Nghiên cứu thu hồi dịch protein từ dịch thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng alcalase và đánh giá một số tính chất chức năng của sản phẩm

Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình sấy phun đến tính chất chống oxy hoá của sản phẩm..... 413.2.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình cô quay đến khả năng chống ox

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, em đã nhận được sự giúp đỡ, động viên, khích lệ

từ nhiều cá nhân, tổ chức và gia đình Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành cảm đến:

Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, quý thầy cô giáo đặc biệt là quý thầy cô trong Viện Công nghệ sinh học và Môi trường đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm trong suốt thời gian học tập tại trường

Sự biết ơn sâu sắc nhất đến cô giáo Ngô Thị Hoài Dương và cô giáo Nguyễn Thị Hải Thanh, đã định hướng, trực tiếp hướng dẫn tận tình, động viên, góp nhiều ý kiến thiết thực, quý giá trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Ban giám đốc và các anh chị quản lý phòng thí nghiệm Viện Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường, trường Đại Học Nha Trang đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em thực hiện đề tài

Cảm ơn bạn bè đã giúp đỡ trong suốt thời gian cùng thực hiện đề tài tốt nghiệp Cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ, gia đình đã động viên tinh thần cũng như vật chất lớn nhất, giúp con vượt qua khó khăn trong suốt 4 năm ngồi trên ghế giảng đường và trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, tháng 7 năm 2012

Sinh viên Bùi Thị Hồng Thạnh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

1.1 Khái quát về phế liệu tôm 2

1.1.1 Tôm thẻ chân trắng và nguyên liệu còn lại trong chế biến tôm 2

1.1.2 Thành phần của đầu và vỏ tôm 3

1.1.3 Các hướng tận dụng phế liệu tôm[9] 5

1.2 Khái quát về protein 6

1.2.1 Cấu trúc của Protein 6

1.2.2 Tính chất của protein 8

1.2.3 Các phương pháp thu nhận protein 12

1.2.4 Các nghiên cứu về việc thu hồi protein bằng enzyme 14

1.3 Giới thiệu về chất trợ sấy Maltodextrin 16

1.4 Giới thiệu về phương pháp sấy 17

1.5 Khái quát về chất chống oxi hóa 18

a Khái niệm chung 18

b Ứng dụng của chất chống oxi hóa 19

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 22

2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm 22

2.1.2 Enzyme 22

2.1.3 Hóa chất 22

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22

2.2.1 Bố trí thí nghiệm thu hồi và đặc trưng tính chất của dịch protein hòa tan 24

2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất của dịch thủy phân và tối ưu quá trình cô quay 26

2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình sấy đến tính chất sản phẩm thu hồi 29

2.2.4 Đánh giá một số tính chất chức năng của sản phẩm 31

2.3 Phương pháp nghiên cứu 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Đặc trưng tính chất của dịch protein thủy phân từ đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Alcalase 36

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất của dịch thủy phân protein 38

3.2.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất của dịch thủy phân protein 38

3.2.2 Kết quả tối ưu quá trình cô quay 40

3.3 Nghiên cứu chế độ sấy 45

3.3.1 Lựa chọn phương pháp sấy 45

3.3.2 Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình sấy phun đến tính chất chống oxy hoá của sản phẩm 46

3.4 Tính chất chức năng của sản phẩm 53

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 54

KẾT LUẬN 54

ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 cấu tạo của Maltodextrin 16Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 23Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu hồi và đặc trưng tính chất dịch protein

hòa tan 24Hình 2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất dịch thủy phân và tối ưu quá trình cô quay 26Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến

tính chất của sản phẩm thu hồi 29Hình 2.5 Công thức tạo phức khi cho thuốc thử biuret vào protein 32 Hình 3.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình cô quay đến hàm lượng

protein của dịch thủy phân protein 38Hình 3.2 Khả năng khử gốc tự do của dịch thủy phân protein trước và sau khi

cô quay 38Hình 3.3 Tổng năng lực khử của dịch protein thủy phân trước và sau khi cô quay 393.2.2.1 Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình cô quay đến hiệu suất thu

hồi protein 40Hình 3.4 Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất thu hồi

protein trên đồ thị Half-Normal 413.2.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình cô quay đến khả năng chống oxy hóa của dịch thủy phân protein 42Hình 3.5 Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng DPPH

bị khử trên đồ thị Half-Normal 433.2.2.3 Kết quả tối ưu 44Hình 3.6 Kết quả tối ưu được xử lý trên phần mền minitab 16 44

Hình 3.7 Kết quả quá trình sấy chân không 45Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng DPPH bị khử ở các chế độ sấy 46Hình 3.9 Tổng năng lực khử ở các chế độ sấy khác nhau 46Hình 3.10 Hàm lượng ẩm của sản phẩm sau khi sấy 47Hình 3.11 Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng chống

oxi hóa của sản phẩm trên đồ thị Half-Normal 49Hình 3.12 Phân tích sự tương tác giữa nhiệt độ và nồng độ Maltodextrin đến khả năng chống oxi hóa của sản phẩm sau khi sấy bằng phần mềm DX8 50Hình 3.13 Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chống oxi hóa của sản phẩm sau khi sấy 51Hình 3.14 Phân tích ảnh hưởng của nồng độ Maltodextrin đến khả năng

chống oxi hóa của sản phẩm sau khi sấy 52

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.2 Thành phần khối lượng cơ bản của tôm thẻ chân trắng[3] 3

Bảng 1.3 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm thẻ chân trắng[7] 5

Bảng 2.1 Thông số chế độ cô quay khảo sát 26

Bảng 2.2 Ma trận bố trí thí nghiệm tối ưu quá trình cô quay 28

Bảng 2.3 Thông số chế độ sấy phun và sấy chân không 30

Bảng 2.3 Ma trận thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chế độ sấy phun đến tính chất của sản phẩm 31

Bảng 2.5 Thể tích các dung dịch hóa chất cho vào các ống nghiệm 33

Bảng 2.6 Thể tích của các dung dịch hóa chất cho vào ống nghiệm 34

Bảng 3.1 Một số chỉ tiêu phân tích của dịch thủy phân protein từ phế liệu đầu tôm36 Bảng 3.2 Thành phần acid amin của dịch thủy phân protein từ phế liệu đầu tôm bằng enzyme Alcalase 36

Bảng 3.3 Kết quả phân tích tương tác giữa các yếu tố bằng phần mềm Minitab đến hiệu suất thu hồi protein 40

Bảng 3.4 Kết quả phân tích tương tác giữa các yếu tố bằng phần mềm Minitab đến hàm lượng DPPH bị khử 42

Bảng 3.5 Kết quả phân tích tương tác giữa các yếu tố bằng phần mềm DX8 đến khả năng chống oxi hóa của sản phẩm sau khi sấy 48

Bảng 3.6 Bảng Anova 50

Bảng 3.7 kết quả tối ưu chế độ sấy phun trên phần mềm DX 53

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự lớn mạnh cuả các ngành khoa học kỹ

thuật, ngành Thủy sản ngày càng phát triển không ngừng, sản lượng thủy sản ngày càng tăng, đặc biệt là công nghiệp chế biến tôm

Hiện nay, đầu và vỏ tôm đã được dùng để sản xuất chitin – chitosan Việc này làm tăng giá trị của nguyên liệu còn lại trong chế biến các sản phẩm từ tôm Tuy nhiên, nếu sự dụng phương pháp hóa học để sản xuất chitin thì lượng protein và sắc

tố tồn tại trên nguyên liệu đầu và vỏ tôm chưa được tận thu, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường do tạo ra hàm lượng protein cao trong nước thải

Việc kết hợp thu protein và các chất màu bằng cách sử dụng protease trong quá trình sản xuất chitin – chitosan là rất cần thiết Một mặt làm giảm ô nhiễm môi trường, mặt khác làm tăng giá trị sử dụng cho nguyên liệu còn lại trong chế biến các sản phẩm từ tôm Do đó, việc đánh giá hoạt tính sinh học của dịch thu được trong công đoạn khử protein bằng protease để đánh giá đúng mức giá trị, đồng thời nghiên cứu những hướng tận thu, ứng dụng cao hơn cho sản phẩm thủy phân này rất cần thiết

Với những lý do đó đề tài “ Nghiên cứu thu hồi dịch protein từ dịch thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng bằng Alcalase và đánh giá một số tính chất chức năng của sản phẩm.” được đề xuất thực hiện

- Tối ưu quá trình cô quay

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của quá trình sấy đến khả năng chống oxy hóa của sản phẩm

- Đánh giá một số tính chất chức năng của sản phẩm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát về phế liệu tôm

1.1.1 Tôm thẻ chân trắng và nguyên liệu còn lại trong chế biến tôm

Tôm thẻ chân trắng có tên tiếng Anh là White Leg shrimp và có tên khoa học

Panaeus vannami, nguồn gốc xuất phát từ các nước Nam Mỹ Điểm đặc biệt của

loài tôm này là tăng trưởng nhanh, tính thích nghi môi trường tốt, yêu cầu về nguồn dinh dưỡng trong thức ăn thấp Với những ưu điểm trên, cộng với việc dễ nhiễm bệnh đốm trắng ở tôm sú, vì thế những năm gần đây tôm thẻ chân trắng được thuần hoá và nuôi thành công ở Trung Quốc, Thái Lan, Đài Loan Ở nước ta, Bộ Thủy sản (cũ) đã đề ra chủ trương phát triển nuôi ở một số tỉnh ven biển miền Trung như Khánh Hòa, Phú Yên, Bình Định, Quảng Ngãi, Hà Tĩnh, Ninh Thuận… Một số địa phương đi đầu trong việc phát triển tôm chân trắng như ở Quảng Ngãi, năm 2007 thả nuôi khoảng 700ha, sản lượng thu hoạch đạt trên 5.000 tấn Ninh Thuận đến cuối năm 2007 diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng trong toàn tỉnh là 250ha, năng suất bình quân đạt trên 10 tấn/ha Với hiệu quả kinh tế nêu trên, có thể nói con tôm thẻ chân trắng mở ra cơ hội mới cho nông dân phát triển kinh tế sau một thời gian dài lao đao vì nuôi tôm sú [21]

Nguồn phế liệu tôm rất quan trọng trong chế biến tôm công nghiệp nhất là thành phần đầu tôm nó chiếm khoảng 35 – 45%, phần vỏ, đuôi và chân chiếm 10 – 15% trọng lượng của tôm nguyên liệu Tuy nhiên, tỷ lệ này tùy thuộc vào giống loài

và giai đoạn sinh trưởng của chúng (Meyres,1986)

Phế liệu tôm chủ yếu là đầu và vỏ, ngoài ra còn phải kể đến phần thit vụn do bóc nõn không cẩn thận, một số tôm bị hỏng Tùy theo giống loài, phương pháp gia công chế biến mà lượng phế liệu có thể lên đến 60% sản lượng khai thác.[3]

Nhiều công trình nghiên cứu của Watkin và cộng sự ,1982, Holanda và Netto (2006), trung bình có khoảng 45% nguyên liệu đưa vào chế biến là tạo ra sản phẩm chính và lượng phế liệu được thải loại bỏ trong quá trình chế biến là rất lớn, chiếm hơn 50% so với nguyên liệu, nguồn nguyên liệu còn lại này cần được xử lý để nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và hạn chế các vấn đề ảnh hưởng đến môi trường

Ở Việt Nam nguồn nguyên liệu tôm là rất dồi dào, khả năng khai thác từ 25-

30 tấn/năm Đặc biệt, nuôi tôm cũng đã phát triển mạnh trong những năm gần đây

Công nghệ chế biến tôm tạo ra một lượng lớn phế thải rắn bao gồm đầu tôm

và vỏ tôm Việc xử lý lượng phế liệu tôm tiêu tốn chi phí không nhỏ, nếu không xử

lý triệt để sẽ gây ảnh hưởng trầm trọng đến môi trường

1.1.2 Thành phần của đầu và vỏ tôm

b Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của đầu và vỏ tôm gồm có protein, chitin, khoáng, sắc

tố Tỷ lệ các thành phần khác nhau đối với đầu, vỏ và không ổn định, chúng thay

đổi theo giống, loài, đặc điểm sinh thái, sinh lý,… Thành phần chitin và protein trong vỏ tôm tươi tương ứng là 4,5% và 8,5%

Hàm lượng chitin, protein, khoáng và carotenoid trong phế liệu tôm thay đổi rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bóc vỏ trong quá trình chế biến cũng như phụ thuộc vào loài, trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản vỏ giáp xác chứa chủ yếu là protein (30-40%), khoáng (30-50%), chitin (13-42%)

 Protein: Protein đầu tôm phần lớn thuộc loại khó tiêu và khó trích ly,

protein đầu tôm tồn tại ở 2 dạng chính là dạng tự do (có trong nội tạng và phần cơ

có gắn với phần thân tôm) và dạng liên kết với chitin hoặc Caxi cacbonat như một

phần thống nhất của vỏ tôm

 Enzyme: Enzyme của tôm có hoạt động khá mạnh cho nên động vật

thủy sản nhanh bị phân giải hơn động vật trên cạn Trong quá trình bảo quản ta phải

ức chế hoạt động của chúng để kéo dài thời gian bảo quản, nhiệt độ thích hợp cho enzyme là 25-550C

Hệ enzyme thường có hoạt động mạnh hơn đặc biệt ở cơ quan nội tạng ở đầu tôm nên rất dể bị hư hỏng Hệ enzyme của tôm gồm:

 Protease: là enzyme chủ yếu trong đầu tôm, chủ yếu phân giải protein

thành acid amin

 Lipaza: Phân giải lipid thành glyxeryl và acid béo

 Tyrzinaza: Khi có mặt của oxi không khí thì sẽ biến Tyrozin thành

Melanin có màu đen ảnh hưởng đến giá trị cảm quan và chất lượng của sản phẩm

 Chitin: Chiếm khối lượng lớn, tồn tại ở dạng liên kết protein,

Như vậy, phế liệu đầu tôm là nguồn giàu chitin (11% trọng lượng khô), cũng là một nguồn protein tốt (50 – 60% trọng lượng khô), giàu chất dinh dưỡng và nguồn enzyme Vì vậy, việc tận thu nguồn protein này là rất cần thiết

Bảng 1.3 Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm thẻ chân trắng[7]

1.1.3 Các hướng tận dụng phế liệu tôm[9]

a Sản xuất thức ăn chăn nuôi

Hiện nay ở nước ta đa số sử dụng phế liệu tôm đông lạnh để sản xuất thức ăn chăn nuôi Rất nhiều các sản phẩm thức ăn chăn nuôi nổi tiếng trên thị trường đều chứa thành phần chủ yếu là bột tôm, chiếm tới 30% Bột tôm được chế biến tốt có chứa axit amin tương tự như axit amin trong đậu tương hay trong bột cá Do vậy việc xử lý và chế biến phế liệu có ý nghĩa rất quan trọng trong sản xuất bột tôm có chất lượng cao Công nghệ chế biến không phù hợp thì sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

Có 2 phương pháp hiện đang được sử dụng để chế biến phế liệu:

Phương pháp sấy khô bằng nhiệt: phương pháp này có ưu điểm là đơn giản,

có thể chế biến nhanh lượng phế liệu tôm đông lạnh, tính kinh tế cao Nhược điểm

là chất lượng kém, gia trị dinh dưỡng không cao

Phương pháp ủ xi lô: ở phương pháp này người ta sử dụng axit hữu cơ và vô

cơ trong việc ủ nhằm tăng tác động của enzyme khử trùng và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật Sau khi ủ tiến hành trung tính bằng các chất kiềm, chất ủ được dùng làm thức ăn chăn nuôi Phương pháp này có ưu điểm là chất lượng tốt nhưng giá thành cao và phức tạp

b Sản phẩm súp và canh

Có thể sử dụng các mẩu thừa của tôm chất lượng cao sau khi chế biến làm bột canh và súp tôm Đầu tôm được sử dụng làm nguyên liệu tạo mùi cho bột súp tôm đặc biệt Tôm vụn được sử dụng làm món canh tôm

c Làm các sản phẩm định hình

Thịt tôm vụn hoặc không đạt chuẩn có thể được chế biến thành các sản phẩm định hình Sản phẩm này được định hình lại thành hình con tôm hay các hình dạng trang trí như bánh tròn, viên, khoanh tôm Bằng cách tạo ra các hình dạng khác nhau, ướp tẩm gia vị hay bao bột, ta có thể làm ra rất nhiều sản phẩm tôm đẹp mắt Các sản phẩm định hình này được làm chín trong các lò thường hoặc lò vi sóng giốn như các sản phẩm được chế biến từ tôm khác

1.2 Khái quát về protein

Protein (Protit hay Đạm) là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc

đa phân mà các đơn phân là axít amin Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide) Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của

protein [22]

1.2.1 Cấu trúc của Protein

Protein là một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân

là các axit amin Axit amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin

(-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin Các axit amin được liệt kê đầy đủ dưới bảng sau: [1]

Tên axit amin Viết tắt Tính chất

Phân cực, ưa nước

Aspartic acid Asp

Glutamic acid Glu

Tích điện (axit

Tích điện (bazơ)

Người ta phân biệt ra 4 bậc cấu trúc của protein

 Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình

thành nên chuỗi polypeptide Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của axit amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm carboxyl của axit amin cuối cùng Cấu trúc bậc một của protein thực chất là trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi polypeptide Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các axit amin trên chuỗi polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, từ

đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến

sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein

 Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong

không gian Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hyđro giữa những axit amin ở gần nhau Các protein sợi như keratin, collagen (có trong lông, tóc, móng, sừng)gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn

 Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với

nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide Chẳng hạn nhóm -R của cysteine có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của proline cản trở việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân tử Các liên kết yếu hơn như liên kết hydro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu

 Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với

nhau thì tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hyđro

1.2.2 Tính chất của protein

Tính chất của protein phụ thuộc vào thành phần trình tự sắp xếp các gốc acid amin trong phân tử của nó

a Khối lượng và hình dạng phân tử[23]

Protein có khối lượng phân tử tương đối lớn và thay đổi trong một dải rộng từ hơn mười nghìn đến hàng trăm nghìn dalton hoặc lớn hơn nữa

Hình dạng : hình hạt, hình bầu dục ,hoặc hình sợi

+ Protein hình cầu tan trong nước họăc dung dịch muối pha loãng,rất hoạt động về mặt hóa học Thuộc nhóm này có hầu hết protein có hoạt tính xúc tác : albumin, glubulin, moglobin…

+ Protein hình sợi tương đối trơ về mặt hóa học, chủ yếu có chức năng cơ học

Ví dụ: Colagen của da, xương, sụn, gân, răng

Karatin của tóc, lông…

b Tính chất lưỡng tính của protein [24]

Do thành phần của protein là các phân tử acid amin là chất lưỡng tính nên protein cũng là phân tử lưỡng tính Ngoài ra, do thành phần acid amin của protein

Trong môi trường axit, sự phân ly của nhóm acid bị kìm hãm protein có tác dụng như một bazơ , tích điện +(cation) , chuyển về cực âm trong điện trường Trong môi trường bazơ , sự phân ly của nhóm bazơ bị kìm hãm , protein có tác dụng như một acid , tích điện – (anion) , chuyển về cực + điện trường

Ở 1 pH nào đó mà tổng số điện tích dương va điện tích âm của phân tử protein bằng không , phân tử protein không di chuyển trong điện trường gọi là pHi của protein

Ở môi trường có pH <pI , protein la một đa cation , số điện tích dương hơn số điện tích âm Ở pH> pI , phân tử protein thể hiện tính axit cho ion H+ do đó số điện tích âm lớn hơn số điện tích dương , protein là đa anion tích điện âm

Ở trong môi trường có pH = pI , protein dễ dàng kết tụ lại với nhau có thể sử dụng tính chất này để xác định pI của protein cũng như để kết tủa protein Mặt khác

do sự sai khác về pI giữa các protein khác nhau có thể điều chỉnh pH môi trường để tách các protein ra khỏi hỗn hợp của chúng

c Sự kết tủa và biến tính của protein

 Sự kết tủa

Khi dung dịch protein có pH bằng điểm đẳng điện, lớp màng nước không được tạo thành sẽ làm cho các phân tử protein không tích điện kết vón lại với nhau Hoặc

do một tác nhân nào đó làm mất màng nước như nhiệt độ cao, acid đặc các phân

tử protein không được bảo vệ bởi các màng nước cũng kết vón lại – đó chính là sự kết tủa protein

 Sự biến tính

Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ học hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng, các cấu trúc bậc hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc bậc một của nó, kèm theo đó là, tâm hoạt động bị biến dạng không còn hoạt động bình thường hay mất khả năng hoạt động, kết quả là thay đổi các tính chất của protein so với ban đầu Đó là hiện tượng biến tính protein

 Các phân tử enzyme khi biến tính không còn khả năng xúc tác Các protein chức năng không còn hoạt động để thực hiện chức năng

d Tính kỵ nước của protein

Dựa vào độ kỵ nước trung bình của một protein có thể biết trước được mức đắng của dịch thủy phân(hydrolyzat) từ protein đó, hoặc biết trước được vị trí một proyein màng nào đó là ở trong hay ngoài màng phospholipit

 Do các gốc kỵ nước của các acid amin(aa) trong chuỗi polipectit của protein hướng ra ngoài các gốc này liên kết với nhau tạo liên kết kỵ nước

 Độ kỵ nước có thể giải thích như sau: do các gốc aa có chứa các gốc R- không phân cực nên nó không có khả năng tác dụng với nước

Tính kỵ nước sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính tan của protein Ví dụ: có 7aa liên kết peptit với nhau, trong đó có 3aa không phân cực( kỵ nước ) nếu như các aa này cùng nằm ở 1 đầu thì tính tan sẽ giảm so với khi các aa này đứng xen kẽ nhau trong liên kết đó

e Tính chất của dung dịch keo protein

Khi hoà tan, protein tạo thành dung dịch keo Các phân tử keo có kích thước lớn, không đi qua màng bán thấm Sử dụng tính chất này có thể tinh sạch protein khỏi các chất phân tử thấp bằng phương pháp thẩm tích Do trên bề mặt phân tử protein có các nhóm phân cực khi hòa vào nước, các phân tử lượng cực được hấp thụ bởi các nhóm này tạo thành màng nước bao quanh phân tử protein gọi là các lớp

vỏ hydrat

Hai yếu tố đảm bảo độ bền của dung dịch keo:

 Sự tích điện cùng dấu của các protein

 Lớp vỏ hydrat bao quanh phân tử protein

f Khả năng hấp thụ tia tử ngoại của dung dịch protein

Dung dịch protein có khả năng hấp thụ ánh sáng tử ngoại ở hai vùng bước sóng khác nhau 180 – 220nm và 250 – 300nm

 Bước sóng từ 180 – 220nm : đó là vùng hấp thụ của liên kết peptid trong

phân tử protein, cực đại hấp thụ ở 190nm Do liên kết peptid có nhiều trong phân tử protein nên độ hấp thụ khá cao, cho phép định lượng tấc cả các loại protein với nồng độ thấp

 Bước sóng từ 250 – 300nm : đây là vùng hấp thụ của các acid amin thơm

(Phe, Tyr, Trp) có trong phân tử protein, cực đại hấp thụ ở 280nm Có thể sử dụng phương pháp đo độ hấp thụ của dịch protein ở bước sóng 280nm để định tính và định lượng các protein có chứa acid amin thơm Hàm lượng các acid amin thơm trong protein khác nhau thay đổi khá nhiều, do đó dung dịch của các protein khác nhau có nồng độ khác nhau về độ hấp thụ ở 280nm

1.2.3 Các phương pháp thu nhận protein

Để tách protein hiện nay người ta sử dụng các phương pháp sau:

 Phương pháp cơ học:

Nguyên lý: Sử dụng các lực cơ học để tách một phần protein ra khỏi nguyên

liệu đầu tôm Qúa trình này được tiến hành như sau: Đầu tôm còn tươi đem rửa sạch, sau đó ép bằng trục lăn hoặc trục vít, thu protein đem sấy khô và bảo quản Hiệu quả thu hồi protein của phương pháp này không cao Tuy nhiên, quá trình này

đã loại bỏ một phần protein tự do trong đầu tôm vì vậy giảm thiểu được hóa chất sử dụng cho các công đoạn tiếp theo

 Phương pháp hóa học:

Một số công trình nghiên cứu trên thế giớ đã nghiên cứu quá trình khử protein

của phế liệu giáp xác bằng NaOH Phương pháp này có một số ưa điểm như đơn giản, không đòi hỏi thiết bị máy móc phức tạp Do đó, rất dể sản xuất lớn Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là dịch thải thường phải bỏ do dịch chứa nhiều kiềm, protein và sản phẩm protein thủy phân Hơn nữa, protein bị hạn chế sử dụng do các phản ứng không mong muốn xảy ra trong môi trường kiềm mạnh

 Phương pháp sinh học:

Nguyên lý của phương pháp này dựa trên việc sử dụng hệ enzyme có sẵn trong

đầu tôm hoặc bổ sung enzyme nguồn gốc từ thực vật (parain, bromelin), động vật (đầu tôm, nội tạng cá thu, cá ngừ, mực ống…), vi sinh vật (protease từ nấm mốc và

vi khuẩn) để thủy phân protein đầu tôm thành các phần peptid, acid amin và thu hồi chúng Qúa trình được tiến hành như sau: Đầu tôm  Ép  Nghiền  Thủy phân

 Phân ly  protein Có 2 phương pháp: ủ xi lô và phương pháp bổ sung enzyme protease

 Phương pháp ủ xi lô:

Thu hồi protein trên cơ sở dựa vào khả năng hoạt động của hệ protease có sẵn

trong phế liệu tôm hoặc bổ sung từ bên ngoài vào Tôm ủ xi lô là thức ăn động vật dạng lỏng, đôi khi còn gọi là protein lỏng Sự hóa lỏng của mô tôm là kết quả của việc thủy phân protein nhờ hoạt động của enzyme ngoài ra còn được sụ hổ trợ bằng cách bổ sung các chất acid hữu cơ Chất lượng của protein thu được từ phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng các acid amin quan trọng trong đó Thông thường acid formic với hàm lượng 3%(w/w) được sử dụng là tác nhân acid hóa để hạ thấp pH xuống 4,0 hay hạ thấp hơn nữa Acid formic chứa một số thành phần có tác dụng khử trùng, ức chế vi khuẩn và bảo quản phế liệu Có thể sử dụng hỗn hợp acid hữu cơ và vô cơ như acid formic và/hoặc acid sulfuric, acid propionic… với các nồng độ khác nhau Sau khi được trung hòa bởi một base thích hợp như NaOH, sản phẩm ủ xi lô có thể sử dụng làm thức ăn động vật

Trong vài giờ đầu tiên của quá trình thủy phân, lượng acid amin thiết yếu tăng lên Tuy nhiên, không nên kéo dài quá trình thủy phân vì khi đã đạt đến hiệu suất tối

đa, tiếp tục thủy phân trong môi trường acid sẽ làm giảm hiệu suất của các acid amin thiết yếu Phương pháp này có ưu điểm là tận dụng được enzyme protease sẵn

có trong đầu tôm, phương pháp đơn giản, không sử dụng thiết bị máy móc phức tạp nên dể thực hiện Người ta còn cho rằng phương pháp này có khả năng ổn định lượng astaxanthin trong bột tôm thu được.[10]

 Phương pháp bổ sung enzyme protease:

Phương pháp này cũng giống như phương pháp ủ xi lô là dùng enzym protease

để thủy phân và thu hồi protein Tuy nhiên, protease được bổ sung thêm với hàm lượng nhất định để đẩy nhanh tốc độ phản ứng thủy phân trong hỗn hợp phế liệu tôm

 Phương pháp hóa lý:

Áp dụng phương pháp này nhằm thu hồi protein từ dịch thủy phân của công nghệ sản xuất chitin – chitosan theo phương pháp hóa học và phương pháp sinh học

Nguyên lý dựa trên việc kết tủa protein bằng cách dùng acid để điều chỉnh pH dung dịch chứa protein về điểm đẳng điện của protein (pH = 4 – 5,5), sau đó dùng các phương pháp lắng, lọc để thu hồi protein

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm, có thể thu hồi với hiệu suất cao Cho phép thu được hầu hết các protein hòa tan do đó có thể ứng dụng để thu hồi protein trong nước thải của các nhà máy chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản

1.2.4 Các nghiên cứu về việc thu hồi protein bằng enzyme

 Trên thế giới [2], [10]

Việc thu hồi một phần protein từ phế liệu tôm bằng enzyme thủy phân đã được nghiên cứu rộng rãi (Simpson và Haard, 1985; Cano-Lopezandothers, 1987; Sylowiecki và Al-Khateeb, 2000; Gildberg và Stenberg, 2001; Mizani và cộng sự, 2005) Các enzyme protease như Alcalase đã được sử dụng để thủy phân protein từ phế liệu tôm (Chabeaud, Guerard, Laroque và Dufosse, et, 2007; Mizani, Aminlari, 2005) và trypsin, papain, pepsin (Sylowiecki và Khateeb, 2000; Chakrabarty, 2000), neutrase và protease (Rutanapornvareeskul, 2006)

Joszef Synowiecki và cộng sự (1999) nghiên cứu ứng dụng Alcalase để khử

protein của phế liệu vỏ tôm Crangon crangon nhằm thu hồi Chitin và protein Ban đầu vỏ tôm Crangon crangon được khử khoáng sơ bộ bằng dung dịch HCl 10% ở

200C trong 30 phút và khử protein bởi enzyme thương mại Alcalase ở 550C và pH 8,5 Độ thủy phân (DH) cao nhất là 30% và dịch thủy thu được chứa 63% protein

so với chất khô, 6,24% lipid, 23,4% NaCl

Holanda và Netto, 2006 nghiên cứu thu hồi 3 thành phần chính của phế liệu tôm, protein, chitin, astaxanthin bằng việc sử dụng enzyme Alcalase và Pancreatin

Theo tác giả trong phế liệu tôm Xiphopenaeus kroyeri có chứa 39,42% protein,

31,98% tro và 19,92% chitin Tiến hành thủy phân bằng enzyme Alcalase tại các điều kiện: Tỷ lệ enzyme/nguyên liệu (E/S) 3%, nhiệt độ 600C, pH = 8,5 Kết quả cho thấy khi tăng độ thủy phân (DH) từ 6% tới 12% thì thu được 26% và 28% protein tương ứng Alcalase ảnh hưởng nhiều hơn pancreatin, có thể thu hồi protein

từ 57,5% đến 64,6% và astaxanthin từ 4,7 đến 5,7 mg astaxanthin/100g phế liệu tôm tại DH 12%

Gildberg và Stenberg, (2001) thu được 68,5% protein từ phế liệu tôm Pandalus borealis sau 2g thủy phân với enzyme Alcalase

Cao W và các cộng sự, 2008 đã nghiên cứu thu hồi protein của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng bằng cách cho đầu tôm tự thủy phân và có sự điều chỉnh nhiệt

độ bằng cách nâng nhiệt độ dần lên từ 400C đến 700C, cứ sau 30 phút thì tăng lên

5oC, pH tự nhiên Kết quả cho thấy tại điều kiện nhiệt độ 400C, 500C, 600C thì hàm lượng protein thu hồi được tương ứng là 43,6%, 73,6%, 87,4% Và kết quả cũng chỉ ra là khi nhiệt độ tăng từ 450C đến 600C là nhiệt độ mà enzyme nội tạng hoạt động mạnh nhất thì độ thủy phân (DH) tăng từ 0 đến 48% sau 180 phút thì nâng nhiệt dần lên lượng protein thu được cao nhất là 87,4% tại 600C

 Ở Việt Nam

Trần Thị Luyến và Đổ Thị Bích Thủy, (2006) cũng đã nghiên cứu sử dụng

Lactobacllus plantarum lên men đầu tôm sú để thu hồi chitin Lên men đầu tôm có

tác dụng bảo quản và cho phép thu hồi một số sản phẩm có giá trị: chitin, protein, lipid, sắc tố Trong quá trình này là do sự hoạt động của hệ protease trong đầu tôm,

hệ protease từ các vi khuẩn trong phế liệu ở giai đoạn đầu và hoạt tính protease yếu của vi khuẩn lactid Ngoài ra acid lactid sinh ra cũng có tác dung làm mềm protein, hoạt hóa protein và thúc đẩy quá trình thủy phân tạo điều kiện cho một số protease hoạt đông Sau 24 giờ % protein so với mẩu chưa xử lý là 12,99%

Đặng Thị Hiền (2008) đã sử dụng enzyme Alcalase để tiến hành thủy phân phế liệu tôm và tận thu protein và astaxanthin trong công nghệ sản xuất chitin – chitosan tại nhiệt độ 540C, 8 giờ, tỷ lệ enzyme bổ sung là 0,22% ; pH 8, tỷ lệ nước/ nguyên liệu là 1/1 thì thu hồi được 52,7% protein so với ban đầu

Trang Sỹ Trung (2010) đã sử dung enzym Flavouzyme để tiến hành thủy phân phế liệu tôm tại nhiệt độ 500C, 6 giờ tỷ lệ enzyme bổ sung là 0,1 ; pH 6,5, thì hiệu suất thu hồi protein khoảng 92% đến 95%

1.3 Giới thiệu về chất trợ sấy Maltodextrin

Hình 1.1 cấu tạo của Maltodextrin

Maltodextrin là một polysaccharide được sản xuất bằng cách thủy phân tinh bột, sấy phun ở dạng bột trắng và được sử dụng như một phụ gia thực phẩm

Maltodextrin dễ hút ẩm, có thể dễ dàng tiêu hóa, được hấp thu nhanh chóng như glucose, và có thể có vị ngọt và gần như không mùi

Maltodextrin được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm

và dược phẩm Theo dược điển Mỹ USP 24 [12], là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn bằng axit hoặc bằng enzyme hoặc bằng axit và enzyme là hỗn hợp các polyme có đơn vị là D- glucoza có đương lượng dextrioza DE dưới 20 Đương lượng Dextroza Equivalent viết tắt là DE là đại lượng chỉ khả năng khử với chuẩn là 100% ở đường glucoza, hay là số gam tương đương D- glucoza trong 100 gam chất khô của sản phẩm [12],[13]

Maltodextrin được cấu trúc từ các đơn phân là đường D-glucose, liên kết với nhau bởi liên kết α (1→4), số lượng đơn phân có thể thay đổi trong khoảng 3-17 đơn vị

1.4 Giới thiệu về phương pháp sấy

Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do :

 Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu

 Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn

1.4.1 Phương pháp sấy chân không

Máy sấy khô chân không là thiết bị sấy các nguyên liệu cần sấy khô trong điều kiện chân không Thiết bị sử dụng bơm chân không để hút khí và hút ẩm, buồng sấy luôn ở trạng thái chân không, làm cho tốc độ sấy khô liệu được nâng lên, đồng thời còn tiết kiệm nhiệt năng

Nhiệt độ bốc hơi của nước ở trạng thái chân không được hạ thấp, vì thế nhiệt

độ sấy thường rất thấp Máy thích hợp dùng để sấy các loại thực phẩm mà không làm biến đổi tính chất, màu sắc … Máy sấy chân không có đặc điểm kín đảm bảo

vệ sinh an toàn thực phẩm

So với nhiều phương pháp sấy khác, phương pháp sấy chân không luôn là một phương pháp có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng trên đây và là phương pháp rút ngắn được thời gian sấy một cách đáng kể, do đó phương pháp đã được áp dụng cho sấy những vật liệu khô chậm, khó sấy, có yêu cầu chất lượng sấy cao Bởi động lực chính trong suốt quá trình sấy chân không chính là độ chênh áp suất, được tạo bởi bơm chân không và các thiết bị kèm theo khác như thiết bị ngưng tụ, các vật liệu chân không đặc biệt và các dụng cụ đo, kiểm tra chân không cho phép tính toán chọn lựa để đạt được độ chân không sâu, tạo nên độ chênh áp suất lớn giữa áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nước trong môi trường đặt vật sấy Mặt khác, ở điều kiện chân không thấp, nhiệt độ hóa hơi của nước sẽ rất thấp, làm tăng cường quá trình thoát ẩm trong vật, do vậy phương pháp sấy chân không có thể tiến hành sấy ở nhiệt độ thấp hơn hơn nhiệt độ môi trường

Vì thế sản phẩm sấy chân không không bị tác động gây biến tính của nhiệt độ cao

và luôn giữ được gần như đầy đủ các tính chất đặc trưng ban đầu Do đó sản phẩm sấy khô bằng phương pháp này giữ được lâu dài và ít bị tác động bởi các điều kiện bên ngoài

1.4.2 Phương pháp sấy phun

Sấy phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do khả năng sấy một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dể dàng liểm soát nhiệt độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác

Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng dung dịch và huyền phù trong trạng thái phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu giúp tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn

 Nguyên lý của phương pháp sấy phun

Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù đã được cô đặc trước (40 – 60% ẩm) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào trong dòng khí nóng cùng chiều hoặc ngược chiều ở nhiệt độ khoảng 130 –

3000C trong buồng sấy lớn Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng Các hạt sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng

1.5 Khái quát về chất chống oxi hóa

a Khái niệm chung

Chất oxi hóa là một loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxi hóa chất khác Phản ứng oxi hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron điện

tử được chuyển sang các chất oxi hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật Chất chống oxi hóa ngăn quá trình phá hủy này bằng cách khử đi gốc tự do, kìm hãm sự oxi hóa bằng cách oxi hóa chính

chúng Để làm vậy người ta hay dùng các chất khử (như thiol hay polyphenol) làm chất chống oxi hóa [26]

Dù phản ứng oxi hóa thuộc loại cơ bản trong đời sống nhưng có thể ngăn chặn nó, chẳng hạn động thực vật duy trì hệ thống rất nhiều loại chất chống oxi hóa như glutathione, vitamin C, vitaimin E, enzyme catalase, superoxide dismutase, acid

citric, v.v Đây là những chất chống oxi hóa thường được dùng trong thực phẩm và

y học.[26]

Chất chống oxi hóa liên quan đến công nghiệp thực phẩm, ngoài ra nó còn liên quan đến sinh học và y học bởi vì nó bảo vệ con người trước những tác hại của phản ứng oxi hóa Trong thực phẩm, khi nhắc đến chất chống oxi hóa thường được hiểu là chất ngăn chặn các gốc tự do gây ra phản ứng oxi hóa lipid Tuy nhiên, gốc

tự do không chỉ gây tác hại đến lipid mà còn cả protein, ADN, và các chất có phân

tử lượng nhỏ khác Vì vậy chất chống oxi hóa được định nghĩa rộng hơn là tấc cả những chất mà khi ta bổ sung chúng với hàm lượng nhỏ vào những đối tượng dể bị oxi hóa thì sẽ ngăn chặn đáng kể phản ứng oxi hóa xảy ra (Halliwell, 1990 ; Halliwell và Gutteridge, 1989)[11] Những đối tượng dể bị oxi hóa ở đây bao gồm thực phẩm, các tế bào sống, protein, lipid và cacbonhydrate, AND Định nghĩa này nhấn mạnh hơn tầm quan trọng của các chất chống oxi hóa

Các chất chống oxi hóa thường được nhắc đến trong cơ thể sống và trong

thực phẩm từ β- carotene và metallothionein đến các histidine – chứa dipeptid (

carnosine, homocarnosine, anserine), acid phytic, taurine, bilirubin, ostrogen, creatinine, polyamine và melatonin Trong thực vật, các chất chống oxi hóa là các phenol như là quercetin, carnosol, thymol, acid carnosic, hydroxytyrosol, tannins, rutin, morin, aicd ellagic, [11]

Cơ chế : Các chất chống oxi hóa sẽ cho các electron thừa của chúng cho các gốc tự do biến các gốc tự do thành những phân tử cân bằng, làm mất đi tính ổn định, tính dễ phản ứng với các phân tử khác của các gốc tự do

b Ứng dụng của chất chống oxi hóa

* Trong thực phẩm

Oxi hóa ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thực phẩm Nó ảnh hưởng đến mùi vị và cấu trúc của thực phẩm Vì vậy ngăn cản phản ứng oxi hóa lipid là một việc rất quan trọng đối với ngành công nghệ thực phẩm Chất chống oxi hóa là các chất có khả năng ngăn cản các phản ứng oxi hóa lipid, một trong những nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm Trước đây người ta thường sử dụng chất oxi hóa tổng

hợp, độ an toàn của chúng luôn là câu hỏi đặt ra cho người tiêu dùng, một số chất được cho là có nguy cơ gây ung thư và các bệnh về tim mạch Ngày nay người ta hướng đến sử dụng các chất chống oxi hóa có trong tự nhiên, các chất này tốt hơn nhiều so với các chất tổng hợp

* Trong y học

Trong cơ thể, phản ứng oxi hóa tạo ra những gốc tự do Năm 1954, bác sĩ Denham Harman thuộc Đại hoc Berkeley, California, là khoa học gia đầu tiên nhận

ra sự hiện hữu của gốc tự do trong cơ thể với nguy cơ gây ra những tổn thương cho

tế bào, phá rách màng tế bào khiến chất dinh dưỡng thất thoát, tế bào không tăng trưởng rồi chết Gốc tự do còn có thể tạo ra chất lipofuscin tích tụ dưới da tạo thành những vết đồi mồi trên mặt, trên mu bàn tay, làm tiêu hủy hoặc ngăn cản sự tổng hợp các phân tử đạm, đương bột, mỡ, enzyme trong tế bào, gây đột biến ở gene, ở nhiễm sắc thể, ở DNA, RNA Có khả năng làm chất collagen, elastin mất tính đàn hồi, dẻo dai khiến da nhăn nheo, cơ khớp cứng nhắc

Các chất chống oxi hóa cộng tác với nhau để loại trừ gốc tự do : Vitamin C

là chất chống oxi hóa căn bản trong huyết tượng, nó phá hủy gốc tự do và ngăn không cho gốc tự do xâm nhập vào các phân tử cholesterol LDH, nó tăng cường sự bền bỉ của mao mach, ngăn không cho gốc tự do xâm nhập qua màng tế bào, giúp mau lành vết thương, khích thích sản xuất kích thích tố, kháng thể, acetylcholine,

ngăn chặn tác dụng có hại của oxygen β – carotene, được khám phá ra cách đây

150 năm từ lớp màu cam ở củ cà rốt, β – carotene hiện giờ là loại chất chống oxi

hóa được tiêu thụ rât nhiều trên thị trường, chất này cần cho sự tăng trưởng và cho chức năng của các mô, của xương, tăng cường tính miễn dịch, giảm nguy cơ gây ung thư, giúp thị lực tốt hơn, nó có thể biến đổi thành vitamin E Kết quả nhiều nghiên cứu khoa học cho thấy vitamin E chặn phản ứng của gốc tự do, ngăn chặn sự oxi hóa cholestorol và các chất mỡ khác, nâng cao tính miễn dịch, và ngăn chặn oxi hóa cholesterol, vitamin E ngăn chặn nhồi máu cơ tim, tai biến mạch máu não Vitamin E là chất chống oxi hóa hòa tan căn bản mỡ trong cơ thể người vì nó ngăn chặn sự oxi hóa chất béo trong thực phẩm chiên rán chúng vẩn được sự dụng hàng

ngày Các chất chống oxi hóa khác gồm có: selenium, bioflavonoids, lutein, lycopene, coenzym Q 10, alpha-lipoic, acid và ubiquinone cũng được quảng cáo

chống lão hóa, nhưng không phổ biến như vitamin C, E và β – carotene[28].

Ngoài ra chất chống oxi hóa còn được ứng dụng nhiều trên các lĩnh vực khác

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm

Thành phần phế liệu của tôm thẻ có hàm lượng protein cao đặc biệt là ở đầu

tôm Vì vậy, trong đề tài này chọn đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) là

đối tượng nghiên cứu

Đầu tôm được lấy từ nguyên liệu tôm thẻ chế biến tại Công ty Cổ phần Nha Trang SeaFood (F17) Nguyên liệu khi mua đòi hỏi phải tươi, không lẫn tạp chất, không bị biến đỏ, không có mùi lạ Sau khi lấy, nguyên liệu được bảo quản ngay trong thùng xốp cách nhiệt, có ướp đá trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm Tại phòng thí nghiệm, tiến hành nhặt bỏ vỏ tôm hoặc phần thịt tôm lẫn trong phế liệu, để ráo nước Để tiện lợi cho quá trình thí nghiệm, phế liệu được cân thành những lượng nhỏ 100g, được chứa trong các túi nylon cột chặt miệng, sau đó bảo quản đông ở nhiệt độ -60oC tại phòng thí nghiệm

2.1.2 Enzyme

Enzyme Alcalase được mua tại Công ty Novozyme, TP.HCM Enzyme

Alcalase 2,4 L FG thu được từ Bacillus lichniformis

2.1.3 Hóa chất

Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu đều thuộc loại tinh khiết dùng trong phân tích

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Tối ưu hóa quá trình thu hồi dịch thủy phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng

bằng enzyme alcalase:

- Thu hồi và đặc trưng tính chất của dịch protein hòa tan

- Nghiên cứu chế độ cô quay ảnh hưởng đến tính chất của dịch thủy phân protein sau khi cô quay

- Tối ưu hóa quá trình cô quay

- Nghiên cứu chế độ sấy đến khả năng chống oxy hóa của sản phẩm thu hồi

Đánh giá một số tính chất chức năng của sản phẩm

* Bố trí thí nghiệm

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát

* Mô tả quy trình

- Đầu tôm được bảo quản ở nhiệt độ -600C

- Xay đầu tôm nhỏ đến kích thước 0,5 – 0,8 cm

Đầu tôm

Xay

Thủy phân bằng Alcalase

Dịch thủy phân

Ly tâm

Dịch protein hòa tan

Nghiên cứu quá trình

cô quay

Nghiên cứu quá trình sấy

Bột protein

Đánh giá tính chất chức năng của sản phẩm

Đặc trưng tính chất dịch thủy phân protein

- Thủy phân: tham khảo chế độ thủy phân của Nguyễn Thị Thắm [6]

- Dịch thu được sau khi ly tâm, đặc trưng tính chất dịch thủy phân protein và tiến hành thí nghiệm tiếp theo gồm: nghiên cứu quá trình cô quay, nghiên cứu quá trình sấy

2.2.1 Bố trí thí nghiệm thu hồi và đặc trưng tính chất của dịch protein hòa tan

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu hồi và đặc trưng tính chất dịch protein hòa tan

Đầu tôm

Xay

Thủy phân bằng Alcalase

Thời gian: 8,8 giờ Nhiệt độ: 560C Nồng độ enzyme: 0,42%

Tỉ lệ nước/nguyên liệu:1/1

pH tự nhiên

Bất hoạt enzyme

Ép

Ly tâm Tốc độ: 6000 vòng/phút

Thời gian:10 phút Nhiệt độ: 40C Dịch protein

hòa tan

Đặc trưng tính chất của dịch thủy phân protein tôm bằng enzyme Alcalase

* Mô tả quá trình thu dịch:

Nguyên liệu sau khi mua về tiến hành loại bỏ phần vỏ , nguyên liệu được cân thành những lượng nhỏ 100g, được chứa trong các túi nylon cột chặt miệng, sau đó bảo quản đông ở nhiệt độ -60oC tại phòng thí nghiệm

Khi tiến hành thí nghiệm nguyên liệu đã bảo quản xay nhỏ đến kích thước 0,5 – 0,8, trộn đều, cân 100g mổi mẫu thí nghiệm

Quá trình thủy phân được thực hiện trong bình tam giác 250ml ở 560C, tỷ lệ nước bổ sung 1:1(v/w), pH tự nhiên, tiến hành thủy phân trong thời gian 8,8 giờ Lấy mẫu ra khi đủ thời gian theo thiết kế thí nghiệm và bất hoạt enzyme trong thời gian 10 phút Tiến hành lọc sơ bộ qua ray Sau đó ly tâm với tốc độ 6000 vòng/ phút, ở 40C, trong thời gian 10 phút

Dịch thu được sau khi ly tâm loại bỏ cặn, lọc qua giấy lọc, tiến hành đặc trưng tính chất của dịch thủy phân gồm:

- Xác định hàm lượng protein hòa tan

- Xác định khả năng chống oxi hóa của dịch thu được

- Phân tích tổng năng lực khử của dịch protein

- Xác định hàm lượng protein tổng số

- Xác định hàm lượng acid amin tổng số

- Xác định hàm lượng acid amin tự do

2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất của dịch thủy phân và tối ưu quá trình cô quay

Bảng 2.1 Thông số chế độ cô quay khảo sát

Chế độ Nhiệt độ ( 0 C) Áp suất (mbar) Thời gian (phút)

Khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình cô quay đến tính chất dịch

thủy phân protein

Tối ưu quá trình cô quay

Xác định hiệu suất thu hồi protein và khả năng chống oxi hóa

Sau khi khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình cô quay đến các tính chất của

dịch thủy phân và tiến hành tối ưu hóa quá trình cô quay

Theo các tài liệu tham khảo được, chọn các thông số để cố định cho quá trình

cô quay như sau:

Yếu tố cố định: - pH tự nhiên

- Tốc độ quay: 4

- Thể tích: 100ml dịch đem cô quay

Các thông số tối ưu dự kiến như sau: - Nhiệt độ cô quay (0C ) : [ 48 ; 60]

- Áp suất cô quay (mbar): [40 ; 80]

- Thời gian cô quay (phút): [15 ; 35]

Quá trình tối ưu chế độ cô quay được bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng với mô hình CCD có hàm mục tiêu là hiệu suất thu hồi protein (%) và hàm lượng DPPH bị khử (mM/g)

Bảng 2.2 Ma trận bố trí thí nghiệm tối ưu quá trình cô quay

Stt Nhiệt độ

(0C)

Áp suất (mbar)