luận án tiến sĩ nghiên cứu thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc channa striata và đánh giá khả năng phát triển sản phẩm

Việc xác định các thông sá kỹ thuật và tái ưu hóa quá trình thu nhận protein từ đ¿u, da và vÁy cá lóc bằng công nghệ enzyme và kỹ thuật chiết tách để sÁn xuÃt các chế phÁm giàu protein n

B à GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG Đ¾I HâC CÄN TH¡

TR¯¡NG THà MàNG THU

B à GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG Đ¾I HâC CÄN TH¡

TR¯¡NG THà MàNG THU

MÃ S Þ NCS: P1120003

NM 2023

LäI CÀM ¡N

Để hoàn thành được luận án này, ngoài sự nỗ lực cÿa bÁn thân tôi đã nhận được sự động viên, giúp đỡ và hỗ trợ thật quý báu từ các đơn vị và cá nhân trong cũng như ngoài trưßng Xin được bày tß lòng tri ân chân thành và sâu sắc

Sau thßi gian học tập và nghiên cāu, với sự giúp đỡ tận tình cÿa quý Th¿y Cô và các b¿n đồng sự, tôi đã hoàn thành luận án tiến sĩ Có được kết quÁ này, em xin bày tß lòng biết ơn sâu sắc đến PGs Ts Tr¿n Thanh Trúc và PGs Ts Lê Thị Minh Thÿy, cÁm

ơn hai Cô đã tin tưáng và nhận em thực hiện nghiên cāu sinh với hai Cô Chính nhß sự

hỗ trợ, hướng dẫn tận tâm, cùng các kiến thāc, kinh nghiệm vô cùng quý báu mà hai Cô

đã truyền đ¿t trong suát tiến trình học tập đã giúp em thuận lợi thực hiện nghiên cāu CÁm ơn hai Cô đã giúp em có được định hướng đúng đắn ngay từ ban đ¿u, kiểm tra, đánh giá tiến độ thực hiện để giúp em có thể hoàn thành tát luận án tiến sĩ

Em xin gửi lßi cÁm ơn đến Gs Nguyễn Văn Mưßi, Th¿y đã đóng góp ý kiến nhằm đưa ra các phương hướng thÁo luận kết quÁ trong suát quá trình thực hiện luận án

Em xin được gái lßi tri ân chân thành nhÃt đến tÃt cÁ quý Th¿y Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phÁm 3 những ngưßi Th¿y, ngưßi Cô luôn tận tâm truyền đ¿t kinh nghiệm quý báu và niềm đam mê nghiên cāu, cũng như luôn luôn giúp đỡ em trong suát chặn đưßng nghiên cāu gian nan và khó nhọc

Đặc biệt, em xin gửi lßi cÁm ơn chân thành đến Ts Tr¿n Chí Nhân và Ts Nguyễn Nhật Minh Phương phụ trách công tác Sau đ¿i học cÿa Bộ môn Công nghệ thực phÁm, Ban Lãnh đ¿o Viện Công nghệ Sinh học và Thực phÁm, Ban chÿ nhiệm Khoa Sau đ¿i học và quý Th¿y Cô thuộc Khoa Sau đ¿i học, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã luôn hỗ trợ, giúp đỡ em trong quá trình học

Đái với bÁn thân, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ là nơi gắn liền với bao kỷ niệm tuổi trẻ, tình yêu và hoài bão, là nơi nâng bước em từ một sinh viên đến hiện t¿i là một Nghiên cāu sinh Đồng thßi, là nơi gắn bó với sự nghiệp giÁng d¿y cÿa mình Xin cÁm

ơn Ban Giám hiệu Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã luôn t¿o điều kiện thuận lợi cho em trong suát thßi gian học tập, nghiên cāu t¿i Trưßng

Em xin được gửi lßi cÁm ơn đến quý Th¿y Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phÁm, Viện Công nghệ Sinh học và Thực phÁm, quý Th¿y Cô thuộc Khoa Khoa học và Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn, Trưßng Thÿy sÁn, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã nhiệt tình

hỗ trợ, t¿o điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành nghiên cāu

Tôi xin chân thành cÁm ơn các anh chị, các b¿n Nghiên cāu sinh ngành Công nghệ Thực phÁm các Khóa 2020, 2021 các b¿n sinh viên ngành Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn khóa 43, 44, 45 làm việc t¿i phòng thí nghiệm Chế biến Thÿy sÁn, Khoa Khoa học

và Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn, Trưßng Thÿy sÁn, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ; Các b¿n sinh viên và nghiên cāu viên phòng thí nghiệm 1006 Bộ môn Công nghệ thực phÁm,

TÓM TÌT

Phụ phÁm cá lóc chāa hàm lượng protein tương đái cao, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và giàu dinh dưỡng Việc xác định các thông sá kỹ thuật và tái ưu hóa quá trình thu

nhận protein từ đ¿u, da và vÁy cá lóc bằng công nghệ enzyme và kỹ thuật chiết tách để

sÁn xuÃt các chế phÁm giàu protein như bột đ¿m thÿy phân và collagen; đồng thßi āng

dụng các chế phÁm protein trong sÁn xuÃt sÁn phÁm bột súp rau cÿ và nước ép giàu collagen đã được thực hiện là c¿n thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao Từ nghiên cāu đã thu được những kết quÁ như sau: (1) Nguyên liệu đ¿u cá lóc vẫn đÁm bÁo chÃt lượng trong 3 tháng bÁo quÁn l¿nh đông á -20±2°C thông qua các chỉ tiêu độ Ám,

pH, PV, TVB-N và tổng vi khuÁn hiếu khí Tuy nhiên, hiệu suÃt thÿy phân (DH) bằng alcalase, hiệu suÃt thu hồi protein (PR) cao và ổn định khi đ¿u cá lóc được bÁo quÁn l¿nh đông tái đa 2 tháng Đ¿u cá lóc không tiền xử lý lo¿i lipid trước khi thÿy phân bằng alcalase cho hiệu suÃt tách lipid, DH, PR và hàm lượng đ¿m amin (Naa) đều cao, có giá trị tương āng l¿n lượt là 78,4%; 38,5%; 48,7% và 11,6 g/L, trong khi hàm lượng đ¿m ammoniac thÃp 0,249 g/L Bên c¿nh đó, da cá lóc được tiền xử lý bằng dung dịch 0,1 M NaOH trong 6 giß thì hàm lượng protein còn l¿i thÃp là 24,5% với hiệu quÁ lo¿i protein phi collagen cao đ¿t 25,7% Trong khi đó, vÁy cá lóc được khử khoáng trong dung dịch EDTA-2Na có nồng độ 0,8 M trong 24 giß thì hàm lượng khoáng còn l¿i thÃp 1,99% và

hiệu quÁ khử khoáng lên đến 92,8%; (2) Quá trình thÿy phân đ¿u cá lóc để thu hồi protein hoàn toàn có thể thực hiện với việc sử dụng flavourzyme và alcalase Điều kiện thÿy phân bằng flavourzyme thích hợp nhÃt là nồng độ enzyme 120 U/g protein trong thßi gian thÿy phân 30 giß và nhiệt độ 50oC cho DH, PR và Naa cao tương āng là 39,1%; 49,9% và 6,49 g/L Trong khi đó, điều kiện thích hợp cho alcalase ho¿t động là nồng độ enzyme 40 U/g protein và thßi gian thÿy phân 30 giß á nhiệt độ 50oC với giá trị DH, PR

và Naa cao l¿n lượt là 40,8%; 50,2% và 13,0 g/L Khi kết hợp đồng thßi alcalase và flavourzyme, điều kiện thÿy phân đ¿u cá lóc tái ưu là á nhiệt độ 56°C trong thßi gian

30 giß, pH 7 và nồng độ enzyme alcalase và flavourzyme kết hợp đồng thßi là 179 U/g protein cho DH, PR và Naa cao tương āng là 50,29%; 65,43% và 13,09 g/L Việc tái ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp āng cho thÃy, có thể nâng cao khÁ năng thu hồi protein từ đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase (nồng độ là 51 U/g protein) trước và flavourzyme (nồng độ là 112 U/g protein) sau, vào thßi điểm bổ sung flavourzyme là 8,5 giß và thßi gian thÿy phân là 33 giß cho giá trị DH, PR và Naa cao tương āng là 53,05%; 66,68% và 14,01 g/L Giá trị DH, PR và Naa cao nhÃt và vị đắng cÿa dịch đ¿m thÿy phân thÃp nhÃt (1,86 điểm), tổng hàm lượng amino acid và tổng hàm lượng amino acid thiết yếu cÿa bột đ¿m thÿy phân cao nhÃt l¿n lượt là 80,59 g/100 g bột đ¿m và 24,56 g/100 g bột đ¿m khi protein từ đ¿u cá lóc được thÿy phân theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau Peptide có khái lượng phân tử nhß hơn 3 kDa chiếm 82,8% với điểm cÁm quan về vị đắng rÃt yếu là 1,42 điểm khi dịch đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc được lọc màng Amicon 3 Millipore với kích thước màng lọc 3 kDa Để tiết kiệm chi phí

lọc màng, dịch đ¿m thÿy phân không lọc màng có điểm cÁm quan về vị đắng yếu 1,86

điểm được sử dụng để sÁn xuÃt bột đ¿m thÿy phân; (3) Sử dụng dung dịch 0,6 M acetic acid để chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc trong thßi gian 3 ngày cho hiệu suÃt thu hồi collagen là 3,18% và màu sắc sáng với giá trị L* là 83,6 Bằng cách bổ sung pepsin với nồng độ enzyme là 0,1% (pha trong dung dịch đệm 0,6 M acetic acid) trong

thßi gian chiết tách 2 ngày có thể cÁi thiện hiệu suÃt thu hồi collagen lên đến 20,8% và màu sắc sáng với giá trị L* là 87,9 CÁ 2 mẫu collagen thành phÁm tát nhÃt được chiết tách bằng acetic acid và pepsin đều thuộc collagen lo¿i I thông qua kết quÁ phân tích điện di protein SDS-PAGE, hàm lượng amino acid và phổ FTIR, có độ hòa tan tát á pH

2 và nồng độ NaCl nhß hơn 0,4 M Collagen được chiết tách bằng acetic acid có hàm lượng imino acid (proline và hydroxyproline) là 22,6% và nhiệt độ biến tính là 35,78°C, trong khi hàm lượng imino acid là 20% và nhiệt độ biến tính là 34,09°C đái với collagen được chiết tách bằng pepsin Collagen thành phÁm từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc chiết tách bằng pepsin được thÿy phân bằng alcalase với nồng độ enzyme là 2% trong thßi gian thÿy phân là 3 giß cho hiệu suÃt thu hồi collagen thÿy phân và độ nhớt l¿n lượt là 98,6%

và 7,01 mPa.s; (4) Thßi h¿n sử dụng sÁn phÁm bột đ¿m thÿy phân được dự đoán bằng phương pháp gia tác cho h¿n sử dụng là 10,3 tháng á điều kiện bÁo quÁn là nhiệt độ không khí 30oC và độ Ám tương đái cÿa không khí 70% SÁn phÁm bột súp rau cÿ đ¿t giá trị cÁm quan tát (18,6 điểm) và cân bằng dinh dưỡng với hàm lượng protein, lipid, carbohydrate và năng lượng cung cÃp đ¿t l¿n lượt là 10,1%; 4,42%; 67,8% và 351,4 kcal/100 g, khi phái trộn 8% bột đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc và 24,9% bột kem béo thực vật SÁn phÁm nước ép dâu tằm giàu collagen có điểm cÁm quan, giá trị DPPH và hàm lượng protein hòa tan cao với giá trị tương āng l¿n lượt là 17,9 điểm; 60,1% và 26,5 mg/mL khi bổ sung 2% collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc vào nước ép Các kết quÁ nghiên cāu đã đóng góp dữ liệu khoa học về giÁi pháp tận dụng nguồn protein từ phụ phÁm cá lóc để t¿o các chế phÁm protein cũng như cho thÃy khÁ năng phát triển các sÁn phÁm thực phÁm từ chế phÁm protein

Tć khóa: Alcalase, chiết tách, collagen, flavourzyme, phụ phÁm cá lóc, thÿy phân

ASTRACT

Snakehead by-products with relatively high protein content are cheap resource and nutritional materials Therefore, determination of the technical parameters and optimization of the protein recovery process from snakehead heads, skins sand scales were conducted by using enzyme technology and extraction technique to produce rich-protein products such as hydrolyzed protein powder and collagen Simultaneously, the application of rich-protein products in the production of vegetable soup powders and rich-collagen juices has been performed very necessary, high scientific and practical significance Results achieved from the research have been summarized as following: (1) Snakehead heads still maintained good quality within 3 months stored at -20±2oC through moisture content, pH, PV, TVB-N and total aerobic bacteria However, the degree of hydrolysis (DH) by using alcalase and protein recovery (PR) were high and stable as storing snakehead heads at -20±2oC for up to 2 months Snakehead heads weren’t pre-treatment to remove lipid before hydrolysing by using alcalase gave high lipid removing efficiency, DH, PR and amino acid content (Naa) of 78.4%, 38.5%, 48.7% and 11.6 g/L, respectively whereas low ammonia content of 0.249 g/L Besides, pretreating fish skins in 0.1 M NaOH solution for 6 hours achieved low protein content

of 24.5% and non-collagen protein removement efficiency reached to 25.7% Meanwhile, low mineral content of 1.99% and high mineral removement efficiency of 92.8% when snakehead scales were demineralized in 0.8 M EDTA-2Na solution for 24 hours; (2) The hydrolysis of snakehead head for protein recovery was able to perform

by using flavourzyme and alcalase The most suitable hydrolysis conditions for flavourzyme with enzyme concentration of 120 U/g protein, hydrolysis time of 30 hours and temperature of 50oC gave high DH, PR and Naa of 39.1 %, 49.9% and 6.49 g/L, respectively Meanwhile, the enzyme concentration of 40 U/g of protein and the hydrolysis time of 30 hours at 50oC was suitable for alcalase to obtain high DH, PR and

Naa of 40.8%, 50.2% and 13.0 g/L, respectively When combining alcalase and flavourzyme with the optimum hydrolysis conditions for snakehead head at 56°C for 30 hours, pH 7, alcalase and flavourzyme concentration of 179 U/g protein achieved high

DH, PR and Naa of 50.29%, 65.43% and 13.09 g/L, respectively The optimization by the response surface method showed that it is possible to improve hydrolyzed protein recovery from snakehead fish by adding alcalase (concentration of 51 U/g protein) first and flavourzyme (concentration of 112 U/g protein) after, at the flavourzyme addition time of 8.5 hours and hydrolysis time of 33 hours, which gave the high DH, PR and Naa

of 53.05%, 66.68% and 14.01 g/L, respectively Snakehead heads were hydrolyzed by adding alcalase first and flavourzyme after gave the highest DH, PR, Naa and lowest bitter taste score in hydrolysate (1.86 points), the highest total amino acid and total essential amino acid contents of 80.59 g/100 g powder and 24.56 g/100 g powder, respectively Peptides with molecular weight less than 3 kDa accounted for 82.8% with

a very weak bitter taste score of 1.42 points when protein hydrolysate from snakehead

heads was filtered with an Amicon - Millipore membrane with filter size 3 kDa The unfiltered protein hydrlysate with a weak bitter taste score of 1.86 points was used to produce hydrolyzed protein powder (HPP) to save cost of membrane filtration; (3) Collagen extraction from skins and scales mixtures of snakehead fish in 0.6 M acetic acid solution for 3 days gave collagen yield of 3.18% and bright color with L* value of 83.6 Besides, extracting collagen from snakehead skins and scales mixtures in 0.1% pepsin (preparing in 0.6 M acetic acid solution) for 2 days gave high collagen yield of 20.8% with light color (L*= 87.9) Both of collagen products producing by acetic acid and pepsin were identified as type I collagen throught SDS-PAGE profile, amino acid composition, FTIR and the maximal solubility at pH 2 and NaCl concentration < 0.4 M Collagen product producing by acetic acid had imino acid content (proline and hydroxyproline) of 22.6% and denaturation temperature of 35.78°C, whereas imino acid content of 20% and denaturation temperature of 34.09°C as collagen product producing

by pepsin Hydrolyzing collagen from snakehead scale and skin mixtures by using alcalase with enzyme concentration of 2% for 3 hours gave the highest hydrolyzed collagen yield of 98.6% and viscosity of 7.01 mPa.s; (4) The shelf life of HPP was predicted by accelerated shelf-life testing method (ASLT) of 10.3 months at storage conditions such as storage temperature of 30oC and humidity of 70% Application of HPP from snakehead heads to produce vegetable soup powder with good sensory value (18.6 points) and nutritional balance with protein, lipid, carbohydrate content and energy

of 10.1%; 4.42%, 67.8% and 351.4 kcal/100 g, respectively when mixing 8% HPP from snakehead head and 24.9% vegetable fat cream powder The rich-collagen mulberry juice product had high sensory score, DPPH value and soluble protein content of 17.9 points, 60.1% and 26.5 mg/mL, respectively when adding 2% hydrolyzed collagen from snakehead scale and skin mixtures into the mulberry juice The research had contributed

to scientific data on the solution for utilizing protein sources from snakehead products to produce protein products as well as showing the possibility of developing food products from protein products

by-Keywords: Alcalase, collagen, extraction, flavourzyme, hydrolysis, snakehead

by-products

M ĀC LĀC

Tóm t Ít iii

Astract v

L åi cam đoan vii

Danh sách b Áng xi

Danh sách hình xi

Danh sách t ć vi¿t tÍt xv

C h°¢ng 1: Giãi thißu 1

1.1 Đặt vÃn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cāu 2

1.2.1 Mục tiêu chung 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Nội dung nghiên cāu 2

1.4 Đái tượng và ph¿m vi nguyên cāu 3

1.5 Ý nghĩa cÿa luận án 3

1.6 Điểm mới cÿa luận án 3

C h°¢ng 2: Táng quan tài lißu 4

2.1 Giới thiệu về cá lóc và phụ phÁm cá 4

2.1.1 Sơ lược về cá lóc (Channa striata) 4

2.1.2 Thành ph¿n dinh dưỡng cÿa thịt và phụ phÁm cá lóc 5

2.1.3 Phụ phÁm cá trong quá trình chế biến 7

2.2 Nguyên lý các quá trình tiền xử lý phụ phÁm cá 9

2.2.1 Quá trình tiền xử lý lo¿i lipid từ phụ phÁm cá 9

2.2.2 Quá trình xử lý lo¿i các hợp chÃt phi collagen từ phụ phÁm cá 11

2.2.3 Quá trình xử lý lo¿i khoáng từ phụ phÁm cá 12

2.3 Enzyme protease thương m¿i và āng dụng thÿy phân protein 13

2.3.1 Alcalase 13

2.3.2 Flavourzyme 13

2.3.3 Hiệu suÃt thÿy phân và hiệu suÃt thu hồi protein 15

2.3.4 Đặc tính dinh dưỡng cÿa bột đ¿m thÿy phân từ phụ phÁm thÿy sÁn 15

2.3.5 Āng dụng bột đ¿m thÿy phân trong sÁn xuÃt sÁn phÁm thực phÁm 17

2.4 Quá trình chiết tách collagen từ phụ phÁm cá 18

2.4.1 Sơ lược về collagen 18

2.4.2 Quá trình chiết tách collagen 19

2.4.3 Collagen thÿy phân và āng dụng trong sÁn xuÃt đồ uáng giàu collagen 21

2.5 Nghiên cāu trong và ngoài nước 22

2.5.1 Nghiên cāu về thÿy phân protein bằng protease 22

2.5.2 Nghiên cāu về chiết tách collagen 25

C h°¢ng 3: Ph°¢ng pháp nghiên cąu 27

3.1 Phương tiện nghiên cāu 27

3.1.1 Địa điểm và thßi gian thí nghiệm 27

3.1.2 Dụng cụ, thiết bị 27

3.1.3 Enzyme và hóa chÃt 28

3.2 Nguyên liệu và chuÁn bị nguyên liệu 29

3.2.1 Nguyên liệu 29

3.2.2 ChuÁn bị mẫu thí nghiệm 29

3.3 Phương pháp nghiên cāu 29

3.3.1 Phương pháp phân tích và đo đ¿c các chỉ tiêu 29

3.3.2 Phương pháp thu thập và xử lý sá liệu 30

3.4 Phương pháp bá trí thí nghiệm 31

3.4.1 Xác định thành ph¿n hóa học cÿa phụ phÁm cá lóc 32

3.4.2 Nội dung 1: Xác định điều kiện tiền xử lý và trữ đông phụ phÁm cá lóc 32

3.4.3 Nội dung 2: Xác định điều kiện thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc bằng alcalase và flavourzyme 35

3.4.4 Nội dung 3: Nghiên cāu chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc bằng acetic acid và pepsin 43

3.4.5 Nội dung 4: KhÁo sát khÁ năng āng dụng các chế phÁm protein từ phụ phÁm cá lóc trong sÁn xuÃt sÁn phÁm thực phÁm 49

C h°¢ng 4: K¿t quÁ và thÁo luËn 53 4.1 Thành ph¿n khái lượng và hóa học cÿa phụ phÁm cá lóc 53

4.2 Nghiên cāu điều kiện tiền xử lý và trữ đông phụ phÁm cá lóc 54

4.2.1 Ành hưáng cÿa thßi gian trữ đông đến chÃt lượng nguyên liệu và hiệu suÃt thu hồi protein từ đ¿u cá lóc bằng alcalase 54

4.2.2 Ành hưáng cÿa nồng độ NaOH và thßi gian ngâm đến khÁ năng khử protein phi collagen từ da cá lóc 59

4.2.3 Ành hưáng cÿa thßi gian ngâm và nồng độ dung dịch EDTA-2Na đến khÁ năng khử khoáng trên vÁy cá lóc 61

4.3 Xác định điều kiện thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc thích hợp bằng alcalase và flavourzyme 63

4.3.1 Ành hưáng cÿa điều kiện thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc bằng flavourzyme 63 4.3.2 Ành hưáng cÿa điều kiện thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc bằng alcalase 67

4.3.3 Tái ưu hóa điều kiện thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc khi kết hợp đồng thßi alcalase và flavourzyme 70

4.3.4 Ành hưáng cÿa thßi điểm bổ sung flavourzyme trong quá trình thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 78

4.3.5 Tái ưu hóa điều kiện thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 79

4.4 Nghiên cāu chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 97

4.4.1 Ành hưáng cÿa nồng độ acetic acid đến khÁ năng chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 97

4.4.2 Ành hưáng cÿa thßi gian ngâm acetic acid đến khÁ năng chiết tách collagen từ

hỗn hợp da-vÁy cá lóc 100

4.4.3 Ành hưáng cÿa nồng độ pepsin kết hợp với acetic acid đến hiệu suÃt thu hồi, màu sắc và phổ FTIR cÿa collagen chiết tách từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 102

4.4.4 Ành hưáng cÿa thßi gian ngâm pepsin đến hiệu suÃt thu hồi, màu sắc và phổ FTIR cÿa collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 104

4.5 Dự đoán thßi h¿n sử dụng bột đ¿m thÿy phân và xác định tỷ lệ phái trộn bột đ¿m thÿy phân trong sÁn xuÃt bột súp rau cÿ 118

4.6 SÁn xuÃt nước ép giàu collagen bổ sung collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 130

4.6.1 Ành hưáng cÿa tỷ lệ collagen thÿy phân và lo¿i nước ép đến chÃt lượng sÁn phÁm nước ép giàu collagen 130

4.6.2 Đề xuÃt quy trình sÁn xuÃt nước ép dâu tằm giàu collagen bổ sung collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 132

C h°¢ng 5: K¿t luËn và đÁ xuÃt 134

5.1Kết luận 134

5.2 Đề xuÃt 134

Tài li ßu tham khÁo 136

Ph ā lāc A: Ph°¢ng pháp phân tích 155

Ph ā lāc B: Thßng kê 164

DANH SÁCH BÀNG

BÁng 2.1: Thành ph¿n dinh dưỡng cÿa thịt cá lóc (g/100 g) á một sá quác gia 5

BÁng 2.2 Thành ph¿n hóa học cÿa phụ phÁm cá lóc 7

BÁng 2.3: Thành ph¿n hóa học cÿa bột đ¿m thÿy phân từ phụ phÁm thÿy sÁn 16

BÁng 3.1: Phương pháp phân tích và đo đ¿c các chỉ tiêu 29

BÁng 4.1: Tỷ lệ phân bá các thành ph¿n phụ phÁm cá lóc 53

BÁng 4.2: Thành ph¿n hóa học cÿa đ¿u, da, vÁy cá lóc 53

BÁng 4.3: Ành hưáng cÿa thßi gian trữ đông á -20±2oC đến độ Ám, PV, pH, TVB-N và TVKHK cÿa đ¿u cá lóc 55

BÁng 4.4: Ành hưáng cÿa thßi gian bÁo quÁn l¿nh đông đ¿u cá lóc đến DH, PR, NNH3, NNH3/NTS 56

BÁng 4.5: Ành hưáng phương pháp tiền xử lý lo¿i lipid đến hiệu suÃt tách lipid, DH, PR, Naa, NNH3 57

BÁng 4.6: Ành hưáng cÿa nồng độ NaOH và thßi gian ngâm đến hàm lượng protein còn l¿i và hiệu quÁ lo¿i protein phi collagen từ da cá lóc 60

BÁng 4.7: Ành hưáng cÿa nồng độ EDTA-2Na và thßi gian ngâm đến hàm lượng khoáng còn l¿i và hiệu quÁ khử khoáng từ vÁy cá lóc 62

BÁng 4.8: Ành hưáng cÿa nồng độ flavourzyme đến Naa, DH, PR 63

BÁng 4.9: Ành hưáng cÿa thßi gian thÿy phân bằng flavourzyme đến Naa, PR và DH 64 BÁng 4.10: Ành hưáng nhiệt độ thÿy phân bằng flavourzyme đến Naa, PR và DH 66

BÁng 4.11: Ành hưáng cÿa nhiệt độ thÿy phân bằng alcalase đến Naa, PR và DH 69

BÁng 4.12: Ma trận quy ho¿ch thực nghiệm điều kiện thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc khi kết hợp đồng thßi alcalase và flavourzyme theo thiết kế Draper-Lin small composite design 70

BÁng 4.13: Ành hưáng cÿa các nhân tá đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu DH 71 BÁng 4.14: Ành hưáng các nhân tá đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu PR 71

BÁng 4.15: Ành hưáng các nhân tá đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu Naa 72

BÁng 4.16: Giá trị tái ưu cÿa từng hàm mục tiêu với các điều kiện thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc khi kết hợp đồng thßi alcalase và flavourzyme 74

BÁng 4.17: Giá trị tái ưu điều kiện thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc 77

BÁng 4.18: Ành hưáng cÿa thßi điểm bổ sung flavourzyme đến Naa, PR, DH 78

BÁng 4.19: Ma trận quy ho¿ch thực nghiệm điều kiện thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 79

BÁng 4.20: Ành hưáng cÿa các nhân tá đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hiệu suÃt thÿy phân (DH) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 80

BÁng 4.21: Ành hưáng các nhân tá đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hiệu suÃt thu hồi protein (PR) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 80

BÁng 4.22: Ành hưáng các nhân tá đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hàm lượng đ¿m amin (Naa) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 81

BÁng 4.23: Giá trị tái ưu cÿa từng hàm mục tiêu với các điều kiện thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 83

BÁng 4.24: Giá trị tái ưu điều kiện thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc theo trình tự

bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 86

BÁng 4.25: So sánh hiệu quÁ thÿy phân bằng enzyme khác nhau 87

BÁng 4.26: Thành ph¿n amino acid cÿa sÁn phÁm bột đ¿m thÿy phân thu được khi thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc bằng enzyme khác nhau 90 BÁng 4.27: Tỷ lệ thu hồi (TLTH) protein và điểm vị cÿa dịch đ¿m thÿy phân theo kích thước màng lọc 92 BÁng 4.28: Thành ph¿n hóa học, vi sinh và kim lo¿i nặng cÿa bột đ¿m thÿy phân từ đ¿u

cá lóc 96 BÁng 4.29: Ành hưáng cÿa nồng độ acetic acid đến HSTH và màu sắc cÿa collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 97 BÁng 4.30: Ành hưáng thßi gian ngâm acetic acid đến HSTH và màu sắc collagen 100

BÁng 4.31: Ành hưáng cÿa nồng độ pepsin đến HSTH và màu sắc cÿa collagen 102

BÁng 4.32: Ành hưáng cÿa thßi gian ngâm pepsin đến HSTH và màu sắc collagen 104

BÁng 4.33: HSTH, màu sắc và độ nhớt collagen được chiết tách bằng acetic acid và pepsin 106 BÁng 4.34: Thành ph¿n amino acid cÿa collagen chiết tách từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc bằng acetic acid và pepsin 108 BÁng 4.35: Chỉ tiêu chÃt lượng cÿa collagen thành phÁm từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 114 BÁng 4.36: Ành hưáng cÿa nồng độ alcalase và thßi gian thÿy phân collagen đến hiệu suÃt thu hồi và độ nhớt cÿa collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 115 BÁng 4.37: Ành hưáng cÿa nồng độ alcalase và thßi gian thÿy phân collagen đến màu sắc cÿa collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 116 BÁng 4.38: Độ Ám (%) cÿa sÁn phÁm bột đ¿m theo thßi gian bÁo quÁn á 3 mác nhiệt độ (30, 50, 70oC) và độ Ám không khí 70% và 90% 118

BÁng 4.39: Aw cÿa sÁn phÁm bột đ¿m thÿy phân theo thßi gian bÁo quÁn á 3 mác nhiệt

độ (30, 50, 70oC) và độ Ám không khí 70% và 90% 120

BÁng 4.40: Giá trị lnk á ba mác nhiệt độ (30, 50, 70oC) và độ Ám không khí 70% và 90% 123 BÁng 4.41: Kết quÁ dự đoán thßi h¿n sử dụng cÿa bột đ¿m á nhiệt độ không khí (30 và

4oC) và độ Ám không khí (70 và 90%) 124 BÁng 4.42: CÁm quan, độ nhớt và hàm lượng protein hòa tan theo tỷ lệ chế phÁm bột đ¿m thÿy phân (1): bột kem béo thực vật (2) 126 BÁng 4.43: Độ Ám, khoáng, protein, lipid cÿa bột súp rau cÿ theo tỷ lệ (%) bột đ¿m thÿy phân (1): bột kem béo thực vật (2) 127 BÁng 4.44: ChÃt lượng sÁn phÁm bột súp rau cÿ 128

BÁng 4.45: Ành hưáng cÿa lo¿i nước ép và tỷ lệ collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy

cá lóc đến DPPH, hàm lượng protein hòa tan và cÁm quan 130

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Cá lóc đen, đ¿u, da và vÁy cá lóc 5

Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cāu tổng quát 31

Hình 3.2: Sơ đồ bá trí thí nghiệm nội dung 2 36

Hình 3.3: Sơ đồ bá trí thí nghiệm nội dung 3 44

Hình 3.4: Sơ đồ bá trí thí nghiệm nội dung 4 49

Hình 4.1: Naa theo thßi gian thÿy phân đ¿u cá lóc á nồng độ alcalase khác nhau 67

Hình 4.2: DH và PR theo thßi gian thÿy phân đ¿u cá á nồng độ alcalase khác nhau 67

Hình 4.3: Đồ thị bề mặt đáp āng thể hiện tương tác các yếu tá đến hiệu quÁ quá trình thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc khi kết hợp đồng thßi alcalase và flavourzyme 75

Hình 4.4: Đồ thị đưßng đồng điểm thể hiện tương tác các yếu tá đến hiệu quÁ cÿa quá trình thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc khi kết hợp đồng thßi alcalase và flavourzyme 76 Hình 4.5: Đồ thị bề mặt đáp āng thể hiện tương tác cÿa các yếu tá đến hiệu quÁ quá trình thÿy phân đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 84

Hình 4.6: Đồ thị đưßng đồng điểm thể hiện tương tác cÿa các yếu tá đến hiệu quÁ quá trình thÿy phân đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 85

Hình 4.7: Mẫu SDS-PAGE cÿa Marker và protein từ đ¿u cá lóc được thÿy phân theo các điều kiện bổ sung enzyme khác nhau 88

Hình 4.8: Quy trình sÁn xuÃt bột đ¿m thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc 95

Hình 4.9: SÁn phÁm bột đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc 97

Hình 4.10: Phổ FTIR cÿa collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc á nồng độ acetic acid khác nhau 99

Hình 4.11: Phổ FTIR cÿa collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc theo thßi gian chiết tách khác nhau bằng acetic acid 101

Hình 4.12: Phổ FTIR cÿa collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc theo nồng độ pepsin 104

Hình 4.13: Phổ FTIR collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá theo thßi gian ngâm pepsin 105

Hình 4.14: Nhiệt độ biến tính cÿa collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc được chiết tách bằng acetic acid (a) và pepsin (b) 109

Hình 4.15: SDS-PAGE cÿa collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 109

Hình 4.16: Độ hòa tan cÿa collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc được chiết tách bằng acetic acid và pepsin á pH 1-10 (a) và nồng độ NaCl từ 0,2-1,2 M (b) 110

Hình 4.17: Quy trình trích ly collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc bằng pepsin 113

Hình 4.18: Chế phÁm collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 114

Hình 4.19: Phổ FTIR cÿa collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 117

Hình 4.20: Độ hòa tan cÿa collagen thÿy phân từ hỗn hợp da vÁy cá lóc á pH 1-10 (a) và nồng độ NaCl từ 0,2 3 1,2 M (b) 117

Hình 4.21: Đồ thị (A/t) biểu diễn sự thay đổi độ Ám bột đ¿m (A) theo thßi gian bÁo quÁn (t) á ba mác nhiệt độ và độ Ám không khí 70% (a) và 90% (b) 122

Hình 4.22: Đồ thị (1/A-t) biểu diễn sự thay đổi 1/A theo thßi gian bÁo quÁn (t) 122

á ba mác nhiệt độ và độ Ám không khí 70% (c) và 90% (d) 122

Hình 4.23: Đồ thị phương trình Arrhenius với độ Ám không khí 70% (e) và độ Ám không khí 90% (f) 123 Hình 4.24: Giá trị L* (a), a* (b), b* (c) và E (d) bột đ¿m theo thßi gian bÁo quÁn 125 Hình 4.25 Sơ đồ quy trình sÁn xuÃt bột súp rau cÿ bổ sung bột đ¿m từ đ¿u cá lóc 129 Hình 4.26: SÁn phÁm bột súp rau cÿ bổ sung bột đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc 130 Hình 4.27: Sơ đồ quy trình sÁn xuÃt nước ép dâu tằm giàu collagen bổ sung collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 132 Hình 4.28: Nước ép dâu tằm giàu collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc 133

DANH SÁCH TĆ VI¾T TÌT

ASLT Thử nghiệm gia tác (Accelerated Shelf-Life Testing, ASLT) EDTA-2Na Ethylendiamin Tetraacetic Acid Disodium

Cfu Đơn vị đếm khuÁn l¿c (Colony forming unit)

DH Hiệu suÃt thÿy phân (Degree of hydrolysis)

DPPH KhÁ năng khử gác tự do DPPH (2, 2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl) DSC Phân tích nhiệt quét vi sai (Differential scanning calorimetry) ĐBSCL Đồng bằng Sông Cửu Long

ĐTBCTL Điểm trung bình có khái lượng

FPP Bột đ¿m thÿy phân (Fish protein powder)

FTIR Fourier Transform infrared spectroscopy

HSTH Hiệu suÃt thu hồi

kDa Kilo Dalton

SDS-PAGE Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis

(điện di gel polyacrylamide sử dụng sodium dodecyl sulfate) TAA Tổng hàm lượng amino acid (Total amino acids)

TCN Tiêu chuÁn ngành

TCVN Tiêu chuÁn Việt Nam

TEAA Tổng hàm lượng amino acid thiết yếu (Total essential amino

acids) TLTH Tỷ lệ thu hồi

TVB-N Tổng lượng nitơ bazơ bay hơi (Total volatile basic nitrogen) TVKHK Tổng vi khuÁn hiếu khí

v/v Thể tích/ thể tích (Volume/volume)

w/v Khái lượng/ thể tích (Weight/volume)

w/w Khái lượng/ khái lượng (Weight/weight)

CH¯¡NG 1: GIâI THIÞU 1.1 Đặt vÃn đÁ

Cá lóc (Channa striata) được nuôi phổ biến á Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL)

bái chÃt lượng thịt thơm ngon và giá thành hợp lý nên sÁn lượng cá lóc nuôi ngày càng

gia tăng (Hien at el., 2017; Duong at el., 2019) Việc phát triển m¿nh mẽ nghề nuôi cá

lóc thúc đÁy yêu c¿u cÃp thiết phát triển hơn nữa các sÁn phÁm chế biến như mắm, khô, chà bông và chÁ cá lóc Tuy nhiên, trong quá trình chế biến sÁn phÁm khô cá lóc, hiệu suÃt thu hồi thịt cá chỉ xÃp xỉ 60% (Nguyễn Văn Mưßi & Tr¿n Thanh Trúc, 2016), dẫn đến thÁi ra một lượng lớn phụ phÁm gồm đ¿u, xương, da, vây, vÁy, nội t¿ng và được bán với giá thÃp trực tiếp t¿i các cơ sá sÁn xuÃt khô, các chợ (Tr¿n Thanh Trúc & Nguyễn Văn Mưßi, 2019) Bên c¿nh đó, phụ phÁm cá lóc chāa hàm lượng protein tương đái cao 13,58% (Ung Minh Anh Thư, 2018) Do đó, việc tận dụng nguồn phụ phÁm giá thành thÃp này để t¿o ra những chế phÁm protein có giá trị kinh tế cao hơn đã được thực hiện

là c¿n thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao

Āng dụng enzyme protease để thÿy phân phụ phÁm cá là cách tiếp cận hiệu quÁ và được āng dụng rộng rãi (Kristinsson & Rasco, 2000a) Quá trình thÿy phân protein bằng protease có thể được thực hiện bái enzyme riêng lẻ, kết hợp hoặc thÿy phân 2 giai đo¿n

(Chiang at el., 2019) Trong nhóm protease thì alcalase có ho¿t tính endopeptidase có nguồn gác từ vi khuÁn Bacillus licheniformis (Gupta at el., 2002), nhß vào ho¿t tính

endopeptidase cÿa alcalase cắt liên kết peptide bên trong phân tử protein đem l¿i hiệu quÁ thÿy phân và hiệu suÃt thu hồi protein cao (Guerard at el., 2001; Ovissipour at el.,

2012; Salwanee at el., 2013; Nguyễn Văn Mưßi & Hà Thị Thụy Vy, 2018; Nguyễn Chí Thanh và ctv., 2019) Bên c¿nh đó, flavourzyme có cÁ ho¿t tính endopeptidase và exopeptidase nhưng chÿ yếu là exopeptidase, có nguồn gác từ Aspergillus oryzae SÁn

phÁm thÿy phân có vị đắng giÁm đáng kể nhß vào ho¿t tính exopeptidase cÿa flavourzyme, thÿy phân từ đ¿u amin cÿa protein hoặc peptide (Đỗ Trọng Sơn và ctv., 2013; Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014; Chiang at el., 2019) Do đó, một sá nghiên cāu đã

sử dụng kết hợp endopeptidase và exopeptidase nhằm tăng hiệu suÃt thÿy phân và giÁm

vị đắng cÿa sÁn phÁm thÿy phân như kết hợp alcalase và flavourzyme (Klompong at el.,

2008; Đỗ Thị Thanh Thÿy & Nguyễn Anh TuÃn, 2017; Senadheera at el., 2021) Tuy

nhiên, sử dụng kết hợp hai lo¿i enzyme có thể dẫn đến enzyme này là cơ chÃt cÿa enzyme kia và ngược l¿i Vì vậy, Nguyễn Thị Mỹ Hương (2019) đã nghiên cāu thÿy phân theo trình tự bổ sung endopeptidase trước và exopeptidase sau để thu được dịch đ¿m có hiệu suÃt thÿy phân cao

Trên thế giới nguồn nguyên liệu chính để sÁn xuÃt collagen chÿ yếu từ da heo và xương bò Tuy nhiên, sự bùng nổ cÿa bệnh bò điên và lá mồm long móng á heo đã dẫn đến sự suy giÁm nguồn nguyên liệu sÁn xuÃt collagen từ động vật có vú

(Kittiphattanabawon at el., 2005) Chính vì thế, việc tìm nguồn nguyên liệu để sÁn xuÃt

collagen an toàn, nguy cơ truyền bệnh thÃp và không bị ràng buộc tôn giáo (Nalinanon

at el., 2007) cũng được quan tâm Trong đó phụ phÁm từ quá trình chế biến thÿy sÁn có thể đáp āng những điều này, điển hình là da và vÁy cá (Kittiphattanabawon at el., 2015) Tuy nhiên, để có thể chiết tách được collagen thành phÁm có chÃt lượng cao phụ thuộc vào nhiều yếu tá như bước tiền xử lý lo¿i protein phi collagen từ da cá (Shon at el.,

2011; Lê Phan Thùy H¿nh & Tr¿n Quyết Thắng, 2017; Nguyễn Công Bỉnh & Tr¿n

Phương Kiều, 2019) và khử khoáng từ vÁy cá (Zhang at el., 2010; Matmaroh at el., 2011; Bellali at el., 2016) Hơn nữa, công đo¿n quyết định đến chÃt lượng collagen là

công đo¿n chiết tách Trong đó, acetic acid đã được nhiều nhà nghiên cāu sử dụng vì cho hiệu quÁ chiết tách collagen tát (Duan at el., 2009; Tr¿n Thị Huyền và ctv., 2012;

Liu at el., 2015a; Sun at el., 2019a) Bên c¿nh đó, pepsin cũng đã được chāng minh rằng

có thể cÁi thiện hiệu suÃt chiết tách collagen khi kết hợp với acetic acid (Heu at el., 2010;

Huang at el., 2011; Kumar & Nazeer, 2013; Pamungkas at el., 2019; Pei at el., 2019)

Tuy nhiên, nghiên cāu thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc bằng alcalase và flavourzyme riêng lẻ, kết hợp hoặc thÿy phân 2 giai đo¿n, chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc bằng acetic acid và pepsin chưa được nghiên cāu Từ nhu c¿u cÃp thiết trên, vÃn đề đÁy m¿nh nghiên cāu thu hồi protein từ đ¿u, da và vÁy cá lóc để sÁn xuÃt

chế phÁm bột đ¿m thÿy phân và collagen, đồng thßi āng dụng các chế phÁm protein trong sÁn xuÃt thực phÁm là hướng đi phù hợp

1.2 Māc tiêu nghiên cąu

1.2.1 Māc tiêu chung

Xác định các thông sá kỹ thuật và tái ưu hóa quá trình thu nhận protein từ đ¿u, da

và vÁy cá lóc để chế biến các chế phÁm giàu protein theo định hướng xây dựng quy trình sÁn xuÃt bột đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc bằng alcalase và flavourzyme; collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc bằng acetic acid và pepsin Đồng thßi āng dụng các chế phÁm giàu protein trong sÁn xuÃt sÁn phÁm bột súp rau cÿ và nước ép giàu collagen

- Dự đoán được thßi gian bÁo quÁn cho phép đái với chế phÁm giàu protein thu nhận từ phụ phÁm cá lóc và bước đ¿u āng dụng để chế biến một sá sÁn phÁm thực phÁm

1.3 Nái dung nghiên cąu

Dựa trên mục tiêu được đặt ra, nghiên cāu tiến hành thực hiện các nội dung:

- KhÁo sát điều kiện tiền xử lý và trữ đông phụ phÁm cá lóc

- Xác định các điều kiện thÿy phân thích hợp để thu hồi protein từ đ¿u cá lóc bằng alcalase và flavourzyme

- Nghiên cāu điều kiện chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc bằng acetic acid và pepsin

- Dự đoán thßi h¿n sử dụng bột đ¿m thÿy phân và xác định tỷ lệ phái trộn bột đ¿m thÿy phân trong sÁn xuÃt bột súp rau cÿ

- Xác định tỷ lệ collagen thÿy phân bổ sung trong sÁn xuÃt nước ép giàu collagen

1.4 Đßi t°ÿng và ph¿m vi nguyên cąu

Đái tượng nghiên cāu cÿa luận án là đ¿u, da và vÁy cá lóc

Ph¿m vi nghiên cāu là tái ưu hóa quá trình thÿy phân thu hồi protein từ đ¿u cá lóc bằng alcalase và flavourzyme để sÁn xuÃt chế phÁm bột đ¿m thÿy phân Đồng thßi, chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc bằng acetic acid và pepsin Ngoài ra, āng dụng chế phÁm bột đ¿m thÿy phân trong sÁn xuÃt sÁn phÁm bột súp rau cÿ và collagen thÿy phân trong sÁn xuÃt nước ép giàu collagen đã được thực hiện

1.5 Ý ngh*a căa luËn án

Ý nghĩa khoa học:

- Phát triển sÁn phÁm protein chÃt lượng cao như peptide, amino acid, collagen dễ tiêu hóa dùng trong thực phÁm cho dinh dưỡng ngưßi bằng công nghệ enzyme, kết hợp giữa enzyme và hóa học đem l¿i hiệu quÁ cao từ phụ phÁm đ¿u, da, vÁy cá lóc

- Nghiên cāu đã xác định được giá trị gia tăng cao cÿa ngành nông nghiệp nuôi và thương m¿i cá lóc cÿa Việt Nam

1.6 ĐiÃm mãi căa luËn án

- Luận án cho thÃy khÁ năng thực tế cao cÿa giÁi pháp t¿o ra sÁn phÁm giàu protein

từ phụ phÁm đ¿u, da và vÁy cá lóc và đánh giá tính khÁ thi āng dụng trong thực phÁm

- Nâng cao giá trị cÿa phụ phÁm chế biến cá lóc thông qua t¿o ra sÁn phÁm có giá trị cao

- Giúp định hướng chế biến các sÁn phÁm thực phÁm từ cá lóc không phụ phÁm

CH¯¡NG 2: TàNG QUAN TÀI LIÞU 2.1 Gi ãi thißu vÁ cá lóc và phā phÇm cá

2.1.1 S¢ l°ÿc vÁ cá lóc (Channa striata)

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) rÃt đa d¿ng về các lo¿i hình thÿy vực với hơn 1.700 loài cá đã được định danh, chỉ riêng cá nội địa đã có 173 loài thuộc 13 bộ

Một trong những bộ cá nội địa góp ph¿n t¿o nên tính đa d¿ng về thành ph¿n loài đó là

bộ cá vược (Perciformes) Đa sá các loài cá thuộc bộ cá vược được các nhà nghiên cāu trong và ngoài nước quan tâm do chúng có kích thước lớn, thịt ngon, sāc sáng cao, nên nhiều loài đã trá thành đái tượng khai thác và nuôi quan trọng (Tiền HÁi Lý, 2016) Trong đó, Trà Vinh có diện tích nuôi cá lóc lớn nhÃt ĐBSCL với khoÁng 1.500 hộ nuôi trên tổng diện tích 450 ha Tính đến cuái năm 2022, Trà Vinh đã thu ho¿ch sÁn lượng

cá lóc ước đ¿t g¿n 52.000 tÃn (Hồ ThÁo, 2023) Ph¿n lớn các nghiên cāu tập trung vào

họ cá lóc Channidae Channidae có 2 giáng bao gồm Channa và Parachanna Giáng

Channa chiếm ưu thế với hơn 27 loài và phân bá h¿u hết các nước Châu Á, trong khi giáng Parachanna chỉ có 3 loài và phân bá chÿ yếu á khu vực Châu Phi Từ rÃt lâu, chúng đã trá thành đái tượng quan trọng trong nghề đánh bắt cá và trong những thập niên g¿n đây, một sá loài đã được đưa vào nuôi phổ biến á Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Campuchia, Trung Quác và Đông Nam Á (Courtenay & Williams, 2004) à Việt Nam, họ cá lóc (Channidae) có 8 loài, trong đó á ĐBSCL có 4 loài là cá lóc đen (Channa

striata Bloch, 1797), cá lóc bông (Channa micropeltes Cuvier, 1831), cá dày (Channa lucius Cuvier, 1831) và cá chành d ục (Channa gachua Hamilton, 1822) (Nguyễn Văn

HÁo và ctv., 2012) Cá họ Channidae sáng phổ biến á ruộng, kênh r¿ch, ao hồ, đ¿m, sông ngòi, thích nghi được với môi trưßng nước đục, tù, có thể chịu đựng được nhiệt độ trên 30oC Cá có thể sáng trong môi trưßng nước ngọt và nước lợ với độ mặn 8-12‰,

pH thích hợp 6,3-7,5; nhiệt độ phù hợp cho tăng trưáng cÿa cá 25 - 30oC (Đỗ Thị Thanh

Hương và ctv., 2020) Đặc biệt, cá lóc có cơ quan hô hÃp khí trßi là màng nh¿y xoang

miệng h¿u, nên ngoài việc sử dụng oxy có trong nước cá lóc còn có khÁ năng lÃy oxy

trực tiếp ngoài không khí Do đó, cá lóc có thể sáng trong môi trưßng chật hẹp, điều

kiện nước dơ bÁn và thiếu oxy Đây là điểm ưu thế để phát triển loài cá này á các mô hình nuôi thâm canh trong lồng bè và trong ao (Nguyễn Thanh Long, 2017)

Cá lóc đen (Channa striata Bloch, 1797) là loài bÁn địa, có giá trị kinh tế, phân bá

trong nhiều thÿy vực á ĐBSCL và Đông Nam Á, thịt cá thơm ngon và có giá trị dinh dưỡng cao, nên được ngưßi tiêu dùng ưa chuộng Do đó, loài cá này hiện là một trong những đái tượng được nuôi phổ biến với nhiều mô hình khác nhau như trong ao đÃt, ao nổi, lồng bè có thể nuôi thâm canh, bán thâm canh hoặc kết hợp á các tỉnh ĐBSCL (Nguyễn Thanh Long, 2017) Cá lóc đen được phân lo¿i cụ thể như sau:

Tên tiếng Anh: Snakehead fish

Tên khoa học: Channa striata Bloch, 1797

Cá lóc đen (Channa striata Bloch, 1797) theo phân lo¿i khoa học:

2.1.2 Thành phÅn dinh d°ỡng căa thát và phā phÇm cá lóc

Cá lóc là loài cá có thịt thơm ngon, cÃu trúc mềm, thịt cá có giá trị dinh dưỡng với hàm lượng protein cao và lipid thÃp Hàm lượng protein cÿa thịt cá lóc á một sá quác gia khá cao (BÁng 2.1), dao động từ 15 - 21%, độ Ám cao 77 - 81%, hàm lượng lipid và hàm lượng tro á māc thÃp tương āng l¿n lượt là 0,4 - 2,63% và 1,02-1,85% (Nurhasan

at el., 2010; Firlianty, 2013; Kulachi at el., 2014; Nguyen at el., 2019)

BÁng 2.1: Thành ph¿n dinh dưỡng cÿa thịt cá lóc (g/100 g) á một sá quác gia

Hình 2.1: Cá lóc đen, đ¿u, da và vÁy cá lóc

Theo Delbarre-Ladrat at el (2006) khoÁng 60-80% mô cơ cá được t¿o thành từ

protein cÃu trúc, 20-30% protein cơ chÃt và khoÁng 3-10% protein mô liên kết không hòa tan Trong đó, protein cÃu trúc bao gồm 50-60% myosin và 15-30% actin, đóng vai trò quan trọng Ánh hưáng đến cÃu trúc, đặc tính sinh học và t¿o sự vững chắc cÿa cơ bắp động vật Bên c¿nh đó, protein được cÃu thành từ các amino acid, trong đó các amino acid thiết yếu quyết định giá trị dinh dưỡng cÿa thực phÁm Protein cÿa ngũ các thưßng thiếu lysine và các amino acid có chāa lưu huỳnh (methionine, cysteine), trong khi protein cá là nguồn giàu các amino acid này Mustafa at el (2013) đã chāng minh rằng

cá lóc được xem là nguồn thực phÁm có giá trị dinh dưỡng cao, rÃt tát cho sāc khße con ngưßi vì chāa nhiều amino acid, acid béo và khoáng chÃt c¿n thiết Cụ thể, trong thịt cá lóc chāa 17 lo¿i amino acid gồm các amino acid thiết yếu như leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, methionine, threonine, lysine, histidine và amino acid không thiết yếu như proline, serine, arginine, tyrosine, glycine, glutamine, alanine, asparagine

Hơn nữa, Mustafa at el (2013) còn chỉ ra rằng thịt cá lóc chāa đ¿y đÿ các khoáng chÃt

c¿n thiết như đồng, sắt, canxi, kẽm Nurhasan at el (2010) và Rahman at el (2018) còn

cho thÃy thịt cá lóc còn chāa các acid béo như acid palmitic, acid stearic, acid oleic và acid linoleic

Bên c¿nh đó, phụ phÁm cá lóc cũng chāa hàm lượng protein tương đái cao dao động từ 5,60-21,60% (BÁng 2.2), hàm lượng protein trong phụ phÁm cá lóc khác nhau

có thể là do khác nhau về lo¿i phụ phÁm, vị trí lÃy mẫu, thāc ăn, môi trưßng sáng, độ tuổi, phương pháp đánh bắt, vận chuyển, bÁo quÁn, xử lý…(Ghaly at el., 2013) Hàm

lượng protein cao, thích hợp tận dụng để thÿy phân thu hồi protein (Siddik at el., 2021)

Do đó, Ung Minh Anh Thư (2018) đã nghiên cāu thÿy phân phụ phÁm cá lóc (gồm đ¿u, xương, vây, đuôi, da và ruột) bằng enzyme alcalase với điều kiện thÿy phân tái ưu là pH 8,1; nhiệt độ thÿy phân là 57,6oC, nồng độ alcalase 3% (v/w) và thßi gian thÿy phân 2,82 giß cho hiệu suÃt thÿy phân là 40,25% à điều kiện thÿy phân tái ưu, dịch thÿy phân từ phụ phÁm cá lóc chāa hàm lượng đ¿m amin là 11,2 g/L Bên c¿nh đó, Võ Hoàng Ngân (2020) cũng đã nghiên cāu thu hồi protein từ phụ phÁm cá lóc (gồm đ¿u, da, vây

và thịt vụn) bằng vi khuÁn Bacillus subtilis với tỷ lệ vi khuÁn là 2,5%; bổ sung 7,74%

muái á giá trị pH 6,72 và thực hiện trong 28,89 ngày, trong điều kiện tái ưu cho hiệu suÃt thu hồi protein là 57,68%, hàm lượng đ¿m amin là 22,53% và đ¿m ammoniac là 3,71% SÁn phÁm dịch đ¿m có chāa đ¿y đÿ các amino acid thiết yếu Hơn nửa, Agustin

at el (2023) đã nghiên cāu thu hồi protein từ đ¿u, nội t¿ng và thịt cá lóc Với điều kiện thÿy phân thích hợp là 5% enzyme papain, thßi gian thÿy phân 6 giß á pH 7,0 và nhiệt

độ 55oC thì dịch đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc thể hiện ho¿t tính cháng oxy hóa tát thông quá giá trị DPPH, ABTS và FRAP tương āng l¿n lượt là 50,70%, 66,67% và 1,35 M Tr/mg Tuy nhiên, hàm lượng lipid trong phụ phÁm cá lóc dao động từ 0,26-12,42% (BÁng 2.2), nhiều nghiên cāu đã chỉ ra rằng hàm lượng lipid cao có thể Ánh hưáng đến quá trình thu hồi protein và chÃt lượng chế phÁm protein Vì vậy, nếu nguyên liệu có hàm lượng lipid cao thì c¿n có quá trình tiền xử lý lo¿i lipid trong nguyên liệu giúp h¿n

chế quá trình oxy hóa lipid, kéo dài thßi gian bÁo quÁn sÁn phÁm (Bhaskar at el., 2007;

Pacheco-Aguilar at el., 2008; Ovissipour at el., 2009) Bên c¿nh đó, hàm lượng protein

từ da và vÁy cá lóc cao từ 18,49 - 21,60% (BÁng 2.2) thích hợp cho quá trình chiết tách

collagen (Pamungkas at el., 2019) Do đó, Rosmawati at el (2018) đã khÁo sát thành

ph¿n hóa học, hàm lượng amino acid và collagen cÿa da và xương cá lóc (Channa

striata) Pamungkas at el (2019) cũng đã chiết tách và khÁo sát đặc tính cÿa collagen hòa tan trong acid và pepsin từ vÁy cá lóc (Channa striatus) Kết quÁ cho thÃy, vÁy cá được chiết bằng acetic acid 0,5 M và pepsin 0,1% thì hiệu suÃt thu hồi collagen tương āng là 1,44 và 2,94% Tuy nhiên, hàm lượng khoáng trong phụ phÁm cá lóc dao động

từ 0,20-19,02% (BÁng 2.2), trong đó hàm lượng khoáng trong vÁy cá lóc tương đái cao

là 19,02% (Pamungkas at el., 2019), vì vậy c¿n có biện pháp tiền xử lý lo¿i khoáng từ

vÁy cá thích hợp để thu được collagen có độ tinh khiết cao (Pamungkas at el., 2019)

BÁng 2.2 Thành ph¿n hóa học cÿa phụ phÁm cá lóc

Nguyên

liệu Độ Ám (%)

Protein (%)

Lipid (%)

Khoáng (%) Nguồn

2.1.3 Phā phÇm cá trong quá trình ch¿ bi¿n

2.1.3.1 Nguyên lißu đÅu cá cho quá trình thăy phân thu hßi protein

Tổng sÁn lượng đánh bắt và nuôi trồng thÿy sÁn trên thế giới tăng đ¿t māc kỷ lục

214 triệu tÃn vào năm 2020 (Holland, 2022) Tuy nhiên, trong quá trình chế biến thÿy sÁn, đặc biệt là quá trình chế biến cá t¿o ra hơn 60% phụ phÁm gồm đ¿u, da, vây, vÁy, nội t¿ng, thịt vụn, gan, xương và trāng cá (Chalamaiah at el., 2012) Việc sử dụng phụ phÁm cá đến nay chưa đ¿t hiệu quÁ cao, ph¿n lớn được sử dụng trong chế biến thāc ăn gia súc hoặc phân bón Tuy nhiên, đây là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phong phú và là nguồn giàu protein như đ¿u cá chẽm (Lates calcarifer) chāa 16,0% protein (Đỗ Trọng

Sơn và ctv., 2013), đ¿u và xương cá chẽm (Lates calcarifer) là 16,4% (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014), đ¿u cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) là 14,8% (Nguyễn Thị Mỹ

Hương, 2013), đ¿u cá hồng b¿c (Lutjanus argentimaculatus) là 15,09% (Phuong &

Huong, 2015), đ¿u cá hồi (Salmo salar) chāa 15,0% (Gbogouri at el., 2004), được xem

là nguồn nguyên liệu có thể tận dụng để sÁn xuÃt chế phÁm protein (Chalamaiah at el.,

2012) Bên c¿nh đó, theo Chalamaiah at el (2012) thì phụ phÁm cá chāa một lượng

đáng kể protein bổ dưỡng và dễ tiêu hóa do có sự cân bằng tát giữa amino acid thiết yếu

so với protein có nguồn gác từ thực vật Hơn nữa, Rebah & Miled (2013) đã chỉ ra rằng chÃt lượng protein cÿa phụ phÁm cá cũng không khác biệt so với protein thịt cá Điều này đã má ra hướng nghiên cāu cho việc thu hồi protein từ nguồn phụ phÁm cá, đặc biệt

là đ¿u cá Do đó, đã có nhiều nghiên cāu sử dụng đ¿u cá để sÁn xuÃt dịch đ¿m thÿy phân, gồm đ¿u cá chẽm (Lates calcarifer) (Đỗ Trọng Sơn và ctv., 2013), đ¿u và xương

cá chẽm (Lates calcarifer) (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014), đ¿u cá mè trắng

(Hypophthalmichthys molitrix) (Safari at el., 2011) , đ¿u cá hồng b¿c (Lutjanus

argentimaculatus) (Phuong & Huong, 2015) Tùy thuộc vào māc độ thÿy phân, protein được phân giÁi thành hỗn hợp polypeptide, peptide m¿ch ngắn và amino acid tự do được āng dụng trong chế biến chế phÁm sinh học, đáp āng chāc năng sinh lý cho cơ thể ngưßi

hoặc sÁn phÁm chāa amino acid có giá trị dinh dưỡng cao (Chalamaiah at el., 2012) Theo Siddik at el (2021) thì nguyên liệu có hàm lượng protein tương đái cao và lipid

thÃp thưßng được dùng để sÁn xuÃt chế phÁm protein thÿy phân Tuy nhiên, hàm lượng lipid trong một sá phụ phÁm thÿy sÁn khá cao như đ¿u cá chẽm (Lates calcarifer) chāa 12,5% lipid (Đỗ Trọng Sơn và ctv., 2013), đ¿u và xương cá chẽm (Lates calcarifer) là 8,30% (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014), đ¿u cá hồi (Salmo salar) chāa 20,0% (Gbogouri

at el., 2004), đ¿u cá hồng b¿c (Lutjanus argentimaculatus) là 15,09% (Phuong & Huong,

2015), đ¿u cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) là 13,5% (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2013), đây là thành ph¿n có Ánh hưáng nhiều đến hiệu quÁ các quá trình thu nhận protein cũng như chÃt lượng và khÁ năng bÁo quÁn cÿa sÁn phÁm thÿy phân Theo Ovissipour

at el (2009) cho rằng hàm lượng lipid trong dịch đ¿m thÿy phân thÃp hơn 0,5% sẽ giúp

h¿n chế quá trình oxy hóa lipid, kéo dài thßi gian bÁo quÁn sÁn phÁm Do đó, nếu nguyên

liệu có hàm lượng lipid cao thì c¿n lo¿i lipid trong quá trình thu hồi protein

2.1.3.2 Nguyên liệu da và vÁy cá cho quá trình chiết tách collagen

Trước đây, collagen được chiết tách từ các nguồn nguyên liệu da và xương cÿa trâu, bò, lợn Tuy nhiên, do sự bùng nổ cÿa bệnh bò điên, bệnh lá mồm long móng á lợn

và gia súc Hơn nữa, vì lý do tôn giáo một sá đ¿o cÃm sử dụng sÁn phÁm có nguồn gác

từ bò, lợn nên trong những năm g¿n đây đa sá các nghiên cāu chiết tách collagen tập trung vào nguồn nguyên liệu thay thế có nguồn gác từ thÿy sÁn (Kittiphattanabawon at

el., 2005) Trong đó, nguồn nguyên liệu da và vÁy cá chāa hàm lượng protein tương đái

cao như da cá lóc (Channa striata) chāa 18,49% protein (Rosmawati at el., 2018), da cá thát lát còm (Chitala ornata) chāa 28,8% (Lê Thị Minh Thÿy & Trương Thị Mộng Thu, 2020), da cá rô sông Nile (Lates niloticus) từ 20,3% đến 21,6% (Muyonga at el., 2004); hàm lượng protien trong da cá mập xanh (Prionace glauca), da cá nhám (Scyliorhinus

canicula), da cá ng ừ vây vàng (Thunnus albacares) và da cá kiếm (Xiphias gladius)

tương āng l¿n lượt là 20,14%; 22,09%; 26,96% và 16,28% (Blanco at el., 2017) Bên

c¿nh đó, vÁy cá cũng là nguồn nguyên liệu giàu protein như vÁy cá lóc (Channa striatus)

là 21,60% protein (Pamungkas at el., 2019), vÁy cá chép b¿c chāa 37,91% và vÁy cá chép chāa 43,43% protein (Zhang at el., 2010), vÁy cá vược (Dicentrarchus labrax)

chāa 28,47% (Dinçer at el., 2015), vÁy cá phèn hồng (Parupeneus heptacanthus) là 34,46% (Matmaroh at el., 2011) Đây là nguồn nguyên liệu giàu protein cho quá trình sÁn xuÃt collagen an toàn, nguy cơ truyền bệnh thÃp và không bị ràng buộc tôn giáo

(Nalinanon at el., 2007) Do đó, Rosmawati at el (2018) đã khÁo sát hàm lượng amino

acid cÿa collagen từ da và xương cá lóc (Channa striata) Bên c¿nh đó, Jongjareonrak

at el (2005) đã nghiên cāu chiết tách và xác định đặc tính cÿa collagen từ da cá hồng

nâu (Lutjanus vitta) bằng acid và pepsin Thêm vào đó, Bae at el (2008) cũng đã khÁo

sát đặc tính sinh hóa cÿa collagen hòa tan trong acid được chiết xuÃt từ da cá dìa tro

(Siganus fuscescens), da cá d ¿m (Kyphosus bigibbus), da cá đuái (Myliobatis tobijei),

cá đuái đß (Dasyatis akajei) và cá đuái yantai (Dasyatis laevigata) Hơn nữa, Muyonga

at el (2004) cũng đã nghiên cāu đặc tính cÿa collagen hòa tan trong acid từ da cá rô

sông Nile (Lates niloticus) Bên c ¿nh đó, Ikoma at el (2003) đã nghiên cāu chiết tách

và so sánh tính chÃt collagen từ vÁy cá tráp đß Nhật BÁn (Pagrus major) và cá rô phi

(Oreochromis niloticas); Zhang at el (2010) cũng nghiên cāu chiết tách và khÁo sát đặc tính cÿa collagen từ vÁy cá chép b¿c (Hypophthalmichthys Molitrix) Tuy nhiên, thành ph¿n phi collagen trong da và vÁy cá gồm protein phi collagen, lipid, khoáng, sắc tá đều Ánh hưáng đến chÃt lượng collagen thành phÁm Cụ thể, hàm lượng khoáng trong vÁy

cá tương đái cao như vÁy cá chép b¿c và vÁy cá chép chāa tương āng là 11,44% và

9,87% khoáng (Zhang at el., 2010), vÁy cá lóc (Channa striatus) chāa 19,02% (Pamungkas at el., 2019) và vÁy cá vược (Dicentrarchus labrax) chāa 27,86% (Dinçer

at el., 2015) Vì vậy, để thu được collagen thành phÁm có độ tinh khiết cao thì c¿n lo¿i thành ph¿n phi collagen từ da và vÁy cá trong quá trình chiết tách collagen

2.2 Nguyên lý các quá trình tiÁn xử lý phā phÇm cá

2.2.1 Quá trình tiÁn xử lý lo¿i lipid tć phā phÇm cá

Theo Siddik at el (2021) những nguyên liệu có hàm lượng protein cao và lipid

thÃp thưßng được sử dụng để thÿy phân thu hồi protein Hàm lượng lipid trong dịch đ¿m thÿy phân thưßng kiểm soát dưới 0,5% nhằm h¿n chế quá trình oxy lipid và các sắc tá trong sÁn phÁm (Ovissipour at el., 2009) Vì vậy, nếu nguyên liệu ban đ¿u có hàm lượng lipid cao thì phÁi tiến hành tách lipid Quá trình lo¿i lipid có thể được thực hiện bằng phương pháp vật lý, hóa học và sinh học như phương pháp thÿy phân bằng enzyme

dưới tác dụng cÿa lực ép thì lipid, nước và một sá chÃt hòa tan được tách ra

(Quero-Jiménez at el., 2020) Phương pháp vật lý có ưu điểm đơn giÁn, dễ thực hiện và chi phí

thÃp Tuy nhiên, điều kiện nhiệt độ và áp suÃt cao có thể làm biến tính protein, làm cho

cÃu trúc chặc chẽ hơn, dẫn đến ngăn chặn sự giÁi phóng lipid làm Ánh hưáng đến hiệu

suÃt tách lipid Hơn nữa, nhiệt độ cao có thể biến tính protein làm Ánh hưáng đến quá trình thÿy phân protein thu hồi dịch đ¿m (Quero-Jiménez at el., 2020) Tr¿n Kiều Anh

và ctv (2017) đã nghiên cāu tách lipid từ phụ phÁm cá hồi bằng phương pháp gia nhiệt

(95oC), kết quÁ thu được hiệu suÃt tách lipid bằng nhiệt đ¿t 75,82% thÃp hơn 10% so với tách bằng dung môi ethyl ether/ethanol

Phương pháp hóa học dựa trên khÁ năng hòa tan cÿa lipid trong dung môi hữu cơ Một sá dung môi thưßng dùng để tách lipid như n-hexane, isopropanol, ethanol Quá trình tách lipid bằng dung môi hữu cơ là dựa trên khÁ năng hòa tan cÿa lipid trong dung

môi (Quero-Jiménez at el., 2020) Hiệu quÁ cÿa quá trình tách lipid phụ thuộc rÃt nhiều

vào tính tương đồng giữa dung môi và các cÃu tử c¿n tách Các thông sá vật lí c¿n được quan tâm là: mômen lưỡng cực, khÁ năng hòa tan, khÁ năng t¿o liên kết hydrogen và độ phân cực Các dung môi không phân cực sẽ cho hiệu quÁ chiết tách cao với các chÃt không phân cực như các hydrocarbon Các dung môi phân cực ưu tiên hoà tan các chÃt

có cực như acid béo, triglyceride, photphoslipid,… (Sheng at el., 2011) Do đó, Sun at

el (2019) đã nghiên cāu sử dụng ethanol-hexane (tỷ lệ ethanol: hexane (v/v) là 4: 6) để chiết tách lipid từ ruác (Euphausia superba) cho hiệu suÃt chiết tách lipid lên đến 97,72% so với lipid tổng sá trong nguyên liệu Bên c¿nh đó, trong quá trình phát triển quy trình thÿy phân và khử lipid để sÁn xuÃt bột collagen thÿy phân giÁm mùi tanh từ

da cá hồi mắt đen (Oncorhynchus nerka), Nilsuwan at el (2021) cho thÃy rằng bột collagen thÿy phân sau khi khử lipid bằng isopropanol trong 1 chu kỳ, thì hàm lượng lipid là 1,23% (tính theo khái lượng khô) thÃp hơn 7,78% (lo¿i được 84,19% lipid) so với bột collagen thÿy phân không tách lipid bằng isopropanol Ngoài ra, bột collagen

thÿy phân được tách lipid bằng isopropanol trong chu kỳ 2 và 3 không phát hiện lipid Phương pháp sinh học sử dụng enzyme protease thÿy phân protein trong nguyên

liệu để tách các phân tử lipid bị lưu giữ trong chÃt nền protein Các enzyme protease

thÿy phân protein màng tế bào cũng như bên trong tế bào chÃt thành các peptide nhß hơn và các amino acid tự do, từ đó nới lßng sự toàn vẹn cÿa cÃu trúc, thúc đÁy quá trình giÁi phóng lipid khßi chÃt nền protein (Quero-Jiménez at el., 2020) Enzyme có tính đặc hiệu cao và tác dụng trong điều kiện nhiệt độ khoÁng 30-70oC, ph¿m vi pH rộng và áp suÃt thưßng làm cho các chÃt có ho¿t tính sinh học g¿n như không thay đổi (Kristinsson

& Rasco, 2000b) Do đó, Dumay at el (2006) đã nghiên cāu hoàn thiện quy trình thu hồi lipid và phospholipid từ nội t¿ng cá mòi (Sardina pilchardus) sử dụng các enzyme thương m¿i là flavourzyme, protamex, alcalase cho hàm lượng lipid tổng sá trong các ph¿n chÃt lßng sau khi ly tâm (ph¿n d¿u và ph¿n dung dịch tăng lên ít nhÃt 85% so với hàm lượng lipid trong nguyên liệu) và hiệu suÃt thu hồi protein dao động từ 57,4% đến 61,2% khi tiến hành thÿy phân với 0,1% alcalase và protamex, 1,5% flavourzyme trong

24 giß và nhiệt độ 50oC kết hợp khuÃy đÁo liên tục Bên c¿nh đó, Ramakrishnan at el (2013) đã nghiên cāu chiết tách lipid từ phế liệu chế biến cá thu bằng alcalase cho thÃy

hiệu suÃt chiết tách lipid cao (76,26% từ đ¿u và 75,71% từ toàn bộ phế liệu cá) khi sử

dụng nồng độ enzyme 2,0% sau 4 giß thÿy phân Tuy nhiên, giá thành cÿa enzyme tương đái cao khi xử lý khái lượng lớn nguyên liệu thô, enzyme dễ chịu Ánh hưáng cÿa điều

kiện môi trưßng

Trên đây là một sá phương pháp và điều kiện xử lý để lo¿i lipid từ phụ phÁm thÿy sÁn H¿u hết các nghiên cāu về lo¿i lipid có thể sử dụng phương pháp vật lý, hóa học và sinh học Tuy nhiên, mỗi lo¿i nguyên liệu khác nhau thì phương pháp xử lý cũng khác nhau Vì vậy, tìm phương pháp lo¿i lipid thích hợp cho đ¿u cá lóc nhằm đ¿t được hiệu quÁ lo¿i lipid và hiệu quÁ thÿy phân protein bằng enzyme tát nhÃt là c¿n thiết thực hiện trong nghiên cāu này

2.2.2 Quá trình xử lý lo¿i các hÿp chÃt phi collagen tć phā phÇm cá

Thành ph¿n phi collagen trong phụ phÁm cá bao gồm lipid, khoáng, sắc tá và protein không phÁi là collagen Tùy theo thành ph¿n hóa học cÿa từng lo¿i nguyên liệu

mà phương pháp pháp xử lý khác nhau Dung dịch NaOH loãng, Ca(OH)2, Na2CO3

thưßng được sử dụng trong quá trình tiền xử lý trước khi trích ly collagen, nhưng NaOH được sử dụng phổ biến nhÃt Hơn nữa, NaOH là tác nhân làm cho da trương ná đáng kể, t¿o điều kiện thuận lợi cho việc chiết tách collagen, thể hiện qua tác độ thÃm vào các

mô nhanh (Liu at el., 2015) Mặt khác, nhiều nhà nghiên cāu đã chỉ ra rằng ngâm da cá

trong dung dịch NaOH có tác dụng khử protein phi collagen, một ph¿n khác NaOH còn khử đi các protein yếu, mucopolysacharide, lipid và một sá sắc tá trong nguyên liệu Bên c¿nh đó, xử lý NaOH còn làm tổ chāc nguyên liệu trá nên mềm m¿i, thuận lợi cho qua trình chiết tách collagen (Wolf, 2003) Tuy nhiên, tùy thuộc vào thành ph¿n hóa học

và tính chÃt cÿa từng lo¿i nguyên liệu mà nồng độ NaOH, thßi gian ngâm và tỷ lệ dung dịch ngâm so với da cá khác nhau Các hợp chÃt phi collagen có trong nguyên liệu da

cá được lo¿i bß bằng dung dịch kiềm loãng, nồng độ dung dịch kiềm phổ biến á māc 0,05 3 0,2 N (Kittiphattanabawon at el., 2005; Aewsiri at el., 2009; Sae-leaw at el.,

2016) Do đó, Sinthusamran at el (2013) đã ghi nhận quá trình tiền xử lý da cá chẽm

bằng dung dịch kiềm NaOH với nồng độ 0,1 M trong thßi gian 6 giß để lo¿i protein phi

collagen Bên c¿nh đó, nồng độ NaOH 0,1 M cũng được Kittiphattanabawon at el

(2005) sử dụng để xử lý da và xương cá hồng; da cá lóc (Channa argus) (Liu at el., 2014) Zhou & Regenstein (2005) cũng đã xử lý da cá pollock bằng dung dịch kiềm NaOH hoặc Ca(OH)2 với nồng độ 0,1 M trong thßi gian 1 giß đã lo¿i bß các hợp ph¿n

phi collagen hiệu quÁ và không làm tổn thÃt collagen Đái với da cá lóc (Channa striata) thì da được ngâm trong dung dịch NaOH 0,1 N trong 48 giß (Issains at el., 2019) Hơn nữa, để lo¿i bß thành ph¿n phi collagen trên da cá thát lát còm (Chitala ornata) thì Lê

Thị Minh Thÿy & Trương Thị Mộng Thu (2020) đã sử dụng dung dịch 0,1 N NaOH trong thßi gian 4 giß, tỷ lệ da/ dung dịch NaOH là 1: 8 (w/v) á 4 ± 1oC Đái với vÁy cá

mái (Saurida spp.) thì Wangtueai & Noomhorm (2009) đã sử dụng dung dịch NaOH

với điều kiện tái ưu là 0,51% NaOH trong thßi gian 3,10 giß, tỷ lệ vÁy/ dung dịch NaOH

là 1: 2 (w/v)

Từ những nghiên cāu trên đây đã chỉ ra rằng, h¿u hết các nghiên cāu về chiết tách collagen, để lo¿i bß thành ph¿n protein phi collagen trên nguyên liệu thưßng sử dụng dung dịch NaOH Tuy nhiên, đái với mỗi lo¿i nguyên liệu khác nhau thì điều kiện xử lý cũng khác nhau Do đó, nhằm lo¿i bß các thành ph¿n protein phi collagen từ da cá lóc tát nhÃt và ít Ánh hưáng đến chÃt lượng collagen thành phÁm thì nồng độ và thßi gian ngâm NaOH được khÁo sát trong nghiên cāu này

2.2.3 Quá trình xử lý lo¿i khoáng tć phā phÇm cá

VÁy cá là một sÁn phÁm phụ trong ngành công nghiệp xuÃt khÁu cá Các thành ph¿n chính cÿa vÁy cá là collagen và hydroxyapatite (Zhang at el., 2011) Sự hiện diện cÿa khoáng chÃt trong vÁy cá làm Ánh hưáng đến các đặc tính hóa lý cÿa collagen Báo cáo cÿa Feng at el (2015) cho rằng cÃu trúc xoắn ba cÿa collagen từ vÁy cá trắm cß trá nên lßng lẻo khi có mặt Ca2+ vì Ca2+ liên kết với nhóm 3 C=O cÿa collagen thông qua liên kết phái hợp dẫn đến phá vỡ liên kết hydrogen bên trong và giữa các phân tử collagen Do đó, collagen không thể hình thành cÃu trúc m¿ng lưới Vì vậy, một trong

những bước quan trọng nhÃt để thu được collagen tinh khiết từ vÁy cá là khử khoáng

(Bellali at el., 2017) Các chÃt khử khoáng như ethylene-diamine-tetraacetic acid

(EDTA), hydrochloric acid (HCl), formic acid (CH2O2) và citric acid đã được sử dụng rộng rãi trong quá trình chiết tách collagen (Pang at el., 2021) Trong đó, EDTA và HCl được sử dụng phổ biến nhÃt để khử khoáng Mặc dù, hydrochloric acid (HCl) rẻ hơn EDTA và có thể lo¿i bß g¿n như hoàn toàn muái vô cơ, nhưng HCl có thể làm phá hÿy cÃu trúc collagen, trong khi xử lý bằng EDTA thì cÃu trúc collagen được giữ g¿n như nguyên vẹn (Chen at el., 2005) Do đó, Zhang at el (2011) đã dùng dung dịch HCl với nồng độ 0,4 M (1/15, w/v) trong thßi gian 90 phút để lo¿i khoáng cÿa vÁy cá trắm Tuy

nhiên, theo Hwang at el (2007) mặc dù HCl cho hiệu quÁ khử khoáng trong vÁy cá chép

tát nhưng cũng làm thÃt thoát hàm lượng hydroxyproline Vì vậy, Liu at el (2012) đã

sử dụng EDTA 0,5 M (pH 7,5) với tỷ lệ mẫu/dung dịch EDTA là 1:10 (w/v) trong 5 ngày, với dung dịch EDTA được thay mỗi ngày để khử canxi từ vây và xương cá mè

hoa (Hypophthalmichthys nobilis) Xương cá chép (Cyprinus carpio) cũng được khử

canxi bằng dung dịch 0,5 M EDTA32Na (pH 7,5) trong 5 ngày (Duan at el., 2009)

Ikoma at el (2003) cũng đã sử dụng EDTA-2Na 0,5 M trong 48 giß, tỷ lệ 1/25 (w/v) để

khử khoáng từ vÁy cá tráp biển (Pagrus major) và cá rô phi (Oreochromis niloticas); một nghiên cāu khác cÿa Thuy at el (2014) cũng đã sử dụng EDTA-2Na có nồng độ 0,5 M để khử khoáng cÿa vÁy cá mái, cá đái, cá chẽm, cá sòng và cá chuồn trong 24 giß với tỷ lệ vÁy/dung dịch là 1/10 (w/v)

Từ những nghiên cāu trên đây cho thÃy HCl và EDTA thưßng được sử dụng để

khử khoáng từ vÁy cá trong quá trình chiết tách collagen Tuy nhiên, EDTA có tính ưu

việc hơn trong việc giữ được sự ổn định cÃu trúc collagen Do đó, trong nghiên cāu này

sử dụng EDTA để khử khoáng từ vÁy cá lóc

2.3 Enzyme protease thương m¿i và ứng dụng thủy phân protein

2.3.1 Alcalase

Alcalase 2,4L (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Denmark) là protease cÿa vi khuÁn

Bacillus licheniformis Trong hệ tháng danh pháp MEROPS phân lo¿i protease, alcalase (EC.3.4.21.62) là một endopeptidase thuộc phân nhánh S8 cÿa nhóm serine proteinase

Cơ chế xúc tác cÿa alcalase giáng như serine proteinase Trình tự sắp xếp các amino acid và cÃu trúc không gian ba chiều trong chuỗi peptide có thể phân biệt rõ ràng với các serine proteinase khác như chymotrypsin, carboxylpeptidase và peptidase A từ

Escherichia coli Trung tâm ho¿t động cÿa alcalase cũng như serine proteinase chāa 3 amino acid quan trọng thưßng được gọi là bộ ba xúc tác như serine, histidine và aspartic

acid (Boon at el., 2020)

Alcalase ho¿t động m¿nh á pH khá rộng từ trung tính đến kiềm m¿nh, tính đặc

hiệu cơ chÃt tương đái rộng làm tăng khÁ năng āng dụng á nhiều lĩnh vực hơn so với các nhóm protease khác Điều kiện ho¿t động tát cÿa alcalase là pH 6,5 - 8,5; nhiệt độ

45 3 65°C (Ovissipour at el., 2009) Alcalase đã được nhiều nhà nghiên cāu sử dụng để

thÿy phân protein từ phụ phÁm thÿy sÁn vì hiệu suÃt thÿy phân cao (Guérard at el., 2001; Kechaou at el., 2009; Ovissipour at el., 2009) Hơn nữa, alcalase được lựa chọn sử dụng

vì chí phí thÃp hơn so với các lo¿i protease khác (Kristinsson & Rasco, 2000b) Nhiệt

độ bÁo quÁn alcalase tát nhÃt là 0 - 10oC TÃt cÁ các protease có thể bị bÃt ho¿t bằng cách xử lý nhiệt á 90oC trong 10 phút (Nielsen at el., 2001)

2.3.2 Flavourzyme

Flavourzyme (EC 3.4.11.1) được sÁn xuÃt bái Novozymes (Đan M¿ch) Đây là enzyme protease có nguồn gác từ nÃm mác Aspergillus oryzae Flavourzyme là một aminopeptidase sÁn xuÃt á d¿ng bột, màu nâu, có cÁ ho¿t tính endopeptidase và

exopeptidase (Chiang at el., 2019) Tuy nhiên, ho¿t động chính cÿa flavourzyme được cung cÃp bái exopeptidase Điều kiện ho¿t động tát cÿa flavourzyme là nhiệt độ khoÁng

45 - 55oC, pH 5 - 7 (Chiang at el., 2019) Flavourzyme được bÁo quÁn tát nhÃt á nhiệt

độ 0 - 10oC SÁn phÁm thÿy phân cÿa flavourzyme là hỗn hợp một sá peptide có vị đắng khác nhau, nhưng ph¿n lớn là các peptide nhß và amino acid à pH 7, enzyme chÿ yếu thể hiện tính chÃt exopeptidase Kết hợp endopeptidase và exopeptidase trong việc thÿy phân protein, sẽ cho kết quÁ các peptide có vị đắng giÁm đáng kể (Thiansilakul at el., 2007b) Flavourzyme là một trong những enzyme thương m¿i có thể làm giÁm các peptide có vị đắng trong sÁn phÁm thÿy phân, nhß vào ho¿t tính exopeptidase cÿa flavourzyme, thÿy phân đ¿u amin cuái cùng cÿa chuỗi peptide (Chiang at el., 2019) Flavourzyme có thể bị vô ho¿t á 85oC trong 5 đến 10 phút hoặc trong 5 giây với nhiệt

độ 120oC (Nielsen at el., 2001)

2.3.3 Ąng dāng protease th°¢ng m¿i trong thăy phân phā phÇm cá

Quá trình thÿy phân thu hồi protein từ phụ phÁm cá là quá trình phá vỡ các liên kết peptide khi có mặt cÿa nước Do liên kết peptide là liên kết bền, nên quá trình thÿy phân

c¿n có chÃt xúc tác Các chÃt xúc tác có thể là tác nhân hóa học (acid, kiềm) hay sinh

học như lên men và thÿy phân bằng enzyme (Whitehurst & Oort, 2010) Trong đó, thÿy phân bằng phương pháp hóa học và enzyme là hai phương pháp sử dụng phổ biến nhÃt

do có nhiều thuận lợi Phương pháp hóa học có giá thành thÃp, nhanh và thu hồi protein cao Tuy nhiên, giới h¿n cÿa phương pháp thÿy phân protein bằng hóa chÃt là khó kiểm soát sÁn phÁm thÿy phân, thành ph¿n amino acid trong sÁn phÁm thÿy phân thay đổi lớn

do sự phá vỡ các liên kết peptide không đặc hiệu (Siddik at el., 2021) Phương pháp thÿy phân protein bằng enzyme protease mang l¿i lợi ích lớn hơn so với các phương pháp thÿy phân khác do điều kiện thÿy phân không quá khắc nghiệt như nhiệt độ thÃp

và ph¿m vi pH rộng, enzyme có tính đặc hiệu cao đái với các liên kết peptide trong phân

tử protein Bên c¿nh đó, việc sử dụng enzyme sẽ không phá hÿy các thành ph¿n amino acid và sÁn phÁm dễ dàng được tinh s¿ch Hơn nữa, thÿy phân bằng enzyme không sử

dụng hóa chÃt hay dung môi độc h¿i (Najafian & Babji, 2012)

Vì vậy, nhiều enzyme protease thương m¿i như alcalase, flavourzyme, neutrase, protamex, kojizyme…đã được āng dụng trong nghiên cāu thÿy phân protein t¿o các sÁn phÁm có đặc tính mong muán (Liaset at el., 2002; Gbogouri at el., 2004; Klompong at

el., 2007; Thiansilakul at el., 2007; Dong at el., 2008; Phanturat at el., 2010) Việc lựa chọn protease phụ thuộc vào nguồn protein và yêu c¿u sử dụng H¿u hết các enzyme thương m¿i sử dụng để thÿy phân protein từ phụ phÁm thÿy sÁn thưßng từ thực vật và động vật (Najafian & Babji, 2012) Tuy nhiên, enzyme có nguồn gác từ động vật như pepsin, hoặc thực vật như papain, ho¿t động á ph¿m vi pH acid, có thể dẫn đến khÁ năng thu hồi protein thÃp và sÁn phÁm protein thÿy phân có giá trị dinh dưỡng kém hơn do sự phá hÿy amino acid thiết yếu và hiệu suÃt thÿy phân thÃp (Kristinsson & Rasco, 2000b)

Hơn nữa, protease có nguồn gác từ vi sinh vật như alcalase (Gbogouri at el., 2004; Dong

at el., 2008), flavourzyme (Klompong at el., 2007; Thiansilakul at el., 2007), neutrase

(Phanturat at el., 2010) và protamex (Liaset at el., 2002) đã được sử dụng nhiều do hiệu

quÁ thÿy phân cao, ổn định với pH và nhiệt độ CÁ gác độ kinh tế và kỹ thuật, nhiều nghiên cāu đã cho thÃy alcalase từ vi sinh vật được cho là có hiệu quÁ cao trong việc thÿy phân protein từ phụ phÁm thÿy sÁn (Benjakul at el., 2014) Trong khi đó, flavourzyme được cho là có tác dụng cÁi thiện đặc tính cÁm quan cÿa sÁn phÁm thÿy phân protein nhß vào ho¿t tính exopeptidase, thÿy phân đ¿u amin cuái cùng cÿa chuỗi polypeptide dẫn đến các peptide có vị đắng giÁm đáng kể (Chiang at el., 2019) Đa sá các enzyme protease ho¿t động á khoÁng nhiệt độ 35 3 70°C, trong thßi gian từ 10 đến

600 phút hoặc 1 3 2 ngày, pH 1,5 3 11,0 và nồng độ enzyme từ 0,01 3 5,0% tùy từng lo¿i enzyme và cơ chÃt (Siddik at el., 2021)

2.3.3 Hißu suÃt thăy phân và hißu suÃt thu hßi protein

Hiệu suÃt thÿy phân (degree of hydrolysis, DH) là chỉ thị cÿa quá trình thÿy phân protein bằng enzyme Hiệu suÃt thÿy phân hay māc độ thÿy phân protein bái protease

là tham sá để xác định kích thước và trình tự cÿa các peptide giÁi phóng từ protein ban đ¿u, thể hiện đặc tính cÿa sÁn phÁm thÿy phân (Kristinsson & Rasco, 2000b) Māc độ

thÿy phân protein được thể hiện qua sá lượng liên kết peptide bị cắt và tổng sá liên kết peptide trong protein ban đ¿u, kích thước trung bình cÿa các peptide Tỷ lệ giữa sá lượng các liên kết peptide bị phân cắt so với tổng sá liên kết peptide hiện diện được định nghĩa

là độ thÿy phân (Nielsen at el., 2001) aližyte at el (2005a) đã báo cáo hiệu suÃt thÿy phân từ 18,5333,7% khi thÿy phân phụ phÁm cá tuyết (Gadus morhua) bằng flavourzyme với nồng độ 0,1% á 50oC trong 60 phút Bên c¿nh đó, Guerard at el (2002)

đã báo cáo DH đ¿t 22,5% khi thÿy phân phụ phÁm cÿa quá trình chế biến đồ hộp cá ngừ bằng alcalase với tỷ lệ enzyme/cơ chÃt là 1,5%, pH 7, nhiệt độ 45oC trong thßi gian 4 giß Thêm vào đó, Riyadi at el (2019) đã chāng minh rằng rằng DH lên đến 41,46% khi thÿy phân nội t¿ng từ cá rô phi sông Nile (Oreochromis niloticus) bằng alcalase với

điều kiện thÿy phân tái ưu là pH 7,9, nhiệt độ 55,8oC và nồng độ enzyme là 1,5% trong 1,5 giß Hơn nữa, DH cao đ¿t 50% khi thÿy phân protein nội t¿ng cá chép (Catla catla)

bằng alcalase với tỷ lệ enzyme/cơ chÃt là 1,5% (v/w), pH 8,5, nhiệt độ 50°C và thßi gian thÿy phân là 135 phút (Bhaskar at el., 2008)

Hiệu suÃt thÿy phân cao sẽ dẫn đến hiệu suÃt thu hồi protein (protein recovery, PR) cao vì quá trình thÿy phân t¿o ra nhiều phân tử nhß hơn, tăng khÁ năng hòa tan vào nước Hiệu suÃt thu hồi protein (protein recovery, PR) tăng từ 48,6% đến 67,8% khi DH tăng

từ 10% lên 20%, khi thÿy phân cá tuyết (Pacheco-Aguilar at el., 2008) PR lên đến 71% với DH 83% khi thÿy phân cá vây tia (Rastrineobola argentea) bằng alcalase á pH 7,56,

tỷ lệ enzyme/cơ chÃt là 2% (v/w) trong 6 giß (Awuor at el., 2017) Bên c¿nh đó, PR là 76,89% với DH là 18,09% khi thÿy phân khung cá minh thái Alaska bằng MEAP (hỗn

hợp enzyme phân giÁi protein từ động vật) á nhiệt độ thÿy phân 45°C trong thßi gian

300 phút, tỷ lệ enzyme trên cơ chÃt (E/S) là 1,2 g/100 g, tỷ lệ chÃt lßng-rắn 6:1 và pH

ban đ¿u 8,0 (Hou at el., 2011) Ngoài ra, hiệu suÃt thu hồi protein cũng khác nhau tùy

thuộc vào lo¿i nguyên liệu, lo¿i enzyme sử dụng và điều kiện thÿy phân Ví dụ, PR cao nhÃt đ¿t 70,5% khi thÿy phân cá trāng (Mallotus capelin) bằng alcalase so với 57,6% khi thÿy phân bằng neutrase và 57,1% với papain (Shahidi at el., 1995)

Như vậy quá trình thÿy phân protein từ đ¿u cá lóc bằng các lo¿i enzyme có độ thÿy phân khác nhau sẽ cho các peptide có khái lượng phân tử khác nhau Với mục đích t¿o

ra các amino acid tự do và peptide thÿy phân có khái lượng phân tử thÃp, các enzyme

có độ thÿy phân cao đã được chọn để khÁo sát trong nghiên cāu này

2.3.4 Đặc tính dinh d°ỡng căa bát đ¿m thăy phân tć phā phÇm thăy sÁn

Nghiên cāu ban đ¿u cÿa Siddik at el (2021) cho thÃy thành ph¿n amino acid, di-, tripeptide trong sÁn phÁm thÿy phân protein từ phụ phÁm thÿy sÁn giúp cơ thể hÃp thu

nhanh hơn protein không được thÿy phân Thành ph¿n dinh dưỡng cÿa sÁn phÁm bột đ¿m thÿy phân (fish protein powder, FPP) thay đổi tùy theo lo¿i nguyên liệu và điều

kiện thÿy phân Hàm lượng protein trong bột đ¿m thÿy phân (fish protein powder, FPP) cao dao động trong khoÁng 65,8-92,12% (BÁng 2.3) Hàm lượng protein trong FPP phụ thuộc vào lo¿i nguyên liệu và điều kiện thÿy phân (Kristinsson & Rasco, 2000b) Nguyên liệu chāa hàm lượng protein cao và lipid thÃp sẽ cho hàm lượng protein hoà tan trong dịch thuỷ phân cao Ngược l¿i, nguyên liệu chāa nhiều lipid sẽ cho hàm lượng protein hòa tan trong dịch thÿy phân thÃp (Thiansilakul at el., 2007b) Bên c¿nh đó, hàm lượng protein trong FPP còn phụ thuộc vào điều kiện thÿy phân và quá trình tách lipid Điều kiện thÿy phân protein triệt để t¿o thành amino acid tự do, di-, tripeptide hòa tan vào dịch đ¿m thÿy phân, làm tăng hàm lượng protein trong FPP Bột đ¿m thÿy phân chāa hàm lượng protein cao, cho thÃy FPP có tiềm năng āng dụng trong chế biến thực phÁm cung cÃp nguồn protein cho ngưßi tiêu dùng (Siddik at el., 2021) Hàm lượng lipid trong FPP từ 0,18 - 7,7% (BÁng 2.3), tuy nhiên theo Chalamaiah at el (2012) thì hàm lượng lipid trong bột đ¿m thÿy phân (fish protein powder, FPP) nên thÃp hơn 5%, có tác

dụng h¿n chế quá trình oxy hóa lipid, giúp kéo dài thßi gian bÁo quÁn sÁn phÁm Hàm lượng khoáng trong FPP dao động khá lớn từ 1,14 - 25,94%, có thể do việc bổ sung

kiềm trong quá trình điều chỉnh pH và sự phân hÿy xương cÿa nguyên liệu trong quá trình thÿy phân Bên c¿nh đó, các thành ph¿n như cát, s¿n, sßi…trong nội t¿ng cÿa nguyên liệu cũng góp ph¿n làm cho hàm lượng khoáng cÿa FPP cao (Chalamaiah at el., 2012) Hơn nữa, hàm lượng Ám cao có thể Ánh hưáng đến khÁ năng āng dụng và bÁo quÁn sÁn phÁm Vì vậy độ Ám cÿa FPP phÁi nhß hơn 10% để đÁm bÁo chÃt lượng sÁn phÁm (Nilsang at el., 2005; Ovissipour at el., 2009; Taheri at el., 2013)

BÁng 2.3: Thành ph¿n hóa học cÿa bột đ¿m thÿy phân từ phụ phÁm thÿy sÁn

Lo¿i nguyên liệu Protein Thành ph¿n hóa học Nguồn

(%)

Lipid (%)

Khoáng (%)

Độ Ám (%) Đ¿u cá trích

(Clupea harengus) 85,2 1,2 10,1 3,5 Athivel at el (2003)

79,9-7,7

1,4-12,4 3,9-9,1 aližyte at el (2005b)

9,7-Theo Ghaly at el (2013) sÁn phÁm thÿy phân protein từ phụ phÁm thÿy sÁn chāa

amino acid và peptide m¿ch ngắn, di- và tripeptide Thành ph¿n amino acid cÿa thực

phÁm có vai trò quan trọng trong ho¿t động sinh lý khác nhau cÿa cơ thể ngưßi và Ánh hưáng trực tiếp hoặc gián tiếp trong việc duy trì sāc khße Amino acid c¿n thiết cho sự

tổng hợp cÿa nhiều lo¿i protein và Ánh hưáng đến đặc tính chāc năng Đặc biệt là amino acid thiết yếu có giá trị dinh dưỡng cao, rÃt c¿n thiết cho cơ thể ngưßi và động vật SÁn phÁm thÿy phân protein từ cá có chāa đ¿y đÿ các amino acid thiết yếu quan trọng như lysine, isoluecine, leucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, threonine, valine,

histidine (Sathivel at el., 2005; Ovissipour at el., 2009; Tanuja at el., 2012; Roslan at

el., 2014; Prihanto at el., 2019; Vázquez at el., 2020) Bên c¿nh đó, trong sá các amino acid thì glycine, glutamic acid, aspartic acid và alanine là các amino acid chiếm ưu thế với hàm lượng tương āng l¿n lượt là 14,50%; 12,86%; 8,81% và 8,38% trong FPP từ phụ phÁm cá bơn (Scophthalmus maximus) (Vázquez at el., 2020) Trong khi đó, FPP

từ phụ phÁm cá rô phi (Oreochromis Niloticus) cũng giàu glutamic acid, glycine, aspartic acid và alanine với giá trị l¿n lượt là 79,60 mg/g; 67,82 mg/g; 45,85 mg/g và

45,64 mg/g (Roslan at el., 2014)

Từ những nghiên cāu trên cho thÃy, sÁn phÁm thÿy phân protein từ phụ phÁm thÿy

sÁn có thể được sử dụng như nguồn cung cÃp protein và amino acid thiết yếu tát cho ngưßi Vì vậy, nghiên cāu thu hồi protein từ đ¿u cá lóc để sÁn xuÃt bột đ¿m giàu amino acid có giá trị dinh dưỡng bằng phương pháp thÿy phân enzyme là c¿n thiết thực hiện

2.3.5 Ąng dāng bát đ¿m thăy phân trong sÁn xuÃt sÁn phÇm thāc phÇm

Bột đ¿m thÿy phân (fish protein powder, FPP) có nguồn gác tự nhiên, an toàn, hàm lượng protein và amino acid thiết yếu cao, dễ dàng hÃp thu nên có thể āng dụng bổ sung sÁn xuÃt sÁn phÁm thực phÁm cho ngưßi và má ra cơ hội lớn cho ngành công nghiệp thực phÁm (Siddik at el., 2021) SÁn phÁm thÿy phân protein đã được thử nghiệm thành công bổ sung vào các lo¿i thực phÁm khác nhau như sÁn phÁm ngũ các, cá và thịt, các món trắng miệng và bánh quy giòn, sÁn phÁm sát, xúc xích, bơ, phomat (Kristinsson & Rasco, 2000b) SÁn phÁm thÿy phân protein còn được sử dụng để sÁn xuÃt thāc uáng giàu dinh dưỡng và các sÁn phÁm thay thế sữa, sÁn phÁm có hàm lượng protein thÃp, thay thế protein ngũ các trong sÁn phÁm bánh mì, súp và sữa cho trẻ sơ sinh (Ghaly at

el., 2013; He at el., 2013) Chúng được sử dụng như những phụ gia trong việc hình thành

và ổn định tính chÃt cÿa các sÁn phÁm như khÁ năng t¿o bọt và làm bền bọt trong bia, kem tươi, bánh ngọt, khÁ năng hình thành và ổn định nhũ tương trong sÁn phÁm

margarin, xúc xích (Siddik at el., 2021) Bên c¿nh đó, nhß giá trị dinh dưỡng cao và

tính dễ tiêu hóa nên sÁn phÁm thÿy phân protein được sử dụng làm thành ph¿n chính trong các công thāc dinh dưỡng dành cho ngưßi c¿n bổ sung dinh dưỡng như luyện tập thể dục thể thao, c¿n hồi phục chÃn thương, ngưßi già, ngưßi bệnh hoặc những ngưßi c¿n ăn kiêng (He at el., 2013) Do đó, Anandito at el (2017) đã nghiên cāu sÁn xuÃt và

dự đoán thßi h¿n sử dụng sÁn phÁm bột mặn rắc thực phÁm (Koya) á Indonesia từ cá lóc

(Channa striata Bloch, 1793) Bên c¿nh đó, Nguyễn Thị Quỳnh Hoa & Đáng Thị Anh Đào (2016) đã má ra một bước tiến mới cho ngành thực phÁm chāc năng, khi nghiên

cāu tái ưu hóa chế độ thÿy phân protein thịt heo bằng alcalase, nhằm t¿o ra dịch đ¿m

thÿy phân có giá trị dinh dưỡng với các peptide có kích thước phân tử nhß hơn 3 kDa chiếm tỷ lệ khá cao (39,28%) thích hợp cho các bệnh nhân có đưßng tiêu hóa yếu và bắt

đ¿u hồi phục chāc năng tiêu hóa Hơn nữa, Nguyễn Hà Trung và ctv (2018) đã nghiên

cāu sÁn xuÃt bột peptide m¿ch ngắn từ 3 - 10 kDa á quy mô pilot 100 L/mẻ, từ nguồn phụ phÁm cá hồi bằng cách sử dụng trypsin và alcalase; đồng thßi thử nghiệm sÁn xuÃt

bộ thực phÁm chāc năng KPAP cho quân chÿng hÁi quân Bột peptide đÁm bÁo đÿ năng lượng, có thể áp dụng cho bộ đội ho¿t động á điều kiện đặc biệt Hơn nữa, Ngô Văn Tài

và ctv (2019) còn thử nghiệm sÁn xuÃt bột súp ăn liền kết hợp bột tôm và bột rau cÿ

giúp đa d¿ng các sÁn phÁm ăn liền Bột súp đÁm bÁo được tính cân đái và hợp lý về các thành ph¿n dinh dưỡng, hơn nữa đáp āng được yêu c¿u cÿa ngưßi tiêu dùng Độ ho¿t động cÿa nước thÃp giúp sÁn phÁm có thể bÁo quÁn trong điều kiện khí quyển thông

thưßng trong thßi gian dài Bùi Thị Thu Hiền và ctv (2021) đã nghiên cāu sÁn xuÃt sÁn

phÁm bột nêm dinh dưỡng từ bột đ¿m thÿy phân phụ phÁm cá tra với tỷ lệ 25 - 45% bột đ¿m kết hợp với 20 - 35% tinh bột biến tính; 16 - 24% muái; 5 - 20% đưßng; 0,5 - 2%

hỗn hợp gia vị bột hành, bột gừng, bột tiêu SÁn phÁm bột nêm dinh dưỡng từ bột đ¿m thÿy phân phụ phÁm cá tra có hàm lượng protein 18 - 22%, carbohydrate 30 - 33%, hàm lượng muái 18 - 20%, hàm Ám f 10% và các chỉ tiêu an toàn thực phÁm đ¿t yêu c¿u theo các quy định hiện hành

Những nghiên cāu trên đây đã má ra triển vọng āng dụng chế phÁm protein thÿy phân vào sÁn xuÃt sÁn phÁm thực phÁm cho ngưßi Vì vậy, āng dụng bột đ¿m thÿy phân trong sÁn xuÃt bột súp rau cÿ giúp tăng cưßng dinh dưỡng, hướng đến t¿o thực phÁm nuôi ăn qua sole cho ngưßi chậm hÃp thu được thực hiện là hướng đi phù hợp trong nghiên cāu này

2.4 Quá trình chi¿t tách collagen tć phā phÇm cá

2.4 1 S¢ l°ÿc vÁ collagen

Collagen là protein cÃu trúc có nhiều trong gân, da, xương, hệ tháng m¿ch máu

cÿa động vật và các lớp màng liên kết bao quanh các cơ (Avila-Rodríguez at el., 2018)

Sợi collagen chiếm chÿ yếu trong sợi dây chằng, Ánh hưáng đến khÁ năng nén á các khớp sụn và tính linh động cÿa m¿ch máu và da Nó được xem như là một chÃt keo dính các bộ phận trong cơ thể ngưßi thành một khái hoàn chỉnh; nếu không có collagen, cơ thể ngưßi chỉ là các ph¿n rßi r¿c Điều này chāng tß t¿m quan trọng cÿa collagen với sự sáng cÿa con ngưßi (Shoulders & Raines, 2009)

Về cÃu trúc cÿa phân tử collagen: Phân tử collagen được hình thành từ ba chuỗi polypeptide, mỗi chuỗi polypeptide được t¿o nên bái một dãy các α- amino acid được sắp xếp theo d¿ng bộ ba như sau: Gly-X-Y, với Gly = Glycine, X và Y là các amino acid khác, thông thưßng X là proline (Pro) và Y là hydroxyproline (Hyp) Ba chuỗi

polypeptide cuộn l¿i xung quanh một trục, hình thành cÃu trúc xoắn bộ ba Phân tử collagen có cÃu trúc hình sợi dài với đưßng kính khoÁng 1,5 nm và chiều dài 300 nm,

khái lượng phân tử khoÁng 285 kDa Glycine chiếm g¿n 1/3 trong tổng sá các amino acid trong phân tử collagen (Ottani at el., 2002) Ngoài ra, trong phân tử collagen có

những vùng gồm khoÁng 9 - 26 amino acid t¿i các điểm đ¿u mút amin hay carboxyl cÿa chuỗi Các vùng này không sáp nhập với cÃu trúc xoắn ác và được gọi là telopeptide

(Orgel at el., 2000) Tùy thuộc vào từng lo¿i collagen mà cÃu trúc xoắn bộ ba có thể

được hình thành từ ba chuỗi polypeptide giáng nhau hoặc khác nhau Có hơn 29 lo¿i collagen đã được xác định trong các mô khác nhau; mỗi lo¿i có trình tự amino acid và tính chÃt sinh lý khác nhau Trong sá 29 lo¿i này, collagen lo¿i I là d¿ng phổ biến nhÃt Collagen lo¿i I (type I) được hình thành từ hai chuỗi α1 và một chuỗi α2, các chuỗi α1,

α2 có một sự khác biệt nhß về thành ph¿n amino acid (Yamauchi at el., 2019)

Về thành ph¿n amino acid cÿa collagen khác với các protein đã biết, điểm đặc

trưng nhÃt cÿa collagen là có hàm lượng glycine và proline rÃt cao (Ogawa at el., 2003)

Trong đó glycine có hàm lượng cao nhÃt, chiếm khoÁng 33% tổng sá amino acid, khoÁng 12% proline, alanine và hydroxyproline mỗi lo¿i khoÁng 11%, tổng sá amino acid còn

l¿i khoÁng 23% Hàm lượng imino acid (proline và hydroxyproline) trong collagen có

mái liên hệ chặt chẽ đến cÃu trúc xoắn ba cÿa collagen Hàm lượng imino acid trong collagen càng nhiều thì cÃu trúc xoắn ba cÿa collagen càng ổn định Hàm lượng hydrolysine, histidine, phenylalanine, isoleucine và amino acid chāa lưu huỳnh vào khoÁng 1% hoặc thÃp hơn Các amino acid có cực chiếm khoÁng 40% phân tử collagen, trong đó 11% là amino acid có tính base, 9% là amino acid có tính acid và khoÁng 17%

là amino acid á d¿ng hydroxyl, khoÁng 5% acid aspartic và glutamic còn l¿i tồn t¿i á d¿ng amid Các amino acid không phân cực chiếm khoÁng 40% phân tử collagen

(Hwang at el., 2007; Bechir at el., 2008; Bae at el., 2008; Gauza-WCodarczyk at el.,

2017)

2.4 2 Quá trình chi¿t tách collagen

2.4 2.1 Quá trình chi¿t tách collagen bằng acid

Cơ chế tách chiết collagen bằng acid chÿ yếu dựa vào sự thay đổi độ tích điện cÿa phân tử collagen Trong môi trưßng acid, các nhóm amin tự do trên m¿ch phân tử collagen bị proton hóa thành những nhóm mang điện tích dương, trong khi các nhóm carboxyl tự do á tr¿ng thái không mang điện Do đó, trong môi trưßng acid các phân tử collagen mang điện tích dương Khi đó, các phân tử nước dễ dàng tương tác với các nhóm mang điện dương, làm tăng khÁ năng hydrate hóa cho collagen, vì vậy collagen

dễ dàng hoà tan vào môi trưßng chiết Hơn nữa, các sợi collagen mang điện tích dương cùng dÃu sẽ đÁy nhau, do đó collagen tự giãn m¿ch và phân ly ra môi trưßng chiết (Kiew

& Don, 2013)

Collagen thưßng được chiết tách bằng acid hữu cơ như acetic, citric, lactic acid (Skierka & Sadowska, 2007) Mặc dù acid vô cơ như hydrochloric acid cũng được sử

dụng để chiết tách collagen, nhưng hiệu quÁ chiết tách thÃp hơn so với acid hữu cơ Trong đó, acetic acid được xem là dung môi hiệu quÁ nhÃt trong việc chiết tách collagen

từ các nguồn khác nhau (Muyonga at el., 2004; Kittiphattanabawon at el., 2005; Wang

at el., 2009; Singh at el., 2011) Skierka & Sadowska (2007) đã chāng minh acid hữu

cơ cho hiệu quÁ chiết tách tát hơn acid vô cơ với hiệu suÃt chiết tách collagen đ¿t 60%

bằng citric acid á nồng độ 0,5 M, acetic acid và lactic acid đ¿t 90% (tính theo hàm lượng hydroxyproline), trong khi chiết bằng HCl 0,15 M thì hiệu suÃt chỉ đ¿t 18%, khi nghiên cāu Ánh hưáng cÿa các lo¿i acid khác nhau đến khÁ năng chiết tách collagen từ da cá tuyết Baltic (Gadus morhua) Nhóm tác giÁ còn chỉ ra rằng, khi chiết tách bằng HCl, các nhóm amin tích điện dương cÿa collagen liên kết với anion Cl- , dẫn tới làm trung hoà bớt điện tích dương cÿa collagen do đó làm giÁm lực đÁy tĩnh điện giữa các nhóm mang điện Kết quÁ là cÃu trúc cÿa sợi collagen trá nên chặt chẽ hơn, khÁ năng liên kết với nước giÁm Vì vậy khÁ năng hoà tan cÿa collagen bị suy giÁm (Skierka & Sadowska, 2007) Bên c¿nh đó, hiệu suÃt thu hồi collagen (HSTH) từ da cá cao hơn vÁy cá và xương

cá chép (Cyprinus carpio) với giá trị tương āng l¿n lượt là 41,3%; 1,35% và 1,06% (tính trên khái lượng khô) khi sử dụng 0,5 M acetic acid trong 3 ngày (Duan at el., 2009)

Bên c¿nh đó, HSTH collagen từ da cũng cao hơn xương cá hồng mắt to (Priacanthus)

l¿n lượt là 10,94% và 1,59% (dựa trên khái lượng ướt) khi chiết tách collagen trong 0,5

M acetic acid với tỷ lệ nguyên liệu/dung dịch acetic acid là 1:30 (w/v) trong 24 giß

(Kittiphattanabawon at el., 2005) Hơn nữa, HSTH collagen lên đến 63,1 và 58,7% (trên

cơ sá khái lượng khô) đái với da cÿa cá rô sông Nile non và trưáng thành (Lates

niloticus) khi s ử dụng acetic acid 0,5 M (Muyonga at el., 2004) Acetic acid cũng được

các nhà nghiên cāu sử dụng để chiết tách collagen từ các nguồn nguyên liệu khác và cho hiệu quÁ chiết tách collagen cao (Wang at el., 2007; Tr¿n Thị Huyền và ctv., 2012;

Zaelani at el., 2019; Lê Thị Minh Thÿy & Trương Thị Mộng Thu, 2020)

Từ những nghiên cāu trên cho thÃy chiết tách collagen bằng acetic acid cho hiệu

quÁ chiết tách cao, ngoài ra acetic acid còn là acid hữu cơ phổ biến, giá thành phÁi chăng

Do vậy, trong nghiên cāu này chọn acetic acid làm tác nhân cho quá trình tách chiết collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc

2.4 2.2 Quá trình chi¿t tách collagen bằng enzyme

Pepsin đã được chāng minh rằng có thể cÁi thiện hiệu suÃt chiết tách collagen khi kết hợp với acetic acid (Heu at el., 2010; Huang at el., 2011; Kumar & Nazeer, 2013;

Pamungkas at el., 2019; Pei at el., 2019) Skierka & Sadowska (2007) đã chỉ ra rằng,

dùng pepsin để chiết tách collagen từ da cá tuyết Baltic đã xử lý với acetic acid giúp rút ngắn được thßi gian tách chiết xuáng còn 24 giß và hiệu quÁ tách chiết tăng từ 55% tới

90% Nalinanon at el (2007) cũng cho thÃy hiệu suÃt thu hồi collagen cao từ da cá hồng

mắt to (Priacanthus tayenus) với sự hỗ trợ cÿa pepsin Hơn nữa, Hukmi & Sarbon (2018)

đã chāng minh rằng ph¿n lớn các liên kết nội và ngo¿i phân tử có trong collagen nằm á vùng telopeptide Cơ chế ho¿t động cÿa enzyme pepsin được xác định dựa trên việc thực

hiện phân cắt t¿i vùng không xoắn telopeptide cÿa collagen nên lo¿i bß được liên kết ngang giữa các phân tử, do đó làm tăng tính tan cÿa collagen Tuy nhiên, chiết tách collagen bằng pepsin sẽ có sự tác động đến tỷ lệ các thành ph¿n cÿa collagen Thông thưßng, tỷ lệ các chuỗi ³ và ´ cÿa collagen được chiết tách bằng pepsin giÁm so với collagen được chiết tách bằng acetic acid Nguyên nhân là do pepsin phân cắt vùng telopeptide có chāa các liên kết ngang, vì vậy các chuỗi ³ và ´ biến thành chuỗi α Yu

at el (2018) đã chāng minh rằng hiệu suÃt trích ly collagen lên đến 84,85% khi chiết tách collagen từ da cá lù đù (Nibea japonica) với nồng độ pepsin là 1389 U/g, tỷ lệ rắn-lßng là 1:57 và thßi gian chiết tách là 8,67 giß Bên c¿nh đó, Lê Thị Thu Hương và ctv (2017) đã báo cáo rằng hiệu suÃt trích ly collagen từ da cá tra lên đến 92,44% đ¿t được

á hàm lượng enzyme pepsin 0,49%; nồng độ acetic acid 0,47 M và tỷ lệ dung môi/ da

cá là 55 mL/g Thêm vào đó, Heu at el (2010) đã cho thÃy hiệu suÃt chiết tách collagen

từ da cá dẹt (Paralichthys olivaceus) bằng pepsin (85,5%) cao hơn khi được chiết tách bằng acetic acid là 57,3%

Như vậy pepsin thưßng được chuÁn bị trong các dung dịch acid hữu cơ như acetic acid hay acid vô cơ như hydrochloric acid Do đó, trong nghiên cāu này sử dụng pepsin (được chuÁn bị trong dung dịch acetic acid) làm tác nhân chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc

2.4 3 Collagen thăy phân và ąng dāng trong sÁn xuÃt đß ußng giàu collagen

Collagen được thÿy phân bái enzyme t¿o thành các peptide có khái lượng phân tử nhß hơn 20 kDa thì gọi là collagen thÿy phân (Boonmaleerat at el., 2018) Hiện nay có nhiều nghiên cāu sử dụng enzyme protease để thÿy phân collagen Tùy thuộc vào lo¿i enzyme và nguồn thu nhận enzyme mà sÁn phÁm có māc độ thÿy phân khác nhau Mỗi lo¿i enzyme c¿n được tiến hành t¿i các điều kiện tái ưu như pH, tỷ lệ enzyme/cơ chÃt, nhiệt độ thÿy phân, thßi gian thÿy phân để đ¿t được hiệu suÃt thÿy phân cao và các peptide thu được có khái lượng phân tử mong muán (Nguyễn Công Bỉnh & Nguyễn Minh Xuân Hồng, 2018)

Collagen thÿy phân có khái lượng phân tử nhß và có một sá ho¿t tính sinh học như

khÁ năng cháng oxy hóa, cháng đông, khÁ năng kháng khuÁn, kích thích một sá hormone làm lành các vết thương và viêm khớp (Boonmaleerat at el., 2018) Vì vậy, collagen

thÿy phân được āng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, trong đó có thực phÁm, mỹ phÁm và dược phÁm (Guillerminet at el., 2012)

Bên c¿nh đó, trong thành ph¿n collagen và collagen thÿy phân thưßng chāa một lượng lớn các amino acid kỵ nước như glycine, alanine, proline có khÁ năng thu nhận gác hydroxyl cao hơn các amino acid ưa nước, do đó collagen và collagen thÿy phân có khÁ năng cháng oxy hóa tát (Ren at el., 2008) Matilla at el (2002) cũng đã chỉ ra rằng trong collagen và collagen thÿy phân có chāa hàm lượng glycine lớn nên khÁ năng cháng oxy hóa cao Thêm vào đó, các amino acid có tính acid như glutamic acid có khÁ năng

cháng oxy hóa m¿nh do sự hiện diện cÿa các nhóm carboxyl trong phân tử (Udenigwe

& Aluko, 2011) Ngoài ra, collagen thÿy phân có khÁ năng hòa tan tát trong nước, kể cÁ nước l¿nh và khÁ năng tiêu hóa tát hơn collagen Bilek & Bayram (2015) cho rằng 90% collagen thÿy phân có thể được tiêu hóa Từ máu, các peptide (có chāa hydroxyproline) được vận chuyển vào các mô đích, ví dụ da, xương và sụn, nơi mà các peptide đóng vai trò như là các khái cÃu t¿o cho các tế bào á mô và giúp tăng cưßng sÁn xuÃt các sợi collagen mới (Shigemura at el., 2014) Do đó, collagen thÿy phân có thể được bổ sung

vào thāc ăn, đồ uáng với vai trò là chÃt cháng oxy hóa và đồng thßi hỗ trợ cho sāc khße,

đặc biệt là xương và da (Guillerminet at el., 2012) Do đó, Bilek & Bayram (2015) đã

chāng minh rằng hàm lượng protein và giá trị cÁm quan tăng khi bổ sung 2,5% collagen thÿy phân vào nước ép cam hoặc táo

Những nghiên cāu trên đây đã má ra triển vọng āng dụng collagen thÿy phân trong sÁn xuÃt đồ uáng giàu collagen Vì vậy, sÁn xuÃt collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy

cá lóc và āng dụng trong sÁn xuÃt nước ép giàu collagen được thực hiện trong nghiên cāu này cũng là theo khuynh hướng nghiên cāu trong và ngoài nước

2.5 Nghiên cąu trong và ngoài n°ãc

2.5 1 Nghiên cąu vÁ thăy phân protein bằng protease

2.5 1.1 Nghiên cąu ngoài n°ãc

Xu hướng sử dụng protease thương m¿i để thÿy phân phụ phÁm thÿy sÁn thu hồi protein, làm tăng giá trị cÿa các thành ph¿n trong phụ phÁm đã và đang được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm thực hiện Do đó, đã có nhiều công trình nghiên cāu sử dụng alcalase và flavourzyme riêng lẻ hoặc kết hợp để làm chÃt xúc tác cho quá trình thÿy phân protein như Nam at el (2020) đã nghiên cāu thÿy phân phụ phÁm cá tra

(Pangasius hypophthalmus) bằng alcalase với tỷ lệ enzyme/cơ chÃt là 0,4% (v/w) á 60°C

và pH tự nhiên trong 9 giß với tỷ lệ nước/nguyên liệu thô là 1:1 (mL/g) Dịch thÿy phân protein có hiệu suÃt thÿy phân (degree of hydrolysis, DH) trên 30%, tỷ lệ thu hồi nitơ (NR) trên 80% và chāa một lượng lớn các amino acid thiết yếu Safari at el (2011) đã nghiên cāu thÿy phân protein từ đ¿u cá mè trắng (Hypophthalmichthys molitrix) bằng

alcalase cho DH và hiệu suÃt thu hồi protein (protein recovery, PR) sau 24 giß l¿n lượt

là 20,74% và 37,68 mg/mL khi sử dụng 1,5% alcalase á 55oC trong 21 giß, pH 8,5 Bên

c¿nh đó, hiệu suÃt thÿy phân còn phụ thuộc vào nhiều yếu tá như nhiệt độ, tỷ lệ enzyme

so với cơ chÃt, pH, thßi gian thÿy phân Do đó, Roslan at el (2015) đã nghiên cāu tái

ưu hóa điều kiện thÿy phân protein từ phụ phÁm cá rô phi (Oreochromis niloticus) bằng

alcalase cho DH khoÁng 20,20% với điều kiện tái ưu là pH 7,5; nhiệt độ 60oC, nồng độ

cơ chÃt và nồng độ enzyme l¿n lượt là 15% (w/v) và 2,5% (w/w) và thÿy phân trong 120 phút Cũng là thÿy phân phụ phÁm cá, nhưng sử dụng protease chāa thành ph¿n chÿ lực

là exopeptidase, Phuong & Huong (2015) đã nghiên cāu thÿy phân protein từ đ¿u cá hồng b¿c (Lutjanus argentimaculatus) bằng flavourzyme với điều kiện thÿy phân tái ưu

là 0,62% flavourzyme, nhiệt độ thÿy phân 49,3oC và thßi gian thÿy phân là 6,6 giß Dịch

thÿy phân protein từ đ¿u cá hồng b¿c chāa hàm lượng protein và amino acid tổng sá cao

với giá trị tương āng là 82,91% và 30,72 g/100 g, hàm lượng lipid thÃp 0,78% và hàm

lượng tro 3,29% Bên c¿nh đó, Sumaya-Martínez at el (2005) cũng đã nghiên cāu thÿy

phân thu hồi protein từ phụ phÁm cá trắm vàng (Carassius auratus) bằng flavourzyme

với điều kiện thÿy phân tái ưu pH 5,9 á nhiệt độ 53oC, tỷ lệ dung môi so với cơ chÃt là 14,7% và nồng độ flavourzyme là 80 LAPU/g Hơn nữa, Nilsang at el (2005) dùng 2

lo¿i protease là flavourzyme và kojizyme thÿy phân phế phÁm từ quy trình sÁn xuÃt đồ hộp cá ngừ để sÁn xuÃt dịch đ¿m, thì DH đ¿t 62% khi sử dụng flavourzyme và kojizyme thì DH đ¿t 68%, tuy nhiên dịch đ¿m thÿy phân khi sử dụng flavourzyme có vị đắng ít hơn khi sử dụng kojizyme Hơn nữa, nghiên cāu kết hợp endopeptidase và exopeptidase

cũng đã được thực hiện như Vy at el (2018) đã nghiên cāu khÁ năng thÿy phân protein

trong thịt đ¿u tôm thẻ chân trắng bằng cách kết hợp alcalase và flavourzyme với điều kiện tái ưu là pH 7,01; nhiệt độ thÿy phân 54,94°C, thßi gian thÿy phân 2,96 giß, nồng

độ enzyme alcalase 19,42 U/g và flavourzyme (32,09 U/g) Kết quÁ thu được dung dịch thÿy phân với DH cao (90,19%) và ho¿t tính cháng oxy hóa tát (86,16%)

2.5 1.2 Nghiên cąu trong n°ãc

Thÿy phân protein từ thÿy sÁn đã và đang được nghiên cāu không chỉ á các nước trên thế giới mà ngay cÁ á Việt Nam Nhiều nghiên cāu sử dụng alcalase và flavourzyme riêng lẻ, kết hợp hoặc thÿy phân 2 giai đo¿n để thu hồi dịch đ¿m từ phụ phÁm cá như Ung Minh Anh Thư (2018) đã nghiên cāu thÿy phân phụ phÁm cá lóc bằng enzyme alcalase với điều kiện thÿy phân tái ưu là pH 8,1; nhiệt độ thÿy phân là 57,6oC, nồng độ alcalase 3% (v/w) và thßi gian thÿy phân 2,82 giß cho DH là 40,25% à điều kiện thÿy phân tái ưu, dịch thÿy phân từ phụ phÁm cá lóc có hàm lượng đ¿m amin là 11,2 g/L Nghiên cāu cho thÃy tính khÁ thi cÿa việc sử dụng enzyme alcalase thương m¿i trong thÿy phân protein từ phụ phÁm cá lóc, giúp nâng cao giá trị nguồn nguyên liệu và giÁi quyết vÃn đề môi trưßng, má ra triển vọng cho việc sÁn xuÃt dịch đ¿m giàu các amino acid và peptide m¿ch ngắn có giá trị dinh dưỡng, có thể āng dụng trong chế biến các sÁn

phÁm giàu protein Bên c¿nh đó, Lê Trung Thiên và ctv (2017) cũng đã báo cáo rằng

trong bán enzyme protamex, papain, neutrase và alcalase thì alcalase cho hiệu suÃt thu

hồi protein (protein recovery, PR) và hiệu suÃt thÿy phân (degree of hydrolysis, DH) cao nhÃt khi thÿy phân thịt vụn cá tra Cụ thể, PR đ¿t 70% (w/w) và DH là 18% (w/w) với điều kiện thÿy phân thích hợp nhÃt là pH 8,0; nhiệt độ thÿy phân 55oC và tỷ lệ alcalase/nguyên liệu là 1,0% (w/w) Hơn nữa, Nguyễn Chí Thanh và ctv (2019) cũng

đã nghiên cāu thÿy phân phụ phÁm cá lưỡi trâu bằng enzyme alcalase 2L với điều kiện tái ưu là nhiệt độ 60oC, pH 8 và tỷ lệ enzyme/cơ chÃt 0,2% và cho DH cao nhÃt là 33,42% Cũng là thÿy phân phụ phÁm cá, nhưng sử dụng protease chāa thành ph¿n chÿ lực là exopeptidase thì Đỗ Trọng Sơn và ctv (2013) đã nghiên cāu điều kiện thÿy phân protein từ đ¿u cá chẽm bằng enzyme flavourzyme với điều kiện thÿy phân thích hợp nhÃt là tỷ lệ enzyme 0,5% so với khái lượng nguyên liệu, nhiệt độ 50oC và thßi gian 6

giß Hiệu suÃt thÿy phân (DH), hiệu suÃt thu hồi nitơ (NR) và hàm lượng nitơ ammoniac (NNH3) trong dịch thÿy phân thu được l¿n lượt là 29,09%, 62,58% và 0,95 g/L SÁn phÁm