CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.2. Ảnh hưởng của nồng độ xúc tác HCl đến quá trình thủy phân cơ thịt đỏ các ngừ sọc dưa
Nhìn chung, nồng độ xúc tác có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thủy phân, hiệu suất thu hồi protein. Khi nồng độ xúc tác HCl tăng thì hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protrin giảm. Đồng thời hàm lượng acid amin và độ hấp phụ cũng giảm theo. Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.2 và 3.3.
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất xúc tác đến hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein (tỷ lệ = 1/10 (w/v), nhiệt độ 10 phút, nhiệt độ 30°C)
Từ Hình 3.2. cho thấy nồng độ xúc tác HCl tăng từ 0,01 M đến 0,1 M, hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein tăng và đạt cực đại tại 0,1 M (pH = 1) với giá trị lần lượt là 76,36% và 39,53%. Khi tiếp tục tăng nồng độ đến 0,5 M thì hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein đều giảm. Nguyên nhân là do khi nồng độ chất xúc tác tăng thì tốc độ thủy phân và cường lực xúc tác đến phản ứng thủy phân cũng tăng [10]. Do đó, hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein tăng theo. Tuy nhiên, khi nồng độ HCl tiếp tục tăng thì protein bị phân cắt mạnh hơn tạo thành những phân tử có mạnh ngắn và nhỏ, nhưng với phương pháp đo Bradford chỉ nhận biết được protein có khối lượng phân tử lớn hơn 3000 Da. Do đó, nên hiệu suất protein giảm dần.
So sánh với nghiên cứu của Phạm Thị Hiền (2014) tại pH = 1 hiệu suất thu hồi protein đạt 16,79% thấp hơn gần một nửa so với kết quả khảo sát [13]. Nguyên nhân có sự khác nhau là do nguồn nguyên liệu và phương pháp xử lý nguyên liệu khác nhau.
0 20 40 60 80 100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Phần trăm (%)
Nồng độ (M)
Hiệu suất thu hồi protein Hiệu suất thủy phân
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến hiệu suất thu hồi acid amin và độ hấp thụ tại bước sóng 284 nm
Từ hình 3.3 có thể thấy nồng độ HCl ảnh hưởng đến hàm lượng acid amin và độ hấp thụ là tương tự ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân. Cụ thể là hàm lượng acid amin và độ hấp thụ ở bước sóng 284 nm tăng khi nồng độ xúc tác HCl tăng trong khoảng từ 0,01 – 0,1 M và giảm dần khi tiếp tục tăng nồng độ HCl lên 0,5 M. Có thể giải thích kết quả là do phụ thuộc vào khả năng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ của nồng độ chất xúc tác. Ở các nồng độ có hiệu xuất thủy phân cao thì khả năng thủy phân ra được nhiều acid amin nên hàm lượng acid amin tăng. Đồng thời nồng độ xúc tác HCl tăng cũng làm cho cường độ phản ứng Maillard tăng. Ở các nồng độ tiếp theo, hàm lượng acid amin giảm có thể là do điều kiện phản ứng không đủ để phân cắt thành các acid amin.
Độ hấp thụ ở bước sóng 284 nm trong phản ứng thủy phân thịt đỏ cá ngừ phản ánh cường độ phản ứng Maillard trong khảo sát yếu tố nồng độ là không đáng kể (giá trị ABS cao nhất khi pha loãng 100 lần là 0,620 ± 0,04). Tuy nhiên, có thể thấy độ hấp phụ cũng phụ thuộc vào nồng độ của chất xúc tác và cũng đạt giá trị cao nhất ở nồng độ 0,1 M. Khi nồng độ xúc tác HCl tăng làm cho sản phẩm trung gian của phản ứng Maillard có khả năng bị thủy phân nên làm giảm độ hấp thụ ở bước sóng 284 nm.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
ABS
Phần trăm (%)
Nồng độ (M)
Hiệu suất thu hồi acid amin (%) Độ hấp thụ (ABS)
Bảng 3.1. Kết quả phân tích sự khác biệt có ý nghĩa của nồng độ xúc tác HCl ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein
Nồng độ xúc tác HCl (M)
Hiệu suất thu hồi protein (%)
0,10 39,532 ± 0,927a
0,20 36,860 ± 1,007b
0,30 28,217 ± 2,172c
0,05 26,390 ± 2,689c
0,40 19,075 ± 2,128d
0,50 13,603 ± 0,711e
0,01 11,179 ± 0,616f
Như vậy, hiệu suất thu hồi protein từ thịt đỏ cá ngừ bằng xúc tác HCl phụ thuộc vào nồng độ chất xúc tác. Phân tích sự khác biệt có ý nghĩa được tiến hành và kết quả phân tích cho thấy ở nồng độ 0,1 M có sự khác biệt hoàn toàn đối với các nhóm nồng độ khác (bảng 3.1). Do đó, nồng độ 0,1 M được lựa chọn làm nồng độ tối ưu cho các khảo sát tiếp theo.
3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ cơ chất:thể tích xúc tác HCl đến quá trình thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa
Tỉ lệ giữa cơ chất và thể tích xúc tác (w:v) ảnh hưởng đến khả năng phân tán của cơ chất vào môi trường nên làm ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân, hiệu suất thu hồi protein. Kết quả khi tiến hành khảo sát yếu tố tỷ lệ được thể hiện trên biểu đồ ở hình 3.4 và hình 3.5.
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất: thể tích xúc tác HCl đến hiệu suất thủy phân và thu hồi protein (nồng độ HCl 0,1 M, thời gian 10 phút, nhiệt độ 30°C)
20 40 60 80 100
2 10 18 26 34 42 50
Phần trăm (%)
Thể tích HCl (mL)
Hiệu suất thu hồi protein Hiệu suất thủy phân
Dựa vào hình 3.4 cho thấy hiệu suất thủy phân tăng khi tăng thể tích chất xúc tác HCl trong khoảng khảo sát. Đồng thời, hiệu suất thu hồi protein cũng tăng theo và đạt giá trị lớn nhất là 66,40% ở tỷ lệ 1:34 (w:v). Tuy nhiên, khi thể tích chất xúc tác HCl tiếp tục tăng từ 34 mL đến 46 mL (mỗi thí nghiệm cách nhau 4 mL HCl) thì cả mức độ thủy phân và hiệu xuất thu hồi protein hầu như không thay đổi. Nguyên nhân là do khi cùng một khối lượng cơ chất nhưng thể tích chất xúc tác tăng thì diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và chất xúc tác tăng làm cho phản ứng thủy phân diễn ra triệt để hơn, do đó hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein tăng. Đồng thời, trong phản ứng tồn tại một hằng số cân bằng, nên khi tăng thể tích thì nồng độ sản phẩm giảm làm cho phản ứng dịch chuyển về hướng làm tăng nồng độ sản phẩm. Tuy nhiên khi đạt trạng thái cân thì tiếp tục tăng thể tích chất xúc tác cũng không ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein.
Khi so sánh với các nghiên cứu khác thì hiệu suất thu hồi protein cao nhất hầu như ở tỷ lệ cơ chất:thể tích chất xúc tác 1:10 như “Nghiên cứu tách chiết protein từ thịt đỏ cá ngừ bằng phương pháp điều chỉnh pH” của Phạm Thị Hiền (2014) [13]. Hay nghiên cứu của Batista (1999) cũng chỉ ra tỷ lệ nguyên liệu: thể tích chất xúc tác đối với nguyên liệu còn lại từ quá trình chế biến cá là 1:10 thì cho hiệu suất thu hồi protein cao nhất [25]. Nguyên nhân của sự khác biệt này có thể được giải thích là do sử dụng chất xúc tác khác nhau, do nguồn nguyên liệu khác nhau dẫn tới kết quả khác nhau trong hiệu suất thu hồi protein.
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ cơ chất:thể tích xúc tác HCl đến hàm lượng acid amin và độ hấp thụ ở bước sóng 284 nm
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
2 10 18 26 34 42 50
ABS
Phần trăm (%)
Thể tích HCl (mL)
Hiệu suất thu hồi acid amin (%) Độ hấp thụ (ABS)
Từ Hình 3.5 cho thấy tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác HCl trong khoảng khảo sát không ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng acid amin thu được. Có thể giải thích là do thể tích dung môi tăng chỉ làm tăng khả năng hòa tan protein trong dung dịch chứ không ảnh hưởng đến việc thủy phân protein thành các acid amin. Ngoài ra một phần acid amin tạo ra đã được sử dụng để tham gia vào phản ứng Maillard.
Kết quả còn cho thấy độ hấp thụ ở bước sóng 284 nm giảm dần tỉ lệ giữa cơ chất và chất xúc tác giảm. Nguyên nhân là do ở cùng điều kiện về nồng độ chất xúc tác, nhiệt độ và thời gian thực hiện phản ứng thủy phân nhưng thể tích dung môi tăng dẫn tới sản phẩm màu của phản ứng Maillard càng được pha loãng nên độ hấp thụ màu có xu hưởng giảm.
Bảng 3.2. Kết quả phân tích sự khác biệt có ý nghĩa của tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác HCl ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein
Tỷ lệ cơ chất:thể tích
chất xúc tác (w:v) Hiệu suất thu hồi protein (%)
1:46 66,739 ± 2,297a
1:34 66,396 ± 2,897a
1:42 66,135 ± 4,795a
1:38 64,512 ± 2,715a
1:30 53,897 ± 4,629b
1:26 51,637 ± 3,574b
1:22 49,339 ± 1,775b, c
1:18 45,749 ± 2,935c
1:14 44,957 ± 2,316c, d
1:10 39,532 ± 0,927d
Phân tích sự khác biệt có ý nghĩa được tiến hành và kết quả thu được ở bảng 3.2 cho thấy từ tỷ lệ 1:34 đến 1:46 (w:v) sự chênh lệch hiệu suất thu hồi protein không đáng kể (p > 0,05). Do đó, để tiết kiệm hóa chất nên chọn tỷ lệ giữa cơ chất và thể thích chất xúc tác HCl là 1:34 (w:v) làm tỷ lệ tối ưu cho các nghiên cứu tiếp theo.