2.3.1.1. Xác định thành phần hóa học của da cá
Da cá ngừ vây vàng được xác định các thành phần hóa học như độ ẩm, lipid, tro tổng số, hàm lượng protein.
2.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH
Dựa vào tổng quan tài liệu nồng độ NaOH được chọn để xử lý phi collagen trên da cá ngừ vây vàng trong phạm vi từ 0,1 N – 1,4 N. Thí nghiệm được thiết kế theo kiểu ngẫu nhiên một yếu tố, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Thí nghiệm được thực hiện ở các nồng độ NaOH lần lượt là 0,1 N; 0,2 N; 0,4 N; 0,6 N; 0,8 N; 1,0 N;
1,2 N và 1,4 N. Các yếu tố cố định là: thời gian ngâm NaOH là 24 giờ; tỷ lệ dung dịch NaOH/da cá 10/1 (v/w) và nhiệt độ ngâm là 4 C. Khối lượng da cá trong mỗi mẫu thí nghiệm là 5 g. Chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm: Tỷ lệ Hyp/protein (%) lớn nhất và hàm lượng lipid (%) tính theo chất khô là nhỏ nhất. Vì khi tỷ lệ Hyp/protein (%) cao nhất có nghĩa là protein không phải là collagen bị loại bỏ cao nhất.
2.3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý NaOH
Dựa vào tổng quan tài liệu thời gian để xử lý phi collagen trên da cá ngừ vây vàng bằng NaOH được chọn trong phạm vi từ 19 giờ – 33 giờ. Thí nghiệm được thiết kế theo kiểu ngẫu nhiên một yếu tố, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Thí nghiệm được thực hiện ở các thời gian ngâm NaOH lần lượt là 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31 và 33 giờ. Các yếu tố cố định là: tỷ lệ dung dịch NaOH/da cá 10/1 (v/w), nhiệt độ ngâm là 4 C và nồng độ NaOH (được xác định ở mục 2.2.1.2). Khối lượng da cá trong mỗi mẫu thí nghiệm là 5 g. Chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm: Tỷ lệ hyp/protein (%) lớn nhất và hàm lượng lipid (%) tính theo chất khô là nhỏ nhất.
2.3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch NaOH/nguyên liệu
Dựa vào tổng quan tài liệu tỷ lệ dung dịch NaOH/da cá (v/w) để xử lý phi collagen trên da cá ngừ vây vàng được chọn trong phạm vi từ 2/1 – 10/1. Thí nghiệm được thiết kế theo kiểu ngẫu nhiên một yếu tố, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Thí nghiệm được thực hiện với tỷ lệ dung dịch NaOH/da cá (v/w) lần lượt là: 2/1; 3/1; 4/1; 5/1; 6/1; 7/1; 8/1; 9/1 và 10/1. Các yếu tố cố định là: nồng độ NaOH (được xác định ở mục 2.2.1.2), thời gian ngâm NaOH (được xác định ở mục 2.2.1.3) và nhiệt độ ngâm là 4 C. Khối lượng da cá trong mỗi mẫu thí nghiệm là 5 g. Chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm: Tỷ lệ hyp/protein (%) lớn nhất và hàm lượng lipid (%) tính theo chất khô là nhỏ nhất.
2.3.1.5. Thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa quá trình xử lý NaOH
Thí nghiệm tối ưu hóa điều kiện xử lý phi collagen trên da cá ngừ vây vàng bằng NaOH được thiết kế thí nghiệm theo phương pháp bề mặt đáp ứng (response surface methodology) (Box- Belnken,1960) với 3 lần thí nghiệm lặp lại tại điểm tâm và sử dụng phần mềm JMP để bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu. Các biến độc lập là:
nồng độ NaOH (X1, N); thời gian xử lý (X2, h); tỷ lệ dung dịch NaOH/ da cá (X3, v/w) và yếu tố cố định là nhiệt độ xử lý 4 C. Với biến phụ thuộc là tỷ lệ Hydroxyproline/protein (Y1, %); hàm lượng chất béo còn lại so với chất khô (Y2, %). Phạm vi và giá trị tại tâm của các biến độc lập được bố trí theo (Bảng 2.1).
Bảng 2.1. Bảng giá trị mã hóa của biến độc lập
Biến độc lập Ký hiệu Phạm vi giá trị các biến
-1 0 1
Nồng độ NaOH (N) X1 -1 0 1
Thời gian xử lý (h) X2 -1 0 1
Tỉ lệ thể tích NaOH/ da cá (v/w) X3 -1 0 1
Tỷ lệ Hydroxyproline (Hyp)/protein (Y1) và hàm lượng chất béo còn lại so với chất khô (Y2, %) là hàm mục tiêu hay biến phụ thụ thuộc được biểu diễn theo phương trình hồi quy sau:
3 3 2 3
Yi= 0+ ∑ iXi + ∑ iiX2
i + ∑ ∑ ijXiXj
i=1 i=1 i j=i+1
Trong đó: Yi: là hàm mục tiêu; 0 là hằng số; i, ii, ij là hệ số bậc 1, bâc 2 và tương tác các biến độc lập trong phương trình hồi quy; Xi, Xj là biến độc lập.
2.3.2. Nghiên cứu quy trình thủy phân collagen da cá bằng enzyme
Trong nghiên cứu này, 3 loại enzyme đã được lựa chọn để khảo sát khả năng thủy phân collagen từ da cá ngừ. Da cá ngừ vây vàng giàu collagen được chuẩn bị theo các thông số kỹ thuật tìm được trong phần 2.2.1 được xay nhỏ bằng máy xay trục vít, kích thước lỗ xay 0,5 cm, sau đó chia thành từng túi nhỏ và trữ đông trước khi sử dụng.
Mẫu sau khi rã đông được tiến hành thí nghiệm theo Hình 2.5 để xác định điều kiện thủy phân theo từng enzyme với hàm mục tiêu là độ thủy phân (Degree of hydrolysis: DH) và hiệu suất thu hồi nitrogen (Nitrogen recovery: NR).
Da cá ngừ vây vàng giàu collagen
Khảo sát quá trình thủy phân collagen
của từng enzyme
Tối ưu hóa điều kiện thủy phân của enzyme
Enzyme Pepsin Enzyme Flavourzym e Enzyme Alcalase Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S Ảnh hưởng của pH Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của thời gian
Chọn enzyme có độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitrogen cao nhất