Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình thủy phân protein từ phụ phẩm cá lưỡi trâu bằng enzyme alcalase

Trong đó nghiên cứu, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân là việc quan trọng để thu được kết quả tối ưu nhất. Một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả của quá trình thủy phân là độ thủy phân (DH). Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, tỷ lệ enzyme/cơ chất và thời gian thủy phân lên quá trình thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu bằng enzyme Alcalase.

Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 4/2019 THÔNG BÁO KHOA HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN TỪ PHỤ PHẨM CÁ LƯỠI TRÂU BẰNG ENZYME ALCALASE EFFECTS OF FACTORS ON PROTEIN HYDROLYSIS OF TONGUEFISH PROECESSING BY-PRODUCTS BY ENZYME ALCALASE Nguyễn Chí Thanh¹,²*, Nguyễn Ngọc Hà²,³, Nguyễn Phúc Cẩm Tú³,² Ngày nhận bài: 29/07/2019; Ngày phản biện thông qua: 23/11/2019; Ngày duyệt đăng: 16/12/2019 TÓM TẮT Thủy phân phụ phẩm thủy sản phương pháp hóa học/enzyme để tận dụng protein hướng nghiên cứu nhiều nhà khoa học quan tâm Trong nghiên cứu, xác định yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân việc quan trọng để thu kết tối ưu Một tiêu quan trọng để đánh giá hiệu trình thủy phân độ thủy phân (DH) Nghiên cứu thực nhằm đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ, pH, tỷ lệ enzyme/cơ chất thời gian thủy phân lên trình thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu enzyme Alcalase Phụ phẩm thủy phân enzyme Alcalase 2L ba mức nhiệt độ (50oC, 55oC 60oC), ba mức pH (7, 9), ba tỷ lệ enzyme/cơ chất (0,05%, 0,1% 0,2%) tiến hành xác định DH thời điểm 0h, 2h, 4h 6h Kết phân tích cho thấy hàm lượng protein phụ phẩm chế biến cá lưỡi trâu 18,74% Đây nguồn nguyên liệu có tiềm dùng sản xuất thủy phân/cô đặc Kết nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu cho trình thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu enzyme Alcalase 2L nhiệt độ 60oC, pH tỷ lệ enzyme/cơ chất 0,2% cho mức DH cao 33,42% Từ khóa: độ thủy phân, nhiệt độ, pH, tỷ lệ enzyme/cơ chất ABSTRACT Enzymatic or chemical hydrolysis of by-products from aquatic product processing is one of science’s most promising fields Of which, a determination of effects of factors on hydrolysis plays an important role in optimizing hydrolysis The objective of this study was to evaluate effects of temperature, pH value, enzyme/ substance ratios and time on hydrolysis of tonguefish processing by-products by enzyme Alcalase The tonguefish by-product was hydrolyzed by Alcalase 2L in turn at three temperature (50oC, 55oC and 60oC), three pH values (7, and 9) and three enzyme/substance ratios (0.05%, 0.1% and 0.2%) and degree of hydrolysis was determined at 0, 2, and h The results showed that protein content in tonguefish by-product was 18.74%, suggesting that this is a potential material in protein hydrolysate/concentrate production A temperature of 60°C, pH of 8.0 and enzyme to substrate level of 0.2% were found to be the optimum conditions to obtain the highest degree of hydrolysis (33.42%) using Alcalase 2L for hydrolysis of tonguefish by-product Keywords: degree of hydrolysis, enzyme/substance ratios, pH, temperature I ĐẶT VẤN ĐỀ Theo Hiệp hội Chế biến Xuất Thủy Sản Việt Nam (VASEP), kim ngạch xuất thủy sản năm 2018 ước đạt tỷ USD, tăng ¹ Viện Cơng nghệ Nano, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh ² Khoa Thủy sản, Trường Đại học Nông lâp Tp Hồ Chí Minh ³ Viện Nghiên cứu Cơng nghệ sinh học Môi trường, Trường Đại học Nông lâm Tp Hồ Chí Minh 106 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 8,4% so với năm 2017, đóng góp quan trọng vào tăng trưởng tồn ngành nơng nghiệp (Nguyễn Kiểm, 2019); cá lưỡi trâu (thờn bơn, Cynoglossus sp.) mặt hàng xuất quan trọng Cá lưỡi trâu thường chế biến thành sản phẩm đông lạnh nguyên con, philê thanh, philê ống, Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 4/2019 II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên vật liệu Phụ phẩm cá lưỡi trâu (Cynoglossus sp.) dùng nghiên cứu thủy phân thu nhận từ quy trình philê cá lưỡi trâu Cơng ty Thủy sản số 5, Khu Cơng nghiệp Vĩnh Lộc, Q Bình Tân, Thành phố Hồ Chí Minh (Tp HCM) Thành phần phụ phẩm bao gồm đầu, xương, da, nội tạng cá Nguyên liệu thu nhận trực tiếp từ xưởng chế biến vận chuyển thùng xốp cách nhiệt có bảo quản nước đá nhiệt độ < 5oC phịng thí nghiệm Khoa Thủy sản, Trường Đại học Nông Lâm Tp HCM Nguyên liệu loại bỏ tạp chất, rửa sạch, để nước chuẩn bị lần để sử dụng suốt trình nghiên cứu Nguyên liệu xay nhuyễn, chia thành gói nhỏ 200 g đem bảo quản đơng nhiệt độ -18 ± 2oC Enzyme protease sử dụng để thủy phân enzyme Alcalase hoạt độ AU/g bảo quản nhiệt độ 5oC Phương pháp nghiên cứu 2.1 Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm gồm ba yếu tố nhiệt độ, pH tỷ lệ enzyme/cơ chất bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, nghiệm thức (NT) lặp lại ba lần Mỗi mẫu chứa g protein xay nhuyễn 200 mL dung dịch đệm borat (với giá trị pH khác nhau), bổ sung thêm enzyme (theo tỷ lệ) tiến hành thủy phân mức nhiệt độ khác theo điều kiện Bảng Tiến hành lấy mẫu lúc thời gian thủy phân 0h, 2h, 4h 6h Sau lấy mẫu, bất hoạt enzyme nhiệt độ 85oC 15 phút tiến hành xác định thành phần đạm dịch thủy phân (Namin, Nammonia Nformol) độ thủy phân thu thời điểm philê ghép miếng,… Định mức thu hồi sản phẩm cá lưỡi trâu philê đơng lạnh 2,85, có khoảng 35% khối lượng sản phẩm thu so với nguyên liệu ban đầu; lại phụ phẩm bao gồm đầu, xương, nội tạng, da (chiếm 65%) (Lê Hoàng Trí, 2014) Trong phụ phẩm chế biến thủy sản nói chung cá lưỡi trâu nói riêng có nhiều thành phần có giá trị protein, gelatin, collagen,… Thơng thường, loại phụ phẩm chế biến thành sản phẩm có giá trị gia tăng thấp phân bón, bột cá,… Tuy nhiên, loại phụ phẩm giàu protein dùng để sản xuất protein thủy phân/cô đặc Nhiều nghiên cứu khoa học giới dịch thủy phân protein từ phụ phẩm thủy sản có chứa hàm lượng acid amin cao có giá trị mặt sinh học (Hoyle Merritt, 1994; Lian ctv, 2005; Kechaou ctv, 2009; Herpandi ctv, 2012) Thủy phân protein từ phụ phẩm thủy sản thường thực phương pháp sinh học, đặc biệt enzyme thương mại Alcalase, protease kiềm sản xuất từ vi khuẩn Bacillus licheniformis, xem loại enzyme tốt dùng trình sản xuất dịch thủy phân cá (Guérard ctv, 2001; Klompong ctv, 2008; Ovissipour ctv, 2009b; Ovissipour ctv, 2010) Tuy nhiên, loại phụ phẩm khác nhau, cần phải xác định điều kiện tối ưu cho trình thủy phân enzyme Alcalase Vì vậy, nghiên cứu thực nhằm đánh giá ảnh hưởng ba yếu tố nhiệt độ, pH tỷ lệ enzyme/cơ chất lên hiệu trình thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu enzyme Alcalase thông qua tiêu đạm formol (Nformol), đạm ammonia (Nammonia), đạm amin (Namin) độ thủy phân (DH) Bảng Các điều kiện thủy phân thí nghiệm Enzyme Alcalase Nhiệt độ (oC) pH Tỷ lệ enzyme/cơ chất (%) 50 0,05 55 0,10 60 0,20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 107 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản 2.2 Phương pháp xác định hàm lượng protein Xác định hàm lượng protein phương pháp Kjeldah Phương pháp Kjeldahl dựa nguyên lý chuyển toàn N hữu thành muối ammonium cách công phá H2SO4 đậm đặc (xúc tác hỗn hợp CuSO4 K2SO4) Xác định hàm lượng NH4+ thiết bị Kjeldahl cho muối ammonium tác dụng với dung dịch NaOH, thu NH3 dung dịch acid boric (H3BO3) chuẩn độ amon borat H2SO4 0,05N Sử dụng hỗn hợp thị màu methyl đỏ với bromocresol để mở rộng khoảng đổi màu phối hợp màu để nhận biết đổi màu rõ rệt Hàm lượng Nitơ tổng số dung dịch thủy phân tính theo cơng thức: N% = ((Vs-VB) × NH2SO4 × 14,01) / (V × 10) (g/L) Protein = N% × 6,25 (g/L) Trong đó: V: Thể tích mẫu mang phân tích (mL) VS: Thể tích dung dịch acid sử dụng để chuẩn độ mẫu (mL) VB: Thể tích dung dịch acid sử dụng để chuẩn độ mẫu trắng (mL) N: Nồng độ đương lượng H2SO4 2.3 Phương pháp xác định đạm ammonia Do hàm lượng đạm ammonia dịch thủy phân không cao, nên Nammonia xác định phương pháp so màu Quá trình chưng cất tiến hành sau: mL dịch mẫu thủy phân cho vào ống chưng cất + 0,5 gam (MgCO3)4×Mg(OH)2 5H2O + giọt phenolphthalein pH = 8,1 với mục đích ổn định pH dịch thủy phân Trong mơi trường kiềm yếu, đạm ammonia có dịch thủy phân giải phóng khí NH3 hấp thụ H2SO4 0,02N Hỗn hợp dung dịch thu sau trình chưng cất định mức thành 200 mL tiến hành phân tích phương pháp phenate để xác định lượng Nammonia có dịch thủy phân 2.4 Phương pháp xác định độ thủy phân phụ phẩm cá Mẫu thu thời điểm khác 108 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Số 4/2019 trình thủy phân Do đặc tính mẫu phế phẩm phương pháp xác định DH dùng phương pháp chuẩn độ formol Xác định đạm formol dịch thủy phân cách lấy mL dịch thủy phân cho vào ống ly tâm 50 mL định mức thành mL, chỉnh pH = 8,1 NaOH 0,25N Sau đó, thêm mL formaldehyde 35% điều chỉnh pH = 8,1 vào dịch mẫu ủ nhiệt độ phòng vòng phút Tiến hành chuẩn độ lại với NaOH 0,25N ghi nhận lại thể tích NaOH sử dụng N formol = ( VNaOH * NNaOH × 14,01) / (Vmẫu ×1000) (mg/L) Namin = Nformol – Nammonia (mg/L) DH (%) = Trong đó: N formol: Hàm lượng đạm formol có mẫu (mg/L) V NaOH: Thể tích NaOH chuẩn độ 0,25N (mL) N NaOH: Nồng độ đương lượng NaOH V mẫu: Thể tích mẫu chuẩn độ formol (mL) 2.5 Các phương pháp xử lý số liệu Các tiêu đạm formol, đạm ammonia, đạm amin độ thủy phân phân tích phân tích phương sai ba yếu tố mẫu đo lường lặp lại (repeated measures ANOVA) với yếu tố nhiệt độ, pH, tỷ lệ enzyme/cơ chất yếu tố thời diểm lấy mẫu đo lường lặp lại Mức xác suất p < 0,05 chấp nhận tiêu chuẩn đánh giá khác biệt có ý nghĩa thống kê Tất phân tích thống kê thực phần mềm IBM SPSS version 19 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết khảo sát hàm lượng đạm tổng mẫu phụ phẩm Hàm lượng protein phụ phẩm cá lưỡi trâu thể Bảng Hàm lượng protein phụ phẩm cá lưỡi trâu tương tự cao loại phụ phẩm loài cá khác như: cá capelin 13,9% (Shahidi ctv, 1995), cá tầm 15,48% (Ovissipour ctv, 2009a), cá ngừ 20% (Ovissipour ctv, 2010) Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 4/2019 Bảng Hàm lượng protein tổng số mẫu phụ phẩm cá lưỡi trâu † Nitrogen tổng số (%) Protein thô (%) † 3,00 ± 0,11 18,75 ± 0,65 2,91 – 3,17 ‡ 18,2 – 19,8 trung bình ± độ lệch chuẩn; ‡ khoảng biến thiên Phụ phẩm cá lưỡi trâu có chứa lượng đạm với tỷ lệ tương đối cao 18,75% với lượng phụ phẩm tương đối nhiều nên việc thu hồi lượng đạm để nâng cao hiệu kinh tế điều cần thiết Xác định điều kiện tối ưu cho trình thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu Trong nghiên cứu này, phản ứng thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu enzyme tiến hành điều kiện khác để đánh giá hiệu phản ứng thủy phân cách xác định hàm lượng đạm formol, đạm ammonia, đạm amin độ thủy phân để lựa chọn điều kiện tối ưu 2.1 Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân Theo Bảng 3, giá trị N formol, N ammonia, N amin DH trung bình NT khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) Trong đó, hàm lượng N formol, N ammonia, N amin DH thủy phân nhiệt độ 60 oC cao nhất, 55 oC thấp Ngoài ra, giá trị N formol, N ammonia, N amin DH trung bình tất NT tăng theo thời gian thủy phân (p < 0,05) (Bảng Hình 1) Tốc độ thủy phân thấp nhiệt độ 50 oC cao nhiệt độ 60 oC tốc độ cao đầu trình thủy phân (Hình 1) Trong trình thủy phân, N formol, N ammonia, N amin DH hai mức nhiệt độ 50 oC 55 oC thấp nghiệm thức mức 60 oC tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với nhiệt độ phản ứng Các tác giả khác báo cáo kết tương tự (Shahidi ctv, 1995; Benjakul Morrissey, 1997; Lian ctv, 2005; Ovissipour ctv, 2009a) Shahidi ctv (1995) báo cáo nhiệt độ cao tốc độ thủy phân cao Theo tác giả độ thủy phân protein cá capelin dùng Alcalase đạt 22% 65 oC Trong đó, thủy phân phụ phẩm cá thu Thái Bình Dương (Merluccius productus) enzyme Alcalase mức nhiệt độ khác nhau, Benjakul Morrissey (1997) ghi nhận hoạt độ Alcalase cao khoảng nhiệt độ cao tối ưu nhiệt độ 60 oC Lian ctv (2005) kết luận thủy phân protein có nguồn gốc sản phẩm từ cá cách bổ sung Alcalase có hàm lượng đạm cao hoạt động tốt khoảng (50 oC – 60 oC) Tương tự, nghiên cứu thủy phân phụ phẩm cá tầm enzyme Alcalase ba mức nhiệt độ 35, 45 55 oC, Ovissipour ctv (2009a) ghi nhận tốc độ thủy phân thấp nhiệt độ 35 oC cao nhiệt độ 55 oC Độ thủy phân cao 46,13% đạt 55 oC 205 phút; đó, tốc độ thủy phân gần không thay đổi nhiệt độ 35 oC (DH đạt 15%) Điều giải thích dựa vào chế hoạt động Alcalase endopeptidase xúc tác phân cắt liên kết nội polypeptide protein Khi nhiệt độ tăng, làm tăng lượng động học tần số phức hợp enzyme - chất phát triển đơn vị thời gian tốc độ phản ứng sản phẩm tăng theo Vì thế, hoạt độ enzyme cao sau trình thủy phân protein phân cắt thành acid amin nhiều nên DH tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ 60ºC > 55ºC > 50ºC Theo Shahidi ctv (1995), nhiệt độ tối ưu cho trình thủy phân phụ phẩm enzyme Alcalase phụ thuộc vào thời gian thủy phân Nhiệt độ tối ưu để thủy phân 60 phút 60ºC; thủy phân 120 phút nhiệt độ 55 oC TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 109 Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 4/2019 Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ lên hàm lượng Nformol, Nammonia, Namin độ thủy phân Chỉ tiêu 50 1,31†a ± 0,01 Đạm formol (mg/L) 1,310 – 1,316‡ 0,18a ± 0,02 Đạm ammonia (mg/L) 0,183 – 0,184 1,31a ± 0,01 Đạm amin (mg/L) 1,308 – 1,313 Độ thủy phân DH (%) 16,4a ± 0,00 16,4 – 16,4 Nhiệt độ (oC) 55 1,41b ± 0,01 1,404 – 1,406 0,21b ± 0,03 0,204 – 0,260 1,40b ± 0,01 1,402 – 1,405 17,5b ± 0,00 17,5 – 17,5 60 1,50c ± 0,02 1,485 – 1,506 0,25c ± 0,03 0,246 – 0,251 1,51c ± 0,01 1,483 – 1,507 18,8c ± 0,00 18,5 – 18,8 Mức ý nghĩa# Nhiệt độ Thời điểm Tương tác ** ** ns ** ** ns ** ** ns ** ** ns trung bình ± độ lệch chuẩn; ‡ khoảng biến thiên kết từ phân tích phương sai yếu tố đo lường lặp lại: Nhiệt độ = ba mức nhiệt độ; Thời điểm = thời điểm thu mẫu; Tương tác = Nhiệt độ × Thời điểm Các giá trị trung bình hàng có ký tự khác biệt khơng có ý nghĩa (p > 0,05); *, ** *** mức ý nghĩa p < 0,05, < 0,01 < 0,001; ns: khác biệt không ý nghĩa (p > 0,05) † # Hình Biến động hàm lượng Nformol (A), Nammonia (B), Namin (C) DH (D) trung bình theo thời gian thủy phân mức nhiệt độ khác 2.2 Sự ảnh hưởng pH đến q trình thủy phân Độ pH có ảnh hưởng đến mức độ ion hóa chất độ bền enzym nên có tác động đến khả hoạt động enzym Ảnh hưởng 110 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG pH lên hàm lượng Nformol, Nammonia, Namin độ thủy phân nghiên cứu trình bày Bảng Hình Kết cho thấy có ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê mức pH khác đến phản ứng thủy phân phụ phẩm Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 4/2019 cá thông qua hàm lượng N formol, Nammonia, Namin độ thủy phân (p < 0,05) Hàm lượng N formol, Namin độ thủy phân đạt cao pH = 8, pH = thấp pH= Trong đó, hàm lượng Nammonia hai NT pH = pH = cao có ý nghĩa so với pH = (Bảng 4) Ngoài ra, hàm lượng Nformol, Nammonia, Namin độ thủy phân tất NT có xu hướng tăng theo thời gian thí nghiệm (p < 0,05); trừ NT pH = thời điểm sau thủy phân, tiêu có xu hướng giảm (Hình 2) Bảng Ảnh hưởng pH lên hàm lượng Nformol, Nammonia, Namin độ thủy phân pH Chỉ tiêu Đạm formol (mg/L) Đạm ammonia (mg/L) Đạm amin (mg/L) 1,30 ± 0,01 a † Mức ý nghĩa# pH 1,51 ± 0,02 1,41 ± 0,01 ** ** ns ** ** ns ** ** ns ** ** ns b c Thời điểm Tương tác 1,299 – 1,302‡ 1,499 – 1,519 1,404 – 1,409 0,20a ± 0,03 0,22b ± 0,02 0,22b ± 0,03 0,194 – 0,197 0,222 – 0,224 0,218 – 0,220 1,30a ± 0,01 1,51b ± 0,01 1,41c ± 0,01 1,296 – 1,300 1,510 – 1,516 1,405 – 1,410 a Độ thủy phân DH 16,2 ± 0,00 (%) 16,2 – 16,2 18,9b ± 0,00 17,6c ± 0,00 18,8 – 18,9 17,5 – 17,6 trung bình ± độ lệch chuẩn; khoảng biến thiên kết từ phân tích phương sai yếu tố đo lường lặp lại: pH = ba mức pH; Thời điểm = thời điểm thu mẫu; Tương tác = pH × Thời điểm Các giá trị trung bình hàng có ký tự khác biệt khơng có ý nghĩa (p > 0,05); *, ** *** mức ý nghĩa p < 0,05, < 0,01 < 0,001; ns: khác biệt không ý nghĩa (p > 0,05) † ‡ # Khi so sánh với loại enzyme có nguồn gốc động – thực vật đứng quan điểm kỹ thuật kinh tế, đa số tác giả công nhận việc sử dụng loại enzyme có nguồn gốc vi khuẩn đem lại nhiều thuận lợi có hoạt độ xúc tác phản ứng rộng, bền pH nhiệt độ cao (Hoyle Merritt, 1994; Guérard ctv, 2001; Ovissipour ctv, 2009a) Trong đó, enzyme Alcalase xem loại ezyme thủy phân phụ phẩm thủy sản hiệu đạt độ thủy phân cao thời gian tương đối ngắn Các nghiên cứu cho enzyme Alcalase loại enzyme hoạt động tốt môi trường kiềm nhẹ (pH = 8,0 – 8,5) Thủy phân cá trích (Clupea harengus) điều kiện nhiệt độ pH tối ưu (50 – 55°C pH = 8,0 – 8,5) Alcalase, Hoyle Merritt (1994) thu giá trị DH 44,7% 60 phút Trong nghiên cứu tương tự, thủy phân phụ phẩm cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) Alcalase nhiệt độ pH tối ưu (50°C pH = 8,0), Guérard ctv (2001) ghi nhận giá trị DH cao 23% nồng độ enzyme 85 AU/kg sau 5,5 Ovissipour ctv (2009a) báo cáo độ thủy phân đạt 46,13% thủy phân phụ phẩm cá tầm enzyme Alcalase pH = 8,5 nhiệt độ 55oC 205 phút Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu trình thủy phân (Hình 2) cho thấy, thời gian thủy phân dài tạo nhiều sản phẩm Trong trình thủy phân liên kết peptit nhạy cảm phân cắt trước với tốc độ nhanh, sau liên kết nhạy cảm phân cắt với tốc độ chậm Thời gian thủy phân dài lượng đạm formol sinh nhiều mạch protein phân cắt thành acid amin tăng từ 0, 2, thủy phân (Nguyễn Trọng Cẩn ctv, 1998) Thời gian thủy phân ảnh hưởng đến hiệu trình thủy phân, thời gian thủy phân dài protease có điều kiện thủy phân chất triệt để TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 111 Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 4/2019 Hình Biến động hàm lượng Nformol (A), Nammonia (B), Namin (C) DH (D) trung bình theo thời gian thủy phân mức pH khác 2.3 Sự ảnh hưởng tỷ lệ enzyme/cơ chất đến trình thủy phân Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme/cơ chất đến trình thủy phân trình bày Bảng Hình Kết cho thấy tỷ lệ enzyme/ chất ảnh hưởng có ý nghĩa lên hàm lượng N formol, N ammonia, N amin độ thủy phân (p < 0,05) giá trị tiêu có khuynh hướng tăng theo theo thời gian thí nghiệm (p < 0,05) (Bảng Hình 3) Khi tỷ lệ enzym/cơ chất tăng, hàm lượng N formol, N ammonia, N amin độ thủy phân tăng: cao tỷ lệ enzym/cơ chất 0,20%, 0,10% thấp 0,05% Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme/cơ chất lên hàm lượng Nformol, Nammonia, Namin độ thủy phân Tỷ lệ enzyme/cơ chất (%) Chỉ tiêu 0,05 Đạm formol (mg/L) Đạm ammonia (mg/L) Đạm amin (mg/L) Độ thủy phân DH (%) 0,10 1,19a ± 0,02† 1,45b ± 0,01 Mức ý nghĩa# Enzyme/ 0,20 Thời điểm Tương tác Cơ chất 1,59c ± 0,01 ** ** ns 1,181 – 1,193‡ 1,442 – 1,449 1,583 – 1,586 0,18a ± 0,02 0,21b ± 0,02 0,24c ± 0,03 ** ** ns ** ** ns ** ** ns 0,184 – 0,185 0,214 – 0,215 0,240 – 0,240 1,19a ± 0,01 1,44b ± 0,01 1,58c ± 0,01 1,187 – 1,195 1,439 – 1,444 1,583 – 1,585 14,9a ± 0,00 18,0b ± 0,00 19,8c ± 0,00 14,8 – 14,9 18,0 – 18,1 19,7 – 19,8 trung bình ± độ lệch chuẩn; khoảng biến thiên kết từ phân tích phương sai yếu tố đo lường lặp lại: Enzyme/Cơ chất = ba tỷ lệ Enzyme/Cơ chất; Thời điểm = thời điểm thu mẫu; Tương tác = Enzyme/Cơ chất × Thời điểm Các giá trị trung bình hàng có ký tự khác biệt khơng có ý nghĩa (p > 0,05); *, ** *** mức ý nghĩa p < 0,05, < 0,01 < 0,001; ns: khác biệt không ý nghĩa (p > 0,05) † ‡ # 112 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Các kết tương tự ghi nhận tác giả khác (Benjakul Morrissey, 1997; Guérard ctv, 2001; Salwanee ctv, 2013): độ thủy phân tăng tăng nồng độ enzyme Khi thủy phân phụ phẩm cá thu Thái Bình Dương (M productus) enzyme Alcalase, Benjakul Morrissey (1997) ghi nhận tăng nồng độ enzyme Dh tăng Tuy nhiên, thay đổi DH có ý nghĩa khoảng nồng độ – 34 AU/ kg, nồng độ > 57 AU/kg, gia tăng DH khơng có ý nghĩa Trong nghiên cứu tương tự, thủy phân phụ phẩm cá ngừ vây vàng (T albacares) Alcalase nhiệt độ pH tối ưu (50°C pH = 8,0) nồng độ enzyme Alcalase khác nhau, Guérard ctv (2001) nhận thấy tăng nồng độ enzyme từ – 85 AU/kg giá trị DH tăng từ khoảng 10% đến 23% sau 5,5 thủy phân Tương tự, thủy phân phụ phẩm cá ngừ (Euthynnus affinis) enzyme Alcalase, Salwanee ctv (2013) báo cáo độ thủy phân Số 4/2019 tăng có ý nghĩa tăng nồng độ enzyme từ 1,0% đến 1,5%, DH không tăng nồng độ enzyme > 1,5% Theo tác giả enzyme thêm vào chất, enzyme hấp phụ bề mặt hạt chất xảy phản ứng thủy phân liên kết peptide dễ bị thủy phân enzyme Sau giai đoạn thủy phân nhanh ban đầu, tốc độ thủy phân có khuynh hướng giảm, vào giai đoạn ổn định Tại thời điểm này, việc tăng nồng độ enzyme không làm tăng độ thủy phân nồng độ liên kết peptide dùng cho trình thủy phân trở nên giới hạn Với lượng nguyên liệu, tiến hành phản ứng thủy phân với Alcalase tỷ lệ enzym/cơ chất khác nhau, kết thu Bảng cho thấy N formol, Nammonia, Namin DH NT tỷ lệ enzyme/cơ chất 0,2% khác biệt không đáng kể so với tỷ lệ enzyme/cơ chất 0,1% Vì vậy, chúng tơi kiến nghị sử dụng tỷ lệ enzyme/cơ chất 0,1% để nâng cao hiệu kinh tế Hình Biến động hàm lượng Nformol (A), Nammonia (B), Namin (C) DH (D) trung bình theo thời gian thủy phân tỷ lệ enzyme/cơ chất khác IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Phụ phẩm cá lưỡi trâu sử dụng làm dịch thủy phân protein có hàm lượng protein tương đối cao (18,75%) Kết cho thấy nhiệt độ, pH tỷ lệ enzyme/cơ chất có ảnh hưởng có ý nghĩa lên thành phần đạm TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 113 Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản dịch thủy phân DH Ngoài ra, hàm lượng Nformol, Nammonia, Namin DH trung bình nghiệm thức tăng dần theo thời gian: thời gian thủy phân dài hàm lượng đạm dịch thủy phân DH sinh nhiều mạch protein phân cắt thành acid amin Dựa kết nghiên cứu này, rút kết luận điều kiện tối ưu Số 4/2019 cho trình thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu sử dụng enzyme Alcalase là: pH, nhiệt độ tỷ lệ enzyme/cơ chất 8,0, 60oC 0,2% thời gian 6h Ở điều kiện này, sau 6h thủy phân, giá trị DH dịch thủy phân dao động khoảng từ 18,8 ± 0,00% đến 19,8 ± 0,00% TÀI LIỆU THAM KHẢO Benjakul S., Morrissey M.T., 1997 Protein hydrolysates from Pacific whiting solid wastes Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 (9): 3423-3430 Guérard F., D ufossé L., De La Broise D., Binet A., 2001 Enzymatic hydrolysis of proteins from yellowfin tuna (Thunnus albacares) wastes using Alcalase Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 11 (4–6): 1051-1059 Herpandi, Huda N., Rosma A., Wan Nadiah W.A., 2012 Degree of hydrolysis and free tryptophan content of Skipjack Tuna (Katsuwonus pelamis) protein hydrolysates produced with different type of industrial proteases International Food Research Journal 19 (3): 863-867 Hoyle N.T., Merritt J.H., 1994 Quality of fish protein hydrolysates from herring (Clupea harengus) Journal of Food Science 59 (1): 76-79 Kechaou E.S., Dumay J., Donnay-Moreno C., Jaouen P., Gouygou J.-P., Bergé J.-P., Amar R.B., 2009 Enzymatic hydrolysis of cuttlefish (Sepia officinalis) and sardine (Sardina pilchardus) viscera using commercial proteases: Effects on lipid distribution and amino acid composition Journal of Bioscience and Bioengineering 107 (2): 158-164 Klompong V., Benjakul S., Kantachote D., Hayes K.D., Shahidi F., 2008 Comparative study on antioxidative activity of yellow stripe trevally protein hydrolysate produced from Alcalase and Flavourzyme International Journal of Food Science & Technology 43 (6): 1019-1026 Lê Hồng Trí, 2014 Khảo sát qui trình cơng nghệ hiệu suất thu hồi cá lưỡi trâu fillet đông lạnh Công ty TNHH Thủy sản Minh Khuê, Kiên Giang Trường Đại học Cần Thơ, 60 trang Lian P.Z., Lee C.M., Park E., 2005 Characterization of squid-processing byproduct hydrolysate and its potential as aquaculture feed ingredient Journal of Agricultural and Food Chemistry 53 (14): 5587-5592 Nguyễn Kiểm, 2019 Triển vọng cho xuất thủy sản Việt Nam năm 2019 Báo Quân đội Nhân dân (Truy cập Ngày 18/06/2019) 10 Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến, 1998 Công nghệ enzyme Nhà xuất Nông nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh trang 11 Ovissipour M., Abedian A., Motamedzadegan A., Rasco B., Safari R., Shahiri H., 2009a The effect of enzymatic hydrolysis time and temperature on the properties of protein hydrolysates from Persian sturgeon (Acipenser persicus) viscera Food Chemistry 115 (1): 238-242 12 Ovissipour M., Taghiof M., Motamedzadegan A., Rasco B., Molla A.E., 2009b Optimization of enzymatic hydrolysis of visceral waste proteins of beluga sturgeon Huso huso using Alcalase International Aquatic Research 1: 31-38 13 Ovissipour M., Benjakul S., Safari R., Motamedzadegan A., 2010 Fish protein hydrolysates production from yellowfin tuna Thunnus albacares head using Alcalase and Protamex International Aquatic Research (2): 87-95 14 Salwanee S., Wan Aida W.M., Mamot S., Maskat M.Y., 2013 Effects of enzyme concentration, temperature, pH and time on the degree of hydrolysis of protein extract from viscera of tuna (Euthynnus affinis) by using alcalase Sains Malaysiana 42 (3): 279-287 15 Shahidi F., Han X.-Q., Synowiecki J., 1995 Production and characteristics of protein hydrolysates from capelin (Mallotus villosus) Food Chemistry 53 (3): 285-293 114 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ... kiện tối ưu cho trình thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu Trong nghiên cứu này, phản ứng thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu enzyme tiến hành điều kiện khác để đánh giá hiệu phản ứng thủy phân cách xác... gian thủy phân mức pH khác 2.3 Sự ảnh hưởng tỷ lệ enzyme/ cơ chất đến trình thủy phân Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme/ cơ chất đến trình thủy phân trình bày Bảng Hình Kết cho thấy tỷ lệ enzyme/ chất ảnh hưởng. .. tổng mẫu phụ phẩm Hàm lượng protein phụ phẩm cá lưỡi trâu thể Bảng Hàm lượng protein phụ phẩm cá lưỡi trâu tương tự cao loại phụ phẩm loài cá khác như: cá capelin 13,9% (Shahidi ctv, 1995), cá tầm