Ảnh hưởng của nhiệt độ cao kết hợp thủy phân bằng alkaline đến hiệu quả thu nhận bột khoáng giàu calcium từ xương cá lóc (Channa striata)

- Dịch đạm, đầu cá lóc, flavourzyme, thủy phân.
- Nghiên cứu sản xuất dịch đạm thủy phân từ đầu cá lóc bằng enzyme flavourzyme được thực hiện gồm bốn thí nghiệm (i) ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu: nước (1:0,3.
- (iii) thời gian thủy phân và 36 giờ) và (iv) nhiệt độ thủy phân và 70 o C) đến chất lượng dịch đạm thủy phân.
- Kết quả cho thấy dịch đạm thủy phân có hàm lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân cao nhất lần lượt là 6,49 g/L.
- 42,5% và 39,1% trong khi hàm lượng ammonia thấp nhất l à 0,205 g/L khi đầu cá lóc được thủy phân với tỷ lệ nguyên liệu: nước là 1: 0,8 và tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu là 0,6% trong 30 giờ ở nhiệt độ 50 o C..
- Việc sử dụng enzyme protease để thủy phân protein từ nguyên liệu và phụ phẩm thủy sản thu hồi protein đã và đang được xem là một trong những phương pháp hiệu quả nhất.
- Các enzyme được sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu thủy phân là alcalase, flavourzyme, neutrase, protamex và kojizyme (Nguyen et al., 2011).
- Trong đó, enzyme flavourzyme có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus oryzae (Kamnerdpetch et al., 2007) và có cả hai hoạt tính endoprotease và exoprotease nhưng chủ yếu là exoprotease, nên khả năng thủy phân protein cao trong điều kiện trung tính hoặc acid nhẹ.
- Nhờ vào hoạt tính exoprotease của flavourzyme, có thể làm giảm vị đắng của sản phẩm thủy phân và vị ngọt đạm của sản phẩm được nâng lên (Chiang et al., 2019).
- Do đó, nhiều nghiên cứu sử dụng enzyme flavourzyme trong thủy phân protein từ nguyên liệu thủy sản đã được thực hiện như Đỗ Trọng Sơn và ctv.
- Đỗ Thị Thanh Thủy và Nguyễn Anh Tuấn (2017) đã ứng dụng hỗn hợp alcalase và flavourzyme để thủy phân cá nục gai (Decapterus ruselli) thu hồi dịch đạm thủy phân.
- Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu ứng dụng enzyme flavourzyme thủy phân đầu cá lóc thu hồi protein.
- ‘‘Nghiên cứu chế độ thủy phân đầu cá lóc (Channa striata) thu hồi dịch đạm bằng enzyme flavourzyme’’ được thực hiện nhằm sản xuất sản phẩm dịch đạm đạt chất lượng dinh dưỡng tốt, tận dụng và nâng cao giá trị kinh tế phụ phẩm cá lóc, đồng thời giảm ô nhiểm môi trường..
- Tiến hành thủy phân với một nhân tố tỷ lệ đầu cá xay: nước là 1:0,3.
- Sử dụng ethanol như chất phòng thối trong quá trình thủy phân theo nghiên cứu của Lý Thị Minh Phương (2011).
- Điều kiện thủy phân cố định là tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu là 0,6%, thời gian 24 giờ, nhiệt độ 50°C và pH tự nhiên của nguyên liệu (pH 6,5-6,9)..
- Tiến hành phân tích các chỉ tiêu như hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitrogen trong phần dịch đạm nhằm tìm được tỷ lệ đầu cá so với nước thích hợp nhất..
- Điều kiện thủy phân cố định là thời gian 24 giờ, nhiệt độ 50°C và pH tự nhiên của nguyên liệu (pH 6,5-6,9).
- Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến chất lượng dịch đạm từ đầu cá lóc.
- Thí nghiệm được thực hiện với 1 nhân tố thời gian thủy phân thay đổi lần lượt là và 36 giờ.
- Điều kiện thủy phân cố định là nhiệt độ 50°C và pH tự nhiên của nguyên liệu (pH 6,5-6,9).
- Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến chất lượng dịch đạm từ đầu cá lóc.
- Thí nghiệm được thực hiện với 1 nhân tố nhiệt độ thủy phân và 70ºC).
- Thủy phân ở pH tự nhiên của nguyên liệu (pH 6,5-6,9).
- Hàm lượng protein của nguyên liệu đầu cá lóc và dịch thủy phân được xác định theo AOAC (2016).
- Độ thủy phân (DH.
- Hiệu suất thu hồi nitrogen (NR.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với nước đến chất lượng dịch đạm thủy phân từ đầu cá lóc.
- Quá trình thủy phân là quá trình phá vỡ các liên kết peptide khi có mặt của nước.
- Do liên kết peptide là liên kết bền nên quá trình thủy phân cần có mặt của chất xúc tác.
- Các tác nhân xúc tác gồm tác nhân hóa học là các acid hay base và tác nhân sinh học là các enzyme thủy phân protein (Nguyễn Đức Lượng và ctv., 2004).
- Nước không những ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng mà còn ảnh hưởng đến chiều hướng thủy phân (Godinho et al., 2016).
- Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với nước đến chất lượng dịch đạm từ đầu cá lóc đến hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitrogen được thể hiện trong Bảng 1..
- Tỷ lệ nguyên liệu: nước tăng từ 1:0,3 lên 1:3,8 thì hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân có sự thay đổi và khác biệt có ý nghĩa thống kê với giá trị p tương ứng lần lượt là 0,000.
- Hàm lượng đạm ammonia (N NH3.
- Bảng 1 cho thấy việc bổ sung nước ở các tỷ lệ khác nhau có ảnh hưởng đến hiệu quả thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc với sự góp mặt của enzyme flavourzyme.
- Khi tăng tỷ lệ đầu cá: nước từ 1:0,3 lên 1:0,8 (w/v) thì độ thủy phân tăng từ 25,7 lên 38,1%.
- Nguyên nhân là do nước là môi trường để phân tán enzyme và cơ chất, đồng thời tham gia trực tiếp vào quá trình thủy phân (Lương Hữu Đồng, 1975).
- Vì vậy, khi tăng lượng nước bổ sung trước khi thủy phân dẫn đến tăng khả năng tiếp xúc giữa enzyme protease và cơ chất làm tăng quá trình phân giải protein (Nguyễn Thị Huỳnh Hoa &.
- Tuy nhiên, khi tăng tỷ lệ đầu cá: nước từ 1:0,8 đến 1:3,8 (w/v) thì hàm lượng đạm amino acid, độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitrogen giảm từ 6,25 g/L;.
- Lượng nước bổ sung quá nhiều sẽ làm loãng nồng độ enzyme và cơ chất nên hiệu suất thủy phân giảm, đồng thời khó kiểm soát quá trình thủy phân tạo điều kiện cho vi sinh vật gây thối hoạt động phân hủy amino acid sinh ra nhiều sản phẩm cấp thấp như NH 3 , H 2 S, indol, scaptol,...nên hàm lượng đạm amino acid và hiệu suất thu hồi nitrogen giảm và hàm lượng đạm ammonia tăng (Nguyễn Trọng Cẩn và ctv., 1998)..
- (protein) cao hơn phụ phẩm, vì vậy hàm lượng amino acid trong dịch thủy phân cao hơn (Ghaly et al., 2013).
- Kết hợp protamex và flavourzyme có thể giúp tăng hiệu quả quá trình thủy phân, vì vậy độ thủy phân cao hơn khi sử dụng enzyme flavourzyme riêng lẻ.
- Protamex là endoprotease thủy phân protein tạo ra nhiều đoạn peptide với đầu-C và đầu- N càng nhiều, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của flavouzyme có cả hai tính chất là endoprotease và exoprotease (Chiang et al., 2019)..
- Nghiệm thức với tỷ lệ nguyên liệu: nước là 1:0,8 (w/v) có hàm lượng đạm amino acid, độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitrogen cao nhất lần lượt là 6,25 g/L.
- Sản phẩm thủy phân protein từ phụ phẩm thủy sản có hàm lượng amino acid cao, đặc biệt là các amino acid không thay thế có giá trị dinh dưỡng, rất cần thiết cho cơ thể con người và động vật.
- Sự khác nhau về hàm lượng protein và amino acid trong sản phẩm thủy phân phụ thuộc chủ yếu vào nguyên liệu, loại enzyme, nồng độ enzyme và điều kiện thủy phân (Ghaly et al., 2013).
- Hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, độ thủy phân, hiệu suất thu hồi nitrogen theo tỷ lệ enzyme flavourzyme so với đầu cá được thể hiện trong Bảng 2..
- Tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu thay đổi từ 0,2 đến 1,2% thì hàm lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân có sự thay đổi và khác biệt có ý nghĩa thống kê với giá trị p tương ứng lần lượt là 0,000.
- Hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, độ thủy phân, hiệu suất thu hồi nitrogen theo tỷ lệ enzyme flavourzyme so với đầu cá (E/S).
- thì hàm lượng đạm amino acid, độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitrogen trong dịch thủy phân cũng tăng từ 3,87 g/L.
- Nguyên nhân là do enzyme flavourzyme có cả hai hoạt tính endoprotease và exoprotease, endoprotease thủy phân cả cấu trúc bậc hai và bậc ba của phân tử protein, tiếp tục quá trình thủy phân giải phóng ra amino acid tự do, dipeptide hoặc tripeptide với sự cắt mạch peptide từ đầu-C và đầu-N dưới hoạt động của exoprotease (Chiang et al., 2019).
- Tuy nhiên, khi tỷ lệ enzyme tăng từ 0,6% đến 1,2% thì hàm lượng đạm amino acid và hiệu suất thu hồi nitrogen giảm từ 6,30 g/L và 42,3% xuống còn 5,83 g/L và 39,0%, nhưng độ thủy phân không khác biệt..
- Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng tỷ lệ enzyme, tốc độ phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không đáng kể có thể là do bão hòa cơ chất (Salwanee et al., 2013)..
- Bên cạnh đó, hàm lượng đạm amino acid và hiệu suất thu hồi nitrogen giảm là do các sản phẩm của quá trình thủy phân (các peptide mạch ngắn) có thể tác dụng ngược lại với enzyme, chúng có thể đóng vai trò như chất kìm hãm không cạnh tranh khi enzyme có ái lực với cả các sản phẩm tạo thành của quá trình thủy phân và cơ chất (Copeland, 2000)..
- Khi tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu là 0,6% thì độ thủy phân cao nhất đạt 38,7% trong nghiên cứu này cao hơn, nhưng hiệu suất thu hồi nitrogen đạt 42,3% thấp hơn nghiên cứu của Đỗ Trọng Sơn và ctv.
- flavourzyme để thủy phân đầu cá chẽm (Lates calcarifer) với độ thủy phân và hiệu suất thu hồi protein tương ứng là 29,86% và 62,58%.
- Tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giới hạn nhất định khi tỷ lệ enzyme tăng.
- Vì vậy, độ thủy phân trong nghiên cứu này cao hơn nghiên cứu trước có thể là do tỷ lệ enzyme cao hơn (Whitehurst &.
- Hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân phụ thuộc vào hàm lượng protein và lipid trong nguyên liệu đem thủy phân.
- Nghiệm thức có tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu là 0,6% có hàm lượng đạm amino acid, độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitrogen cao nhất lần lượt là 6,30 g/L.
- Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme đến chất lượng dịch đạm.
- Thời gian thủy phân là một trong những yếu tố có ảnh hưởng lớn và cần thiết để tạo ra nhiều sản phẩm mong muốn của quá trình thủy phân.
- Tuy nhiên, thời gian thủy phân quá dài hoặc quá ngắn cũng ảnh hưởng đến hiệu quả và chất lượng dịch đạm thủy phân (Nguyễn Đức Lượng và ctv., 2004)..
- Kết quả hàm lượng đạm ammonia (N NH3.
- đạm amino acid (Naa), hiệu suất thu hồi nitrogen (NR) và độ thủy phân (DH) theo các mốc thời gian thủy phân đã bố trí được thể hiện ở Bảng 3..
- Hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân theo thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme.
- Thời gian thủy phân thay đổi từ 12 đến 36 giờ thì hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân có sự thay đổi và khác biệt có ý nghĩa thống kê với giá trị p tương ứng lần lượt là 0,020.
- Bảng 3 cho thấy khi tăng thời gian thủy phân từ 12 giờ lên 30 giờ thì đạm amino acid tăng từ 5,23 lên 6,44 g/L, độ thủy phân tăng từ 31,1 lên 38,9%, hiệu suất thu hồi nitrogen tăng từ 35,9 lên 42,8%, tuy nhiên hàm lượng đạm ammonia không khác biệt..
- Hà Thị Thụy Vy (2018), thời gian thủy phân cần đủ dài để enzyme phân cắt các liên kết trong cơ chất tạo thành các sản phẩm cần thiết.
- Vì vậy, khi tăng thời gian thủy phân dẫn đến quá trình cắt mạch peptide nhiều hơn, sinh ra nhiều peptide mạch ngắn và amino acid hòa tan vào trong dịch thủy phân nên hàm lượng amino acid và hiệu suất thu hồi nitrogen tăng (Liaset et al., 2002).
- Tuy nhiên, khi tăng thời gian thủy phân từ 30 lên 36 giờ thì đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân không khác biệt, nhưng đạm ammonia tăng và khác biệt có ý nghĩa thống kê.
- Điều này có thể là do quá trình thủy phân xảy ra nhanh ở giai đoạn đầu, nên một lượng lớn liên kết peptide dễ bị thủy phân bị cắt mạch trước, tốc độ thủy phân sau đó giảm dần và dừng lại khi các liên kết peptide ít dần và có thể do cơ chất (protein) đã hết (Nguyễn.
- Đồng thời, khi kéo dài thời gian thủy phân quá mức sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật gây thối hoạt động sinh ra nhiều sản phẩm cấp thấp như NH 3 , H 2 S, indol, scaptol,...nên lượng đạm ammonia tăng (Trần Thị Bích Thủy &.
- Nghiệm thức với thời gian thủy phân đầu cá trong 30 giờ cho hàm lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân cao nhất tương ứng lần lượt là 6,44 g/L, 42,8% và 38,9% và hàm lượng đạm ammonia thấp là 0,241 g/L nên được chọn để làm thông số thích hợp cho thí nghiệm tiếp theo..
- Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến chất lượng dịch đạm từ đầu cá lóc Tốc độ phản ứng thủy phân do enzyme bị ảnh hưởng rất nhiều bởi điều kiện nhiệt độ.
- Kết quả hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân theo các mốc nhiệt độ thủy phân được thể hiện ở Bảng 4..
- Hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân theo nhiệt độ thủy phân bằng enzyme flavourzyme.
- Nhiệt độ thủy phân thay đổi từ 30 đến 70 o C thì hàm lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân có sự thay đổi và khác biệt có ý nghĩa thống kê với giá trị p tương ứng lần lượt là 0,000.
- Bảng 4 cho thấy khi nhiệt độ thủy phân tăng từ 30ºC lên 50ºC thì cả 3 chỉ tiêu đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân đều tăng và đạt cực đại tại 50ºC.
- Cụ thể, hàm lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân tăng tương ứng từ 5,69 g/L.
- Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng nhiệt độ lên 70ºC thì lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen, độ thủy phân giảm mạnh tương ứng còn 3,41 g/L.
- Điều này có thể giải thích như sau khi tăng nhiệt độ thủy phân trong phạm vi thích hợp (từ 30 lên 50 o C) thì có thể làm cho các phân tử protein hình cầu tháo xoắn, các nhóm kỵ nước giấu bên trong phân tử được lộ ra, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thủy phân, dẫn đến tốc độ phản ứng thủy phân tăng (DeWit &.
- Đồng thời, do các phân tử enzyme có động năng lớn hơn làm tăng cường khả năng tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất, do đó các liên kết peptide bị cắt mạch càng nhiều, tạo nhiều peptide và amino acid hòa tan trong dịch thủy phân làm hiệu suất thu hồi nitrogen và hàm lượng đạm amino acid tăng (Nguyễn Đức Lượng và ctv., 2004).
- Với bản chất là protein và hoạt động thích hợp ở 50-55°C (Cuong et al., 2019), enzyme flavourzyme có thể bị biến tính, dẫn đến đông tụ khi tăng nhiệt độ thủy phân lên 60ºC và 70ºC làm giảm hoạt tính.
- Vì vậy, quá trình phân cắt mạch peptide bị giảm nên tốc độ phản ứng, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân giảm (Đỗ Trọng Sơn và ctv., 2013)..
- Nghiệm thức với nhiệt độ thủy phân ở 50ºC có hàm lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân cao nhất lần lượt là 6,49 g/L, 42,5% và 39,1% và hàm lượng đạm ammonia thấp nhất là 0,205 g/L nên được chọn là thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá lóc bằng enzyme flavourzyme..
- Dịch đạm thu hồi từ đầu cá lóc khi được thủy phân ở điều kiện thích hợp là tỷ lệ đầu cá: nước là 1:0,8 w/v, tỷ lệ enzyme flavourzyme so với đầu cá 0,6%, thời gian 30 giờ và nhiệt độ 50°C.
- Chế độ thủy phân đạt hiệu quả cao với hiệu suất thu hồi nitrogen.
- và độ thủy phân lần lượt là 42,5% và 39,1%.
- Nghiên cứu thủy phân đầu cá chẽm (Lates calcarifer) bằng enzyme.
- Nghiên cứu chế độ thủy phân thu dịch đạm hòa tan giàu acid amin từ protein cá tạp.
- Nghiên cứu ứng dụng hỗn hợp alcalase và flavourzyme để thủy phân cá nục gai.
- (Decapterus ruselli) thu hồi dịch đạm thủy phân..
- Nghiên cứu sản xuất chế phẩm dịch thủy phân từ thịt hàu biển dùng trong thực phẩm.
- Thành phần dinh dưỡng của các sản phẩm thủy phân từ đầu và xương cá Chẽm (Lates calcarifer) bằng enzyme flavourzyme.
- Nghiên cứu thủy phân sò lông (Anadara antiquata) bằng kết hợp enzyme Protamex và Flavourzyme.
- Nghiên cứu thủy phân protein thịt heo bằng enzyme alcalase chế biến thức ăn nuôi qua sonde.
- Khảo sát điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme Alcalase thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ chân trắng.
- Nghiên cứu ứng dụng enzyme protamex để thủy phân cá trích (Sardinella gibbosa) thu dịch đạm.