Nguyen và cộng sự (2011) đã nguyên cứu sự thủy phân phế liệu từ phế liệu cá ngừ bằng enzyme Protamex và đặc tính sinh hóa của sản phẩm thủy phân. Một chế độ thủy phân đươc thực hiện cho các phế liệu từ cá ngừ như đầu, nội tạng, đuôi ở nhiệt độ 450C, tỷ lệ nước/ nguyên liệu =1/1, tỷ lệ enzyme 0,1%, pH tự nhiên, thời
gian 12h. kết quả nghiên cứu cho thấy, độ thủy phân của đầu, nội tạng và đuôi lần lượt là 32,3%, 16,8% và 22,2%. Hiệu suất thu hồi Nitơ trong các sản phẩm thủy phân từ đầu, nội tạng và đuôi lần lượt là 73,6%, 82,7%, 85,8%. [14]
Yang Xiu-min và cộng sự (2011) đã nghiên cứu tối ưu hóa quá trình sản xuất bột nêm từ sản phẩm thủy phân điệp. Với điều kiện thủy phân sò điệp được xác định như sau: Flavourzyme về liều lượng 1200AU/g nguyên liệu và tỷ lệ nguyên liệu/nước là 1:4 (g/ml) trong thờ gian thủy phân 5 giờ ở nhiệt độ 450C. Dịch đạm thủy phân thu được đem phối trộn với muối, đường và bột ngọt với tỷ lệ thích hợp sau đó tối ưu hóa chê độ sấy phun bằng bằng phương pháp bề mặt đáp ứng, thiết kế thí nghiệm theo Box – Benken. Sản phẩm bột nêm thu được có hàm lượng protein thô là 82,98%, chất béo là 1,55%, đường tổng số 6,82% và sản phẩm có độ ẩm 4,09%. [19]
Vanessa và cộng sự (2012) đã nghiên cứu về tối ưu hóa sự thủy phân thịt vẹm bằng enzyme. Thịt vẹm đã được thủy phân bằng cách sử dụng Protamex. Cá điều kiện tối ưu cho điều kiện thủy phân thịt vẹm là pH = 6,85, nhiệt độ 510C và tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là 4,5%. Dưới những điều kiện này độ thủy phân là 26,5% và hiệu suất thu hồi Protein 65%. [20]
Herpandi và cộng sự (2012) đã nghiên cứu độ thủy phân và lượng acid amine tryptophan tự do của sản phẩm thủy phân từ cá ngừ bằng các loại protease khác nhau. Sản phẩm thủy phân Protein cá ngừ vằn được sản xuất bằng các loại Protease (Alcalase, Protamex, Neutrase và Flavourzyme) trong thời gian 60, 120, 180 và 240 phút với tỷ lệ enzyme protease là 0,5, 1, 1,5 bà 2% so với khối luongj nguyên liệu. Kết quả cho thấy thời gian dài với tỷ lệ enzyme cao đã làm tăng độ thủy phân. Alcalase độ thủy phân cao nhất trong số tất că các Protease, tiếp theo là Protamex, Flavourzyme và Neutrase. [11]
Liaset và cộng sự (2002) đã nghiên cứu thủy phân phế liệu ( phần xương sau khi phile tách thịt) cá hồi bằng enzyme Protamex ở điều kiện nhiệt độ 550C, pH tự nhiên là 6,5, nồng độ enzyme là 11,1AU/kg protein thô với tỷ lệ trên nước là 1,14.
Sau 6h thủy phân, kết quả thu được thủy phân giàu các acid amin thiết yếu và acid béo có thể có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. [13]
Nilsang và cộng sự (2004) đã nghiên cứu sử dụng 2 loại enzyme protease là Flavourzyme 1000L và Kojizyme 800L bổ sung để thủy phân dịch thải từ quy trình cá ngừ đóng hộp để sản xuất dịch đạm. Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu khi sử dụng Flavourzyme 1000L bổ sung vào thủy phân là 450C, nồng độ enzyme là 50 LAPU/g protein (5%), nồng độ cơ chất là 20%(w/w) ở tại pH tự nhiên của nguyên liệu (5,9-6), thời gian thủy phân là 6h thì DH đạt 62% . Đối với Kjoizyme 800L điều kiện tối ưu là ở 500C, nồng độ enzyme là 40LAPU/g protein (5%), nồng độ cơ chất 20% (w/w) ở pH tự nhiên, thời gian thủy phân là 6h thì DH đạt 68%. [15]
Peizhi và cộng sự (2001) đã nghiên cứu tối ưu theo phương pháp trục giao quá trình thủy phân phế liệu mực từ enzyme Flavuorzyme 100MG và Protamex. Nghiên cứu cho thấy hàm lượng acid amin tự do trong thủy phân đạt 24,8% so với 8,2% so với mẫu đối chứng. Sản phẩm thu được có kết quả tốt nhất ở 500C sau 6 giờ thủy phân. [18]
Ovissipour và cộng sự (2009) đã nghiên cứu thủy phân đầu cá ngừ vây vàng sử dụng 1,5% enzyme Alcalase (2,4L) và Protamex endopeptidases từ các chủng vi khuẩn Bacillus licheniformis và B. subtilis, với điều kiện thủy phân tỷ lệ nước/nguyên liệu 1:1, pH tự nhiên và 24h, nhiệt độ 550C và bất hoạt ở nhiệt độ 950C trong 15 phút. Kết quả DH ( mức độ thủy phân), nitơ thu hồi , hàm lượng protein đều tăng. Ngoài ra, enzyme Alcalase tác động mạnh hơn so với enzyme Protamex, sản phẩm quá trình thủy phân tạo thành các acid amin rất cần thiết. [16] Ho và cộng sự đã nghiên cứu dung dịch thủy phân cá thu làm chất gây mùi dẫn dụ khả năng bắt mồi của cá Hồi trắng. cá thu được xay nhỏ sau đó đem đi thủy phân với Alcalase 2,4 AU/g hoặc Flavozyme 500L, nồng độ enzyme/protein là 3 %, thời gian phân thủy phân 1 hay 4 giờ. Kết quả nghiên cứu cho thấy các sản phẩm thủy phân sau 1 và 4 giờ có hàm lượng peptide và các acid amine tự do cao hơn
mẫu dùng Alcalase 2,4 AU/g. Mẫu thủy phân 4 giờ có hàm lượng acid amine cao hơn mẫu 1 giờ. [12]
Năm 2009, Ovissipour nghiên cứu sự thủy phân nội tạng của cá tầm Beluga (Huso huso). Sử dụng bề mặt đáp ứng phương pháp luận (RMS) và thiết kế một nhân tố để làm giảm thiểu việc sử dụng enzyme và mô hình mức độ thủy phân (r2=0,94), các điều kiện thủy phân (nhiệt độ, thời gian và enzyme hoạt động) đã được tối ưu hóa. Các điều kiện tối ưu là: 500C , 120 phút, protease (Alcalase 2,4L) hoạt động trên 34AU/kg protein. Thủy phân protein Beluga nội tạng protein hòa tan tương đối cao (66,43%) và lipip thấp (1,34%).[17]
1.4.2 Trong nước
Đỗ Văn Ninh (2004), nghiên cứu về protease thu nhận từ nội tạng cá và gan mực cho thấy enzyme thu được là một hỗn hợp gồm nhiều protease có nhiều độ hoạt động thích hợp là 50-550C và hoàn toàn có thể sử dụng protease này trong thủy phân sản xuất các sản phẩm thủy phân từ cá cũng như bột đạm đẻ ứng dụng trong các lĩnh vực khác. [7]
Lâm Tuyết Hàn (2009), nghiên cứu thu nhận chế phẩm enzyme protease từ nội tạng cá chẽm có điều kiện hoạt động là pHopt = 7,5-8, topt = 350C, muối ăn ở nồng độ càng cao thì hoạt độ enzyme càng giảm. Từ đây đã sử dụng vào nghiên cứu thủy phân các nục thuôn và thu được kết quả về các thông số ảnh hưởng đến sự thủy phân: pH=8, tỷ lệ nước 20%, NaCl= 2%, E/S= 2%, t= 500C, T= 14h. kết quả thu được bột đạm cá nục thuôn cá hàm lượng protein thô là 79,93%, proyein hòa tan 13,45%, Naa= 16,65%, bột đạm hòa tan là 89,65%, bột đạm không hòa tan là 10,35%.
Vũ Ngọc Bội (2004), nghiên cứu về protease B. subtilis S5 cho thấy có thể dung nước cất để thu nhận protease với hoạt tính cao từ canh trường nuôi cấy B. subtilis S5 theo phương pháp bán rắn và thu nhận chế phẩm protease kỹ thuật bắng cách dung ethanol để gây kết tủa. Protease thu được có nhiệt độ hoạt động thích hợp là 550C và pH thích hợp là 6. Protease có thể sử dụng rất tốt trong thủy phân cá tạp
để sản xuất bột đạm thủy phân và thủy phân trong sản xuất nước mắm ngắn ngày. [2]
Lê Bích Ngọc (2011) với đề tài nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ nguyên liệu còn lại (phế liệu) sau quá trình phile cá Đổng. Xác định được các thông số thích hợp cho quá trình sản xuất sản phẩm thủy phân từ phế liệu cá Đổng vây sợi. Tỷ lệ enzyme/nguyên liệu: 0,3%, Nhiệt độ thủy phân: 550C, Thời gian thủy phân: 4h. [1]
Trang Sĩ Trung đã sử dụng enzyme Flavouzyme để tiến hành thủy phân phế liệu tôm. Tại nhiệt độ 500C, 6 giờ, tỷ lệ enzyme bổ sung : 0,1%, thì hiệu suất thu hôi protein khoảng 92÷95%.
Nguyễn Thi Tựu (2011) với đề tài Nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân Protein từ Vẹm Xanh xác định được các thông số thích hợp với tỷ lệ enzyme/ nguyên liệu (Protammex 0,4% và Flavourzyme 0,3%), nhiệt độ thủy phân 500C và thời gian thủy phân 4 giờ.[10]
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu
2.1.1 Đầu, xương Cá Tra
Hình 2.1. Nguyên liệu đầu, xương cá Tra
Cá Tra thuộc một lớp Lưỡng Tiêm (Pisces) Bộ cá Nheo Silur iformes.
Họ Cá Tra Pangasiidae.
Giống Cá Tra dầu Pangasianodon.
Loài cá Tra dầu Pangasianodon.hypophthalmus (Sauvage 1878)
Nguyên liệu đầu, xương cá Tra được cung cấp bởi công ty cổ phần Nam Việt, khu công nghiệp Mỹ Quý, phường Mỹ Quý, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang.
Đặc điểm nguyên liệu là dạng đông rời, là phế phẩm sau fillet.
Nguyên liệu được chuyển về dạng đông và được chứa trong thùng xốp cách nhiệt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi về phòng thí nghiệm, nguyên liệu được rã đông và xay nhỏ, đồng nhất và cho vào túi nhựa 100g đem đi bảo quản đông ở nhiệt độ ≤ -200C để phục vụ thí nghiệm.
2.1.2 Enzyme
Enzyme Protamex có nguồn gốc từ vi sinh vật Bacillus của hãng Novozyme (Đan Mạch). Nó được sản xuất để thủy phân protein của thực phẩm. Hiện nay enzyme này đang được sử dụng rộng rãi cả trong nghiên cứu và trong thực tiễn sản xuất.
Enzyme Protamex có hoạt độ 1,5 AU/g, hoạt động thích hợp trong khoảng pH= 5,5 – 7,5; nhiệt độ 35oC – 60oC. Protamex bị mất hoạt tính trong 30 phút tại 500C hoặc cao hơn khi pH= 4 và trong 10 phút tại 85oC hoặc cao hơn khi pH= 8.
2.1.2.2 Enzyme Flavourzyme
Enzyme Flavourzyme là một protease được chiết xuất từ nấm Aspergillus oryzae theo phương pháp lên men chìm. Chế phẩm này của hãng Novozymes sản xuất và đã được tổ chức FAO cho phép sử dụng trong thực phẩm. Nó bao gồm tính chất của một endoprotease và exoprotease.
Bảng 2.1. Điều kiện hoạt động tối thích của enzyme FlavourzymeTM
Tên enzyme pH Nhiệt độ (oC)
FlavourzymeTM 5,0 – 7,0 40oC - 60oC
Hiện nay, Flavourzyme được ứng dụng nhiều trong thực tế và được dùng để thủy phân protein trong thực phẩm. Hoạt độ của nó là 500 LAPU/g (Leucine Amino Peptidase Units). 1LAPU là lượng enzyme cần để thủy phân 1 μmol of L-leucine- pnitroanilide trong 1 phút.
Enzyme này bị bất hoạt ở 85oC hoặc cao hơn trong 10 phút.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá Tra
Hình 2.2. Xác định thành phần hóa học của đầu, xương cá Tra
Nguyên liệu đầu, xương Cá Tra
Xay nhỏ
Xác định thành phần hóa học (nước, protein, lipit, tro)
2.2.2 Quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu, xươngcá Tra cá Tra
Dựa trên tham khảo của một số công trình nghiên cứu về sự thủy phân nguyên liệu sau quá trình chế biến bằng enzyme [10, 14]. Tác giả đưa ra quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân đầu, xương cá Tra như sau:
Hình 2.3. Quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ đầu, xương cá Tra
Giải thích quy trình
Nguyên liệu
Nguyên liệu ở đây là đầu, xương cá Tra đã được xay nhỏ, đồng nhất và cho vào túi nhựa. Sau đó, đem đi cấp đông ở nhiệt độ -180C.
Rã đông
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh Rã đông
Thủy phân bằng enzyme Protamex
Thủy phân bằng enzyme Flavourzyme
Bất hoạt enzyme Lọc Bã lọc Ly tâm Cặn ly tâm Lipid Dịch ly tâm Sấy phun
Nguyên liệu được lấy ra khỏi tủ đông và để ngăn mát của tủ lạnh để rã đông, nhiệt độ khoảng 40C.
Thủy phân bằng enzyme Protamex và Flavourzyme (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi rã đông hoàn toàn, cho 100g nguyên liệu vào cốc thủy tinh 250ml, tiến hành cho nước cất vào với tỷ lệ nước/ nguyên liệu là: 1:1 rồi bỏ vào bể ổn nhiệt. Thủy phân với tỷ lệ enzyme Protamex ở giai đoạn đầu, trong điều kiện pH tự nhiên, ở nhiệt độ và thời gian thủy phân nhất định. Sau đó, tiến hành bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 900C trong 15 phút. Sau đó hạ nhiệt độ xuống và tiếp tục tiến hành thủy phân với enzyme Flavourzyme ở giai đoạn sau với tỷ lệ enzyme, nhiệt độ và thời gian nhất định. Trong quá trình thủy phân thực hiện chế độ khuấy đảo nhất định.
Bất hoạt enzyme
Sau mỗi lần thủy phân xong, tiến hành bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong 15 phút. Ngoài mục đích bất hoạt enzyme còn hạn chế sự hư hỏng của dịch đạm sau này vì đã ức chế và tiêu diệt vi sinh vật.
Lọc
Cho hỗn hợp sau khi bất hoạt enzyme qua rây để tách riêng phần rắn (chủ yếu là xương) và phần lỏng (dịch đạm).
Ly tâm
Phần dịch lọc được ly tâm ở máy ly tâm thể tích lớn. Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm 30 phút.
Sau khi ly tâm thu được 3 phần: phần lipid ở trên, tiếp đến là phần dịch thủy phân màu vàng nhạt và phần cặn thủy phân có màu nâu ở lớp dưới.
Tách các phần
Sau khi ly tâm, tách riêng 3 phần: lipid, dịch thủy phân và cặn thủy phân. Dịch thủy phân được cho vào hũ sũa chua bảo quản đông trong tủ đông ở nhiệt độ - 20 ± 200C và đem đi xác định các chỉ tiêu: NNH3, Naa, Nts và tính hiệu suất thu hồi nitơ và từ đó chọn các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân.
Dịch thủy phân được đem đi sấy phun ở nhiệt độ 1350C, tốc độ bơm 400ml/h, áp suất khí nén 0,5bar và phối trộn maltodextrin 10% ta thu được bột thủy phân protein từ đầu, xương cá Tra. Sau đó cho vào túi PA bao gói chân không tránh hiện tượng hút ẩm trở lại.
Maltodextrin:
Maltodextrin là các loại polysaccharide không ngọt, có công thức (C6H10O5)n.H2O, là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn (bằng enzyme hoặc acid), có đương lượng dextrose (DE) từ 4 đến 20.
Maltodextrin là phụ gia có nhiều ứng dụng trong công nghệ thực phẩm và công nghệ dược. Trong công nghệ thực phẩm, Maltodextrin là chất cố định mùi, vị, thay đổi cấu trúc và tăng cảm quan thực phẩm, chất trợ sấy, tăng năng lượng cho thực phẩm ăn kiêng… giúp thực phẩm dễ hòa tan, dễ tiêu hóa, tăng giá trị dinh dưỡng. Vì vậy, Maltodextrin được dùng trong sản xuất sữa bột, bột trái cây hòa tan, cà phê, bánh ngọt, nước xốt, tương ớt…Trong công nghệ dược phẩm, Maltodextrin là chất độn để phối trộn thuốc.
2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kỹ thuật thích hợp cho quá trình thủy phân thủy phân
2.2.3.1 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp đối với enzyme Protamex ởgiai đoạn đầu
a. Xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp so với nguyên liệu
Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp.
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với các tỷ lệ enzyme Protamex so với nguyên liệu là: 0,1%, 0,3%, 0,5% và 0,7%, 0,9%. Thủy phân ở pH tự nhiên, với nhiệt độ thủy phân là 50oC, thời gian thủy phân là 2 giờ, tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút. Sau đó
Nguyên liệu đã nghiền nhỏ đông lạnh ( 100g )
Rã đông
Thủy phân bằng enzyme Protamex (N/NL=1/1, t0= 500C, pH tự nhiên, tg= 2h) Mẫu 1 (0,1%) Mẫu 2 (0,3%) Mẫu (0,5%) Mẫu4 (0,7%)
Thủy phân bằng enzyme Flavourzyme (E/NL=0,3%, t0=500C, pH tự nhiên, tg= 2h)
Bất hoạt enzyme
Lọc
Ly tâm
Dịch ly tâm
Xác định Hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa và NNH3,
Chọn tỷ lệ ezyme Protamex thích hợp Mẫu5 0,9% Lipid Bã lọc Cặn ly tâm
để hạ nhiệt độ xuống 500C rồi tiếp tục cho enzyme Flavourzyme vào 5 mẫu và tiến hành thủy phân tiếp ở pH tự nhiên, nhiệt độ thủy phân là 50oC, với tỷ lệ enzyme Flavourzyme là 0,3%, thời gian thủy phân là 2 giờ. Sau khi thủy phân, bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 15 phút rồi tiến hành lọc tách xương. Phần lỏng được đem đi ly tâm ở máy ly tâm. Tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút, thời gian ly tâm 30 phút rồi tách riêng các phần: lipid, dịch thủy phân và phần cặn ly tâm. Dịch thủy phân được đem đi xác định hiệu suất thu hồi Nitơ, Naa và NNH3. Từ đó chọn tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp so với nguyên liệu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme Protamex
Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme
Protamex
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm với 5 nhiệt độ thủy phân khác nhau là 40 oC,