GIỚI THIỆU
Cá thát lát
Cá Thát Lát (danh pháp hai phần: Chitala ornata), tên tiếng Anh là Clown
Featherback hay Clown Knifefish Loài này sinh sống ở Ấn Độ và một số quốc gia Đông Nam Á khác như Campuchia, Lào, Thái Lan, Việt Nam, trong đó phổ biến ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam [5] [6]
Bảng 1.1 Phân loại khoa học của cá thát lát [7]
Cá thát lát có thể đạt tới chiều dài 100cm với phần da xám bạc có 5-10 đốm đen ở gần vây hậu môn [6]
Cá thát lát có thân dài, dẹp bên, lưng gù độ cong của lưng tăng dần theo kích thước của cá, có đuôi rất nhỏ Lườn bụng bên có hai hàng gai chạy dọc theo lườn bụng Vảy nhỏ phủ toàn thân và đầu, vảy dính rất chắc, khó rụng, vảy ở đầu có cùng kích thước với và ở thân Đường trên của lỗ mang và chấm dứt ở điểm giữa gốc vi đuôi
Cá có đầu nhỏ, nhọn, dẹp bên Miệng rộng, màng da sau xương nắp mang phát triển, rạch miệng xiên kéo dài qua khỏi mắt, xương hàm trên phát triển Răng nhọn, bén mọc trên hàm dưới trên phần giữa xương trước hàm, trên xương khầu cái, trên xương lá mía và lưỡi, ngoài ra còn có đám răng nhỏ mịn trên xương bướm phụ Có một đôi râu mũi ngắn nhỏ Mắt nằm lệch về phía lưng của đầu, gần chóp mõm hơn gần điểm cuối
3 của xương nắp mang Phần trán gần hai mắt cong và lồi tương đương đường kính mắt [7]
1.1.3 Phụ phẩm da cá thát lát
Da cá thát lát là phụ phẩm của quá trình chế biến chả cá thát lát chiếm tỉ lệ 17-22% trên khối lượng nguyên liệu [8] Là một trong những nguồn giàu collagen, gelatin trong số các phụ phẩm từ cá với hàm lượng protein từ 28,8 – 31,3% theo Bảng 1.2 và sản phẩm của quá trình thuỷ phân da cá có thể chứa các peptide mang hoạt tính sinh học 2-
20 amino acid bao gồm chống oxy hoá, chống viêm, chống tiểu đường, kháng khuẩn và chống lão hoá [9]
Ngoài ra DTP từ nguyên liệu cá có những tính chất chức năng khác như khả năng tan tốt, tạo bọt và gel, khả năng tạo nhũ và giữ nước có thể đóng vai trò làm phụ gia cải thiện cấu trúc của thực phẩm [10]
Vì những lý do trên, hiện nay trên thế giới nói chung cũng như Việt Nam nói riêng, phụ phẩm chế biến từ cá đã và đang đc nghiên cứu để tận dụng vào các ngành công nghiệp như thực phẩm, dược phẩm,… Điều này góp phần vào việc tái sử dụng các phụ phẩm này để giảm gánh nặng về chi phí xử lý môi trường, tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế
1.1.4 Thành phần hoá học da cá thát lát
Bảng 1.2 Thành phần hoá học của da cá thát lát và các phụ phẩm da khác
Từ Bảng 1.2 trên ta thấy hàm lượng protein trong các nghiên cứu về da cá thát lát trước đó cho thấy hàm lượng protein cao (>25%) khi so sánh với hàm lượng protein với các phụ phẩm da cá khác chứng minh da cá thát lát là một nguồn giàu protein cho việc sản xuất DTP protein.
DTP protein
DTP protein được định nghĩa là những sản phẩm thu được từ quá trình thuỷ phân protein bởi enzyme, acid, kiềm và phương pháp lên men Định nghĩa này được mở rộng cho cả khoáng, lipid, carbohydrate nếu chúng ở trong nguyên liệu, enzyme cùng với protein DTP được đánh giá bởi mức độ thuỷ phân (DH) ứng với số liên kết peptide bị cắt trên cho tổng liên kết peptide [10]
DTP thường là hỗn hợp của các polypeptides, oligopeptides và amino acids do quá trình thuỷ phân một phần [15]
1.2.2.1 Thuỷ phân sử dụng acid/kiềm
Quá trình thuỷ phân sử dụng acid với tác nhân acid thường là acid sulfuric (H2SO4) hoặc acid hydrochloric (HCl) ở điều kiện nhiệt độ cao (>121 0 C) và áp suất cao (>220,6kPa) Phương pháp này với ưu điểm là chi phí thấp tuy nhiên tryptophan bị phân huỷ hoàn toàn trong quá trình này, methionine bị phân huỷ 1 phần và sự chuyển hoá của glutamine thành glutamate và aspargine thành aspartate Đi kèm với đó là yêu cầu về thiết bị phải chịu nhiệt, áp lực và sự ăn mòn của acid nên ứng dụng của phương pháp này trong công nghiệp thực phẩm thường cho chất tạo vị
Quá trình thuỷ phân sử dụng kiềm với tác nhân kiềm thường Ca(OH)2, KOH, NaOH ở điều kiện nhiệt độ thấp hơn 27-55 0 C với thời gian thuỷ phân từ 4-8 giờ trong nền công nghiệp thực phẩm Với phương pháp này hàm lượng tryptophan được bảo tồn nhưng một số amino acid khác như serin, threonine bị phá huỷ trong quá trình thuỷ phân này và phản ứng racemic hoá Ứng dụng chính của phương pháp này là trong sản xuất các tác nhân tạo bọt [15] [16] [17]
1.2.2.2 Thuỷ phân sử dụng chế phẩm enzyme
Phương pháp thuỷ phân sử dụng chế phẩm enzyme trong sản xuất DTP với ưu điểm là điều kiện phản ứng ôn hoà hơn khi so sánh với phương pháp thuỷ phân bằng acid/kiềm (pH 6÷8, nhiệt độ 30÷60 0 C) ít gây biến đổi amino acid cùng với đó tính đặc
5 hiệu phản ứng của enzyme giúp kiểm soát mức độ thuỷ phân và hạn chế các phản ứng phụ [17]
Các chế phẩm enzyme sử dụng trong phương pháp này là protease từ các nguồn chủ yếu từ động vật (pancreatin, pepsin), thực vật (papain, ficin, bromelain) hoặc vi sinh vật (alcalase, flavourzyme) [15]
Cơ chế phản ứng của các protease trong quá trình thuỷ phân được chia thành 2 loại Endoprotease và Exoprotease Endoprotease có thể cắt các liên kết peptide trong protein còn Exoprotease có thể cắt các liên kết peptide ở đầu tận cùng C và N Tuỳ theo sản phẩm sau cùng mà có thể chọn enzyme có cơ chế phản ứng phù hợp [18]
Chế phẩm enzyme protease được chọn trong nghiên cứu này là Flavourzyme ® 500
MG là enzyme được thu nhận từ quá trình lên men của nấm mốc Aspergillus oryzae trong điều kiện pH trung tính hoặc acid yếu Chế phẩm này là hỗn hợp chứa 8 loại enzyme khác nhau bao gồm: 3 endopeptidase (neutral protease 1, neutral protease 2 và alkaline protease 1), 2 leucyl aminopeptidase (leucine aminopeptidase A và leucine amino peptidase 2), 2 dipeptidyl peptidase (dipeptidyl peptidase 4 và dipeptidyl peptidase 5), 1 amylase (α–amylase A type 3) [19]
1.2.2.3 Thuỷ phân bằng phương pháp lên men Đây là quá trình thủy phân protein nhờ xúc tác enzyme từ vi sinh vật Các enzyme này có thể được tạo ra từ việc nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường riêng sau đó được đưa vào nguyên liệu giàu đạm như trong sản xuất nước tương hoặc tận dụng các enzyme có sẵn trong nguyên liệu ban đầu như sản xuất nước mắm Thành phần thu được trong dung dịch bao gồm cả protein, pepton, peptide và amino acid.
Khả năng liên kết canxi của DTP protein
1.3.1 Khả năng liên kết canxi
Canxi là một trong những khoáng chất đa lượng chiếm nhiều nhất trong cơ thể người (1,5 – 2,2% tổng khối lượng cơ thể người) [20] với 99% nằm trong xương và 1% nằm trong dịch ngoại bào và nội bào [3] Ngoài chức năng trong hình thành xương, canxi cũng cần thiết cho các chức năng sinh lý khác như: duy trì trọng lượng cơ thể khoẻ mạnh, đông máu, co cơ, phân chia tế bào, hoạt động của enzyme và dẫn truyền xung thần kinh và tiết hormone [1] Hậu quả của việc thiếu canxi có thể dẫn đến còi xương, loãng xương, huyết áp cao, béo phì [2] và có thể ngăn ngừa bằng việc sử dụng các sản phẩm bổ sung canxi
Nhu cầu dinh dưỡng khuyến nghị với canxi (RDA) the độ tuổi được thể hiện trong
Bảng 1.3 Nhu cầu dinh dưỡng khuyến nghị Canxi theo độ tuổi [21]
Nhu cầu dinh dưỡng khuyến nghị
1200 Mang thai hoặc cho con bú
Tuy nhiên việc hấp thu đủ lượng canxi không chỉ phụ thuộc vào lượng hấp thụ mà còn dựa trên khả năng hấp thụ của cơ thể Một trong các lý do ảnh hưởng tới khả năng hấp thụ canxi của cơ thể với sản phẩm bổ sung canxi vô cơ là do xu hướng tạo phức không tan với phytate mà trong cơ thể người thiếu enzyme phytase để giải phóng muối canxi hoặc phản ứng kết tủa với các gốc phosphate và oxalate trong đường ruột [1] [3] Một vài ý kiến cho rằng canxi hữu cơ sẽ tốt hơn muối canxi vô cơ vì có hai vấn đề chính nhau sau: ở nồng độ thấp thì tính khả dụng sinh học của canxi vô cơ sẽ kém và ở nồng độ cao thì dấy lên quan ngại về vấn đề độc tính sinh học [22] Tuy nhiên một số sản phẩm canxi hữu cơ như canxi lactate và canxi gluconate cho thấy hiệu quả thấp vì tính sinh khả dụng thấp và hàm lượng canxi thấp [4]
Peptide với khả năng liên kết canxi lúc này có thể là một giải pháp thay thế thích hợp cho việc tăng tính khả dụng sinh học khi có thể giữ được dạng hoà tan của canxi khi thay đổi pH trong quá trình tiêu hoá Việc tiêu thụ các peptide có nhiều lợi thế khi sử dụng ít năng lượng để vận chuyển qua màng từ đó tăng khả năng hấp thu [2]
1.3.2 Cơ chế thể hiện hoạt tính
Các peptide và amino acid nằm trong DTP có khả năng liên kết với các ion kim loại dựa trên sự liên kết phối trí giữa nhóm tạo điện tử trong bề mặt phối tử (peptide) và ion kim loại (chất nhận điện tử), hình thành của cấu trúc ổn định về mặt hóa học Phối
7 tử có thể được coi là base Lewis, có thể chia sẻ một cặp electron với kim loại, được coi là acid Lewis Do đó, hợp chất phối trí được hình thành do tương tác giữa acid Lewis và bazơ Lewis [23]
Cơ chế trên thể hiện ở 2 nhóm phosphate và carboxyl là hai nhóm thường được thấy trong các báo cáo liên quan tới khả năng liên kết canxi với peptide [24]
Nhóm phosphate liên kết canxi với đại diện là casein phosphopeptide và phosvitin phosphopeptide Nhiều nghiên cứu chỉ ra được mối quan hệ giữa nhóm phosphate với khả năng liên kết canxi có mối quan hệ với sự có mặt của nhóm phosphate của phosphoserine và cho thấy tỉ lệ nhóm phosphate trong phân tử casein tăng cường khả năng hấp thụ canxi bởi ruột non Cùng với đó peptides bị loại nhóm phosphoryl hoá không cho thấy khả năng liên kết canxi mà dạng phosphoryl hoá của αs1 và β-casein cho hoạt tính canxi cao hơn [24]
Nhóm carboxyl liên kết canxi theo Bao và cộng sự (2008) thì lượng canxi liên kết tăng tuyến tính theo sự tăng của nhóm carboxyl thường thấy ở nhóm carboxyl của Asp và Glu [24]
1.3.3 Đặc điểm của DTP có CaBC
Khả năng liên kết canxi của peptide trong DTP protein phụ thuộc nhiều vào thành phần amino acid của peptide
Thành phần amino acid và trình tự peptide là những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng liên kết kim loại của peptide Ngoài 2 amino acid Asp, Glu với khả năng liên kết với canxi qua nhóm carboxyl, nhóm N- imidazole của His và N-amide của Lys, vòng thơm của Phe, Tyr được biết đến như nguồn giàu electron có thể hỗ trợ khả năng liên kết canxi và các amino acid kị nước như (Ile, Leu, Val, Phe, Ala và Pro) có thể ngăn chặn sự tấn công của phân tử nước làm ổn định liên kết với canxi theo Vo và cộng sự (2018) [2] Ngoài ra Ser, Thr và Tyr đóng 1 vai trò quan trọng trong khả năng liên kết canxi thông qua nhóm -OH của chúng có thể liên kết với canxi theo Jung và cộng sự (2006) [25]
Như các peptide có hoạt tính sinh học khác thường là một chuỗi peptide từ 3-20 amino acid Khối lượng phân tử của các peptide có CaBC theo Feng-Ru Liu và cộng sự (2013) là những phân đoạn peptide