Các quá trình oxy hóa xảy ra trong hệ thống thực phẩm hoặc sinh học rất phức tạp do các cơ chế phản ứng khác nhau. Do đó, trong nghiên cứu này, hoạt tính chống oxy hóa của dịch collagen thủy phân và hai phân đoạn SP1 và SP2 được xác định thông qua khả năng khử gốc tự do DPPH, năng lực khử và khả năng chống oxy hóa trên môi trường dầu-nước.
a. Khả năng khử gốc tự do DPPH (2,2- Diphenyl-1-picrylhydrazyl)
DPPH (2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl) là một hợp nhất có màu tím và có thể xác định ở bước sóng 517 nm. Khi gặp chất nền có electron tự do nó sẽ oxy hóa (nhận electron) và trở thành một phân tử từ tính ổn định và mất màu tím (Bougatef và ctv, 2010). Do đó, khả năng của các chất chống oxy hóa có thể được đánh giá bằng khả năng khử gốc tự do của DPPH. DPPH% của dịch collagen thủy phân, phân đoạn SP2 và SP1 được trình bày trong Hình 3.42.
(% ) 80 DP PH 70 do 60 50 gố c tự 40 kh ử 30 nă ng 20 SP1 SP2 K hả 10 Dịch thủy phân 0 20 50 80 110 140 170
Nồng độ collagen thủy phân(µg/ml) Hình 3.42. Khả năng khử gốc tự do DPPH của collagen
Hình 3.42 cho thấy ở nồng độ collagen thủy phân 25 – 150 µg/ml thì khả năng khử gốc tự do DPPH (%) của dịch thủy phân, phân đoạn SP2 và SP1 lần lượt trong các khoảng 36,54% – 69,39%, 19,99 % – 52,64% và 42,99% – 81,64%. Khi đó, dịch collagen thủy phân, phân đoạn SP2 và SP1 có hoạt tính gốc DPPH với IC50 lần lượt là 77,04 g/ml, 142,98 g/ml và 48,51 g/ml. So sánh với chất chống oxy hóa mạnh là Vitamin C với IC50 của nó là 5,29 g/ml cho thấy dịch collagen thủy phân và các phân đoạn SP2 và SP1 đều có khả năng kháng oxy hóa tương đối cao. Hoạt tính khử gốc tự do DPPH của dịch thủy phân collagen này cao hơn so với thủy phân collagen từ da cá thu Tây Ban Nha (IC50 = 1570 g/ml) (Chi và ctv, 2014) và da cá pollack ở Alaska (IC50 = 2500 µg/ml) (Jia và ctv, 2010), và tương đương với phân đoạn peptide từ 3 – 10 kDa từ da cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) trong nghiên cứu của Nurilmala và ctv (2020) với IC50 = 75,94 g/ml.
Kết quả nghiên cứu cho thấy phân đoạn SP1 có khả năng khử gốc tự do DPPH cao hơn phân phân đoạn SP2. Các peptide collagen có phân tử lượng thấp có khả năng khử gốc tự do DPPH cao là do sự hiện diện của các nhóm carboxyl trong phân tử các axit amin có tính axit (Sarmadi & Ismail, 2010; Udenigwe & Aluko, 2011). Collagen thủy phân từ da cá hồi có hoạt tính chống oxy hóa mạnh nhất ở phân đoạn có khối lượng phân tử nhỏ hơn 3 kDa (Wu và ctv, 2018).
b. Năng lực khử
Năng lực khử cũng là một phép phân tích nhằm đánh giá khả năng chống oxy hóa trong vitro.
Năng lực khử (%) 100 90 Dịch thủy phân SP1 SP2 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80
Nồng độ collagen thủy phân (µg/ml)
Hình 3.43. Ảnh hưởng nồng độ collagen collagen thủy phân đến năng lực khử
Hình 3.43 trình bày kết quả đánh giá năng lực khử của dịch collagen thủy phân, phân đoạn SP1 và SP2 sau khi lọc màng. Kết quả cho thấy năng lực khử thể hiện qua giá trị IC50 của dịch collagen thủy phân, phân đoạn SP1 và SP2 lần lượt là 36,59 g/ml, 19,74 g/ml và 75,66 g/ml. Năng lực khử tỷ lệ thuận với nồng độ peptide collagen trong dung dịch (Hình 3.43). Nó cao hơn so với một số peptide phân lập từ các loài thủy sản khác như ACH-P3 từ vẩy của cá croceine croaker (IC50 = 170 g/ml) (Wang và ctv, 2013), PSYV (IC50 = 2640 g/ml) từ protein thủy phân từ cá loach (B. Wang và ctv, 2012), LKQELEDLLEKQE (IC50 46 g/ml) protein hydrolyzate từ hàu (Qian và ctv, 2008) và FDSGPAGVL (IC50 78 g/ml) từ mực khổng lồ (Mendis và ctv, 2005). Tuy nhiên, nó thấp hơn so với MQIFVKTLTG (IC50
= 5 g/ml) và DLSDGEQGVL (IC50 = 7 g/ml) protein thủy phân từ thịt nai (Kim và ctv, 2009).
Kết quả nghiên cứu cho thấy phân đoạn SP1 có năng lực khử cao hơn phân phân đoạn SP2.
c. Khả năng chống oxy hóa trong môi trường dầu-nước
Quá trình oxy hóa của nhũ tương dầu trong nước là một vấn đề phổ biến gây ra mùi ôi và mất dinh dưỡng trong nhiều sản phẩm thực phẩm như nước sốt, súp và đồ uống (Cheng và ctv, 2010). Do đó, hoạt tính chống oxy hóa của collagen thủy phân từ da cá ngừ vây vàng cũng được đánh giá thông qua khả năng ức chế quá trình oxy hóa lipid bằng sự thay đổi giá trị peroxide (POV) của hệ nhũ tương.
11.00 11.00 tí nh ) 10.00 Mẫu trắng tí nh ) 10.00 SP2 9.00 25 mg/mL 9.00 SP1 h oạ t ho ạt 8.00 50 mg/mL 8.00 Mẫu trắng ox y ox y 7.00 100 mg/mL 7.00 lư ợ n g lư ợn g 6.00 6.00 5.00 5.00 đư ơn g đư ơn g 4.00 4.00 3.00 3.00 P O V (m ili P O V (m ili 2.00 2.00 1.00 1.00 0.00 0.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Thời gian ủ (ngày) Thời gian ủ (ngày)
Hình 3.45. Ảnh hưởng các phân đoạn Hình 3.44. Ảnh hưởng nồng độ collagen đến khả
colllagen đến khả năng chống oxy hóa năng chống oxy hóa trong môi trường dầu-nước
trong môi trường dầu-nước
Như được biểu thị trong Hình 3.44, trong 10 ngày ủ ở 50 C, mẫu nhũ tương với việc bổ sung 50mg/ml collagen thủy phân cho thấy tỷ lệ ức chế POV lên tới 73,53% (ngày 8) và có mức ức chế trung bình là 57,95 %, tương tự như mẫu với 100 mg/ml collagen thủy phân, nhưng cao hơn mẫu với 25 mg/ml collagen thủy phân. Kết quả này tương đương với tỷ lệ ức chế giá trị POV được báo cáo trước đây của protein thủy phân từ hạt cao lương và protein thủy phân từ khoai tây, lần lượt là 55,38% và 62,80%, trong 10 ngày ủ với nồng độ 20 mg/ml (Cheng và ctv, 2010; Xu và ctv, 2019).
Trong nghiên cứu này hoạt tính ức chế sự oxy hóa của hệ nhũ tương của các phân đoạn collagen SP1 và SP2 là khác nhau (Hình 3.45). Mẫu nhũ tương với việc bổ sung 50mg/ml collagen thủy phân mỗi phân đoạn SP1 và SP2 cho thấy tỷ lệ ức chế POV lần lượt là 73,53% và 52,94% (ngày 8) và có mức ức chế trung bình là 57,95% và 39,44% (sau 10 ngày). Như vậy phân đoạn SP1 có khả năng ức chế oxy hóa hệ nhũ tương cao hơn so với phân đoạn SP2.
Kết quả đã chứng minh hoạt động chống oxy hóa của collagen hydrolyzate trong việc ức chế oxy hóa lipid, từ đó ổn định và làm chậm quá trình oxy hóa nhũ tương.
Peptide thu được khi thủy phân protein của cá bằng enzyme đã cho thấy các hoạt động chống oxy hóa đáng kể trong các hệ thống oxy hóa khác nhau (Lassoued, Mora, Nasri, Aydi và ctv, 2015; Lassoued, Mora, Nasri, Jridi và ctv, 2015; Nalinanon và ctv, 2011; Razali, Amin, & Sarbon, 2015; Vignesh và ctv, 2011). Theo Vignesh và ctv (2011) xác định chất chống oxy hóa hoạt động của quá trình thủy phân protein phụ thuộc vào mức độ và thành phần của cả axit amin tự do và peptide. Bên cạnh đó, Lassoued, Mora, Barkia (2015) đã đề cập rằng hoạt động chống oxy hóa là liên quan đến thành phần axit amin, trình tự và tính kỵ nước. Hầu hết các peptide chống oxy hóa được xác định cho đến nay đều ngắn (từ 5 – 16 axit amin) và chứa axit amin kỵ nước (Val và Leu) ở đầu cuối N của chuỗi peptide và Pro, His hoặc Tyr trong trình tự của chúng. Ngoài ra hoạt động chống oxy hóa của collagen thủy phân có thể là do nhiều cơ chế, trong đó thành phần axit amin của chuỗi peptide có tầm quan trọng vì các axit amin kỵ nước như Val, Ile, Leu, Met, Phe, Trp và Cys có khả năng thu nhận các gốc hydroxyl cao hơn các axit amin ưa nước (Betts & Russell, 2007; Ren và ctv, 2008). Thành phần collagen từ da cá chứa một lượng lớn axit amin kỵ nước như glycine, alanine, proline và methionine, do đó collagen hydrolyzate có khả năng chống oxy hóa cao (Matilla và ctv, 2002).
Kết quả đã chứng minh hoạt động chống oxy hóa của collagen hydrolyzate trong việc ức chế oxy hóa lipid, từ đó ổn định và làm chậm quá trình oxy hóa nhũ tương.