CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.5 Tính chất chức năng của dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi
Các ký tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05).
Hình 3.8 Độ tan của dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi.
Trong quá trình sản xuất, độ tan là một trong những tính chất chức năng quan trọng của protein và dịch thủy phân protein. Trong nhiều ứng dụng chức năng, độ tan tốt rất quan trọng bởi vì protein hòa tan góp phần tạo nên sự phân bố đồng nhất của phân tử trong hệ keo và cải thiện tính chất bề mặt phân pha [70]. Bên cạnh đó độ tan còn ảnh hưởng một số tính chất chức năng khác của protein và dịch thủy phân như khả năng tạo bọt và khả năng tạo nhũ thông qua ảnh hưởng đến độ phân tán của protein [63].
Theo hình 3.8 dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi từ pH 3 đến 8 có độ tan trên 85% và cực tiểu tại pH 4. pH môi trường ảnh hưởng đến điện tích của peptide, và dịch thủy phân protein thường có độ tan thấp nhất tại điểm đẳng điện và cao nhất khi điện tích peptide là cao nhất [71]. Độ tan cực đại của dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi cao hơn 1,2 lần so với độ tan dịch thủy phân protein từ ốc bươu vàng [63]. Sự khác biệt này được cho là do sự khác nhau về kích thước, độ cân bằng ưa nước-kỵ nước và điện tích của peptide trong quá trình thủy phân enzyme giữa các dịch thủy phân trên [70]. Qua kết quả trên có thể kết luận rằng dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi có thể ứng dụng trong sản xuất
c d
b b a a
0 20 40 60 80 100
3 4 5 6 7 8
Độ tan (%)
pH
37
thực phẩm đối với những sản phẩm cần độ hòa tan và hỗ trợ một số tính chất chức năng của thực phẩm như khả năng tạo bọt, tạo nhũ hoặc tạo gel.
3.5.2 Độ bền nhiệt
Các ký tự khác nhau trên cột cùng màu thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05).
Hình 3.9 Độ bền nhiệt của dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi.
Xử lý nhiệt là quá trình công nghệ phổ biến, có thể ảnh hưởng đến tính chất chức năng của protein do tính nhạy nhiệt của chúng [62]. Việc xác định độ bền nhiệt của dịch thủy phân protein sẽ dựa trên độ tan của nó sau quá trình xử lý nhiệt ở điều kiện xác định.
Vì mức độ biến tính của protein có thể được thể hiện qua độ tan của protein, dựa trên chỉ số này các quá trình tạo nhũ, tạo bọt, trích ly và tạo gel có thể được kiểm soát [72].
Trong khảo sát này, độ hòa tan của dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi thay đổi không lớn sau khi xử lý nhiệt ở 630C trong 30 phút, ở khoảng pH khảo sát độ tan có giá trị trên 87%. Và trong khoảng pH khảo sát sau khi xử lý nhiệt ở 930C trong 30 giây, độ tan có giá trị tối thiểu là 66,7% ở pH 4 (hình 3.9). Độ bền nhiệt của dịch thủy phân protein phụ
c d
a b b a
c
e
d c b a
0 20 40 60 80 100
3 4 5 6 7 8
Độ tan (%)
pH
Độ tan sau khi xử lý nhiệt ở 63oC trong 30 phút Độ tan sau khi xử lý nhiệt ở 93oC trong 30 giây
38
phẩm cá hồi thấp hơn so với của dịch thủy phân protein cá trắm cỏ (độ tan đạt trên 80%
sau khi xử lý nhiệt ở cả hai chế độ ở cùng khoảng pH khảo sát). Nguyên nhân của sự chênh lệch này có thể giải thích dựa trên nghiên cứu của Li và cộng sự (2012) [62] cho rằng sự kém cân bằng giữa lực ưa nước-kỵ nước trong dịch thủy phân protein dẫn đến kết khối protein trong quá trình xử lý nhiệt, giảm độ hòa tan. Ngoài ra, nguồn protein khác nhau cũng là một yếu tố làm cho dịch thủy phân có độ bền nhiệt khác nhau. Theo Nurdiani và cộng sự (2016) [73], môi trường sống của cá sẽ ảnh hưởng đến protein của cá, cụ thể protein từ cá sống trong môi trường nước có nhiệt độ môi trường cao thường có độ bền nhiệt cao.
Hơn nữa, Nourmohammadi và cộng sự (2017) [74] cũng chỉ ra nếu việc tạo thành cấu trúc bậc 2 của Pro, Leu và các acid amin có điện tích mạch nhánh giống nhau và việc hình thành các liên kết kỵ nước nội phân tử protein bị ngăn cản thì tính bền nhiệt sẽ tăng.
3.5.3 Khả năng tạo bọt
Các ký tự khác nhau trên cột cùng màu thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05).
Hình 3.10 Khả năng tạo bọt và độ bền bọt của dịch thủy phân protein.
Trong một số sản phẩm khả năng tạo bọt là một trong những yếu tố để đánh giá chất lượng sản phẩm. Bọt được tạo thành do việc di chuyển, xâm nhập và tái sắp xếp của phân tử protein tại bề mặt phân pha khí-lỏng [65]. Trong khảo sát, FC của dịch thủy phân protein
a
c
d e
b b
a b
e e
d
c
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 5 10 15 20 25 30 35 40
3 4 5 6 7 8
FS (%)
FC (%)
pH
FC FS
39
phụ phẩm cá hồi đạt cực đại là 36,3±1,7% tại pH 3 (hình 3.10) cao hơn 1,9 so với dịch thủy phần da cá bơn, 2,0 so với dịch thủy phân da cá mực và 1,5 so với dịch thủy phân cá nục tròn [75]. Sự khác nhau này được cho là do hàm lượng protein mạch dài khác nhau, do các protein này có khả năng tạo màng bao dày và dai được tạo thành trong quá trình thủy phân [32]. FC sẽ tăng khi protein di chuyển đến, duỗi mạch và tái sắp xếp tại bề mặt phân pha khí-lỏng càng nhanh điều này đã được chỉ ra trong nghiên cứu của Li và cộng sự (2012) [62]. Ngoài ra, Naqash và Nazeer (2013) [11] cũng chỉ ra rằng FC bị ảnh hưởng mạnh bởi pH do sự tác động lên tổng điện tích của peptide trong dịch thủy phân.
Theo kết quả thể hiện trong hình 3.10, FS của dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi đạt giá trị cao nhất là 18,9±0,9% tại pH 3 tương đương khi so sánh với dịch thủy phân cơ cá hồng [11]. FS sẽ bị ảnh hưởng do tương tác giữa protein và protein trong hệ do lực đẩy ion [11]. Khi phân tử protein cần tạo polymer có độ kết dính và độ đàn hồi cao bao quanh lấy bong bóng khí thì giá FS càng cao [70].
3.5.4 Khả năng tạo nhũ
Cơ chế quá trình tạo nhũ được cho là do việc hấp thu của peptide lên bề mặt giọt dầu mới tạo thành trong quá trình đồng hóa, tạo thành màng bảo vệ để tránh giọt dầu kết tụ lại [76]. Độ tan của protein là một yếu tố quyết định đối với khả năng tạo nhũ do tác động đến tốc độ di chuyển và hấp thu của phân tử protein tại bề mặt phân pha dầu-nước [71]. Theo kết quả khảo sát trình bày tại hình 3.11, tại pH 8 dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi thể hiện EAI và ESI cao nhất lần lượt 52,5±0,1 m2/g và 136,9±3,9 phút, cao hơn so 3,9 lần và 11,4 lần so với giá trị EAI và ESI của dịch thủy phân protein cá nục tròn ở cùng nồng độ protein khảo sát [66].
40
Các ký tự khác nhau trên cột cùng màu thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05).
Hình 3.11 Khả năng tạo nhũ và độ bền nhũ của dịch thủy phân protein.
Theo nghiên cứu của Pacheo-Aguilar và công sự (2008), ESI thường lớn tại giá trị pH cao, nguyên nhân là do sự sắp xếp của peptide tại bề mặt dầu-nước bởi điện tích âm của peptide [53]. Nghiên cứu của Latorres và cộng sự (2018), cũng chỉ ra quá trình sắp xếp peptide tại bề mặt phân pha dầu – nước xảy ra nhanh hơn ở môi trường kiềm là vì pH kiềm tạo ra lực đẩy ion do điện tích âm của peptide [77]. Ngoài ra, dịch thủy phân thấp chứa nhiều peptide mạch dài, tạo độ cân bằng thích hợp giữa nhóm ưa nước và kỵ nước, cải thiện khả năng tạo nhũ của dịch [71]. ESI cũng có thể được cải thiện khi màng protein có tính đàn hồi cao kết hợp với hiệu ứng không gian, khi đó các màng dày và dai được hình thành bao quanh giọt dầu [65]. Qua kết quả khảo sát có thể thấy dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi có thể sử dụng để cải thiện tính chất nhũ cho sản phẩm.
d
c c
b b
a
c
d
a
b
c
a
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0 10 20 30 40 50 60
3 4 5 6 7 8
ESI (min)
EAI (m2/g)
pH EAI
ESI
41 3.5.5 WHC và OHC
Dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi thu được ở quá trình tối ưu hóa sẽ được sấy đông khô, khảo sát WHC và OHC được tiến hành trên bột dịch thủy phân.
WHC mô tả khả năng cố định và giữ nước trong mạng protein chống lại lực trọng trường, ảnh hưởng đến cấu trúc và độ cứng của sản phẩm thực phẩm [63]. Các yếu tố ảnh hưởng đến WHC của dịch thủy phân là thành phần acid amin và kích thước peptide. Giữa peptide có khối lượng phân tử thấp với peptide có kích thước lớn thì peptide có khối lượng phân tử thấp thường giữ nước tốt hơn do thường có tính ưa nước cao hơn [78]. Thêm vào đó, việc tăng hàm lượng các nhóm phân cực như nhóm amino và nhóm carboxyl trong quá trình thủy phân tác động đáng kể lên lượng nước hấp thu bởi peptide [63]. Trong khảo sát này, WHC của bột dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi trong nghiên cứu này là 2,0±0,1 ml nước/g bột dịch thủy phân, thấp hơn so với của bột dịch thủy phân protein ốc bươu vàng 2,1 lần [63], của cơ mực 1,7 lần [79], và của cá rô phi 1,1 lần [80]. Từ kết quả trên có thể thấy bột dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi có thể được sử dụng cho những sản phẩm cần giữ ẩm trong thời gian bảo quản.
OHC là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hương vị thực phẩm, OHC được thể hiện lượng dầu được giữ bởi protein. Bẫy vật lý được cho cơ chế giữ dầu của protein và protein có khối lượng riêng càng cao thì OHC càng cao [71]. Trong khảo sát này, OHC của bột dịch thủy phân protein phụ phẩm cá hồi trong nghiên cứu này là 6,5±0,3 ml dầu/g bột dịch thủy phân, cao hơn 2,8 lần so với OHC của dịch thủy phân protein cá tầm Trung Quốc [10]. Nguyên nhân của sự khác biệt này là do sự khác nhau trong tính phân cực của mạch nhánh của peptide trong dịch thủy phân [10]. Bên cạnh đó OHC của bột dịch thủy phân sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố mức độ thủy phân, bề mặt kỵ nước của peptide và tính đặc hiệu enzyme-cơ chất [81]. OHC sẽ giảm khi dịch thủy phân có giá trị DH cao vì khi đó dịch thủy phân thường chứa nhiều peptide nhỏ có tính ưa nước cao, giảm tương tác giữa peptide và dầu [78]. Peptide có tính kỵ nước cao thể hiện OHC cao do khả năng hình thành liên kết kỵ nước với dầu, cải thiện độ bền phức protein-lipid [72].
42