Luận án Tiến sĩ Tách chiết và tinh sạch collagen thủy phân từ da cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) và ứng dụng trong thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH NGUYỄN CƠNG BỈNH TÁCH CHIẾT VÀ TINH SẠCH COLLAGEN THỦY PHÂN TỪ DA CÁ NGỪ VÂY VÀNG (THUNNUS ALBACARES) VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9.54.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2022 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH NGUYỄN CƠNG BỈNH TÁCH CHIẾT VÀ TINH SẠCH COLLAGEN THỦY PHÂN TỪ DA CÁ NGỪ VÂY VÀNG (THUNNUS ALBACARES) VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9.54.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cán hướng dẫn: TS NGUYỄN MINH XUÂN HỒNG TS NGUYỄN HOÀNG NAM KHA Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2022 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đề tài: “Tách chiết tinh collagen thủy phân từ da cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) ứng dụng thực phẩm” cơng trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu, kết nêu luận án trung thực, không chép từ nguồn chưa công bố cơng trình khác thời điểm Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 03 năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Công Bỉnh iii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài “Tách chiết tinh collagen thủy phân từ da cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) ứng dụng thực phẩm”, nhận nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện tập thể lãnh đạo, nhà khoa học, cán bộ, giảng viên, chuyên viên Khoa Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm – Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM; tập thể Ban Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa thủy sản - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM; tập thể Ban Giám hiệu, Phòng Sau Đại học, cán phòng, ban chức Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành giúp đỡ Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Minh Xuân Hồng TS Nguyễn Hoàng Nam Kha trực tiếp hướng dẫn bảo cho tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn cán Trung tâm thí nghiệm thực hành Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM giúp đỡ tơi q trình triển khai thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp công tác Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM gia đình động viên, khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình thực hồn thành luận án Nghiên cứu sinh Nguyễn Cơng Bỉnh iv TÓM TẮT Tên luận án: Tách chiết tinh collagen thủy phân từ da cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) ứng dụng thực phẩm Tác giả: NCS Nguyễn Công Bỉnh Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9.54.01.01 Trong năm gần đây, da cá – phụ phẩm ngành công nghiệp chế biến cá phi lê – trở thành nguồn nguyên liệu đầy tiềm để sản xuất collagen, đặc biệt collagen thủy phân nhằm ứng dụng thực phẩm, mỹ phẩm dược phẩm nhờ có nhiều hoạt tính chức Do đó, đề tài nghiên cứu quy trình tách chiết tinh collagen thủy phân từ da cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) nhằm ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Quy trình công đoạn làm giàu collagen da cá, sau thủy phân collagen enzyme cuối tinh phân đoạn collagen thủy phân Việc làm giàu collagen da cá thực thông qua q trình loại bỏ thành phần khơng phải collagen, chủ yếu lipid, chất màu protein khác Trong nghiên cứu này, điều kiện xử lý kiềm để loại bỏ phi collagen tối ưu hóa phương pháp bề mặt đáp ứng Kết nghiên cứu xác định nồng độ dung dịch NaOH, tỷ lệ dung dịch NaOH/da cá thời gian xử lý 0,93 N; 5/1 (v/w) 28 Trong điều kiện tỷ lệ collagen tăng từ 69,68% lên 85,58%, chất béo giảm từ 11,07% xuống 5,6% (theo sở khô), phần lớn chất màu da cá bị loại bỏ Tỷ lệ hydroxyproline/protein collagen thu cao 9,86% Hệ số chuyển đổi hydroxyproline collagen cá ngừ vây vàng (k) 9,3 Ba loại enzyme khác (pepsin, flavourzyme alcalase) nghiên cứu để khảo sát khả thủy phân collagen da cá ngừ vây vàng Kết cho thấy enzyme alcalase có khả thủy phân collagen tốt với độ thủy phân 23,92% hiệu suất thu hồi nitơ 92,56% Tiếp theo, phương pháp bề mặt đáp ứng sử dụng để tối ưu hóa điều kiện thủy phân enzyme alcalase với hàm mục tiêu độ thủy phân hiệu suất thu hồi nitơ Kết cho thấy trình v thủy phân tối ưu 54,7 C pH với nồng độ alcalase 0,034 AU/g 5,2 Độ thủy phân hiệu suất thu hồi nitơ điều kiện tối ưu 24,51% 96,35% Dịch collagen sau thủy phân đem phân đoạn sắc ký lọc gel khảo sát hoạt tính chức phân đoạn Qua đó, đề tài tách phân đoạn collagen thủy phân F1, F2 F3 với khối lượng phân tử < 416 Da, 416 Da – kDa kDa – kDa Khả hòa tan phân đoạn F1, F2 F3 lớn 97% Khả tạo bọt tạo nhũ chống đông phân đoạn F3 lớn khả chống oxy hóa thấp F1 F2 Để tinh phân đoạn collagen thủy phân với khối lượng lớn nhằm ứng dụng công nghiệp thực phẩm, màng siêu lọc UFP-1-C-6 (NMWC=1 kDa) nghiên cứu thử nghiệm Kết nghiên cứu cho thấy điều kiện lọc màng tốt nhiệt độ 25 °C, pH 6,5 áp suất 12 psi với thông lượng qua màng lớn (3,4 l/m2.h), hiệu suất thu hồi nitơ (80,81%), độ phân riêng (27,45%) Sản phẩm sau siêu lọc tách thành hai phân đoạn SP1 (