SẢN XUẤT sản PHẨM THỦY PHÂN PROTEIN từ đầu cá NGỪ

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản

Số 2/2012

THÔNG BÁO KHOA HỌC

SẢN XUẤT SẢN PHẨM THỦY PHÂN PROTEIN TỪ ĐẦU CÁ NGỪ
VÂY VÀNG BẰNG PROTEASE THƯƠNG MẠI
PRODUCTION OF PROTEIN HYDROLYSATE FROM YELLOWFIN
TUNA HEAD BY A COMMERCIAL PROTEASE
Nguyễn Thị Mỹ Hương1
Ngày nhận bài: 18/01/2012; Ngày phản biện thơng qua: 15/03/2012; Ngày duyệt đăng: 10/06/2012
TĨM TẮT
Sản phẩm thủy phân protein đã được sản xuất từ đầu cá ngừ vây vàng bằng enzyme Protamex 0,5% ở nhiệt độ 450C
và pH tự nhiên trong thời gian 6 giờ với tỉ lệ nước/ngun liệu là 1:1. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng độ thủy phân
và tỉ lệ thu hồi nitơ trong sản phẩm thủy phân tăng lên cùng với sự tăng thời gian thủy phân. Sau 6 giờ thủy phân, độ thủy
phân đã đạt được 30,1% và tỉ lệ thu hồi nitơ là 85,1%. Sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng có hàm lượng
protein 88,2%, lipit 1,4% và tro 8,3%. Sản phẩm thủy phân protein này có hàm lượng axít amin khơng thay thế cao và có
thể được sử dụng trong sản xuất thức ăn cho người và động vật. Dầu đầu cá ngừ thu được từ sự thủy phân giàu axít béo
omega 3, đặc biệt là axit docosahexaenoic (DHA) và axit eicosapentaenoic (EPA). Các axít béo có hàm lượng cao trong
dầu đầu cá ngừ là axit palmitic, axit stearic, axit oleic, DHA and EPA.
Từ khóa: Đầu cá ngừ, độ thủy phân, Protamex, Sản phẩm thủy phân.

ABSTRACT
Protein hydrolysate was produced from yellowfin tuna head using 0.5% Protamex at 450C and natural pH for 6h
with a water/material ratio of 1:1. Results of study showed that the degree of hydrolysis and ratio of nitrogen recovery in
hydrolysate increased with increasing hydrolysis time. After 6 h of hydrolysis, the degree of hydrolysis obtained 30.1% and
ratio of nitrogen recovery was 85,1%. Protein hydrolysate from yellowfin tuna head had protein content of 88.2%, lipid
content of 1.4% and ash content of 8.3%. This protein hydrolysate had high content of essential amino acids and can be
used in the production of human and animal diets. Tuna head oil obtained from hydrolysis was rich in omega-3 fatty acids,
especially docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA). Fatty acids with high contents in tuna head oil

were palmitic acid, stearic acid, oleic acid, DHA and EPA.
Keywords: Tuna head, Degree of hydrolysis, Protamex, Hydrolysate.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cá ngừ là một trong những lồi cá có giá trị
kinh tế cao và hầu hết cá ngừ được sử dụng trong
việc sản xuất các sản phẩm đồ hộp, đơng lạnh, hun
khói… Theo Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu thủy
sản Việt Nam (VASEP), khối lượng xuất khẩu cá
ngừ của Việt Nam năm 2010 đạt khoảng 82,6 nghìn tấn, trị giá 287 triệu USD. Việc chế biến cá ngừ
cho xuất khẩu đã thải ra một lượng lớn ngun liệu
còn lại, khoảng 40 - 60% khối lượng ngun liệu.
Các ngun liệu còn lại này bao gồm đầu, nội tạng,
xương, vây… Đầu cá ngừ là một nguồn giàu protein,
1

lipit nhưng cũng dễ gây ơ nhiễm mơi trường. Vì vậy
ngành cơng nghiệp chế biến cá ngừ cần phải tìm
cách tận dụng ngun liệu còn lại sẵn có này, làm
cho chúng trở thành những sản phẩm có giá trị gia
tăng, từ đó tăng thêm lợi nhuận cho các xí nghiệp
chế biến thuỷ sản. Trong bối cảnh đó, việc sản xuất
sản phẩm thuỷ phân protein từ đầu cá ngừ là vấn đề
rất cần thiết và có ý nghĩa. Điều này khơng những
nâng cao hiệu quả sử dụng ngun liệu còn lại sau
khi chế biến, làm tăng giá trị của chúng mà còn góp
phần hạn chế sự ơ nhiễm mơi trường. Trong bài báo
này, độ thủy phân, tỉ lệ thu hồi nitơ trong sản phẩm

TS. Nguyễn Thị Mỹ Hương - Khoa Cơng nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 25


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
thủy phân, thành phần hóa học cơ bản và axít amin
của sản phẩm thủy phân cũng như thành phần axít
béo của dầu cá thu được từ sự thủy phân đầu cá
ngừ được trình bày.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Vật liệu nghiên cứu
1.1. Đầu cá ngừ vây vàng
Đầu cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares)
được cung cấp bởi Cơng ty chế biến thủy sản Hải
Vương, khu cơng nghiệp Suối Dầu, Khánh Hòa.
Đầu cá ngừ đơng lạnh được rã đơng, xay nhỏ và
trộn đều, sau đó được bao gói trong các túi nhựa
hút chân khơng. Các túi ngun liệu này được bảo

Số 2/2012
quản trong tủ đơng ở nhiệt độ t = - 200C cho tới khi
sử dụng.
1.2. Enzyme Protamex
Enzyme Protamex dùng cho sự thủy phân protein được cung cấp bởi cơng ty Novozyme của Đan
Mạch. Đó là enzyme proteaza có nguồn gốc từ vi
sinh vật Bacillus. Enzyme Protamex có hoạt độ 1,5
AU (Anson Units)/g, điều kiện thích hợp cho enzyme
này hoạt động là pH = 5,5 - 7,5 và nhiệt độ 35 - 600C.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Thủy phân đầu cá ngừ

Q trình thủy phân đầu cá ngừ được thể hiện
ở sơ đồ hình 1.

Hình 1. Sơ đồ q trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme Protamex

Đầu cá ngừ xay nhỏ đơng lạnh được rã đơng
trong tủ lạnh qua đêm, sau đó được thủy phân
bằng enzyme Protamex. Đó là enzyme protease,
nó có hoạt độ 1,5 AU (Anson Units)/g, điều
kiện thích hợp cho enzyme này hoạt động là
pH = 5,5 - 7,5 và nhiệt độ 35 - 600C. Tỉ lệ enzyme

26 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

là 0,5% so với ngun liệu, tỉ lệ nước/ngun liệu
là 1/1. Q trình thủy phân được thực hiện ở nhiệt
độ 450C, pH tự nhiên (6,5) trong thời gian 6h. Hỗn
hợp được khuấy trộn với tốc độ 300 vòng/phút.
Sau khi thủy phân làm bất hoạt enzyme ở
nhiệt độ 950C trong 15 phút. Hỗn hợp sau khi


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
thủy phân được lọc qua rây để tách riêng phần
xương và phần dịch lọc. Phần dịch lọc được đem
ly tâm lạnh với tốc độ 10.000 vòng/phút ở 40C trong
30 phút. Sau khi ly tâm thu được 3 phần: Dầu đầu
cá ngừ, dịch thủy phân và cặn ly tâm. Dịch thủy
phân được sấy chân khơng thăng hoa thu được sản
phẩm thủy phân protein.

2.2. Phương pháp phân tích
Độ thủy phân được xác định theo phương pháp
DNFB như đã được mơ tả bởi Nguyen và cộng sự
(2011). Thu hồi Nitơ được xác định theo Liaset và
cộng sự (2002) như sau:
Thu hồi Nitơ (%) = Lượng nitơ tổng số trong sản
phẩm thủy phân (g) x 100/lượng nitơ tổng số trong
đầu cá ngừ xay nhỏ đem thủy phân (g).
Hàm lượng nước, tro và protein thơ được xác
định theo phương pháp của AOAC (1990). Hàm
lượng lipit được xác định theo Folch và cộng sự
(1957). Thành phần axít amin được phân tích theo
Kechaou và cộng sự (2009). Thành phần axít béo
được phân tích theo Noriega-Rodríguez và cộng sự
(2009).
2.3. Xử lý số liệu
Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần phân
tích. Kết quả được phân tích trên phần mềm
Excel.

Số 2/2012
q trình thủy phân, độ thủy phân tăng nhanh thể
hiện tốc độ phản ứng nhanh, sau đó độ thủy phân
tăng chậm dần. Hình dạng đường cong độ thủy
phân trong q trình thủy phân đầu cá ngừ tương
tự với các đường cong độ thủy phân có được từ
sự thủy phân cá trích (Liceaga-Gesualdo và Li-Cha,
1999), đầu cá hồi (Gbogouri và cộng sự, 2004), đầu
và nội tạng cá sardine (Souissi và cộng sự, 2007).
Sau 3 giờ thủy phân đầu cá ngừ, độ thủy phân là

24,1%. Sau 6 giờ thủy phân, độ thủy phân đạt được
30,1%.
2. Thu hồi nitơ
Theo Benjakul và Morrissey (1997) sự thu hồi
nitơ (hay protein) phản ánh tỉ lệ nitơ (hay protein)
thu hồi được trong sản phẩm thủy phân. Tỉ lệ thu hồi
nitơ của đầu cá ngừ trong q trình thủy phân được
thể hiện ở hình 3.
Kết quả nghiên cứu cho thấy tỉ lệ thu hồi nitơ
trong sản phẩm thủy phân tăng theo thời gian
thủy phân. Trong 3 giờ đầu tiên của q trình thủy
phân, tỉ lệ thu hồi nitơ tăng nhanh, sau đó tăng
chậm dần. Sau 6 giờ thủy phân thì tỉ lệ thu hồi
nitơ đạt 85,1%.

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1. Độ thủy phân
Độ thủy phân được sử dụng để biểu thị sự cắt
đứt liên kết peptit trong q trình thủy phân (Benjakul và Morrissey, 1997). Độ thủy phân thu được
trong q trình thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme
Protamex được thể hiện ở hình 2.

Hình 3. Tỉ lệ thu hồi nitơ trong q trình thủy phân
đầu cá ngừ bằng Protamex

Các cơng trình nghiên cứu trước đây cũng đã
cho thấy có sự hòa tan nitơ (hay protein) dưới tác
dụng của enzyme trong q trình thủy phân và tỉ lệ
thu hồi nitơ trong sản phẩm thủy phân tăng theo thời
gian thủy phân (Liaset và cộng sự, 2002; Aspmo và

cộng sự, 2005).
3. Thành phần hóa học cơ bản và axít amin của
Hình 2. Đường cong độ thủy phân trong q trình
thủy phân đầu cá ngừ bằng Protamex

Kết quả nghiên cứu cho thấy độ thủy phân tăng
theo thời gian thủy phân, trong 3 giờ đầu tiên của

sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ
Thành phần hóa học cơ bản và axít amin của
sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ sau 6 giờ
thủy phân đã được phân tích và trình bày ở bảng 1.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 27


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản

Số 2/2012

Bảng 1. Thành phần hóa học cơ bản và axít amin của sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ
Thành phần hố học cơ bản

Nước

Hàm lượng (%)

8,3 + 0,3

Protein thơ a

88,2 + 0,9

Thành phần axít amin

Lipit a

Tro a

1,4 + 0,3

8,3 + 0,4

Hàm lượng (g/100g chất khơ)

Arginine

4,12

Histidine

5,12

Isoleucine

4,27

Leucine

6,38

Lysine

3,13

Methionine

2,16

Phenylalanine

2,58

Threonine

3,32

Valine

3,65

Alanine

4,45

Aspartic

7,62

Glutamic

2,41

Glycine

5,08

Hydroxyproline

1,34

Proline

1,47

Serine

2,39

Tyrosine

2,19

Tổng axít amin khơng thay thế

34,73

Tổng axít amin

61,68

Tỉ lệ axít amin khơng thay thế/Tổng axít amin (%)

56,31

a: Tính theo chất khơ

Kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm thủy
phân protein đầu cá ngừ có hàm lượng protein cao
(88,2%), hàm lượng lipit thấp (1,3%) và hàm lượng
tro 8,3%. Sản phẩm thủy phân này có tổng hàm lượng
axít amin là 61,68g/100g chất khơ, hàm lượng axít
amin khơng thay thế là 34,73g/100g chất khơ. Axít
amin khơng thay thế chiếm tỉ lệ 56,31% tổng lượng
axít amin. Kết quả phân tích thành phần axít amin
cho thấy sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ có
giá trị dinh dưỡng cao, giàu axít amin khơng thay
thế và có thể được sử dụng trong việc sản xuất thức
ăn cho tơm (Nguyen và cộng sự, 2012). Các axít
amin có hàm lượng cao trong sản phẩm thủy phân

28 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

protein đầu cá ngừ là leucine, histidine, aspartic
và glycine. Ngược lại, các axít amin có hàm lượng
thấp là hydroxyproline và proline. Một số nghiên cứu
khác về sự thủy phân đầu cá trích (Sathivel và cộng
sự, 2003) và sự thủy phân đầu cá hồi (Sathivel và
cộng sự, 2005) cũng đã cho thấy các sản phẩm thủy
phân này có hàm lượng axít amin khơng thay thế
cao.

4. Thành phần axít béo của dầu đầu cá ngừ
Thành phần axít béo của dầu cá thu được từ sự
thủy phân đầu cá ngừ vây vàng sau 6 giờ thủy phân
đã được xác định và thể hiện ở bảng 2.


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản

Số 2/2012

Bảng 2. Hàm lượng và thành phần axít béo của dầu đầu cá ngừ
Axít béo

Hàm lượng (% tổng axít béo)

Axit myristic

(C14:0)

3,32

Axit palmitic

(C16:0)

29,63

Axit stearic

(C18:0)

10,74

Axit linoceric

(C24:0)

1,13

Axít béo no

Tổng axít béo no

44,82

Axít béo khơng no một nối đơi
Axit palmitoleic

(C16:1 ω7)

5,95

Axit oleic

(C18:1 ω9)

16,68

Axit vacenic

(C18:1 ω7)

2,61

Axit gadoleic

(C20:1 ω9)

2,29

Axit erucic

(C22:1 ω9)

2,25

Axit nervonic

(C24:1 ω9)

1,86

Tổng axít béo khơng no một nối đơi

31,64

Axít béo khơng no nhiều nối đơi
Axit linoleic

(C18:2 ω6)

1,86

Axit linolenic

(C18:3 ω3)

0,81

Axit stearidonic

(C18:4 ω3)

1,43

Axit arachidonic

(C20:4 ω6)

1,12

Axit docosatetraenoic

(C22:4 ω6)

0,43

Axit eicosapentaenoic, EPA (C20:5 ω3)

2,58

Axit docosapentaenoic

(C22:5 ω3)

0,42

Axit docosahexaenoic, DHA (C22:6 ω3)

14,89

Tổng axít béo khơng no nhiều nối đơi

23,54

Trong dầu đầu cá ngừ, hàm lượng axít béo
no chiếm 44,82% tổng lượng axít béo, axít béo
khơng no một nối đơi chiếm 31,64% và axít
béo khơng no nhiều nối đơi chiếm 23,54%. Axit
palmitic (C16:0) là axít chủ yếu, chiếm tỉ lệ cao
nhất (29,63%), sau đó là axit oleic có hàm lượng
cao thứ hai (16,68%). Dầu đầu cá ngừ có nhiều
axít béo omega 3, đặc biệt là DHA, chiếm 14,89%,
hàm lượng EPA là 2,58%. DHA và EPA là các
axít béo omega 3 rất cần thiết cho con người.
DHA có vai trò quan trọng trong việc phát triển
mơ thần kinh não, EPA góp phần làm giảm tỷ lệ
cholesterol trong máu và có tác dụng phòng ngừa

bệnh tim mạch (Stansby và cộng sự, 1990). Các

cơng trình nghiên cứu trước đây đã cho thấy rằng
hàm lượng DHA trong các lồi cá ngừ cao hơn trong
hầu hết các lồi cá khác và hàm lượng DHA cao
hơn nhiều EPA (Stansby và cộng sự, 1990; Shimada và cộng sự, 1997).
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Độ thủy phân và tỉ lệ thu hồi nitơ trong
sản phẩm thủy phân tăng trong suốt q trình
thủy phân. Sau 6 giờ thủy phân, độ thủy phân
đạt 30,1% và tỉ lệ thu hồi nitơ đạt 85,1%. Sản
phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ có giá trị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 29


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
dinh dưỡng cao, giàu axít amin khơng thay thế
(chiếm 56,31% tổng lượng axít amin). Dầu đầu
cá ngừ có hàm lượng axít béo ω3 cao, đặc biệt
là DHA (14,89%) và EPA (2,58%). Các sản phẩm
này có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau, chẳng hạn sản phẩm thủy phân pro-

Số 2/2012
tein có thể được dùng trong việc sản xuất nước
mắm cơng nghiệp, bột dinh dưỡng hoặc bổ sung
vào thức ăn cho tơm, cá. Dầu cá cũng được dùng
trong ni trồng thủy sản hoặc có thể được sử
dụng trong thực phẩm cho con người sau khi đã
được tinh chế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.

AOAC, 1990. Official Method of Analysis, 15th ed. Arlington, VA: Association of Official Analytical Chemists.

2.

Aspmo, S.I., Horn, S.J., Eijsink, V.G.H. 2005. Enzymatic hydrolysis of Atlantic cod (Gadus morhua L.) viscera. Process
Biochem., 40: 1957-1966.

3.

Folch, J., Lees, N., Sloan-Stanley, G.H. 1957. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal
tissues. J. Biol. Chem., 226: 497- 509.

4.

Benjakul, S., Morrissey, M.T. 1997. Protein hydrolysates from Pacific whiting solid waste. J Agric. Food Chemistry.
45: 3423-30.

5.

Gbogouri, G.A, Linder, M., Fanni, J., Parmentier, M. 2004. Influence of hydrolysis degree on the functional properties of
salmon by-products hydrolysates. J Food Sci., 69(8): 615-622.

6.

Kechaou, E.S., Dumay, J., Donnay-Moreno, C., Jaouen, P., Gouggou, J.P., Bergé, J.P., Amar, R.B. 2009. Enzymatic
hydrolysis of cuttlefish (Sepia officialis) and sardine (Sardina pichardus) viscera using commercial proteases: Effects on lipid
distribution and amino acid composition.Journal of Bioscience and Bioengineering.107(2): 158-164.

7.

Liaset, B, Nortvedt, R, Lied, E, Espe, M. 2002. Studies on the nitrogen recovery in enzymatic hydrolysis of Atlantic salmon
(Salmo salar, L.) frames by ProtamexTM protease. Process Biochemistry. 37: 1263-1269.

8.

Liceaga-Gesualdo, A.M, Li-Chan, E.C.Y. 1999. Functional properties of fish protein hydrolysate from herring (Clupea harengus). J Food Sci., 64(6): 1000-1004.

9.

Nguyen, H.T.M., Sylla, K.S.B., Randriamahatody, Z., Donnay-Moreno, C., Moreau, J., Tran, L.T., Bergé, J.P. 2011.
Enzymatic hydrolysis of yellowfin tuna (Thunnus albacares) by-products using Protamex protease. Food Technology and
Biotechnology. 49 (1): 48 - 55.

10. Nguyen, H.T.M., Pérez-Gálvez, R., Bergé, J.P. 2012. Effect of diets containing tuna head hydrolysates on the survival and
growth of shrimp Penaeus vannamei. Aquaculture. 324-325: 127-134.
11. Noriega-Rodríguez, J.A., Ortega-García, J., Angulo-Guerrero, O; García, H.S., Medina-Jrez, L.A., Gámez-Mezac,
N. 2009. Oil production from sardine (Sardinops sagax caerulea). CyTA - Journal of Food. Vol. 7 (3): 173-179.
12. Sathivel, S., Bechtel, P.J., Babbitt, J., Smiley, S., Crapo, C., Reppond, K.D, Prinyawiwatkul W. 2003. Biochemical and
functional properties of herring (Clupea harengus) byproduct hydrolysates. Food Science. 68: 2196-2200.
13. Sathivel, S., Smiley, S., Prinyawiwatkul, W., Bechtel, P.J. 2005. Functional and nutritional properties of red salmon
(Oncorhynchus nerka) enzymatic hydrolysates. Food Science. 70(6): 401-406.
14. Shimada, Y., Maruyama, K., Sugihara, A. Moriyama, S., Tominaga, Y. 1997. Purification of docosahexaenoic acid from tuna
oil by a two-step enzymatic method: hydrolysis and selective esterification. Journal of the American Oil Chemists’ Society.74:1441-1446.
15. Souissi, N., Bougatef, A., Triki-Ellouz, Y., Nasri. 2007. Biochemical and functional properties of sardinella (Sardinella
aurita) by-product hydrolysates. Food Tech. Biotech, 45(2): 187-94
16. Stansby, M.E., Schlenk, H., Gruger, E.H. 1990. Fatty acid composition of fish. In Stansby, M.E, Fish oil in nutrition. 6-39.
New York: Van Nostrand Reinhold.

30 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG