Luận án TS: Nghiên cứu phát triển sản phẩm thực phẩm từ cá sấu bằng kỹ thuật hóa sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHÙNG VÕ CẨM HỒNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM THỰC PHẨM TỪ NGUYÊN LIỆU CÁ SẤU BẰNG KỸ THUẬT HÓA SINH Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TP. Hồ Chí Minh - Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHÙNG VÕ CẨM HỒNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM THỰC PHẨM TỪ NGUYÊN LIỆU CÁ SẤU BẰNG KỸ THUẬT HÓA SINH Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. Lê Trung Thiên PGS.TS Lê Đình Đôn TP. Hồ Chí Minh - Năm 2022 i LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Đảng ủy – Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP.

Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới Quý Thầy Cô trong Khoa Khoa học Sinh học và Khoa Công nghệ Hóa học và Thực Phẩm – Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian khóa học. Để hoàn thành được luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Trung Thiên và PGS.TS Lê Đình Đôn, những người Thầy tâm huyết đã nhiệt tình hướng dẫn, động viên khích lệ, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu. Tôi xin được tỏ lòng biết chân thành đến TS.

Bùi Ngọc Hùng; PGS.TS Lê Anh Đức và quý Thầy Cô Phòng Sau đại học Trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM đã khích lệ và hỗ trợ tôi rất nhiều trong việc hoàn thành luận án này. Đặc biệt, xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến Ban Lãnh đạo Công ty TNHH Cá Sấu Hoa Cà (Quận 12, Tp. HCM) đã tạo điều kiện và hỗ trợ tôi rất nhiều trong các nghiên cứu này. Tôi xin cảm ơn Ban Lãnh đạo, Quý Thầy cô, cán bộ nhân viên, đồng nghiệp tại Viện Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường – Trường Đại Học Nông Lâm Tp.

Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành được luận án. Cuối cùng tôi xin dành tất cả sự yêu thương và lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình Ba mẹ, anh xã, các anh chị, các con, cháu và bạn bè đã luôn động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu cũng như trong thời gian thực hiện luận án. Tháng 05 năm 2022 Phùng Võ Cẩm Hồng ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan những công bố trong luận án này là trung thực và là một phần trong đề tài cấp bộ mã số B2016 – NLS – 03 do tôi làm chủ nhiệm và đề tài cấp Sở Khoa học và Công Nghệ về “Phát triển các sản phẩm thực phẩm có giá trị gia tăng từ cá sấu” mà nghiên cứu sinh cũng là thành viên chính của đề tài và được sự cho phép của chủ nhiệm đề tài đồng thời cũng chính là hướng dẫn khoa học của luận án. Những số liệu trong luận án được phép công bố với sự đồng ý của cơ quan giao nhiệm vụ (duyệt đề tài và cấp kinh phí).

Tác giả luận án PHÙNG VÕ CẨM HỒNG iii TÓM TẮT Tên luận án: Nghiên cứu phát triển sản phẩm thực phẩm từ nguyên liệu cá sấu bằng kỹ thuật hóa sinh. Tên tác giả: PHÙNG VÕ CẨM HỒNG Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9.01 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu Mục tiêu: Cải tiến quy trình nấu cao xương cá sấu. Thiết lập được quy trình sản xuất sản phẩm: bột protein thịt cá sấu thủy phân, cao collagen xương cá sấu và đánh giá tác dụng hỗ trợ sức khỏe của sản phẩm dinh dưỡng lên sức khỏe chuột. Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trên mẫu nguyên liệu từ xương và thịt của cá sấu xiêm (Crocodylus siamensis).

Phương pháp nghiên cứu - Luận án đã sử dụng nhiều phương pháp phân tích hiện đại để đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, hóa sinh như kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp, điện di, quang phổ hấp thu nguyên tử, phương pháp Kjeldahl, Bradford. - Đánh giá tác dụng hỗ trợ sức khỏe của sản phẩm cao xương cá sấu lên cơ thể chuột bằng mô hình bơi kiệt sức Brekhman; Xác định LD50 của sản phẩm cao xương cá sấu trên chuột nhắt trắng theo phương pháp Litchfield – Wilcoxon. Đánh giá độc tính bán trường diễn của chuột thông phân tích đánh giác các chỉ tiêu huyết học và sinh hóa. Kết quả và kết luận  Sau khi so sánh và phân tích các thông số, qui trình nấu cao xương nhằm nâng cao hiệu suất trích ly collagen từ xương cá sấu của nghiên cứu này được chọn như sau: Trích ly collagen 2 lần ở 121°C, mỗi lần thực hiện 2 giờ.

Dung dịch sau khi trích ly được cô đặc ở áp suất 0,8kg. Sản phẩm nấu thử nghiệm được so sánh với sản phẩm của công ty ngoài thị trường thông qua các chỉ tiêu phân tích hóa lý: thời gian trích ly của nghiên cứu ngắn hơn (4 giờ so với 168 giờ), nhưng cho hiệu suất trích ly cao hơn (13,86% so với 7,28%) và hàm lượng collagen cao hơn (64,31% so với 61,37%). Ngoài ra, màu của sản phẩm nấu thử nghiệm đã được cải thiện, giảm độ màu so với nấu truyền thống, nhờ rút ngắn thời gian trích và cô đặc ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp. iv  So sánh mức độ thủy phân khi sử dụng ba loại enzyme khác nhau cho thấy enzyme neutral có hiệu quả thủy phân tốt hơn enzyme alcalase và flavourzyme đối với cơ chất là thịt cá sấu.

Sau đó, tối ưu hóa quá trình thủy phân protein bằng enzyme neutral cho thấy với điều kiện: nhiệt độ: 61,8oC, pH: 7,5 và tỷ lệ enzyme /cơ chất: 3,3% sẽ cho mức độ thủy phân protein cao nhất là 39,70% và hoạt tính bắt giữ gốc DPPH là 80%.  Quá trình sấy phun dịch thủy phân protein từ thịt cá sấu đạt tốt nhất khi bổ sung chất trợ sấy maltodextrin với tỷ lệ 19,46% và nhiệt độ không khí sấy là 142,71oC. Với tốc độ bơm dòng nhập liệu được giữ cố định 10 ml.phút-1, hiệu suất thu hồi bột sẽ đạt 69,51%, hiệu suất thu hồi protein đạt 76,94%. Trong điều kiện trên, các chỉ tiêu chất lượng của bột như độ ẩm, hoạt tính kháng oxy hóa lần lượt đạt giá trị 5,33% và 1,87 mg.

 Đối với sản phẩm bột dinh dưỡng có bổ sung 40% đường, 1,5% acid ascorbic và 12% bột gừng cho có kết quả cảm quan (màu, mùi, vị) tốt nhất. Sản phẩm sau khi phối trộn từ cao xương và thịt cá sấu thủy phân được phân tích lý hóa, hóa sinh và vi sinh cho thấy có hàm lượng dinh dưỡng cao, đạt tiêu chuẩn an toàn về vi sinh vật và kim loại nặng.  Cao cá sấu và nhóm sản phẩm dinh dưỡng bổ sung cao xương cá sấu không thể hiện độc tính cấp và bán trường diễn trên chuột thí nghiệm với liều uống cao nhất là 37 g.kg-1 cao loại tủy, 36,75 g.kg-1 bột thủy phân, 36,65 g.kg-1 bột dinh dưỡng.  Nhóm sản phẩm bột dinh dưỡng cá sấu liều 1,84 g.kg-1 đều thể hiện tác dụng hỗ trợ sức khỏe cao khi thử nghiệm trên mô hình chuột bơi kiệt sức và tác dụng tạo độ bền chắc cho xương chuột thí nghiệm.

Kết quả này không khác biệt so với nhóm cao thô xương cá sấu. Hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh PGS.TS Lê Trung Thiên PGS.TS Lê Đình Đôn Phùng Võ Cẩm Hồng v SUMMARY Thesis title: Development of food products from crocodile meat and bones by using biochemical techniques PhD candidate PHUNG VO CAM HONG Field of study Biotechnology Code: 9.01 Research objectives and objects Research objectives: To improve the cooking process for collagen extraction from crocodile bone; To establish production process for products: hydrolysate protein from crocodile meat and collagen extraction from crocodile bone; To evaluate the pharmacology effects and safety of nutritional products were assessed on laboratory mice. Research object: the study was carried out on material samples from the bone and meat of Siamese crocodile (Crocodylys siamensis). Research methods - It was an experimental study using modern analytical methods to evaluate physicochemical and biochemical parameters such as chromatography technique, electrophoresis, atomic absorption spectroscopy, Kjeldahl method, Bradford method.

- It was evaluated of pharmacological effects of nutritional supplement products on mice by Brekhman exhaustion swimming model, determined of LD50 of nutritional supplement products in mice by Litchfield-Wilcoxon method, and assessed of sub-chronic toxicity of mice by hematological and biochemical factors. Results and conclusions  According to the results of the experiments, the collagen extraction process from crocodile bone was recommended as following: The result of the experiment the authors recommended testing the cooking process. Extract 2 times at 121°C, 2 hours each time cook. After extraction, the solution is concentrated in pressure - 0.

The cooking test product to be compared with the Company through analysis. Time cooking at 4 hours was compared to 168 hours of company, the extraction time is shorter than the vi company’s, but the recovery yield (13.86%) is higher than 7. Besides that, collagen extraction is also higher than 64.31% compared to the Company 61. The color of the cooked testing has improved.

It reduced compared to traditional cooking by shortening extracted and condensed at low temperature, low pressure.  When conducting protein hydrolysate from crocodile meat, the neutral enzyme had the highest degree of hydrolysis comparing to ones of the alcalase and flavourzyme enzymes. The optimal conditions of neutral enzyme of 61.8oC, pH of 7.5, and enzyme/ substrate ratio at 3.3% resulted in maximum degree of hydrolysis (39,70%) and the highest of DPPH radical scavenging activity (80%).  The spray drying process of protein hydrolysate from crocodile meat had the best results when the conditions of spray-dried powder were found at maltodextrin concentration of 19.47%, inlet air temperature of 142.71oC, and input feed flow rate of 10 mL.

These conditions correspond to the recovery of dry matter of 69.51%, protein recovery yield of 76.94%, powder humidity of 5.33%, and powder antioxidant activity of 1.  A nutritional supplement powder was added to sugar of 40%, ascorbic acid of 1.5%, and ginger powder of 12% for the best organoleptic results. Products from collagen extraction of crocodile bone and protein hydrolysate of crocodile meat had high nutritional content. They reached the limits of quality control standards about microbiological contamination and heavy metal content.

 The experiments were conducted to evaluate the acute and sub-chronic toxicity of collagen extraction and spray drying powder products from crocodile bone in mice. Both toxicity tests were not determined toxic in mice at the highest dose of 37 g.kg-1 of collagen extraction of crocodile bone, 36.kg-1 of hydrolysate powder, and 36.65 g/kg-1 of nutritional supplement powder.  Nutritional supplement powder from crocodile bone, which added at dose of 1.kg-1 showed high pharmacological effects with the vii forced swim test in mice. It also created effects on strength for the bones of laboratory mice.