Nghiên cứu thu hồi dịch thủy phân từ đầu cá lóc (Channa striata) bằng enzyme alcalase và flavourzyme

- NGHIÊN CỨU THU HỒI DỊCH THỦY PHÂN TỪ ĐẦU CÁ LÓC (Channa striata) BẰNG ENZYME ALCALASE VÀ FLAVOURZYME.
- Nghiên cứu được thực hiện nhằm xác định chế độ thủy phân đầu cá lóc thu hồi dịch đạm bằng enzyme alcalase ở giai đoạn 1 và flavourzyme ở giai đoạn 2 trong quá trình thủy phân hai giai đoạn.
- Nghiên cứu bao gồm 4 thí nghiệm: (i) ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme alcalase so với nguyên liệu, (ii) thời gian thủy phân bằng enzyme alcalase, (iii) tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu và (iv) thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme.
- Đầu cá được thủy phân với các thông số cố định là nhiệt độ 50℃, pH 8,0 và tỷ lệ nguyên liệu: dung dịch ethanol 20° là 1: 1.
- Kết quả cho thấy đầu cá lóc được thủy phân với 0,2% alcalase trong 12 giờ ở giai đoạn 1 và tiếp tục thủy phân với 0,4% flavourzyme trong 9 giờ giai đoạn 2 thu được dịch đạm có hàm lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân cao nhất lần lượt là 6,58 g/L.
- Nhằm giải quyết vấn đề môi trường và tận dụng nguồn phụ phẩm này thì các phương pháp xử lý khác nhau được áp dụng như ủ, lên men, sản xuất dầu cá và thủy phân (Rebah &.
- Trong đó, sử dụng enzyme để thủy phân là một trong những phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay vì hiệu quả thủy phân cao và không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng (Trần Kiều Anh và ctv., 2017).
- Quá trình thủy phân bằng enzyme protease có thể được thực hiện bởi enzyme riêng lẻ, kết hợp hoặc bổ sung.
- Các enzyme thủy phân được sử dụng phổ biến là alcalase, flavourzyme, neutrase, protamex và kojizyme (Nguyen et al., 2011).
- Trong đó, alcalase có hoạt tính endoprotease có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus licheniformis (Liaset et al., 2002), nhờ vào hoạt tính endoprotease của alcalase thủy phân liên kết peptide chủ yếu tại các nhóm – COOH kỵ nước bên trong phân tử protein đem lại hiệu quả thủy phân cao (Chiang et al., 2019)..
- Nhờ vào hoạt tính exoprotease của flavourzyme, thủy phân từ đầu-C hoặc đầu-N của các amino acid kỵ nước cuối cùng của phân tử protein dẫn đến giảm vị đắng của dịch đạm thu được (Chiang et al., 2019).
- Đã có một số nghiên cứu sử dụng kết hợp cả endoprotease và exoprotease nhằm tăng hiệu quả của quá trình thủy phân.
- Cụ thể, nghiên cứu ứng dụng hỗn hợp alcalase và flavourzyme để thủy phân thu hồi dịch đạm từ cá nục gai (Decapterus russelli) (Đỗ Thị Thanh Thủy.
- Vì vậy, sử dụng enzyme alcalase trong giai đoạn 1, sau đó tiếp tục thủy phân bằng flavourzyme ở giai đoạn 2 trong nghiên cứu thu hồi dịch đạm thủy phân từ đầu cá lóc bằng enzyme.
- alcalase và flavourzyme nhằm xác định các thông số của quá trình thủy phân như tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu và thời gian thủy phân của enzyme alcalase và flavourzyme đến hiệu suất thủy phân và chất lượng dịch đạm là cần thiết..
- Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme alcalase so với nguyên liệu trong giai đoạn 1 của quá trình thủy phân 2 giai đoạn.
- Đầu cá lóc xay được thủy phân ở giai đoạn 1 bằng enzyme alcalase với tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thay đổi lần lượt là 0,1.
- Điều kiện thủy phân cố định ở giai đoạn 1 là nhiệt độ 50°C, thời gian 12 giờ, pH 8,0 và tỷ lệ nguyên liệu: dung dịch ethanol 20° là 1: 1..
- Sau khi thủy phân bằng enzyme alcalase, tất cả các mẫu được tiếp tục thủy phân ở giai đoạn 2 bằng enzyme flavourzyme với tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu là 0,3%, nhiệt độ 50°C, thời gian 12 giờ.
- Chỉ tiêu phân tích: Xác định hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân trong phần dịch đạm..
- Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme alcalase trong giai đoạn 1 của quá trình thủy phân 2 giai đoạn.
- Thí nghiệm được tiến hành bằng enzyme alcalase với thời gian thủy phân thay đổi lần lượt là và 18 giờ.
- Các bước thực hiện sau khi thủy phân bằng enzyme alcalase tiếp tục thủy phân bằng enzyme flavourzyme tương tự như thí nghiệm 1..
- Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu trong giai đoạn 2 của quá trình thủy phân 2 giai đoạn.
- Sau khi thủy phân bằng enzyme alcalase tiếp tục thủy phân bằng enzyme flavourzyme với tỷ lệ enzyme flavourzyme thay đổi lần lượt là 0,1.
- Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme trong giai đoạn 2 của quá trình thủy phân 2 giai đoạn.
- Tiến hành thủy phân bằng enzyme flavourzyme với thời gian thủy phân thay đổi lần lượt là và 15 giờ.
- Xác định hàm lượng đạm amino acid theo Bộ Khoa học và Công nghệ (1990).
- Xác định hàm lượng đạm ammonia theo Bộ Khoa học và Công nghệ (1990).
- Độ thủy phân (DH.
- Hiệu suất thu hồi nitrogen (NR.
- Hàm lượng nitrogen tổng số trong dịch thủy phân Hàm lượng nitrogen tổng số trong nguyên liệu x100 2.4.
- Đầu cá lóc chứa hàm lượng protein tổng số và khoáng tương đối cao lần lượt là 16,4% và 15,8%, trong khi hàm lượng lipid chiếm tỷ lệ thấp 6,5%..
- Đầu cá lóc có hàm lượng protein tương đối cao và hàm lượng lipid chiếm tỷ lệ thấp rất thích hợp cho việc sản xuất dịch đạm thủy phân (Siddik et al., 2020)..
- Chỉ tiêu Hàm lượng 1.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme alcalase so với nguyên liệu (E/S) trong giai đoạn 1 của quá trình thủy phân 2 giai đoạn Bột đạm thủy phân protein từ đầu và xương cá chẽm có giá trị dinh dưỡng cao, giàu amino acid không thay thế chiếm khoảng 31,2% trên tổng lượng amino acid (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014).
- Trong các chỉ tiêu theo dõi của quá trình thủy phân thì hiệu suất thu hồi nitrogen, độ thủy phân và hàm lượng amino acid là những chỉ tiêu quan trọng vì nó trực tiếp ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng và các tính chất cảm quan của sản phẩm thủy phân.
- Hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân của dịch đạm theo tỷ lệ enzyme alcalase so với nguyên liệu được thể hiện trong Bảng 2..
- Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme alcalase so với nguyên liệu (E/S) đến hàm lượng đạm ammonia (N NH3.
- Tỷ lệ enzyme alcalase so với nguyên liệu thay đổi từ 0,1 đến 0,6% thì hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân thay đổi và khác biệt có ý nghĩa với giá trị p tương ứng lần lượt là 0,001 và 0,018.
- Tuy nhiên hàm lượng đạm ammonia và đạm amino acid khác biệt không đáng kể (p = 0,801 và 0,158) được thể hiện trên Bảng 2.
- Khi tỷ lệ enzyme alcalase tăng từ 0,1 lên 0,2% thì hàm lượng đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân tăng tương ứng từ 6,02 g/L.
- Nguyên nhân là do tỷ lệ enzyme tăng thì quá trình cắt mạch polypeptide trong phân tử protein xảy ra mãnh liệt hơn dẫn đến độ thủy phân tăng, đồng thời quá trình thủy phân sinh ra một lượng lớn sản phẩm, nên hàm lượng đạm amino acid và hiệu suất thu hồi nitrogen tăng (Trần Thị Bích Thủy &.
- Tuy nhiên, tiếp tục tăng tỷ lệ enzyme alcalase so với nguyên liệu từ 0,2% lên 0,6% thì hàm lượng đạm amino acid thay đổi không.
- đáng kể, nhưng hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân giảm từ 42,7% và 36,1% xuống 37,9% và 30,9%, tương ứng.
- Điều này được giải thích như sau: trong thời gian đầu quá trình thủy phân xảy ra mạnh sẽ có một lượng lớn liên kết peptide bị phân cắt sinh ra các peptide mạch ngắn 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, nên độ thủy phân giảm và hiệu suất thu hồi nitrogen giảm (Copeland, 2000).
- Hàm lượng đạm ammonia không khác biệt có ý nghĩa (p=0,801) khi tỷ lệ enzyme alcalase tăng từ 0,1% lên 0,6%.
- Độ thủy phân (36,1%) khi thủy phân đầu cá lóc với 0,2% alcalase trong nghiên cứu này cao hơn kết quả nghiên cứu của Lê Trung Thiên và ctv.
- (2018) khi thủy phân thịt vụn cá tra bằng enzyme alcalase với nồng độ 1% có độ thủy phân là 21,6%.
- thủy phân cả cấu trúc bậc hai và bậc ba của phân tử protein tạo nhiều đoạn peptide, sau đó exoprotease của flavourzyme tiếp tục cắt mạch peptide từ đầu-C và đầu-N giải phóng amino acid tự do, dipeptide hoặc tripeptide (Chiang et al., 2019).
- Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme alcalase trong giai đoạn 1 của quá trình thủy phân 2 giai đoạn.
- Thời gian thủy phân là một trong những yếu tố có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả thủy phân, thời gian quá dài hay quá ngắn sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất.
- thủy phân và chất lượng sản phẩm (Copeland, 2000).
- Hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân theo thời gian thủy phân bằng enzyme alcalase được thể hiện ở Bảng 3..
- Xét về ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme alcalase thì hàm lượng đạm ammonia, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân thay đổi và khác biệt có ý nghĩa với giá trị p tương ứng lần lượt là 0,000.
- Kết quả ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme alcalase đến hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân.
- Khi tăng thời gian thủy phân bằng enzyme alcalase từ 6 lên 12 giờ thì hiệu suất thu hồi nitrogen tăng từ 34,5 lên 44,1% và độ thủy phân tăng từ 30,7 lên 36,5%.
- Nguyên nhân là do thời gian thủy phân càng dài thì các liên kết peptide trong phân tử protein bị cắt mạch càng nhiều, tạo nhiều sản phẩm dẫn đến hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân tăng (Trần Thị Bích Thủy &.
- Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng thời gian thủy phân từ 12 lên 18 giờ thì hiệu suất thu hồi nitrogen giảm từ 44,1% xuống 36,5% và độ thủy phân giảm từ 36,5% xuống 32,7%.
- Thời gian thủy phân tăng quá mức thì lượng cơ chất đã được thủy phân gần hết, càng kéo dài thời gian thủy phân thì quá trình thủy phân diễn ra chậm, các peptide mạch ngắn trong dịch thủy phân có thể làm ức chế phần nào tác dụng thủy phân của enzyme, làm giảm độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitrogen (Copeland, 2000).
- Thời gian thủy phân tăng từ 6 đến 18 giờ thì hàm lượng đạm ammonia tăng từ 0,158 lên 0,205 g/L và khác biệt có ý nghĩa, hàm lượng đạm amino acid giảm không đáng kể (p=2,000).
- cấp thấp như NH 3 , H 2 S…nên hàm lượng đạm ammonia tăng (Trần Thị Bích Thủy &.
- Độ thủy phân (36,5%) và đạm amino acid (6,44 g/L) trong nghiên cứu này cao hơn kết quả nghiên cứu của Nguyễn Chí Thanh và ctv..
- (2019) khi thủy phân phụ phẩm cá lưỡi trâu bằng enzyme alcalase trong 6 giờ có độ thủy phân là 19,8% và hàm lượng đạm amino acid là 1,59 g/L..
- Nguyên nhân có thể do thời gian thủy phân dài hơn và cũng có thể do loại nguyên liệu, loại enzyme sử dụng và phương pháp bổ sung enzyme khác nhau..
- Chọn thời gian thủy phân bằng enzyme alcalase thích hợp là 12 giờ để đảm bảo hiệu suất thủy phân cao và chất lượng dịch đạm tốt..
- flavourzyme so với nguyên liệu (E/S) trong giai đoạn 2 của quá trình thủy phân 2 giai đoạn.
- Hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân của dịch đạm được thể hiện trong Bảng 4..
- Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu đến hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân.
- Khi nồng độ enzyme flavourzyme tăng từ 0,1 lên 0,4% ở giai đoạn 2 của quá trình thủy phân thì đạm amino acid tăng từ 5,97 lên 6,35 g/L, hiệu suất thu hồi nitrogen tăng từ 35,9 lên 43,2% và độ thủy phân tăng từ 26,6 lên 36,5%.
- Điều này được lý giải như sau: các đoạn peptide được tạo thành từ quá trình thủy phân bằng alcalase, tiếp tục được phân cắt tạo thành peptide ngắn hơn và amino acid dưới tác dụng của flavourzyme có cả hai hoạt tính endoprotease và exoprotease (Chiang et al., 2019).
- thì hiệu suất thu hồi nitrogen giảm từ 43,2 còn 37,1% và khác biệt có ý nghĩa.
- nhưng độ thủy phân giảm không đáng kể.
- Khi tỷ lệ enzyme tăng thì tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị nhất định, nếu tiếp tục tăng tỷ lệ enzyme thì tốc độ phản ứng thủy phân bởi enzyme rất ít thay đổi vì nồng độ enzyme bão hòa với nồng độ cơ chất và các peptide.
- Hàm lượng đạm ammonia thay đổi không đáng kể (p=0,194) khi tỷ lệ enzyme flavourzyme tăng từ 0,1 lên 0,6%.
- Độ thủy phân (36,5%) trong nghiên cứu này cao hơn kết quả nghiên cứu của Đỗ Trọng Sơn và ctv.
- (2013) khi thủy phân đầu cá chẽm với 0,5% enzyme flavourzyme có độ thủy phân là 29,1%.
- Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme flavourzyme trong giai đoạn 2 trong quá trình thủy phân 2 giai đoạn Hàm lượng đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân theo thời gian thủy phân enzyme flavourzyme được thể hiện trong Bảng 5..
- Kết quả ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme đến hàm lượng đạm ammoniac, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân.
- Đối với ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme (Bảng 5), kết quả nghiên cứu cho thấy đạm ammonia, đạm amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân thay đổi và khác biệt có ý nghĩa thống kê với giá trị p tương ứng lần lượt là 0,011.
- 0,001 và 0,005 khi thời gian thủy phân thay đổi từ 3 đến 15 giờ..
- Kết quả cho thấy khi thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme tăng từ 3 giờ lên 9 giờ thì đạm amino acid tăng từ 5,46 g/L lên 6,58 g/L.
- hiệu suất thu hồi nitrogen tăng từ 37,7 lên 44,6% và độ thủy phân tăng từ 31,8% lên 38,0%, tuy nhiên hàm lượng đạm ammonia thay đổi không đáng kể.
- Kết quả này cũng phù hợp với các công trình nghiên cứu trước đây cũng đã chỉ ra rằng hiệu suất thủy phân tăng theo thời gian thủy phân (Aspmo et al., 2005.
- Tuy nhiên, khi thời gian thủy phân tiếp tục tăng từ 9 giờ lên 15 giờ thì hàm lượng đạm.
- amino acid, hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân thay đổi không đáng kể, nhưng hàm lượng đạm ammonia tăng từ 0,269 lên 0,310 g/L.
- Do đó, thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme được chọn là 9 giờ..
- Chế độ thủy phân đầu cá lóc thích hợp thu hồi dịch đạm bằng phương pháp thủy phân hai giai đoạn là giai đoạn 1 thủy phân với tỷ lệ enzyme alcalase so với nguyên liệu là 0,2% trong 12 giờ và tiếp tục giai đoạn 2 thủy phân với tỷ lệ enzyme flavourzyme so với nguyên liệu là 0,4% trong 9 giờ.
- Chế độ thủy phân đạt hiệu quả cao với hiệu suất thu hồi nitrogen và độ thủy phân lần lượt là 44,6% và 38,0%.
- Dịch đạm thu được có giá trị dinh dưỡng cao với hàm lượng đạm amino acid là 6,58 g/L và chất lượng tốt vì hàm lượng đạm ammonia thấp là 0,269 g/L..
- 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 thủy phân đầu cá chẽm (Lates calcarifer) bằng enzyme.
- Nghiên cứu thủy phân thịt vụn cá tra.
- Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình thủy phân protein từ phụ phẩm cá lưỡi trâu bằng enzyme alcalase.
- Thành phần dinh dưỡng của các sản phẩm thủy phân từ đầu và xương cá Chẽm (Lates calcarifer) bằng enzyme flavourzyme.
- Nghiên cứu các điều kiện thủy phân phụ phẩm cá hồi (Salmo salar) nhằm thu nhận peptide mạch ngắn.
- Nghiên cứu ứng dụng enzyme protamex để thủy phân cá trích (Sardinella gibbosa) thu dịch đạm.
- Nghiên cứu thủy phân protein từ thịt cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) bằng enzyme thương phẩm và ứng dụng chế biến bột nêm.
- Nghiên cứu thủy phân protein từ phụ phẩm cá lóc bằng enzyme Alcalase