Luận án tiến sĩ chế biến thực phẩm và đồ uống nghiên cứu phương pháp sản xuất và

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA CAO XUAN THUY NGHIEN CUU PHUONG PHAP SAN XUAT VA TINH NANG CUA FPI (FISH PROTEIN ISOLATE) TU PHU PHAM CA TRA LUAN AN TIEN SI KY THUAT TP. HO CHI MINH NAM 2018 ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CAO XUÂN THỦY NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHAP SAN XUẤT VÀ TÍNH NANG CỦA FPI (FISH PROTEIN ISOLATE)TỪ PHỤ PHẨM CÁ TRA Chuyên ngành: Chế biến thực phẩm va đồ uống Mã số chuyên ngành: 62540201 Phản biện độc lập 1: GS.

Trần Thị Luyén Phan biện độc lập 2: PGS. Nguyễn Thi Xuân Sâm Phản biện 1: GS. Lê Văn Việt Man Phản biện 2: PGS. Ngô Đại Nghiệp Phản biện 3: PGS.

Phạm Văn Hùng NGƯỜI HUONG DAN KHOA HỌC 1. Tran Bich Lam 2. Ha Thanh Toan LỜI CAM ĐOAN T e giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu c a bản thân t c giả. C c kết quả nghiên cứu vac c kết luận trong luận n này 1a trung thực, và không sao ch pt b t cứ một nguồn nào và dư ibtk hình thức nào.

Việc tham khảo c c nguồn tài liệu đã đư c thực hiện trích dẫn và ghi nguôn tải liệu tham khảo đ ng theo yêu cầu. T c giả luận n Cao Xuân Th y TÓM TAT V ¡ mục tiêu khai th c tính năng công nghệ và gi tri sinh học c a proteinc Tra (Pangasius hypophthalmus), luận n “Nghiên cứu phương pháp sản xuất và tính năng của FPI (Fish Protein Isolate) từ phụ phẩm cá Tra” đã khảo s tqu trình th y phân phụ phẩm c Tra bang enzyme alcalase 2.4L dư ic c điều kiện th y phân du c kiểm so t chặt chẽ; nghiên cứu tính năng công nghệ, hoạt tính sinh học c a FPI và ứng dụng công nghệ lọc màng dé thu nhận FPI có tinh năng tạo nhũ, tạo bọt, cố định canxi. Luận n đã dat du c một số kết quả chính như sau: (1) Về mặt lý thuyết e Nghiên cứu thành công qu trình thuỷ phân, x c định du c quy luật ảnh hưởng c a c c thông số kỹ thuật trong qu trìnhth y phân phụ phẩm c Tra; x e định mối liên hệ giữa thời gian th y phân v 1 mức độ th y phân (DH) và tính năng tạo nhũ, tạo bọt, cố định canxi c a FPI. e - Xây dựng du c phương trình hồi quy thực nghiệm mô tả ảnh hưởng đồng thời c a c c yếu tố pH (X)), ty lệ enzyme (Xa), nhiệt độ (Xa) và thời gian (Xa) đến qu trình thuỷ phân, tối ưu hóa e c điều kiện th y phân v it ng ham mục tiêu là khả năng tạo bọt, tạo nhũ, có định canxi.41X1X3 + 0,57X1X4 + 1,08X2X3— 1,02X3X4 Yuna = 29,93 + 041X1 + 1,05X2 + 1,16X4— 1,17X1? — 1,07 Xo7+ 1,27X3? -1,13X4 + 0,41X1X3 + 0,57X1X4 + 1,08X2X3— 1,02X3X4 Yca = 30,36 + 1,19X2 + 0,76X4— 0,55X17 — 1,02 Xz7- 0,54 Xa? + 0,42X1X3 + 0,45X1X4 + 1,27X2X3— 0 42X2X4- 1,05X3X4 se Xc định du c mối tương quan giữa kích thu c phân tử c a FPI phụ phẩm c tra v ¡ tính năng ứng dụng c a nó.

Nhóm protein trong FPI có khả năng tạo nhũ tốt có phân tử lư ngt 7 đến 10kDa. Nhóm protein có khả năng tạo bọt tốt có phân tử lu ngt 5 đến 7kDa. Riêng hoạt tính cố định canxi e a FPI du cx c định bởi e c protein có kích thư c nhỏ (nhỏ hơn 5 kDa). FPlc tra có hoạt tính có định canxi r t tốt, khả năng cố định canxi thực tế c a FPI dat 38,36mg Ca**/g FPI, trong đó có trên 94% liên kết giữa Ca*? v i FPI tao du cc utr c EF-hand.

ii (2) Về mặt thực tiễn e - Xây dung du c quy trình công nghệ thu nhận c c sản phẩm FPI có gi trị cao t phụ phẩm chế biến c Tra gồm phương ph p th y phân gi i hạn và phương ph p lọc màng phân riêng c c nhóm phân tử. e - Đã sử dụng thành công qu trình lọc nano v 12 loại mang là GE-5-DL, 5 kDa và SRM 347, 10 kDa; x c định c c điều kiện tối ưu dé phân riêng và thu nhận c c FPI có khả năng tạo nhũ, tạo bọt, cố định canxi cao nh t. Hiệu su t thu hỗi protein sau lọc mảng cao nh t ở màng GE-5-DL (màng 5 kDa) là 76,06% trong điều kiện vận hành: nhiệt độ 45°C, lưu lu ng 34 L/h, p su t 25 bar. Hiệu su t thu hồi protein sau loc mang cao nh t ở mang SRM 347 (màng 10 kDa) khi sử dụng dé thu hồi FPI có tính năng tạo bọt là 64,02% trong điều kiện vận hành: nhiệt độ là 35°C, lưu lư ng 39 L/h, p su t: 22 bar.

Khi sử dung mang SRM 347 dé thu hồi FPI có tính năng tạo nhũ, hiệu su t thu hỗi protein cao nh t đạt 65,31% trong điều kiện vận hành: nhiệt độ 40°C, lưu lu ng 44 L/h, psu t: 22 bar. e Kha năng tạo botc aFPIt phụ phẩm chế biến c Tra tối đa đạt 112,18%, tương đương v ¡ khả năng tạo bot c a WPI và cao hon SPI. Khả năng tạo nhũ c a FPI tối đa đạt 39,88%, cao hơn khả năng tạo nhũ c a SPI và WPI. Đặc biệt là khả năng cố định canxi e a FPIr t cao.

C c kh mph này mở ra nhiều hư ng ứng dụng m i c aFPle tra trong công nghiệp thực phẩm. Những kết quả trên bu c đầu tạo tiền đề cho việc triển khai công nghệ, ứng dụng vào thực tế, đồng thời là nguồn tham khảo tin cậy cho những nghiên cứu tiếp theo trong cùng lĩnh vực. iil ABSTRACT As targets of striving towards the technological and the biological values of fish protein; the thesis "Research of features and production technology of FPI (Fish Protein Isolate) from byproducts of Pangasius hypophthalmus" has conducted research on hydrolysis of Pangasius hypophthalmus byproducts by enzymes alcalasa 2.4L under the strictly controlled hydrolysis conditions. To research on technology features, biological activities.

Apart from that, membrane technology has been applied for collecting FPI with the emulsifying, foaming, calcium-binding espectively features. The thesis has reached some key results as follows: (1) The theoretical results e Researching successfully the hydrolysis process, identify rules affected by technical parameters during hydrolysis of Pangasius hypophthalmus byproduct; determining the relationship between the degree of hydrolysis (DH) and emulsifying, foaming, calcium binding abilities of FPI e Conducting the optimization, building the empirical regression equation describing the simultaneous influences of pH factor (X1), the E/S ratio (X2), temperature (X3) and time (X4) to the hydrolysis; optimization the hydrolysis conditions for each objective function of foaming, emulsifying, calcium binding: Yfoaming = 93,39 + 0,33X1 + 1,06X2 + 0,99X4 — 0,51Xi? — 1/74 X2? - 0,36X2 + 0,41X1X3 + 0,57X1X4 4+ 1,08X2X3— 1,02X3X4 Yemulsifying = 29,93 + O41X1 + 1,05X2 + 1,16X¿— 1,17X1? — 1,07 XzZ+ 1,27X37 — 1,13X4? + 0.41X1X3 + 0,57X1X4 + 1,08X2X3— 1,02X3X4 Yealcium binding = 30,36 + 1,19X2 + 0,76X4 — 0,55Xi7 — 1,02 Xo* — 0,54 XZ + OA2X1X3 + OASX1X4 + 1,27X2X%3— 0,42X2X4— 1,05 X3X4 e Determining the correlation between molecular weight cut-off (MWCO) of protein in FPI with the features of its application. The group of proteins with MWCO from 7 to 10 kDa has good emulsifying ability. The one with MWCO from 5 to 7 kDa has good foaming ability.

Particularly, the calcium binding capacity of FPI has been determined by the relatively small proteins (less than 5 kDa). The maximum calcium binding of FPI from Pangasius hypophthalmus is high, reaching 38,36 mg Ca**/g FPI, IV which has over 94% of the links between Cat? with FPI by creating structured EF-hand (2) Experimental results ¢ To develop a technological process for producing of high quality FPI from Pangasius hypophthalmus byproducts, including limited hydrolysis process and membrane application for separating protein clusters with different mocular weight. ¢ To use successfully the 5 kDa GE-5-DL and 10 kDa SRM 347 membranes. Thereby, determining the optimum conditions of the membranes filtration process for acquiring FPI with the emulsifying, foaming, calcium binding abilities.

The highest proteins yield of membrane GE-5-DL membrane (5 kDa membrane) is 76.06%; in operating conditions: temperature of 45°C, flow 34 L/h, pressure: 25 bar. The one of SRM 347 (10 kDa membrane) for colleting FPI with foaming ability is 64.02%; in operating conditions: temperature of 35°C, flow 39 L/h, pressure: 22 bar. The highest proteins yield of SRM 347 membrane with emulsifying ability is 65.31% in the operating conditions: temperature 40°C, flow 44 L/h, pressure: 22 bar. ¢ The maximum foaming ability of FPI from Pangasius hypophthalmus byproducts reached 112.18%, equivalent to the foaming capability of WPI and higher than the one of SPI.

Maximum emulsifying ability of FPI reaches 39.88%, higher than the ones of SPI and WPI. Especially the calcium binding ability of FPI is very high. The discovery Opens up many new application directions of FPI fish in food industry The above initial results, on the premise, have been contributed to the application for food production, and considered as a reliable reference source for further studies in the same field. LỜI CÁM ƠN Trong qu trình thực hiện luận n.

tôi đã nhận du c sự hư ng dẫn tận tinh, sự động viên đ ngl cc a TS. Trần Bích Lam. T đ y lòng mình, bằng những tình cảm chân thành nh t cùng v isu kính trọng sâu sắc, tôi muốn bay tỏ lời biết ơn ¢ a mình đến Cô. Cam ơn Cô đã cho em nhiều suy nghĩ về sự ph nd u không ng ng để trở thành một nhà khoa học chân chính.

Cảm on Cô đã trang bị thêm cho em c ch tiếp cận v ic c phương ph p luận khoa học để em tự tin hơn trên con đường phía tru c. Xin cam ơn GS. Ha Thanh Toàn đã gi p đỡ. góp nhiều ý kiến cho luận n kết những ngày đầu tiên xây dựng đề cương nghiên cứu đến nay.

L c này day, con xin du c nói lời cảm ơn cha; kính can chap tay và thâm tâm hư ng vé vong linh c a mẹ. Muôn vàn lời cảm ơn cũng không thé nói hết du c tình thương c a cha mẹ v 1 con. Con cảm ơn cha mẹ đã cho con hình hài này, cảm ơn cha mẹ luôn luôn ở bên con kế cả những hoàn cảnh khó khăn nh t dé con thêm vững bu c trong cuộc sông. Nhân dịp nay, v ¡ tư c ch là người chong, người cha, tôi muốn gửi thật nhiều lời cảm ơn sâu sac, tình cảm yêu thương vô bờ c a tôi đến gia đình nhỏ b , nơi đó cóv và hai con trai yêu quí - Huy Hoang, Minh Trí.

Tổ m y đã là điểm tựa tinh thần vững chắc cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu day gian nan v aqua. Cảm onv vac c con đã mang lại năng lu ng va niềm vui để bố đư c yên tâm trong sự nghiệp ph n đ u.