3.2. Kết quả xác định các thông số tối ưu cho quá trình thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa
3.2.2. Kết quả xác định ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác NaOH đến quá trình thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa
Thể tích xúc tác NaOH có ảnh hưởng lớn đến nồng độ các sản phẩm thu được sau hoà tan và hằng số cân bằng của phản ứng thủy phân. Do đó, tỉ lệ cơ chất:thể tích xúc tác NaOH được khảo sát trong nghiên cứu này nhằm xác định điều kiện tối ưu cho quá
GVHD: ThS. Bùi Viết Cường SVTH: Trần Thị Thu Vân 30
trình hoà tan cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa để thu dịch protein. Kết quả hiệu suất hòa tan, hiệu suất thu hồi protein, hiệu suất thu hồi axit amin và độ hấp thụ của sản phẩm thô được thể hiện ở hình 3.4 và hình 3.5.
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác (w:v) đến hiệu suất hòa tan và hiệu suất thu hồi protein
Hiệu suất hòa tan và hiệu suất thu hồi protein tăng cùng tỉ lệ cơ chất:thể tích xúc tác tăng từ 1:06 (w:v) đến 1:18 (w:v) bởi vì tăng thể tích xúc tác sẽ tăng khả năng phân tán của các sản phẩm thủy phân vào môi trường làm cho phản ứng thủy phân dịch chuyển theo chiều tăng nồng độ của protein. Hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein đạt giá trị cao nhất lần lượt 81,11 ± 2,045% và 66,02 ± 1,096% ở tỉ lệ cơ chất:thể tích xúc tác NaOH là 1:18 (w:v). Sau đó, hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein giảm. Nguyên nhân có sự thay đổi như vậy do khi tỷ lệ cơ chất:thể tích chất xúc tác càng nhỏ thì sự chênh lệch nồng độ protein trong nguyên liệu và trong dung môi càng cao.
Điều này sẽ tạo ra lực khuếch tán mạnh cho quá trình khuếch tán của các phân tử protein trong nguyên liệu, với tỷ lệ cơ chất:thể tích chất xúc tác càng lớn thì dung dịch sẽ nhanh đạt đến điểm cân bằng vật chất giữa dung môi và chất tan, sẽ làm chậm quá trình hòa tan. Trong khi đó với cùng một lượng nguyên liệu thể tích dung môi lớn thì sẽ cần phải có một lượng vật chất lớn mới đạt đến điểm cân bằng [3]. Kết quả này tương đương với kết quả nghiên cứu của Phạm Thị Hiền và Huỳnh Nguyễn Duy Bảo (2014) đã chỉ ra hiệu suất thu hồi protein đạt cao nhất ở tỷ lệ cơ chất: thể tích xúc tác là 1:15 [4].
0 20 40 60 80 100
1:6 1:10 1:14 1:18 1:22 1:26
Phần trăm (%)
Tỷ lệ cơ chất : thể tích xúc tác (w:v)
Hiệu suất hòa tan (%) Hiệu suất thu hồi protein (%)
GVHD: ThS. Bùi Viết Cường SVTH: Trần Thị Thu Vân 31
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất:xúc tác đến hiệu suất thu hồi axit amin và độ hấp thụ màu của sản phẩm thô
Phần trăm hiệu suất thu hồi axit amin tăng dần trong khoảng khảo sát tỷ lệ từ 1:10 (w:v) đến 1:26 (w:v) vì protein của cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa sẽ bị hòa tan thành axit amin khi lượng thể tích xúc tác NaOH lớn. Trong khi đó, độ hấp thụ màu (ABS) có xu hướng giảm mạnh cùng với tăng tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác NaOH do ở cùng điều kiện về nồng độ chất xúc tác, nhiệt độ và thời gian thực hiện quá trình hòa tan nhưng thể tích xúc tác tăng dẫn đến nồng độ 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 đối với hiệu suất thu hồi protein
Tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác (w:v)
Hiệu suất thu hồi protein (%) 1:06 22,38 ± 0,305e 1:10 45,74 ± 1,332d 1:14 55,77 ± 0,391c 1:18 66,02 ± 1,096a 1:22 60,66 ± 1,250b 1:26 56,77 ± 2,051b,c
Từ kết quả phân tích trên cho thấy, tại tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác NaOH 1:18 (w:v), hiệu suất thu hồi protein cao nhất và có sự khác biệt hoàn toàn so với các tỷ lệ cơ
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0
0,02 0,1 0,18 0,26 0,34 0,42
1:6 1:10 1:14 1:18 1:22 1:26
Phần trăm (%)
ABS
Tỷ lệ cơ chất : thể tích xúc tác (w:v)
Độ hấp thụ màu ( ABS) Hiệu suất thu hồi axit amin (%)
GVHD: ThS. Bùi Viết Cường SVTH: Trần Thị Thu Vân 32
chất:thể tích xúc tác NaOH (w:v) khác. Do đó, tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác NaOH 1:18 (w:v) được lựa chọn là tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác NaOH tối ưu cho các khảo sát sau.
3.2.3. Kết quả xác định ảnh hưởng của thời gian hòa tan đến quá trình thu hồi dịch protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa
Thời gian phản ứng có ảnh hưởng không đáng kể đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa khi so sánh với ảnh hưởng của nồng độ xúc tác NaOH và tỷ lệ cơ chất:thể tích xúc tác NaOH. Sự thay đổi của hiệu suất hòa tan, hiệu suất thu hồi protein, hiệu suất thu hồi axit amin và độ hấp thụ của sản phẩm thô cùng với thời gian được thể hiện ở hình 3.6 và hình 3.7.
Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hòa tan và hiệu suất thu hồi protein
Hiệu suất hòa tan có xu hướng tăng dần trong khoảng khảo sát thời gian từ 10 – 80 phút và đạt giá trị phần trăm hiệu suất hòa tan cao nhất 89,37 ± 0,00%. Hiệu suất thu hồi protein tăng khi tăng thời gian phản ứng trong khoảng từ 10 – 50 phút và đạt giá trị cực đại là 72,04 ± 1,27% tại 50 phút. Nguyên nhân, khi tăng thời gian thì khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và xúc tác tăng, thúc đẩy quá trình hòa tan protein hay các thành phần khác có trong cơ thịt đỏ cá ngừ diễn mạnh mẽ hơn do đó làm tăng hiệu suất hà tan, đồng thời tăng hiệu suất thu hồi protein. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng thời gian phản ứng hòa tan từ 50 -80 phút thì hiệu suất thu hồi protein giảm từ 72,04% xuống 63,20% vì protein bị hòa tan thành các phân tử có cấ axit amin khi thời gian phản ứng kéo dài, điều này tương ứng với hiệu suất thu hồi axit amin tăng đáng kể khi thời gian phản ứng lớn hơn 50 phút (hình 3.7).
40 60 80 100
10 20 30 40 50 60 70 80
Phầntrăm (%)
Thời gian hòa tan (phút)
Hiệu suất hòa tan (%) Hiệu suất thu hồi protein (%)
GVHD: ThS. Bùi Viết Cường SVTH: Trần Thị Thu Vân 33
Kết quả nghiên cứu này tương đương với nghiên cứu của Phạm Thị Hiền và Huỳnh Nguyễn Duy Bảo (2014) [4] với thời gian thủy phân là 60 phút thì hiệu suất thu hồi cao nhất. So với kết quả nghiên cứu của Bùi Xuân Đông và cộng sự (2017) [2] thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa bằng xúc tác enzyme proteaza hiệu suất thu hồi đạt cao nhất 0,575% trong khoảng thời gian 4h thì kết quả nghiên cứu này đạt giá trị cao hơn rẩt nhiều. Nguyên nhân có sự khác biệt trên do sử dụng chất xúc tác khác nhau.
Hiệu suất thu hồi axit amin tăng nhẹ trong khoảng thời gian từ 10 – 50 phút và tăng mạnh trong khoảng thời gian phản ứng từ 50 – 80 phút bời vì thời gian càng kéo dài sẽ tăng lượng protein thủy phân thành axit amin. Kết quả này phù hợp với làm thực nghiệm khi hiệu suất thu hồi protein giảm, hiệu suất thu hồi axit amin tăng (Hình 3.6 và 3.7). Hiệu suất thu hồi axit amin đạt giá trị cao nhất 4,91 ± 0,234% tại thời gian 80 phút.
Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi axit amin và độ hấp thụ màu sản phẩm thô
Tương tự, độ hấp thụ màu của sản phẩm thô tăng khi thời gian tăng từ 10 – 50 phút, dao động trong khoảng từ 50 -70 phút qua thời gian 80 phút thì có xu hướng giảm mạnh. Nguyên nhân, ban đầu thời gian tăng thì cường độ phản ứng Maillard xảy ra mạnh. Sau đó tiếp tục tăng thời gian thì độ hấp thụ màu giảm do các nồng độ các sản phẩm của phản ứng Maillard có khả năng hấp thụ ở bước sóng 284 nm có thể bị phân hủy ở thời gian phản ứng dài [41]. Độ hấp thụ màu của sản phẩm thô đạt giá trị cực đại 0,29 ± 0,006 ABS ở thời gian 50 phút.
1,70 2,50 3,30 4,10 4,90 5,70
0,05 0,11 0,17 0,23 0,29 0,35
10 20 30 40 50 60 70 80
Phần trăm (%)
ABS
Thời gian hòa tan (phút)
Độ hấp thụ màu (ABS) Hiệu suất thu hồi axit amin (%)
GVHD: ThS. Bùi Viết Cường SVTH: Trần Thị Thu Vân 34
Bảng 3.3. Kết quả phân tích sự khác biệt có ý nghĩa đối với hiệu suất thu hồi protein
Thời gian hòa tan (phút)
Hiệu suất thu hồi protein (%) 10 66,02 ± 1,096b,c,d 20 66,48 ± 1,548b,c,d 30 66,49 ± 2,133b,c,d 40 68,57 ± 1,387a,b,c 50 72,37 ± 1,270a 60 70,08 ± 0,486a,b 70 66,48 ± 1,809b,c,d 80 63,20 ± 1,879d
Hiệu suất thu hồi protein đạt giá trị cực đại ở thời gian 50 phút và có sự khác biệt hoàn toàn so với hiệu suất thu hồi protein ở các khoảng thời gian còn lại khi phân tích sự khác biệt có ý nghĩa (Bảng 3.3). Do đó thời gian hòa tan 50 phút được lựa chọn cho khảo sát khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thu dịch protein từ cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa.