy sản nói chung cần 10 loại amino acid, gồm: arginin, histidin, isoleucin, leucin, lysin, methionin, phenillalanin, threonin, tryptophan và valin. Cá không thể dự trữ AA tự do. Nếu như có một AA nào đó chưa được dùng ngay để tổng hợp protein thì sẽ được chuyển thành AA khác hoặc cung cấp năng lượng. Trường hợp này (chuyển AA này thành AA khác hoặc cung cấp năng lượng), nếu xảy ra ở AA thiết yếu thành AA không thiết yếu hoặc cung cấp năng lượng thì rất lãng phí. Do đó sự mất cân đối AA sẽ dẫn đến lãng phí AA. Thiếu cũng như thừa bất kỳ AA nào thì đều làm giảm hiệu quả sự dụng protein. Ngoài ra, giữa các AA có cấu tạo giống nhau còn có tương tác đối kháng (antagonism). Đó là khi hàm lượng một AA nào đó trong thức ăn vượt quá mức nhu cầu sẽ kéo theo nhu cầu của amino acid có cấu tạo hóa học tương tự tăng lên. Ví dụ như tương tác giữa leucine và isoleucine được quan sát trên cá nheo Mỹ. Ngược lại, nếu thiếu loại nào đó thì cũng ảnh hưởng đến các acid amin khác (acid amin giới hạn). AA thường bị coi giới hạn là methionin, lysine vì các nguồn nguyên liệu có Trang 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nguồn gốc thực vật có hàm lượng các AA này thường không đủ theo nhu cầu của ĐVTS. 1.2.5 Các phương pháp tủa protein 1.2.5.1 Tủa bằng muối Đây là cách phổ biến để tủa protein. Khả năng hòa tan của protein tùy thuộc vào nhiều yếu tố: đặc tính lý hóa tự nhiên của protein, pH, nhiệt độ, nồng độ của muối… Ở nồng độ muối thấp, tính tan của protein tăng nhẹ (salting in). Tuy nhiên, ở nồng độ muối cao, tính tan của protein giảm mạnh (salting out). Trong dung dịch, protein được bao bọc xung quanh bởi các ion muối mang điện tích trái dấu. Chính đặc tính này gia tăng hoạt tính của các dung môi, làm giảm các phân tử protein không mang điện tích, do đó làm tăng tính tan của protein trong dung môi. Giả thuyết của Debye - Huckel cho rằng: “tính tan của protein được biểu diễn bằng một hàm logarit, giá trị của hàm tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ ion trong dung dịch”. Thuật ngữ salting out trong môi trường có nồng độ muối cao được giải thích bởi Kirkwood: “sự gia tăng lượng ion muối trong dung dịch làm giảm quá trình Solvate hóa, giảm tính hòa tan của protein dẫn đến sự tủa”. Ở nồng độ muối cao, độ hòa tan tuân theo công thức sau của Cohn: log S = B – KI Trong đó S: độ hòa tan của protein B: hằng số (tùy thuộc vào chức năng của protein, pH và nhiệt độ) K: hằng số salting out (tuỳ thuộc vào pH, hỗn hợp và lượng muối có trong dung dịch) I: cường độ ion của muối. Trang 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.4: Tỷ lệ protein tủa theo nồng độ muối (Nguồn:http://sosnick.uchicago.edu/precpsalt.html) 1.2.5.2 Tủa protein bằng các dung môi hữu cơ Khi thêm dung môi hữu cơ vào môi trường, hằng số điện môi tăng lên, khả năng hòa tan của protein giảm, vì thế tạo sự kết tủa. Tuy nhiên, các dung môi hữu cơ lại có ái lực với các bề mặt kỵ nước của phân tử protein. Kết quả là chúng làm biến tính protein trong suốt quá trình tủa. Do đó, khi tủa, chỉ nên sử dụng các dung môi hữu cơ ở nồng độ thấp (mặc dù một số dung môi như: 2 - methyl - 2,4 - pentanediol (MPD), dimethyl Sulfoxide (DMSO) và Ethanol có thể được sử dụng ở nồng độ cao. 1.2.5.3 Tủa protein bằng phương pháp điểm đẳng điện Khi thay đổi pH của môi trường, mức độ tủa của protein cũng thay đổi. Ở pH thấp, protein tích điện dương vì nhóm amide bị proton hóa (thu nhận proton). Ở giá trị pH cao, protein tích điện âm vì các nhóm carbocyl trong phân tử protein bị mất đi proton (mất H+). Tại giá trị pI (Isoelectrics point - điểm đẳng điện), protein không Trang 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tích điện. Điều này làm giảm tính tan của protein vì protein không còn khả năng tương tác với môi trường, khi đó, các phân tử protein sẽ tách ra khỏi môi trường. Hình 1.5: Đồ thị biểu diễn độ hòa tan của 2 protein khác nhau thay đổi theo pH. (Nguồn: http://sosnick.uchicago.edu/precpph.html) 1.2.5.4 Tủa protein bằng các non – ionic polymer Phương pháp này được thực hiện bằng cách cho thêm non – ionic vào trong dung dịch protein. Khi thêm vào, số lượng các phân tử nước có thể tương tác được với protein giảm xuống. Người ta thường sử dụng dextrans và polyethylen glycols. Khi protein tồn tại ở nồng độ cao, hay pH môi trường vượt ra ngoài điểm đẳng điện mới xảy ra quá trình tương tác giữa các cấu tử trong protein. Muốm thêm loại non – ionic polymer nào vào trong dung dịch protein tùy thuộc vào trọng lượng phân tử của protein đó. Cũng tương tự như tủa protein bằng phương pháp điểm đẳng điện. Tại một giá trị pH nào đó (sau khi thêm non – ionic polymer) thì khả năng hòa tan của protein cũng giảm xuống. Các ion non – ionic polymer thường sử dụng là các dung môi hữu cơ như Ethanol hay Acetone. Các dung môi khác ít sử dụng vì khó thao tác và có thể gây biến tính protein. Nhiệt độ thấp làm tăng hiệu quả tủa và giảm sự biến tính protein. Trang 19

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2418 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.