Nghiên cứu quá trình tự phân cơ thịt đỏ cá ngừ nhằm thu hồi dịch đạm thủy phân

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 17, NO. 1.1, 2019 1 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TỰ PHÂN CƠ THỊT ĐỎ CÁ NGỪ NHẰM THU HỒI DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN AUTOLYSIS OF TUNAS’ RED MUSCLES TO OBTAIN PROTEIN HYDROLYSATE Trần Trung Thanh Bình1*, Nguyễn Thị Nghĩa2, Bùi Xuân Đông2 1Trường Cao đẳng Bách khoa Đà Nẵng (Học viên cao học K32) 2Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; xdbui@dut.udn.vn Tóm tắt - Cá ngừ (Thunuss spp.) và họ cá ngừ là nguồn thực phẩm đóng vai trò rất quan trọng đối với nền kinh tế Việt Nam. Cá ngừ thường được sử dụng tươi, chế biến phi-lê / thăn thịt hoặc chế biến đồ hộp. Quá trình chế biến đồ hộp chỉ sử dụng một phần ba khối lượng cá nguyên liệu. Do đó, ngành công nghiệp đồ hộp loại bỏ tới 70% phụ phẩm so với nguyên liệu ban đầu, cơ thịt đỏ là một trong nguồn phế liệu rắn đó. Dịch đạm thủy phân (PH) được chế biến từ phụ phẩm cá ngừ, có thể được ứng dụng như một loại gia vị trong công nghiệp chế biến thực phẩm nhằm tạo các hiệu ứng chức năng. Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu quá trình tự phân cơ thịt đỏ cá ngừ để thu dịch đạm thủy phân. Đã xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình tự phân protein cơ thịt đỏ cá ngừ là thời gian phản ứng là 6,0, tỷ lệ phối trộn nước : nguyên liệu là 2:1, nhiệt độ t=450C và pH của phản ứng là pH=5,0. Abstract - Tunas (Thunnus spp.) and tuna-like species are significant sources of food which play a very important role in Vietmam’s economy. Tunas are often consumed fresh or processed as raw fish flesh and marketed as loins/steaks or a type of canned food. In the tuna canning process, only about one-third of the whole fish is used. Consequently, the canning industry generates as much as 70% of solid waste from original fish materials, which includes tunas’ red muscles as a type of solid waste. Fish protein hydrolysate (PH), which is obtained through hydrolysis of tuna waste, can be used as an ingredient in the food- processing industry to create functional effects. This research is aimed at the autolysis of tunas’ red muscles to obtain protein hydrolysate. Optimal conditions for the protein autolysis have been identified as follows: reaction time is 6.0; ratio of water to raw material is 2:1; temperature is 45°C and pH of the reaction is 5.0. Từ khóa - tự phân; phế phẩm cá ngừ ; cơ thịt đỏ cá ngừ; cathepsine; calpain; collagenase; dịch đạm thủy phân Key words - autolysis; tuna waste; tunas’ red muscles; cathepsine; calpain; collagenase; protein hydrolysate. 1. Đặt vấn đề Việt Nam là quốc gia có thế mạnh về xuất khẩu thủy sản, sản lượng thủy sản năm 2012 đạt 6,13 tỷ USD, trong năm 2013 – khoảng 5,9 triệu tấn, Trong đó, cá ngừ là một trong những mặt hàng chủ lực [1]. Các phụ phẩm từ quy trình chế biến cá ngừ (thịt vụn, nội tạng, xương, đầu cá, da, cơ thịt đỏ, ...) đã được xác định là nguồn protein quan trọng để sản xuất các mặt hàng có giá trị gia tăng. Trong đó, nguồn phụ phẩm thịt đỏ cá ngừ (Hình 1) bị loại bỏ chiếm 7-12% trọng lượng cá ngừ nguyên con, hiện nay chưa được quan tâm nghiên cứu để chế biến [1]. Hình 1. Thịt đỏ cá ngừ [2] Trong nhiều năm qua, các sản phẩm có giá trị sinh học cao [2] từ phế liệu cá ngừ như phân bón, thức ăn gia súc, thức ăn thủy sản... đã được sản xuất và ứng dụng rộng rãi [2]. Gần đây, dịch đạm thủy phân (PH) từ các nguyên liệu thủy sản đã dần trở nên phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm nhờ giá trị dinh dưỡng cao [3], do quá trình thủy phân làm giảm kích thước protein và tạo ra các peptide, acid amin giúp cơ thể sinh vật dễ dàng sử dụng để sinh tổng hợp protein [2]. Hai phương pháp được ứng dụng phổ biến hiện nay để sản xuất dịch đạm thủy phân là phương pháp hóa học và phương pháp sinh học. Phương pháp hóa học sử dụng một số hóa chất thủy phân phụ phẩm thủy sản chứa protein, ví dụ HCl 1M, sodium sulfite, NaOH, KOH, phương pháp này rất được ưa chuộng vì công nghệ đơn giản và giá thành rẻ [2]. Nhưng việc sử dụng acid mạnh hoặc base mạnh để thủy phân protein là nguyên nhân tạo ra các sản phẩm phụ có tác hại với môi trường, sản phẩm dịch đạm bị hao hụt các acid amin quan trọng như cystine, cysteine, methionine và tryptophane, dịch đạm thủy phân thu được rất hạn chế dùng trong thực phẩm. So với phương pháp hóa học, phương pháp sinh học (sử dụng enzyme thủy phân) có nhiều ưu thế hơn, vì có thể kiểm soát các quá trình phản ứng, giảm thiểu các phản ứng không mong muốn, giảm ô nhiễm môi trường do ít sử dụng hóa chất vô cơ. Điểm yếu của phương pháp sinh học là việc dùng enzyme thương mại hiện nay còn khá đắt đỏ dẫn tới chi phí sản xuất cao [2]. Các nhà khoa học cũng đã chứng minh, quá trình thủy phân protein có thể được thực hiện nhờ các enzyme protease hoặc proteinase nội tại có sẵn trong thịt đỏ cá ngừ [4]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong thịt đỏ cá ngừ, cathepsine – là một proteinase hoạt động trong môi trường acid yếu, hoạt độ mạnh nhất đạt được ở pH=2,0÷5,0. Cathepsine là một enzyme nội bào, có vai trò quan trọng trong quá trình tự phân protein của thịt và thủy hải sản, quá trình tự thủy phân diễn ra rất mạnh mẽ ở điều kiện thích hợp [4]. Từ những luận giải trên đây, mục tiêu của nghiên cứu là tìm ra điều kiện thích hợp cho quá trình tự phân protein cơ thịt đỏ cá ngừ dưới tác dụng của hệ enzyme nội tại, để thu hồi dịch đạm thủy phân và định hướng sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. 2 Trần Trung Thanh Bình, Nguyễn Thị Nghĩa, Bùi Xuân Đông 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng nghiên cứu Hỗn hợp thịt đỏ cá ngừ được lấy mẫu từ nhà máy đồ hộp Hạ Long (Đà Nẵng). Nguyên liệu được giữ lạnh và vận chuyển trong thùng xốp cách nhiệt về phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng. Tại phòng thí nghiệm, nguyên liệu được xay nhỏ bằng máy xay (Luxta, Việt Nam) với mắt sàng có đường kính lỗ sàng 3,0 - 3,5 mm và bổ sung chất bảo quản. Sau đó, nguyên liệu được chia nhỏ thành từng túi (250 gram/túi) và lưu trữ ở -20°C ± 2°C phục vụ nghiên cứu. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp bất hoạt vi sinh vật trong hỗn hợp nguyên liệu thịt đỏ cá ngừ Để xác định phương pháp bất hoạt vi sinh vật trong hỗn hợp nguyên liệu, nhóm nghiên cứu thực hiện loạt thí nghiệm gồm 05 mẫu: mẫu đối chứng không bổ sung chất bảo quản và không xử lý vật lí; mẫu 1 bổ sung 2,5% NaCl theo khối lượng; mẫu 2 bổ sung natri benzoat 1% theo khối lượng; mẫu 3 bổ sung kali sorbat 1% theo khối lượng; mẫu 4 không bổ sung chất bảo quản nhưng được xử lý bằng tia UV trong tủ nuôi cấy vi sinh. Các mẫu được khuấy trộn đồng đều, sau đó được đóng gói trong túi PE dán để đảm bảo vô trùng, sau đó bảo quản ở nhiệt độ -200C. Trong thời gian bảo quản, theo định kì sau mỗi tuần mẫu được kiểm tra độ phơi nhiễm vi sinh vật bằng cách định lượng tổng số vi sinh vật hiếu khí theo TCVN 4884 – 2005. Mẫu được lựa chọn là mẫu có lượng tổng số vi sinh vật hiếu khí ở mức thấp nhất so với các mẫu còn lại. 2.2.2. Khảo sát mức độ hoạt động của hệ enzyme nội tại trong thịt đỏ cá ngừ Các nhà khoa học đã chứng minh, trong cơ thịt cá biển các enzyme hoạt động mạnh và đóng vai trò chủ đạo trong quá trình tự phân gồm có cathepsin, calpain và collagenase [2; 4]. Vì vậy, nhóm nghiên cứu tiến hành xác định được mức độ thủy phân protein của nguyên liệu dưới tác dụng của 3 hệ enzyme calpain, cathepsin, collagenase. Nguyên liệu được rã đông, phối trộn với nước theo tỷ lệ 1:1, sau đó mẫu được xử lý siêu âm trong 15 phút để phá vỡ tế bào và bất hoạt vi sinh vật có trong mẫu, phản ứng tự thủy phân được tiến hành trong thời gian phản ứng cho cả 03 mẫu là 120 phút. Các mẫu được tiến hành ở điều kiện tối ưu cho mỗi enzyme. Cụ thể, mẫu 1 - với hệ enzyme calpain thì tiến hành ở pH = 7,0 ÷ 7,5, nhiệt độ là 350C; mẫu 2 - với hệ enzyme cathepsin tiến hành ở pH=4,0 ÷ 5,0 và nhiệt độ là 450C; mẫu 3 - với hệ enzyme collagenase tiến hành pH: 7,0÷7,5; nhiệt độ là 400C [4; 5; 6; 7; 8]. Sau quá trình phản ứng các mẫu được bất hoạt ở nhiệt độ t=95±20C trong 15 phút [9] và sau đó để nguội, lọc bỏ cặn và đem đi xác định hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân (PH). Mẫu có hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân cao nhất là mẫu có hệ enzyme nội tại hoạt động mạnh nhất (đánh giá gián tiếp). 2.2.3. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tự thủy phân thịt đỏ cá ngừ dưới tác dụng của enzyme cathepsine Sau khi đã xác định được hệ enzyme nội tại mạnh nhất trong cơ thịt đỏ cá ngừ là cathepsin, nhóm nghiên cứu tiến hành loạt thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng tự phân (phản ứng enzyme) như tỷ lệ phối trộn nguyên liệu với nước, pH môi trường phản ứng, thời gian phản ứng. Phản ứng enzyme được tiến hành trên máy lắc ổn nhiệt STUART SI500 (Anh) - Để xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp giữa nước và nguyên liệu theo khối lượng cho phản ứng tự phân, các mẫu thí nghiệm được tiến hành với tỷ lệ nước: nguyên liệu (w:w) là 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, mô hình thí nghiệm này được lựa chọn dựa trên nghiên cứu của Bùi Trường Bích Ngân (2013) [10]. Các thông số khác của phản ứng tự phân được cố định ở nhiệt độ 450C, pH = 4÷5 là pH tối ưu của cathepsin, thời gian tiến hành thủy phân là 4 giờ [9; 10]. Tỷ lệ phối trộn thích hợp giữa nước và nguyên liệu được lựa chọn dựa trên hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm sau quá trình thủy phân. - Để xác định ảnh hưởng của pH môi trường lên quá trình tự phân, nhóm nghiên cứu đã tiến loạt thí nghiệm với độ pH khác nhau là 3, 4, 5, 6. Các thông số khác của phản ứng tự phân được cố định ở nhiệt độ 450C, thời gian phản ứng là 4 giờ, tỷ lệ phối trộn nước:nguyên liệu xác định được từ loạt thí nghiệm đã tiến hành trước là 2:1. pH tối ưu cho phản ứng được xác định dựa trên hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm sau quá trình thủy phân - Nhóm nghiên cứu tiến hành xác định thời gian thích hợp cho quá trình tự phân bằng loạt thí nghiệm với thời gian thủy phân khác nhau là 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ, 7 giờ. Các thông số khác của phản ứng tự phân được cố định ở nhiệt độ 450C, tỷ lệ phối trộn nước: nguyên liệu là 2:1, pH=5,0. Thời gian tối ưu cho phản ứng được xác định dựa trên hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm sau quá trình thủy phân 2.3. Các phương pháp phân tích Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp phân tích đạt chuẩn, được áp dụng hiện nay, cụ thể: - Định lượng vi sinh vật trên đĩa thạch bằng cách đếm khuẩn lạc trong nguyên liệu và sản phẩm dịch đạm thủy phân theo TCVN 4884 – 2005. - Hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân (PH) được xác định theo tiêu chuẩn TVCN 3708-90. Hàm lượng ni-tơ axit amin (X) tính bằng g/l, theo công thức: 𝑋 = (𝑉1−𝑉2)×0.00028×25×20×1000 5×10 = 2,8 × (𝑉1 − 𝑉2) Trong đó, V1 và V2 là thể tích dung dịch Na2S2O3 0,01 M tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu thử và mẫu trắng, tính bằng ml; 5 – là thể tích mẫu thử pha loãng 20 lần, tính bằng ml; 25 – thể tích toàn bộ hỗn hợp dịch trước khi lọc, tính bằng ml; 10 – thể tích dung dịch lọc lấy xác định, tính bằng ml; 0,00028 – số g ni-tơ acid amin tương ứng với 1 ml dung dịch Na2S2O3 0,01M; 1000 – hệ số tính ra g/l - pH trong nguyên liệu và dịch đạm thủy phân được xác định theo phương pháp đo trực tiếp trên thiết bị TOLEDO MP220 - Thụy Sỹ. - Thành phần hóa học của dịch đạm thủy phân được xác định như sau: hàm lượng protein được xác định theo phương pháp Kjeldahl theo tiêu chuẩn NMKL Số 6, tháng 4 năm 2003; hàm lượng nước xác định theo tiêu chuẩn NMKL số ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 17, NO. 1.1, 2019 3 23 năm 1991; hàm lượng tro được xác định theo tiêu chuẩn NMKL số 173 năm 2005; hàm lượng acid amin được xác định trên máy HPLC theo TCVN 8764 – 2012. - Các chỉ tiêu vi sinh của dịch đạm thủy phân được xác định như sau: định lượng tổng vi sinh vật hiếu khí theo tiêu chuẩn TCVN 4884:2005; định tính Salmonella theo tiêu chuẩn NMKL 71-1999; định lượng Staphylococcus theo tiêu chuẩn NMKL 66-2003; định lượng Coliforms theo TCVN 6848 – 2007. 2.4. Phương pháp xử lí số liệu Số liệu được xử lý và tính toán trên phần mềm Microsoft Office Excel 2010 (giá trị của p < 0,05 được xem là có ý nghĩa về mặt thống kê) 3. Kết quả nghiên cứu và khảo sát 3.1. Kết quả nghiên cứu sự bất hoạt vi sinh vật trong mẫu nguyên liệu bằng phương pháp vật lí và hóa học Sự tự phân nguyên liệu có thể xảy ra dưới tác dụng của vi sinh vật và hệ enzyme nội tại của nguyên liệu. Vì vậy, nghiên cứu bất hoạt vi sinh vật trong nguyên liệu là cơ sở để khẳng định quá trình tự phân chỉ xảy ra dưới tác dụng của hệ enzyme. Hình 2. Ảnh hưởng của các tác nhân vật lí và hóa học lên số lượng vi sinh vật trong mẫu nguyên liệu Phân tích các đường biểu đồ (Hình 2) nhận thấy, việc sử dụng các chất bảo quản có tác dụng ức chế sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Cụ thể, đối với mẫu đối chứng không dùng chất bảo quản, số lượng vi sinh vật luôn ở mức cao, dao động ở mức 3500-4500 CFU/g trong suốt 7 tháng bảo quản. Mẫu nguyên liệu bảo quản bằng muối ăn có số lượng vi sinh vật ở mức trung bình so với các mẫu còn lại, dao động ở mức 2000-2500 CFU/g mẫu. Đối với mẫu xử lý bằng tia UV giai đoạn đầu số lượng vi sinh vật giảm rõ rệt, nhưng sau đó lại tăng, nguyên nhân là việc xử lý bằng tia UV chỉ có tác dụng tức thời mà không có tác dụng kéo dài, vì vậy số lượng vi sinh vật tăng nhanh từ tháng thứ 4 trong quá trình bảo quản, dao động ở mức 1000-3500 CFU/g nguyên liệu. Hai mẫu bảo quản bằng kali sorbate và natri benzoat có tác dụng ức chế sự phát triển của vi sinh vật rõ rệt nhất, tổng số lượng VSV luôn bị hạn chế dưới mức 2000 CFU/g trong suốt quá trình bảo quản, trong đó việc sử dụng chất bảo quản là kali kali sorbate có tác dụng rõ rệt và mạnh nhất trong sự ức chế vi sinh vật phát triển. Từ những thông số trên, nhóm nghiên cứu sử dụng chất bảo quản là kali sorbate cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.2. Kết quả xác định mức độ hoạt động của các hệ enzyme nội tại trong thịt đỏ các ngừ Hình 3 trình bày kết quả khảo sát hàm lượng ni-tơ acid amin có trong dịch đạm thủy phân (PH) trong quá trình kích hoạt các điều kiện hoạt động tối ưu của các hệ enzyme nội tại là cathepsin, calpain và collagenase. Hình 3. Hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm (PH) thu được sau quá trình tự thủy phân dưới tác dụng của các hệ enzyme cathepsin, calpain và collagenase Kết quả phân tích đồ thị trên Hình 3 cho thấy, hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân thu được sau phản ứng tự phân hủy của cathepsin là cao nhất so với 2 mẫu khảo sát còn lại dưới tác dụng của hệ enzyme calpain và collagenase, cụ thể, hàm lượng ni-tơ acid amin ở mức 0,64 g/l. Hàm lượng ni-tơ acid amin của cả 03 mẫu ở mức tương đối thấp (0,43÷0,64 g/l) có thể do tính đặc đặc hiệu của các hệ enzyme, phân cắt theo cơ chế endo- mạnh hơn exo-. Phân tích các số liệu trên đây, nhóm nghiên cứu đi tới kết luận, hệ enzyme cathepsine trong nguyên liệu thịt đỏ cá ngừ hoạt động mạnh nhất, và điều này phù hợp với những nghiên cứu trước đây [7, 8]. Từ đây nhóm nghiên cứu sẽ khảo sát thêm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự thủy phân thịt đỏ cá ngừ trên cơ sở kích hoạt hệ enzyme nội tại là enzyme cathepsin. 3.3. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự phân của thịt đỏ cá ngừ dưới tác dụng của cathepsin Sản phẩm của phản ứng thủy phân protein dưới tác dụng của enzyme là các peptid có khối lượng phân tử nhỏ và các acid amin tự do. Vì vậy, nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước thường đánh giá mức độ phân cắt protein của phản ứng enzyme thông qua hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân thu được sau phản ứng [2]. - Kết quả xác định hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân sau phản ứng tự phân hủy khi thay đổi tỷ lệ phối trộn nguyên liệu với nước được trình bày trên Hình 4. Phân tích kết quả nghiên cứu ở Hình 4 cho thấy, hàm lượng ni-tơ acid amin giảm khi tăng tỷ lệ nước trong hỗn hợp phản ứng. Hàm lượng ni-tơ acid amin cao nhất ở mẫu có tỷ lệ phối trộn nguyên liệu: nước là 1:2. So sánh với kết quả nghiên cứu ở Phần 3.2, trong trường hợp này hàm lượng ni-tơ acid amin cao nhất ở mẫu với tỷ lệ phối trộn là 1:2 chỉ đạt mức 0,09g/l (Hình 4), thấp hơn so với mẫu được tiến hành với tỷ lệ phối trộn nguyên liệu:nước là 1:1 đạt mức 0,64g/l ở cùng điều kiện phản ứng (Hình 3). Tuy 4 Trần Trung Thanh Bình, Nguyễn Thị Nghĩa, Bùi Xuân Đông nhiên, khi so sánh chỉ tiêu cảm quan của dịch thủy phân sau khi lọc nhận thấy, mẫu tiến hành với tỷ lệ phối trộn nguyên liệu:nước là 1:2 có nhiều ưu điểm hơn như độ đồng nhất cao, dịch có màu vàng và mùi vị đặc trưng. Ở các mẫu được tiến hành với tỷ lệ nước cao hơn, quá trình lọc sau phản ứng thủy phân được tiến hành đễ dàng hơn, nhưng do hàm lượng nước rất lớn sẽ gây khó khăn cho việc cô đặc và sấy dịch đạm để thu bột đạm. Vì vậy, nhóm nghiên cứu chọn tỷ lệ phối trộn nguyên liệu: nước bằng 1:2 là tỷ lệ thích hợp cho quá trình tự phân hủy nguyên liệu dưới tác dụng của enzyme cathepsin Hình 4. Sự thay đổi hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân (PH) ở các tỷ lệ phối trộn nguyên liệu: nước Hình 5. Sự thay đổi hàm lượng ni-tơ acid amin của dịch đạm thủy phân (PH) ở các mức pH môi trường phản ứng khác nhau - Phân tích kết quả nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng ni-tơ acid amin của dịch đạm thủy phân ở các mức pH môi trường phản ứng khác nhau ở Hình 5 cho thấy, hàm lượng ni-tơ acid amin tăng từ 0,031 đến 0,05g/l khi pH tăng từ pH=3,0 đến pH=5,0 và đạt giá trị cực đại tại pH= 5,0 đạt mức 0,05g/l, nhưng nếu tiếp tục tăng pH lên mức pH=6,0 thì hàm lượng ni-tơ acid amin không tăng mà giảm đi. Theo nghiên cứu của Aoki và cộng sự năm 2004 [7], thì vùng pH hoạt động của hệ enzyme cathepsine của đại đa số thủy hải sản nằm trong khoảng pH=3,0÷5,0, và mạnh nhất ở pH=5,0, có thể hoạt động đến mức pH=7,0 nhưng hoạt độ rất yếu. Như vậy, nhóm nghiên cứu xác định được hàm lượng ni-tơ acid amin cao nhất ở mẫu được tiến hành ở pH=5,0 là phù hợp với kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trước đây, và đi đến kết luận chọn pH môi trường phản ứng là pH=5,0 để tiến hành phản ứng tự phân hủy thịt đỏ cá ngừ. - Kết quả xác định sự phụ thuộc của hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân thịt đỏ cá ngừ được trình bày trên Hình 6. Hình 6. Sự phụ thuộc của hàm lượng ni-tơ acid amin trong dịch đạm thủy phân (PH) vào thời gian phản ứng Kết quả nghiên cứu ở Hình 6 cho thấy, hàm lượng ni- tơ acid amin tăng nhanh khi thời gian phản ứng tăng và đạt đạt giá trị cao nhất ở mẫu được tiến hành trong 7,0 giờ. Từ đồ thị Hình 6 cho thấy, hàm lượng ni-tơ acid amin cao nhất ở mẫu được tiến hành trong 6,0 và 7,0 giờ, tương đương nhau ở mức 0,099g/l và 0,103g/l nhưng dựa vào tính kinh tế nhóm nghiên cứu chọn thời gian 6,0 giờ là thời gian tiến hành phản ứng thích hợp cho quá trình tự phân protein cơ thịt đỏ cá ngừ. 3.4. Kết quả thử nghiệm sản xuất dịch đạm thủy phân thịt đỏ cá ngừ ở quy mô phòng thí nghiệm Hình 7. Mẫu dịch sản phẩm đạm thủy phân (a –mẫu chưa ly tâm; b-mẫu sau ly tâm) Sau loạt thí nghiệm khảo sát đơn biến các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tự phân protein cơ thịt đỏ cá ngừ dưới tác dụng của enzyme cathepsine, để kiểm chứng nhóm nghiên cứu tiến hành thu mẫu điều kiện tối ưu xác định được là tỷ lệ phối trộn nguyên liệu : nước bằng 1:2, pH môi trường phản ứng là pH=5,0, thời gian phản ứng 6,0 giờ, nhiệt độ phản ứng t=450C. Mẫu dịch đạm thủy phân thu được trước khi ly tâm và sau khi ly tâm được mô tả trên Hình 8. Mẫu dịch đạm sau khi ly tâm (Hình 7b) ở dạng lỏng đồng nhất, có màu nâu vàng và mùi đặc trưng của dịch đạm thủy phân cá ngừ. 3.4.1. Thành phần hóa học và thành phần acid amine trong dịch đạm thủy phân Kết quả phân tích thành phần hóa học của dịch đạm thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ thu được sau quá trình tự phân dưới tác dụng của enzyme cathepsin được xác định tại Nafiqad 2 (Đà Nẵng) cho thấy, hàm lượng protein trong mẫu dịch đạm thủy phân đạt 3,05%. Ngoài ra, trong dịch đạm thủy phân còn chứa một lượng nhỏ là tro (1,53%) và hàm lượng nước ở mức 90,4% a b ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 17, NO. 1.1, 2019 5 Kết quả phân tích thành phần acid amin trong dịch thủy phân được trình bày trong Bảng 1 dựa trên phân tích sắc ký đồ HPLC. Bảng 1. Kết quả phân tích thành phần acid amin trong dịch thủy phân ST T Acid amin Kết quả (g/l) STT Acid amin Kết quả (g/l) 1 Lysine 2,15 10 Methionine 1,3 2 Arginine 1,7 11 Leucine 1,89 3 Aspartic acid 2,05 12 Tryptophan 0,85 4 Glutamic acid 2,98 13 Valine 1,38 5 Tyrosine 1,05 14 Serine 1,01 6 Glycine 1,71 15 Phenylalanine 0,96 7 Threonine 0,99 16 Proline 1,15 8 Alanine 1,5 17 Isoleucine 1,22 9 Cysteine 1,08 18 Histidine 0,64 Bảng 1 cho thấy, tổng lượng acid amin đạt 25,61 g/l. Dịch đạm thủy phân chứa các amin thiết yếu có giá trị cao về dinh dưỡng và sinh học như valine, leucine, isoleucine, methionine, threonine, phenylalanine, tryptophan, lysine, arginine, histidine [12]. 3.4.2. Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh của sảm phẩm dịch đạm thủy phân Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm dịch đạm thủy phân cho thấy, các chỉ tiêu tổng số vi sinh vật ở mức 3,0 x 102 CFU/ml, Coliform, E. coli, nấm mốc và nấm men, St. aureus chỉ ở mức 10CFU/ml, còn vi khuẩn Salmonella spp. không phát hiện trong mẫu. So sánh kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật của mẫu dịch đạm thủy phân sau ly tâm với các chỉ tiêu của QCVN 8-3:2012/BYT cho thấy kết quả này đều nằm trong giới hạn cho phép để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm [13]. 4. Kết luận Từ các kết quả nghiên đạt được, nhóm nghiên cứu rút ra kết luận rằng, điều kiện thích hợp cho quá trình tự phân protein cơ thịt đỏ cá ngừ dưới tác dụng của hệ enzyme cathepsin là tỷ lệ phối trộn nguyên liệu:nước bằng 1:2, pH môi trường phản ứng là pH=5,0, thời gian phản ứng 6,0 giờ, nhiệt độ phản ứng t=450C. Sản phẩm dịch đạm có hàm lượng protein ở mức 3,05%, chứa 18 loại acid amin, trong đó có nhiều acid amin thiết yếu như valine, leucine, isoleucine, methionine, threonine, phenylalanine, tryptophan, lysine, arginine, histidine. Các chỉ tiêu về vi sinh vật của dịch đạm thu được nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 8-3:2012/BYT. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vinatuna (2015 30/6/2015]): 4&id=426. [2] Herpandi, N. Huda, Rosma, A. and Wan Nadiah W.A.. “The Tuna Fishing Industry: A New Outlook on Fish Protein Hydrolysates” ComprehensiveReviews in FoodScience and FoodSafety, Vol. 10,2011, p. 195-207. [3] Trần Thị Bích Thủy và Đỗ Thị Thanh Thủy. “Nghiên cứu ứng dụng enzyme protamex để thủy phân các trích (Sardinella gibbosa) thu dịch đạm”. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Nha Trang, số 2, 2015. [4] Sriket, C. (2013). “Proteases in fish and shellfish: Role on muscle softening and prevention” (Mini review). International Food Research Journal, 21(1), 2014, p. 433-445. [5] C Ladrat, Veronique Verrez-Bagnis, Joelle Noel, và Joel Fleurence. “In vitro proteolysis of myofibrillar and arcoplasmic proteins of white muscle of sea bass (Dicentrarchus labrax L.): effects of cathepsins B, D and L”. Food Chemistry, vol 81(4),2003, p. 517-525. [6] Qi Wu, Chen Li, Chenglei Li, Hui Chen, và Liu Shuliang. “Purification and characterization of a novel collagenase from Bacillus pumilus Col-J”. Applied biochemistry and biotechnology, vol 160(1), 2010, p. 129. [7] Aoki, H., Ahsan, M. N. and Watabe, S. “Molecular and enzymatic properties of a cathepsin L-like proteinase with distinct substrate specificity from northern shrimp (Pandalus borealis)”. Journal Comparative hysiology B: Biochemical, Systemic, and Environmental Physiology, vol 174(1), 2004, p 59-69. [8] Pangkey, H., Hara, K., Tachibana, K., Cao, M. J. Osatomi, K. and Ishihara, T. “Purification and characterization of cathepsin S from hepatopancreas of carp Cyprinus carpio”. Fisheries Science, vol 66(6), 2000, p 1130-1137. [9] Bùi Viết Cường, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, Bùi Xuân Đông, Trần Thị Thu Vân. “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda orientalis) với xúc tác NaOH nhằm thu dịch protein thủy phân”. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, số: 02/2018; trang 16-23. [10] Bùi Trường Bích Ngân, Nguyễn Thị Mỹ Hương. “Nghiên cứu thu hồi dầu thô từ đầu cá ngừ vây vàng bằng phương pháp thủy phân sử dụng enzyme alcalase”. Tạp chí Khoa học Công nghệ Thủy sản, số 3, 2013, tr. 123-128. [11] Bùi Xuân Đông, Ngô Thị Ngọc Bích, Bùi Viết Cường. “Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (sarda orientalis) với xúc tác enzyme protamex để thu dịch protein thủy phân bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm”. Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, số: 3(124), 2018, trang 13-19. [12] Lê Ngọc Tú và cộng sự. Hóa sinh công nghiệp. NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1997. [13] QCVN 8-3:2012/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với ô nhiễm vi sinh vật trong thực phẩm. (BBT nhận bài: 11/10/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 28/12/2018)