Nghiên cứu điều kiện hoạt hóa enzyme protease nội tại từ thịt đầu tôm thẻ (Litopenaeus vannamei)

- NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN HOẠT HÓA ENZYME PROTEASE NỘI TẠI TỪ THỊT ĐẦU TÔM THẺ (Litopenaeus vannamei).
- Kích hoạt, phương pháp bề mặt đáp ứng, protease, thịt đầu tôm, thủy phân Keywords:.
- Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá tác động của enzyme protease nội tại đến khả năng thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ.
- Nội dung khảo sát bao gồm ảnh hưởng của thời gian trữ đông thịt đầu tôm thẻ đến quá trình thủy phân protein.
- Thời gian thủy phân protein thịt đầu tôm bằng protease nội tại sau khi hoạt hóa cũng được nghiên cứu.
- Kết quả khảo sát cho thấy thời gian trữ đông thịt đầu tôm thích hợp là 6 tuần.
- Điều kiện kích hoạt enzyme thủy phân đạt tốt nhất khi thịt đầu tôm thẻ được tiền xử lý nhiệt ở nhiệt độ 57,5°C, pH 6,95 và thời gian 3,78 phút.
- Khi đó, hiệu suất thủy phân (%DH) protein thịt đầu tôm thẻ tăng đến 41,12%, hàm lượng protein đạt 44,33 mg/100 g sau 6 giờ..
- Nghiên cứu điều kiện hoạt hóa enzyme protease nội tại từ thịt đầu tôm thẻ (Litopenaeus vannamei).
- (2007) nghiên cứu thu hồi protein theo hình thức thủy phân có thể được sử dụng làm chất mùi hoặc bổ sung vào các loại sản phẩm thức ăn có nguồn gốc từ cá, thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản hoặc nguồn nitơ trong môi trường nuôi cấy các vi sinh vật.
- cứu thu hồi sản phẩm thủy phân từ phụ phẩm tôm, là nguồn peptide có hoạt tính sinh học mang đến tiềm năng đáng kể trong dược phẩm.
- (2006) thủy phân protein để sử dụng trong thực phẩm và thức ăn gia súc.
- (2006) nghiên cứu khả năng sản xuất các thành phần thực phẩm chức năng thông qua quá trình thủy phân phụ phẩm..
- Đây chính là cơ sở cho việc kích hoạt enzyme protease nội tại từ thịt đầu tôm nhằm thu được chế phẩm thủy phân giàu protein..
- 2.2 Phương pháp thủy phân protein Nguyên liệu thịt đầu tôm thẻ sau khi xử lí sơ bộ được nghiền nhỏ.
- Tiến hành bổ sung dung môi với tỉ lệ khối lượng nguyên liệu/dung môi là 1:1 và nhiệt độ thủy phân cố định là nhiệt độ phòng (30°C).
- Chỉ tiêu theo dõi là hiệu suất thủy phân protein do tác động của enzyme protease nội tại có trong mẫu thịt đầu tôm sau khi xử lý, hàm lượng protein hòa tan có trong dịch thủy phân và hàm lượng NH 3 sinh ra theo thời gian thủy phân..
- Một đơn vị hoạt độ của protease được biểu thị là số micromole tyrosine sinh ra do thủy phân casein bởi 1 mL dung dịch hay 1 mg chế phẩm protease trong thời gian 1 phút ở điều kiện chuẩn (30C.
- Hiệu suất thủy phân.
- 2.5 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.5.1 Xác định thành phần nguyên liệu thịt đầu tôm thẻ.
- 2.5.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến hiệu suất thủy phân protein bằng enzyme protease nội bào.
- Thí nghiệm tiến hành nhằm mục tiêu đánh giá hiệu quả trữ đông đến hiệu suất thủy phân do tác động của enzyme nội tại có trong thịt đầu tôm và sự ổn định hoạt tính protease trong thịt đầu tôm thẻ..
- Nguyên liệu thịt đầu tôm thẻ trữ đông với các mức thời gian trữ đông tương ứng từ 1 đến 8 tuần, hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm bằng enzyme protease nội tại được tiến hành theo mục 2.2 với nhiệt độ cố định là nhiệt độ phòng (30°C) và thời gian thủy phân cố định 4 giờ (Sowmya et al., 2014)..
- Ứng với từng nghiệm thức khảo sát, tiến hành xác định hiệu suất thủy phân protein và hoạt tính enzyme protease theo mục 2.3..
- 2.5.3 Thí nghiệm 2: Xác định tương tác của nhiệt độ, pH và thời gian tiền xử lý đến hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ.
- Mục đích thí nghiệm để xác định được điều kiện tiền xử lý thích hợp nhất giúp cải thiện hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm.
- Thí nghiệm tiến hành với 3 nhân tố X1- nhiệt độ tiền xử lý, X2 – pH và X3 -thời gian kích hoạt enzyme protease nội tại .
- Tương ứng với từng điều kiện khảo sát, lọc và ly tâm, thu dịch thủy phân và xác định hiệu suất thủy phân..
- Bảng 1: Ma trận quy hoạch thực nghiệm quá trình thủy phân thịt đầu tôm.
- 1 và + 1,68 Dựa trên hiệu suất thủy phân trung bình của protein thu được tương ứng với 17 đơn vị thí nghiệm, sử dụng chương trình Statgraphics Centurion 16.1 để giải bài toán qui hoạch thực nghiệm và tính các hệ số phương trình hồi quy, trong đó hàm mục tiêu Y: Hiệu suất thủy phân protein (%DH).
- X 3 : Thời gian kích hoạt enzyme protease nội bào, với 5 mức khảo sát, mức thấp nhất (-1,68) tương ứng 2,32 phút, mức -1 tương ứng thời gian 3 phút, tâm (mức 0) 4 phút và hai mức thời gian 5 (+1) và 5,68 phút (+1,68).
- Mẫu sau khi tiền xử lý được thủy phân trong thời gian 4 giờ.
- Vẽ đồ thị bề mặt đáp ứng và xác định điều kiện nhiệt độ, pH và thời gian hoạt hóa thích hợp enzyme protease nội tại giúp thu được hiệu suất thủy phân protein cao nhất..
- 2.5.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân protein của enzyme protease nội tại đến hiệu suất thủy phân.
- Thí nghiệm tiến hành với mục đích xác định thời gian thủy phân thích hợp nhất đạt hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ cao.
- Tiến hành thủy phân ở nhiệt độ phòng (30°C) ở 8 mức thời gian thủy phân thay đổi từ 1 đến 8 giờ.
- Chỉ tiêu theo dõi là hiệu suất thủy phân protein do tác động của enzyme protease nội tại có trong mẫu thịt đầu tôm sau khi xử lý..
- Bảng 2: Thành phần nguyên liệu thịt đầu tôm thẻ.
- Điều này chứng tỏ tiềm năng có thể khai thác nguồn nguyên liệu này cho quá trình thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ.
- Bên cạnh đó, hoạt tính enzyme protease khá cao (0,89UI/gCKNL) sẽ thúc đẩy quá trình thủy phân protein.
- Khi khảo sát ảnh hưởng các loại dung môi trong tinh sạch sơ bộ enzyme protease nội tại từ thịt đầu tôm thẻ xác định.
- Chính vì vậy, việc nghiên cứu thời gian trữ đông thịt đầu tôm cũng như xác định điều kiện thủy phân phù hợp tạo dịch thủy phân chưa có mùi lạ, có khả năng sử dụng trong chế biến thực phẩm là vấn đề đầu tiên cần được quan tâm..
- 3.2 Ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến hiệu suất thủy phân protein bằng enzyme protease nội tại.
- Sự thay đổi hiệu suất thủy phân theo thời gian bảo quản lạnh đông ở nhiệt độ -182°C được xác định, thể hiện ở Hình 1..
- Hình 1: Hiệu suất thủy phân protein từ enzyme protease nội tại theo thời gian bảo quản Từ kết quả đồ thị Hình 1 cho thấy hoạt tính.
- enzyme trong mẫu thịt đầu tôm thẻ ổn định ở điều kiện lạnh đông từ tuần 1 đến tuần 4, thể hiện qua hiệu suất thủy phân đạt 23,81% sau 4 tuần bảo quản và không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê so với tuần đầu tiên (hiệu suất thủy phân đạt 24,69.
- Thịt đầu tôm sau khi bảo quản lạnh đông, từ tuần 6 hiệu suất thủy phân bắt đầu giảm nhẹ và giảm mạnh ở tuần bảo quản thứ 7 đến tuần thứ 9.
- Nghiên cứu của Baek và Cadwallader (1995) đã chứng minh dưới tác động của enzyme protease nội tại protein trong nguyên liệu bị thủy phân.
- Hơn thế nữa, protease và các enzyme thủy phân khác được chứng tỏ là hệ enzyme có thể hoạt động trong suốt quá trình trữ đông, ngay cả ở nhiệt độ -29C và gia tăng hiệu quả hoạt động ở điều kiện rã đông, do đó đẩy nhanh tốc độ thủy phân protein (Sista et al., 1997).
- Hiệu suất thủy phân (%DH).
- Thời gian bảo quản (tuần).
- đầu tôm thẻ giúp ổn định hoạt tính protease, hạn chế quá trình thủy phân protein, thời gian trữ đông tối đa là 6 tuần..
- 3.3 Tác động của nhiệt độ, pH và thời gian kích hoạt protease nội tại đến hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm.
- động riêng lẻ của yếu tố nhiệt độ, pH cho thấy các nhân tố này đều có sự chi phối đáng kể đến hoạt động của protease – điều này có thể là nguyên nhân chính ảnh hưởng đến hiệu quả thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ.
- X 3 :Thời gian kích hoạt (phút .
- 0,05 và gần bằng 1, chứng tỏ độ tin cậy của kết quả đo đạc giá trị hiệu suất thủy phân tương ứng với các chế độ tiền xử lý nhiệt ở các lần khảo sát khác nhau.
- tố khảo sát đều ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein của protease từ thịt đầu tôm thẻ.
- Hình 2: Đồ thị biễu diễn sự tương tác của nhiệt độ, pH và thời gian đến quá trình thủy phân protein từ protease nội tại.
- Đồ thị thể hiện sự tương tác của các thừa số khảo sát ở Hình 2 cũng góp phần khẳng định mức độ ảnh hưởng của từng biến độc lập cũng như các tương tác có ý nghĩa đến quá trình thủy phân protein được khảo sát.
- Từ đồ thị Hình 3 cho thấy ba nhân tố này thật sự có sự ảnh hưởng đồng thời đến quá trình thủy phân của enzyme protease.
- Với nhiệt độ tiền xử lý thấp, pH cao và thời gian kích hoạt dài cho hiệu quả thủy phân kém, trong khi đó, nếu nâng nhiệt độ tiền xử lý nhiệt lên mức cao nhất và thời gian kích hoạt.
- kéo dài, protease bị mất hoạt tính dẫn đến hiệu suất thủy phân cũng giảm.
- Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồ thị đường đồng điểm được thể hiện đồng thời ở Hình 3 một lần nữa khẳng định cả ba yếu tố nhiệt độ, pH và thời gian đều ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ.
- Hình 3: Tương tác của nhiệt độ, pH đến hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ bằng enzyme protease nội tại.
- Dựa trên kết quả phân tích ANOVA, phương trình hồi quy thể hiện sự tương quan của điều kiện tiền xử lý đến hiệu suất thủy phân được thiết lập và sử dụng để dự đoán hiệu quả việc thủy phân protein..
- Hiệu suất thủy phân mô phỏng (Y lý thuyết) được xác định bằng cách thay các biến với giá trị thực vào phương trình sau: Y(%DH.
- Giá trị pH và nhiệt độ tối ưu cho quá trình tiền xử lý thịt đầu tôm thẻ khi giải phương trình hồi quy (1).
- Dựa theo kết quả thu được trên Hình 3, điều kiện thích hợp để kích hoạt enzyme nội tại từ thịt đầu tôm thẻ tương ứng với X nhiệt độ 57,5°C).
- X pH 6,95) và X thời gian kích hoạt 3,78 phút)..
- Hình 4: Tương quan giữa hiệu suất thủy phân xác định bằng thực nghiệm và tính toán theo phương trình hồi quy.
- Hiệu suất thủy phân protein đạt được ở điều kiện kích hoạt tối ưu là 36,04%.
- Phương trình đã cho thấy hiệu suất thủy phân protein đạt khoảng 45% khi đầu tôm được tiền xử lý ở nhiệt độ 50°C, pH 7,85 và nồng độ cơ chất thịt đầu tôm tối đa là 23%.
- Hiệu suất thủy phân thực tế (%DH).
- Hiệu suất thủy phân lý thuyết (%DH).
- cách nâng dần nhiệt tiền xử lý (nhiệt độ tăng lên 5°C mỗi nửa giờ, từ 40°C đến 70°C), hiệu suất thủy phân cuối đạt đến 48,6%DH và hiệu quả thu hồi protein tăng từ 43,6 đến 87,4%.
- Điều này cho thấy quá trình thủy phân protein là một quá trình phức tạp và hiệu quả phụ thuộc vào nguyên liệu và điều kiện thủy phân khác nhau.
- Bên cạnh các yếu tố về nhiệt độ, pH và thời gian kích hoạt enzyme nội tại thì thời.
- gian thủy phân cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân cần được khảo sát..
- 3.4 Xác định thời gian thủy phân protein thích hợp từ enzyme protease nội tại.
- Sự thay đổi hiệu suất thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ theo thời gian được thể hiện ở Bảng 4..
- Bảng 4: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi dịch thủy phân Thời gian thủy phân.
- (giờ) Hiệu suất thủy phân,.
- Từ kết quả thể hiện ở Bảng 4 cho thấy thời gian thủy phân là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thu nhận protein.
- Hiệu suất thủy phân tăng từ 2,69 đến 43,07%) khi tăng thời gian thủy phân từ 0 đến 8 giờ, hiệu suất thủy phân tăng nhanh ở giai đoạn đầu của quá trình thủy phân và tăng chậm sau 6 giờ.
- Tuy nhiên, hàm lượng protein hòa tan thu nhận được cũng gia tăng từ 0÷6 giờ đầu và giảm ở các thời gian thủy phân kế tiếp.
- Hàm lượng protein hòa tan đạt giá trị cao nhất sau 6 giờ thủy phân (44,33 mg/100g).
- Khi kéo dài thời gian thủy phân đến 8 giờ, hiệu suất thủy phân tăng mạnh (43,07%DH) và hàm lượng protein chỉ đạt 26,76 mg%.
- Bên cạnh đó, quá trình thủy phân càng kéo dài, hàm lượng NH 3 hiện diện trong dịch thủy phân càng cao.
- Về phương diện cảm quan, với thời gian thủy phân 6 giờ, dịch thủy phân chưa có mùi lạ nhưng nếu tiếp tục kéo dài thời gian thủy phân mặc dù hiệu suất vẫn tăng nhưng dịch thủy phân có mùi hôi và xuất hiện bọt khí.
- Các nghiên cứu ứng dụng dịch thủy phân protein trong chế biến các sản phẩm thực phẩm, điển hình như nghiên cứu của Nilsang et al.
- (2012) cũng đề xuất quá trình thủy phân protein từ nội tạng mực đạt hiệu quả cao nhất sau 6 giờ thủy phân, các peptide thu nhận được có trọng lượng phân tử thấp và có sự hiện diện của các acid amin với tỷ lệ cao.
- (2015) cũng xác định thời gian thủy phân protein tốt nhất, dịch thủy phân không có mùi lạ là 8 giờ khi thủy phân protein bằng enzyme protease nội tại có trong thịt đầu tôm sú..
- Điều này cho thấy quá trình thủy phân protein của các nguyên liệu khác nhau là khác nhau (Lian et al., 2005.
- Tóm lại, thời gian thủy phân là 6 giờ giúp tăng hiệu suất thủy phân đến 41,12%DH, hàm lượng protein đạt 44,33 mg/100g.
- Vì vậy, đây là thời gian thích hợp được lựa chọn nhằm nâng cao hiệu quả thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ.
- Quá trình tiền xử lý nhiệt nguyên liệu giúp kích hoạt protease nội tại và tăng hiệu suất thủy phân..
- Nhiệt độ, pH và thời gian tiền xử lý tối ưu lần lượt là 57,5°C.
- Thời gian thủy phân là 6 giờ là thời gian thích hợp giúp tăng hiệu.
- quả thủy phân đến 41,12%, hàm lượng protein đạt 44,33 mg/100g..
- Ảnh hưởng của dung môi và thời gian kết tủa đến hiệu quả tinh sạch sơ bộ enzyme protease trích ly từ thịt đầu tôm.
- Nghiên cứu khả năng thủy phân dịch protein của thịt đầu tôm sú bằng enzyme protease nội tại