Sử dụng thịt đầu tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) để chế biến chế phẩm giàu protein

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP

HÀ THỊ THỤY VY

SỬ DỤNG THỊT ĐẦU TÔM THẺ
CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannamei)
ĐỂ CHẾ BIẾN CHẾ PHẨM GIÀU PROTEIN

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành: 62.54.01.01

SỬ DỤNG THỊT ĐẦU TÔM THẺ
CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannamei)
ĐỂ CHẾ BIẾN CHẾ PHẨM GIÀU PROTEIN

NGHIÊN CỨU SINH
HÀ THỊ THỤY VY
MSNCS: P1114009

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGs. Ts. NGUYỄN VĂN MƯỜI

2019


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

TÓM TẮT
Việc nghiên cứu thu hồi và sử dụng protein từ phụ phẩm trong chế biến
tôm đông lạnh dựa trên các tác động cơ học, hóa lý và sinh học luôn được đặc
biệt quan tâm bởi vì đây là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dồi dào, có giá trị cả về
mặt dinh dưỡng lẫn hoạt tính sinh học. Trong đầu tôm chứa một lượng lớn
protein, chitin, astaxanthin và các hợp chất sinh học khác, đặc biệt là hệ enzyme
thủy phân trong thịt đầu tôm có hoạt độ khá cao. Từ đó, cần xem việc thu hồi
và sử dụng protein như là một sản phẩm chính thay vì chỉ là phụ phẩm của quá
trình sản xuất chitin-chitosan như hiện nay. Do đó, vấn đề “Nghiên cứu sử dụng
thịt đầu tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) để chế biến chế phẩm giàu
protein” được thực hiện bằng cách sử dụng enzyme protease nội tại kết hợp
enzyme thương mại để thủy phân thịt đầu tôm thẻ nhằm tạo ra chế phẩm protein.
Chế phẩm thủy phân giàu protein từ thịt đầu tôm được sử dụng như một nguyên
liệu bổ sung nhằm cải thiện một số tính chất chức năng trong quá trình chế biến
thực phẩm. Từ nghiên cứu đã thu được những kết quả như sau: (1) Enzyme
protease kỹ thuật từ thịt đầu tôm thẻ chân trắng hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ
60 °C và pH 7. Hoạt tính enzyme tăng nhanh khi nồng độ cơ chất thịt đầu tôm
tăng từ 0 đến 0,6 g/mL với hằng số Km của protease khảo sát là 0,0795 g/mL và
giá trị Vmax đạt 11,70 µM/phút; (2) Điều kiện tối ưu cho quá trình tiền xử lý
enzyme protease trước khi thủy phân là nhiệt độ 56,19 °C; pH 7,04 và thời gian
3,62 phút. Hiệu suất thủy phân (%DH) tăng đến 41,12% và hàm lượng protein

đạt 44,33 mg/100 g sau 6 giờ thủy phân protein thịt đầu tôm bằng protease nội
tại; (3) Các thông số tốt nhất để thủy phân thịt đầu tôm bằng alcalase thương
mại với nồng độ 20 UI/g là pH 7,67; nhiệt độ 57,99 °C; thời gian thủy phân 4
giờ. Hiệu suất thủy phân (%DH) là 37,6% và hoạt tính chống oxy hóa đạt
31,57%; (4) Tương tự alcalase, điều kiện tốt nhất để flavourzyme hoạt động là
ở pH 6,97; nhiệt độ 51,04 °C; nồng độ enzyme là 30 UI/g và thủy phân trong 3
giờ. Hiệu suất thủy phân (%DH) đạt 35,10% và hoạt tính chống oxy hóa là
29,50%; (5) Việc kết hợp protease thương mại và enzyme nội tại nhằm mục
đích vừa đạt hiệu suất thủy phân cao vừa có hoạt tính chống oxy hóa tốt nhất
khi bổ sung flavourzyme sau 32,24 phút sử dụng alcalase ở điều kiện pH 7,01;
nhiệt độ 54,94 °C và thời gian 2,96 giờ. Nồng độ alcalase và flavouryme bổ
sung lần lượt là 19,43 UI/g và 32,09 UI/g giúp hiệu quả thủy phân protein từ
thịt đầu tôm thẻ đạt 90,19% và hoạt tính chống oxy hóa là 86,16%; (6) Điều
kiện tốt nhất cho quá trình cô đặc chân không dịch thủy phân là 45,58 °C và thời
gian tương ứng là 41,85 phút, khi đó hàm lượng protein tổng số là 20,56% và
hoạt tính chống oxy hóa đạt 65,21%, thời gian trữ đông dịch cô đặc là 3 tháng;
(7) Bổ sung chế phẩm protein thủy phân dạng cô đặc có thể nâng giá trị nước

Ngành Công nghệ Thực phẩm

iii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

mắm dưới 10oN lên hạng 1 và hạng 2. Ở nồng độ 3% dịch cô đặc là tốt nhất để

hạn chế quá trình oxy hóa sản phẩm khô cá lóc 1 nắng trong thời gian bảo quản
lạnh 10 tuần. Nghiên cứu đã đóng góp dẫn liệu khoa học về giải pháp kết hợp
hệ enzyme nội tại và enzyme thương mại, tạo sản phẩm giá trị gia tăng từ phụ
phẩm tôm thẻ chân trắng cũng như nâng cao giá trị sử dụng, tạo lợi thế cạnh
tranh cho mặt hàng tôm Việt Nam.
Từ khóa: Alcalase, flavourzyme, protease nội tại, thịt đầu tôm thẻ, thủy phân.

Ngành Công nghệ Thực phẩm

iv

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

ABSTRACT
Protein recovery from by-products of the frozen shrimp process and its
utility based on mechanical, physicochemical, and biological effects have
recently become an interest of research. That is because those by-products are
cheap and valuable resources for nutritious aspect and biological activity. The
shrimp head meat contains a large amount of protein, chitin, astaxanthin and
many other biological compounds. Especially, the enzyme’s activity in the
shrimp head is quite high. From that, studies on protein recovery and its
production have been considered, protein obtained from the shrimp head meat
should be a main product instead of such a by-product from the chitin-chitosan
production process. Therefore, the research “Utility of whiteleg shrimp head
meat (Litopenaeus vannamei) for producing of protein enriched products” was

conducted by using intracellular protease enzyme and commercially available
enzyme to produce protein products. In addition, high protein products obtained
from the shrimp head meat was used to make as supplementary materials which
can improve some functional properties in food processing procedure. Results
achieved from the research have been summarized as following: (1) Protease
enzyme attained from the whiteleg shrimp head meat had a good activity at 60°C
(pH 7.0). Enzyme activity was increased rapidly when the shrimp head meat
amount was risen from 0 to 0.6 g/mL with Km constant of 0.0795 g/mL and Vmax
value was 11.70 µM/min. (2) Optimal conditions for protease pretreatment
before hydrolysis were 56.19°C, pH 7.04, and 3.62 minutes hydrolysis time.
The hydrolysis efficiency (%DH) was enhanced to 41.12% with the protein
content of 44.33 mg/100 g after 6 hours hydrolysis with internal protease. (3)
Best parameters for shrimp head meat’s hydrolysis were 57.99°C, pH 7.67, 4
hours hydrolysis time by using 20 UI/g commercial alcalase enzyme.
Hydrolysis efficiency (%DH) and antioxidant activity were 37.6% and 31.57%,
respectively. (4) Flavourzyme enzyme had good activity at 51.04 °C, pH 6.97,
3 hours hydrolysis time by using 30 UI/g flavourzyme enzyme. The hydrolysis
efficiency (%DH) and antioxidant activity were 35.10% and 29.50%,
respectively. (5) Combination of commercial protease and intracellular enzyme
have been investigated and the following results have been obtained: 54.94°C,
pH 7.01, 2.96 hours hydrolysis time by using alcalase enzyme (19.43 UI/g) and
flavouryme enzyme (32.09 UI/g). The hydrolysis efficiency (%DH) and
antioxidant activity have been improved to 90.19% and 86.16%, respectively.
(6) Good conditions to condense the high protein product were 45.58°C and
41.85 min with 20.56% total protein amount and the antioxidant activity was
65.21%. The condensed product can be stored for 3 months in frozen condition.

Ngành Công nghệ Thực phẩm

v

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

(7) This condensed product can be added into fish sauce to upgrade under 10 oN
to the 2nd and 1st grade fish sauce. It was also used to evaluate the oxidation
prevention of the dried snakehead fish with the intermedicate moisture. 3% of
the condensed product was found to be sufficient to store the dried snakehead
fish for 10 weeks in cold condition. Finally, this research has contributed to
scientific materials for solutions on combination of intracellular enzyme and
commercially available enzymes. It not only creates high value products from
by-products of the whiteleg shrimp process, but also improve the value of utility
and competitive advantage of Vietnamese shrimp.
Keywords: Alcalase, flavourzyme, hydrolysis intracellular protease, shrimp head.

Ngành Công nghệ Thực phẩm

vi

Khoa Nông nghiệp



Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ................................................................................................................ i
TÓM TẮT ................................................................................................................... iii
ABSTRACT ................................................................................................................. v
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... vii
MỤC LỤC ................................................................................................................. viii
DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................. xi
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................... xvi
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. xix
Chương 1. GIỚI THIỆU .......................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 2
1.3 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 2
1.4 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu của đề tài ....................................................... 2
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 tôm thẻ và phụ phẩm trong chế biến tôm đông lạnh ...................... 4
Tôm thẻ ............................................................................................................. 4
Thành phần dinh dưỡng trong tôm thẻ chân trắng ............................................ 4
Phụ phẩm tôm trong quá trình chế biến ............................................................ 5
Ứng dụng phụ phẩm trong sản xuất .................................................................. 8
2.2 Tổng quan về protease ........................................................................................ 11
Khái niệm về protease..................................................................................... 11
Hệ Serine protease .......................................................................................... 12
Hệ enzyme protease trong thủy sản ................................................................ 13
Enzyme alcalase .............................................................................................. 14
Enzyme flavourzyme ...................................................................................... 15
Khả năng ứng dụng của protease .................................................................... 17

2.3 Tổng quan về protein .......................................................................................... 20
Protein ............................................................................................................. 20
Peptit ............................................................................................................... 21
Axit amin ........................................................................................................ 22
Sự thủy phân protein ....................................................................................... 24
Vai trò của protein thủy phân ......................................................................... 26
2.4 Các nghiên cứu có liên quan............................................................................... 31
Nghiên cứu ngoài nước ................................................................................... 31
Nghiên cứu trong nước ................................................................................... 32
Chương 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................ 34
3.1 Phương tiện nghiên cứu ...................................................................................... 34
Địa điểm và thời gian thí nghiệm ................................................................... 34

Ngành Công nghệ Thực phẩm

viii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

Dụng cụ, thiết bị.............................................................................................. 34
3.2 Nguyên liệu sử dụng ........................................................................................... 35
3.3 Phương pháp trích ly và tinh sạch sơ bộ enzyme protease từ thịt đầu tôm ........ 36
3.4 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 36
Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu hóa ......................................... 36
Phương pháp thu thập và xử lý số liệu............................................................ 37

3.5 Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................... 38
Xác định thành phần ban đầu của nguyên liệu ............................................... 39
Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của thời gian trữ đông thịt đầu tôm đến quá trình
biến đổi protease trong thịt đầu tôm........................................................................... 39
Nội dung 1: Xác định đặc điểm enzyme protease nội tại trong thịt đầu tôm thẻ
........................................................................................................................ 40
Nội dung 2: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein
từ thịt đầu tôm bằng enzyme nội tại ........................................................................... 42
Nội dung 3: Xác định điều kiện thủy phân protein (pH, nhiệt độ, nồng độ
enzyme) của thịt đầu tôm bằng enzyme ngoại bào (alcalase/flavourzyme) thích hợp
........................................................................................................................ 45
Nội dung 4: Xây dựng quy trình chế biến chế phẩm protein thủy phân và đánh
giá khả năng bảo quản sản phẩm................................................................................ 54
Nội dung 5: Ứng dụng chế phẩm dịch protein thủy phân trong sản xuất thực
phẩm 59
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 62
4.1 Tính chất của nguyên liệu và khả năng trữ đông thịt đầu tôm thẻ ..................... 62
Thành phần hóa lý cơ bản của thịt đầu tôm thẻ chân trắng ............................ 62
Đánh giá khả năng trữ đông thịt đầu tôm đến sự ổn định của hiệu quả thủy phân
protein bằng protease nội tại ...................................................................................... 63
4.2 Nội dung 1: Đặc điểm của enzyme protease nội tại hiện diện trong thịt đầu tôm
thẻ ............................................................................................................................ 64
Xác định độ bền nhiệt của protease sau tinh sạch sơ bộ từ thịt đầu tôm thẻ .. 64
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính enzyme protease ................... 66
4.3 Nội dung 2: Các yếu tố có ảnh hưởng đến hiệu quả thủy phân protein của thịt đầu
tôm bằng enzyme nội tại ............................................................................................ 68
Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH và thời gian kích hoạt protease nội tại đến quá
trình thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ ................................................................ 68
Xác định hiệu suất thủy phân của protease nội tại theo thời gian................... 76
4.4 Nội dung 3: Xác định điều kiện thủy phân protein (pH, nhiệt độ, nồng độ enzyme)

của thịt đầu tôm bằng enzyme ngoại bào (alcalase/flavourzyme) thích hợp ............. 78
Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hiệu quả thủy phân protein từ thịt đầu tôm
thẻ bằng alcalase ........................................................................................................ 78
Xác định nồng độ enzyme alcalase đến hiệu quả thủy phân protein từ thịt đầu
tôm thẻ........................................................................................................................ 86

Ngành Công nghệ Thực phẩm

ix

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

Xác định thời gian thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ bằng enzyme alcalase
........................................................................................................................ 88
Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hiệu quả thủy phân protein từ thịt đầu tôm
thẻ bằng enzyme flavourzyme ................................................................................... 90
Xác định nồng độ enzyme flavourzyme đến hiệu quả thủy phân protein từ thịt
đầu tôm thẻ ................................................................................................................. 96
Xác định thời gian thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ bằng enzyme
flavourzyme................................................................................................................ 97
Kết quả tương tác giữa thời gian bổ sung flavourzyme và thời gian kết thúc quá
trình thủy phân khi sử dụng phối hợp alcalase và flavourzyme................................. 98
Kết quả tương tác giữa nồng độ enzyme flavourzyme và enzyme alcalase .......... 104
4.5 Nội dung 4: Xây dựng quy trình chế biến chế phẩm thủy phân giàu protein và
đánh giá khả năng bảo quản sản phẩm ..................................................................... 111

Kết quả tương tác giữa nhiệt độ, pH và thời gian thủy phân khi phối hợp sử
dụng enzym nội tại và 2 enzyme alcalase và flavourzyme ...................................... 111
So sánh lựa chọn enzyme có khả năng thủy phân hiệu quả nhất .................. 119
Khảo sát tương tác giữa nhiệt độ và thời gian cô quay đến tính chất của dịch
thủy phân .................................................................................................................. 123
Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến sự thay đổi tính chất và thành phần dịch
thủy phân sau cô quay .............................................................................................. 131
4.6 Nội dung 5: Kết quả ứng dụng bổ sung chế phẩm dịch protein thủy phân từ thịt
đầu tôm trong quá trình sản xuất thực phẩm ............................................................ 133
Bổ sung dịch thủy phân giàu protein vào nước mắm ................................... 133
Ảnh hưởng của nồng độ dịch đạm thủy phân cô đặc đến quá trình oxy hóa khô
cá lóc một nắng trong thời gian bảo quản ................................................................ 136
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT............................................................... 146
5.1 Kết luận ............................................................................................................ 146
5.2 Đề xuất.............................................................................................................. 147
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 148
PHỤ LỤC A: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ............................................... 167
PHỤ LỤC B: THỐNG KÊ....................................................................................... 180
PHỤ LỤC C: HÌNH ẢNH ....................................................................................... 257

Ngành Công nghệ Thực phẩm

x

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH
Tôm thẻ chân trắng ...................................................................................... 4
Đầu tôm thẻ chân trắng ................................................................................ 6
Sơ đồ các bước xúc tác cơ bản của nhóm serine protease ......................... 13
Ảnh hưởng của pH (a) và nhiệt độ (b) lên hoạt động của alcalase ............ 14
Quá trình thủy phân của hemoglobin lợn .................................................. 16
Sơ đồ điều kiện phản ứng bề mặt (nhiệt độ, pH) ảnh hưởng đến sự hình
thành glycerol ............................................................................................................. 17
Sơ đồ cấu trúc các bậc protein ................................................................... 21
Sự hình thành liên kết peptit ...................................................................... 21
Công thức cấu tạo chung của axit amin ..................................................... 22
Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát .............................................................. 38
Sơ đồ bố trí bảo quản thịt đầu tôm theo thời gian ..................................... 40
Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát đặc điểm enzyme protease..................... 41
Sơ đồ bố trí thí nghiệm bổ sung alcalase (flavourzyme) ........................... 46
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thịt đầu tôm khi kết
hợp enzyme nội tại và ngoại bào................................................................................ 54
Sơ đồ bố trí theo dõi thời gian bảo quản dịch thủy phân cô đặc ............... 58
Sơ đồ bố trí thí nghiệm 20 ......................................................................... 60
Hiệu suất thủy phân protein và hoạt tính protease nội tại theo thời gian bảo
quản
................................................................................................................... 63
Độ bền nhiệt của protease thịt đầu tôm thẻ sau tinh sạch sơ bộ ................ 65
Phương trình Lineweaer- Burk của protease trên cơ chất thịt đầu tôm ..... 67
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa) đến quá
trình thủy phân protein từ protease nội tại ................................................................. 71
Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ, pH và thời gian kích hoạt
enzyme nội tại đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân protein .................. 71
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa) đến IC50

của quá trình kích hoạt protease nội tại ...................................................................... 71
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đường đồng điểm biểu diễn tương tác
giữa nhiệt độ, pH và thời gian kích hoạt đến hiệu suất thủy phân bằng enzyme nội tại
................................................................................................................... 72
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đường đồng điểm biểu diễn tương tác
giữa nhiệt độ, pH và thời gian kích hoạt đến hoạt tính chống oxy hóa khi thủy phân
bằng enzyme nội tại ................................................................................................... 72
Tương quan giữa hiệu suất thủy phân xác định bằng thực nghiệm và tính
toán theo phương trình hồi quy khi kích hoạt hoạt động của enzyme nội tại ............ 74
Tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa xác định bằng thực nghiệm và
tính toán theo phương trình hồi quy khi kích hoạt hoạt động của enzyme nội tại ..... 74
Đồ thị bề mặt đáp ứng tương tác của nhiệt độ, pH và thời gian kích hoạt đến
các hàm mục tiêu của quá trình thủy phân protein từ protease nội tại ....................... 75

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xi

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

Tương tác của nhiệt độ, pH và thời gian kích hoạt đến các hàm mục tiêu của
quá trình thủy phân protein từ protease nội tại .......................................................... 75
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa)
đến hiệu suất thủy phân protein bằng alcalase ........................................................... 80
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa)

đến hoạt tính chống oxi hóa của dịch thủy phân protein bằng alcalase ..................... 80
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa)
đến IC50 khi thủy phân protein bằng enzyme alcalase ............................................... 81
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồng điểm tương tác giữa nhiệt độ với pH đến
hiệu suất thủy phân protein bằng alcalase .................................................................. 82
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồng điểm tương tác giữa nhiệt độ với pH đến
hoạt tính chống oxy hóa dịch thủy phân bằng alcalase .............................................. 82
Đồ thị đồng điểm tương tác giữa nhiệt độ với pH đến IC50 dịch thủy phân
bằng enzyme alcalase ................................................................................................. 82
Tương quan giữa hiệu suất thủy phân xác định bằng thực nghiệm và tính
toán theo phương trình hồi quy khi thủy phân bằng enzyme alcalase ....................... 84
Tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa dịch thủy phân xác định bằng
thực nghiệm và tính toán theo phương trình hồi quy khi thủy phân bằng enzyme
alcalase
.............................................................................................................. 84
Tương tác của nhiệt độ và pH đến hiệu suất thủy phân protein và hoạt tính
chống oxy hóa của dịch thủy phân thịt đầu tôm thẻ bằng enzyme alcalase ............... 85
Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thủy phân và hoạt tính chống oxy
hóa của dịch thủy phân thịt đầu tôm thẻ bằng enzyme alcalase................................. 88
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa)
đến hiệu suất thủy phân protein bằng enzyme flavourzyme ...................................... 91
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa) đến
hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân protein bằng enzyme flavourzyme ...... 91
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa) đến IC50
của dịch thủy phân protein bằng enzyme flavourzyme .............................................. 91
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồng điểm biểu diễn sự tương tác
của pH và nhiệt đến hiệu suất thủy phân protein bằng enzyme flavouzyme ............. 92
Đồ thị đường đồng điểm biểu diễn sự tương tác của pH và nhiệt độ đến
hoạt tính chống oxy hóa dịch thủy phân protein bằng enzyme flavouzyme .............. 92
Đồ thị tương quan giữa hiệu suất thủy phân theo thực nghiệm và tính toán

theo phương trình hồi quy khi thủy phân bằng enzyme flavourzyme ....................... 94
Đồ thị tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa theo thực nghiệm và tính
toán theo phương trình hồi quy khi thủy phân bằng enzyme flavourzyme ................ 94
Đồ thị biễu diễn tương tác của pH và nhiệt độ của flavouzyme lên hiệu suất
thủy phân và hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân bằng enzyme flavourzyme .
................................................................................................................... 95
Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hiệu suất thủy phân và hoạt tính chống oxy hóa
theo tỷ lệ flavourzyme bổ sung .................................................................................. 96

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa) đến hiệu
suất thủy phân protein khi khảo sát thời điểm bổ sung flavourzyme ......................... 99
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa) đến hoạt
tính chống oxy hóa dịch thủy phân khi khảo sát thời điểm bổ sung flavourzyme ... 100
Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát (tương tác đơn, tương tác đa) đến IC50
dịch thủy phân khi khảo sát thời điểm bổ sung flavourzyme .................................. 100
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồng điểm biểu diễn sự tương tác của thời điểm
bổ sung flavourzyme và thời gian thủy phân đến hiệu suất hủy phân (DH%) ........ 101
Đồ thị đường đồng điểm biểu diễn sự tương tác của thời điểm bổ sung
flavourzyme và thời gian thủy phân đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân .

................................................................................................................. 102
Đồ thị tương quan giữa hiệu suất thủy phân theo thực nghiệm và tính toán
theo phương trình hồi quy khi khảo sát thời điểm bổ enzyme flavourzyme............ 103
Đồ thị tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa theo thực nghiệm và tính
toán theo phương trình hồi quy khi khảo sát thời điểm bổ enzyme flavourzyme .... 103
Tương tác của thời điểm bổ sung flavourzyme và thời gian đến hiệu suất
thủy phân protein, hoạt tính chống oxy hóa và IC50 dịch thủy phân ........................ 104
Đồ thị biểu diễn sự tương tác của 2 nhân tố nồng độ enzyme alcalase
và nồng độ enzyme flavourzyme đến hiệu xuất thủy phân protein (DH%) ............. 106
Đồ thị biểu diễn sự tương tác của 2 nhân tố nồng độ enzyme alcalase
và nồng độ enzyme flavourzyme đến hoạt tính chống oxy hóa (DPPH%) .............. 106
Đồ thị biểu diễn sự tương tác của 2 nhân tố nồng độ enzyme alcalase
và nồng độ enzyme flavourzyme đến IC50 (DPPH%).............................................. 107
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồng điểm biểu diễn tương tác giữa 2 nhân tố
nồng độ enzyme alcalase và nồng độ enzyme flavourzyme đến DH (%) ................ 107
Đồ thị đường đồng điểm biểu diễn tương tác giữa 2 nhân tố nồng độ enzyme
alcalase và nồng độ enzyme flavourzyme đến hoạt tính chống oxy hóa (%) .......... 108
Đồ thị tương quan giữa hiệu suất thủy phân thu được theo thực nghiệm và
tính toán theo phương trình hồi quy khi kết hợp hai nồng độ alcalase và flavourzyme
................................................................................................................. 109
Đồ thị tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa dịch thu được theo thực
nghiệm và tính toán theo phương trình hồi quy khi kết hợp hai nồng độ alcalase và
flavourzyme.............................................................................................................. 109
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đường đồng điểm tương tác của hai nồng độ
alcalase và flavourzyme ........................................................................................... 110
Đồ thị biểu diễn sự tương tác của pH nhiệt độ và thời gian thủy phân lên
hiệu suất thủy phân protein khi kết hợp enzyme protease nội tại và thương mại .... 113
Đồ thị biểu diễn sự tương tác của pH nhiệt độ và thời gian thủy phân lên
hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân khi kết hợp protease nội tại và thương mại
................................................................................................................. 113

Đồ thị biểu diễn sự tương tác của pH nhiệt độ và thời gian thủy phân lên
IC50 của dịch thủy phân khi kết hợp protease nội tại và thương mại ....................... 113

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xiii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

Đồ thị đồng điểm biểu diễn sự tương tác của pH, nhiệt độ và thời gian lên
hiệu suất thủy phân protein khi kết hợp enzyme nội tại và enzyme thương mại ..... 114
Đồ thị đồng điểm biểu diễn sự tương tác của pH, nhiệt độ và thời gian lên
hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân khi kết hợp enzyme nội tại và enzyme
thương mại ............................................................................................................... 114
Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồng điểm biểu diễn sự tương tác
của pH, nhiệt độ và thời gian lên IC50 của dịch thủy phân khi
kết hợp enzyme nội tại và enzyme thương mại........................................................ 115
Đồ thị tương quan giữa hiệu suất thủy phân theo thực nghiệm và tính toán
theo phương trình hồi quy ........................................................................................ 117
Đồ thị tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa theo thực nghiệm và tính
toán theo phương trình hồi quy ................................................................................ 117
Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ, pH và thời gian
đến hiệu suất thủy phân protein và hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân từ thịt
đầu tôm thẻ bằng enzyme protease nội tại kết hợp enzyme thương mại ................. 118
Tương tác của nhiệt độ, pH và thời gian đến hiệu suất thủy phân protein và

hoạt tính chống oxy hóa của dịch thủy phân từ thịt đầu tôm thẻ bằng enzyme protease
nội tại kết hợp enzyme thương mại .......................................................................... 118
Kết quả điện di trên gel SDS–PAGE dịch thủy phân khi kết hợp
enzyme nội tại và 2 enzyme thương mại.................................................................. 119
Đồ thị biễu diễn tương tác giữa nhiệt độ và thời gian đến
protein tổng số của quá trình cô quay dịch thủy phân protein ................................. 125
Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay
đến protein tổng số (%) và hiệu suất thu hồi protein (%) ........................................ 126
Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay
đến DPPH (%) và hiệu suất thu hồi DPPH (%) ....................................................... 128
Đồ thị biễu diễn tương tác giữa nhiệt độ và thời gian đến IC50 của
quá trình cô quay dịch thủy phân protein ................................................................. 129
Tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay đến protein tổng (%), hoạt tính
chống oxy hóa DPPH (%) ........................................................................................ 129
Tương tác của nhiệt độ và thời gian cô quay đến protein tổng (%), hoạt tính
chống oxy hóa DPPH (%) và hiệu suất thu hồi protein (%), DPPH (%) ................. 130
Hàm lượng nitơ toàn phần mẫu nước mắm theo thời gian ..................... 133
Hàm lượng NH3 trong các mẫu nước mắm theo thời gian bảo quản ....... 134
Ảnh hưởng của nồng độ dịch cô đặc (%) đến PV (mEq/kg lipit) theo thời
gian bảo quản ........................................................................................................... 136
Hàm lượng NH3 thay đổi theo thời gian bảo quản khô cá lóc ................. 139
Ảnh hưởng của nồng độ dịch cô đặc đến độ sáng L* sản phẩm theo thời
gian bảo quản ........................................................................................................... 140
Ảnh hưởng của nồng độ dịch cô đặc đối với độ màu b* sản phẩm qua các
tuần bảo quản ........................................................................................................... 140
Kết quả điểm số về đánh giá chất lượng cảm quan ................................. 141

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xiv

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

Ảnh hưởng của nồng độ acid ascorbic (%) kết hợp với dịch thủy phân đến
PV (mEq/kg béo CBK) theo thời gian bảo quản ..................................................... 143
Qui trình khô cá lóc tẩm chế phẩm thủy phân protein giàu đạm ............. 145
Hình PLA.1: Đường chuẩn tyrosine ........................................................................ 168
Hình PLA.2: Đường chuẩn Brandford .................................................................... 172
Hình PLA.3: Biểu đồ màu (L*a*b* chart) .............................................................. 174
Hình PLC.1: Đầu tôm thẻ......................................................................................... 257
Hình PLC.2: Thị đầu tôm thẻ ................................................................................... 257
Hình PLC.3: Phụ phẩm thịt đầu tôm sau khi xay nhuyễn ........................................ 258
Hình PLC.4: Thủy phân phụ phẩm thịt đầu tôm ...................................................... 258
Hình PLC.5: Dịch thủy phân sau ly tâm .................................................................. 259
Hình PLC.6: Cô quay dịch thủy phân ...................................................................... 259
Hình PLC.7: Dịch thủy phân trước và sau cô quay ................................................. 260
Hình PLC.8: Nước mắm bổ sung chế phẩm dịch protein thủy phân từ thịt đầu tôm.....
................................................................................................................. 260
Hình PLC.9: Qui trình khô cá lóc bổ sung chế phẩm dịch protein thủy phân
từ
thịt đầu tôm .............................................................................................................. 261
Hình PLC.10: Khô cá lóc bổ sung chế phẩm dịch protein thủy phân từ thịt đầu tôm ...
................................................................................................................. 261

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xv

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG
Thành phần dinh dưỡng của tôm thẻ chân trắng tính trên 100 g thành phần
ăn được ..................................................................................................................... 5
Diện tích nuôi và sản lượng tôm sú và thẻ qua các năm ............................. 6
Thành phần hóa lý cơ bản của tôm thẻ và tôm sú ....................................... 6
Một số serine protease có nguồn gốc động vật thông dụng....................... 12
Tính chất của alcalase ................................................................................ 15
Thành phần dịch thủy phân protein từ phụ phẩm tôm .............................. 23
Thành phần axit amin trong dịch thủy phân thịt đầu tôm sú ở điều kiện thủy
phân tối ưu của alcalase (% so với protein) ............................................................... 24
Phương pháp kiểm tra các thành phần hóa lý cơ bản ................................ 37
Ma trận quy hoạch thực nghiệm quá trình xác định tương tác pH và nhiệt độ
thủy phân từ thịt đầu tôm. .......................................................................................... 44
Các nghiệm thức khảo sát theo phương pháp bề mặt đáp ứng 2 nhân tố pH
và nhiệt độ thủy phân của enzyme alcalase ............................................................... 47
Các nghiệm thức khảo sát theo phương pháp bề mặt đáp ứng 2 nhân tố pH
và nhiệt độ thủy phân của enzyme flavourzyme ........................................................ 49
Các nghiệm thức khảo sát theo phương pháp bề mặt đáp ứng, áp dụng thiết
kế trung tâm phức hợp ............................................................................................... 52
Ma trận quy hoạch thực nghiệm quá trình tối ưu hóa kết hợp hai nồng độ

enzyme thương mại .................................................................................................... 53
Các nghiệm thức khảo sát theo phương pháp bề mặt đáp ứng, áp dụng thiết
kế trung tâm phức hợp ............................................................................................... 55
Ma trận quy hoạch thực nghiệm quá trình tối ưu hóa kết hợp nhiệt độ và thời
gian cô quay ............................................................................................................... 57
Thành phần hóa lý cơ bản của thịt đầu tôm ............................................... 62
Giá trị các nghiệm thức dựa trên tương tác của các biến độc lập .............. 69
Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy Y1 ...... 69
Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy Y2 ...... 70
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân với hàm mục tiêu Y1, Y2 và Y3 .. 73
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân đáp ứng ba mục tiêu Y1; Y2 và Y3 ..
................................................................................................................... 75
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi dịch thủy phân 77
Các nghiệm thức khảo sát theo phương pháp bề mặt đáp ứng 2 nhân tố pH
và nhiệt độ thủy phân của enzyme alcalase ............................................................... 79
Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy – Y4
(DH%) đến hiệu suất thủy phân bằng enzyme alcalase ............................................. 79
Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy Y5
(%DPPH) đến hoạt tính chống oxy hóa dịch thủy phân bằng enzyme alcalase ........ 80
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân với hàm mục tiêu Y4; Y5 và Y6 .. 83

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xvi

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân đáp ứng ba mục tiêu Y4; Y5 và Y6 ..
................................................................................................................... 84
Bảng kết quả biểu diễn sự thay đổi hiệu suất thủy phân và hoạt tính chống
oxy hóa theo tỷ lệ enzyme alcalase (UI/g) bổ sung ................................................... 86
Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy – Y7 (DH) đến hiệu suất
thủy phân bằng enzyme flavourzyme ........................................................................ 90
Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy Y8 (DPPH%)(*) đến hoạt
tính chống oxy hóa của dịch thủy phân bằng enzyme flavourzyme .......................... 90
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân với hàm mục tiêu Y7, Y8 và Y9 ... 93
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân đáp ứng 3 mục tiêu Y7,Y8 và Y9 . 95
Kết quả biểu diễn sự thay đổi hiệu suất thủy phân và hoạt tính chống oxy
hóa theo thời gian thủy phân bằng enzyme flavourzyme .......................................... 97
Ảnh hưởng các nhân tố mã hóa đến phương trình hồi quy lên hiệu suất thủy
phân – Y10 (DH%)...................................................................................................... 98
Ảnh hưởng các nhân tố mã hóa đến phương trình hồi quy lên hoạt tính chống
oxy hóa – Y11 (DPPH%)(*)........................................................................................ 99
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân với hàm mục tiêu Y7 và hàm mục
tiêu Y8 khi khảo sát thời điểm bổ sung flavourzyme ............................................... 102
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân đáp ứng ba mục tiêu Y10; Y11 và Y12
................................................................................................................. 104
Ảnh hưởng các nhân tố mã hóa đến phương trình hồi quy dựa trên hiệu suất
thủy phân Y13 – DH(%) khảo sát kết hợp nồng độ enzyme alcalase và enzyme flavourzyme
................................................................................................................. 105
Ảnh hưởng các nhân tố mã hóa đến phương trình hồi quy dựa trên hoạt tính
chống oxy hóa Y14 – DPPH (%) (*) khi khảo sát kết hợp hai nồng độ enzyme alcalase
và enzyme flavourzyme ........................................................................................... 105
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân với mục tiêu Y13 và Y14 và Y15. 108
Kết quả tối ưu hóa nồng độ 2 enzyme đáp ứng 3 mục tiêu Y13,Y14 và Y15 ...

................................................................................................................. 110
Các nghiệm thức khảo sát theo phương pháp bề mặt đáp ứng 3 nhân tố pH,
nhiệt độ và thời gian thủy phân kết hợp enzyme nội tại và enzyme thương mại ..... 111
Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy dựa trên hiệu suất thủy
phân Y16 (DH%) khi kết hợp enzyme nội tại và enzyme thương mại ...................... 112
Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy dựa trên hoạt tính chống
oxy hóa Y17(DPPH%) khi kết hợp enzyme nội tại và enzyme thương mại ............. 112
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân với hàm mục tiêu Y16, Y17 và Y18 ..
................................................................................................................. 116
Kết quả tối ưu hóa điều kiện thủy phân đáp ứng 3 mục tiêu Y16; Y17 và Y18
................................................................................................................. 117
So sánh hiệu quả thủy phân bằng các enzyme khác nhau ....................... 120

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xvii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

Thành phần axit amin trong dịch thủy phân thịt đầu tôm thẻ ở điều kiện thủy
phân tối ưu khi kết hợp enzyme nội tại và 2 enzyme thương mại (% so với dịch thủy
phân)
............................................................................................................ 122
Các nghiệm thức khảo sát theo phương pháp bề mặt đáp ứng 2 nhân tố nhiệt
độ và thời gian cô quay ............................................................................................ 123

Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy dựa trên
protein tổng số (%)- Y19 ........................................................................................... 124
Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy dựa trên
hiệu suất thu hồi protein tổng số - Y20 ..................................................................... 124
Kết quả tối ưu hóa điều kiện cô quay với hàm mục tiêu Y19 và Y20 ....... 125
Kết quả tối ưu hóa điều kiện cô quay đáp ứng 2 mục tiêu Y19 và Y20 ..... 126
Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy dựa trên
khả năng chống oxy hóa ........................................................................................... 127
Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy dựa trên
hiệu suất thu hồi khả năng chống oxy hóa ............................................................... 127
Kết quả tối ưu hóa điều kiện cô quay của hàm mục tiêu Y21; Y22 và Y23 128
Kết quả tối ưu hóa điều kiện cô quay đáp ứng 3 mục tiêu Y19; Y21 và Y23 ...
................................................................................................................. 129
Kết quả tối ưu hóa điều kiện cô quay nhiều bề mặt đáp ứng với các hàm mục
tiêu Y19,Y20 ,Y21 và Y22 ............................................................................................ 130
Sự biến đổi thành phần của dịch cô đặc theo thời gian bảo quản ............ 131
Chỉ tiêu vi sinh trong các mẫu nước mắm (TCVN 5107-2003) .............. 135
Bảng điểm số về đánh giá chất lượng cảm quan giữa các mẫu thí nghiệm ...
................................................................................................................. 135
Kết quả kiểm tra vi sinh mẫu khô bổ sung chế phẩm tôm 3% ................ 142
Ảnh hưởng của nồng độ (%) kết hợp với dịch thủy phân đến đạm bay hơi
(TVBN mg N/100 g) theo thời gian bảo quản ........................................................ 142
Bảng PLA.1 Xây dựng đường chuẩn nồng độ tyrosine ........................................... 167
Bảng PLA. 2 Phương pháp xác định lượng tyrosine trong mẫu ............................. 167
Bảng PLA.3 Số liệu xây dựng đường chuẩn tyrosine .............................................. 168
Bảng PLA.4 Hệ số chuyển đổi về hàm lượng đạm tổng số ..................................... 169
Bảng PL A.5 Nồng độ Bovin serum albumin chuẩn............................................... 171
Bảng PLA.6 Số liệu xây dựng đường chuẩn Bradford ............................................ 172
Bảng PLA.7 Hệ số quan trọng cho mỗi chỉ tiêu của sản phẩm khô cá lóc một nắng ....
................................................................................................................. 176

Bảng PLA.8 Đánh giá chất lượng sản phẩm theo điểm cảm quan chung ................ 176
Bảng PLA.9 Bảng điểm đánh giá cảm quan khô cá lóc có độ ẩm trung gian .......... 177
Bảng PLA 10. Bảng điểm đánh giá cảm quan nước mắm ....................................... 177

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xviii

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
AOAC

Association of analytical communities

AOC

Antioxidative capacity

BAPs

Bioactive Peptides

BHA

butylated hydroxyanisole

BHT

butylated hydroxytoluene

CHD

particularly coronary heart disease

CKTĐT

Chất khô thịt đầu tôm

CVD

Cardiovascular diseases

DC

Đối chứng

DH

degree of hydrolysis

DPPH

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

FPH

Fish protein hydrolysates

IUBMB

International Union of Biochemistry and Molecular Biology

KPH

Không phát hiện

PV

peroxide-value

PUFA

polyunsaturated fatty acid

OPA

Ortho-PhthaldiAldehyde

ORAC

oxygen radical absorbance capacity

ROS

reactive oxygen species

RSM

Response-Surface Methods

TBHQ

tert-butylhydroquinone

TCA

Trichloacetic acid

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UI/g

International units per weight (gram)

UI/mL

International units per volume (mL)

VASEP

The Vietnam Association of Seafood Exporters and Producers

w/v

Weight/volume

WTO

World Trade Organization

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xix

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1

Đặt vấn đề

Năm 2007, Việt Nam gia nhập WTO - một tổ chức thương mại lớn nhất
thế giới. Đây là cơ hội tốt cho những bước tiến của kinh tế Việt Nam, nhưng
cũng không thể tránh được những thách thức mà tổ chức này đặt ra cũng như sự
cạnh tranh gay gắt của các thành viên khác trong tổ chức làm ảnh hưởng đến
nhiều lĩnh vực kinh tế, đặc biệt là đối với lĩnh vực xuất khẩu thủy sản của nước
ta. Một trong các giải pháp nâng cao năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp

là cải thiện quy trình chế biến, nâng cao năng suất, tận dụng triệt để nguồn phụ
phẩm mà theo quan điểm trong sản xuất hiện đại gọi là nguyên liệu còn lại để
chế biến các sản phẩm có giá trị gia tăng. Trong các nguyên liệu còn lại phải kể
đến đầu và vỏ tôm thải ra trong quá trình sản xuất tôm đông lạnh, thường chiếm
50÷70% nguyên liệu ban đầu (Đỗ Văn Nam và ctv., 2005; Shahidi and
Synowiecki, 1991). Năm 2017, sản lượng tôm thẻ đạt 470,5 nghìn tấn (61,41%),
tôm sú 230,5 nghìn tấn (38,59%) (), với lượng phụ
phẩm thải ra trong quá trình sản xuất chiếm khoảng 45-55% khối lượng tôm
nguyên liệu. Đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng trong chế biến và có giá trị
dinh dưỡng tốt (Murueta et al., 2007). Gần đây, việc thu hồi protein từ các
nguyên liệu thủy sản đã trở nên phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm
do nguồn phụ phẩm rẻ tiền và dồi dào. Thủy phân protein làm giảm kích thước
các peptit, dịch thủy phân là nguồn axit amin có sẵn cho quá trình sinh tổng hợp
protein (Gildberg and Stenberg, 2001), là nguồn peptit có hoạt tính sinh học
mang đến tiềm năng đáng kể trong dược phẩm như khả năng chống oxy hóa,
khả năng kiểm soát enzyme gây cao huyết áp (Dey and Dora., 2014a; Holanda
et al., 2006; Ganugula et al., 2008) hay khả năng chống đột biến gen có khả
năng gây ung thư (Babu et al., 2008; Wilson-Sanchez et al., 2010; López-Saiz
et al.,2016). Trong các phương pháp được sử dụng để thu hồi protein thì biện
pháp sinh học, đặc biệt là bổ sung enzyme thương mại điển hình như enzyme
alcalase, pancreatin, trypsin, pepsin, papain, neutrase, protamex, flavourzyme
(Chakrabar ti, 2002; Gunasekaran et al., 2015; Randriamahatody et al., 2011;
2009; Dey and Dora, 2014a) nhằm rút ngắn thời gian thủy phân và nâng cao
hiệu quả thủy phân protein cũng như chất lượng của dịch thủy phân thu nhận
ngày càng được quan tâm nhiều hơn. Bên cạnh đó, nhiều kết quả nghiên cứu đã
xác định trên đầu tôm chứa hệ enzyme protease có khả năng hoạt động khá
mạnh (Hà Thị Thụy Vy và ctv., 2016; Cao et al., 2008…). Vì thế, nghiên cứu
kích hoạt protease nội tại có trong thịt đầu tôm đồng thời bổ sung enzyme
protease thương mại có khả năng làm gia tăng hiệu suất thủy phân, tạo dịch thủy

Ngành Công nghệ Thực phẩm

1

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

phân có hoạt tính chống oxy hóa tốt. Sử dụng chế phẩm thủy phân giàu protein
trong chế biến thực phẩm là hướng đi đầy triển vọng.
1.2

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu trong luận án là xác định chế độ thích hợp
cho quá trình thủy phân protein từ thịt đầu tôm thẻ bằng enzyme protease nội
tại và enzyme thương mại (enzyme alcalse/flavourzyme) để thu nhận dịch chế
phẩm dịch protein thủy phân. Trên cơ sở đó, enzyme protease nội tại được kết
hợp với enzyme thương mại trong thủy phân thịt đầu tôm thẻ nhằm gia tăng
hiệu suất quá trình và nâng cao tính chất chức năng của dịch đạm thu nhận được.
Sau khi xử lý, chế phẩm thủy phân giàu protein từ thịt đầu tôm thẻ được thử
nghiệm như nguồn nguyên liệu bổ sung nhằm cải thiện chất lượng cho một số
thực phẩm chế biến tiêu biểu ở đồng bằng sông Cửu Long.
1.3

Nội dung nghiên cứu

Dựa trên mục tiêu được đặt ra, nghiên cứu tiến hành thực hiện các nội
dung cơ bản sau:
- Xác định một số tính chất cơ bản của enzyme protease thô thu nhận được
bằng việc trích ly từ nguồn nguyên liệu thịt đầu tôm thẻ và sau khi tinh sạch sơ
bộ.
- Khảo sát các yếu tố cơ bản có ảnh hưởng đến hiệu quả thủy phân protein
của thịt đầu tôm bằng việc sử dụng protease nội tại.
- Xác định điều kiện thủy phân protein (pH, nhiệt độ thủy phân, nồng độ
enzyme) từ thịt đầu tôm bằng enzyme protease ngoại bào (alcalase,
flavourzyme) phù hợp. Từ đó đề xuất biện pháp kết hợp enzyme protease
thương mại và enzyme nội tại nhằm gia tăng hiệu quả thủy phân protein trong
thịt đầu tôm.
- Xây dựng quy trình chế biến chế phẩm protein thủy phân và đánh giá khả
năng bảo quản sản phẩm.
- Ứng dụng chế phẩm thủy phân giàu protein vào việc nâng cao chất lượng
của nước mắm và cải thiện khả năng bảo quản khô cá lóc một nắng.
1.4

Đối tượng và phạm vi nguyên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu của luận án là nguyên liệu thịt đầu tôm thẻ chân
trắng (Litopenaeus vannamei) - phụ phẩm từ quy trình chế biến tôm lạnh đông,
để tạo ra chế phẩm giàu đạm và có hoạt tính sinh học (hoạt tính chống oxy hóa).
Phạm vi nghiên cứu là khảo sát đặc điểm và kích hoạt protease nội tại có trong
từ thịt đầu tôm thẻ và giải pháp kết hợp enzyme nội tại với 2 enzyme thương

Ngành Công nghệ Thực phẩm

2

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

mại (alcalase và flavourzyme) để tạo ra dịch đạm giàu dinh dưỡng và có hoạt
tính chống oxy hóa cao. Chế phẩm thủy phân giàu protein từ thịt đầu tôm thẻ
được thử nghiệm như một nguyên liệu bổ sung nhằm cải thiện chất lượng cho
một số thực phẩm, giúp giảm thiểu được sự lãng phí nguồn nguyên liệu.
1.5

Ý nghĩa của luận án

Là công trình nghiên cứu mới được thực hiện một cách có hệ thống, tận
dụng được nguồn protein và enzyme protease nội tại tự nhiên để thu nhận sản
phẩm an toàn, đóng góp những dẫn liệu khoa học quan trọng về kích hoạt hoạt
động của hệ enzyme nội bảo và sử dụng nguồn protein giàu dinh dưỡng của phụ
phẩm vào trong chế biến thực phẩm. Dựa trên các điều kiện hoạt động của
enzyme nội tại, cùng với điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme thương mại
trên thịt đầu tôm thẻ để tiến hành khảo sát khả năng kết hợp enzyme protease
nội tại và enzyme thương mại. Nghiên cứu đã xác định được phương pháp kết
hợp và các thông số tối ưu cho quả trình tạo dịch thủy phân cô đặc vừa có giá
trị dinh dưỡng vừa có hoạt tính sinh học (hoạt tính chống oxy hóa); đề xuất
phương pháp ứng dụng dịch giàu protein trong sản xuất pepton, hỗ trợ tiêu hóa
từ thịt đầu tôm thẻ vào quá trình sản xuất. Kết quả nghiên cứu là giải pháp thiết
thực từ thực tế sản xuất của ngành chế biến tôm đông lạnh, tạo sản phẩm có giá
trị gia tăng từ nguồn phụ phẩm tôm, góp phần phát triển bền vững công nghiệp
tôm của Việt Nam.

1.6

Điểm mới của luận án

Kết quả nghiên cứu làm phong phú thêm những hiểu biết về đặc điểm cũng
như các thông số hoạt động của enzyme nội tại hiện diện trong thịt đầu của tôm
thẻ chân trắng. Từ đó, kích hoạt có hiệu quả nguồn enzyme nội tại an toàn có
sẵn trong thịt đầu tôm thẻ để thu nhận dịch thủy phân giàu chất dinh dưỡng và
hoạt tính chống oxy hóa cao. Đồng thời, luận án đã đưa ra phương pháp kết
hợp nhằm tận dụng các ưu điểm của enzyme thương mại dựa trên các thông số
tối ưu cho hoạt động của enzyme alcalase và enzyme flavourzyme trên cơ chất
thịt đầu tôm thẻ, kết hợp hiệu quả enzyme nội tại và enzyme thương mại trong
thủy phân protein của thịt đầu tôm, xây dựng được quy trình cho hoạt động thủy
phân protein của tổ hợp enzyme. Sử dụng chế phẩm cô đặc giàu protein và khả
năng chống oxy hóa vào một số quy trình chế biến thực phẩm có hiệu quả. Qua
đó, luận án đã góp phần định hướng cho việc ứng dụng nguồn phụ phẩm trong
quá trình chế biến tôm đông lạnh ở nước ta nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường,
nâng cao sức cạnh tranh cũng như giá trị mặt hàng tôm thẻ đông lạnh.

Ngành Công nghệ Thực phẩm

3

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về tôm thẻ và phụ phẩm trong chế biến tôm đông lạnh
Tôm thẻ
Tôm thẻ có tên khoa học là Litopenaeus vannamei, trước đây là Penaeus
vannamei (Hernandez et al.,1997). Tên thường dùng là tôm thẻ chân trắng, tôm
trắng hoặc tôm trắng Thái Bình Dương. Ở Việt Nam, tôm phân bố ở vịnh Bắc
bộ, ven biển miền Trung và Nam bộ, hiện nay tôm được nuôi ở rất nhiều nước
trên thế giới như Đài Loan, Trung Quốc, Việt Nam (Hình 2.1).

Tôm thẻ chân trắng

Tôm thẻ được phân loại như sau:
Giới: Animalia
Ngành: Arthropoda;
Phân ngành: Crustacea
Lớp: Malacostraca
Bộ: Decapoda
Phân bộ: Dendrobranchiata
Họ: Penaeidae
Chi: Litopenaeus
Loài: L. vannamei
(Nguồn: Holthuis, 1980)
Thành phần dinh dưỡng trong tôm thẻ chân trắng
Thành phần dinh dưỡng của tôm thẻ chân trắng bao gồm đạm, béo, nước,
và các khoáng chất. Các thành phần trong nguyên liệu có thể thay đổi phụ thuộc
vào giống, loài, độ tuổi, thành phần thức ăn, điều kiện môi trường và những biến

Ngành Công nghệ Thực phẩm

4

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Trường Đại học Cần Thơ

đổi sinh lý tôm. Giá trị thành phần dinh dưỡng của tôm được thể hiện ở
Bảng 2.1.
Thành phần dinh dưỡng của tôm thẻ chân trắng tính trên 100 g thành phần
ăn được
Thành phần
Độ ẩm
Protein
Lipit
K
P
Na
Ca
Mg
Zn
Fe

Đơn vị
g
g
g
mg
mg

mg
mg
mg
mg
mg

Khối lượng
78,45
20,10
0,51
264,00
214,00
119,00
64,00
35,00
1,34
0,52

(Nguồn:)

Trong tôm có hàm lượng dinh dưỡng cao như đạm, béo cùng với các
khoáng chất thiết yếu cho cơ thể như canxi, natri, kali, phosphor. Hàm lượng
sắt trong tôm có vai trò quan trọng đối với cơ thể giúp ngăn ngừa tình trạng
thiếu sắt hay mắc các chứng bệnh thiếu máu, mệt mỏi hoặc khó thở. Mặc dù béo
chiếm tỷ lệ thấp nhưng chủ yếu là các axit béo không no rất tốt cho sức khỏe
như eicosapentaenoic axit (EPA, 20:5n-3) và docosahexaenoic axit (DHA,
22:6n-3) ngăn ngừa hình thành các cholesterol (Pedrazzoli et al., 1998).
Trong thành phần tôm thẻ chân trắng có 18 axit amin, trong đó axit amin
thiết yếu bao gồm arginine, histidine, isoleucine, leucine, methionine,
phenylalanine, tryptophan, lysine và valine. Ngoài ra còn có các axit amin

không thiết yếu như alanine, asparagine, aspartic axit, cysteine, glutamic axit,
glycine, proline, serine và tyrosine (Gunalan et al., 2013). Trong đó, valine
(23,72%) chiếm tỷ lệ tối đa. Tiếp đến, lysine (13,42%) có vai trò quan trọng
trong việc hấp thu canxi, tạo cơ bắp, phục hồi sau chấn thương, phẫu thuật đồng
thời tổng hợp các hóc môn, enzyme và các kháng thể, methionine (13,06%) có
gốc lưu huỳnh giúp trung hòa các gốc tự do giảm một số bệnh tật của người già
và lão hóa (Hoshi et al., 2001). Chứng tỏ, tôm thẻ chân trắng là thực phẩm có
giá trị dinh dưỡng cao.
Phụ phẩm tôm trong quá trình chế biến
Theo báo cáo tổng kết hàng năm của Tổng cục thủy sản và số liệu của
VASEP, cơ cấu xuất khẩu của mặt hàng tôm sú và tôm thẻ trong những năm
gần đây có sự thay đổi (Bảng 2.2).

Ngành Công nghệ Thực phẩm

5

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 2014 - Đợt 2

Năm
2013
2014
2015
2016
2017

Trường Đại học Cần Thơ

Diện tích nuôi và sản lượng tôm sú và thẻ qua các năm
Diện tích nuôi (ha)
Sản lượng (ngàn tấn)
Tôm sú
Tôm thẻ
Tôm sú
Tôm thẻ
601,0
65,0
268,0
273,0
602,5
106,0
264,0
395,0
603,0
89,6
268,3
327,0
600.4
94,2
260.0
390,0
595,8
101,1
270,5
430,5

Nguồn: ;

Căn cứ số liệu báo cáo hàng năm cho thấy, sản lượng tôm thẻ xuất khẩu
tăng trưởng nhanh chóng, vượt tôm sú trong những năm gần đây mặc dù diện
tích nuôi trồng chỉ chiếm khoảng 1/6 diện tích so với diện tích nuôi tôm sú. Sản
lượng tăng đồng nghĩa với lượng phụ phẩm thải ra trong quá trình sản xuất tăng,
chiếm khoảng 45-55% khối lượng tôm nguyên liệu.

Đầu tôm thẻ chân trắng

Với thành phần đầu tôm chiếm khoảng 25-30% khối lượng nguyên liệu,
hàng năm có khoảng trên 100 ngàn tấn đầu tôm thẻ được loại ra trong quá trình
chế biến tôm thẻ đông lạnh. Trong đầu tôm thẻ, thành phần protein chiếm
khoảng 47,4%, rõ ràng đây là nguồn nguyên liệu quan trọng để thu hồi protein.
Thành phần dinh dưỡng của phụ phẩm tôm thẻ và tôm sú được trình bày ở Bảng
2.3.
Thành phần hóa lý cơ bản của tôm thẻ và tôm sú
Giá trị
Thành phần
Tôm thẻ
Tôm sú
Protein (%)
47,4 ± 1,8
49,6
Lipit (%)
4,8 ± 0,3
6,3
Tro (%)
24,6 ± 0,8
21,9
Chitin

18,3 ± 0,9
13,5
(Nguồn: Trang Si Trung, 2012; Ngoan et al., 2000)

Ngành Công nghệ Thực phẩm

6

Khoa Nông nghiệp