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)

- 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).
- Bột khoáng, calcium, độ hòa tan, enzyme alkaline, xương cá lóc.
- Mục đích của nghiên cứu là thu nhận bột khoáng giàu calcium từ xương cá lóc bằng enzyme alkaline, nghiên cứu được thực hiện thông qua ba thí.
- nghiệm chính: xương cá được gia nhiệt ở 95-100℃ trong 10 phút trước khi tiến hành thủy phân bằng enzyme alkaline ở 50℃ trong 6 giờ với các nồng độ enzyme khác nhau (i).
- ảnh hưởng của thời gian sấy đến chất lượng sản phẩm bột khoáng (ii) và theo dõi sự thay đổi chất lượng bột khoáng giàu calcium từ xương cá lóc trong 4 tuần bảo quản ở diều kiện nhiệt độ phòng (iii).
- Kết quả cho thấy, mẫu xương cá lóc được thủy phân bằng enzyme alkaline nồng độ 0,6% loại được 47,5% protein.
- Sau đó mẫu được đem sấy khô ở 50℃ trong 2 giờ thu được bột khoáng giàu calcium có độ ẩm, độ hòa tan, hiệu suất thu hồi và độ sáng lần lượt là 10,3%;.
- Sản phẩm bột khoáng giàu calcium từ xương cá lóc chứa 62,8% khoáng và hàm lượng calcium chiếm 21,01%.
- Sản phẩm vẫn duy trì chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm sau 4 tuần bảo quản ở nhiệt độ phòng..
- Ngành nuôi trồng thủy sản Việt Nam đang trên đà phát triển, bên cạnh mặt hàng chủ lực là cá tra và tôm thì vẫn có một số loài cá khác như cá lóc (Channa striata) được nuôi để cung cấp cho thị trường nội địa với số lượng ước tính khoảng 40.000 tấn năm 2009 (Huỳnh Văn Hiền và ctv., 2011).
- Cá lóc được nuôi chủ yếu phục vụ cho cá thương phẩm, làm khô, chà bông…Trong quá trình chế biến, lượng phụ phẩm như đầu, xương, vây, vảy… thải ra là khá nhiều.
- Việc tìm ra các nguồn khoáng giàu calcium để bổ sung vào thực phẩm là vấn đề cần thiết.
- Trong các phụ phẩm từ cá thì xương cá được xem là nguồn cung cấp calcium tự nhiên đầy tiềm năng do có hàm lượng calcium cao khoảng 34-36%, tồn tại chủ yếu ở dạng muối calcium phosphate (Chaimongkol, 2012.
- Với mục đích nâng cao giá trị phụ phẩm xương cũng như đáp ứng yêu cầu cung cấp calcium cho cơ thể con người, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện như: sản xuất bột calcium từ xương cá hồi bằng NaOH (Bubel et al., 2015), sản xuất bột calcium từ xương cá tra bằng enzyme Tegalase (Lê Thị Minh Thủy &.
- Vì vậy nghiên cứu 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) đã được thực hiện..
- VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
- Phụ phẩm xương cá lóc được mua tại cơ sở khô cá lóc 7 Chóp (Thoại Sơn, An Giang).
- Xương cá được rã đông, loại bỏ tạp chất, nội tạng, rửa sạch và cắt khúc khoảng 1-2 cm, để ráo sau đó cân 50 g cho vào túi PE và bảo quản ở nhiệt độ -20±2℃ đến khi tiến hành bố trí thí nghiệm..
- Phương pháp nghiên cứu.
- Ảnh hưởng của nồng độ enzyme alkaline đến hiệu quả loại protein của xương cá lóc.
- Xương cá lóc được rã đông ở nhiệt độ 0-4℃.
- Tiếp theo, xương cá được thủy phân ở các nồng độ enzyme alkaline lần lượt là 0.
- 0,6 và 0,8% so với nguyên liệu, tỷ lệ xương cá: nước cất là 1:1 (w:v).
- Tính hiệu suất thu hồi và phân tích các chỉ tiêu như hàm lượng khoáng, lipid, protein của xương đã được thủy phân nhằm chọn ra nồng độ enzyme alkaline cho khả năng loại protein trên xương cá lóc là tốt nhất.
- Ảnh hưởng của thời gian sấy đến chất lượng sản phẩm bột khoáng giàu calcium từ xương cá lóc.
- Mẫu xương cá sau khi thủy phân ở nồng độ enzyme alkaline thích hợp (kết quả thí nghiệm 1) được rửa sạch, cân và trải đều trên khay có kích thước 20x30 cm và sấy trong thời gian 1, 2, 3 và 4 giờ ở nhiệt độ 50℃ để tìm ra thời gian sấy đạt độ ẩm phù hợp 10-12% (Lê Thị Minh Thủy &.
- Mẫu sau khi sấy với từng mốc thời gian sẽ được nghiền mịn để phân tích ẩm độ, hàm lượng khoáng, độ hòa tan, hiệu suất thu hồi và đo màu nhằm tìm ra thời gian sấy tối ưu để cho bột calcium đạt chất lượng tốt nhất.
- Mẫu tối ưu sẽ được đem đi phân tích hàm lượng calcium.
- Theo dõi sự biến đổi chất lượng bột khoáng giàu calcium theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ phòng.
- Bột khoáng thành phẩm (kết quả thí nghiệm 2) được bảo quản bằng túi PA hàn kín miệng ở nhiệt.
- Sau đó tiến hành phân tích độ ẩm, hàm lượng khoáng, tổng số vi sinh vật hiếu khí và đo màu để xác định sự ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng, màu sắc bột khoáng giàu calcium.
- Thành phần hóa học của nguyên liệu ban đầu, bột khoáng được xác định theo Association of Official Analytical Chemists (AOAC, 2000).
- Cụ thể, hàm lượng protein được xác định bằng phương pháp Kjeldahl (AOAC, 2000 số 954.01), xác định hàm lượng lipid bằng phương pháp Soxhlet (AOAC, 2000 số 991.36), hàm lượng khoáng bằng phương pháp nung (AOAC, 2000 số 942.05) và hàm lượng ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105℃ (AOAC, 2000 số 934.01).
- Xác định hiệu suất thu hồi bằng phương pháp kiểm tra khối lượng, hiệu suất sau khi thủy phân (H 1 ) với công thức H 1 = X 1.
- là hiệu suất thu hồi của sản phẩm sau khi thủy phân, X 1 (g) là khối lượng mẫu trước khi đem đi thủy phân, Y 1.
- là hiệu suất thu hồi của sản phẩm sau khi sấy, X 2 (g) là khối lượng mẫu trước khi đem đi sấy, Y 2 (g) là khối lượng mẫu thu được sau khi sấy rồi nghiền mịn..
- Cân D (g) bột khoáng giàu calcium hòa tan với 10 mL nước cất, khuấy đều trong 12 giờ ở nhiệt độ phòng.
- D ×100 Xác định hàm lượng calcium theo phương pháp AOAC .
- Mẫu bột khoáng giàu calcium được trải đều, đủ dày trên một tờ giấy trắng và tiến hành đo.
- Tổng sự chênh lệch màu sắc (ΔE) giữa mẫu bột khoáng giàu calcium và mẫu tiêu chuẩn được xác định bởi công thức.
- enzyme alkaline đến hiệu quả loại protein của xương cá lóc.
- Khi gia nhiệt xương cá lóc ở 95-100℃ trong 10 phút trước khi thủy phân bằng enzyme alkaline với các tỷ lệ khác nhau thì thu được hàm lượng protein, lipid, khoáng và hiệu suất thu hồi khác nhau.
- Hàm lượng protein, lipid, khoáng và hiệu suất thu hồi của xương cá lóc sau khi thủy phân bằng enzyme alkaline với các nồng độ khác nhau (căn bản khô).
- Hiệu suất thu hồi.
- Khi nồng độ enzyme tăng dần từ 0 đến 0,8% thì hàm lượng protein, lipid trong xương giảm dần.
- Bên cạnh đó, hàm lượng khoáng có xu hướng tăng dần..
- Sự thay đổi này là do tốc độ thủy phân protein xảy ra nhanh do sự cắt mạch của các phân tử peptide (Đặng Thị Thu, 2012) khi tăng nồng độ enzyme, làm cho phần thịt bám trên xương được tách rời ra càng nhiều dẫn đến hàm lượng protein giảm xuống..
- Lượng lipid trong cơ thịt cũng được tách ra do có sự phá vỡ cấu trúc mô (Dumay et al., 2006) nên hàm lượng lipid còn lại trong xương cũng giảm xuống và hàm lượng khoáng được tăng lên.
- So với mẫu đối chứng, hàm lượng protein giảm rõ từ 40,6 còn 21,3% cho hiệu suất loại protein ở nồng độ 0,6% là 47,5%, hàm lượng lipid giảm từ 23,6 còn 4,59% và hàm lượng khoáng tăng mạnh từ 27,5 đến 60,4%.
- Sự tổn thất hàm lượng protein, lipid có trong xương cá dẫn đến hiệu suất thu hồi xương cá sau thủy phân giảm mạnh từ 59,3 còn 20,1%..
- Trong các nghiên cứu trước đây, hóa chất được sử dụng để loại protein có trong mẫu xương cá để sản xuất bột calcium như Bubel et al.
- (2015) đã ngâm xương cá hồi và xương cá tuyết trong dung dịch NaOH 2 M cho hiệu quả loại protein là 40%.
- đối với xương cá hồi và 7,19% đối với xương cá tuyết.
- Đối với nghiên cứu khử protein xương cá ngừ bởi dung dịch NaOH 2% trong 30 phút ở nhiệt độ sôi loại được 51,8% protein (Nemati et al., 2017) thì cho kết quả loại protein cao hơn nghiên cứu này..
- Hay xương cá thác lác còm được loại protein bằng enzyme Tegalase ở nồng độ 0,3% trong 24 giờ ở 50℃ cho hiệu quả khử protein là 37,1% và hàm lượng khoáng còn lại trong mẫu là 38,8% (Lê Thị Minh Thủy &.
- Như vậy, đối với xương cá lóc khi thủy phân bằng enzyme alkaline ở nhiệt độ 50℃ trong 6 giờ thì nồng độ enzyme đạt 0,6% được chọn là thông số thích hợp để tiến hành bố trí các thí nghiệm tiếp theo do có khả năng khử protein là tốt nhất, hàm lượng khoáng còn lại trong xương là cao nhất.
- Kết quả ảnh hưởng của thời gian sấy đến chất lượng sản phẩm bột khoáng giàu calcium từ xương cá lóc.
- Độ ẩm, độ hòa tan, hàm lượng khoáng và hiệu suất thu hồi của bột khoáng giàu calcium từ quá trình thủy phân xương cá lóc bằng enzyme alkaline khi sấy ở 50℃ ở các mốc thời gian khác nhau được trình bày trong Bảng 2..
- Ảnh hưởng của thời gian sấy đến chất lượng bột khoáng (căn bản ướt) Thời gian sấy.
- Khi tăng thời gian sấy từ 1 đến 4 giờ thì hàm lượng ẩm giảm từ 12,9 còn 7,18%, hiệu suất thu hồi giảm từ 73,8 còn 67,3%, khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các mẫu.
- Nguyên nhân là do thời gian sấy dài nên lượng nước trong sản phẩm thoát ra càng nhiều, khối lượng cũng giảm đi vì thế độ ẩm và hiệu suất thu hồi của sản phẩm giảm (Nguyễn Trọng Cẩn.
- Ngược lại, hàm lượng khoáng tăng từ 60,6 đến 64,3% khi thời gian sấy.
- tăng từ 1 lên 4 giờ do hàm lượng chất khô tăng lên khi ẩm độ giảm (Trần Thị Luyến và ctv., 2006).
- Những thay đổi màu sắc của bột khoáng giàu calcium qua các mốc thời gian sấy được trình bày trong Bảng 3..
- Ảnh hưởng của thời gian sấy đến màu sắc của bột khoáng giàu calcium Thời gian sấy.
- Dẫn đến cường độ màu (∆E*) của bột khoáng giàu calcium cũng thay đổi.
- Điều này có thể giải thích là do sự oxy hóa lipid xảy ra trong quá trình sấy xương cá và tạo thành các hợp chất sẫm màu (Lê Nguyễn Đoan Duy &.
- So với nghiên cứu sản xuất bột khoáng từ cá thác lác thì sấy ở 60℃ trong 3 giờ cho kết quả hàm lượng ẩm đạt 11,4%, độ hòa tan đạt 13,2% cùng hiệu suất thu hồi 18,6% (Lê Thị Minh Thủy &.
- Đối với bột khoáng từ xương cá tra khi đươc sấy ở 60℃.
- Theo Lê Thị Minh Thủy và Trương Thị Mộng Thu (2020), độ ẩm thích hợp cho bột khoáng giàu calcium là từ 10-12%.
- Vì vậy, mẫu bột khoáng giàu calcium từ xương cá lóc được sấy ở 50℃ trong 2 giờ sẽ thu được sản phẩm có chất lượng tốt (hàm lượng calcium chiếm 21,01%) và đáp ứng yêu cầu về ẩm độ nên được chọn là thông số thích hợp để bố trí thí nghiệm tiếp theo..
- Sự thay đổi chất lượng bột khoáng giàu calcium theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ phòng.
- Sự thay đổi hàm lượng ẩm, khoáng và tổng số vi sinh vật hiếu khí của sản phẩm trong quá trình bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng được thể hiện ở Bảng 4..
- Kết quả phân tích hàm lượng ẩm, khoáng và tổng số vi sinh vật hiếu khí ở các mốc thời gian bảo quản khác nhau (căn bản ướt).
- Thời gian bảo quản (tuần).
- Qua số liệu phân tích ở Bảng 4 có thể thấy được sản phẩm bột khoáng giàu calcium được bảo quản ở nhiệt độ phòng trong 4 tuần có hàm lượng ẩm tăng nhẹ từ 10,3 đến 11,9%.
- Trong thời gian bảo quản 4 tuần, sự thay đổi màu sắc của bột khoáng giàu calcium được thể hiện ở Bảng 5..
- Độ sáng của bột khoáng giàu calcium cũng có sự thay đổi từ 83,6 giảm còn 74,6 trong 4 tuần bảo quản.
- Sự thay đổi màu bột khoáng giàu calcium trong 4 tuần bảo quản Thời gian bảo.
- Qua 4 tuần bảo quản, sản phẩm bột khoáng giàu calcium có độ ẩm đạt yêu cầu, 10-12% (Lê Thị Minh Thủy &.
- Trương Thị Mộng Thu, 2020), hàm lượng khoáng cao, màu sáng và đảm bảo an toàn về mặt vi sinh vật của Bộ Y tế (2007) về tổng vi sinh vật có mặt trong thực phẩm thủy sản..
- Sự thay đổi về thành phần dinh dưỡng xương cá lóc và chất lượng sản phẩm bột khoáng giàu calcium từ xương cá lóc sau thủy phân bằng enzyme alkaline Quá trình sản xuất bột khoáng giàu calcium trải qua nhiều công đoạn xử lý khác nhau nên thành phần dinh dưỡng giữa xương cá lóc ban đầu và sản phẩm bột khoáng có sự khác nhau đáng kể được trình bày trong Bảng 6..
- Thành phần hóa học của xương cá lóc ban đầu và bột giàu calcium từ xương cá lóc (căn bản ướt).
- Chỉ tiêu phân tích Hàm lượng.
- Xương cá lóc Bột khoáng Độ ẩm.
- Hàm lượng calcium.
- Xương cá trải qua quá trình gia nhiệt ở 95-100℃.
- trong 10 phút và được thủy phân bằng enzyme alkaline kết hợp với quá trình sấy đã làm hàm lượng ẩm, protein và lipid giảm rõ rệt (Bảng 6).
- tự do và dễ dàng hòa tan vào trong dung dịch thủy phân và bị loại bỏ trong quá trình rửa (Đỗ Trọng Sơn và ctv., 2013), đồng thời thành phần lipid cũng được loại ra khỏi xương và dẫn đến hàm lượng khoáng trong bột khoáng (62,8%) cao hơn nhiều so với xương cá ban đầu (9,67.
- Hàm lượng calcium có trong xương cá và bột khoáng tương ứng là 6,61%.
- Kết quả hàm lượng calcium của bột khoáng trong phạm vi nghiên cứu này tương đương với nghiên cứu sản xuất bột calcium từ xương cá hồi của Luu and Nguyen (2009) với hàm lượng calcium là 22,3% hay bột calcium từ xương cá thác lác trong đó calcium chiếm 21,9% (Lê Thị Minh Thủy &.
- Một nghiên cứu khác của Lê Thị Minh Thủy và Trương Thị Mộng Thu (2020) cũng báo cáo hàm hượng calcium đạt 22,9% đối với bột calcium từ xương cá tra..
- Quy trình sản xuất sản phẩm bột khoáng giàu calcium có chất lượng tốt gồm các bước chính như sau: (i) xương cá lóc cần được gia nhiệt ở 95-100℃.
- trong 2 giờ để tạo ra sản phẩm bột khoáng giàu calcium có chất lượng tốt với lượng ẩm là 10,8% với hàm lượng calcium 21,01%.
- Sản phẩm vẫn đạt được chất lượng, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm sau 4 tuần bảo quản ở nhiệt độ phòng..
- Nghiên cứu thủy phân đầu cá chẽm (Lates calcarifer) bằng enzyme.
- So sánh hiệu quả kinh tế-kỹ thuật giữa sử dụng thức ăn cá tạp và thức ăn viên cho nuôi cá lóc (Channa striata) thương phẩm trong ao tại An Giang và Đồng Tháp, 480- 487.
- Nghiên cứu tận dụng xương cá thác lác còm (Chitala chitala) để sản xuất bột đạm và bột khoáng bằng phương pháp thủy phân enzyme..
- Nghiên cứu sản xuất bột đạm và bột calcium từ xương cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) bằng phương pháp thủy phân enzyme.
- Thành phần dinh dưỡng của các sản phẩm thủy phân từ đầu và xương cá chẽm (Lates calcarifer) bằng enzyme Flavouryme