- NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN CÔ ĐẶC DỊCH PROTEIN THỦY PHÂN TỪ THỊT ĐẦU TÔM THẺ (Litopenaeus vannamei). - Chống oxy hóa, cô đặc, dịch thủy phân protein, nhiệt độ Keywords:. - Đây là nguyên liệu có giá trị dinh dưỡng và hoạt tính sinh học cao, đặc biệt là các peptide có khả năng chống oxy hoá, kháng khuẩn… Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá tác động của nhiệt độ và thời gian trong quá trình cô đặc dịch đạm thủy phân bằng enzyme đến việc duy trì tính chất chống oxy hóa của chế phẩm thu nhận. - Quá trình cô đặc được tối ưu hóa theo phương pháp bề mặt đáp ứng với 2 thừa số nhiệt độ (40÷50°C) và thời gian (30÷50 phút), bao gồm 12 đơn vị thí nghiệm. - Đồng thời, sự biến đổi tính chất hóa lý của dịch đạm cô đặc theo thời gian trữ đông từ 1 đến 8 tháng cũng được khảo sát. - Kết quả nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ và thời gian thích hợp cho cô đặc tương ứng là 45,58 o C và 41,85 phút, khi đó chế phẩm có hàm lượng protein tổng tăng từ 6,85% đến 20,58% do mất nước và khả năng chống oxy hóa đạt 65,38%. - Thời gian thích hợp cho quá trình bảo quản chế phẩm cô đặc giàu protein -18 o C±2 là 3 tháng.. - Nghiên cứu điều kiện cô đặc dịch protein thủy phân từ thịt đầu tôm thẻ (Litopenaeus vannamei). - Các chế phẩm thủy phân protein của phụ phẩm tôm (Shrimp-waste protein hydrolysates-SWPH) được chứng minh có nhiều chức năng sinh học như: hạ huyết áp, chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng đông máu… đặc biệt chức năng chống oxy hóa của dịch thủy phân từ tôm được nghiên cứu sâu rộng (Huang et al., 2011. - Bên cạnh đó, các chất chống oxy hóa tổng hợp sử dụng trong thực phẩm như:. - butylatedhydroxytoluene, butylatedhydroxyanisole, tert-butylhydroquinone và propyl gallate cũng bị hạn chế sử dụng, vì một số chất chống oxy hóa tổng hợp đã được tìm thấy là chất độc và là chất gây ung thư trong các mô hình động vật (Li et al., 2008. - Đây chính là cơ sở cho việc thay thế các chất chống oxy hóa tổng hợp bằng các chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên, cô đặc dịch thủy phân protein để nâng cao giá trị dinh dưỡng và hoạt tính chống oxy hóa để ứng dụng trong sản xuất thực phẩm. - Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu chế độ cô đặc chế phẩm giàu protein sao cho đảm bảo hiệu suất thu hồi protein và duy trì hoạt tính chống oxy hóa, đồng thời khảo sát sự biến đổi trong quá trình bảo quản tạo thuận lợi trong nghiên cứu ứng dụng khả năng chất chống oxy hoá từ dịch cô đặc có nguồn gốc từ tôm.. - Sau khi đạt nhiệt độ tâm -18°C, tiến hành trữ đông ở -20±2°C.. - thiết bị ly tâm nhiệt độ thấp (Rotana 46 R, Đức;. - Hoạt tính chống oxy hóa. - dịch thủy phân protein. - Sau đó, dịch thủy phân sẽ được đem đi cô đặc và bảo quản. - Tiến hành xác định hàm lượng protein. - và hoạt tính chống oxy hóa (DPPH%) nhằm chọn được điều kiện cô đặc và thời gian bảo quản thích hợp. - Hoạt tính chống oxy hóa của dịch cô đặc được xác định sau khi pha loãng 50 lần.. - Nhiệt độ 54,94°C. - Thời gian 2,96 giờ. - Dịch thủy phân protein từ thịt đầu tôm ở mỗi đợt thủy phân được tiến hành lấy để phân tích các thành phần cơ bản như: độ ẩm, protein tổng số, hoạt tính chống oxy hóa.. - 2.4.2 Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt độ và thời gian cô đặc chế phẩm protein thủy phân. - Mục đích thí nghiệm để xác định được điều kiện cô đặc thích hợp nhất giúp nâng cao hàm lượng protein và duy trì tính chất chống oxy hóa của chế phẩm thu nhận.. - Áp suất cô quay: 28 mbar(-98kPa=28 inHg) Thí nghiệm tiến hành với 2 nhân tố: X 1 - nhiệt độ cô đặc và X 2 -thời gian cô đặc. - hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân và Y 4 : hiệu suất thu hồi hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân HSDPPH. - Bảng 1: Ma trận quy hoạch thực nghiệm quá trình tối ưu hóa kết hợp nhiệt độ và thời gian cô đặc. - mã hóa Giá trị thực nghiệm X 1 X 2 Nhiệt độ. - cô đặc ( 0 C) Thời gian cô đặc (phút). - (Ghi chú: Giá trị mã hóa -1, 0, +1 thể hiện 3 mức độ khảo sát tương ứng với nhiệt độ (40. - 50) và thời gian (30. - 2.4.3 Thí nghiệm 2: Xác định sự biến đổi dịch cô đặc theo thời gian bảo quản. - Dịch thủy phân giàu thu nhận được từ thí nghiệm 1 được bảo quản ở nhiệt độ - 18±2 o C. - Sau đó tiến hành phân tích để theo dõi hàm lượng protein hòa tan, khả năng chống oxy hóa, NH 3 sinh ra và sự biến đổi màu sắc của dịch thủy phân theo thời gian bảo quản.. - 3 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 3.1 Thành phần dịch cô đặc. - Kết quả thành phần hóa lý cơ bản và hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân từ thịt tôm được trình bày Bảng 2.. - *Dịch thủy phân đã được pha loãng 20 lần trước khi xác định hoạt tính chống oxy hóa. - 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian cô đặc đến hàm lượng protein và hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân. - Hình 1: Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay đến protein tổng số. - Hàm lượng protein tổng số trong dịch đạm tăng. - khi tăng nhiệt độ và kéo dài thời gian cô quay và đạt cực đại ở nhiệt độ 50°C. - Tuy nhiên, để hiệu suất thu hồi đạt 96,26 % thì nhiệt độ và thời gian tương ứng 42,57°C. - Điều này cho thấy, nhiệt độ và. - thời gian có ảnh hưởng đến quá trình cô quay, khi nhiệt độ tăng từ 45°C lên thành 50°C thì hàm lượng protein tổng số tăng mạnh do nước bốc hơi làm thể tích dịch đạm thu hồi thấp và nhiệt độ cao làm thay đổi cấu trúc, thủy phân liên kết peptit, làm biến đổi các gốc ngoại R của các axit amin.. - Hình 2: Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay đến protein tổng số. - Tuy nhiên khi nhiệt độ tiếp tục tăng từ 45. - °C÷50°C và thời gian tăng từ 45÷50 phút mặc dù thu được hàm lượng protein tổng số cao nhưng hoạt tính chống oxy hóa giảm đáng kể và giảm hẳn khi cô quay ở nhiệt độ 50°C ở 50 phút, nguyên nhân là. - do hàm lượng protein tổng số tăng làm quá trình bốc hơi nước khó khăn. - Đồng thời, nhiệt độ cao và thời gian cô quay kéo dài làm ảnh hưởng đến hoạt tính chống oxy hóa. - Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian cô quay đến hoạt tính chống oxy hóa và hiệu suất thu hồi hoạt tính chống oxy hóa thể hiện ở Hình 3.. - Hình 3: Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay đến hoạt tính chống oxy hóa. - Hình 4: Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay đến hiệu suất thu hồi hoạt tính chống oxy hóa. - giá trị F lớn hơn 10 đã chứng tỏ các nhân tố khảo sát đều ảnh hưởng đến quá trình cô đặc dịch thủy phân từ thịt đầu tôm thẻ. - Hình 5: Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay đến hoạt tính chống oxy hóa. - nhiệt độ và thời gian là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống oxy hóa của dịch protein sau cô đặc và hiệu suất thu hồi của hoạt tính chống oxy hóa thể hiện Bảng 3 hoạt tính chống oxy hóa đạt tối ưu ở nhiệt độ là 50°C và thời gian 47,01 phút là 72,65%, để hiệu suất thu hồi DPPH đạt tối ưu 75,30% thì điều kiện cô đặc tương ứng 42,11°C và thời gian 30 phút.. - Bảng 3: Kết quả tối ưu hóa điều kiện cô đặc đáp ứng, mục tiêu Y 1 , Y 2 , Y 3 và Y 4. - Nhân tố Chế độ Chế độ cô đặc Giá trị tối ưu. - Tương tự hàm lượng protein, hoạt tính chống oxy hóa số thu được từ thực nghiệm và lý thuyết độ. - Hình 6: Đồ thị tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa dịch thu được theo thực nghiệm và tính toán theo phương trình hồi quy. - Hàm lượng protein tổng số và hoạt tính chống oxy hóa thu được từ thực nghiệm và tính toán theo phương trình có độ tương thích cao ở giá trị tương ứng R Hình 5) và R Hình 6).. - Như vậy có thể kết luận rằng, phương trình hồi quy đã mô tả đúng các kết quả thực nghiệm, thể hiện sự biến đổi hàm lượng protein tăng tỷ lệ thuận với nhiệt độ và thời gian. - Ngược lại, hoạt tính chống oxy hóa giảm mạnh khi tăng nhiệt độ và kéo dài thời gian cô đặc. - Các biến độc lập lần lượt X 1 và X 2 ảnh hưởng lên protein tổng số và hoạt tính chống oxy hóa lần lượt là 97,59% và 99,31% lên DPPH, chỉ có 2,41%. - Kết quả thống kê từ Bảng 4 cho thấy, nhiệt độ và thời gian có ảnh hưởng đến quá trình cô. - đặc, hàm lượng protein tổng số tăng mạnh khi tăng nhiệt độ 50 o C và thời gian 25 phút, do nước bốc hơi làm tăng hàm lượng protein tổng số (thể tích dịch đạm cô đặc thu hồi thấp) đến 29,71% và DPPH đến 2,1 lần. - Tuy nhiên, xét trên hiệu suất thu hồi nhiệt độ cao và thời gian kéo dài làm thay đổi cấu trúc, thủy phân liên kết peptit, làm biến đổi các gốc ngoại R của các acid amine làm ảnh hưởng lớn đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch cô đặc, dẫn đến hiệu suất thu hồi hoạt tính chống oxy hóa thấp nhất (35,59%) tại điều kiện nhiệt độ 50 o C và thời gian 50 phút . - Để quá trình cô đặc đáp ứng nhiều mục tiêu thu được dịch cô đặc vừa có hàm lượng protein tổng số và hoạt tính chống oxy đạt tối ưu vừa đảm bảo hiệu suất thu hồi tốt nhất, kết quả thống kê thu được thể hiện ở Hình 7 và Bảng 4.. - Hàm lượng protein tổng số thực tế. - Hàm lượng proteintổng số lý thuyết. - Bảng 4: Kết quả tối ưu hóa điều kiện cô đặc nhiều đáp ứng, mục tiêu Y 1 , Y 2, Y 3 và Y 4. - Dựa vào kết quả phân tích sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chống oxy hóa của sản phẩm sau khi nhiệt độ càng tăng thì khả năng chống oxy hóa càng giảm, vì nhiệt độ tăng làm đứt gãy các liên kết của các phân tử dipeptide, tripeptide mạch ngắn.. - Do đó, nhiệt độ cao sẽ làm giảm khả năng chống oxy hóa của sản phẩm. - Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồ thị đường đồng điểm được thể hiện đồng thời ở Hình 5 một lần nữa khẳng định cả hai yếu tố nhiệt độ và thời gian đều ảnh hưởng đến quá trình cô đặc dịch thủy phân.. - Hình 7: Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian cô đặc dựa trên cả 4 hàm mục tiêu Y 1 . - Để đảm bảo đạt tối ưu các hàm mục tiêu, kết quả xác định thu được giá trị nhiệt độ và thời gian cô đặc 45,58°C và thời gian tương ứng là 41,85 phút. - Trong khảo sát thực tế, chọn lựa mức nhiệt độ 46°C và thời gian 42 phút, hàm lượng protein tổng số là 20,58%. - và hoạt tính chống oxy hóa đạt 65,38%.. - 3.3 Sự biến đổi dịch cô đặc theo thời gian bảo quản. - Dịch thủy phân thịt đầu tôm thẻ sau quá trình cô quay là nguyên liệu rất dễ bị hư hỏng do chứa hàm lượng đạm cao, pH trung tính là môi trường thuận lợi vi sinh vật gây hại sẽ phát triển mạnh gây hư hỏng thực phẩm, song song đó hoạt tính chống oxy hóa của dịch cô đặc rất dễ biến đổi do các yếu tố bên. - Vì thế, việc bảo quản lạnh đông dịch thủy phân trước khi tiến hành sử dụng là vấn đề cấp bách hàng đầu nhằm duy trì chất lượng của dịch protein cô đặc. - Mặc dù bảo quản lạnh đông có thể ngăn được sự phát triển của vi sinh vật gây hại nhưng cũng sẽ ảnh hưởng đến hàm lượng đạm tổng số, sự tự phân hủy các axit amin cũng như hàm lượng NH 3 sinh ra trong quá trình bảo quản, ảnh hưởng đến khả năng chống oxy hóa của dịch cô đặc. - Vì vậy, việc khảo sát sự thay đổi hàm lượng protein tổng số, hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng NH3 sinh ra của dịch cô đặc theo thời gian bảo quản lạnh đông là rất cần thiết. - Kết quả hàm lượng protein tổng số, hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng NH3 được thể hiện ở Bảng 5.. - Bảng 5: Sự biến đổi thành phần của dịch cô đặc theo thời gian bảo quản Thời gian bảo. - Hàm lượng protein tổng số. - Hàm lượng NH 3. - Hoạt tính chống oxy hóa thể hiện của dịch đã được pha loãng 50 lần. - Đồng thời, hàm lượng NH 3 tăng do chế phẩm giàu protein chứa chủ yếu là đạm amin hòa tan và đạm bay hơi và có mối quan hệ mật thiết đến quá trình oxy hóa của dịch đạm thủy phân. - Dịch thủy phân được bảo quản một thời gian sau thì hàm lượng đạm, axit amin bị phân hủy thành các sản phẩm thứ cấp ảnh hưởng đến màu sắc và mùi của sản phẩm làm giảm chất lượng. - Hoạt tính chống oxy hóa tỷ lệ thuận với hàm lượng amin hòa tan, ổn định trong 4 tháng đầu bảo quản (65,38% đến 64,24%) và bắt đầu giảm mạnh từ tháng thứ 4 đến tháng thứ 8 (64,24% giảm xuống 52,24. - Điều này có thể lý giải là do hoạt tính chống oxy hóa của dịch cô đặc được hình thành do các peptit và các axit amin có khối lượng phân tử thấp tạo nên và phản ứng oxy hóa béo và đạm thường xảy ra một cách tự phát. - Các gốc peroxyde của quá trình oxy hóa béo, tấn công nguyên tử hydro của phân tử protein, dẫn đến đạm có một gốc tự do (Lund et al., 2011). - (2011) cho thấy hàm lượng % DPPH là 54% của dịch đạm thủy phân từ cá Parastromateus niger và hoạt tính chống oxy hóa thu được tương đương với khả năng chống oxy hóa của vitamin E. - Do đó, để dịch cô đặc giữ được giá. - trị dinh dưỡng và hoạt tính sinh học tốt, khuyến khích sử dụng dịch cô đặc trong thời gian 3 tháng đầu của quá trình.. - Quá trình cô đặc dịch thủy phân tăng hàm lượng protein và hoạt tính chống oxy hóa. - Nhiệt độ và thời gian cô đặc tối ưu lần lượt là 45,58°C. - Thời gian bảo quản chế phẩm giàu protein cô đặc thích hợp là 3 tháng, giúp ổn định hàm lượng protein đạt 20,42 mgN/100g, duy trì khả năng hoạt tính chống oxy hóa ổn định trong khoảng và hàm lượng NH 3. - Giáo trình Các quá trình nhiệt độ thấp trong chế biến thực phẩm