Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu sản xuất bột đạm thủy phân giàu axit amin từ moi biển (Acetes sp). Kết quả nghiên cứu đã thu được một số thông số tối ưu cho quá trình thủy phân bằng hỗn hợp enzyme Alcalase và Bromelin thô: Nhiệt độ thủy phân 50,010 C, pH 7, tỷ lệ nước bổ sung 20%, tỷ lệ Alcalase 0,49%, Bromelin 13%, thời gian thủy phân 14,93 giờ. Sau khi thủy phân, dịch đạm thu được có hàm lượng đạm đạt 24,73 gN/l, tỷ lệ Naa/Nts đạt 58,35%, có mùi thơm đặc trưng, vị ngọt có hậu.
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT ĐẠM THỦY PHÂN TỪ MOI BIỂN (Acetes sp.) Lê Hương Thủy1* TÓM TẮT Trong nội dung báo cáo chúng tơi trình bày kết nghiên cứu sản xuất bột đạm thủy phân giàu axit amin từ moi biển (Acetes sp) Kết nghiên cứu thu số thơng số tối ưu cho q trình thủy phân hỗn hợp enzyme Alcalase Bromelin thô: nhiệt độ thủy phân 50,010C, pH 7, tỷ lệ nước bổ sung 20%, tỷ lệ Alcalase 0,49%, Bromelin 13%, thời gian thủy phân 14,93 Sau thủy phân, dịch đạm thu có hàm lượng đạm đạt 24,73 gN/l, tỷ lệ Naa/Nts đạt 58,35%, có mùi thơm đặc trưng, vị có hậu Xác định số thơng số thích hợp cho q trình sấy khơ để sản xuất bột đạm từ dịch thủy phân moi, bao gồm: cô đặc dịch thủy phân nhiệt độ 750C đến hàm lượng chất khô 32- 33oBx phối trộn 2% maltodextrin-trehalose (1:1), sấy phun hỗn hợp nhiệt độ 1500C để thu bột đạm thủy phân Bột đạm thu dạng mịn, tơi, màu vàng có mùi thơm đặc trưng nước mắm Từ khóa: alcalase, bột đạm, bromelin thô, moi (Acetes sp), thủy phân, tối ưu I ĐẶT VẤN ĐỀ Moi biển (Acetes sp) gọi tép biển hay ruốc biển Ở Việt Nam, sản lượng khai thác moi hàng năm ước tính khoảng 40.000 Moi biển loại động vật có hàm lượng protein tổng số cao, chiếm từ 16,5 đến 17,0% khối lượng tươi Mặt khác, protein moi biển có chứa tổng số acid amin không thay cần thiết cho người hàm lượng acid amin không thay ruốc biển chiếm tới 28,8% tổng số acid amin Do nói moi biển động vật có thành phần dinh dưỡng cao, nguồn protein tự nhiên quý quan trọng người Tuy vậy, moi chủ yếu sử dụng làm loại mắm mắm tôm, mắm ruốc hay phơi khô tiêu dùng nội địa hiệu kinh tế chưa cao Quá trình thủy phân protein enzyme mang lại sản phẩm bột đạm thủy phân có hàm lượng đạm axít amin cao nhờ hoạt lực xúc tác enzyme cắt đứt polypeptid thành peptid ngắn cuối axít amin Bột đạm thủy phân protein chứa hàm lượng đạm cao, gồm hỗn hợp axít amin thiết yếu, chất khống đặc biệt có khả hịa tan tốt Bột đạm thủy phân sử dụng làm bột dinh dưỡng, hạt nêm, súp gia vị phối trộn với thành phần khác làm nước mắm công nghiệp Việc nghiên cứu sản xuất bột đạm thủy phân giàu axit amin từ nguyên liệu moi nguồn nguyên liệu rẻ tiền sản lượng lớn, giúp tăng khả sử dụng nguồn nguyên liệu moi, giúp ngành sản xuất nước mắm cơng nghiệp có thêm nguồn ngun liệu bột đạm thủy phân từ moi, chống thất thoát sau thu hoạch, hiệu kinh tế cao, tạo nguồn nguyên liệu ổn định cho sản xuất nước mắm công nghiệp – xu phát triển mạnh Viện Nghiên cứu Hải sản *Email: thuylehuong@gmail.com 108 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 8/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu 2.1.1 Moi biển Ngun liệu moi biển đảm bảo cịn tươi, có mùi tự nhiên moi biển, không bị dập nát, tạp chất, cát, sạn, rong rêu Moi sau thu mua tàu kéo lưới, bến cá cho vào thùngcủa chất trợ sấy đến hiệu suất thu hồi, hàm lượng đạm tổng số bột đạm thủy phân từ moi 114 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 8/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Từ kết thực nghiệm nghiên cứu trước thấy dùng trehalose làm chất trợ sấy cho sản phẩm chứa protein có nhiều ưu so với maltodextrin So khối lượng sản phẩm thu hồi dùng trehalose thấp maltodextrin Ở mẫu kết hợp hai chất trợ sấy cho hiệu suất thu hồi thấp mẫu dùng maltodextrin không đáng kể, mà hàm lượng đạm tổng số cao, bột mịn tơi xốp Vì với sản phẩm bột đạm thủy phân chọn hỗn hợp chất trợ sấy maltodextrin-trehalose cho thí nghiệm 3.3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ maltodextrintrehalose Sau chọn hỗn hợp maltodextrintrehalose làm chất trợ sấy cho sản phẩm bột đạm thủy phân, tiến hành thí nghiệm bổ sung hỗn hợp maltodextrin-trehalose tỷ lệ 1:1 vào dịch thủy phân với tỷ lệ: 1; 1,5; 2; 2,5; 3% so với dịch thủy phân Kết thể Hình Hình 5: Ảnh hưởng tỷ lệ chất trợ sấy đến hàm lượng proteinvà hiệu suất thu hồi bột đạm thủy phân từ moi Về cảm quan màu sắc độ tơi bột đạm thủy phân cho thấy tỷ lệ chất trợ sấy cao cho bột đạm tơi xốp Mẫu bột bổ sung 1% chất trợ sấy độ tơi kém, bột ẩm mẫu bổ sung 2-3% Từ kết thực tế cho thấy bổ sung tỷ lệ chất mang 2% so với 2,5% hiệu suất thu hồi bột tương đương hàm lượng protein giảm rõ rệt Do chọn tỷ lệ 2% chất trợ sấy cho thí nghiệm 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đầu vào trình sấy phun Nhiệt độ yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm trình sấy Với tỷ lệ chất trợ sấy 2% maltodextrin-trehalose bổ sung vào dịch đạm thủy phân, tiến hành thí nghiệm với nhiệt độ đầu vào khác nhau, nhiệt độ đầu yếu tố khác không đổi, kết thể Hình Từ kết nghiên cứu Hình cho thấy nhiệt độ sấy có ảnh hưởng mạnh đến độ ẩm, hiệu suất thu hồi trạng thái cảm quan bột đạm Ở nhiệt độ sấy 1500C bột đạm có độ ẩm, hiệu suất thu hồi trạng thái cảm quan bột đạm phù hợp tất mẫu bột đạm khác Do đề tài chọn nhiệt độ sấy phun dịch đạm thủy phân 1500C TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 8/2015 115 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Hình 6: Ảnh hưởng nhiệt độ đầu vào đến hàm ẩm khối lượng bột đạm thu hồi 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ đầu trình sấy phun Bổ sung chất trợ sấy maltodextrintrehalose 2% vào dịch đạm thủy phân, sấy nhiệt độ đầu vào 150oC khảo sát từ thí nghiệm trước, thay đổi áp suất bơm để nhiệt độ đầu đạt 85oC, 95oC, 105oC Kết thể Hình Hình 7: Ảnh hưởng nhiệt độ đầu đến hàm ẩm khối lượng bột đạm thu hồi Kết Hình cho thấy nhiệt độ đầu ảnh hưởng đến độ ẩm bột đạm, nhiệt độ đầu cao độ ẩm bột thấp Độ ẩm giảm từ 12,5% giảm xuống 9,8% tương ứng nhiệt độ đầu 85oC 116 105oC Trong tăng nhiệt độ đầu hiệu suất thu hồi bột đạm tăng không đáng kể Từ kết thực nghiệm cảm quan cho thấy nhiệt độ đầu phù hợp với sản phẩm bột đạm thủy phân 95oC TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 8/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN IV THẢO LUẬN Kết kiểm chứng thực nghiệm cho thấy có tương thích lý thuyết thực nghiệm, kết đạt giá trị cao thực nghiệm điểm tiên đoán Tỷ lệ Naa/Nts đạt cao 58,35 (%) NH3 0,57 (gN/l) thủy phân moi kết hợp enzyme Alcalase Bromelin thô tỷ lệ nước bổ sung 20%, pH = 7, nhiệt độ thủy phân 50,010C thời gian thủy phân 14,93 giờ, tỷ lệ enzyme Alcalase so với chất 0,49% tỷ lệ enzyme Bromelin so với chất 13% Kết đánh giá cảm quan cho thấy dịch đạm thủy phân thu có có màu hồng nhạt, mùi thơm đặc trưng, vị có hậu vị, có phân lớp rõ bã dịch Cô đặc điều kiện nhiệt độ cao, thời gian cô dài hàm lượng chất khô dịch đạm cao Điều nhiệt độ cao làm nước dịch lỏng bốc nên hàm lượng chất khô dịch sau cô đặc tăng lên Cô đặc nhiệt độ 65oC 75oC màu mùi biến đổi, dịch khơng có tượng lắng cặn Mẫu đặc 85oC thời gian đặc ngắn thể tích dung dịch giảm nhiều lại kèm theo tượng tạo cặn lơ lửng, thời gian cô đặc dài xuất mùi khét màu sậm lại Hiện tượng nhiệt độ cao tạo phản ứng melanoidin acid amin nhiệt độ tạo phản ứng sẫm màu Do nhiệt độ 75oC lựa chọn để cô đặc dịch đạm thủy phân Trehalose chất giúp ổn định protein điều kiện khắc nghiệt khả phản ứng hóa học thấp, khơng giảm tính tự nhiên, nhiệt độ chuyển đổi cao, giống cấu trúc phân tử nước Trehalose giúp ổn định cấu trúc nếp gấp phân tử protein hạn chế protein tập hợp lại Vì dùng trehalose ổn định cấu trúc phân tử protein giúp giữ lại hình dạng hoạt tính chức điều kiện thí nghiệm (Domian ctv., 2010) Tuy nhiên kết hợp hai chất trợ sấy với theo tỷ lệ 1/1 bổ sung vào dịch sấy phun cho hiệu suất thu hồi cao xấp xỉ hiệu suất thu hồi dùng maltodextrin Do có kết hợp trehalose giúp ổn định cấu trúc protein maltodextrin kết hợp tốt với protein, hút ẩm tốt nên sản phẩm thu vừa đảm bảo chất lượng hiệu suất thu hồi cao Hỗn hợp maltodextrin-trehalose có tác dụng bảo vệ cấu trúc protein thành phần chất trợ sấy không chứa protein nên với tỷ lệ chất trợ sấy cao làm giảm hàm lượng đạm tổng số bột Thành phần dinh dưỡng dịch đạm thủy phân chủ yếu acid amin, protein muối, tỷ lệ Naa/Nts chiếm khoảng 60% Các acid amin protein đại diện cho chất lượng sản phẩm trình nhiệt trình chế biến, trình sấy cần tránh tổn thất acid amin Nhiệt độ đầu vào thấp giá trị hàm ẩm cao nhiệt độ đầu cao độ ẩm bột thấp Điều cho thấy hàm ẩm rõ ràng bị ảnh hưởng nhiệt độ đầu vào nhiệt độ sấy cao tách ẩm hiệu với thời gian sấy Bột có độ ẩm thấp bị dính vào thiết bị lấy mẫu ra, hiệu suất thu hồi bột cao Trong tăng nhiệt độ đầu hiệu suất thu hồi bột đạm tăng không đáng kể Về cảm quan bột đạm thủy phân: bột đạm mẫu thấy khơng có khác biệt rõ ràng, tất tơi trơi chảy, nhìn kỹ kích thước hạt mẫu bột có nhiệt độ đầu 105oC có độ mịn hai mẫu lại Sở dĩ giọt nhỏ xuống bệ nhiệt độ cao 105oC, hạt tạo thành nhăn nheo bay nước nhanh hầu hết chúng không kết tinh lại (Stephan cộng sự, 2011), bột có độ tơi độ mịn hạt Từ kết thực nghiệm cảm quan cho thấy nhiệt độ đầu vào nhiệt độ đầu phù hợp với sản phẩm bột đạm thủy phân 150oC/95oC TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 8/2015 117 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết nghiên cứu cho phép rút số kết luận sau: Điều kiện thích hợp cho q trình thủy phân moi biển hỗn hợp enzyme Alcalase Bromelin thô tỷ lệ nước bổ sung 20%, pH = muối = 2%, nhiệt độ thủy phân 50,010C thời gian thủy phân 14,93 giờ, tỷ lệ enzyme Alcalase so với chất 0,49% tỷ lệ enzyme Bromelin so với chất 13% Dịch đạm có mùi thơm đặc trưng, vị có hậu, có phân lớp rõ ràng dịch bã có hàm lượng Nts 24,73 (gN/l), tỷ lệ Naa chiếm 58,35% so với Nts Đã nghiên cứu xác định số thông số thích hợp cho q trình sấy khơ để sản xuất bột đạm từ dịch thủy phân từ moi: cô đặc dịch thủy phân nhiệt độ 750C đến hàm lượng chất khô 32 - 33oBx phối trộn hỗn hợp chất trợ sấy maltodextrin-trehalose (1:1) với tỷ lệ 2%, sấy phun hỗn hợp chế độ tốc độ phun: 12 p/lít; tốc độ ly tâm: 25.800 v/p; tốc độ bơm: 85 v/p; nhiệt độ đầu vào: 150oC; nhiệt độ đầu ra: 95oC Bột đạm thu dạng mịn, tơi, màu vàng có mùi thơm đặc trưng nước mắm TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Nguyễn Cảnh, 2004 Quy hoạch thực nghiệm Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng, 1989 Công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản, Tập Nhà xuất Nơng nghiệp TP Hồ Chí Minh 118 Trần Bích Lam, 1997 Bột protein concentrat từ ruốc Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, số 4, 1997, trang 31-34 Trần Bích Lam, 1997 Sử dụng protein concentrat ruốc sản xuất mì sợi Tạp chí Khoa học Công nghệ, số 5/1997, trang 14-16 Tài liệu tiếng Anh Chervan, M., William, D., 1984 Protein hydrolysis, University of Illinois Foundation, Urbana, IL, US Gildberg, A., Stenberg, E., 2001 A new process for advanced utilization of shrimp waste Process Biochem 36, 809–812 Jain, N.K., Roy, I., 2009 Effect of trehalose on protein structure Protein Sci 18(1), 24-36 Choi, S.H., Kobayashi, A., Yamanish, T., 1982 Odor of Cooked small shrimp, Acetes japonicus Kishinouye: Difference between raw material and fermented product Agric Biol Chem 47 (2), 337 – 342 See, S F., Hoo, L L., Babji, A.S., 2011 Optimization of enzymatic hydrolysis of Salmon (Salmo salar) skin by Alcalase International Food Research Journal 18(4),1359-1365 Program of Food Science, School of Chemical Sciences and Food Technology, Faculty of Science and Technology, Universiti Kebangsaan Malaysia Abd, A.S., Gaik, A L.O., 2000 Studies on the enzymatic hydrolysis of rice protein using commercial enzymees in reactor Biotechnology Department, Faculty of Food Science and Biotechnology, University Putra TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 8/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN PRODUCTION OF HYDROL SATE PROTEIN POWDER FROM Acetes sp Le Huong Thuy1* ABSTRACT In this paper, the results of research to produce protein powder with a high content of amino acids from hydrolytic Acetes The optimal hydrolysis condition of Acetes by the combination of Alcalase and Bromelin was determined: hydrolysis temperature of 50.010C, pH = 7, added water ratio of 20%, Alcalase/material ratio of 0.49%, bromelin/material ratio of 13% and hydrolysis time of 14.93 hours The hydrolysis solution contained 24.73 g N/l of protein and the Naa/Nts ratio was 58.35% with the special flavour and odour The appropriate parameters of dried procedure were determined The hydrolyzed Acetes was condensed at 750C until the solid concentration reached 32- 330Bx; added 2% maltodextrin-trehalose (1:1), mixed and spray dried at 1500C The protein powder was smooth, sporadic, yellow and had specific odor and flavor of fish source Keywords: Alcalase, bromelin, acetes, hydrolyzed, optimal, protein powder Người phản biện: ThS Nguyễn Thị Hương Thảo Ngày nhận bài: 29/5/2015 Ngày thông qua phản biện: 03/8/2015 Ngày duyệt đăng: 07/8/2015 Research Institute For Marine Fisheries *Email: thuylehuong@gmail.com TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 8/2015 119 ... bột đạm thủy phân từ moi Về cảm quan màu sắc độ tơi bột đạm thủy phân cho thấy tỷ lệ chất trợ sấy cao cho bột đạm tơi xốp Mẫu bột bổ sung 1% chất trợ sấy độ tơi kém, bột ẩm mẫu bổ sung 2-3% Từ. .. suất thu hồi, hàm lượng đạm tổng số bột đạm thủy phân từ moi 114 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 8/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Từ kết thực nghiệm nghiên cứu trước thấy dùng trehalose... lệ Naa chiếm 58,35% so với Nts Đã nghiên cứu xác định số thơng số thích hợp cho q trình sấy khơ để sản xuất bột đạm từ dịch thủy phân từ moi: cô đặc dịch thủy phân nhiệt độ 750C đến hàm lượng