Luận án tiến sĩ về thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc Channa striata

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG Đ¾I HâC CÄN TH¡ TR¯¡NG THà MàNG THU NGHIÊN CĄU THU NHÊN PROTEIN TĆ PHĀ PHÆM CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHÀ NNG PHÁT TRIÂN SÀN PHÆM LUÊN ÁN TI¾N S) CÂP TR¯äNG CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHÞ THĀC PHÄM Mà NGÀNH: 954.01 NM 2023 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG Đ¾I HâC CÄN TH¡ TR¯¡NG THà MàNG THU Mà SÞ NCS: P1120003 NGHIÊN CĄU THU NHÊN PROTEIN TĆ PHĀ PHÆM CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHÀ NNG PHÁT TRIÂN SÀN PHÆM LUÊN ÁN TI¾N S) CÂP TR¯äNG CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHÞ THĀC PHÆM Mà NGÀNH: 954.01 NG¯äI H¯âNG DÈN PGS. TRÄN THANH TRÚC PGS. LÊ THà MINH THĂY NM 2023 LäI CÀM ¡N Để hoàn thành được luận án này, ngoài sự nỗ lực cÿa bÁn thân tôi đã nhận được sự động viên, giúp đỡ và hỗ trợ thật quý báu từ các đơn vị và cá nhân trong cũng như ngoài trưßng. Xin được bày tß lòng tri ân chân thành và sâu sắc.

Sau thßi gian học tập và nghiên cāu, với sự giúp đỡ tận tình cÿa quý Th¿y Cô và các b¿n đồng sự, tôi đã hoàn thành luận án tiến sĩ. Có được kết quÁ này, em xin bày tß lòng biết ơn sâu sắc đến PGs. Tr¿n Thanh Trúc và PGs. Lê Thị Minh Thÿy, cÁm ơn hai Cô đã tin tưáng và nhận em thực hiện nghiên cāu sinh với hai Cô.

Chính nhß sự hỗ trợ, hướng dẫn tận tâm, cùng các kiến thāc, kinh nghiệm vô cùng quý báu mà hai Cô đã truyền đ¿t trong suát tiến trình học tập đã giúp em thuận lợi thực hiện nghiên cāu. CÁm ơn hai Cô đã giúp em có được định hướng đúng đắn ngay từ ban đ¿u, kiểm tra, đánh giá tiến độ thực hiện để giúp em có thể hoàn thành tát luận án tiến sĩ. Em xin gửi lßi cÁm ơn đến Gs. Nguyễn Văn Mưßi, Th¿y đã đóng góp ý kiến nhằm đưa ra các phương hướng thÁo luận kết quÁ trong suát quá trình thực hiện luận án.

Em xin được gái lßi tri ân chân thành nhÃt đến tÃt cÁ quý Th¿y Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phÁm 3 những ngưßi Th¿y, ngưßi Cô luôn tận tâm truyền đ¿t kinh nghiệm quý báu và niềm đam mê nghiên cāu, cũng như luôn luôn giúp đỡ em trong suát chặn đưßng nghiên cāu gian nan và khó nhọc. Đặc biệt, em xin gửi lßi cÁm ơn chân thành đến Ts. Tr¿n Chí Nhân và Ts. Nguyễn Nhật Minh Phương phụ trách công tác Sau đ¿i học cÿa Bộ môn Công nghệ thực phÁm, Ban Lãnh đ¿o Viện Công nghệ Sinh học và Thực phÁm, Ban chÿ nhiệm Khoa Sau đ¿i học và quý Th¿y Cô thuộc Khoa Sau đ¿i học, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã luôn hỗ trợ, giúp đỡ em trong quá trình học.

Đái với bÁn thân, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ là nơi gắn liền với bao kỷ niệm tuổi trẻ, tình yêu và hoài bão, là nơi nâng bước em từ một sinh viên đến hiện t¿i là một Nghiên cāu sinh. Đồng thßi, là nơi gắn bó với sự nghiệp giÁng d¿y cÿa mình. Xin cÁm ơn Ban Giám hiệu Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã luôn t¿o điều kiện thuận lợi cho em trong suát thßi gian học tập, nghiên cāu t¿i Trưßng. Em xin được gửi lßi cÁm ơn đến quý Th¿y Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phÁm, Viện Công nghệ Sinh học và Thực phÁm, quý Th¿y Cô thuộc Khoa Khoa học và Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn, Trưßng Thÿy sÁn, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã nhiệt tình hỗ trợ, t¿o điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành nghiên cāu.

Tôi xin chân thành cÁm ơn các anh chị, các b¿n Nghiên cāu sinh ngành Công nghệ Thực phÁm các Khóa 2020, 2021 các b¿n sinh viên ngành Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn khóa 43, 44, 45 làm việc t¿i phòng thí nghiệm Chế biến Thÿy sÁn, Khoa Khoa học và Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn, Trưßng Thÿy sÁn, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ; Các b¿n sinh viên và nghiên cāu viên phòng thí nghiệm 1006 Bộ môn Công nghệ thực phÁm, i TÓM TÌT Phụ phÁm cá lóc chāa hàm lượng protein tương đái cao, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và giàu dinh dưỡng. Việc xác định các thông sá kỹ thuật và tái ưu hóa quá trình thu nhận protein từ đ¿u, da và vÁy cá lóc bằng công nghệ enzyme và kỹ thuật chiết tách để sÁn xuÃt các chế phÁm giàu protein như bột đ¿m thÿy phân và collagen; đồng thßi āng dụng các chế phÁm protein trong sÁn xuÃt sÁn phÁm bột súp rau cÿ và nước ép giàu collagen đã được thực hiện là c¿n thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Từ nghiên cāu đã thu được những kết quÁ như sau: (1) Nguyên liệu đ¿u cá lóc vẫn đÁm bÁo chÃt lượng trong 3 tháng bÁo quÁn l¿nh đông á -20±2°C thông qua các chỉ tiêu độ Ám, pH, PV, TVB-N và tổng vi khuÁn hiếu khí. Tuy nhiên, hiệu suÃt thÿy phân (DH) bằng alcalase, hiệu suÃt thu hồi protein (PR) cao và ổn định khi đ¿u cá lóc được bÁo quÁn l¿nh đông tái đa 2 tháng.

Đ¿u cá lóc không tiền xử lý lo¿i lipid trước khi thÿy phân bằng alcalase cho hiệu suÃt tách lipid, DH, PR và hàm lượng đ¿m amin (Naa) đều cao, có giá trị tương āng l¿n lượt là 78,4%; 38,5%; 48,7% và 11,6 g/L, trong khi hàm lượng đ¿m ammoniac thÃp 0,249 g/L. Bên c¿nh đó, da cá lóc được tiền xử lý bằng dung dịch 0,1 M NaOH trong 6 giß thì hàm lượng protein còn l¿i thÃp là 24,5% với hiệu quÁ lo¿i protein phi collagen cao đ¿t 25,7%. Trong khi đó, vÁy cá lóc được khử khoáng trong dung dịch EDTA-2Na có nồng độ 0,8 M trong 24 giß thì hàm lượng khoáng còn l¿i thÃp 1,99% và hiệu quÁ khử khoáng lên đến 92,8%; (2) Quá trình thÿy phân đ¿u cá lóc để thu hồi protein hoàn toàn có thể thực hiện với việc sử dụng flavourzyme và alcalase. Điều kiện thÿy phân bằng flavourzyme thích hợp nhÃt là nồng độ enzyme 120 U/g protein trong thßi gian thÿy phân 30 giß và nhiệt độ 50oC cho DH, PR và Naa cao tương āng là 39,1%; 49,9% và 6,49 g/L.

Trong khi đó, điều kiện thích hợp cho alcalase ho¿t động là nồng độ enzyme 40 U/g protein và thßi gian thÿy phân 30 giß á nhiệt độ 50oC với giá trị DH, PR và Naa cao l¿n lượt là 40,8%; 50,2% và 13,0 g/L. Khi kết hợp đồng thßi alcalase và flavourzyme, điều kiện thÿy phân đ¿u cá lóc tái ưu là á nhiệt độ 56°C trong thßi gian 30 giß, pH 7 và nồng độ enzyme alcalase và flavourzyme kết hợp đồng thßi là 179 U/g protein cho DH, PR và Naa cao tương āng là 50,29%; 65,43% và 13,09 g/L. Việc tái ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp āng cho thÃy, có thể nâng cao khÁ năng thu hồi protein từ đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase (nồng độ là 51 U/g protein) trước và flavourzyme (nồng độ là 112 U/g protein) sau, vào thßi điểm bổ sung flavourzyme là 8,5 giß và thßi gian thÿy phân là 33 giß cho giá trị DH, PR và Naa cao tương āng là 53,05%; 66,68% và 14,01 g/L. Giá trị DH, PR và Naa cao nhÃt và vị đắng cÿa dịch đ¿m thÿy phân thÃp nhÃt (1,86 điểm), tổng hàm lượng amino acid và tổng hàm lượng amino acid thiết yếu cÿa bột đ¿m thÿy phân cao nhÃt l¿n lượt là 80,59 g/100 g bột đ¿m và 24,56 g/100 g bột đ¿m khi protein từ đ¿u cá lóc được thÿy phân theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau.

Peptide có khái lượng phân tử nhß hơn 3 kDa chiếm 82,8% với điểm cÁm quan về vị đắng rÃt yếu là 1,42 điểm khi dịch đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc được lọc màng Amicon 3 Millipore với kích thước màng lọc 3 kDa. Để tiết kiệm chi phí lọc màng, dịch đ¿m thÿy phân không lọc màng có điểm cÁm quan về vị đắng yếu 1,86 iii điểm được sử dụng để sÁn xuÃt bột đ¿m thÿy phân; (3) Sử dụng dung dịch 0,6 M acetic acid để chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc trong thßi gian 3 ngày cho hiệu suÃt thu hồi collagen là 3,18% và màu sắc sáng với giá trị L* là 83,6. Bằng cách bổ sung pepsin với nồng độ enzyme là 0,1% (pha trong dung dịch đệm 0,6 M acetic acid) trong thßi gian chiết tách 2 ngày có thể cÁi thiện hiệu suÃt thu hồi collagen lên đến 20,8% và màu sắc sáng với giá trị L* là 87,9. CÁ 2 mẫu collagen thành phÁm tát nhÃt được chiết tách bằng acetic acid và pepsin đều thuộc collagen lo¿i I thông qua kết quÁ phân tích điện di protein SDS-PAGE, hàm lượng amino acid và phổ FTIR, có độ hòa tan tát á pH 2 và nồng độ NaCl nhß hơn 0,4 M.

Collagen được chiết tách bằng acetic acid có hàm lượng imino acid (proline và hydroxyproline) là 22,6% và nhiệt độ biến tính là 35,78°C, trong khi hàm lượng imino acid là 20% và nhiệt độ biến tính là 34,09°C đái với collagen được chiết tách bằng pepsin. Collagen thành phÁm từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc chiết tách bằng pepsin được thÿy phân bằng alcalase với nồng độ enzyme là 2% trong thßi gian thÿy phân là 3 giß cho hiệu suÃt thu hồi collagen thÿy phân và độ nhớt l¿n lượt là 98,6% và 7,01 mPa.s; (4) Thßi h¿n sử dụng sÁn phÁm bột đ¿m thÿy phân được dự đoán bằng phương pháp gia tác cho h¿n sử dụng là 10,3 tháng á điều kiện bÁo quÁn là nhiệt độ không khí 30oC và độ Ám tương đái cÿa không khí 70%. SÁn phÁm bột súp rau cÿ đ¿t giá trị cÁm quan tát (18,6 điểm) và cân bằng dinh dưỡng với hàm lượng protein, lipid, carbohydrate và năng lượng cung cÃp đ¿t l¿n lượt là 10,1%; 4,42%; 67,8% và 351,4 kcal/100 g, khi phái trộn 8% bột đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc và 24,9% bột kem béo thực vật. SÁn phÁm nước ép dâu tằm giàu collagen có điểm cÁm quan, giá trị DPPH và hàm lượng protein hòa tan cao với giá trị tương āng l¿n lượt là 17,9 điểm; 60,1% và 26,5 mg/mL khi bổ sung 2% collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc vào nước ép.

Các kết quÁ nghiên cāu đã đóng góp dữ liệu khoa học về giÁi pháp tận dụng nguồn protein từ phụ phÁm cá lóc để t¿o các chế phÁm protein cũng như cho thÃy khÁ năng phát triển các sÁn phÁm thực phÁm từ chế phÁm protein. Tć khóa: Alcalase, chiết tách, collagen, flavourzyme, phụ phÁm cá lóc, thÿy phân. iv ASTRACT Snakehead by-products with relatively high protein content are cheap resource and nutritional materials. Therefore, determination of the technical parameters and optimization of the protein recovery process from snakehead heads, skins sand scales were conducted by using enzyme technology and extraction technique to produce rich- protein products such as hydrolyzed protein powder and collagen.

Simultaneously, the application of rich-protein products in the production of vegetable soup powders and rich-collagen juices has been performed very necessary, high scientific and practical significance.