Nghiên cứu thủy phân đầu cá chẽm (Lates calcarifer) bằng enzyme Flavourzyme

Chia sẻ: Danh Tuong Vi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

124
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài viết này, điều kiện thủy phân protein từ đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy điều kiện thủy phân thích hợp nhất là:tỷ lệ enzyme 0,5% so với khối lượng nguyên liệu, nhiệt độ 500 độ C và thời gian 6 giờ. Độ thủy phân, hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac trong dịch thủy phân thu được lần lượt là 29,09%, 62,58% và 0,95g/l.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thủy phân đầu cá chẽm (Lates calcarifer) bằng enzyme Flavourzyme

Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2013 KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN ĐẦU CÁ CHẼM (Lates calcarifer) BẰNG ENZYME FLAVOURZYME STUDY ON HYDROLYSIS OF THE SEABASS HEAD (Lates calcarifer) BY FLAVOURZYME Đỗ Trọng Sơn1, Nguyễn Xuân Duy2, Nguyễn Thị Mỹ Hương3 Ngày nhận bài: 22/11/2012; Ngày phản biện thông qua: 04/12/2012; Ngày duyệt đăng: 15/3/2013 TÓM TẮT Trong bài báo này, điều kiện thủy phân protein từ đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy điều kiện thủy phân thích hợp nhất là:tỷ lệ enzyme 0,5% so với khối lượng nguyên liệu, nhiệt độ 500C và thời gian 6 giờ. Độ thủy phân, hiệu suất thu hồi nitơ và hàm lượng nitơ amoniac trong dịch thủy phân thu được lần lượt là 29,09%, 62,58% và 0,95g/l. Sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá Chẽm có hàm lượng protein cao (85,97%), hàm lượng lipit thấp (1,46%) và hàm lượng tro 1,57%. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sản phẩm thủy phân protein thu được từ đầu cá Chẽm chứa hàm lượng a xít amin cao (44,02g/100g chất khô) và tỷ lệ axít amin không thay thế cao (47,71%). Những kết quả cho thấy sản phẩm thủy phân này có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất thức ăn cho động vật nuôi và trong lĩnh vực thực phẩm. Từ khóa: đầu cá Chẽm, Flavourzyme, thủy phân, sản phẩm thủy phân protein ABSTRACT Protein hydrolysis conditions of the Seabass head by Flavourzyme were studied. Results showed that the optimal hydrolysis conditions as followed: The ratio between Flavourzyme and material, hydrolysis temperature and hydrolysis time were 0.5% (w/w), 500C and 6 hours, respectively. Degree of hydrolysis, nitrogen recovery and content of ammonia nitrogen in obtained hydrolysate solution were 29.09%, 62.58% and 0.95 g/l, respectively. Protein hydrolysate of the Seabass head contained the high protein content (85.97%), low lipid content (1.46%) and ash content 1.57%. The research results also indicated that the protein hydrolysate included essential amino acids with the high content (44.02 g/100g dry weight) and the high ratio of essential amino acids (47,71%) . These results suggest that the protein hydrolysate of the Seabass head can be used for animal feed as well as in food area. Keywords: seabass head, Flavourzyme, hydrolysis, protein hydrolysate I. ĐẶT VẤN ĐỀ Cá Chẽm (Lates calcarifer) là nguyên liệu có giá trị cao và có nhu cầu lớn ở thị trường Châu Á. Theo thống kê của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO, 2011), sản lượng cá Chẽm hàng năm của thế giới đạt gần 400.000 tấn, trong đó sản lượng của Thái Lan và các nước Châu Á khác chiếm hơn 90%. Việt Nam là một trong những nước thuộc khu vực Châu Á có sản lượng xuất khẩu sản phẩm cá Chẽm sang nước ngoài khá cao. Cũng chính vì lẽ đó, chương trình xuất khẩu Thủy sản đến năm 2015 và định 1 hướng đến năm 2020 của Bộ NN&PTNT có đề xuất phát triển nhanh việc nuôi cá Chẽm quy mô công nghiệp nhằm đưa loại cá này trở thành một trong các sản phẩm thủy sản xuất khẩu chủ chốt, với kim ngạch xuất khẩu đạt từ 300 - 500 triệu USD vào năm 2015. Chế biến cá Chẽm phục vụ cho xuất khẩu và tiêu thụ nội địa đã được các nhà máy chế biến thủy sản quan tâm nhiều trong thời gian gần đây. Quá trình chế biến cá Chẽm đã tạo ra một lượng đáng kể nguyên liệu còn lại mà trước đây được coi là phế liệu, chiếm khoảng 40 - 50%, bao gồm đầu, xương, Đỗ Trọng Sơn, 2 Nguyễn Xuân Duy, 3TS. Nguyễn Thị Mỹ Hương: Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang 138 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2013 da và nội tạng. Đây sẽ là một nguồn đầy tiềm năng để tận dụng sản xuất các sản phẩm hữu ích, trong đó đặc biệt là sản phẩm thủy phân protein. Do đó, hướng nghiên cứu tận dụng các nguyên liệu còn lại từ quá trình chế biến cá Chẽm có nhiều ý nghĩa thiết thực, không chỉ tạo ra sản phẩm giá trị gia tăng mà còn góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định điều kiện thủy phân thích hợp đối với đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme, bao gồm xác định tỷ lệ enzyme thủy phân, nhiệt độ và thời gian thủy phân để thu dịch đạm thủy phân. Bên cạnh đó, chất lượng sản phẩm thủy phân ở điều kiện thích hợp sẽ được đánh giá. liệu được cấp đông trong tủ đông tiếp xúc, nhiệt độ đầu cá được đạt khi kết thúc quá trình cấp đông là -200C. Đầu cá đông lạnh được cho vào các túi PE kín miệng và tiến hành rã đông trong môi trường nước đến khi rã đông hoàn toàn, sau đó được xay nhỏ và trộn đều bằng máy trộn trước khi được bao gói trong các túi PA hút chân không. Các túi này được bảo quản ở nhiệt độ -200C cho tới khi sử dụng. 1.2. Enzyme Flavourzyme Enzyme Flavourzyme được cung cấp bởi Công ty Novozyme của Đan Mạch. Enzyme này được có nguồn gốc từ Aspergillus oryzae, hoạt tính 500LAPU/g, điều kiện thích hợp của enzyme là pH = 5 - 7 và nhiệt độ 50 - 550C. II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Sự thủy phân đầu cá chẽm Sơ đồ bố trí thí nghiệm thủy phân protein từ đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme được chỉ ra trong hình 1. 1. Vật liệu nghiên cứu 1.1. Đầu cá Chẽm Đầu cá Chẽm được cung cấp bởi Xí nghiệp Khai thác và Dịch vụ thủy sản Khánh Hòa. Nguyên Đầu cá Chẽm xay nhỏ Điều kiện thủy phân: - Tỷ lệ nước/nguyên liệu - Tỷ lệ enzyme/nguyên liệu - Nhiệt độ - pH - Thời gian Thủy phân bằng enzyme Flavourzyme Bất hoạt enzyme Lọc Phần rắn (xương) Phần dịch lọc Ly tâm Dầu cá Dịch thủy phân Cặn ly tâm Sấy phun Sản phẩm thủy phân protein Hình 1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm thủy phân protein từ đầu cá Chẽm bằng enzyme TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 139 Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Đầu cá Chẽm xay nhỏ ở trạng thái đông lạnh được rã đông, sau đó thủy phân bằng enzyme Flavourzyme ở pH tự nhiên với tỉ lệ nước/nguyên liệu là 1/1, tỉ lệ enzyme, nhiệt độ và thời gian nhất định. Để xác định được tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu thích hợp cho quá trình thủy phân, tiến hành thí nghiệm 5 mẫu với các thông số cố định sau: tỷ lệ nước/nguyên liệu là 1/1, nhiệt độ thủy phân 500C, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 4 giờ. Tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu ở 5 mẫu là 0,1%, 0,3%, 0,5%, 0,7% và 0,9%. Sau khi kết thúc quá trình thủy phân, enzyme được ức chế ở 900C trong 15 phút. Hỗn hợp thủy phân thu được cho qua rây để tách riêng phần rắn (xương) và phần dịch lọc. Phần dịch lọc thủy phân này được ly tâm với tốc độ 6.000 vòng/phút ở 40C trong 30 phút. Sau khi ly tâm, thu được 3 phần: Lớp trên cùng là dầu, lớp giữa là dịch thủy phân và lớp ở đáy là cặn ly tâm. Dịch thủy phân thu được đem đi xác định độ thủy phân, hiệu suất thu hồi Nitơ và hàm lượng nitơ amoniac, từ đó chọn tỉ lệ thích hợp cho quá trình thủy phân. Sau khi xác định được tỷ lệ enzyme thích hợp, cố định thông số này và tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân. Tiến hành thí nghiệm 5 mẫu với các thông số cố định sau: tỷ lệ nước/ nguyên liệu là 1/1, tỷ lệ enzyme thích hợp đã xác định được ở thí nghiệm trước, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 4 giờ. Nhiệt độ thủy phân ở 5 mẫu là 400C, 450C, 500C, 550C và 600C. Sau khi kết thúc quá trình thuỷ phân, tiến hành các bước tương tự như trên, từ đó chọn nhiệt độ thích hợp. Sau khi xác định được nhiệt độ thích hợp, cố định thông số này và tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian thủy phân. Tiến hành thí nghiệm 8 mẫu với các thông số cố định sau: tỷ lệ nước/nguyên liệu là 1/1, tỷ lệ enzyme thích hợp và nhiệt độ thủy phân thích hợp đã xác định được ở 2 thí nghiệm trước, pH tự nhiên. Thời gian thủy phân ở 8 mẫu là 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ, 7 giờ và 8 giờ. Sau khi kết thúc quá trình thủy phân, tiến hành các bước tương tự như trên, từ đó chọn thời gian thích hợp. Sau khi xác định được tỷ lệ enzyme, nhiệt độ và thời gian thích hợp, tiến hành thủy phân đầu cá chẽm với các thông số thích hợp này, sau đó dịch thủy phân thu được đem sấy phun cho ra sản phẩm thủy phân protein. 2.2. Phương pháp phân tích Hàm lượng nước, tro và protein được xác định theo phương pháp AOAC (1990). 140 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Soá 1/2013 Hàm lượng lipit được xác định theo phương pháp Folch và cộng sự (1957). Hàm lượng nitơ ammoniac được xác định theo phương pháp chưng cất lôi cuốn bằng hơi nước. Độ thủy phân được xác định theo phương pháp DNFB như đã được mô tả bởi Nguyen và cộng sự (2011). Hiệu suất thu hồi Nitơ được xác định theo Liaset và cộng sự (2002) như sau: Thu hồi Nitơ (%) = Lượng nitơ tổng số trong sản phẩm thủy phân (g) x 100/lượng nitơ tổng số trong đầu cá Chẽm xay nhỏ đem thủy phân (g). Phân tích thành phần các axít amin được thực hiện trên hệ thống sắc ký hiệu năng cao HPLC (Shimadzu, CBM-10A, Japan). 2.3. Phương pháp xử lí số liệu Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần phân tích. Kết quả được phân tích thống kê sử dụng phần mềm SPSS 13.0. Giá trị p < 0,05 được xem là có ý nghĩa về mặt thống kê. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 1. Kết quả xác định thành phần hóa học cơ bản của đầu cá Chẽm Thành phần hóa học cơ bản của đầu cá Chẽm được thể hiện trong bảng 1. Bảng 1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu cá Chẽm Thành phần Hàm lượng (%) Nước 61,96 ± 0,01 Protein 16,07 ± 0,03 Lipit 12,54 ± 0,02 Tro 9,11 ± 0,04 Kết quả cho thấy đầu cá Chẽm chứa các thành phần cơ bản bao gồm nước, protein, lipit và khoáng lần lượt là: 61,96%, 16,07%, 12,54% và 9,11%. Kết quả cho thấy hàm lượng protein cao. Vì vậy, đầu cá Chẽm có thể sử dụng để thu hồi protein phục vụ cho các mục đích khác nhau như: Sản xuất dịch đạm thủy phân để ứng dụng trong sản xuất bột nêm, nước mắm, 2. Xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá Chẽm bằng enzyme Flavourzyme 2.1. Xác định ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến quá trình thủy phân đầu cá Chẽm Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến quá trình thủy phân được trình bày trong hình 2. Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn A Soá 1/2013 B C Hình 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến độ thủy phân (A), hiệu suất thu hồi Nitơ (B) và hàm lượng nitơ amoniac (C) Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lêch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến độ thủy phân (DH) được thể hiện trong hình 2A. Kết quả cho thấy khi tăng tỷ lệ enzyme từ 0,1% - 0,5% thì giá trị DH tăng một cách đáng kể từ 14,6 - 25,6%. Tuy nhiên giá trị DH tăng không đáng kể khi tỷ lệ enzyme tăng từ 0,5% đến 0,9%. Hiệu suất thu hồi Nitơ được thể hiện ở hình 1B. Khi tăng tỷ lệ enzyme từ 0,1% đến 0,5% thì hiệu suất thu hồi Nitơ tăng một cách đáng kể từ 37,39% đến 52,36%. Không có sự khác nhau có ý nghĩa về sự thu hồi Nitơ ở các mẫu tỷ lệ enzyme 0,5%, 0,7% và 0,9%. Hình 2C chỉ ra ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hàm lượng nitơ amoniac trong dịch thủy phân. Nhìn chung, khi tăng tỷ lệ enzyme thì hàm lượng nitơ amoniac có xu hướng hơi tăng lên. Tuy nhiên, tỷ lệ enzyme từ 0,1% đến 0,5% thì hàm lượng nitơ amoniac tăng không đáng kể. Độ thủy phân tăng khi tăng tỷ lệ enzyme có thể được giải thích: Enzyme Flavourzyme thủy phân cắt mạch polypeptide để tạo thành các đoạn peptid ngắn hơn và các axít amin. Khi tăng tỷ lệ enzyme thì tác dụng cắt mạch sẽ tăng dẫn đến độ thủy phân tăng. Khi mức độ thủy phân tăng sẽ kéo theo hiệu suất thu hồi nitơ tăng. Sự gia tăng hàm lượng nitơ amoniac trong dịch thủy phân khi tỷ lệ enzyme tăng có thể là do khi độ thủy phân tăng cũng làm tăng quá trình chuyển hóa các sản phẩm thủy phân thành NH3 bởi vi sinh vật. Từ kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ enzyme 0,5% là thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá Chẽm. 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến quá trình thủy phân đầu cá Chẽm Kết quả thể hiện trên hình 3A cho thấy nhiệt độ thủy phân có ảnh hưởng lớn đến độ thủy phân (DH). Khi tăng nhiệt độ thủy phân từ 400C đến 500C thì độ thủy phân tăng đáng kể từ 23,95% đến 27,75%. Giá trị DH này giảm khi càng tăng nhiệt độ lên cao. Xu hướng này cũng xảy ra tương tự đối với hiệu suất thu hồi nitơ được thể hiện trên hình 3B. Khi tăng nhiệt độ từ 400C đến 500C thì hiệu suất thu hồi nitơ tăng đáng kể từ 42,59% đến 59,22%. Sau đó, giá trị này giảm nhẹ khi tăng nhiệt độ lên 550C (52,82%) và giảm đáng kể khi tăng nhiệt độ lên 600C (39,50%). Khác với trường hợp độ thủy phân và hiệu suất thu hồi Nitơ, kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng nitơ ammoniac giảm đáng kể (p < 0,05) khi tăng nhiệt độ từ 400C đến 500C (1,44 gN/l - 1,01gN/l), giảm nhẹ khi tăng nhiệt độ lên 550C (0,95 gN/l), sau đó giảm mạnh khi tăng nhiệt độ lên 600C (hình 3C). Điều này có thể giải thích khi tăng nhiệt độ thủy phân thì tốc độ phản ứng cũng tăng lên do các phân tử enzyme có động năng lớn hơn, tăng cường khả năng tiếp xúc giữa enzyme Flavourzyme và cơ chất, do đó quá trình thủy phân sẽ được tăng cường và đạt cực đại tại nhiệt độ tối thích của enzyme Flavourzyme là 500C. Tuy nhiên khi tăng nhiệt độ thủy phân vượt quá 55oC, hoạt tính của enzyme Flavourzyme bị giảm dẫn đến độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitơ giảm xuống. Khi nhiệt độ tăng từ 400C đến 600C thì hàm lượng nitơ amoniac giảm. Điều này là do trong khoảng nhiệt độ này, sự tăng nhiệt độ làm ức chế hoạt động của vi sinh vật nên hàm lượng nitơ amoniac giảm. Từ kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá Chẽm là 500C. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 141 Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn A Soá 1/2013 B C Hình 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ thủy phân (A), hiệu suất thu hồi Nitơ (B) và hàm lượng nitơ amoniac (C) Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) 2.3. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến quá trình thủy phân đầu cá Chẽm Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến quá trình thủy phân đầu cá Chẽm được thể hiện trên hình 4. A B C Hình 4. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến độ thủy phân (A), hiệu suất thu hồi Nitơ (B) và hàm lượng nitơ amoniac (C) Giá trị được trình bày là giá trị trung bình ± độ lêch chuẩn, các chữ cái khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) Hình 4A cho thấy ảnh hưởng của thời gian thủy phân lên độ thủy phân (DH). Kết quả cho thấy khi tăng thời gian thủy phân từ 1 giờ lên 6 giờ thì giá trị DH tăng đáng kể theo thời gian thủy phân. Cụ thể, trong 6 giờ đầu độ thủy phân DH tăng từ 14,45% (1 giờ) lên đến 29,09% (6 giờ). Độ thuỷ phân ở các mẫu với thời gian thủy phân 6 giờ, 7 giờ và 8 giờ không có sự khác nhau có ý nghĩa về thống kê. Kết quả này cũng tương tự như kết quả thủy phân từ đầu cá hồi (Gbogouri và cộng sự, 2004), đầu cá sardine (Souissi và cộng sự, 2007). Đối với ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi nitơ, kết quả nghiên cứu cho thấy khi thời gian thủy phân tăng từ 1 giờ đến 6 giờ thì hiệu suất thu hồi Nitơ tăng đáng kể từ 44,81% lên đến 62,58%. Điều này phù hợp với các công trình nghiên cứu trước đây cũng đã 142 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG chỉ ra rằng hiệu suất thu hồi nitơ tăng theo thời gian thủy phân (Liaset và cộng sự, 2002; Aspmo và cộng sự, 2005). Hình 4C cho thấy hàm lượng nitơ amoniac có xu hướng tăng theo thời gian thủy phân. Thời gian thủy phân tăng dẫn đến các liên kết peptid bị cắt mạch càng nhiều, tạo ra nhiều peptid và axít amin. Vì vậy, khi tăng thời gian thủy phân thì độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitơ tăng. Hàm lượng nitơ amoniac có xu hướng tăng theo thời gian thủy phân là do thời gian thủy phân càng dài thì vi sinh vật gây thối rữa có điều kiện để hoạt động hơn nên hàm lượng nitơ amoniac tạo ra càng nhiều hơn. Từ kết quả phân tích trên cho thấy thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân đầu cá Chẽm là 6 giờ.