Nghiên cứu này thực hiện thủy phân phế liệu đầu tôm sú lần lượt bằng protease và lipase kết hợp nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi protein và astaxanthin. Đã xác định được chế độ thủy phân thích hợp gồm 2 giai đoạn: Đầu tiên thuỷ phân bằng Alcalase ở 600C, trong 2 giờ, với nồng độ enzyme 0,5%, tiếp đó phần bã thu được sau khi thủy phân bằng Alcalase sẽ thủy phân với Lipase nồng độ 0,3%, trong 3 giờ ở 400C. Mời các bạn cùng tham khảo!
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 THU NHẬN BỘT ĐẠM GIÀU ASTAXANTHIN TỪ PHẾ LIỆU ĐẦU TÔM SÚ PENAEUS MONODON BẰNG PROTEASE VÀ LIPASE KẾT HỢP *Nguyễn Lệ Hà; Huỳnh Hoa Nhi; Nguyễn Đăng Khôi; Hồ Thị Kim Thu; Nguyễn Ngọc Thảo My; Nguyễn Ngọc Linh; Nguyễn Hùng Nam Trường Đại học Cơng nghệ TP.HCM Email: *nl.ha@hutech.edu.vn TĨM TẮT Nghiên cứu thực thủy phân phế liệu đầu tôm sú protease lipase kết hợp nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi protein astaxanthin Đã xác định chế độ thủy phân thích hợp gồm giai đoạn: Đầu tiên thuỷ phân Alcalase 600C, giờ, với nồng độ enzyme 0,5%, tiếp phần bã thu sau thủy phân Alcalase thủy phân với Lipase nồng độ 0,3%, 400C Bột đạm giàu astaxanthin thu nhận sau thuỷ phân đơng khơ có thành phần tính chất phù hợp cho mục đích thực phẩm Từ khóa: đầu tơm, astaxanthin, thủy phân, bột đạm thuỷ phân ĐẶT VẤN ĐỀ Trong phế liệu đầu tôm có lượng lớn protein, chitin đặc biệt chất màu astaxanthin (Klomklao, 2008), hợp chất sinh học ngày thu hút ý từ nhà sản xuất chuyên gia sức khỏe Tính đến tại, astaxanthin thương mại chủ yếu thu nhận từ tảo Haematococcus pluvialis nấm men Phaffia Đã có số nghiên cứu thực rút astaxanthin từ phế liệu đầu tơm dung mơi hóa học hay hữu cơ, số khác thuỷ phân protease Tuy vậy, việc sử dụng tác nhân hóa học hay hữu có số nhược điểm định, vậy, hạn chế ứng dụng sản phẩm thu Nghiên cứu hướng đến trình thuỷ phân đầu tơm enzyme nhằm mục đích thu nhận bột đạm giàu astaxanthin với hiệu suất thu hồi cao, phù hợp mục đích thực phẩm góp phần bảo vệ mơi trường NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu Đầu tôm nuôi Cà Mau thu bàn chế biến nhà máy thủy sản xuất Ngọc Sinh Đầu tôm rửa cấp đông -400C, sau bảo quản -180C tiến hành thí nghiệm Các enzyme sử dụng đề tài gồm Alcalase LFG 2.4 1128 Novozyme Lipase L 3126 Sigma Hố chất sử dụng thuộc nhóm hố chất phân tích 383 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Thu nhận bột đạm giàu astaxanthin Đầu tôm đơng lạnh làm nhỏ 2-3 mm, sau gia nhiệt 95oC 10 phút bổ sung nước với tỉ lệ đầu tôm: nước 1:3 (w/v) Hỗn hợp bổ sung Alcalase với nồng độ cần thiết (0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 0,6%) thực thủy phân nhiệt độ 45, 55, 60, 650C, khuấy trộn nửa Vào thời điểm định trước, mẫu lấy ra, lọc qua nhiều lớp vải thô, dịch lọc kết tủa HCl 10% đến đạt pH thích hợp cho kết tủa carotenoprotein, thêm dung dịch chitosan đến nồng độ 100ppm, sau để lắng 4oC Bột nhão proteinastaxanthin thu nhận cách ly tâm 40 phút 4.000 vịng/ph Sau đó, bã đầu tơm sau lọc gia nhiệt đến 85oC để bất hoạt Alcalase tiếp tục thuỷ phân Lipase nhiệt độ 30; 35; 40; 450C, với nồng độ enzyme lipase 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5% thu bột nhão tương tự Cả hai bột nhão đông khô -40oC để thu thành phẩm Xác định pH thích hợp cho kết tủa bột đạm-astaxanthin từ dịch thủy phân phế liệu tơm Việc xác định pH thích hợp cho kết tủa carotenoprotein thực theo phương pháp Klomklao (2009) Chakrabarti (2002) có đơi chút chỉnh sửa sau: Hỗn hợp đầu tôm chuẩn bị thủy phân Alcalase với nồng độ 0,1%, thời gian thủy phân 30 phút nhiệt độ 45oC, dịch carotenoprotein thu nhận sau lọc bổ sung HCl 10% đến đạt pH 4; 4,5; 5; 5,5; thêm chitosan để đạt nồng độ 100ppm, sau lắng 4oC Quá trình ly tâm thực 40 phút,4.000 vòng/ph để thu dịch bột nhão Hàm lượng protein hòa tan dịch xác định phương pháp Bradford (1976), hàm lượng astaxanthin bột nhão xác định phương pháp Tolasa (2005) pH thích hợp để kết tủa thu bột đạm astaxanthin giá trị pH cho độ hòa tan protein dịch thấp hàm lượng astaxanthin bột nhão cao Phương pháp phân tích Hàm lượng astaxanthin xác định phương pháp Tolasa (2005) với chất chuẩn astaxanthin (Sigma) Hàm lượng tro xác định phương pháp trọng lượng, nung 600oC Xác định hàm lượng protein hòa tan phương pháp Bradford (Bradford, 1976) Xác định hàm lượng protein tổng phương pháp Kjeldahl (Rao, MS cộng sự, 2007) Xác định hoạt tính enzyme protease theo phương pháp Anson cải tiến (Anson, M.L 1938), hoạt tính Lipase theo phương pháp Titrimetric ( Sigma - Aldrich Mỹ) Xác định độ ẩm phương pháp trọng lượng , sấy đến độ ẩm không đổi 1050C (Phạm Văn Sổ Bùi Thị Như Thuận, 1991) Hiệu suất thu hồi chế phẩm đươc tính theo phương pháp Dauphin (Dauphin, 1991) Phương pháp xử lý số liệu Các thí nghiệm thực song song ba lần, lần ba mẫu Toàn số liệu phân tích ANOVA để kiểm tra khác biệt lần lặp lại tính giá trị trung bình Phân tích thống kê thực với phần mềm JMP 10 đồ thị vẽ phần mềm Excel 384 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Xác định pH thích hợp cho kết tủa dịch thủy phân sau lọc nhằm thu protein astaxanthin cao Số liệu thực nghiệm cho thấy hàm lượng protein hòa tan dịch sau lọc thấp nhất, astaxanthin bột nhão cao pH =4,5 Astaxanthin loài giáp xác thường không tồn tự mà nằm phức chất với protein, thế, thu nhận protein đồng thời thu astaxanthin Nếu điều chỉnh pH cao cần thiết protein chưa bị kết tủa hoàn toàn, làm giảm hiệu suất thu nhận Nếu điều chỉnh pH thấp mức độ keo tụ giảm xuống, lúc nồng độ H+ dư nên số protein tích điện dương yếu, đẩy nhau, liên kết phân tử protein yếu đi, tăng khả hydrat hóa, độ hịa tan protein tăng lên khó kết tụ Hình 1: Hàm lượng protein(mg/g) dịch astaxanthin (μg/g) bột nhão kết tủa dịch thủy phân giá trị pH khác Giá trị pH 4,5 cho hiệu kết tủa protein astaxanthin tốt nghiên cứu cao so với giá trị 5,78 dịch nghiền phế liệu tôm hồng Metapenaeus monoceros (Chakrabarti, 2002), cao so với pH kết tủa protein từ dung dịch máu cá qui trình chế biến cá tra đông lạnh (Trang Sĩ Trung, 2008) Nguyên nhân điều có lẽ thành phần protein nguyên liệu khác nhau, dịch phế liệu tơm sau thủy phân có nhiều axit amin peptid mạch ngắn, thành phần phần tử mang điện thay đổi nhiều so với nguyên liệu chưa thủy phân Như vậy, pH 4,5 chọn để tủa dịch thuỷ phân đầu tôm sau lọc thu nhận bột đạmastaxanthin 385 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Quá trình thủy phân đầu tơm sú Alcalase LFG 2.4 1128 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân Alcalase theo thời gian Nghiên cứu tiến hành khảo sát qúa trình thủy phân với nồng độ enzyme 0.1% nhiệt độ 45; 55; 60 650C Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi protein astaxanthin theo thời gian thủy phân nhiệt độ khác trình bày hình cho thấy hiệu suất tăng dần nhiệt độ thuỷ phân tăng, đạt cực đại 60oC, sau giảm xuống Điều dễ hiểu, hoạt độ enzyme tăng tăng nhiệt độ, vượt qúa nhiệt độ biến tính protein enzyme (bản chất protein) bị vô hoạt Đồ thị cho thấy xu hướng tăng nhanh hàm lượng protein astaxanthin theo thời gian thủy phân, đạt cực đại sau sau giảm xuống tất nhiệt độ Có lẽ, Alcalase giữ hoạt tính tốt giờ, sau khơng cịn khả tốt trước, acid amin tạo thành bị vi sinh vật phân huỷ dần nên lượng protein giảm, astaxanthin thóai hố dần nên hàm lượng bột nhão giảm xuống Hình 2: Hiệu suất thu hồi protein astaxanthin theo thời gian thuỷ phân nhiệt độ khác Ảnh hưởng nồng độ Alcalase đến trình thủy phân Thí nghiệm tiến hành khảo sát nồng độ enyme cho từ 0.1 đến 0.6% với nhiệt độ thủy phân 600C thời gian từ đến Hình 3: Hiệu suất thu hồi protein astxanthin theo thời gian nồng độ khác 386 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ Alcalase đến hiệu suất thu nhận protein astaxanthin thủy phân đầu tơm hình cho thấy, nồng độ enzyme sử dụng cho thủy phân cao hiệu suất thu protein astaxathin tăng tương ứng, đạt cực đại sử dụng nồng độ 0,5%, sau giảm nhẹ (p