Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu quy trình sản xuất bột Protein Hydrolysate từ cá tra sử dụng Enzyme Protamex

TÊN DE TÀI: Nghiên cứu quy trình sản xuất bột Protein Hydrolysate từ cáTra sử dụng enzyme Protamex NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:Nghiên cứu khả năng sử dụng enzyme Protamex thủy phân phụ phẩm cá

ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

xx%<xxxXxXXx«x«xxxxxxxxx

NGUYEN THỊ ANH THU

NGHIEN CUU QUY TRINH SAN XUAT BOT PROTEIN

HYDROLYSATE TU CA TRA SU DUNG ENZYME

PROTAMEX

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, tháng 08 năm 2012

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: Nguyễn Thị Anh Thư MSHV: 10110201

Ngày, tháng, năm sinh: 10/06/1982 Nơi sinh: Khánh HòaChuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và Đồuống Mã số : 605402

I TÊN DE TÀI: Nghiên cứu quy trình sản xuất bột Protein Hydrolysate từ cáTra sử dụng enzyme Protamex

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:Nghiên cứu khả năng sử dụng enzyme Protamex thủy phân phụ phẩm cá Tra đểthu nhận Protein Hydrolysate.

Khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình thủy phân Nghiên cứu mối liên hệgiữa các thông số kỹ thuật là mức độ thủy phân và trọng lượng phân tử củaProtein Hydrolysate, đồng thời khảo sát một số tính năng công nghệ của sản phẩmthủy phân Trên cơ sở đó dé xuất quy trình công nghệ thu nhận bột ProteinHydrolysate sử dụng trong công nghệ thực phẩm

Il NGÀY GIAO NHIEM VU: 02/07/2011II NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 15/08/2012IV.CÁN BO HUONG DAN: _ TS Trần Bích Lam

Tp HCM, ngay tháng năm 2012

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

TRUONG KHOA

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa —- ĐHQỌG-HCMCán bộ hướng dẫn khoa học : TS Trần Bích Lam

Cán bộ cham nhận xét 1 : PGS.TS Đồng Thi Thanh Thu

Cán bộ châm nhận xét 2 : TS Phan Ngọc Hòa

Luận văn thạc si được bảo vệ tai Trường Đại học Bách Khoa, DHQG Tp HCMngày 16 thang 08 năm 2012

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học ham, học vi của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)1 GS.TSKH.Luu Duan

2 PGS.TS.Đông Thị Thanh Thu3 TS.Trần Bích Lam

4 TS.Phan Ngọc Hòa5 TS.Huynh Ngọc OanhXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HOI DONG TRƯỞNG KHOA

LỜI CẢM ON

Tôi xin trân trọng cảm ơn toàn thể Quy Thay, Cô giảng dạy va công tác tại Bộmôn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách KhoaTp.Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu, tạo điều kiện và môitrường học tập tốt trong suốt thời gian tôi học tại Trường

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trần Bích Lam đã tận tình hướng dẫntdi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân, bạn bè và đồngnghiệp đã giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi về tinh than va vật chất dé hoàn thành

luận văn.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Côngnghiệp Thực phẩm Tp Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi về thời gian và cơ sở vậtchất trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 06 năm 2012

Nguyễn Thị Anh Thư

TOM TAT LUẬN VĂN

Nguồn phụ liệu cá Tra từ nhà máy chế biến cá phi lê rất lớn, do đó việc sử dụngnguôn phụ liệu này góp phần bảo vệ môi trường, tăng thu nhập cho các nhà máy chếbiến và hơn nữa là tạo ra các sản phẩm có giá trị cao cung cấp cho con người và phục vụcho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm là rất cần thiết

Trong nghiên cứu nay, dé thu nhận FPH (Fish Protein Hydrolysate) chúng tôi tiễn

hành các khảo sát sau:

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân sử dụng enzymeProtamex như tỷ lệ nguyên liệu và nước bổ sung, pH, nhiệt độ và tỷ lệ E/S để enzymehoạt động tối ưu kết quả đạt được như sau: tỷ lệ nguyên liệu và nước bổ sung la 1:2, pH6,5, nhiệt độ 55°C và ty lệ E/S là 2.5% enzyme so với protein thô

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân và các tính năng củasản phẩm Kết quả cho thay thời gian có ảnh hưởng lớn đến quá trình thủy phân Mứcđộ thủy phân đạt cực đại ở thời gian 75 phút và cho sản phẩm tối đa, tuy nhiên, tínhnăng công nghệ (tạo bọt, tạo nhũ) đạt được cao nhất ở thời gian 45 phút ứng với sảnphẩm FPH gồm các peptide có phân tử lượng từ 3 — 10kDa

- So sánh hai phương pháp sấy tạo sản phẩm là say thăng hoa va say phun, chúngtôi nhận thay sản phẩm không có sự khác biệt về tính năng công nghệ Phương pháp sấythăng hoa cho hiệu suất thu hồi sản phẩm cao hơn so với say phun

- Kết quả phân tích thành phần hóa học của sản phẩm cho thấy sản phẩm FPH cóhàm lượng protein khá cao 87.45% Thanh phan béo và âm trong sản phẩm thấp, đây làđiều kiện thuận lợi dé bảo quản sản phẩm và giữ được các thành phan dinh dưỡng cũng

như các đặc tính của sản phầm.

Recycling by-product from filleting catfish industry are both highly appreciated toprotect the environment and increased profit for fish processing manufactures.Moreover, using this by-product in food processing will produce higher nutrient valueproducts for consumption or food industry.

Following works have been done to collect protein hydrolysate from catfish products:

by Optimizing hydrolysis process using Protamex enzyme by adjusting parameters:the ratio of supplemental materials comparing to water; pH, temperature and E/S Theoptimal conditions for enzyme activities were achieved as follow: the ratio of material

to water at 1:2, pH at 6.5, reaction temperature at 55 °C, and the E/S ratio of 2.5% raw

protein.- Hydrolysis process was highly influenced by hydrolysis time that reached thehighest degree hydrolysate (DH) after 75 minutes; however, functional properties (e.g.foaming and emulsifying ability) showed highest after digesting 45 minutes with thelength of obtained peptide fragments varying from 3 to 10kDa.

- Two drying methods, spraying and lyophilizing, did not show any significantdifference in technological features; however, the later showed higher efficiency incollecting product compared with that of the former.

Chemical analysis of FPH showed relatively high protein content at 87.45%.Furthermore, lipid and humidity were low which are desirable characteristics forpreserving nutrient value and typical characteristics of products.

MỤC LỤC

TrangNHIỆM VỤ LUẬN VĂN THAC SĨ -c: Sà St tre i

XÁC NHAN CUA HỘI DONG NGHIEM THU ees eseseessessesseeeeeeeseeeesteseeeeseeneeneeees ii

LOL CAM 000 iii

TOM TAT LUAN VAN 00117 iv

ABSTRACT 00 VDANH MỤC CÁC BẢNG 5c: ct St té HH Hee xiDANH MUC CAC HINH 2 xiii

DANH MỤC CAC CHU VIET TẮTT 2:22 xivMO DAU woe eeeeessessessesesessnesesseesesscseesecuccussncscsscuesuecussecueenssnssesuesuecneenesesseeeeseeaeeneeneaneeees |CHƯƠNG 1 TONG QUAN - SG S121 211915111111 5111 1111 1111201111 1g ng nu 21.1 Giới thiệu về cá Tra -c St th HH HH 2DDL Ca Tr 2

1.1.2 Thành phan hóa học, thành phan cau trúc của cá Tra và phụ phẩm cá Tra 2

1.1.2.1 Thanh phần hóa học của cá Tra -:-c- < E32 E98 EEekEeEsE ke rersed 21.1.2.2 Thanh phần cau trúc của cá Tra - -c- skk E1 E98 Event re 21.1.2.3 Thanh phan hóa học của phế phâm cá Tra ¿5 + 6xx £eEseeersrsed 31.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cá Tra ccccctiririrrirrirrirrrrrrrree 41.3 Phé liệu cá và hiện trạng nghiên cứu, sử dụng phụ phẩm cá Tra tại Việt Nam 4

6n l1 4

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ phẩm cá Tra tại Việt Nam 5

1.4 Tinh hình sử dụng va khả năng chế biến sản phẩm giá trị gia tăng 6

1.5 Tong quan về enzyme và phương pháp thủy phân bằng enzyme - 8

1.5.1 Giới thiệu về enzyme Protamex ccccccccsssecesescscesessescecsceceevscscesvscscssvavscescneeeves 8L.5.1.1 DA cnaadaddttdtdtỔ.Ổ 91.5.1.2 Enzyme PrOfaIn€X - - + -s- c1 1110001010110 11111110 10 111111 111111 0 c1 0 rà 11

1.5.2 Phương pháp thủy phân bang enzyme - - - ssk+EEE SE SE ve gvseceei 111.6 Tổng quan về FPH St SE S113 11 E5 111 1 911g 1g TH ngư 131.6.1 GiGi thiGu VE 0n 131.6.2 Một số yếu tô ảnh hưởng trong quá trình sản xuất FPH 5-5 se s52 13

1.6.2.1 án, 0 0 55 13

1.6.2.2 Chuẩn bị dịch thủy phân E2 E11SvExSE SE ng nh ngerưkg 141.6.2.3 Quá trình thủy phân bang enzyme + + k*EkEESEcxEsEsvekcxvserees 141.6.2.4 Bất hoạt enZyme Gv 9111 E191 1E 1115 11 11g ng ngư 19

1.6.2.5 Tinh sạch protein hydrolySaf€_ << ĂSSS 3S 1 31s s2 19

1.6.2.6 Quá trình Sấy k1 TH HT TH TT TT HT TH TT ru 201.7 Tính chất chức năng của FPH - G- kkxSt E91 Sk E3 SE c vn gxecvrkg 21

1.7.1 Kha năng hòa tan va git nƯỚC 0.0 ccccceseseeeeeccceeeseeeecececeeeeeeseeeeeceeeeeeneeees 231.7.1.1 .S.:.0ììì.58i.:0r-:gtaai: 23

1.7.1.2 Khả năng liên kết với nước và giữ NUGC cv sec csei 231.7.2 Khả năng hap thụ béo va giữ béo G- G1 S1 vn HH ng rườu 241.7.3 Các tính chất DE mặt 5+: tt y2 ri 25

1.7.3.1 Khả năng tạo nhũ - cccc 0000010101010 0 0111111111010 3 111 11t na 261.7.3.2 Khả năng tạo DOt - c c c0 000110101101101 1 1111111110180 3 111 K1 cớ 27

1.7.4 Khả năng 66 định mùi cv 1S 11 1 11g HH nườn 27

1.7.5 Kha0ì ii ái n0) 08 271.7.6 Kha nang ta0 20 = - si 28

CHƯƠNG 2 NGUYEN LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP c5cccccccsccee 29

QD NGUYEN LGU oo -tdddầậầậặặặŨặủặẶọỤỪŨỪỖỒỪOŨ 29

2.2.1 Muc dich nghién Cu 0 302.2.2 NOI dung NghiSN CUU 0 cece cc ẢẢ 30

2.2.2.1 Sơ đỗ nghiên €ỨU c1 SE c1 11v ng HT ng gu 322.2.2.2 Quy trình tạo sản phẩm cv SE 1v 9111 11g ng ngưng ru 332.2.3 BO trí thí nghiệm - k1 E911 91 1 1 11T TT TH HT ng cư 352.2.3.1 Xác định thành phần nguyên liệu -G- G2 E1 cvEsEsvecseeeexed 35

2.2.3.2 Khảo sát quá trình thủy phân - - << c3 31111133 1111311111111 11 111111555552 35

2.2.3.4 Khảo sát quá trình Sấyy - c1 SE TT 11c TT TH HH ng ru 382.2.3.5 Xác định thành phan hĩa học của chế phẩm ¿26s +k£sE+E+eerseexes 38

2.3 Phương pháp phan tich - << - E233 1101010230613111131 10133011 11111111 1 1 111 kh vớ 38

2.3.1 Xác định N tổng theo phương pháp Kjeldahl ¿s55 +8 £+E+x+e£sxzxe: 392.3.2 Xác định lipid bằng phương pháp Soxxhlet - - 5 +5 x2 8E vsesxes 392.3.3 Xác định tro tong bằng phương pháp đốt cháy ở nhiệt độ cao 392.3.4 Xác định độ âm -:-ctct tt 22H22 rre 392.3.5 Xác định hoạt lực enzyme bang phương pháp Ansons cải tiến 39

2.3.6 Xác định mức độ thủy phan DH - - + +51 3333311111155 E115555x2 40

2.3.7 Xác định N axit amin băng phương pháp chuẩn độ formol và phương pháp 40

2.3.8 Xác định khả năng hịa †ạn - - ccc0001111 10111030 111111111111 1111111111 s4 412.3.9 Xác định khả năng tạo bỌT - - - c1 010101011010 111111111111 111111 xế 412.3.10 Xác định khả năng tạo nhũ - - - - + c c2 0001101 1010110 1 1111111111111 1111 v2 412.3.11 Điện di trên gel aQarOse cc sesessseccccecceseecceceececeaeeeeseeceeeeeaeaeeceeeeseeeaeaees 41

2.3.12 Xác định ty lệ phần trăm các peptide trong sản phẩm - ¿55s £+£sed 422.4 Phương pháp xử lý $6 liệu - c3 E311 9S cư cưng ng ru 42CHƯƠNG 3 KET QUA VA BAN LUẬN G2 k St SE E SE SE sEskssesrsee 433.1 Kết quả xác định thành phần nguyên liệu G- 5-26 E+E+EeEsEeevsesees 433.1.1 Xác định thành phan hĩa hoc của phụ phẩm cá Tra -.-c- 55s se cs£ssc: 43

3.1.2 Xác định hoạt tính enZyMe + - - c c2 0131111111011 11 111111111 111111111124 443.2 Khảo sát quá trình thủy phan - <2 2121111111 1311311111111 11132 45

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của ty lệ nguyên liệu : nước đến quá trình thủy phân 46

3.2.1.1 Ảnh hưởng của ty lệ nguyên liệu : nước đến DH -2- 55s + cx£see: 463.2.1.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến hàm lượng N axit amin 47

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân - 5c: 493.2.2.1 Ảnh hưởng của pH đến DIH - - 6< SE E5E SE SE xEEvcv cvgcreco 493.2.2.2 Ảnh hưởng của pH đến ham lượng N axit amin -s- se xe: 503.2.3 Khao sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân - 5s: 513.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến DH - c2 SE SE SE SE cco 523.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng N axit AMIN - - 53

3.2.4 Khao sát ảnh hưởng của ty lệ E/S đến quá trình thủy phan -. 54

3.2.4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến DH G cv SE SE EEsksereeea 543.2.4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến hàm lượng N axit amin -:-5- eee 553.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân và tính năng công nghé 56

3.2.5.1 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến DH 2-2 s +e+x+£sxsxe 573.2.5.2 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng N axit amin 59

3.2.5.3 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng hòa tan của sản pham 60

3.2.5.4 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng tạo bọt của sản phẩm 62

3.2.5.5 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng tạo nhũ của sản phẩm 64

3.2.5.6 Kết quả điện di các mẫu theo thời gian thủy phan ¿ - «s5: 663.2.5.7 Kết quả phân tích tỷ lệ các phân đoạn peptide của các mẫu theo thời gian 67

3.3 Khao sát ảnh hưởng của phương pháp say sản phẩm -c- 55s sec: 693.3.1 Ảnh hưởng của phương pháp say đến hiệu suất thu hồi sản phẩm 70

3.3.2 Anh hưởng của phương pháp say đến các tinh năng công nghệ 703.3.2.1 Ảnh hưởng của phương pháp say đến khả năng hòa tan 5555: 703.3.2.2 Ảnh hưởng của phương pháp say đến khả năng tao bọt s55: 7]3.3.2.3 Ảnh hưởng của phương pháp say đến khả năng tao nhũ 55s: 7]3.4 Thành phan hóa học sản phẩm FPH - - G6 SE SE SE #E SE EeE#EekevEsEekerxes 72CHƯƠNG 4 KET LUẬN VÀ DE NGHỊ, c5 74

A.V, K@t LUA 8n ỐC 744.2 Để nghị c1 n1 TT HT TH TT TH TT TT TH TT TH HT TH ng 74TÀI LIEU THAM KHẢO -.- c- nCn 212 1385881881891 891 151113111111 1 13 E3 tre 76

1000 92 82

DANH MỤC CÁC BANG

Bang 1.1 Thành phần dinh dưỡng của cá Tra trưởng thành 5-5 5 2 +s£s5<2 3Bảng 1.2 Thành phan cau trúc của cá TTa ¿-c- 5+ tt SE SE SE vn cvvi 3Bảng 1.3 Thanh phần hóa học của đầu và xương cá Tra -c- + sec ceesed 3

Bảng 1.4 Thời gian xử lý bất hoạt enzyme ở các pH va nhiệt dO - - 19

Bảng 1.5 Các tinh chất chức năng của Fish Protein Hydrolysate (FPH) 22

Bảng 2.1 Thiết bị và dung cu dùng trong nghiên cứu c sex se veEseseesrsed 30Bang 3.1 Thành phan hóa học của phụ phẩm cá Tra 56c 6+ SE £eEsEseesrsed 43Bảng 3.2 Kết quả xác định đường chuẩn TyfOSỈ 5 + xxx sEvveEsesereesed 45Bảng 3.3 Kết quả xác định hoạt độ của ennZyme -¿- - s+sksx+sE+£sEsEekeEseeereesed 45Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến DH - ¿2s +s+ss2 46Bảng 3.5 Anh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến hàm lượng N axit amin 48

Bảng 3.6 Ảnh hưởng cùa pH đến DH G6 SE SE ES SE E vs cvcvrvreed 49Bảng 3.7 Ảnh hưởng cùa pH đến hàm lượng N axit amin - 55s +s+s+sc<2 51Bảng 3.8 Anh hưởng cùa nhiệt độ đến DH ccc cecescscesescesssscsseesscessevssseeseenen 52Bảng 3.9 Ảnh hưởng cua nhiệt độ đến Hàm lượng N axit amin s5 5¿ 53Bang 3.10 Ảnh hưởng cùa tỷ lệ E/S đến DH 2G E2 SE E*E SE EvEeEekreecees 54Bang 3.11 Ảnh hưởng cùa tỷ lệ E/S đến hàm lượng N axit amin <- 55Bảng 3.12 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến DH ¿5s sEsx+e£s£sxd 57Bang 3.13 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến hàm lượng N axit amin 59

Bảng 3.14 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến khả năng hòa tan 60

Bảng 3.15 Ảnh hưởng cua thời gian thủy phân đến khả năng tao bọt 62

Bang 3.16 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến khả năng tạo nhũ 64

Bảng 3.17 Kết qua phân tích ty lệ thành phan khối lượng phân tử của các mẫu có thờigian thiry phan khac nhau 0A - 68

Bang 3.18 Anh hưởng của phương pháp say đến hiệu suất thu hồi san phâm 70

Bảng 3.19 Ảnh hưởng của phương pháp say đến khả năng hòa tan 5-5- 70Bang 3.20 Ảnh hưởng của phương pháp say đến khả năng tạo bọt 5 ¿ 7]Bảng 3.21 Ảnh hưởng của phương pháp say đến khả năng tạo nhữ - 5 7]Bảng 3.22 Thanh phan hóa học của sản phẩm ¿ ¿26s SE +E‡E£sESE£EeEseekrered 72

DANH MỤC CÁC HINHHinh 0e 1 a 2

Hình 1.2 Tình hình sản xuất và xuất khâu cá Tra từ năm 2003 đến 2010 4

Hình 1.3 Các phân đoạn tạo thành sau ly tâm - «<< << << << +ssssssssssss 20

Hình 2.1 Sơ đỗ nghiên cứu ¿- ¿+ s3 1332828 3E 1111 1 811 1111511111111 kg 32Hình 2.2 Quy trình thu nhận protein hydrolysate từ phế phẩm cá Tra 33Hình 3.1 Đường chuẩn TyrOSin1 5-5 S1 S E121 2E 1E 5151111111 1111111 errkg 45Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lê nguyên liệu : nước đến DH 2-2-2 s+s+s+s¿ 46Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lê nguyên liệu : nước đến hàm lượng N axit amin 48Hình 3.4 Anh hưởng của pH đến DH - 2E xxx E SE SE SE rred 50Hình 3.5 Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng N axit amin - 5-5-5 +s+s+sc<2 51Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến DH 5E E SE SE ESE+EeEeEEErersrerred 52Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng N axit amin - 53Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến DIH - 6s SE E+E#E+EsEsEekeeesecees 54Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến hàm lượng N axit amin ¿- s sss¿ 56Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến DH - 2-5 se se+e£s£sxd 58Hình 3.11 Anh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng N axit amin 59Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng hòa tan 61Hình 3.13 Anh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng tao bot 63Hình 3.14 Ảnh hưởng của thời gian đến kha năng tạo nhữ 55s £ecd 64Hình 3.15 Kết quả chạy điện di các mẫu bột FPH từ 15 phút đến 120 phút 66

DANH MỤC CHỮ VIET TAT

DaDHDHAEPAFCFPHFMMCFMMHHWDCHWDHMWDP

OHCPHPITCAUF

DaltonDegree of hydrolysisDocosahexaenic acidEicosapentaenic acidFish ConcentrateFish protein hydrolysateFresh Minced Meat ConcentrateFresh Minced Meat HydrolysateHot Water Dip ConcentrateHot Water Dip HydrolysateMolecular weight distribution of peptidesNitrogen

Oil-Holding CapacityProtein hydrolysateProtein isolateTrichloroacetic acidUltra Filtration

MỞ ĐẦU

Xu hướng hiện nay của ngành thực phẩm là sử dụng các loại phụ gia cónguôn gốc tự nhiên thay thế dần các hóa chất sử dụng trong chế biến thực phẩm Từlâu, việc sử dụng bã protein đậu nành và whey protein từ công nghệ ép dâu và chếbiến sữa nhăm tạo ra các sản phẩm protein thủy phân (PH), protein phân lập (PI) cóhoạt tính sinh học cung cấp dinh dưỡng cho con người, bên cạnh đó các sản phẩmnày còn có tính năng công nghệ như tao bọt, tạo nhũ, tạo gel ứng dụng nhiềutrong công nghiệp chế biến thực phẩm thay thế cho các chất phụ gia hóa học

Trong những năm gan đây, nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng trongvà ngoài nước hướng đến nguồn nguyên liệu mới có nguôn gốc từ ngành côngnghiệp chế biến thủy sản, đó là các phế phụ liệu cá Ngoài việc nghiên cứu tạo rasản phẩm mới FPH (protein cá thủy phân) có giá trị kinh tế cao, việc sử dụng nguônnguyên liệu này là rat cần thiết vì góp phan bảo vệ môi trường sống và tăng thunhập cho các nhà máy chế biến

Việt Nam là một trong những nước đứng đầu vé sản xuất, tiêu thụ và xuấtkhâu cá Tra nên nguôn phé phụ liệu cá Tra rất đổi dao và giá thành tương đối thấp.Đây là điều kiện thuận lợi để nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới và ứng dụngvào công nghiệp sản xuất

Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất bộtProtein Hydrolysate từ cá Tra sử dụng enzyme Protamex” Chúng tôi tiến hànhnghiên cứu để tạo ra sản phẩm bột FPH từ phụ phẩm cá Tra sử dụng enzymeProtamex có các tính chất chức năng để ứng dụng trong công nghệ chế biến thựcphẩm

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1 Giới thiệu về cá Tra1.1.1 Cá Tra [47], [51]

Cá Tra là cá da trơn (không vay), than dai, lung xam den, bung hoi bac,

miệng rộng, có 2 đôi râu dai Cá Tra sống chủ yếu trong nước ngọt, có thé sốngđược ở vùng nước hơi lợ (nông độ muối 7 - 10), có thể chịu đựng được nước phènvới pH > 5, đễ chết ở nhiệt độ thấp đưới 15°C, nhưng chịu nóng tới 39°C

Giới: Animalia Linnaeus

Ngành: ChordataLop: ActinopterygiiBộ: SiluriformesHo: PangasiidaeGiong (chi): PangasiusLoài : Pangasius hypophthalmus

1.1.2 Thanh phan hóa học, thành phan cau trúc của cá Tra và phụ phẩm cá Tra1.1.2.1 Thành phần hóa học của cá Tra [29]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cá Tra trưởng thànhThành phan |Protein thô Chất béo thô KhoángDộ fo»m

Ghi chú: Thanh phân được tính trên (% trọng lượng ướt của cd nguyên con)(Nguồn Kok, 1982; Erfanullah va Jafri, 1998; Hung va cộng sự, 2004;Rakbankerd, 2005).

1.1.2.2 Thanh phan cầu trúc của cá Tra [10]

Bảng 1.2 Thành phần cấu trúc của cá TraThành phần Tỷ lệ (%)Phi lê cá 38.6Da cá 4.9Mỡ cá 3.5Thịt cá phân bụng 10.5Nội tang 5.8Dau va xuong 371.1.2.3 Thành phan hóa hoc của phế phẩm cá Tra [9]

Bảng 1.3 Thành phan hóa học của phế phẩm dau và khung xương cá Tra

Am Protein Tro Lipid xSTT Nguôn tham khảo

đầu và khung xương sau khi phi lê cá có hàm lượng protein cao thích hợp cho việcsử dụng làm nguyên liệu sản xuất bột đạm hydrolysate.

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cá TraTrong nhiều năm gần đây, cá Tra liên tiếp là một trong những mặt hàng xuấtkhẩu chủ lực của thủy sản Việt Nam, góp phan vào sự tăng trưởng của xuất khẩuthủy sản nói riêng và nên kinh tê đât nước nói chung Cá Tra được nuôi tập trung

1,200 - 7,000

` 6,000| 5,000` 4,000| 3,000

2,000

+ 1,000Lọ

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2003 2005 2007 2009

1,000800

Mmmm San lượng (nghìn tan) ——Diệntích (ha) „=SGiátr, —#—%2 tăng trường

Nguôn: VASEP, SHS tổng hợpTheo thông tin từ pangasius-vietnam.com, năm 2011, XK cá Tra của ViệtNam dat gia tri 1.805 ty USD, tăng 26.5% so với năm 2010 [52]

San phẩm cá Tra chủ yếu được xuất khẩu dưới dang phi lê đông lạnh, loạisản phẩm này chiếm 99% tổng giá trị xuất khâu cá Tra của Việt Nam Như vậy, từngành công nghiệp chế biến cá Tra tạo ra nguôn phê liệu cá rat lớn Việc xử lý vàchế biến các sản pham giá trị gia tăng từ nguồn nguyên liệu nay là cần thiết

1.3 Phế liệu cá và hiện trạng nghiên cứu, sử dụng phụ phẩm cá Tra tại ViệtNam

1.3.1 Phé liệu cá [8]Từ công nghệ sản xuất cá phi lê thì phan thịt dư, khung xương, dau, gan,tuyến sinh dục, ruột là phé liệu

Trên các cơ sở đó chúng ta có thé định nghĩa: Phé liệu cá là tat cả các nguyênliệu thô (không thé hay có thé ăn được) được sản sinh ra trong suốt quy trình sanxuất sản phẩm chính và có thể tận dụng được.

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ phẩm cá Tra tại Việt Nam [49],

[50]

Nguồn phụ phẩm từ chế biến cá Tra là tương đối cao Hiện tại, mức tỷ lệ cho

ra 1 kg phi lê trong ngành là 2.6 kg cá nguyên liệu [55] Như vậy, mỗi ngày các nhà

máy tao ra nguồn phụ phẩm cá Tra rất lớn Nguồn phụ liệu này trong đó có đầu vàxương được ban cho các nha máy chế biến thức ăn thủy sản

Hiện nay, các cơ sở sản xuất bột cá, mỡ cá từ phụ phâm cá Tra chưa đồng bộvà đa số còn ở quy mô thủ công tạo ra sản phẩm có chất lượng không cao và gây 6nhiễm môi trường Do đó, cần phải khuyến khích các doanh nghiệp chế biến cá Traphi lê đông lạnh quy mô lớn, đầu tư thêm nhà xưởng, trang thiết bị máy móc hiệnđại để chế biến tận thu nguồn phụ phẩm của doanh nghiệp với công nghệ hiện dai,khép kín để nâng cao giá trị kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ việc sảnxuất, tận dụng phụ phẩm cá Tra [55]

Mặt khác, cần tăng cường phối hợp giữa các cơ quan nghiên cứu, các trungtâm, trường đại học, các tô chức khoa học trong và ngoài nước, để có các đề tàinghiên cứu tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng từ phụ phẩm cá Tra với công nghệtiên tiến và thân thiện với môi trường [55]

Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong nước đã từng bước nghiên cứu,ứng dụng và sản xuất ra các sản phẩm có giá trị cao hơn:

- Công ty cô phần Vĩnh Hoàn đang triển khai dự án và thành lập nhà máy chếbiến collagen từ da cá [54]

- Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 2 đã nghiên cứu thành công bước đầucông nghệ sản xuất bột canxi từ phế liệu xương cá Tra Kết quả khảo sát một sốthành phan hóa sinh của từng bộ phận phế liệu cá Tra (đầu, xương, đuôi, vây) chothấy, trong các bộ phận phụ phẩm, xương cá có hàm lượng tro khá cao (20.11%)với thành phan canxi chiếm tỷ lệ cao nhất (4.49%) Viện Nghiên cứu nuôi trồngthủy sản 2 đang tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về quy trình, đưa ra các thông số cụ thể

về tiêu chuẩn chất lượng dé thương mại hóa bán ra thị trường [49], [50]

- Một số đề tài nghiên cứu trong nước về đạm cá như:

Quy trình công nghệ sản xuất bột cá, dịch đạm từ phụ phẩm cá Tra, cá Basa

của Vũ Hòa Binh.

Nghiên cứu công nghệ sản xuất dịch đạm, bột cá từ phụ phẩm cá Tra và cá

Basa của Phan Xuân Trinh và cộng sự, 2009 sử dung enzyme bromeline vàAlcalase.

Nghiên cứu công nghệ sản xuất Fish protein concentrate phụ phẩm cá Tra sử

dụng, Đỗ Phạm Trang Minh, 2010

Nghiên cứu công nghệ sản xuất Fish protein hydrolysate từ phụ phẩm cá Tra

của tác giả Nguyễn Hùng Sang, 2011

Nghiên cứu thu nhận protein hydrolysate có hoạt tính liên kết Canxi từ chếphẩm cá Tra, Mạc Xuân Hòa, 2012

Sản phẩm cá da trơn Việt Nam chất lượng cao và các sản phẩm chế biến từcá da trơn là một trong ba sản phẩm thuộc chương trình phát triển sản phẩm quốcgia đến năm 2020 Các dé án phát triển sản phẩm quốc gia liên quan đến các sảnphẩm này đang được xây dựng và triển khai thực hiện (Theo nguồn VASEP) [53]

Từ nguồn nguyên liệu sẵn có, cùng với định hướng phát triển của nhà nước,các sản phẩm chế biến từ nguồn nguyên liệu cá Tra nói chung đặc biệt là phụ phẩmcá Tra nói riêng đang được sự quan tâm hàng đầu và khuyến khích phát triển Dođó, việc nghiên cứu và phát triển sản xuất các sản phẩm FPH từ phụ phẩm cá Traứng dụng trong thực phẩm là một trong những hướng mới can nghiên cứu hoànthiện và đưa vào sản xuất công nghiệp

1.4 Tình hình sử dụng và khả năng chế biến sản phẩm giá trị gia tăng từ phụphẩm cá ở nước ngoài [21] [24] [34] [28] [37] [43]

Phụ phẩm cá từ ngành công nghiệp chế biến cá bao gồm xương, da, khungxương, nội tạng Phụ phẩm cá là nguồn protein tốt (Amesen và Girldberg, 2007)nhưng một lượng lớn phụ phẩm vẫn bị bỏ đi mà không sử dụng để thu hôi protein(Kristinsson và Rasco, 2000; Gildberg, 2002) Bên cạnh đó, việc loại bỏ phụ phẩm cágây ra các van đê vê môi trường cũng như cũng như các vân dé vê xử lý chúng [21]

Một số tác giả cho rang, cần phải sử dung tốt hơn nữa phụ phẩm và các loạicá chưa được sử dụng có chất lượng tốt để cung cấp cho cả người và động vật Sựphát triển của khoa học và kỹ thuật trong việc sử dụng phụ phẩm cá bước dau đã cónhững thành công [43 |

Việc sử dụng phụ pham không phải là mới Ở các nước Bắc Au, phần lớn cácsản phẩm đã được sử dụng cho các mục đích khác nhau Da cá đã được sử dụng làm

quân áo, giày dép, quan, túi xách, gói vận chuyển và đô trang sức Ngoài ra, phụphẩm còn được dùng sản xuất phân bón và thức ăn chăn nuôi Một số phụ phẩm cáđược sử dụng cho tiêu dùng của con người bao gồm trứng (đóng hộp, hoặc là nhũtương trứng cá tuyết), gan, dạ day, Sử dụng làm phân bón giúp cây trồng tăng

trưởng tốt, nhưng lợi nhuận thấp Bên cạnh đó, việc sử dụng cho sản xuất thức ănchăn nuôi - bột cá cũng có mức lợi nhuận thấp Trong khi đó, lợi nhuận tạo ra sảnphẩm cho tiêu dùng của con người mang lại lợi nhuận cao nhất đó là sản xuất các

hợp chất hoạt tính sinh học (chiết xuất và tinh chế) chang hạn như enzyme, peptidehoạt tính sinh học, polime sinh học dé ứng dung công nghệ sinh học, dược Cac sảnphẩm protein có giá tri, các phân đoạn lipid, khoáng va vitamin Trong đó, các sảnphẩm protein thu được có giá trị bao gồm: nước mắm, collagen, gelatin, các peptidecó hoạt tính sinh học, sản xuất protein hydrolysate bao gồm các protein có các tínhchất chức năng như tạo gel, ø1ữ nước, tao nhũ, tao bọt, [37]

Trong những năm qua, sự quan tâm ngày càng tăng đến nguôn phụ phẩm cá.Ngày nay, nó được xem như một nguồn tài nguyên tiềm năng Nhiều nghiên cứuđang được thực hiện để tìm ra những lợi ích khác nhau của phụ phẩm

Một số công trình nghiên cứu ngoai nước về các sản phẩm giá tri gia tăngphụ phẩm cá:

- Đánh giá giá trị dinh đưỡng và thành phan hóa học của các phân đoạn thunhận từ quá trình thủy phân khung xương cá hồi bằng enzyme Protamex củaBjørnLiaset và cộng sự [24]: khung xương cá hôi tươi được thủy phân bang enzymeProtamex Sau khi thủy phân, hỗn hợp được phân tách bang ly tâm thành năm phânđoạn Trong phân đoạn peptides, hàm lượng protein chiếm 48%, hàm lượng lipid <

0.1% trong mẫu sau khi lọc UF Phân đoạn UF có ít tryptophan, leucine va

phenylalanine + tyrosine nhưng giàu taurine Phân đoạn cặn chứa 19% hàm lượngprotein thô và các acid amin không thiết yêu Khoảng 77% lipid tổng có trong phânđoạn dau cá được trích ly từ xương cá héi với hàm lượng cao Eicosapentaenic acid(EPA) và docosahexaenic acid (DHA) Phân đoạn xương cá chứa 62% khoáng trêntong hàm lượng của xương cá và chứa nhiều khoáng như Ca, P và Mg và Cu, Fe, I,Mn, Se và Zn ở dạng vết Tat cả các phân đoạn chứa rat ít As, Cd, Hg va Pb [24]

- Protein hydrolysates được sản xuất từ đầu cá ngừ vây vàng (phụ phẩm củangành công nghiệp cá ngừ đóng hộp), sử dung 1.5% Alcalase (PHA) và Protamex(PHP) ở pH tự nhiên là 4 và thời gian 24h với tỷ lệ nước : cơ chất là 1:1 Mức độthủy phân, hàm lượng Nitơ, hàm lượng protein thu được tăng khi tang thời gianthủy phân Cả 2 loại enzyme đều tạo ra các acid amin thơm và thiết yếu Các proteinhydrolysates từ cá hồi vây vàng có giá trị dinh dưỡng cao và có thể được sử dụngcho chế độ ăn kiêng của người và động vật [34]

- Việc nghiên cứu “Tối ưu hóa quá trình thủy phân băng enzyme trên xươngcá da trơn bạc”[21] nhằm xác định ảnh hưởng của các yếu tố tác động như thời gianthủy phân, nhiệt độ, pH và tỷ lệ enzyme đến mức độ thủy phân của xương cá datron bạc sử dung phương pháp tôi ưu hóa bê mặt đáp ứng Thành phan của xương cáda trơn bạc và bột cá da trơn bạc thu được rất tốt Các điều kiện thủy phân tối ưu đạt

được khi sử dung enzyme Alcalase là nhiệt độ 55°C, thời gian thủy phân là 163

phút, pH của cơ chất là 9.45 và nồng độ enzyme là 2% Kết quả phân tích xương cáda tron bạc chứa 25.02% protein, 68.21% chất béo và 7.08% khoáng Trong khi đó,bột cá da trơn bạc thủy phân chứa 65.05% protein, 32.92% chất béo và 0.86%khoáng.

Phan lớn các nghiên cứu nước ngoài về sử dụng phụ phẩm cá nhằm tối ưuhóa các điều kiện thủy phân tạo ra sản phẩm bột cá có giá trị dinh đưỡng cao nhămgóp phân bồ sung dinh dưỡng cho người, hơn nữa còn tạo ra bột FPH có các tínhchất chức năng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

1.5 Tống quan về enzyme và phương pháp thủy phân bang enzyme [33] [28],

[44]

1.5.1 Giới thiệu về enzyme Protamex

1.5.1.1 Enzyme proteaseProtease là một trong những nhóm enzyme quan trọng nhất trong côngnghiệp, nó chiếm khoảng 60% doanh số của enzyme trên toàn thế giới (Sangeethava Abraham, 2006) Protease là tên chung dùng cho nhóm enzyme thủy phân liênkết peptide của protein (Garcia — Carreno và Hermander - Cortes, 2000) Chức năngcơ bản của protease là dé thủy phân protein và đặc tinh này của nó được sử dụng déchuẩn bị các dịch thủy phân protein có giá trị dinh đưỡng cao [44]

Các enzyme protease thương mại, các enzyme protease vi sinh vật là cácenzyme thủy phân quan trọng nhất và đã được nghiên cứu rộng rãi kể từ khi xuấthiện ngành enzyme Phan lớn các enzyme phân giải protein bao gồm các enzymeendopeptidase và exopeptidase có thé được dùng để thủy phân Một số đã đạt yêucầu dùng trong chế biến thực phẩm và tuân thủ các tiêu chuẩn của các tô chức quốctế (Wiseman, 1993) Protease (EC 3.4.21 - 24) là một nhóm lớn trong công nghệenzyme, nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, công nghệ sinh học, dược vamột số ngành nghiên cứu cơ bản (Wiseman, 1993) Ngày nay, các protease đượcthương mại hóa sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm để tạo ra các dịch thủyphan protein cải thiện dinh dưỡng và đặc tính chức năng.

Nguồn gốc:Phan lớn các enzyme thương mại thủy phân protein đặc biệt là enzyme dùngcho thủy phân đạm cá có nguôn gốc từ thực vật như papain (Hoyle và Merritt, 1994;Shahidi và cộng sự, 1995) hoặc có nguồn gốc từ động vật như pepsin (Viera vàcộng sự, 1995), trypsin và chymotrypsin (Simpson và cộng sự, 1998; Ovissipour vacộng sự, 2009b) Cac enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vat cũng được ứng dụng déthủy phân đạm cá (Shahidi và cộng sự, 1991, 1995; Diniz va Martin, 1997;Kristinsson va Rasco 2000b; Aspmo và cộng sự, 2005; Batista và cộng sự, 2009;Bhaskar và cộng sự, 2008; Ovissipour và cộng sự, 2009a,b,c,d; Slizyte và cộng sự,2005, 2009) So với các enzyme bat nguồn từ động vật và thực vật, các enzyme visinh vật có ưu điểm hơn như hoạt tính xúc tác có hiệu lực trong một khoảng rộng,ồn định ở pH và nhiệt độ cao (Diniz va Martin, 1997) [28]

Các enzyme sử dụng để tạo ra FPH phải là loại dùng trong thực phẩm, nếunó có nguôn gốc từ vi sinh vật thì quá trình sản xuất vi sinh vật không có tác nhângây bệnh [28]

Phân loạiProtease được phân loại dựa trên sự tương đồng về đặc tính protease nhưtrypsine, chymotrypsin, dựa trên pH hoạt động như protease acid, trung tính hoặckiểm, các cơ chat đặc biệt và cơ chế xúc tác (Haard và Simpson, 1994)

Protease được phân loại theo nguồn sốc của nó (động vật, thực vật, vi sinh

vật), phản ứng xúc tác của nó (endopeptidase hoặc exopeptidase) và bản chất của vịtrí xúc tác Trong hệ thống EC về danh pháp của enzyme, thủy phân peptide thuộcphân lớp 3.4 Trong đó, nó được phân ra thành 3.4 1-19 là exopeptidase và 3.4.21 -24 là endopeptidase hoặc proteinase (Nissen, 1993) Enzyme endopeptidase giảiphóng các chuỗi polypeptide ở các liên kết peptide nhạy cảm đặc biệt ở dau chuỗi,ngược lại exopeptidase thủy phân từng amino acid từ đầu N (aminopeptidase) hoặctừ đâu C (carboxypeptidase)

Endopeptidase: Có 4 nhóm chính thuộc endopeptidase là serine proteinase(EC 3.4.21), cysteine protemase (EC 3.3.22), aspartic proteinase (EC 3.4.23) vàmetalloproteinase (EC 3.4.24) (Nissen, 1993) Serin, cysteine va aspartic proteinasecó các gốc serine, cysteine va aspartic acid ở vị tri xúc tác hay còn gọi là trung tâmhoạt động Việc thay đổi hoặc ngăn chặn các gốc bên này thường dùng để ức chếhoàn toàn enzyme va đây là cách chuẩn xác để xác định nguồn gốc của enzymeproteinase chưa biết (Nisen, 1993) Serine proteinase có hoạt tính cao nhất ở pHkiểm, trong khi đó các cystein proteinase có hoạt tính cao nhất ở pH trung tính.Aspartic proteinase có hoạt tính cao nhất ở pH acid Trong số các loại enzyme tiêuhóa, pepsin là một aspartic proteinase, được tiết ra từ dạ dảy, còn trypsin vàchymotrypsin là các serine protease, được tiết ra từ tá trang, hoạt động phù hợp vớicác giá trị pH tương ứng của đường ống tiêu hóa (acid trong da dày và kiềm trongruột) (Nisen, 1993) Metalloprotemase có trung tâm hoạt động chứa ion kim loại,thường là Zn và hoạt động tôi ưu ở pH trung tính [44]

Exopeptidase: Aminopeptidase (3.4.11) rất phô biến trong sinh vật, nhưng nókhông có sẵn ở dạng enzyme công nghiệp như các enzyme thương mại, bởi vì phầnlớn nó có liên kết nội bào hoặc liên kết mang Carboxypeptidase được phân chiathành serine carboxypeptidase (EC 3.4.16), metallocarboxypeptidase (3.4.17) vàcysteine carboxypeptidase (3.4.18) tùy theo ban chat của vi trí xúc tac (Nissen,1993) [44]

1.5.1.2 Enzyme ProtamexProtamexTM là tên thương mai của một chế phẩm enzyme thủy phan protein,thuộc loại endoprotease có nguồn gốc từ Bacillus do công ty Novozymes A/S,(Bagsvaerd, Denmark) sản xuất, dùng dé thủy phân protein thực phẩm vàđáp ứng phẩm yêu cau đối với các enzyme về độ tinh sạch ở mức độ thực

phẩm Điều kiện làm việc tối ưu của ProtamexTM là ở pH 5.5-7.5, nhiệt độ 35-—

60°C Chế phẩm ProtamexTM có hoạt tính 1.5 AU/g Lượng enzyme sử dụngtrong quá trình thủy phân được thé hiện băng AU/kg protein thô của co chất Nóđược bat hoạt ở nhiệt độ 85°C trong 10 phút [23]

Protamex là enzyme hiệu quả nhất dé tạo ra các peptide có tinh chat chốngoxy hóa từ da cá tuyết ở Alaska (Jia và cộng sự, 2010) va dau cá moi (Dumay vàcộng sự, 2009) Protein của cá chach (Misgurnus anguillicaudatus) được thủy phânbằng protein và Protamex Dịch thủy phân được tạo ra bởi Protamex có hoạt tínhchống oxy hóa mạnh và tăng các peptide có khối lượng phân tử thấp 500 Da và tăngDH (You và cộng sự, 2009) Tạo ra dịch thủy phân từ cá trích (Clupea harengus) sửdụng Protamex, sau đó lọc mang (Beaulieu va cộng sự, 2009) Vật chất khô thunhận từ dịch thủy phân là 67.8% Phần lớn các phân đoạn giàu protein có sự cânbăng về thành phần acid amin, nhất là các acid amin thiết yếu Các phân đoạnprotein này chứa các peptide có phân tử lượng thấp (nhỏ hơn 45 kDa) Nghiên cứuvề thu hôi Nitơ khi thủy phân xương cá héi Đại Tây Dương (Salmo salar, L.) dùngenzyme Protamex được nghiên cứu bởi Liaset và cộng sự, 2001, tỷ lệ enzyme/cochất là 90AU/kg protein thô, nhiệt độ 50°C, pH ban dau là 7.7 và tỷ lệ xương/nướclà 0.71, kết quả thu được Nitơ cao (76%) [44]

1.5.2 Phương pháp thủy phân bang enzyme

Có nhiều kỹ thuật khác nhau dé chiết tách và thủy phân protein từ cá baogdm sử dụng nước hoặc dung môi hữu cơ dé tách chiết protein và dùng acid hoặckiềm để chiết tach và thủy phân protein ở nhiệt độ cao Các phương pháp nàythường làm ảnh hưởng đến tính chất chức năng và đặc tính cảm quan của FPH và có

Mặc dù việc thủy phân bằng enzyme là tốt hơn nhiều so với thủy phân hóahọc nhưng nó cũng có một vài hạn chế như:

- Gia thành cao do sử dụng lượng enzyme lớn để bổ sung trong quá trìnhthủy phan mà không tai sử dụng được.

- _ Đôi khi gặp khó khăn trong việc điều khiển phản ứng (đặc biệt là khi sửdụng hỗn hợp enzyme) tạo ra sản phẩm hỗn tạp bao gồm các đoạn cóphân tử lượng khác nhau.

- _ Hiệu suất thu được thấp (phụ thuộc vào mức độ thủy phân).- _ Cần phải bất hoạt enzyme bằng pH thấp hoặc cao hoặc xử lý nhiệt khi

phản ứng kết thúc, điều này làm tăng giá thành sản xuất và có thể ảnhhưởng đến một vài tính chất chức năng [28]

1.6 Tổng quan về FPH1.6.1 Giới thiệu về FPH

Dịch thủy phân Protein là sản phẩm phân cắt băng enzyme hoặc hóa học củacác protein thực phâm thành các đoạn peptide [19] Phản ứng xúc tác sinh học tao ramột số loại Protein hydrolysate như: hỗn hợp oligopeptides phân tử lượng lớn, hỗn

hợp các oligopeptides phân tử lượng trung bình, các peptone, hỗn hợp các peptide

ngắn, hỗn hợp các amino acid, các peptide phân tử lượng nhỏ, các amino acid tự do

[18]

Từ lâu, protein hydrolysate được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm baogom thay thé sữa, bố sung protein, 6n định nước uống va tăng hương vị của các sảnphẩm bánh kẹo (Kristinsson và Rasco, 2000) Các lợi ích khác của các proteinhydrolysate được mô tả bởi Mahmoud và Cordle, 2000 bao gôm tao ra nguồn Nitơbồ sung vào thực phẩm chức năng hoặc thực phẩm dinh dưỡng đặc biệt như dùng

cho trẻ em mẫn cảm với protein thô, hoặc những người bị suy giảm chức năng của

cơ quan tiêu hóa (ví dụ bệnh Crohn), hội chứng ruột ngắn, các bệnh ở các cơ quan

đặc biệt trong cơ thé, bệnh nhân ung thư và những người mac bệnh AIDS Proteinhydrolysate cũng được sử dụng trong dinh dưỡng thể thao, giảm cân băng ăn kiêngvà dinh dưỡng bổ sung (Mahmound và Cordle, 2000) Tat cả các vấn dé trên chothấy lợi ích của việc sử dụng Protein hydrolysate nhằm cải thiện sức khỏe con ngườinhờ thành phần các peptide có hoạt tính sinh học (Hartmann và Meisel, 2007) [20]1.6.2 Một số yếu tố ảnh hưởng trong quá trình sản xuất FPH

1.6.2.1 Nguyên liệu:Bước đầu tiên trong sản xuất fish protein hydrolysates là lựa chọn, bảo quảnvà xử lý nguyên liệu thô Điều này phụ thuộc vào yêu câu và nhu cầu người tiêudùng cũng như nhu cầu và mong muốn của nhà sản xuất nguyên liệu Các phụ phẩmcó nguồn gốc từ đánh bắt và nuôi trồng thủy sản phải được tập hợp, xử lý và sửdụng phế phẩm sao cho mang lại hiệu quả kinh tế nhất Nguồn cung cấp và chấtlượng của phụ phẩm mang tính đa dang, không 6n định và rat dé hư hỏng Sự hưhỏng và phát triển mùi lạ được ngăn ngừa bằng cách kiểm soát sự biến tính proteinva oxi hóa chat béo trong nguyên liệu thô lân sản phâm cuôi cùng Cân có biện pháp

để loại bỏ các nguyên liệu có nhiều chất gây ô nhiễm hóa học như PCBs và chấtdioxins vượt quá giới hạn cho phép (Khuyến nghị 2004/705/EC) [45]

Tập trung nguyên liệu dé tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất rat khó khăn docá dé bị hư hỏng và chi phí vận chuyển Nguồn cung ồn định và bên vững là cầnthiết dé bat đầu thương mại protein fish va peptide [45]

1.6.2.2 Chuan bị dich thủy phân

Phu pham duoc cat nho, đồng hóa và trộn đủ nước để đảm bảo cho sự tiếp

xúc của enzyme là bước dau tiên trong việc sản xuất Fish protein hydrolysates(Slizyte và cộng sự, 2005) [45]

Lượng nước bồ sung là một biến số quan trọng trong quá trình thủy phân.Nước it không chỉ làm quá trình thủy phân bị chậm do không đủ nước dé enzymetiếp xúc với cơ chat mà độ nhớt cao của hỗn hợp có thé dẫn đến giảm khả năng thuhôi protein Slizyte và Coworkers cho răng lượng nước bồ sung quan trong hơn loạienzyme trong việc thu hôi và tính chất chức năng của FPH từ cá thu Điều này là đosự khác nhau ở mức độ thủy phân và đặc tính của các peptide trong các phân đoạnthu được [28]

Trong vài trường hợp, cơ chất được xử lý nhiệt để ức chế enzyme nội sinhthủy phân protein, trước khi sử dung enzyme thủy phân protein ngoại sinh [23 |

Một số ý kiến cho rằng quá trình xử lý nhiệt cho kết quả tốt nhất ở nhiệt độcao nhất là 100°C tai áp suất khí quyền Các thí nghiệm gần đây cho thấy các tế bào

mô mỡ bị phá vỡ trước khi nhiệt độ đạt đến 50°C Gần đây, một số tác giả khác cho

rằng làm đông tụ protein từ nguyên liệu cá thì nhiệt độ chỉ cần thấp hơn 100°C vàtùy thuộc vào pH và nông độ ion Trong hau hết các nghiên cứu, nguyên liệu được

xử lý nhiệt tốt nhất là gia nhiệt đến 95 — 100°C trong vòng 15 đến 20 phút (Ruiter,

1995) [44]1.6.2.3 Quá trình thủy phân băng enzyme

Thủy phân bang enzym là một trong những phương pháp chính dé phục hồinguyên vẹn các thành phan có giá trị từ cá nguyên liệu (Gildberg và cộng sự, 2002;Dauksas và cộng sự, 2005; Slizyte và cộng sự, 2005a; Slizyte và cộng sự, 2005b).

[40]

Đề bat dau quá trình thủy phân, tiến hành cài đặt nhiệt độ thích hợp, điềuchỉnh pH và bồ sung enzyme Việc chon enzyme phụ thuộc vào yêu cầu sản phẩmcuối cùng và chi phí [45] Quá trình thủy phân băng cách tự phân hoặc sử dụngenzyme ngoại sinh [23] Quá trình tự phân do enzyme nội sinh có thé thủy phânprotein, tuy nhiên mức độ thủy phân khó điều khiến do một vài yếu tố như loài cá,theo mùa, loại enzyme và lượng enzyme (Sikorski và Naczk, 1981) Do đó, enzymengoại sinh thường được sử dụng nhiều hon [42]

Nguồn enzyme là rất quan trọng đối với bất kỳ quá trình thủy phân proteinnào Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng việc sử dụng của các enzym tự nhiên cótrong cơ chất (ví dụ như pepsin từ dạ dày hoặc trypsin từ ruột cá) có kết quả khá tốt

Tuy nhiên, van dé là hoạt tính và mức độ của các enzyme này có thé thay đốirất nhiều do đó tạo ra các sản phẩm cuối cùng không phù hợp Vì lý do nảy, cácenzym thương mại được lựa chọn để đảm bảo quá trình thủy phân được kiểm soáttốt Một số của enzymes thương mại thích hop dé thủy phân protein, được mô tả chỉtiết bởi Kristinsson (2005) [19]

Cơ chế thủy phân bằng enzyme [10]Dưới những điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân, các mô cá đượcbiến đổi một cách nhanh chóng thành chất lỏng Hệ thống bao gồm cơ chất lànhững protein cơ không hòa tan và enzyme là những protease hòa tan Phản ứngbao gôm hai bước:

- _ Các phân tử enzyme liên kết và kết hợp với thành phan cá

- Su thủy phân xảy ra, dan tới sự phóng thích các polypeptid hòa tan và acid

amm.Một lượng lớn phân tử enzyme hấp phụ trên bề mặt ngoài của thành phần cátương đối nhanh Sau đó, các phân tử enzyme khuếch tán vào trong những thànhphan này, quá trình nay xảy ra chậm hơn Sự liên kết giữa enzyme và cơ chất xảy ratrong điều kiện pH và nhiệt độ tối ưu của quá trình thủy phân

Quá trình thủy phân các liên kết peptid của protein mang tính đặc hiệu caonhưng cơ bản gồm hai pha giống nhau cho những loại protease động vật và thựcvật:

¢ Pha nhanh: giai đoạn dau, một lượng lớn các liên kết peptide bị phâncắt và một phan chat hòa tan được phóng thích vào dung dịch.

¢ Pha chậm: tốc độ thủy phân cảng về sau cảng chậm, tiến trình thủyphân đi vào giai đoạn it thay đồi và đến lúc đừng han

Quá trình thủy phân còn lại một phan N tổng không tan, ngay cả khi b6 sungthêm enzyme vao trong pha ổn định của quá trình Điều này được giải thích rang,mỗi enzyme chỉ có khả năng thủy phân một số liên kết peptid đặc thù, mà số lượngcủa chúng trong thành phân protein là có giới hạn

Enzyme tác dụng và chuyển hóa cơ chất: gồm ba giai đoạn [16]¢ Giai đoạn 1: enzyme kết hợp với cơ chat tạo thành phức hop enzyme -cơ chất Giai đoạn này không bên, phản ứng xảy ra nhanh và đòi hỏi nănglượng thấp

¢ =_ Giai đoạn 2: là giai đoạn tạo phức chất hoạt hóa, đây là giai đoạn xảyra sự biến đổi cơ chat dưới tác dụng của một số nhóm chức trong trung tâmhoạt động của enzyme và làm cho cơ chất từ chỗ không hoạt động trởthành hoạt động, một số liên kết trong cơ chất kéo căng ra và mật độelectron trong cơ chất bị thay đổi

¢ Giai đoạn 3: là giai đoạn tạo ra sản phẩm và giải phóng enzyme, đây làgiai đoạn cuối của quá trình phản ứng Từ cơ chất sẽ hình thành sản phâmvà enzyme được giải phóng dưới dạng tự do như ban đâu

Theo Alder và Nissen (1986), Thủy phân các liên kết peptide tạo ra ba thayđổi về tinh chat chức năng của protein: [18]

+ Tăng số lượng các nhóm ion NH4+, COO- liên quan đến tăng tính ưanước và điện tích tong

+ Giảm kích thước phân tử của chuỗi polypeptide

+ Sự thay đổi câu trúc phân tử giải phóng các phần ky nước của phân tửprotein và làm lộ ra các nhóm chức năng năm sâu bên trong phân tử protein bandau

Các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình thủy phân [6], [17]- Nông độ cơ chất:

Theo phương trình Michealis - Menten thì vận tốc phản ứng của quá trìnhthủy phân tỉ lệ với nồng độ cơ chất, khi tăng nông độ cơ chất thì vận tốc phản ứngtăng Tuy nhiên, khi tăng nông độ cơ chất đến một giá trị nào đó, tốc độ thủy phântăng lên không đáng kẻ.

Theo phương trình Michaelis — Menten:

_ Vinx x [S |

y= [s ]|+ x m

Trong đó: V,, vận tốc phản ứng cực đại; [S] nồng độ cơ chat; Ky hang số Michaelis

-Từ phương trình trên ta nhận thấy răng :

+ Khi nồng độ cơ chat thấp hon K,, thi tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với

biến tính Cac enzyme thường bi mất hoạt tính ở nhiệt độ trên 70°C và ít có khả

năng phục hồi lại được hoạt độ

- pH:pH môi trường ảnh hưởng rõ rệt đến phản ứng enzyme vì nó ảnh hưởng đếnmức độ ion hóa cơ chat, enzyme và ảnh hưởng đến độ bên của protein, enzyme.Mỗi protein phân ly ở mỗi giá trị pH khác nhau và có ảnh hưởng đến tính chất củatrung tâm liên kiết cơ chất và hoạt động ở phân tử enzyme dẫn đến tốc độ phản ứng

phụ thuộc vào giá trị pH Vì thế, cần lựa chọn pH tối thích với enzyme xúc tac choquá trình thủy phân để tốc độ thủy phân xảy ra nhanh hơn.

- Tỷ lệ enzymeTrong điều kiện thừa cơ chat, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vaonông độ enzyme

v=k* [E]v: van tốc phản ứng

[E]: nồng độ enzymeMột số trường hợp, khi nồng độ enzyme quá lớn, vận tốc phản ứng tăng chậm.- Thời gian thủy phan

Dưới tác dụng của enzyme, trước hết các liên kết trong cơ chất bị phân cắt,sau đó sản phẩm thủy phân được tách ra khỏi cơ chất và khuếch tán vảo trong dungdịch Do đó, thời gian thủy phân càng dải thì phản ứng thủy phân càng triệt để hơn,tuy nhiên thời gian dài sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (sản phẩm bị oxy hóachất béo hay bị nhiễm vi sinh vật, )

Đánh giá mức độ thủy phầnMức độ thủy phân (DH) được định nghĩa là phan trăm các liên kết peptideđược thủy phân, nó là cơ sở dé mô tả các đặc tính của protein hydrolysate (Slizytevà cộng sự, 2005) DH là yếu tố quan trọng có thể ảnh hưởng đến khối lượng phântử, số lượng và thành phần các acid amin tự do, tính chất chức năng và dinh dưỡngcua hydrolysate (Adler va Nissen, 1976) [34].

Có nhiều phương pháp xác định DH, các phương pháp chủ yếu déu dựa trêncơ sở là từ một liên kết peptide được thủy phân sẽ tạo ra một nhóm amin tự do vamột nhóm cacboxyl tự do Mức độ thủy phân được đánh giá dựa trên số lượng của

mỗi nhóm tạo ra [34]

- _ Xác định DH băng phương pháp pH stat- _ Xác định DH bằng phương pháp TCA- _ Xác định DH bằng phương pháp OPA (o - phthalic dialdehyde) nhằm

xác định các nhóm axit amin tự doTrong đó, phương pháp pH stat và phương pháp TCA được sử dung phố biến [9]

DH tăng theo thời gian thủy phân DH tăng nhanh ở giai đoạn đầu của quátrình thủy phân, sau đó mức độ tăng DH giảm Guerard và cộng sự, 2002 giải thíchrằng việc giảm mức độ tăng DH theo thời gian có thể là do hoạt tính của enzyme bịgiới hạn bởi sự tạo thành các sản phẩm phản ứng ở DH cao Ngoài ra, mức độ tăngDH giảm có thể do sự giảm nồng độ cơ chất, enzyme bi ức ché va bat hoat [34]1.6.2.4 Bat hoat enzyme

Nhiệt độ được sử dụng dé bat hoạt phản ứng enzyme có anh hưởng không tốtđến tinh chất chức năng, dinh dưỡng và các yếu tố chất lượng khác do protein bịbiến tính (Kinsella, 1976) [45]

Quá trình thủy phân được kết thúc bằng cách xử lý nhiệt hoặc điều chỉnh pHtùy thuộc vào loại enzyme sử dụng [23]

Báng 1.4 Thời gian xử lý bất hoạt enzyme ở các pH và nhiệt độ [2ó]

Ph Nhiệt độ (°C) Thời gian (phút)Alcalase 4 50 30

8 85 10Alcalase AF 2.4 =L 4 50 30

8 85 10Novo-Pro D 4 55 30

6-8 35 10Flavourzyme 6-8 90 10Neutrase 4 50 30

7 80 4Protamex 4 50 30

8 85 101.6.2.5 Tinh sach protein hydrolysate

Dựa trên sự khác nhau về lực hap dẫn riêng của các thành phan sau thủyphân, thực hiện quá trình ly tâm để tách riêng Ly tâm thu 3 pha chính là cặn rắn,dầu cá và dung dịch nước Đề phân ly đạt năng suất cao, cần giảm đô nhớt của hỗnhợp thủy phân Thực hiên bằng cách gia nhiệt đến 90 — 95°C trước khi đưa vào lytâm Ap dụng dé vô hoạt enzyme đồng thời dé loại bỏ cặn cũng như tách dầu và

nước (Ruiter, 1995).

Theo Bjørn Liaset, 2003, sau thủy phân và bất hoạt enzyme, dịch thủy phânbao gồm 5 phân đoạn bao gôm dịch hòa tan chứa nhiều peptide, cặn không tan, nhũ,dầu và xương cá Sau khi lọc và ly tâm, dịch thủy phân tạo thành các phân đoạn nhưsau: [23]

mũ Dầu cá

›_ I= _ Lớp nhũ

«—— Dịch hòa tan

®e———— Căn mịn không tan

Hình 1.3 Các phân đoạn tạo thành sau ly tầmViệc ly tâm tách béo và cặn dẫn đến hàm lượng béo trong dịch proteinhydrolysate có hàm lượng béo <0.5% (Shahidi và cộng su, 1995; Kristinsson vaRasco, 2000a,b; Ovissipour và cộng sự, 2009a) Giam hàm lượng béo trong sanphẩm giúp tăng độ 6n định của sản phẩm do tránh oxy hóa chat béo trong sản phẩm(Diniz va Martin, 1997; Shahidi và cộng sự, 1995; Kristinsson và Rasco, 2000b)[34].

Quá trình tách béo có thé thực hiện tối ưu ở 95°C Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao

có thé dẫn đến các phản ứng không mong muốn của các chuỗi axit béo không bão

hòa Do đó trong nghiên cứu của BjornLiaset, 2003 đã tách béo ở nhiệt độ 90°C

[23]

1.6.2.6 Quá trình Sấy

Say khô là giảm hàm âm đến mức không còn đủ nước để hỗ trợ sự phát triểncủa vi sinh vật Mức này cân đủ thấp để dừng các phản ứng hóa học (Jason, 1984)

Say để làm khô dung dịch và hàm lượng âm giảm từ 45 — 60% đến 10% am hoặc íthon (Ruiter, 1995).

Say là một trong những công đoạn ảnh hưởng đến chat lượng protein nhiềunhất Protein cá, cũng như protein khác, bi biến tính khi tiếp xúc nhiệt độ cao trongthời gian dài Điều này ảnh hưởng đến tính năng ứng dụng của bột Khi nhiệt độ sản

phẩm được giữ dưới 70°C trong suốt quy trình, thời gian sây và nhiệt ảnh hưởng

đến chất lượng protein rất ít Tiếp xúc nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (1 — 10phút) cũng sẽ ít ảnh hưởng chat lượng protein (Keller, 1990b)

Say thăng hoa là phương pháp thay thế để chuyển các dịch thủy phân thànhdạng bột Phương pháp này có ưu điểm là ồn định và dễ xử lý Tuy nhiên, sự thayđôi trong câu trúc, kết cấu và màu sắc phụ thuộc vào mẫu xử lý, nhiệt độ và nông độprotein Đặc biệt, protein cá nhạy cảm với nhiệt và có xu hướng bị phá hủy ở nhiệtđộ cao (Sikorski, 1994) [33]

Say phun là phương pháp tốt và cho ra sản phẩm giữ được tính chat chứcnăng Say trong có thé giữ được các tính chất khác nhưng mat đi khả năng hòa tan

Cũng theo Kensella, 1979, định nghĩa của tính chất chức năng là: "Nhữngtính hóa lý ảnh hưởng đến hoạt động của các protein trong các hệ thông thực phẩmtrong suốt quá trình chế biến, bảo quản, nấu và tiêu thụ [40]

Một định nghĩa khác về tính chất chức năng của protein được đưa ra bởiDamodaran, 1997: các tính chất hóa lý ảnh hưởng đến chức năng hoạt động của cácprotein trong thực phẩm bao gồm kích thước, hình dang, thành phan acid amin vatrình tự acid amin, điện tích, phân bô, ky nước, ưa nước, cau trúc (bậc hai, bậc ba và

bậc bón), tính linh hoạt phân tử/ độ cứng dé đáp ứng với môi trường bên ngoài (nhiệtđộ, pH, nồng độ muối), hoặc tương tác với các thành phan thực phẩm khác Các giátrị dinh đưỡng, cảm quan và sinh học đôi khi thuộc tính chất chức năng [40]

Tính chất chức năng có thể được chia thành nhiều nhóm Phân loại thành 3nhóm chính theo cơ chế của hoạt động: [40]

- Tinh chất liên quan đến hydrat hóa (sự hap thụ nước/dâu, tính hòa tan,thấm nước, dày lên)

- Tinh chất liên quan đến cấu trúc protein và các đặc tính lưu biến (độnhớt, độ đàn hôi, tập hợp, kết dính và tạo gel)

- Tinh chất liên quan đến bề mặt protein (tạo nhũ tương va tạo bọt, hìnhthành lớp mang protein -lipid).

Có nhiều phương pháp được sử dụng để xác định tính chất chức năng củanguyên liệu va sản phẩm thực phẩm Phan lớn đây là những phương pháp thựcnghiệm và phụ thuộc vào phòng thí nghiệm.

Các tính chức năng của FPH bao gồm: [40]Bảng 1.5 Các tính chất chức năng của Fish Protein Hydrolysate (FPH)

Tính chất chức năng Tham chiếu

Khả năng hòa tan caoShahidi et al 1995; Pacheco-Aguilar et al 2008:?

Wasswa et al.

Kha nang ôn định và tạo nhũ Shahidi et al 1995; Pacheco-Aguilar et al 2008:?

Wasswa et al.Kha nang tao botPacheco-Aguilar et al 2008; Wasswa et al 2008

Giảm tôn that trong qua trình chế biên Shahidi et al 1995; Onodenlore & Shahidi 1996Kha năng giữ nướcWasswa et al 2007; Wasswa et al 2008; Slizyte et al.

Giảm tôn that do bê mặt ướt Kristinsson & Rasco 2000b

Nghiên cứu hạn chế vị đăng của FPH Kristinsson & Rasco 2000a; Dauksas et al 2004

Tính chất chông oxy hóa Shahidi et al 1995; Klompong et al 2007;

Samaranayaka & Li-Chan 2008; Theodore et al.2008; Yang et al 2008; Bougatef et al.

Hoat tinh sinh hocJung et al 2006; Kim & Mendis 2006;

Martinez-Alvarez et al.

1.7.1 Kha năng hòa tan va giữ nước1.7.1.1 Khả năng hòa tan

Độ hòa tan là một trong những tính chất hóa lý và chức năng quan trọng nhấtcủa thủy phân protein (Kinsella, 1976; Mah-moud và cộng sự, 1992) [38] Với tinhtan tốt và giá trị đinh dưỡng cao, protein hydrolysate là sự lựa chọn khả thi và đâyhứa hẹn dé sản xuất các loại sữa cho trẻ em cũng như các công thức uống giàu dinhdưỡng [15] Ham lượng nito hòa tan cao của FPH cho thay các tiềm năng áp dụngtrong thực phẩm giúp cho sản phẩm có độ mềm mịn và có bề mặt hấp dẫn(Petersen, 1981) [39]

Khả năng hòa tan cao trong khoảng pH rộng là quan trọng đối với nhiều ứngdụng thực phẩm vì nó ảnh hưởng đến tính chất chức năng khác, chăng hạn như tínhchất nhũ hoá và tạo bọt Độ hòa tan của FPH trên một khoảng pH rộng tăng cùngvới mức độ thủy phân đã được nhiễu tác giả công bố (Gbogouri va cộng sự, 2004;Geirsdottir và cộng sự, 2007; Klompong và cộng sự, 2007; Sathivel và Bechtel,2006; Sathvivel và cộng sự, 2005; Shahidi và cộng sự, 1995: Thiansilakul và cộngsự, 2007) [45]

Theo G.A.Gbogouri và cộng sự, 2004, tất cả các dịch thủy phân từ phụ phẩmcá hồi có độ hòa tan trên 75% và cao hơn protein ban dau do các peptide phân tửlượng nhỏ tăng Khả năng hòa tan cao nhất ở pH 6 — 7, ở mức cao hon 90% và thấpnhất ở pH 3 - 4 Theo Kristinsson và Rasco, 2000b, có kết quả tương tự về khả nănghòa tan của dịch thủy phân cá hỏi phi lê pH ảnh hưởng đến độ tan Ở điểm dang

điện, khả năng hòa tan thấp (Chobert và cộng sự, 1988; Vieira và cộng sự, 1995;

Linder va cộng sự, 1996) [43]

Sự cân băng về năng lượng ky nước và ưa nước của peptide là nguyên nhânlàm tăng độ hòa tan Các peptide nhỏ lộ ra các gốc phân cực nhiều hơn Các phân tửhydro liên kết với nước và tăng khả năng hòa tan

1.7.1.2 Khả năng liên kết với nước và giữ nướcBên cạnh tính tan, các chế phẩm protein còn có khả năng liên kết với nướcvà giữ nước Hàm lượng protein cao trong các sản phẩm concentrate va isolate cũngđông nghĩa với kha năng liên kêt với nước và giữ nước cao (do chứa nhiêu nhóm

amino va carboxyl ái nước), chúng được sử dụng như tác nhân giữ nước, 6n địnhcau tric, ngăn chảy dịch và góp phan làm tăng khối lượng, tăng giá trị kinh té trongcác sản phẩm thịt (xúc xích, giăm bông, giò lụa ), bánh mì, bánh nướng Khanăng giữ nước cao hơn cả vẫn là các chế phẩm protein thủy phân do gia tăng cácnhóm ái nước, ngoài ra các peptide trong sản phẩm cũng hỗ trợ cơ chế hình thànhgel của protein Một số nghiên cứu đã chứng minh rang protein hydrolysate có khảnăng giữ nước tốt hơn cả muối phosphat và đang dần được thay thế cho muốiphosphat cũng như một số tác nhân giữ nước phô biến như sucrose, sorbitol; và chatlượng gel sản phẩm là hoản toàn tương tự Nhờ tính tan tốt trong dãy pH rộng, sảnphẩm có nguồn gốc tự nhiên, an toàn, va tính sẵn có trên thị trường, proteinhydrolysate được đưa vao thực phẩm một cách dé dàng và mở ra 1 cơ hội lớn chongành công nghiệp thịt và thủy hải sản dé kiểm soát sự cân bang nước trong hệ thựcphẩm, cải thiện chất lượng, tăng khối lượng sản phẩm cũng như lợi nhuận [15]

Thorarinsdottir và cộng sự, 2004 báo cáo răng bột FPH từ cá tuyết có khảnăng gIữ nước cao hơn protein từ đậu nành nhưng protein từ đậu nành chịu nén caohơn và it ton thất do bề mặt ướt

Khả năng giữ nước của protein là khả năng hấp thụ và giữ lại nước củaprotein chống lại tương tác giữa các phân tử protein Khả năng giữ nước củaFMMH (Fresh Minced Meat Hydrolysate) và HWDH (Hot Water Dip Hydrolysate)lần lượt là 2.10 và 1.77 ml/g và của FMMC (Fresh Minced Meat Concentrate) vaHWDC (Hot Water Dip Concentrate) lần lượt là 2.47 và 2.43 của ml/g FPH có khanăng hap thụ dâu thấp hon so với kết quả nghiên cứu của Diniz va Martin (1997)

[33]

1.7.2 Khả năng hấp thụ béo và giữ béoKhả năng hấp thụ dầu của bột FPH và FPC là rất quan trọng vì nó ảnh hưởngđến hương vị của sản phẩm, đây là yêu cầu của ngành công nghiệp thực phẩm Theonghiên cứu của M.B.K Foh, 2011 về khả năng giữ dau /nước (OHC/WHC): khảnăng giữ dầu của FMMH và HWDH lần lượt là 2.27 và 2.23 ml/g và của FMMC vàHWDC lần lượt là 2.43 và 3.30 ml/g Kết quả này giống với nghiên cứu củaWasswa và cộng sự (2008) [33].

So sánh khả năng giữ béo của hydrolysates, protein đối chứng và proteinkhông thủy phân, kết quả cho thấy khả năng liên kết với đầu ở DH 11.5% cao hơnso với sodium caseinate, nhưng lại thấp hơn so với protein ban dau [25]

1.7.3 Các tính chất bề mặtTính chất nhũ hoá của các protein cá và FPH đã được nghiên cứu bởi nhiềutác giả Độ hoạt động liên pha (chỉ số tạo nhũ, chỉ số 6n định nhũ, tính tạo bọt, tínhồn định bot) tăng ở mức độ thủy phân giới han và khi mức độ thủy phân tăng thì độhoạt động liên pha giảm (Thiansilakul và cộng sự, 2007; Klompong và cộng sự,2007; Sathivel và Bechtel, 2006; Sathvivel và cộng sự, 2005; Gbogouri và cộng sự,2004; Shahidi va cộng sự, 1995) [45]

Xu hướng ngày càng tăng trong ngành công nghiệp thực phẩm là thay thécác chất nhũ hoá tổng hợp băng những chất nhũ hóa tự nhiên Protein có thể đượcsử dụng như chất nhũ hoá trong thực phẩm nhờ khả năng hình thành, cải thiện sựồn định nhũ tương, va tạo ra các tính chất hóa ly mong muốn trong hệ nhũ tươngdau trong nước Các protein nhũ hoá giúp bảo vệ chất béo không bão hòa trong quatrình oxy hóa xúc tác sắt (Hu và cộng sự, 2003) [45]

FPH có tính chất nhũ hoá kém hơn so với protein sữa và protein đậu nành.Tính tạo nhũ và ổn định nhũ của cá trích và phụ phẩm cá trích thâp hon so vớiprotein trứng và protein đậu nành (Sathivel và cộng sự, 2003) Khả năng nhũ hóacủa gelatin cá thấp hơn nhiều so với lactoglobulin-beta (Suhr và cộng sự, 2006).Đặc tính nhũ hóa của sodium caseinate tốt nhất, nhũ tương whey protein keo tụtrong quá trình bảo quản, và sự kết hợp trở lại của nhũ tương cá gelatin sau ly tâmđã được chứng minh (Dickinson và Lopez, 2001) Protein cá hỏi sấy khô có độ hòatan có thể so sánh được với albumin trứng và khả năng giữ nước tốt hơn so vớiprotein albumin trứng và đậu nành, nhưng tính chất nhũ hoá băng hoặc thap hơn sovới protein albumin trứng và đậu nành (Kristinsson và Rasco, năm 2002) [45]

Hòa tan phân đoạn 12kDa của protein cá hồi và gia nhiệt nước trên 60°C chothấy khả năng nhũ hoá rất tốt (Kawai và cộng sự, 1995) Có những báo cáo gâyngạc nhiên về tính chất nhũ hoá của các phân đoạn FPH tỉnh sạch Hai phân đoạnprotein chiết xuất từ cá tuyết có thé tạo nhũ và 6n định nhũ tương dau trong nước