I.6.1. Vai trị của máu
Trong cơ thể động vật, máu giữ nhiều chức năng quan trọng, bao gồm: - Cung cấp oxygen cho cơ.
- Cung cấp các chất dinh dưỡng cho cơ thể như glucose, amino acid và các acid béo. Các chất này cĩ thể hịa tan trong máu hay liên kết với protein huyết tương. - Vận chuyển để đào thải các chất độc như carbon dioxide, urea và lactic acid. - Chức năng miễn dịch học, bao gồm vận chuyển bạch cầu, phát hiện và loại bỏ
các tác nhân lạ xâm nhập cơ thể bằng các kháng thể.
- Chức năng đơng tụ của máu được coi như một phần của cơ chế tự sửa chữa trong cơ thể.
- Chức năng truyền thơng tin. Máu vận chuyển các hormone và cảnh báo các tổn thương của cơ thể.
- Chức năng điều hịa pH của cơ thể. Trong cơ thể, pH của máu nằm trong khoảng 7.35 - 7.45, và pH của máu chỉ dao động trong khoảng này.
- Chức năng điều hịa nhiệt độ của cơ thể. - Chức năng vận chuyển nước trong cơ thể.
I.6.2. Thành phần hĩa học của máu cá
Khi đem máu li tâm thì sẽ diễn ra quá trình phân chia máu thành phần dịch lỏng bên trên gọi là huyết tương (màu vàng nhạt hoặc khơng màu) và phần lắng bên dưới (cĩ màu đỏ). Phần lắng xuống bên dưới này chính là các bạch cầu, hồng cầu và tiểu cầu cĩ trong máu cá.
Tỉ lệ thể tích giữa huyết cầu và và huyết tương thay đổi theo lồi và phương thức sinh sống của cá. Trung bình huyết cầu chiếm khoảng 27%, cao nhất là 36% ở cá chép, thấp nhất là 16% ở cá hàm ếchLophius piscatorius.
I.6.2.1. Nước
Nước là thành phần cĩ tỉ lệ lớn nhất trong máu cá, chiếm hơn 80%. Trong huyết tương, nước chiếm 90 – 92%, trong hồng cầu nước chiếm ít hơn, chỉ cĩ 65 – 68%.
Khi bị mất nước nhiều, máu sẽ bị đặc quánh lại, khĩ lưu thơng và quá trình trao đổi chất sẽ bị đình trệ. Nước trong máu cá xương ít hơn cá sụn, cá con nhiều hơn cá trưởng thành.
I.6.2.2. Protein
Protein trong máu cĩ các vai trị sau: - Duy trì áp suất thẩm thấu cho máu - Tham gia vào hệ đệm của máu (Hb)
- Gĩp phần cấu tạo nên những kháng thể bảo vệ cơ thể. Vd : globulin là kháng thể chống lại sự xâm nhập của các vi trùng, virus. . .
Protein là thành phần chủ yếu trong chất khơ của huyết tương. Các nghiên cứu cho thấy rằng protein trong máu cá cĩ biến động rất lớn. Sự biến động này khơng chỉ diễn ra trong các lồi khác nhau mà ngay cả trong cùng một lồi, thậm chí trong cùng một cá thể ở các thời điểm khác nhau.
Trong thành phần protein của máu cá cĩ 2 nhĩm chính: albumin, globulin. Trong máu cá khơng cĩ hoặc cĩ rất ít fibrinogen, do đĩ máu cá khơng bị đơng lại sau khi cắt tiết.
- Albumin: sinh ra ở gan, liên kết với lipid, hormon. Albumin gĩp phần tạo nên áp suất thẩm thấu của huyết tương.
- Globulin: là chất vận chuyển lipid và steroid, sắt và đồng. Kháng thể là một phần của globulin.
Tỉ lệ albumin ( protein tan trong nước ) và globulin (protein tan trong dung dịch muối) trong máu cá (tỉ lệ A/G) nhỏ hơn so với động vật trên cạn. Tỉ lệ A/G biến động nhiều theo lồi cá. Ví dụ: Tỉ lệ A/G của cá chép là 0,16 – 0,3, của cá chình là 0,3 cịn của cá hồi là 0,6 – 0,9 .
Số lượng protein trong huyết thanh của cá thay đổi từ 2,5 – 7mg% trong khi ở máu người thành phần protein thay đổi từ 7,5 – 8,8mg%, điều đĩ chứng tỏ lượng protein trong máu cá thấp hơn ở người. Lượng protein trong huyết thanh thay đổi theo điều kiện dinh dưỡng và mùa vụ đánh bắt của cá. Ví dụ: cá chép nuơi trong ao cĩ thức ăn tự nhiên phong phú thì lượng protein trong máu cao hơn cá chép nuơi một phần bằng thức ăn tự nhiên và nhân tạo. Cá chép một tuổi sống ở vùng ơn đới qua mùa đơng
protein huyết thanh giảm từ 3,8% xuống 2,7%. Sau một thời gian bắt mồi bình thường thì hàm lượng protein huyết thanh dần được khơi phục trở lại.
Protein huyết tương của cá khơng ngừng được tổng hợp và phân giải. Nĩ tham gia trực tiếp vào các quá trình trao đổi chất của cơ thể.
I.6.2.3. Nitơ phi protein
Nitơ phi protein là những sản phẩm trung gian cuối cùng của quá trình trao đổi chất protein. Khi tách các protein trong huyết tương của cá thì cịn lại một số hợp chất cĩ chứa nitơ. Các nghiên cứu cho thấy số lượng các chất chứa nitơ trong máu khá cao. Ví dụ cá chình Nhật Bản vào mùa hè trong máu cĩ chứa 125,6mg% các chất chứa nitơ. Số lượng các chất chứa nitơ gia tăng khi các hoạt động biến dưỡng của cá gia tăng. Và người ta cịn thấy răng ở cá xương số lượng các chất chứa nitơ thấp hơn nhiều lần so với ở cá sụn.
Các Nitơ phi protein chủ yếu cĩ trong máu cá gồm các loại sau:
- Amoniac: là chất độc cĩ nồng độ thấp trong máu. Nồng độ amoniac trong máu cá cao hơn so với động vật trên cạn nhưng hàm lượng khơng vượt quá 0,1mg/100ml. Cá xương nước ngọt được xếp vào loại Ammonoteric – động vật bài tiết amoniac. Vai trị của amoniac trong cơ thể cá là cân bằng acid – base. - Urea: cĩ cơng thức CO(NH2)2, là chất ít độc. Các lồi cá sụn cĩ nồng độ urea
trong máu cao là để duy trì áp suất thẩm thấu của máu cao hơn mơi trường bên ngồi. Các lồi cá biển cĩ nồng độ urea trong máu từ 2 – 2,5%, cao hơn các lồi cá nước ngọt 1%. Cá sụn và một số lồi cá xương được xếp vào loại Ureotetic – động vật bài tiết urea.
- TMAO (Trimethylamine oxide): là chất khơng độc hịa tan trong máu. TMAO ở cá biển cao hơn cá nước ngọt. Ví dụ: nhiều nghiên cứu cho thấy cá hồi và cá chình khi sống ở biển thì lượng TMAO trong máu cao hơn khi chúng sống trong nước ngọt. Trên 90% TMAO được lọc bởi thận được tái hấp thu để giữ nước cĩ hiệu quả.
Bảng 1.9. Thành phần các hợp chất chứa nitơ cĩ trong máu và huyết tương của một số lồi cá (100cc máu) [23]
Chú thích: Sturgeon : cá tầm, Gar : cá nhái, Carp :cá chép, Catfish: cá trê
I.6.2.4. Glucid
Là thành phần chủ yếu trong huyết tương. Đường trong huyết tương tồn tại ở dạng glucose. Trong máu cá hàm lượng đường biến đổi khá lớn, cá sụn cĩ hàm lượng đường thấp hơn cá xương. Cá chép cĩ lượng đường huyết dao động từ 58 – 145mg%, cịn của cá vền(Abramis brama) dao động từ 122 – 230mg%.
Lượng đường huyết cĩ liên quan nhiều đến tập tính hoạt động, giới tính, độ thành thục của cá. Ví dụ: cá hoạt động nhiều cĩ lượng đường huyết cao hơn cá hoạt động ít, cá đực cĩ lượng đường huyết cao hơn cá cái. . .
I.6.2.5. Các chất vơ cơ
Trong máu cá cĩ một số ion như Na+, K+, Ca2+, Mg2+. . ., trong đĩ muối NaCl chiếm đến 86 – 95%. Các muối trong máu cá giúp tạo nên áp suất thẩm thấu cho máu. Hàm lượng một số chất vơ cơ xác định trong máu cá chép được thể hiện trên bảng 1.10.
Bảng 1.10. Hàm lượng một số chất vơ cơ trong máu cá chép [24] Stt Loại chất vơ cơ Trung bình hàm
lượng (mg%)
Khoảng dao độngcủa hàm lượng (mg%)
1 Chloride, như NaCl ( trong huyết tương)
401 347 - 446 2 Canxi ( trong huyết tương) 11,50 9.45 - 14.77 3 Magie ( trong huyết tương) 3,32 2.52 - 3.88 4 Natri ( trong huyết tương) 300 292 – 316 5 Kali ( trong huyết tương) 24,6 17,5 - 26,9 6 Kali (trong máu) 169,5 154,0 - 176,5 7 Phospho vơ cơ
( trong huyết tương) 8,69 6,79 - 12,10 8 Phospho(trong huyết tương) 49,0 37,3 - 60,6 9 Lưu huỳnh vơ cơ
( trong huyết tương) 0,944 0,765 - 1,172 10 Sắt ( trong huyết tương) 0,025 0,016 - 0,033 11 Manganese (trong máu) 0,0058 0,0058 - 0,0072
Các chất vơ cơ thường cĩ khối lượng khơng vượt quá 10 -12 % khối lượng cơ thể cá. Hàm lượng và tỉ lệ các loại muối trong máu cá phụ thuộc vào giống lồi, giới tính và thay đổi theo mùa vụ cũng như trạng thái sinh lí của cơ thể.
I.6.2.6. Lipid
Trong huyết tương, lipid khơng ở dạng tự do mà kết hợp với protein thành hợp chất hịa tan. Trong số các lipid đĩ đáng chú ý nhất là Cholesterol. Các nghiên cứu cho thấy rằng trong máu cá Chình hàm lượng Cholesterol đạt trên 700 mg%, hàm lượng ở cá Nhám là 21 mg%. Hàm lượng Cholesterol trong máu cá thay đổi chủ yếu theo độ thành thục của các cá thể.
I.7. CÁC THÀNH PHẦN HỮU HÌNH TRONG MÁU CÁ [13]
Các thành phần hữu hình của máu cá bao gồm hồng cầu(eurythrocyte), bạch cầu (leucocyte), tiểu cầu (thrombocyte)
I.7.1. Hồng cầu
Hồng cầu là loại huyết cầu tố cĩ nhiều nhất trong số các tế bào máu. Hồng cầu của cá cĩ nhân, hai mặt lồi ra (giống chim, bị sát, lưỡng cư) và phần lớn cĩ hình bầu dục. Do cĩ nhân nên hồng cầu cá cĩ mức độ trao đổi chất cao, tiêu hao oxy lớn. Tùy theo giống lồi và mức độ trưởng thành của cá mà hồng cầu cĩ kích thước khác nhau.
Trong hồng cầu, cĩ một thành phần hết sức quan trọng với cơ thể sống, đĩ là Hemoglobin (Hb)
Hemoglobin cịn gọi là huyết cầu tố, chiếm 90% lượng chất khơ của hồng cầu và làm cho hồng cầu cĩ màu đỏ. Hb là protein rất phức tạp gồm cĩ một phân tử globin (96%) liên kết với 4 phân tử Heme (4%). Chức năng của Hb là chất mang oxy phục vụ quá trình trao đổi chất của cơ thể.
Hàm lượng Hb được biểu thị bằng số % hay số gr Hb cĩ trong 100 ml máu (g%). Hàm lượng Hb trong máu cá sụn tương đối thấp, chỉ từ 1,7 – 5,8 (g%). Hàm lượng Hb trong cá xương sống ở biển cĩ liên quan đến tập tính hoạt động của cá: cá hoạt động nhiều sống ở tầng mặt và tầng giữa cĩ hàm lượng Hb cao, cá ít hoạt động sống ở tầng đáy cĩ hàm lượng Hb thấp. Tuy nhiên đối với cá nước ngọt, hàm lượng Hb thay đổi theo giới tính: cá đực cĩ hàm lượng Hb cao hơn cá cái.
Bảng 1.11. Đặc điểm hồng cầu của một số loại cá [24] Nơi đánh bắt Lồi cá Hàm lượng Hemoglobin (g/100ml máu) Lượng hồng cầu (* 103/mm3) Kích thước hồng cầu (m) Đảo Signy Notothenia
neglecta 5,0 0,65 693 157 15 x 10
Đảo Signy N. rossii 4,7 1,89 428 45 15 x 10 King Edward point,
Nam Georgia N. neglecta 6,9 1,26 757 58 16 x 10 King Edward point N. rossii 6,6 1,43 713 130 16 x 11 King Edward point Parechaenicth-
-is georgianus 8 0,8 225 200 20 x 14
Đảo Argentine N. neglecta 5,7 1,67 735 213 17 x 10 Đảo Argentine Trematomus
bernachii 5,0 883 15 x 10
Đảo Deception N. neglecta 6,0 1,2 718 22 15 x 13 Đảo Deception P.charcoti 5,4 945 12 x 10
Ngồi ra hàm lượng Hb trong máu cá cịn phụ thuộc vào mức độ trưởng thành của cá và mơi trường sống của chúng. Cá trưởng thành cĩ hàm lượng Hb trong máu cao hơn cá nhỏ, cá sống ở vùng nước thường xuyên thiếu oxy cĩ hàm lượng Hb trong máu cao hơn các lồi cá sống ở vùng giàu oxy. Hàm lượng Hb trong máu cịn liên quan đến độ thành thục của tuyến sinh dục. Ở cá chép sơng, khi hệ số thành thục của tuyến sinh dục tăng từ 5 lên 15 thì hàm lượng Hb tăng từ 41,8 g% lên 43,5 g%. Đặc biệt khi hệ số thành thục tăng lên đến 17 thì hàm lượng Hb tăng mạnh và đạt 51,5%.
I.7.2. Bạch cầu
Trong cơ thể động vật, bạch cầu cĩ các chức năng sau:
- Chức năng bảo vệ cơ thể: Bạch cầu chống lại sự xâm nhập của các vi khuẩn, virus vào cơ thể.
- Các chức năng miễn dịch. Một số lồi cá trong máu cĩ chứa interferon là tác nhân kháng virus chung.
Bạch cầu được phân theo các nhĩm sau:
- Bạch cầu khơng hạt: tế bào chất đơn hạt, bao gồm bạch cầu đơn nhân (monocyte) và lâm ba cầu (lymphocyte). Bạch cầu khơng hạt thường là lympho bào kích thước nhỏ, cĩ nhân trịn to, tế bào chất ít.
- Bạch cầu cĩ hạt: đặc trưng của tế bào này là nguyên sinh chất cĩ nhiều hạt bắt màu, nhân chia thành nhiều thùy. Cĩ thể chia ra thành các nhĩm như sau:
+ Bạch cầu cĩ hạt ưa acid (acidophyle): loại bạch cầu này cĩ khả năng làm mất độc tố của vi khuẩn và các protein lạ, song khả năng thực bào yếu.
+ Bạch cầu trung tính (Neutrophyle): loại bạch cầu này cĩ khả năng thực bào các vật cĩ kích thước nhỏ như vi khuẩn và cĩ khả năng di chuyển xuyên qua các mao mạch để di chuyển đến các vùng bị viêm nhiễm
+ Bạch cầu cĩ hạt ưa base (Basophyle): loại bạch cầu này cĩ cĩ tỉ lệ thấp trong máu, khơng cĩ khả năng vận động và thực bào.
Trong máu cá cĩ cả bạch cầu cĩ hạt và khơng hạt, trong đĩ bạch cầu ưa acid là phổ biến nhất. Bạch cầu trong máu cá cĩ hàm lượng ít hơn hồng cầu từ 10 – 100 lần. Ở cá mè trắng, số lượng bạch cầu là 51000 tế bào/ml. Số lượng bạch cầu thay đổi theo lồi cá và mức độ trưởng thành của cơ thể.
I.7.3. Tiểu cầu
Là những tế bào nhỏ, nhân chiếm chủ yếu thể tích tế bào.Chức năng chính của tiểu cầu là giải phống chất thromboplastin để gây đơng máu. Tiểu cầu cĩ tính kết dính,
do vậy mà cĩ thể giúp các vết thương khơ miệng lại. Rất khĩ để phân biệt tiểu cầu cĩ trong máu cá.
I.8. CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI PROTEIN HỊA TAN TRONG DUNGDỊCH DỊCH
I.8.1. Khái quát chung về protein [2]
Protein là hợp chất phổ biến trong các nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm. Trong tự nhiên, protein cĩ thể ở trạng thái dịch thể hoặc ở trạng thái rắn. Về mặt cấu tạo, protein là hợp chất cao phân tử do các đơn phân acid amin kết hợp cới nhau tạo nên. Do đĩ protein là nền tảng cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật. Trong phân tử của protein cĩ chứa các nguyên tố C, H, O, N, một số cịn cĩ chứa S. Tỉ lệ % khối lượng các nguyên tố này trong phân tử protein như sau:
C : 50 – 55%, H : 6,5 – 7,3%, O : 21 – 24% N : 14 – 15%, S : 0 – 0,2 %
Do protein cấu tạo từ các acid amin nên các tính chất của acid amin sẽ quyết định tính chất của protein.
Acid amin là cấu tử cơ bản của protein. Các acid amin thường gặp trong tự nhiên là những cĩ nhĩm amin đính vào nguyên tử C đứng cạnh nhĩm carboxyl. Cơng thức cấu tạo chung của các acid amin như sau:
Hình 1.4. Cơng thức cấu tạo chung của protein [22]
Trong đĩ:
Từ các tính chất trên mà protein cĩ rất nhiều tính chất đặc biệt cĩ thể ứng dụng trong cơng nghệ thực phẩm. Các tính chất chức năng của protein cĩ thể chia ra như sau:
- Các tính chất chức năng do tương tác protein – nước. Đặc trưng cho tính chất này của protein là khả năng hấp thụ nước và giữ nước, khả năng cố kết, phân tán, khả năng hịa tan và tạo nhớt.
- Các tính chất do tương tác protein – protein đem lại. Đặc trưng cho tính chất này của protein là các hiện tượng kết tủa, tạo gel, tạo màng, tạo sợi, tạo bột nhão. . . - Các tính chất bề mặt. Đặc trưng cho tính chất này của protein là các tính chất
như sức căng bề mặt, khả năng nhũ hĩa, khả năng tạo bọt. . .
Tuy nhiên các tính chất trên của protein khơng hồn tồn độc lập mà bổ sung cho nhau hoặc lệ thuộc lẫn nhau.
I.8.1.1.Khả năng hidrad hĩa của protein. [1]
Quá trình hidrad hĩa của một protein ở trạng thái khơ được thể hiện qua sơ đồ sau: Protein khơ Hấp thụ các phân tử nước bởi các phần tử cĩ cực Hấp thụ nước thành một lớp dày Ngưng tụ thành nước lỏng Trương nở Solvate hĩa và phân tán Dung dịch Các hạt khơng tan và bị trương phồng
Quá trình hidrad hĩa của protein liên quan đến các hiện tượng như trương nở, thấm ướt, giữ nước, cố kết và bám dính, phân tán và tạo nhớt. . .