Nghiên cứu thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc (Channa striata) và đánh giá khả năng phát triển sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

TRƯƠNG THỊ MỘNG THU

NGHIÊN CỨU THU NHẬN PROTEIN TỪ PHỤ PHẨM
CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ
NĂNG
PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CẤP TRƯỜNG
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẦM
MÃ NGÀNH: 954.01.01

NĂM 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

TRƯƠNG THỊ MỘNG THU
MÃ SỐ NCS: P1120003

NGHIÊN CỨU THU NHẬN PROTEIN TỪ PHỤ PHẨM
CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ
NĂNG
PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CẤP TRƯỜNG
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ NGÀNH: 954.01.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN
PGS.TS. TRẦN THANH TRÚC
PGS.TS. LÊ THỊ MINH THỦY


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận án này, ngoài sự nỗ lực của bản 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 trường. Xin được bày tỏ lòng tri ân chân thành và sâu sắc.
Sau thời gian học tập và nghiên cứu, với sự giúp đỡ tận tình của q Thầy Cơ và
các bạn đồng sự, tơi đã hồn thành luận án tiến sĩ. Có được kết quả này, em xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến PGs. Ts. Trần Thanh Trúc và PGs. Ts. Lê Thị Minh Thủy,
cảm ơn hai Cô đã tin tưởng và nhận em thực hiện nghiên cứu sinh với hai Cơ. Chính
nhờ sự hỗ trợ, hướng dẫn tận tâm, cùng các kiến thức, kinh nghiệm vô cùng quý báu
mà hai Cô đã truyền đạt trong suốt tiến trình học tập đã giúp em thuận lợi thực hiện
nghiên cứu. Cảm ơn hai Cơ đã giúp em có được định hướng đúng đắn ngay từ ban đầu,
kiểm tra, đánh giá tiến độ thực hiện để giúp em có thể hoàn thành tốt luận án tiến sĩ.
Em xin gửi lời cảm ơn đến Gs. Nguyễn Văn Mười, Thầy đã đóng góp ý kiến
nhằm đưa ra các phương hướng thảo luận kết quả trong suốt quá trình thực hiện luận
án.
Em xin được gởi lời tri ân chân thành nhất đến tất cả quý Thầy Cô thuộc Bộ môn
Công nghệ thực phẩm – những người Thầy, người Cô luôn tận tâm truyền đạt kinh
nghiệm quý báu và niềm đam mê nghiên cứu, cũng như luôn luôn giúp đỡ em trong
suốt chặn đường nghiên cứu gian nan và khó nhọc.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ts. Trần Chí Nhân và Ts.
Nguyễn Nhật Minh Phương phụ trách cơng tác Sau đại học của Bộ môn Công nghệ
thực phẩm, Ban Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Ban chủ nhiệm
Khoa Sau đại học và quý Thầy Cô thuộc Khoa Sau đại học, Trường Đại học Cần Thơ
đã ln hỗ trợ, giúp đỡ em trong q trình học.

Đối với bản thân, Trường Đại học Cần 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 tại là một
Nghiên cứu sinh. Đồng thời, là nơi gắn bó với sự nghiệp giảng dạy của mình. Xin cảm
ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho em
trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại Trường.
Em xin được gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực
phẩm, Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, quý Thầy Cô thuộc Khoa Khoa học
và Công nghệ Chế biến Thủy sản, Trường Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ đã nhiệt
tình hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành nghiên cứu.
Tơi xin chân thành cảm ơn các anh chị, các bạn Nghiên cứu sinh ngành Cơng
nghệ Thực phẩm các Khóa 2020, 2021 các bạn sinh viên ngành Công nghệ Chế biến
Thủy sản khóa 43, 44, 45 làm việc tại phịng thí nghiệm Chế biến Thủy sản, Khoa
Khoa học và Công nghệ Chế biến Thủy sản, Trường Thủy sản, Trường Đại học Cần
Thơ; Các bạn sinh viên và nghiên cứu viên phòng thí nghiệm 1006 Bộ mơn Cơng
nghệ thực phẩm,


i



TĨM TẮT
Phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng protein tương đối cao, là nguồn nguyên liệu rẻ
tiền và giàu dinh dưỡng. Việc xác định các thông số kỹ thuật và tối ưu hóa q trình
thu nhận protein từ đầu, da và vảy cá lóc bằng cơng nghệ enzyme và kỹ thuật chiết
tách để sản xuất các chế phẩm giàu protein như bột đạm thủy phân và collagen; đồng
thời ứng dụng các chế phẩm protein trong sản xuất sản phẩm bột súp rau củ và nước ép
giàu collagen đã được thực hiện là cần thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
Từ nghiên cứu đã thu được những kết quả như sau: (1) Nguyên liệu đầu cá lóc vẫn
đảm bảo chất lượng trong 3 tháng bảo quản lạnh đông ở -20±2°C thông qua các chỉ

tiêu độ ẩm, pH, PV, TVB-N và tổng vi khuẩn hiếu khí. Tuy nhiên, hiệu suất thủy phân
(DH) bằng alcalase, hiệu suất thu hồi protein (PR) cao và ổn định khi đầu cá lóc được
bảo quản lạnh đơng tối đa 2 tháng. Đầu cá lóc không tiền xử lý loại lipid trước khi
thủy phân bằng alcalase cho hiệu suất tách lipid, DH, PR và hàm lượng đạm amin
(Naa) đều cao, có giá trị tương ứng lần lượt là 78,4%; 38,5%; 48,7% và 11,6 g/L, trong
khi hàm lượng đạm ammoniac thấp 0,249 g/L. Bên cạnh đó, da cá lóc được tiền xử lý
bằng dung dịch 0,1 M NaOH trong 6 giờ thì hàm lượng protein cịn lại thấp là 24,5%
với hiệu quả loại protein phi collagen cao đạt 25,7%. Trong khi đó, vảy cá lóc được
khử khống trong dung dịch EDTA-2Na có nồng độ 0,8 M trong 24 giờ thì hàm lượng
khống cịn lại thấp 1,99% và hiệu quả khử khoáng lên đến 92,8%; (2) Quá trình thủy
phân đầu cá lóc để thu hồi protein hồn tồn có thể thực hiện với việc sử dụng
flavourzyme và alcalase. Điều kiện thủy phân bằng flavourzyme thích hợp nhất là
nồng độ enzyme 120 U/g protein trong thời gian thủy phân 30 giờ và nhiệt độ 50oC
cho DH, PR và Naa cao tương ứng là 39,1%; 49,9% và 6,49 g/L. Trong khi đó, điều
kiện thích hợp cho alcalase hoạt động là nồng độ enzyme 40 U/g protein và thời gian
thủy phân 30 giờ ở nhiệt độ 50oC với giá trị DH, PR và Naa cao lần lượt là 40,8%;
50,2% và 13,0 g/L. Khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme, điều kiện thủy
phân đầu cá lóc tối ưu là ở nhiệt độ 56°C trong thời gian 30 giờ, pH 7 và nồng độ
enzyme alcalase và flavourzyme kết hợp đồng thời là 179 U/g protein cho DH, PR và
Naa cao tương ứng là 50,29%; 65,43% và 13,09 g/L. Việc tối ưu hóa bằng phương pháp
bề mặt đáp ứng cho thấy, có thể nâng cao khả năng thu hồi protein từ đầu 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 thời điểm bổ sung flavourzyme là 8,5 giờ và thời gian thủy
phân là 33 giờ cho giá trị DH, PR và Naa cao tương ứng là 53,05%; 66,68% và 14,01 g/
L. Giá trị DH, PR và Naa cao nhất và vị đắng của dịch đạm thủy phân thấp nhất (1,86
điểm), tổng hàm lượng amino acid và tổng hàm lượng amino acid thiết yếu của bột
đạm thủy phân cao nhất lần lượt là 80,59 g/100 g bột đạm và 24,56 g/100 g bột đạm
khi protein từ đầu cá lóc được thủy phân theo trình tự bổ sung alcalase trước và
flavourzyme sau. Peptide có khối lượng phân tử nhỏ hơn 3 kDa chiếm 82,8% với điểm
cảm quan về vị đắng rất yếu là 1,42 điểm khi dịch đạm thủy phân từ đầu cá lóc được

iii


lọc màng Amicon – Millipore với kích thước màng lọc 3 kDa. Để tiết kiệm chi phí lọc
màng, dịch đạm thủy phân khơng lọc màng có điểm cảm quan về vị đắng yếu 1,86

iv


điểm được sử dụng để sản xuất bột đạm thủy phân; (3) Sử dụng dung dịch 0,6 M acetic
acid để chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc trong thời gian 3 ngày cho hiệu
suất 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 thời gian chiết tách 2 ngày có thể cải thiện hiệu suất thu hồi collagen lên đến
20,8% và màu sắc sáng với giá trị L* là 87,9. Cả 2 mẫu collagen thành phẩm tốt nhất
được chiết tách bằng acetic acid và pepsin đều thuộc collagen loại I thông qua kết quả
phân tích điện di protein SDS-PAGE, hàm lượng amino acid và phổ FTIR, có độ hịa
tan tốt ở pH 2 và nồng độ NaCl nhỏ 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 đối với collagen được chiết tách bằng pepsin. Collagen thành phẩm từ hỗn
hợp da-vảy cá lóc chiết tách bằng pepsin được thủy phân bằng alcalase với nồng độ
enzyme là 2% trong thời gian thủy phân là 3 giờ cho hiệu suất thu hồi collagen thủy
phân và độ nhớt lần lượt là 98,6% và 7,01 mPa.s; (4) Thời hạn sử dụng sản phẩm bột
đạm thủy phân được dự đoán bằng phương pháp gia tốc cho hạn sử dụng là 10,3 tháng
ở điều kiện bảo quản là nhiệt độ khơng khí 30 oC và độ ẩm tương đối của khơng khí
70%. Sản phẩm bột súp rau củ đạt giá trị cảm quan tốt (18,6 điểm) và cân bằng dinh
dưỡng với hàm lượng protein, lipid, carbohydrate và năng lượng cung cấp đạt lần lượt
là 10,1%; 4,42%; 67,8% và 351,4 kcal/100 g, khi phối trộn 8% bột đạm thủy phân từ
đầu cá lóc và 24,9% bột kem béo thực vật. Sản phẩm nước ép dâu tằm giàu collagen

có điểm cảm quan, giá trị DPPH và hàm lượng protein hòa tan cao với giá trị tương
ứng lần lượt là 17,9 điểm; 60,1% và 26,5 mg/mL khi bổ sung 2% collagen thủy phân
từ hỗn hợp da-vảy cá lóc vào nước ép. Các kết quả nghiên cứu đã đóng góp dữ liệu
khoa học về giải pháp tận dụng nguồn protein từ phụ phẩm cá lóc để tạo các chế phẩm
protein cũng như cho thấy khả năng phát triển các sản phẩm thực phẩm từ chế phẩm
protein.
Từ khóa: Alcalase, chiết tách, collagen, flavourzyme, phụ phẩm cá lóc, thủy
phân.


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 richprotein 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. Results achieved from the research have been summarized as following:
(1) Snakehead heads still maintained good quality within 3 months stored at -20±2 oC
through moisture content, pH, PV, TVB-N and total aerobic bacteria. However, the
degree of hydrolysis (DH) by using alcalase and protein recovery (PR) were high and
stable as storing snakehead heads at -20±2 oC for up to 2 months. Snakehead heads
weren’t pre-treatment to remove lipid before hydrolysing by using alcalase gave high
lipid removing efficiency, DH, PR and amino acid content (N aa) of 78.4%, 38.5%,
48.7% and 11.6 g/L, respectively whereas low ammonia content of 0.249 g/L. Besides,
pretreating fish skins in 0.1 M NaOH solution for 6 hours achieved low protein content
of 24.5% and non-collagen protein removement efficiency reached to 25.7%.
Meanwhile, low mineral content of 1.99% and high mineral removement efficiency of
92.8% when snakehead scales were demineralized in 0.8 M EDTA-2Na solution for 24
hours; (2) The hydrolysis of snakehead head for protein recovery was able to perform

by using flavourzyme and alcalase. The most suitable hydrolysis conditions for
flavourzyme with enzyme concentration of 120 U/g protein, hydrolysis time of 30
hours and temperature of 50oC gave high DH, PR and N aa of 39.1 %, 49.9% and 6.49
g/L, respectively. Meanwhile, the enzyme concentration of 40 U/g of protein and the
hydrolysis time of 30 hours at 50oC was suitable for alcalase to obtain high DH, PR
and Naa of 40.8%, 50.2% and 13.0 g/L, respectively. When combining alcalase and
flavourzyme with the optimum hydrolysis conditions for snakehead head at 56°C for
30 hours, pH 7, alcalase and flavourzyme concentration of 179 U/g protein achieved
high DH, PR and Naa of 50.29%, 65.43% and 13.09 g/L, respectively. The optimization
by the response surface method showed that it is possible to improve hydrolyzed
protein recovery from snakehead fish by adding alcalase (concentration of 51 U/g
protein) first and flavourzyme (concentration of 112 U/g protein) after, at the
flavourzyme addition time of 8.5 hours and hydrolysis time of 33 hours, which gave
the high DH, PR and Naa of 53.05%, 66.68% and 14.01 g/L, respectively. Snakehead
heads were hydrolyzed by adding alcalase first and flavourzyme after gave the highest
DH, PR, Naa and lowest bitter taste score in hydrolysate (1.86 points), the highest total
amino acid and total essential amino acid contents of 80.59 g/100 g powder and 24.56
g/100 g powder, respectively. Peptides with molecular weight less than 3 kDa


accounted for 82.8% with a very weak bitter taste score of 1.42 points when protein
hydrolysate from snakehead


heads was filtered with an Amicon - Millipore membrane with filter size 3 kDa. The
unfiltered protein hydrlysate with a weak bitter taste score of 1.86 points was used to
produce hydrolyzed protein powder (HPP) to save cost of membrane filtration; (3)
Collagen extraction from skins and scales mixtures of snakehead fish in 0.6 M acetic
acid solution for 3 days gave collagen yield of 3.18% and bright color with L* value of
83.6. Besides, extracting collagen from snakehead skins and scales mixtures in 0.1%

pepsin (preparing in 0.6 M acetic acid solution) for 2 days gave high collagen yield of
20.8% with light color (L*= 87.9). Both of collagen products producing by acetic acid
and pepsin were identified as type I collagen throught SDS-PAGE profile, amino acid
composition, FTIR and the maximal solubility at pH 2 and NaCl concentration < 0.4
M. Collagen product producing by acetic acid had imino acid content (proline and
hydroxyproline) of 22.6% and denaturation temperature of 35.78°C, whereas imino
acid content of 20% and denaturation temperature of 34.09°C as collagen product
producing by pepsin. Hydrolyzing collagen from snakehead scale and skin mixtures by
using alcalase with enzyme concentration of 2% for 3 hours gave the highest
hydrolyzed collagen yield of 98.6% and viscosity of 7.01 mPa.s; (4) The shelf life of
HPP was predicted by accelerated shelf-life testing method (ASLT) of 10.3 months at
storage conditions such as storage temperature of 30 oC and humidity of 70%.
Application of HPP from snakehead heads to produce vegetable soup powder with
good sensory value (18.6 points) and nutritional balance with protein, lipid,
carbohydrate content and energy of 10.1%; 4.42%, 67.8% and 351.4 kcal/100 g,
respectively when mixing 8% HPP from snakehead head and 24.9% vegetable fat
cream powder. The rich-collagen mulberry juice product had high sensory score,
DPPH value and soluble protein content of 17.9 points, 60.1% and 26.5 mg/mL,
respectively when adding 2% hydrolyzed collagen from snakehead scale and skin
mixtures into the mulberry juice. The research had contributed to scientific data on the
solution for utilizing protein sources from snakehead by- products to produce protein
products as well as showing the possibility of developing food products from protein
products.
Keywords: Alcalase, collagen, extraction, flavourzyme, hydrolysis, snakehead
by-products.



MỤC LỤC
Tóm tắt.................................................................................................................... iii

Astract...................................................................................................................................v
Lời cam đoan.......................................................................................................... vii
Danh sách bảng....................................................................................................................xi
Danh sách hình....................................................................................................................xi
Danh sách từ viết tắt..........................................................................................................xv
Chương 1: Giới thiệu...........................................................................................................1

1.1 Đặt vấn đề............................................................................................................1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................2
1.2.1 Mục tiêu chung.................................................................................................2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể.................................................................................................2
1.3 Nội dung nghiên cứu............................................................................................2
1.4 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu.......................................................................3
1.5 Ý nghĩa của luận án.............................................................................................3
1.6 Điểm mới của luận án..........................................................................................3
Chương 2: Tổng quan tài liệu.............................................................................................4

2.1 Giới thiệu về cá lóc và phụ phẩm cá....................................................................4
2.1.1 Sơ lược về cá lóc (Channa striata)....................................................................4
2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của thịt và phụ phẩm cá lóc........................................5
2.1.3 Phụ phẩm cá trong quá trình chế biến...............................................................7
2.2 Nguyên lý các quá trình tiền xử lý phụ phẩm cá..................................................9
2.2.1 Quá trình tiền xử lý loại lipid từ phụ phẩm cá..................................................9
2.2.2 Quá trình xử lý loại các hợp chất phi collagen từ phụ phẩm cá......................11
2.2.3 Quá trình xử lý loại khống từ phụ phẩm cá...................................................12
2.3 Enzyme protease thương mại và ứng dụng thủy phân protein...........................13
2.3.1 Alcalase..........................................................................................................13
2.3.2 Flavourzyme...................................................................................................13
2.3.3 Hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein............................................15
2.3.4 Đặc tính dinh dưỡng của bột đạm thủy phân từ phụ phẩm thủy sản...............15

2.3.5 Ứng dụng bột đạm thủy phân trong sản xuất sản phẩm thực phẩm.................17
2.4 Quá trình chiết tách collagen từ phụ phẩm cá....................................................18
2.4.1 Sơ lược về collagen.........................................................................................18
2.4.2 Quá trình chiết tách collagen..........................................................................19
2.4.3 Collagen thủy phân và ứng dụng trong sản xuất đồ uống giàu collagen.........21
2.5 Nghiên cứu trong và ngoài nước........................................................................22
2.5.1 Nghiên cứu về thủy phân protein bằng protease.............................................22
2.5.2 Nghiên cứu về chiết tách collagen..................................................................25
Chương 3: Phương pháp nghiên cứu................................................................................27

3.1 Phương tiện nghiên cứu.....................................................................................27

viii


3.1.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm....................................................................27
3.1.2 Dụng cụ, thiết bị.............................................................................................27
3.1.3 Enzyme và hóa chất........................................................................................28
3.2 Nguyên liệu và chuẩn bị nguyên liệu.................................................................29
3.2.1 Nguyên liệu.....................................................................................................29
3.2.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm................................................................................29
3.3 Phương pháp nghiên cứu...................................................................................29
3.3.1 Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu................................................29
3.3.2 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu............................................................30
3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm...........................................................................31
3.4.1 Xác định thành phần hóa học của phụ phẩm cá lóc.........................................32
3.4.2 Nội dung 1: Xác định điều kiện tiền xử lý và trữ đơng phụ phẩm cá lóc........32
3.4.3 Nội dung 2: Xác định điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng alcalase
và flavourzyme..........................................................................................................35
3.4.4 Nội dung 3: Nghiên cứu chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng

acetic acid và pepsin.................................................................................................43
3.4.5 Nội dung 4: Khảo sát khả năng ứng dụng các chế phẩm protein từ phụ phẩm
cá lóc trong sản xuất sản phẩm thực phẩm...................................................................49
Chương 4: Kết quả và thảo luận

53

4.1 Thành phần khối lượng và hóa học của phụ phẩm cá lóc...................................53
4.2 Nghiên cứu điều kiện tiền xử lý và trữ đơng phụ phẩm cá lóc...........................54
4.2.1 Ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến chất lượng nguyên liệu và hiệu suất thu
hồi protein từ đầu cá lóc bằng alcalase.........................................................................54
4.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến khả năng khử protein
phi collagen từ da cá lóc.............................................................................................59
4.2.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm và nồng độ dung dịch EDTA-2Na đến khả năng
khử khoáng trên vảy cá lóc......................................................................................61
4.3 Xác định điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc thích hợp bằng alcalase và
flavourzyme..............................................................................................................63
4.3.1Ảnh hưởng của điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng flavourzyme 63
4.3.2 Ảnh hưởng của điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng alcalase........67
4.3.3 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng
thời alcalase và flavourzyme.......................................................................................70
4.3.4 Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung flavourzyme trong quá trình thủy phân
protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau..................78
4.3.5 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ
sung alcalase trước và flavourzyme sau.......................................................................79
4.4 Nghiên cứu chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc..................................97
4.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ acetic acid đến khả năng chiết tách collagen từ hỗn
hợp da-vảy cá lóc......................................................................................................97

ix

4.4.2 Ảnh hưởng của thời gian ngâm acetic acid đến khả năng chiết tách collagen từ
hỗn hợp da-vảy cá lóc.............................................................................................100
4.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ pepsin kết hợp với acetic acid đến hiệu suất thu hồi,
màu sắc và phổ FTIR của collagen chiết tách từ hỗn hợp da-vảy cá lóc......................102
4.4.4 Ảnh hưởng của thời gian ngâm pepsin đến hiệu suất thu hồi, màu sắc và phổ
FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc.............................................................104
4.5 Dự đốn thời hạn sử dụng bột đạm thủy phân và xác định tỷ lệ phối trộn bột
đạm thủy phân trong sản xuất bột súp rau củ............................................................118
4.6 Sản xuất nước ép giàu collagen bổ sung collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy
cá lóc...................................................................................................................... 130
4.6.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ collagen thủy phân và loại nước ép đến chất lượng sản
phẩm nước ép giàu collagen....................................................................................130
4.6.2 Đề xuất quy trình sản xuất nước ép dâu tằm giàu collagen bổ sung collagen
thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc.........................................................................132
Chương 5: Kết luận và đề xuất.......................................................................................134

5.1 Kết luận...........................................................................................................134
5.2 Đề xuất............................................................................................................. 134
Tài liệu tham khảo............................................................................................................136
Phụ lục A: Phương pháp phân tích................................................................................155
Phụ lục B: Thống kê.........................................................................................................164

x


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của thịt cá lóc (g/100 g) ở một số quốc gia.............5
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của phụ phẩm cá lóc......................................................7

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của bột đạm thủy phân từ phụ phẩm thủy sản.............16
Bảng 3.1: Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu.............................................29
Bảng 4.1: Tỷ lệ phân bố các thành phần phụ phẩm cá lóc...........................................53
Bảng 4.2: Thành phần hóa học của đầu, da, vảy cá lóc................................................53
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của thời gian trữ đông ở -20±2oC đến độ ẩm, PV, pH, TVB-N và
TVKHK của đầu cá lóc................................................................................................55
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản lạnh đông đầu cá lóc đến DH, PR, N NH3,
NNH3/NTS..........................................................................................................................................................................................56
Bảng 4.5: Ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý loại lipid đến hiệu suất tách lipid, DH,
PR, Naa, NNH3................................................................................................................................................................................57
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến hàm lượng protein
còn lại và hiệu quả loại protein phi collagen từ da cá lóc.............................................60
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nồng độ EDTA-2Na và thời gian ngâm đến hàm lượng
khống cịn lại và hiệu quả khử khống từ vảy cá lóc..................................................62
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ flavourzyme đến Naa, DH, PR..............................63
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng flavourzyme đến Naa, PR và DH
64 Bảng 4.10: Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân bằng flavourzyme đến Naa, PR và DH..........66
Bảng 4.11: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân bằng alcalase đến Naa, PR và DH.......69
Bảng 4.12: Ma trận quy hoạch thực nghiệm điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc
khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme theo thiết kế Draper-Lin small
composite design.........................................................................................................70
Bảng 4.13: Ảnh hưởng của các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu DH
.71 Bảng 4.14: Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu PR
71
Bảng 4.15: Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu Naa.............72
Bảng 4.16: Giá trị tối ưu của từng hàm mục tiêu với các điều kiện thủy phân thu hồi
protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme...........................74
Bảng 4.17: Giá trị tối ưu điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc.................77
Bảng 4.18: Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung flavourzyme đến Naa, PR, DH.............78
Bảng 4.19: Ma trận quy hoạch thực nghiệm điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu

cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau...................................79
Bảng 4.20: Ảnh hưởng của các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hiệu
suất thủy phân (DH) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau............80
Bảng 4.21: Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hiệu suất
thu hồi protein (PR) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau.............80
Bảng 4.22: Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hàm lượng
đạm amin (Naa) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau....................81


Bảng 4.23: Giá trị tối ưu của từng hàm mục tiêu với các điều kiện thủy phân thu hồi
protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau............83
Bảng 4.24: Giá trị tối ưu điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc theo trình tự
bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau..................................................................86
Bảng 4.25: So sánh hiệu quả thủy phân bằng enzyme khác nhau................................87
Bảng 4.26: Thành phần amino acid của sản phẩm bột đạm thủy phân thu được khi thủy
phân protein từ đầu cá lóc bằng enzyme khác nhau.....................................................90
Bảng 4.27: Tỷ lệ thu hồi (TLTH) protein và điểm vị của dịch đạm thủy phân theo kích
thước màng lọc............................................................................................................92
Bảng 4.28: Thành phần hóa học, vi sinh và kim loại nặng của bột đạm thủy phân từ
đầu cá lóc..................................................................................................................... 96
Bảng 4.29: Ảnh hưởng của nồng độ acetic acid đến HSTH và màu sắc của collagen từ
hỗn hợp da-vảy cá lóc..................................................................................................97
Bảng 4.30: Ảnh hưởng thời gian ngâm acetic acid đến HSTH và màu sắc collagen .100
Bảng 4.31: Ảnh hưởng của nồng độ pepsin đến HSTH và màu sắc của collagen
102
Bảng 4.32: Ảnh hưởng của thời gian ngâm pepsin đến HSTH và màu sắc collagen .104
Bảng 4.33: HSTH, màu sắc và độ nhớt collagen được chiết tách bằng acetic acid và
pepsin......................................................................................................................... 106
Bảng 4.34: Thành phần amino acid của collagen chiết tách từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
bằng acetic acid và pepsin..........................................................................................108

Bảng 4.35: Chỉ tiêu chất lượng của collagen thành phẩm từ hỗn hợp da-vảy cá lóc 114
Bảng 4.36: Ảnh hưởng của nồng độ alcalase và thời gian thủy phân collagen đến hiệu
suất thu hồi và độ nhớt của collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc.................115
Bảng 4.37: Ảnh hưởng của nồng độ alcalase và thời gian thủy phân collagen đến màu
sắc của collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc................................................116
Bảng 4.38: Độ ẩm (%) của sản phẩm bột đạm theo thời gian bảo quản ở 3 mốc nhiệt độ
(30, 50, 70oC) và độ ẩm khơng khí 70% và 90%.......................................................118
Bảng 4.39: Aw của sản phẩm bột đạm thủy phân theo thời gian bảo quản ở 3 mốc nhiệt
độ (30, 50, 70oC) và độ ẩm khơng khí 70% và 90%..................................................120
Bảng 4.40: Giá trị lnk ở ba mốc nhiệt độ (30, 50, 70oC) và độ ẩm khơng khí 70% và
90%............................................................................................................................ 123
Bảng 4.41: Kết quả dự đoán thời hạn sử dụng của bột đạm ở nhiệt độ khơng khí (30 và
4oC) và độ ẩm khơng khí (70 và 90%).......................................................................124
Bảng 4.42: Cảm quan, độ nhớt và hàm lượng protein hòa tan theo tỷ lệ chế phẩm bột
đạm thủy phân (1): bột kem béo thực vật (2).............................................................126
Bảng 4.43: Độ ẩm, khoáng, protein, lipid của bột súp rau củ theo tỷ lệ (%) bột đạm
thủy phân (1): bột kem béo thực vật (2).....................................................................127
Bảng 4.44: Chất lượng sản phẩm bột súp rau củ........................................................128
Bảng 4.45: Ảnh hưởng của loại nước ép và tỷ lệ collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy
cá lóc đến DPPH, hàm lượng protein hòa tan và cảm quan.......................................130


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Cá lóc đen, đầu, da và vảy cá lóc...................................................................5
Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu tổng qt..........................................................................31
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nội dung 2...............................................................36
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nội dung 3...............................................................44
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nội dung 4...............................................................49
Hình 4.1: Naa theo thời gian thủy phân đầu cá lóc ở nồng độ alcalase khác nhau........67
Hình 4.2: DH và PR theo thời gian thủy phân đầu cá ở nồng độ alcalase khác nhau...67

Hình 4.3: Đồ thị bề mặt đáp ứng thể hiện tương tác các yếu tố đến hiệu quả q trình
thủy phân protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme
75
Hình 4.4: Đồ thị đường đồng điểm thể hiện tương tác các yếu tố đến hiệu quả của quá
trình thủy phân protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme .76
Hình 4.5: Đồ thị bề mặt đáp ứng thể hiện tương tác của các yếu tố đến hiệu quả quá
trình thủy phân đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau. . .84
Hình 4.6: Đồ thị đường đồng điểm thể hiện tương tác của các yếu tố đến hiệu quả q
trình thủy phân đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau 85
Hình 4.7: Mẫu SDS-PAGE của Marker và protein từ đầu cá lóc được thủy phân theo các
điều kiện bổ sung enzyme khác nhau...........................................................................88
Hình 4.8: Quy trình sản xuất bột đạm thủy phân protein từ đầu cá lóc........................95
Hình 4.9: Sản phẩm bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc..................................................97
Hình 4.10: Phổ FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc ở nồng độ acetic acid khác
nhau............................................................................................................................. 99
Hình 4.11: Phổ FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc theo thời gian chiết tách
khác nhau bằng acetic acid........................................................................................101
Hình 4.12: Phổ FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc theo nồng độ pepsin....104
Hình 4.13: Phổ FTIR collagen từ hỗn hợp da-vảy cá theo thời gian ngâm pepsin.....105
Hình 4.14: Nhiệt độ biến tính của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc được chiết tách
bằng acetic acid (a) và pepsin (b)...............................................................................109
Hình 4.15: SDS-PAGE của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc.................................109
Hình 4.16: Độ hịa tan của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc được chiết tách bằng
acetic acid và pepsin ở pH 1-10 (a) và nồng độ NaCl từ 0,2-1,2 M (b)......................110
Hình 4.17: Quy trình trích ly collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng pepsin...........113
Hình 4.18: Chế phẩm collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc...........................................114
Hình 4.19: Phổ FTIR của collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc....................117
Hình 4.20: Độ hịa tan của collagen thủy phân từ hỗn hợp da vảy cá lóc ở pH 1-10 (a)
và nồng độ NaCl từ 0,2 – 1,2 M (b)...........................................................................117
Hình 4.21: Đồ thị (A/t) biểu diễn sự thay đổi độ ẩm bột đạm (A) theo thời gian bảo

quản (t) ở ba mốc nhiệt độ và độ ẩm không khí 70% (a) và 90% (b).........................122
Hình 4.22: Đồ thị (1/A-t) biểu diễn sự thay đổi 1/A theo thời gian bảo quản (t)........122
ở ba mốc nhiệt độ và độ ẩm không khí 70% (c) và 90% (d)......................................122


Hình 4.23: Đồ thị phương trình Arrhenius với độ ẩm khơng khí 70% (e) và độ ẩm
khơng khí 90% (f)......................................................................................................123
Hình 4.24: Giá trị L* (a), a* (b), b* (c) và E (d) bột đạm theo thời gian bảo quản 125
Hình 4.25 Sơ đồ quy trình sản xuất bột súp rau củ bổ sung bột đạm từ đầu cá lóc....129
Hình 4.26: Sản phẩm bột súp rau củ bổ sung bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc.........130
Hình 4.27: Sơ đồ quy trình sản xuất nước ép dâu tằm giàu collagen bổ sung collagen
thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc...........................................................................132
Hình 4.28: Nước ép dâu tằm giàu collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc.......133


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
ASLT
EDTA-2Na
Cfu
DH
DPPH
DSC
ĐBSCL
ĐC
ĐTBCTL
FPP
powder) FTIR
HSTH
kDa
Naa

ND
NNH3
NT
OPA
PR
PV
SDS-PAGE
TAA
TCN
TCVN
TEAA
TLTH
TVB-N
TVKHK
v/v
w/v
w/w

Thử nghiệm gia tốc (Accelerated Shelf-Life Testing, ASLT)
Ethylendiamin Tetraacetic Acid Disodium
Đơn vị đếm khuẩn lạc (Colony forming unit)
Hiệu suất thủy phân (Degree of hydrolysis)
Khả năng khử gốc tự do DPPH (2, 2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl)
Phân tích nhiệt quét vi sai (Differential scanning calorimetry)
Đồng bằng Sông Cửu Long
Đối chứng
Điểm trung bình có khối lượng
Bột đạm thủy phân (Fish protein
Fourier Transform infrared spectroscopy
Hiệu suất thu hồi

Kilo Dalton
Đạm amin
Không phát hiện (Not detected)
Đạm anomiac
Nghiệm thức
Ortho-Phthalaldehyde
Hiệu suất thu hồi protein (Protein recovery)
Chỉ số peroxide value
Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis
(điện di gel polyacrylamide sử dụng sodium dodecyl sulfate)
Tổng hàm lượng amino acid (Total amino acids)
Tiêu chuẩn ngành
Tiêu chuẩn Việt Nam
Tổng hàm lượng amino acid thiết yếu (Total essential amino
acids)
Tỷ lệ thu hồi
Tổng lượng nitơ bazơ bay hơi (Total volatile basic nitrogen)
Tổng vi khuẩn hiếu khí
Thể tích/ thể tích (Volume/volume)
Khối lượng/ thể tích (Weight/volume)
Khối lượng/ khối lượng (Weight/weight)