Thành phần hóa học và khả năng chống oxi hóa của Protein Artemia thủy phân

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2014<br /> <br /> THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC<br /> <br /> THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA<br /> CỦA PROTEIN ARTEMIA THỦY PHÂN<br /> THE CHEMICAL COMPOSITIONS AND ATIOXIDANT ACTIVITY<br /> OF ARTEMIA PROTEIN HYDROLYSATES<br /> Nguyễn Hồng Ngân1, Huỳnh Nguyễn Duy Bảo2<br /> Ngày nhận bài: 10/01/2014; Ngày phản biện thông qua: 04/4/2014; Ngày duyệt đăng: 02/6/2014<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Nghiên cứu này nhằm xác định thành phần hóa học của sinh khối Artemia và khám phá hoạt tính chống oxy hóa của<br /> protein Artemia thủy phân (APH). Kết quả cho thấy, sinh khối Artemia có chứa: 8,13% protein, 3,77% lipid và 85,92%<br /> nước. Protein Artemia thủy phân bằng enzyme nội tại có hoạt tính khử gốc tự do DPPH cao nhất sau 5 giờ thủy phân và<br /> tổng năng lực khử cao nhất sau 4 giờ thủy phân ở 500C.<br /> Từ khóa: Artemia, enzyme nội tại, hoạt tính chống oxy hóa, protein thủy phân<br /> <br /> ABSTRACT<br /> The present study was aimed to investigate the chemical composition of Artemia and antioxidant activity of Artemia<br /> Protein Hydrolysates (APH). The results showed that the Artemia biomass contains approximately 8,13% protein, 3,77%<br /> lipid and 85,92% water. APH had the highest DPPH scavenging activity after 5h autolysis and total reducing power after<br /> 4h autolysis at 50oC.<br /> Keywords: Artemia, indogenous enzymes, antioxidant activity, protein hydrolysates<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Artemia là một loài giáp xác nhỏ có thể sống ở<br /> những vùng nước mặn có nồng độ muối dao động<br /> lớn từ vài phần nghìn đến 250‰. Với chu trình<br /> sinh trưởng ngắn, sau 10 - 15 ngày Artemia có thể<br /> đạt giai đoạn trưởng thành và tham gia sinh sản.<br /> Artemia có thể sinh sản lần đầu sau 8 ngày phát<br /> triển. Mỗi lần đẻ khoảng 300 trứng hoặc con,<br /> với chu kỳ đẻ 4 ngày/lần, vì vậy lượng sinh khối<br /> Artemia thu được trên một đơn vị diện tích nuôi trồng<br /> khá lớn [1]. Ở Việt Nam, Artemia được nuôi nhiều ở<br /> các tỉnh miền Tây Nam bộ như Bạc Liêu, Sóc Trăng<br /> với diện tích khoảng 1700 hecta. Hiện nay, Artemia<br /> được nuôi để thu trứng bào xác, phần sinh khối còn<br /> lại thường sử dụng làm thức ăn tươi trong nuôi thủy<br /> sản. Artemia là loại nguyên liệu thủy sản có hàm<br /> lượng protein cao (chiếm khoảng 56,4% trọng lượng<br /> chất khô) và có chứa nhiều acid amin không thay<br /> thế như lysine, phenylalanine… [12] nhưng hiện tại<br /> Artemia chủ yếu được sản xuất thành thức ăn thô<br /> 1<br /> <br /> để nuôi thủy sản, các nghiên cứu chế biến Artemia<br /> còn rất hạn chế [2]. Phần sinh khối Artemia dư thừa<br /> có chứa hàm lượng protein cao nhưng hiện chưa<br /> được sử dụng một cách hiệu quả. Trong khi đó<br /> protein thủy phân từ sinh vật biển đang được ngành<br /> dược phẩm và thực phẩm quan tâm vì có chứa các<br /> peptide và các acid amin có hoạt tính chống oxy<br /> hóa. Do đó, nghiên cứu thành phần hóa học của<br /> Artemia và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của<br /> protein Artemia thủy phân để làm cơ sở cho việc<br /> sử dụng chúng chế biến thành các sản phẩm thực<br /> phẩm cho người là cần thiết nhằm nâng cao hơn<br /> nữa hiệu quả của nghề nuôi Artemia.<br /> II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 1. Nguyên vật liệu và hóa chất<br /> Artemia sử dụng trong nghiên cứu này có tên<br /> khoa học là Artemia franciscana, có độ trưởng thành<br /> 15 ngày tuổi. Là đối tượng nuôi thương phẩm tại trại<br /> nuôi thuộc xã Ninh Ích - Ninh Hòa - Khánh Hòa.<br /> <br /> ThS. Nguyễn Hồng Ngân, 2 TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> 32 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> Gốc tự do 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)<br /> mua từ Công ty Hóa chất Sigma-Aldrich, Hoa Kỳ.<br /> Các hóa chất khác dùng trong nghiên cứu này là<br /> loại đạt tiêu chuẩn dùng cho phân tích.<br /> 2. Chuẩn bị mẫu<br /> Artemia sau khi thu hoạch được vận chuyển<br /> sống về phòng thí nghiệm, sốc lạnh cho Artemia<br /> chết đồng loạt, loại bỏ tạp chất, rửa sạch để ráo và<br /> đem đi xác định thành phần hóa học.<br /> Đối với mẫu thu dịch thủy phân, Artemia được<br /> xay nhỏ và thủy phân bằng enzyme nội tại (enzyme<br /> có sẵn trong bản thân nguyên liệu), quá trình thủy<br /> phân được ủ ở 50oC trong bể ổn nhiệt trong 8 giờ để<br /> quá trình tự phân giải xảy ra. Sau mỗi giờ thủy phân,<br /> lấy mẫu bất hoạt enzyme ở nhiệt độ 85oC trong<br /> 10 phút, rồi lọc tách bỏ phần bã thu dịch protein<br /> Artemia thủy phân (APH).<br /> 3. Phương pháp phân tích<br /> Hàm lượng protein, hàm lượng ẩm, tro xác định<br /> theo AOAC (1990). Hàm lượng lipid xác định bằng<br /> phương pháp Folch (1957). Thành phần acid amin<br /> phân tích theo phương pháp của Kechaou và cs<br /> (2009). Thành phần acid béo xác định theo phương<br /> pháp của Noriega – Rodríguez và cs (2009). Khả<br /> năng khử gốc tự do DPPH được xác định theo<br /> phương pháp của Fu và cs (2002) [8]. Tổng năng<br /> lực khử của dịch thủy phân được xác định theo<br /> phương pháp của Oyaizu (1986) [10].<br /> 4. Phương pháp xử lý số liệu<br /> Số liệu trình bày trong bài báo này là giá trị<br /> trung bình của 3 lần thí nghiệm. Tính giá trị trung<br /> bình, vẽ đồ thị và so sánh sự khác biệt có ý nghĩa về<br /> mặt thống kê (p < 0,05) của các giá trị trung bình sử<br /> dụng phần mềm Microsoft Excel 2003.<br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 1. Thành phần hóa học cơ bản của Artemia<br /> Thành phần hóa học cơ bản của Artemia được<br /> trình bày ở bảng 1.<br /> Bảng 1. Thành phần hóa học cơ bản<br /> của sinh khối Artemia<br /> STT<br /> <br /> Thành phần<br /> <br /> Hàm lượng<br /> (% so với trọng lượng tươi)<br /> <br /> 1<br /> <br /> Protein<br /> <br /> 8,13 ± 0,025<br /> <br /> 2<br /> <br /> Lipid<br /> <br /> 3,77 ± 0,026<br /> <br /> 3<br /> <br /> Tro<br /> <br /> 1,10 ± 0043<br /> <br /> 4<br /> <br /> Ẩm<br /> <br /> 85,92 ± 0,166<br /> <br /> Kết quả ở bảng 1 cho thấy, hàm lượng protein<br /> của Artemia thấp hơn so với các loại nguyên liệu<br /> <br /> Số 2/2014<br /> thủy sản khác như tôm (18 - 22%), cá (16 - 25%).<br /> Tuy nhiên, Artemia có vòng đời ngắn, dễ nuôi, sản<br /> lượng thu được trên một hecta trong cùng thời gian<br /> nuôi cao nên là nguồn cung cấp nguyên liệu dồi dào<br /> cho sản xuất [1].<br /> Thành phần acid amin của sinh khối Artemia<br /> được thể hiện ở bảng 2.<br /> Bảng 2. Thành phần acid amin<br /> của sinh khối Artemia<br /> STT<br /> <br /> Thành phần acid amin<br /> <br /> Hàm lượng (g/kg)<br /> <br /> 1<br /> <br /> Alanine<br /> <br /> 0,04 ± 0,003<br /> <br /> 2<br /> <br /> Glycine<br /> <br /> 0,01 ± 0,002<br /> 0,77 ± 0,062<br /> <br /> 3<br /> <br /> Valine<br /> <br /> 4<br /> <br /> Leucine*<br /> <br /> 5<br /> <br /> *<br /> <br /> 0,24 ± 0,026<br /> <br /> Isoleucine<br /> <br /> *<br /> <br /> 0,61 ± 0,036<br /> <br /> 6<br /> <br /> Threonine<br /> <br /> *<br /> <br /> 0,08 ± 0,0096<br /> <br /> 7<br /> <br /> Serine<br /> <br /> 0,12 ± 0,0251<br /> <br /> 8<br /> <br /> Proline<br /> <br /> 0,16 ± 0,01<br /> <br /> 9<br /> <br /> Asparagine<br /> <br /> 1,13 ± 0,042<br /> <br /> 10<br /> <br /> Methionine<br /> <br /> 0,61 ± 0,035<br /> <br /> 11<br /> <br /> 4-Hydroxyproline<br /> <br /> 1,24 ± 0,04<br /> <br /> 12<br /> <br /> Glutamine<br /> <br /> 0,02 ± 0,002<br /> <br /> 13<br /> <br /> Phenylalanine<br /> <br /> 14<br /> <br /> Lysine*<br /> <br /> 1,3 ± 0,05<br /> <br /> 15<br /> <br /> Histidine<br /> <br /> 0,75 ± 0,07<br /> <br /> 16<br /> <br /> Tyrosine<br /> <br /> 2,93 ± 0,075<br /> <br /> *<br /> <br /> *<br /> <br /> Tổng hàm lượng acid amin<br /> <br /> 0,83 ± 0,04<br /> <br /> 10,84 ± 0,376<br /> <br /> *Acid amin không thay thế<br /> <br /> Kết quả ở bảng 2 cho thấy trong số 16 acid amin<br /> xác định được từ sinh khối Artemia có 7 acid amin<br /> không thay thế với hàm lượng cao là valine, isoleucine<br /> leucine, phenylalanine, lysine, threonine, methionine.<br /> Ngoài ra, sinh khối Artemia còn chứa hàm lượng<br /> cao các acid amin như tyrosine, histidine, proline.<br /> Theo một số nghiên cứu [5] thì protein chứa các<br /> acid amin kị nước aline, leucine; các acid amin có<br /> chứa lưu huỳnh như cystein, methionine hoặc các<br /> acid amin như histidine, tryptophan, proline khi thủy<br /> phân bằng enzyme thường cho sản phẩm là các<br /> peptide hoặc các acid amin có hoạt tính chống oxy<br /> hóa. Như vậy, sinh khối Artemia không chỉ rất giàu<br /> các chất dinh dưỡng thiết yếu đối với cơ thể mà còn<br /> là nguồn protein có chứa các acid amin có hoạt tính<br /> chống oxy hóa có thể sử dụng để phát triển thực<br /> phẩm chức năng có hoạt tính chống oxy hóa.<br /> Thành phần acid béo của sinh khối Artemia<br /> được thể hiện ở bảng 3.<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 33<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2014<br /> <br /> Bảng 3. Thành phần acid béo của sinh khối Artemia<br /> STT<br /> <br /> Acid béo<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> 3<br /> 4<br /> 5<br /> 6<br /> 7<br /> 8<br /> 9<br /> 10<br /> 11<br /> 12<br /> 13<br /> 14<br /> 15<br /> 16<br /> 17<br /> 18<br /> 19<br /> 20<br /> 21<br /> 22<br /> 23<br /> <br /> C14:0<br /> C14:1w5<br /> C15:0<br /> C16:0<br /> C16:1w7<br /> C17:0<br /> C18:0<br /> C18:1w7<br /> C18:1w9<br /> C18:2w6<br /> C18:3w3<br /> C18:4w3<br /> C19:0<br /> C20:0<br /> C20:1w11<br /> C20:1w7<br /> C20:1w9<br /> C20:2w6<br /> C20:3w3<br /> C20:3w6<br /> C20:4w3<br /> C20:4w6<br /> C20:5w3<br /> <br /> Hàm lượng<br /> (% so với tổng lượng acid béo)<br /> <br /> 0,087 ± 0,0072<br /> 0,0650 ± 0,0061<br /> 0,12 ± 0,0129<br /> 0,150 ± 0,01<br /> 0,047 ± 0,0065<br /> 0092 ± 0,0049<br /> 0,120 ± 0,013<br /> 0,092 ± 0,0055<br /> 0,0850 ± 0,0068<br /> 0,0210 ± 0,0026<br /> 0,045 ± 0,005<br /> 0,0058 ± 0,00034<br /> 0,110 ± 0,002<br /> 0,750 ± 0,0458<br /> <br /> Kết quả ở bảng 3 cho thấy sinh khối Artemia<br /> chứa hàm lượng cao các acid béo đặc biệt là các<br /> acid béo không no. Các acid béo không no chiếm<br /> 86,7% tổng hàm lượng acid béo, trong đó chủ yếu<br /> là các acid béo không no chưa bão hòa có nhiều<br /> nối đôi (có từ 2 nối đôi trở lên) như linoleic acid<br /> (C18:2w6), alpha linolenic acid (C18:3w3) và các<br /> acid béo bậc cao (có mạch từ 20 carbon trở lên và<br /> có từ 4 - 6 nối đôi) như arachidonic acid (C20:4w6),<br /> eicosapentaenoic acid (C20:5w3), docosahexaenoic<br /> aicd (C22:6w3). Đây là các acid béo không no rất<br /> cần thiết cho sự phát triển não bộ và thị giác của<br /> trẻ em [6].<br /> Từ kết quả phân tích thành phần hóa học của<br /> Artemia cho thấy sinh khối Artemia có giá trị dinh<br /> dưỡng cao thể hiện ở hàm lượng protein, hàm<br /> lượng các acid amin không thay thế và acid béo<br /> không no. Do đó, nghiên cứu phát triển các thực<br /> phẩm cho người đặc biệt là các thực phẩm chức<br /> năng từ sinh khối Artemia là hướng đi có triển vọng<br /> để nâng cao giá trị của Artemia.<br /> 2. Khả năng chống oxy hóa của dịch protein<br /> Artemia thủy phân bằng enzyme nội tại<br /> Khả năng khử gốc tự DPPH của dịch protein<br /> <br /> 34 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> STT<br /> <br /> 24<br /> 25<br /> 26<br /> 27<br /> 28<br /> 29<br /> 30<br /> 31<br /> 32<br /> 33<br /> 34<br /> 35<br /> 36<br /> 37<br /> 38<br /> 39<br /> 40<br /> 41<br /> 42<br /> 43<br /> 44<br /> 45<br /> <br /> Acid béo<br /> <br /> C22:0<br /> C22:1w11<br /> C22:1w7<br /> C22:1w9<br /> C22:2w6<br /> C22:3w3<br /> C22:3w6<br /> C22:4w6<br /> C22:5w3<br /> C22:5w6<br /> C22:6w3<br /> C24:0<br /> C24:1w9<br /> w3<br /> w6<br /> SFA<br /> MUFA<br /> PUFA<br /> HUFA<br /> Total FA<br /> Lipid (%DM)<br /> TFA/Lipid (%)<br /> <br /> Hàm lượng<br /> (% so với tổng lượng acid béo)<br /> <br /> 0,16 ± 0,0665<br /> 1,05 ± 0,062<br /> 0,26 ± 0,036<br /> 0,25 ± 0,026<br /> 0,39 ± 0,02<br /> 0,28 ± 0,036<br /> 1,02 ± 0,017<br /> 1,95 ± 0,046<br /> 3,77 ± 0,115<br /> 51,67 ± 1,06<br /> <br /> Artemia thủy phân bằng enzyme nội tại được trình<br /> bày trên hình 1.<br /> <br /> Hình 1. Khả năng khử gốc tự do DPPH của dịch protein<br /> Artemia thủy phân bằng enzyme nội tại<br /> <br /> Các ký tự a, b, c, d, e trên đồ thị thể hiện (p