Tải bản đầy đủ

NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN PROTEIN HÒA TAN CÓ KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA TỪ THỊT CÁ LÓC NUÔI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

NGUYỄN PHI VÂN

NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN PROTEIN HÒA TAN
CÓ KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA
TỪ THỊT CÁ LÓC NUÔI

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

NGUYỄN PHI VÂN
MSSV: B1306444


NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN PROTEIN HÒA TAN
CÓ KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA
TỪ THỊT CÁ LÓC NUÔI

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành: 52.54.01.01

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGS. TS. NGUYỄN VĂN MƯỜI

2017


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Ngành Công nghệ thực phẩm

Trường Đại học Cần Thơ

-3-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CÁM ƠN

Trải qua những năm tháng học tập và rèn luyện dưới mái trường Đại
học Cần Thơ. Thầy Cô là người đã dành bao tâm huyết cho sự nghiệp trồng
người, đã trang bị những hành trang quí báu cho chúng em vững bước vào
đời. Nhờ sự yêu thương chỉ bảo của Thầy Cô cùng với sự phấn đấu của bản
thân, hôm nay em đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, quý
Thầy Cô Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, quý Thầy Cô Bộ môn
Công nghệ thực phẩm đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ em trong suốt thời
gian học tập.


Xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Mười, người luôn
theo sát hướng dẫn tận tình trong quá trình thực hiện nghiên cứu, đã chỉ
dẫn, cung cấp những kiến thức cần thiết giúp em hoàn thành đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn Cô Trần Thanh Trúc, cố vấn học tập lớp Công
nghệ thực phẩm K39 A1, người Cô luôn hết mình quan tâm, lo lắng và giúp
đỡ sinh viên chúng tôi trong suốt quá trình học tập.
Con xin gửi lời cảm ơn thành kính đến Ba Mẹ và gia đình đã là chỗ
dựa vững chắc cho con vượt qua khó khăn.
Cám ơn anh Võ Hoàng Ngân - nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thực
phẩm đã truyền đạt nhiều kinh nghiệm, giúp đỡ tận tình về kiến thức cũng
như phương pháp học tập và nghiên cứu.
Xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị nghiên cứu sinh, anh chị học viên
cao học khóa 22 phòng thí nghiệm D006 và các bạn lớp Công nghệ thực
phẩm K39 đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ nhau trong quá trình thực hiện
nghiên cứu.
Lời cuối, xin được kính chúc quý Thầy, Cô của Bộ môn Công nghệ
thực phẩm luôn công tác tốt và tìm được nhiều niềm vui trong công việc.
Chúc các bạn lớp Công nghệ thực phẩm khóa 39 thành công sau khi tốt
nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày 15 tháng 5 năm 2017
Sinh viên

Ngành Công nghệ thực phẩm

-4-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

Nguyễn Phi Vân

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung, số liệu được trình bày trong luận
văn này là công trình nghiên cứu của tôi theo sự hướng dẫn của PGS. TS.
Nguyễn Văn Mười và các kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất
cứ luận văn cùng cấp nào khác.
Cần Thơ, ngày 15 tháng 5 năm 2017
Giảng viên hướng dẫn

Người viết

PGS. TS. Nguyễn Văn Mười

Ngành Công nghệ thực phẩm

Nguyễn Phi Vân

-5-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả thủy phân
protein hòa tan được trích ly từ thịt cá lóc nuôi để tạo ra sản phẩm có khả
năng kháng oxy hóa thông qua khả năng thu nhận gốc tự do DPPH bằng
enzyme thương mại alcalase (Novozyme). Trong phạm vi nghiên cứu, đề
tài đã tiến hành khảo sát hoạt tính enzyme alcalase bổ sung và thời gian
thủy phân thích hợp, ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ, pH của quá trình
thủy phân đến khả năng kháng oxy hóa của sản phẩm protein thủy phân thu
được. Kết quả nghiên cứu cho thấy, dịch protein thủy phân từ thịt cá lóc đạt
hiệu suất thủy phân là 33,56%, khả năng thu nhận gốc tự do cao nhất là
29,1% khi tiến hành thủy phân protein hòa tan ở nhiệt độ thủy phân 55ºC,
pH 8, hoạt tính enzyme alcalase bổ sung và thời gian thủy phân tương ứng
là 3.000 U/g protein và 4 giờ. Khả năng thu nhận gốc tự do DPPH cao cho
thấy tiềm năng rất lớn của việc phát triển các sản phẩm thủy phân protein
hòa tan từ thịt cá lóc có khả năng kháng oxy hóa.
Từ khóa: cá lóc, enzyme alcalase, kháng oxy hóa, protein hòa tan,
thủy phân.

Ngành Công nghệ thực phẩm

-6-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN...................................................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................iii
TÓM TẮT........................................................................................................iv
MỤC LỤC........................................................................................................v
DANH SÁCH BẢNG.....................................................................................vii
DANH SÁCH HÌNH.....................................................................................viii
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................ix
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề...............................................................................................1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu...............................................................................2
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................3
2.1 Tổng quan về nguyên liệu.......................................................................3
2.1.1 Giới thiệu chung về cá lóc................................................................3
2.1.2 Tình hình nuôi cá lóc ở Việt Nam....................................................4
2.1.3 Thành phần dinh dưỡng của cá lóc...................................................5
2.2 Tổng quan về protein thủy sản................................................................7
2.2.1 Sơ lược về protein............................................................................7
2.2.2 Đặc điểm của protein chất cơ...........................................................8
2.3 Khái quát về enzyme protease................................................................9
2.3.1 Tổng quan về enzyme protease............................................................9
2.3.2 Tổng quan về enzyme alcalase...........................................................11
2.4 Gốc tự do và chất kháng oxy hóa..........................................................12
2.5.1 Gốc tự do...........................................................................................12
2.5.2 Tổng quát về chất kháng oxy hóa......................................................13
2.5 Tổng quan về quá trình thủy phân bằng enzyme...................................14
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................23
3.1 Phương tiện nghiên cứu........................................................................23
3.1.1 Địa điểm, thời gian.........................................................................23
3.1.2 Thiết bị và dụng cụ.........................................................................23
3.1.3 Hóa chất sử dụng............................................................................23
3.1.4 Nguyên liệu....................................................................................24
3.2 Phương pháp nghiên cứu......................................................................24
3.2.1 Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu................................24
3.2.2 Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu..............................................24
3.3 Nội dung nghiên cứu.............................................................................25
3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát...................................................25
3.3.2 Chuẩn bị nguyên liệu.....................................................................26

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-7-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

3.3.3 Xác định các thành phần cơ bản của dịch trích protein hòa tan......27
3.3.4 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của hoạt tính alcalase bổ sung và thời
gian thủy phân đến khả năng kháng oxy hóa của chế phẩm protein từ thịt cá
lóc
...........................................................................................................
27
3.3.5 Thí nghiệm 2: Xác định nhiệt độ thủy phân protein hòa tan cho sản
phẩm có khả năng thu nhận gốc tự do cao..................................................28
3.3.6 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của việc điều chỉnh pH đến khả năng
thủy phân protein hòa tan cho sản phẩm có khả năng thu nhận gốc tự do cao
29
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................30
4.1 Thành phần hóa lý cơ bản dịch trích protein hòa tan............................30
4.2 Ảnh hưởng của hoạt tính alcalase bổ sung và thời gian thủy phân đến
khả năng kháng oxy hóa của chế phẩm protein từ thịt cá lóc..........................31
4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến khả năng kháng oxy hóa của chế
phẩm protein...................................................................................................34
4.4 Ảnh hưởng của việc điều chỉnh pH đến khả năng kháng oxy hóa của
dịch thủy phân.................................................................................................36
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.......................................................39
5.1 Kết luận.................................................................................................39
5.2 Đề nghị.................................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................40
PHỤ LỤC 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH........................................49
PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊ......................................54

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-8-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của cá lóc.........................................................7
Bảng 2.2: Thành phần dinh dưỡng có trong 100 mL dịch trích ly từ thịt cá lóc 8
Bảng 2.3: Thành phần acid amin trong protein thịt cá lóc.................................8
Bảng 2.4: Tính chất của enzyme alcalase........................................................14
Bảng 2.5: Bậc phản ứng so với nồng độ cơ chất.............................................19
Bảng 2.6: pH tối ưu của một số enzyme.........................................................22
Bảng 3.1: Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu................................27
Bảng 4.1: Thành phần hóa lý của thịt cá lóc nuôi...........................................34
Bảng 4.2: Thành phần hóa lý cơ bản của dịch trích protein hòa tan................34
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của hoạt tính enzyme bổ sung và thời gian thủy phân
đến hiệu quả thủy phân protein hòa tan từ thịt cá lóc nuôi..............................36
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của hoạt tính enzyme bổ sung và thời gian thủy phân
đến khả năng thu nhận gốc tự do DPPH của dịch protein thủy phân..............38
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất thủy phân dịch
protein hòa tan từ thịt cá lóc nuôi....................................................................40
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của việc điều khiển pH đến hiệu suất thủy phân protein
hòa tan từ thịt cá lóc nuôi................................................................................42

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-9-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Cá lóc (Channa striata)................................................................4
Hình 2.2: Sơ đồ enzyme protease thủy phân protein...................................11
Hình 2.3: Cơ chế xúc tác của endopeptidase và exopeptidase....................12
Hình 2.4: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng thủy phân của
enzyme........................................................................................................ 20
Hình 2.5: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến phản ứng thủy phân của
enzyme........................................................................................................ 21
Hình 3.1: Fillet thịt cá lóc...........................................................................28
Hình 3.1: Sơ đồ thí nghiệm tổng quát quá trình thủy phân protein hòa tan 30
Hình 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến khả năng kháng oxy hóa
của dịch protein hòa tan từ thịt cá lóc nuôi.................................................41
Hình 4.2: Ảnh hưởng của việc điều chỉnh pH thủy phân đến khả năng thu
nhận gốc tự do của dịch protein hòa tan từ thịt cá lóc nuôi.........................43
Hình 4.3: Protein hòa tan và dịch protein thủy phân từ thịt cá lóc nuôi......44

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-10-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long
ha

Hecta

NTTS

Nuôi trồng thủy sản

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

w/v

khối lượng / thể tích

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-11-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Ngành Công nghệ Thực phẩm

Trường Đại học Cần Thơ

-12-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề

Những năm gần đây, các nhà khoa học ngày càng quan tâm tìm hiểu
về tác động của những nguồn thực phẩm có khả năng chống oxy hóa đến
sức khỏe con người. Các căn bệnh nguy hiểm như ung thư, Parkinson,
Alzeheimer, xơ vữa động mạch, suy tim, viêm loét dạ dày hay nhồi máu cơ
tim đều có nguyên nhân từ stress oxy hóa (Halliwell and Barry, 2007;
Singh et al., 1995). Stress oxy hóa là hiện tượng xuất hiện trong cơ thể sinh
vật khi có sự mất cân bằng giữa việc sản xuất các gốc tự do (reactive
oxygen species - ROS) và hoạt động của các chất thu nhận gốc tự do hay
chất kháng oxy hóa (Lại Thị Ngọc Hà và Vũ Thị Thư, 2009). Các chất
kháng oxy hóa là các chất có khả năng làm chậm, ngăn cản hay đảo ngược
quá trình oxy hóa các chất có trong cơ thể một cách trực tiếp hay gián tiếp.
Trong điều kiện bình thường, hệ thống chống oxy hóa nội sinh có thể loại
bỏ các phản ứng oxy hóa thông qua enzyme (như superoxyde dismutase và
glutathione peroxydase) và phi enzyme chống oxy hóa (chẳng hạn như
vitamin, nguyên tố vi lượng, coenzyme). Tuy nhiên trong một số trường
hợp, chất nội sinh trong hệ thống thất bại trong việc bảo vệ cơ thể chống lại
các phản ứng với gốc tự do. Điều này mang lại sự cần thiết của chất chống
oxy hóa tổng hợp và tự nhiên, vẫn có khả năng ngăn chặn quá trình oxy hoá
và tác hại của nó.
Protein có nguồn gốc từ động vật sau quá trình thủy phân bởi enzyme
cho các hoạt tính sinh học đa dạng (Bahareh et al., 2010). Ngoài ra, các
chất chống oxy hóa tự nhiên từ thực phẩm an toàn cho sức khỏe và rất ít tác
dụng phụ là một tiềm năng để bổ sung cho cơ thể. Một số peptide từ thành
phần protein đã được tìm thấy có hoạt tính sinh học, khả năng chống oxy
hóa của chúng đã được nghiên cứu rộng rãi (Marcuse, 1960). Protein thủy
phân từ thủy sản, cụ thể như cá là sản phẩm của quá trình thủy phân cơ thịt
cá hay phụ phẩm của quá trình chế biến sản phẩm từ cá bởi enzyme cho sản
phẩm có giá trị dinh dưỡng, sinh học cao. Hơn nữa, các peptide có khả
năng chống oxy hóa từ quá trình thủy phân protein cá có khối lượng phân
tử thấp, được coi là an toàn, dễ hấp thu, giá thành thấp và hoạt tính cao
(Sarmadi and Ismail, 2010; Mendis et al., 2004).
Ngành Công nghệ Thực phẩm

-13-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

Mặt khác, đồng bằng sông Cửa Long (ĐBSCL) đang phát triển việc
nuôi cá lóc với diện tích và sản lượng ngày càng tăng. Thịt cá lóc được biết
đến là một trong những thực phẩm có giá trị dinh dưỡng tốt, với hàm lượng
protein cao, lipid thấp, nhiều chất khoáng và vitamin. Nghiên cứu gần đây
nhất của Muhammad (2014) cho thấy có thể trích ly protein hòa tan - điển
hình là albumin từ thịt cá lóc để sản xuất ra chế phẩm giàu protein với hàm
lượng albumin lên đến 20,80% và hàm lượng lipid thấp 1,78%. Đồng thời,
trong ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm surimi lượng protein hòa tan
được loại bỏ ra nhằm tăng sự tạo gel, tăng sự ổn định và tính chất chức
năng của protein trong surimi (Hultin et al., 2005; Hultin and Kelleher,
1999). Thành phần protein này nếu được thu hồi và sử dụng như một chế
phẩm sinh học hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn đến giải vấn đề
giảm chi phí quản lý chất thải, giảm tác động môi trường. Điều này cũng
mở ra triển vọng rất lớn trong việc thủy phân dịch protein hòa tan bằng
enzyme để tạo ra các sản phẩm thực phẩm có khả năng ứng dụng để hạn
chế sự oxy hóa và các biến đổi do sự oxy hóa trên sản phẩm, kéo dài thời
gian sử dụng (Herpandi et al., 2011). Trong số các enzyme thủy phân
protein, Alcalase cho phép điều chỉnh dễ dàng độ thủy phân, tiến trình thủy
phân đơn giản do khoảng pH và nhiệt độ thích hợp khá rộng. Nhiệt độ hoạt
động của alcalase tương đối cao cùng với tối thích trong môi trường kiềm
giúp hạn chế đáng kể sự phát triển vi sinh vật trong quá trình thủy phân
(Salawanee et al., 2013). Việc chọn enzyme alcalase cũng dựa trên đặc tính
của nó cho khả năng không hút nước của các acid amin vào giai đoạn cuối,
dẫn đến sản phẩm thủy phân không có vị đắng (AdlerNissen, 1986), đồng
thời sản phẩm có sự cân bằng tốt các acid amin thiết yếu (Kristinsson and
Rasco, 2000).
Chính vì vậy, nghiên cứu thủy phân protein hòa tan có khả năng kháng
oxy hóa từ thịt cá lóc nuôi được tiến hành giúp mở ra các tiềm năng phát
triển cho các chế phẩm có hoạt tính sinh học từ protein hòa tan được trích
ly của cá lóc nuôi.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu khảo sát một số yếu tố ảnh
hưởng đến hiệu quả thủy phân protein hòa tan được trích ly từ thịt cá lóc
nuôi bằng enzyme alcalase nhằm tạo ra sản phẩm có khả năng kháng oxy
Ngành Công nghệ Thực phẩm

-14-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

hóa cao.
Trên cơ sở mục tiêu chính đã đề ra, đề tài tiến hành các nội dung
nghiên cứu chủ yếu sau:
-

Xác định hiệu quả thu nhận protein hòa tan từ thịt cá lóc.

-

Xác định hoạt tính enzyme alcalase bổ sung, thời gian, nhiệt độ và
pH thích hợp cho quá trình thủy phân protein hòa tan tạo sản phẩm
có hiệu quả kháng oxy hóa cao.

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-15-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1 Giới thiệu chung về cá lóc
Cá lóc là loài cá nước ngọt, có thể sống ở các vùng nước lợ với độ
mặn nhỏ hơn 15% (Trương Thủ Khoa và Trần Thị Thu Hương, 1993). Đây
là loài cá nước ngọt có hàm lượng dinh dưỡng có giá trị cao, là nguồn thực
phẩm được nhiều người ưu thích như cơ thịt trắng, rắn chắc và ít xương.
Đây là loài cá có giá trị cao trong chế biến thực phẩm và nuôi trồng thủy
sản ở Châu Phi và nhiều quốc gia trên thế giới (Teugels et al., 1984).
Tên khoa học của cá lóc là Channa striata. Hệ thống phân loại cá lóc
(Nelson, 1994; trích dẫn bởi Walter et al., 2004), cá lóc được xác định như
sau:
Giới: Animalia
Ngành: Chordata
Lớp: Actinopterigii
Phân lớp: Neopterygii
Bộ: Perciformes
Phân bộ: Channoidei
Họ: Channidae
Chi: Channa
Loài: C. striata

Hình 2.1: Cá lóc (Channa striata)
(Nguồn: http://www.fao.org/fishery/species/3062/en, truy cập ngày 25/3/2017)

Theo kết quả nghiên cứu hình học hiện nay đã công bố, trên thế giới
Ngành Công nghệ Thực phẩm

-16-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

cá lóc gồm có 30 loài. Tập trung chủ yếu ở các vùng nhiệt đới như Châu
Phi và Châu Á. Tuy nhiên, chúng cũng được tìm thấy ở vùng ôn đới như
miền bắc Trung Quốc (Wee, 1982). Cá lóc họ Channidae gồm 2 giống
Channa hiện biết có 27 loài phân bố chủ yếu ở Châu Á và họ Parachanna
hiện biết có 3 loài ở khu vực Châu Phi (Teugels and Daget, 1984).
Cá lóc phân bố ở Việt Nam chỉ có duy nhất một giống Channa gồm 8
loài: cá Trèo đồi (Channa asiatica), cá Lóc bông (Channa micropeltes), cá
Chuối (Channa maculata), cá Quả (Channa striata), cá Dày (Channa
lucius), cá Lóc đen (Channa melasoma), cá Chành dục (Channa orientalis)
và cá Tràu mắt (Channa marulius) sống chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu
Long và đồng bằng sông Hồng (Nguyễn Văn Hảo, 2005). Riêng đồng bằng
sông Cửu Long có 4 loài phân bố trong tự nhiên là: cá Chành dục (Channa
gachua), cá dày (Channa lucius), cá lóc đen (Channa striata), cá lóc bông
(Channa micropeltes). Nhưng chỉ có 2 loài cá lóc đen (Channa striata) và
cá lóc bông (Channa micropeltes) hiện là các đối tượng nuôi chính trong cơ
cấu đàn cá lóc nuôi ở Đồng bằng sông Cửu Long (Lê Xuân Sinh và Đỗ
Minh Chung, 2010; Trương Thủ Khoa và Trần Thị Thu Hương, 1993).
Môi trường sống phổ biến của cá lóc ở đồng ruộng, kênh rạch, ao hồ,
đầm, sông, thích nghi được cả với môi trường nước đục, nước lợ, có thể
chịu đựng được ở nhiệt độ trên 30°C (Trương Thủ Khoa và Trần Thị Thu
Hương, 1993). Chúng thích nghi với môi trường xung quanh rất mạnh, nhờ
có cơ quan hô hấp phụ nên có thể hít thở được oxy trong không khí. Ở vùng
nước có hàm lượng oxy thấp cũng vẫn sống được, có khi không cần nước
chỉ cần da và mang cá có độ ẩm nhất định vẫn có thể sống được thời gian
khá lâu.
Kích thước tương đối của cá lóc khoảng 17 cm, một số loài có kích
thước lớn hơn. Cấu trúc ống tiêu hóa gồm mõm ngắn, răng bén nhọn, răng
hàm dưới và vòm miệng có xen kẽ một số răng chó, răng hàm trên không
có, ruột ngắn và có dạ dày (Trương Thủ Khoa và Trần Thị Thu Hương,
1993). Cá lóc thuộc loại cá dữ, thức ăn chủ yếu là cá, ếch, rắn, côn trùng,
giun đất, nòng nọc, và giáp xác (Nguyễn Văn Thường, 2004). Trong điều
kiện nhân tạo, cá lóc cũng sử dụng nguồn thức ăn chế biến làm thực phẩm
(Trần Đắc Định và ctv., 2013). Đặc điểm ăn của cá lóc có ảnh hưởng đáng

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-17-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

kể đến sự hình thành chất béo trong thịt cá, trong nội tạng và cả hoạt động
của hệ enzyme tiêu hóa của cá lóc. Theo Odo et al. (2012) cá lóc là một
trong những nguồn protein rẻ nhất nên nó trở thành nguồn cung cấp thực
phẩm có giá trị, phổ biến ở Ấn Độ, Trung Quốc, Đông Nam Á và một số
quốc gia Châu Phi.
2.1.2 Tình hình nuôi cá lóc ở Việt Nam
Tại Đồng bằng sông Cửu Long nghề nuôi cá lóc phát triển từ những
năm 1950 chủ yếu tại 2 tỉnh An Giang và Đồng Tháp (Long et al., 2004) .
Cá lóc đen được nuôi từ giữa thập niên 1990 đến nay cá lóc là một trong
những đối tượng nuôi nước ngọt chính ở ĐBSCL ngoài cá tra, cá điêu hồng
và tôm càng xanh (Lê Xuân Sinh và Đỗ Minh Chung, 2010).
Những năm gần đây, trong chương trình đa dạng hóa các sản phẩm
nước ngọt thì cá lóc là một trong những đối tượng nuôi phổ biến với nhiều
mô hình nuôi khác nhau như thâm canh, bán thâm canh và kết hợp (Đỗ Thị
Thanh Hương và Ngô Tú Trinh, 2013). Theo số liệu của Tổng cục thống kê
thủy sản tháng 11 năm 2011, diện tích nuôi thủy sản cả nước năm 2010 là
1.066.000 ha và sản lượng thủy sản nuôi trồng cả nước đạt 2.706.800 tấn
tăng cao so với năm 2007 diện tích nuôi thủy sản cả nước là 1.018.800 ha
và sản lượng thủy sản nuôi trồng chỉ đạt 2.124.600 tấn. Từ đó cho thấy cá
lóc là đối tượng nuôi chủ lực ở ĐBSCL, là nguồn tiêu thụ lớn trong nước
theo sau cá tra. Tuy nhiên, chính sự phát triển của diện tích nuôi cá lóc và
nhu cầu tiêu thụ cá lóc trên thị trường tăng mạnh dẫn đến một lượng lớn
phụ phẩm giàu protein của ngành công nghiệp chế biến thủy sản bị loại bỏ
mà không được quan tâm thu hồi, như lượng protein hòa tan loại bỏ trong
quá trình sản xuất surimi nếu không có biện pháp tận dụng sẽ gây ô nhiễm
môi trường. Ngoài ra, việc nuôi trồng với số lượng nhiều, ồ ạt như thế sẽ
dẫn đến hậu quả ứ đọng đầu ra và giá cá lóc thương phẩm sẽ bị giảm xuống
do vấn đề cung vượt cầu có thể ảnh hưởng đến lợi nhuận của người nuôi cá.
Vì thế, việc nghiên cứu tận dụng và phát triển nguồn phụ phẩm từ công
nghiệp chế biến các sản phẩm từ cá lóc nuôi ở khu vực ĐBSCL cụ thể là
nghiên cứu thủy phân dịch trích protein hòa tan từ thịt cá lóc nuôi không
những mang lại giá trị kinh tế và góp phần bảo vệ môi trường và đa dạng
hóa các sản phẩm từ loài cá có giá trị dinh dưỡng cao.

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-18-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

2.1.3 Thành phần dinh dưỡng của cá lóc
Cá lóc là loài thủy sản có giá trị dinh dưỡng cao, được coi là nguồn
thực phẩm có giá trị y học cao, rất tốt cho sức khỏe con người bởi vì nó
chứa rất nhiều các acid amin và các acid béo (Haniffa et al., 2014). Những
yếu tố như giống loài, mùa vụ khai thác, thời tiết, vùng miền, điều kiện sinh
trưởng…ảnh hưởng quyết định đến thành phần dinh dưỡng của cá lóc.
Thành phần dinh dưỡng của cá lóc bao gồm protein, lipid, nước và các
thành phần khác (muối vô cơ, carbohydrate và hocmon…). Thành phần
dinh dưỡng cá lóc được biểu hiện ở Bảng 2.1.
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của cá lóc
Thành phần
Giá trị
Protein (%)
16,9±0,7
Lipid (%)
1,7±0,9
Ẩm (%)
75,3±4,2
Tro (%)
1,0±0,3
Potassium (K, mg%)
242,1±34,7
Sodium (Na, mg%)
63,7±4,6
Calcium (Ca, mg%)
108,3±14,4
Phosphate (P, mg%)
465,5±72,6
Sắt (Fe, mg%)
0,5±0,1
(Nguồn: Wimalasena and Jayasuriya, 1996)

Nước tham gia vào các phản ứng sinh hóa, quá trình khuếch tán trong
cá, tạo điều kiện vi sinh vật phát triển (Trần Như Khuyên và Nguyễn Thanh
Hải, 2007). Hàm lượng nước chiếm khoảng 55÷83%, đóng vai trò quan
trọng trong hoạt động sống và chất lượng cá.
Chất béo trong cá chứa một số vitamin (A, D), là chất xây dựng tế bào
và trao đổi chất. Đồng thời, do chứa nhiều acid béo không no nên kém, dễ
bị oxy hóa nên khó bảo quản (Lê Văn Hoàng, 2004).
Hàm lượng protein trong cá dao động trong khoảng 16÷20%
(Tranggono, 1991), protein từ thịt cá lóc dễ tiêu hóa và dễ hấp thu hơn
protein từ thịt động vật khác. Trong đó bao gồm protein cấu trúc, protein
mô liên kết và protein tương cơ. Protein chất cơ bao gồm một số lượng lớn
các protein hòa tan (albumin, myoalbumin, globulin, myoglobulin…),
heme-protein và các enzyme khác nhau tham gia vào quá trình chuyển hóa
tế bào (Harris, 1990). Các protein này có đặc tính là tan được trong nước,
Ngành Công nghệ Thực phẩm

-19-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

tan trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion thấp. Đặc biệt, hàm
lượng đáng kể albumin có khả năng chống oxy hoá, ngăn chặn và phản ứng
với các gốc tự do (Tranggono, 1991). Thành phần dinh dưỡng trong 100
mL dịch trích cá lóc được liệt kê trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Thành phần dinh dưỡng có trong 100 mL dịch trích ly từ thịt cá lóc
Thành phần
Hàm lượng
Protein (g)
3,36±0,29
Albumin (g)
2,17±0,14
Chất béo tổng số (g)
0,77±0,66
Glucose tổng (g)
0,07±0,02
Zn (mg)
3,34±0,8
Fe (mg)
0,2±0,09
Cu (mg)
2,34±0,98
(Nguồn: Santoso, 2009)

Sản phẩm trích từ cá lóc có các thành phần hóa sinh như acid amin và
các acid béo có vai trò quan trọng trong tổng hợp collagen hỗ trợ lành da
mà đặc biệt là glycine. Trong cá lóc cũng có chứa acid arachidonic và các
chuỗi acid béo không no có vai trò vô cùng quan trọng trong việc chữa lành
các vết thương (Zubaidah et al., 2015). Thành phần acid amin trong cá lóc
cũng có giá trị y học cao, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm đau và
quá trình chữa lành các vết thương (Ma and Mj, 2012). Thành phần acid
amin trong protein thịt cá lóc Bảng 2.3.
Bảng 2.3: Thành phần acid amin trong protein thịt cá lóc
Thành phần
Hàm lượng (mg/g)
Arginine
360
Phenylalanine
230
Histidine
130
Isoleucine
320
Leucine
470
Lysine
560
Methionine
180
Cysteine
70
Threonine
280
Tyrosine
190
Tryptophan
60
Valine
330
(Nguồn: Santoso, 2009)

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-20-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

2.2 Tổng quan về protein thủy sản
2.2.1 Sơ lược về protein
Protein là thành phần cơ bản cấu tạo nên tế bào và đơn vị cơ bản của
cơ thể sống. Protein là nền tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh
vật (Lê Ngọc Tú và ctv, 2004). Protein là những đại phân tử được cấu tạo
theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là acid amin, chúng kết hợp với
nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (còn được gọi là chuỗi
polypeptide), các chuỗi này có thể xoắn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo
thành các cấu trúc không gian khác nhau của protein. Theo Phan Thị Thanh
Quế (2005) thì các acid amin trong chuỗi polypeptide của cá chứa đầy đủ
các acid amin thiết yếu không thể thay thế như lysine và các acid amin có
chứa lưu huỳnh (methionine, cysteine).
Protein được phân nhóm theo nhiều nguyên tắc khác nhau, như dựa
vào hình dạng, tính tan hoặc chức năng, thành phần hóa học để phân nhóm
protein. Dựa vào khả năng hòa tan, protein cơ được chia thành 3 nhóm:
protein chất cơ (protein tương cơ) tan trong nước hoặc dung dịch muối
loãng, protein tơ cơ (protein cấu trúc) tan trong dung dịch muối nồng độ
cao và stroma protein hay còn gọi là protein liên kết không tan trong nước,
dung dịch muối cả loãng và đặc (Lawrie, 1991).
2.2.1.1 Protein tơ cơ (Myofibrillar protein)

Chiếm 55 ÷ 60% tổng protein mô cơ (Asghar et al.,1985). Protein tơ
cơ bao gồm myosin, actin, actomyosin, tropomyosine, troponin,… trong đó
myosin chiếm khoảng 55% (Nguyễn Văn Mười, 2006). Các protein này hòa
tan trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion khá cao (<0,5 M)
(Huss, 1995). Các protein cấu trúc có chức năng co rút đảm nhận các hoạt
động của cơ, actin và myosin tham gia trực tiếp vào quá trình co duỗi cơ
(Nguyễn Thị Thu Thủy, 2011).
2.2.1.2 Protein mô liên kết (Stroma protein)

Protein mô liên kết, màng cơ hay stroma protein chiếm khoảng
3÷10% tổng lượng protein của cá. Collagen và elastine là hai thành phần cơ
bản của màng cơ. Các protein này có trong thành phần của chất cơ và màng
liên kết bao bọc sợi cơ. Màng cơ có thể ở dạng chặt chẽ, dày đặc hay lỏng
lẻo tùy thuộc vào thành phần và sự liên kết của các tế bào và của các sợi cơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm

-21-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

hiện diện (Nguyễn Văn Mười, 2006). Protein này không tan trong nước,
trong dung dịch kiềm và trong dung dịch muối trung tính. Protein mô liên
kết có giá trị dinh dưỡng kém hơn so với protein cấu trúc và protein tương
cơ (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2011).
2.2.1.3 Protein chất cơ

Protein chất cơ chiếm 30% đến 35% tổng protein cơ và chiếm khoảng
5% khối lượng mô cơ (Asghar et al., 1985), gồm albumin, myoalbumin,
globulin, myoglobulin và các enzyme (Haard et al., 1994; Kijowski, 2001).
Các protein này có đặc tính là tan được trong nước, tan trong dung dịch
muối trung tính có nồng độ ion thấp (Masuelli, 2013). Protein tương cơ bị
đông tụ khi đun nóng ở nhiệt độ trên 50°C (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2011;
Phan Thị Thanh Quế, 2005).
2.2.2 Đặc điểm của protein chất cơ
Có khoảng 200 loại protein được biết đến trong protein chất cơ, mà
phần lớn là các enzyme glycoglytic giữ vai trò điều khiển các phản ứng
enzyme trong mô cơ (Kijowski, 2001). Tuy nhiên, protein chất cơ chủ yếu
của cá là các enzyme tham gia quá trình đường hóa giống như ở động vật
hữu nhũ (Nakagawa et al., 1988). Một thành phần quan trọng của protein
chất cơ là protein albumin. Albumin là một loại protein quan trọng, chiếm
60% trong tổng thành phần có trong huyết tương (Murray et al., 1999).
Cá lóc là một nguồn tài nguyên sinh học có giá trị kinh tế cao, do chứa
hàm lượng đáng kể albumin (Asfar et al., 2007; Tawali et al., 2012;
Mustafa, et al., 2012; Sulistiyati, 2010). Dịch trích protein hòa tan có chứa
albumin và chất dinh dưỡng khác là tiềm năng trong việc cải thiện tình
trạng giảm albumin (Suprayitno et al., 2009; Santoso et al., 2009). Dịch
trích protein hòa tan từ cá lóc được sử dụng phổ biến hiện nay với các tác
dụng quan trọng trong y học tổng hợp mô, làm lành vết thương và ức chế
sản xuất các gốc tự do có tác dụng trong y học như chất chống lão hóa
(Mustafa et al., 2012).
Protein chất cơ là thành phần thường bị loại bỏ trong quá trình chế
biến các sản phẩm dạng gel (surimi) thông qua các công đoạn rửa do sự ảnh
hưởng của chúng đến màu sắc, độ bền gel và khả năng giữ nước của sản
phẩm (Go and Hwang, 1995; Kim et al., 2005; Jafarpour and Gorczyca,
Ngành Công nghệ Thực phẩm

-22-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

2009). Do đó, quá trình sản xuất các sản phẩm dạng gel sẽ thải ra một
lượng lớn các protein chất cơ làm ảnh hưởng đến môi trường. Tuy nhiên, do
đây là thành phần protein có giá trị dinh dưỡng cao, chủ yếu là các thành
phần protein hòa tan trong nước nên việc nghiên cứu thu hồi thành phần
này rất được quan tâm.
2.3 Khái quát về enzyme protease
2.3.1 Tổng quan về enzyme protease
Trong cơ thể sống (các tế bào) luôn xảy ra quá trình trao đổi chất. Quá
trình trao đổi chất là tập hợp các quy luật của rất nhiều phản ứng hóa học
khác nhau. Enzyme là các hợp chất protein xúc tác cho các phản ứng hóa
học đó. Chúng có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng hóa học nhất
định.
Enzyme có tính đặc hiệu cao và tính chọn lọc khi tác dụng lên cơ chất.
Mức độ đặc hiệu của enzyme là khác nhau và được chia ra thành các mức
độ khác nhau: đặc hiệu tuyệt đối, đặc hiệu tương đối, đặc hiệu nhóm và đặc
hiệu quang học. Chúng có phân tử lượng rất lớn (20.000 đến 1.000.000
dalton, chiếm khoảng 5% của tổng cộng protein tạo ra). Enzyme có cấu trúc
rất đặc biệt liên quan đến bộ phận đặc hiệu gọi là trung tâm hoạt động. Mỗi
enzyme thường có một trung tâm hoạt động. Trung tâm hoạt động thường
là một phức hoặc một nhóm liên kết chặt chẽ với phần protein của enzyme.
Các acid amin thường tìm thấy ở trung tâm hoạt động là cysteine, histidine,
serine, aspartic acid, glutamic acid và lysine (Nguyễn Công Hà và Lê
Nguyễn Đoan Duy, 2011).
Protease là nhóm enzyme xúc tác phản ứng thủy phân liên liên kết
peptide trong phân tử protein, chúng có thể được tìm thấy trong các cơ thể
sống (động vật, thực vật và vi sinh vật) (Nguyễn Công Hà, 2014). Ngoài ra,
protease còn có khả năng thủy phân các liên kết ester, tham gia chuyển vị
các gốc acid amin (Cao Thị Mỹ Hội, 2011). Phản ứng thủy phân protein
bằng enzyme protease có thể được biểu diễn như Hình 2.1.

Ngành Công nghệ Thực phẩm

-23-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 2.2: Sơ đồ enzyme protease thủy phân protein
(Nguồn: Barrett, 2001)

Việc phân loại nhóm enzyme protease được thay đổi qua các thời kỳ
(Barrett, 2001). Theo Grassmann and Dyckerhoff (1928, trích dẫn bởi
Barrett, 2001) protease phân chia thành proteinase và peptidase. Dựa vào vị
trí liên kết peptide trong phân tử protein có thể chia protease thành
endopeptidase (protease nội phân) và exopeptidase (protease ngoại phân).
Cơ chế xúc tác của endopeptidase và exopeptidase được thể hiện ở Hình
2.3.

Hình 2.3: Cơ chế xúc tác của endopeptidase và exopeptidase
(Nguồn: Đặng Thị Đăng Phương, 2005)

Theo cơ chế thủy phân, protease được phân thành hai lại
endopeptidases và exopeptidases. Endopeptidase thủy phân chuỗi
polypeptide tại các liên kết peptide nhạy cảm vị trí giữa mạch để tạo ra các
đoạn peptide ngắn hơn. Trong khi đó, exopeptidase xúc tác thủy phân liên
kết peptide ở đầu N hoặc đầu C tự do để tạo ra các acid min tự do (AdlerNissen, 1993).
Một số tác giả chia protease thành 3 nhóm dựa vào pH hoạt động của
chúng bao gồm protease acid, protease trung tính và protease kiềm. Trong
Ngành Công nghệ Thực phẩm

-24-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 39 – 2017

Trường Đại học Cần Thơ

đó, protease acid có pH tối thích trong khoảng 2÷5; protease trung tính có
pH tối thích khoảng hẹp 6,0÷7,5 không bền ở nhiệt độ cao và mất hoạt tính
khi có sự hiện diện protease kiềm. Protease kiềm có pH tối thích trong
khoảng 8÷11. Những protease kiềm là nhóm được quan tâm khá nhiều, vì
có thể sử dụng chúng như những chất phụ gia trong quá trình thuộc da,
trong chất giặt tẩy, xử lý chất thải môi trường (Đặng Thị Đăng Phương,
2005).
Dựa vào cơ chế tác động, cấu trúc của trung tâm hoạt động của
enzyme, có thể chia protease thành 4 nhóm: serine protease (EC 3.4.21),
cysteine protease (EC 3.4.22), aspartic protease (EC 3.4.23) và metallo
protease (EC 3.4.24). Trong đó, hai hệ serine protease và cysteine protease
có khả năng thủy phân liên kết ester và liên kết amide của các dẫn xuất của
các amino acid. Ngược lại các hệ metallo protease, aspartic protease thường
không có hoạt tính esterase và amidase đối với các dẫn xuất của acid amin
(Nguyễn Công Hà, 2014).
Protease cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ
mức độ tế bào, cơ quan đến cơ thể nên được bố rộng rãi trên nhiều đối
tượng từ động vật thường trong các cơ quan như gan, dạ dày bê… đến thực
vật như đu đủ, dứa…và vi sinh vật như vi khuẩn, nấm…So với protease
động và thực vật, protease từ vi sinh vật có những đặc điểm khác biệt. Như
là hệ protease từ vi sinh vật là hệ thống rất phức tạp bao gồm nhiều enzyme
rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân tử nên rất khó
tách ra dưới dạng tinh thể đồng nhất. Cũng vì thế mà protease từ vi sinh vật
thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thủy phân triệt để và đa
dạng. Protease là nhóm enzyme quan trọng nhất trong ngành công nghiệp
enzyme, chiếm khoảng 60% thị trường enzyme được tìm thấy trong thực
vật, động vật và cả vi sinh vật (Sawant and Nagendran, 2014; Motyan et
al., 2013).
2.3.2 Tổng quan về enzyme alcalase
Alcalasae là một enzyme nội bào được tìm thấy lần đầu tiên vào năm
1960, là enzyme có đặc tính thủy phân protein được sản xuất từ quá trình
lên men chìm Bacillus lichenniformis. Thành phần chính của enzyme này là
Subtilisin A thuộc nhóm serine S8 endoproteinase (Karl, 2004).
Ngành Công nghệ Thực phẩm

-25-

Khoa Nông nghiệp & SHƯD


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×