(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour nhằm thu dịch acid amin thủy phân
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.81 MB, 66 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHẢN ỨNG
THỦY PHÂN SỤN KHỚP CHÂN GÀ VỚI XÚC TÁC ENZYME FLAVOUR
NHẰM THU DỊCH ACID AMIN THỦY PHÂN
Người hướng dẫn: ThS. BÙI VIẾT CƯỜNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN QUANG
Số thẻ sinh viên: 107140144
Lớp: 14H2B
Đà Nẵng, 2019
TĨM TẮT
Mục đích của nghiên cứu này sử dụng sụn khớp chân gà để sản xuất N-acid amin
thủy phân bằng phản ứng thủy phân với xúc tác enzyme flavour. Sụn khớp chân gà là
nguyên liệu thích hợp để sản xuất N-acid amin thủy phân với hàm lượng protein
(13,34 ± 0,075%). Điều kiện phản ứng thủy phân tối ưu tương ứng với từng yếu tố ảnh
hưởng được xác định: Nhiệt độ phản ứng 500C ; nồng độ xúc tác 0,72%; thời gian
phản ứng 20 phút; thể tích phản ứng 90 mL và PH bằng 4 . Hiệu suất thu hồi N-acid
amin đạt giá trị cực đại (60.46 ± 1,313%) ở điều kiện phản ứng thủy phân tối ưu.
Nghiên cứu đã cung cấp những thông tin quan trọng cho ứng dụng xúc tác enzyme
flavour để thủy phân nguyên liệu và phụ phẩm nhằm thu nhận N-acid amin thủy phân.
Theo khảo sát, thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour chưa được tiến
hành trên thế giới và Việt Nam.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA HÓA
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Quang
Lớp: 14H2B
Số thẻ sinh viên: 107140144
Khoa: Hóa
Ngành: Cơng nghệ thực phẩm
Tên đề tài đồ án: Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân
sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour nhằm thu dịch acid amin thủy phân.
Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
1. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Lời mở đầu
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Chương 4: Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
3.
4.
5.
6.
Các bản vẽ, đồ thị ( Không )
Họ tên người hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường
Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
Ngày hoàn thành đồ án:
Đà Nẵng, ngày …. Tháng…. năm 2019
Trưởng Bộ môn
PGS.TS Đặng Minh Nhật
Người hướng dẫn
ThS. Bùi Viết Cường
LỜI MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Sụn khớp chân gà là một phụ phẩm của ngành công nghiệp giết mổ gia cầm với trữ
lượng lớn, ở Việt Nam hiện tại đang nhập sụn khớp chân gà. Công nghiệp chế biến và
giết mổ gà đóng vai trị quan trọng trong nền kinh tế của nhiều quốc gia trên thế giới
và sản lượng thịt gà được dự đoán đạt đến mức 97,8 triệu tấn trong năm 2019. Tuy
nhiên, khoảng 63% khối lượng thịt gà được sử dụng làm thức ăn cho con người và
phần cịn lại được thải ra mơi trường dưới dạng chất thải rắn như: chân gà, đầu, da,
xương, máu và lơng. Trong đó, chân gà chiếm 3,9 - 5,3% khối lượng gà sản xuất và là
một trong các phụ phẩm của công nghiệp chế biến gà. Phụ phẩm này có giá trị dinh
dưỡng thấp ở các nước Châu Âu phụ phẩm này thường được làm thức ăn cho gia súc
hoặc loại bỏ. Nếu phụ phẩm này không xử lý triệt để sẽ gây ra những vẫn đề về mơi
trường và lãng phí nguồn acid amin hữu cơ. Vì vậy nghiên cứu thủy phân sụn khớp
chân gà là cần thiết vừa tận dụng được nguồn phụ phẩm vừa tăng giá trị kinh tế cho
phụ phẩm từ ngành công nghiệp giết mổ gà.
Từ những thực tế đã nêu ra, đề tài “Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến
phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour nhằm thu dịch
acid amin thủy phân”
2. Mục tiêu nghiên cứu
• Khảo sát thành phần hóa học của sụn khớp chân gà.
• Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ xúc tác, thời gian
thủy phân và thể tích phản ứng đến q trình thủy phân sụn khớp
chân gà.
• Đánh giá và lựa chọn các điều kiện tối ưu cho các yếu tố ảnh
hưởng.
• Tìm ra nghiệm tối ưu.
3. Đối tượng nghiên cứu
Sụn khớp chân gà tên khoa học là “articular caritilage of the chicken”
được cung cấp bởi cơng ty TNHH TM&DV HỒNG PHÁT.
4. Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp thủy phân, phương pháp sấy, phương pháp tro hóa khơ,
phương pháp Kjeldahl, phương pháp chiết soxhlet, phương pháp đồng, xử
lý số liệu bằng phần mềm excel và minitab.
5. Nội dung nghiên cứu
5.1. Xác định các thành phần hóa học cơ bản của sụn khớp chân gà
- Xác định hàm lượng ẩm, tro, protein, lipid.
5.2. Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ xúc tác,
thời gian phản ứng, thể tích phản ứng.
5.3. Đưa ra phương trình hồi quy và tìm nghiệm tối ưu cho phản ứng.
6. Cấu trúc đồ án tốt nghiệp
Báo cáo đồ án tốt nghiệp gồm các nội dung như sau:
Tóm tắt.
Lời mở đầu.
Lời cảm ơn.
Lời cam đoan.
Mục lục.
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Kết quả và thảo luận.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.
LỜI CẢM ƠN
Sau hơn 5 tháng nghiên cứu, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Viết Cường,
cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn sinh viên trong phịng thí nghiệm, tơi
đã hồn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Đầu tiên, tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Bùi Viết Cường đã hết
lịng hướng dẫn tận tình, giúp đỡ tơi từ việc chọn đề tài cho đến khi hoàn thành đồ án
tốt nghiệp của mình. Thầy đã cũng cấp cho tơi nhiều kiến thức bổ ích, ln định
hướng, góp ý và sửa chửa, để từ đó giúp tơi nắm bắt kĩ lưỡng, chi tiết hơn về nội dung,
cũng như các vấn đề liên quan đến đồ án và hoàn thành đồ án một cách tốt nhất.
Tôi chân thành cảm ơn thầy, cô giáo trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm, các thầy,
cơ ở phịng thí nghiệm và tất cả bạn bè đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp của mình. Và xin tỏ lịng biết ơn sâu
sắc đến gia đình, bạn bè đã quan tâm, chia sẻ và động viên để tơi hồn thành cơng
việc.
Cuối cùng cho tôi được cảm ơn các thầy cô trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp đã
dành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét cho đồ án của tôi. Với điều kiện
thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một sinh viên, nghiên cứu này khơng
thể tránh được những thiếu sót. Tơi rất mong nhận được sự hướng dẫn, đóng góp ý
kiến thêm của các thầy cơ để tơi có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình,
phục vụ tốt hơn cơng tác thực tế sau này.
Trân trọng cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Sinh viên thực hiện
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Nguyễn Văn Quang
CAM ĐOAN
Với danh dự và trách nhiệm cá nhân, tôi xin cam đoan đồ án “ Nghiên cứu khảo sát
các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme
flavour để thu dịch acid amin thủy phân” dưới sự hướng dẫn của thầy Bùi Viết Cường
là cơng trình nghiên cứu độc lập được thực hiện bởi bản thân tơi. Việc hồn thành đồ
án tốt nghiệp được soạn thảo một cách độc lập sáng tạo không sao chép từ các đề tài
khác. Các kết quả số liệu thu được trong bài đều trung thực, khách quan khơng có
chỉnh sửa, sao chép. Tài liệu tham khảo sử dụng trong đồ án chính xác có độ tin cậy
cao, được trích dẫn đầy đủ đúng quy định.
Đà Nẵng, ngày
tháng năm 2019
Sinh Viên
Nguyễn Văn Quang
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 4
1.
Lí do chọn đề tài............................................................................................... 4
2.
Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 4
3.
Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 4
4.
Phương pháp nghiên cứu. ................................................................................ 4
5.
Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 4
Xác định các thành phần hóa học cơ bản của sụn khớp chân gà ............ 4
5.1.
5.2.
Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ xúc tác, thời
gian phản ứng, thể tích phản ứng. ......................................................................... 4
Đưa ra phương trình hồi quy và tìm nghiệm tối ưu cho phản ứng. ........ 4
5.3.
Cấu trúc đồ án tốt nghiệp ................................................................................ 5
6.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...................................................................................... 1
1.1
Giới thiệu về sụn khớp chân gà .................................................................... 1
1.1.1
Tình hình sản xuất gà trên thế giới ........................................................ 1
1.1.2
Sụn khớp chân gà ................................................................................... 2
1.1.3
Thành phần hóa học của sụn khớp chân gà........................................... 2
1.1.4
Ứng dụng của sụn khớp chân gà ............................................................ 4
1.1.5
Ảnh hưởng của nguyên liệu đến môi trường .......................................... 4
1.2
Phản ứng thủy phân ..................................................................................... 5
1.2.1
Định nghĩa .............................................................................................. 5
1.2.2
Chất xúc tác trong thủy phân.................................................................. 5
1.2.3
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein trong sụn khớp
chân gà bằng enzyme .............................................................................................. 5
1.3
Axit amin ....................................................................................................... 6
1.3.1
Giới thiệu về axit amin ............................................................................ 6
1.3.2
Giá trị sinh học của một số axit amin chính có trong sụn khớp chân gà8
1.3.3 Khả năng tiêu hóa protein và axit amin trong thực phẩm của con người
[19]........................................................................................................................... 9
1.3.4 Các ứng dụng thương mại của axit amin có trong sụn chân gà .................. 11
1.4.
Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt....................................................... 12
1.4.1 Nguyên tắc của phương pháp bề mặt đáp ứng ............................................. 12
1.4.2 Ứng dụng của RSM ...................................................................................... 12
1.4.3 Các mơ hình xây dựng ma trận thí nghiệm trong RSM ............................... 13
1.5.
Tình hình nghiên cứu chiết protein từ sụn khớp gà .................................. 14
1.4.1. Tình hình nghiên cứu thế giới ..................................................................... 14
1.4.2.
Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ........................................................ 15
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 16
2.1.
Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 16
2.1.1.
Nguyên liệu ........................................................................................... 16
2.1.2.
Hóa chất ................................................................................................ 16
2.1.3.
Chất xúc tác .......................................................................................... 16
2.2.
Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 17
2.2.1.
Phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà ................................................ 17
2.2.2.
So sánh đánh giá quá trình xử lý nhiệt và khơng xử lý nhiệt. .............. 17
2.2.3.
gà
Khảo sát ảnh hưởng của PH đến quá trình thủy phân sụn khớp chân
18
2.2.4.
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng thủy phân................. 17
2.2.5.
Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme đến phản ứng thủy phân ........... 18
2.2.6.
Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến quá trình thủy phân sụn
khớp chân gà ......................................................................................................... 18
2.2.7.
Khảo sát ảnh hưởng của thể tích đến q trình thủy phân sụn khớp
chân gà 18
2.2.8.
2.3.
Tối ưu hóa các yếu tố ............................................................................ 19
Các phương pháp phân tích ....................................................................... 22
2.3.1.
Xác định thành phần hóa học tương đối của sụn khớp chân gà .......... 22
2.3.2.
Xác định hiệu suất thủy phân ............................................................... 22
2.3.3.
Xác định hàm lượng acid amin ............................................................. 22
2.3.4.
Phương pháp tính tốn và phân tích số liệu ......................................... 23
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..................................... 24
3.1.
Thành phần sụn khớp chân gà ................................................................... 24
3.2.
Đánh giá ảnh hưởng của q trình xử lý nhiệt và khơng xử lý nhiệt
nguyên liệu đối với phản ứng thủy phân ................................................................ 25
3.3.
Kết quả xác định các thông số tối ưu cho quá trình thủy phân sụn khớp
chân gà 25
3.3.1.
Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................ 25
3.3.2.
Kết quả xác định ảnh hưởng của PH.................................................... 27
3.3.3.
Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ enzyme flavour đến quá trình
thủy phân sụn khớp chân gà ................................................................................. 28
3.3.4.
Kết quả xác định ảnh hưởng của thời gian thủy phân ......................... 29
3.3.5.
Kết quả xác định ảnh hưởng của thể tích phản ứng ............................ 30
3.4.
Kết quả và thảo luận................................................................................... 32
3.4.1.
Kết quả thí nghiệm ................................................................................ 32
3.4.2.
Phương trình hồi qui ............................................................................ 35
3.4.3.
Phác đồ đường viền 2D và phác đồ bề mặt 3D ..................................... 36
3.4.4.
Tìm nghiệm tối ưu ................................................................................. 40
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................... 41
4.1.
Kết luận ....................................................................................................... 42
4.2.
Kiến nghị ..................................................................................................... 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 43
Tiếng Việt ................................................................................................................. 43
Tiếng Anh ...................................................................Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC 1 .............................................................................................................. 44
1.1 Nguyên tắc .......................................................................................................... 45
1.2 Các bước tiến hành ............................................................................................ 45
1.2.1 Dựng đường chuẩn Tyrosin ............................................................................ 45
1.3. Xác định hoạt tính enzyme flavour .................................................................. 45
1.4 Tính tốn ............................................................................................................ 46
1.5 Kết Quả .............................................................................................................. 46
PHỤ LỤC 2 .............................................................................................................. 46
PHỤ LỤC 3 .............................................................................................................. 49
3.1 Pha môi trường đệm .......................................................................................... 49
PHỤ LỤC 4 .............................................................................................................. 50
PHỤ LỤC 5 .............................................................................................................. 52
PHỤ LỤC 6 .............................................................................................................. 52
PHỤ LỤC 7 .............................................................................................................. 54
PHỤ LỤC 8 .............................................................................................................. 55
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về sụn khớp chân gà
1.1.1 Tình hình sản xuất gà trên thế giới
Theo báo cáo tháng 10/2018 của Bộ Nơng Nghiệp Hoa Kì (USDA) dự báo, sản
lượng thịt gia cầm toàn cầu trong năm 2019 sẽ tăng lên 2% so với năm 2018, đạt mức
97,8 triệu tấn. Mỹ tiếp tục là nước sản xuất thịt gà lớn nhất thế giới với gần 19,7 triệu
tấn tăng 2% vào năm 2019. Tiếp đến là Brazil, Liên Minh Châu Âu và Trung Quốc lần
lượt là 13,8 triệu tấn, 12,47 triệu tấn và 12,0 triệu tấn [1].
Về xuất nhập khẩu, xuất khẩu toàn cầu được dự báo sẽ tăng mạnh 4% trong năm
2019, đạt mức 11,6 triệu tấn. Mặt dù không phải quốc gia sản xuất thịt gà lớn nhất thế
giới nhưng Brazil là nước xuất khẩu thịt gà lớn nhất thế giới năm 2019 với 3,8 triệu
tấn thịt. Trong năm 2019, Nhật Bản tiếp tục là thị trường nhập khẩu thịt gà lớn nhất thế
giới với hơn 1,18 triệu tấn, tiếp theo là đến Mexico và Liên minh Châu Âu với lượng
nhập khẩu lần lượt đạt 850 nghìn tấn và 680 nghìn tấn thịt. Qua đó việc tiêu thụ các
sản phẩm từ gà ngày càng tăng trên toàn thế giới [1].
Bảng1.1: Sản xuất và thương mại thịt gà toàn cầu năm 2015 – 2019(nghìn tấn) [1].
Năm
Sản xuất Tiêu dùng Nhập khẩu Xuất khẩu
2015
91,337
89,587
8,641
10,308
2016
90,276
90,740
9,173
10,725
2017
93,779
92,034
9,351
11,039
2018
95,594
93,787
9,363
11,153
Dự Đoán 2019 97,802
95,974
9,775
11,619
Ở Việt Nam, theo số liệu từ điều tra chăn nuôi của Tổng cục thống kê ngày 1/10/2017
thì nhu cầu tiêu thụ có chiều hướng gia tăng trong khi nguồn cung cấp gà ra thị trường
không đáp ứng được nhu cầu . Sản lượng gà xuất chuồng năm 2015, 2016, 2017 lần
lượt là 700,9 ngàn tấn, 740,7 ngàn tấn, 786,4 ngàn tấn và vẫn đang tiếp tục tăng mạnh
qua từng năm [2].
Trong quá trình chế biến gà, một lượng lớn các phụ phẩm hữu cơ dưới dạng nội
tạng, chân gà, đầu, xương, máu, … Các phụ phẩm này thường được dùng làm thức ăn
chăn ni hoặc chế biến thành các sản phẩm có giá trị khác như: các sản phẩm thủ
công mỹ nghệ từ lông gà như (hổi lông gà, quả cầu đá). Theo thống kê lượng phụ
phẩm chiếm khoảng 37% khối lượng của gà được thải ra ngoài với một lượng rất lớn
dẫn đến tình trạng thừa cung thiếu cầu. Trong đó, chân gà chiếm 3,9 – 5,3% khối
lượng gà đưa vào quá trình giết mổ.
Chính vì vậy, việc chế biến, xử lý các phụ phẩm từ gà nhằm thu được protein,
acid amin, lipid có giá trị thương mại cao hơn đồng thời tránh các vấn đề về môi
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
1
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
trường đang được quan tâm nghiên cứu. Trong đó việc thủy phân bằng enzyme để thu
nhận protein và acid amin là một cách tiếp cận hiệu quả và đang được nghiên cứu
nhiều, đặc biệt là sụn khớp chân gà.
Ở Châu Âu, phụ phẩm này có giá trị dinh dưỡng thấp và chỉ được sử dụng làm
phân bón, thức ăn chăn ni. Nhưng các nước châu Á nói chung và Việt Nam nói
riêng các phụ phẩm từ nội tạng của gà và đặc biệt là chân gà được coi là một món
ngon, giàu dinh dưỡng và được tiêu thụ với số lượng khá lớn. Trong chân gà chứa một
lượng lớn thịt, sụn và các mơ liên kết, do đó nó trở thành một nguồn protein, lipit tốt,
ứng dụng tốt vào nhiều ngành công nghiệp khác nhau [3].
1.1.2 Sụn khớp chân gà
Sụn khớp chân gà là phụ phẩm được lấy ra từ chân gà khi giết mổ. Cùng với
lượng chân gà thải ra trong quá trình sản xuất thì lượng sụn khớp chân gà cũng chiếm
tỉ trọng không nhỏ. Bản chất của sụn khớp chân gà là những sợi collagen liên kết chặt
chẽ với nhau thành một mạng lưới, có bề mặt mịn màng, trơn bóng [4].
Sụn khớp chân gà được xem là một loại thức ăn bổ dưỡng vì chứa nhiều thành
phần có giá trị dinh dưỡng cao và tốt đối với sức khỏe về xương khớp, chữa bệnh đau
lưng, thoát vị đĩa đệm do thối hóa cột sống. Ngồi ra, các nghiên cứu chỉ ra collagen
thu nhận từ sụn gà có tác dụng xóa nếp nhăn trên da, cho làn da trơn mượt, chống lão
hóa [5].
Hình 1.1. Sụn khớp chân gà
Hình 1.2. Cấu tạo sụn gà [6]
1.1.3 Thành phần hóa học của sụn khớp chân gà
Sụn khớp chân gà có độ ẩm khá cao chiếm đến (82,85 ± 1,42) tiếp đến là protein
(11,78 ± 0,21%). Thành phần hóa học của sụn khớp chân gà được thể hiện ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của sụn gà [7]
Thành phần
Sụn tươi (%)
Độ ẩm
82,85 ± 1,42
Protein thô
11,78 ± 0,21
Lipit
0,29 ± 0,72
Tro
1,21 ± 0,12
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
2
Formatted: Justified, Indent: First line: 1 cm, Line
spacing: Multiple 1,15 li, Tab stops: Not at 0,75 cm
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
Protein có trong sụn khớp chân gà có các acid amin có giá trị dinh dưỡng cao đối với
con người và động vật. Đặc biệt là glycine chiếm tỉ lệ cao nhất khoảng 30%, tiếp đó là
proline và alanine lần lượt là 10,5% và 9,8%.
Bảng 1.3: Trình bày thành phần các acid amin có trọng sụn khớp chân gà ở các tuổi
khác nhau [8].
Bảng1.3: Thành phần axit amin của sụn khớp của gà
(g axit amin/1000g axit amin tổng số, lấy trung bình của 3 mẫu phân tích) [8].
Axit amin
Tuổi, tuần
26
32
52
Hydroxyproline 86
88
86
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Axit aspartic
52
51
54
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Threonine
24
23
24
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Huyết thanh
31
30
26
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Axit glutamic
97
95
96
Proline
103
105
104
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Glycine
299
301
298
Alanine
99
98
97
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Valine
27
26
29
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Methionine
7
8
9
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Isoleucine
15
16
16
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Leucine
36
38
40
Tyrosine
7
6
7
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Phenylalanine
17
18
18
Hydroxylysine
15
15
13
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Lysine
24
23
25
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Histidine
6
6
6
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Arginine
51
52
51
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing:
Multiple 1,15 li
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
3
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
Theo bảng trên cho thấy sụn khớp chân gà được thu nhận từ nhiều độ tuổi khác nhau
nhưng thành phần vẫn có nhiều loại acid amin thiết yếu. Các acid amin này được ứng
dụng nhiều trong các lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm và hóa chất.
1.1.4 Ứng dụng của sụn khớp chân gà
1.1.4.1 Trong lĩnh vực thực phẩm
Protein và lipit thu nhận từ sụn khớp chân gà là các thành phần quan trọng trong
công thức và là phần không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn ni,
đóng vai trị quan trọng trong qui trình sản xuất thức ăn gia súc. Nó là loại nguyên liệu
có giá trị được các nhà dinh dưỡng đánh giá cao, tạo được độ ngon miệng, sản phẩm
có khả năng tiêu hóa cao, khơng chứa chất kích thích tăng trọng và an tồn khi sử dụng
làm thức ăn chăn nuôi [3].
Protein được chứng minh là có chức năng cải thiện tính chất như độ hòa tan, hấp
thụ chất béo, ổn định bọt và đặc tính nhũ hóa. Peptide và axit amin được cơng nhận là
tiền chất hương vị quan trọng, và ngành chế biến phụ phẩm này được xem như một
phần của ngành công nghiệp hương vị, cung cấp giá rẻ và phong phú tạo sự đa dạng
hương vị trong hệ thống thực phẩm [9].
1.1.5 Ảnh hưởng của nguyên liệu đến môi trường
Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm đóng vai trị quan trọng đối với ngành công
nghiệp giết mổ gia súc gia cầm vì phụ phẩm của ngành cơng nghiệp giết mổ gia súc
gia cầm nếu không sử dụng triệt để sẽ bị chôn lấp ở các bãi rác công cộng, hố phân vi
sinh, khu chơn lấp, lị thiêu, hoặc những bãi rác thải bất hợp pháp gây nên những mối
nguy tiềm ẩn cho sức khỏe cộng đồng. Những phương pháp nêu trên đều có những hạn
chế về khả năng tiêu hủy phụ phẩm và xác chết động vật [3].
Chính vì vậy, các phụ phẩm này sẽ phân hủy và gây ô nhiễm nhanh chóng bởi vi sinh
vật và giải phóng một loạt các hợp chất, nguyên tố hoặc các chất bay hơi có mùi như
hydro sulphide (H2S), ammoniac (NH3), ketone (R-CO-R) và aldehydes (R-CHO) …
vào môi trường và hiện nay việc kiểm sốt được lượng chất bay hơi này cịn rất hạn
chế. Phương pháp chôn lấp (tiêu hủy) ở cấc bãi rác làm ảnh hưởng đến môi trường
sống, đến sức khỏe của con người và vật nuôi và nền nông nghiệp đặc biệt là các mầm
bệnh sẽ dễ dàng lây nhiễm theo nhiều con đường khác nhau sang người và động vật
[9]. Bên cạnh đó, các nguồn tài nguyên sinh học hữu ích như protein, enzyme và lipid,
hồn tồn có thể ứng dụng và có thể thương mại hóa nhưng lại bị mất đi một cách lãng
phí.
Ngồi phương pháp truyền thống sử dụng làm thức ăn chăn nuôi gia súc và phân hữu
cơ, sụn khớp chân gà được sử dụng phổ biến như là nguyên liệu để thu nhận protein
thủy phân, bằng việc sử dụng các chất xúc tác, kiềm hoặc axit, enzyme với chế độ thủy
phân thích hợp. Protein hịa tan được kết tủa và sấy khơ để có được protein thủy phân,
hoặc hỗn hợp các peptide hoặc các axit amin tự do.
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
4
Formatted: Justified, Indent: First line: 0 cm, Line
spacing: Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Indent: First line: 0 cm, Line
spacing: Multiple 1,15 li
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
1.2 Phản ứng thủy phân
1.2.1 Định nghĩa
Quá trình thủy phân là quá trình phân cắt hợp chất cao phân tử thành các phân tử
đơn giản hơn dưới tác dụng của chất xúc tác và có sự tham gia của nước[10].
Hình 1.3: Phương trình phản ứng thủy phân
Bản chất của quá trình thủy phân protein là quá trình cắt mạch các phân tử
protein ở các liên kết peptid tạo ra các phân tử có kích thước nhỏ hơn như: peptone,
polypeptide, peptide và các acid amin [11]. Trong quá trình thủy phân protein, các liên
kết peptid bị cắt đứt theo trình tự như sau:
Protein → polypeptide → pepton → peptide → acid amin
Vậy, sản phẩm của quá trình thủy phân protein là các polypeptide, pepton,
peptide và các acid amin. Hầu hết các acid amin tạo thành chủ yếu là các L-α amino
acid [11].
1.2.2 Chất xúc tác trong thủy phân
Có hai loại chất xúc tác thường dùng là chất xúc tác phi enzyme (thường là acid
hữu cơ hoặc vô cơ) hoặc chất xúc tác enzyme.
Chất xúc tác phi enzyme có phổ xúc tác rất rộng, có thể xúc tác được rất nhiều
loại cơ chất với thời gian thủy phân nhanh, năng suất lớn. Tuy nhiên, chúng thường
xúc tác phản ứng thủy phân ở nhiệt độ khá cao (thường lớn hơn 100°C), dễ làm biến
đổi tính chất hóa học của thực phẩm, gây ra nhiều sản phẩm phụ, khó kiểm sốt phản
ứng thủy phân trong q trình chế biến [10].
Chất xúc tác enzyme là những chất xúc tác sinh học được hình thành trong tế bào và
pcó bản chất là protein. Các enzyme xúc tác cho hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra
trong cơ thể sống, đảm bảo cho các q trình chuyển hóa các chất trong cơ thể sống
tiến hành với tốc độ nhịp nhàng có trật tự theo những chiều hướng xác định với tốc độ
nhanh.
Chất xúc tác sử dụng trong nghiên cứu này là enzyme flavour thương mại bản chất là
enzyme proteaza. Các tối ưu cho Flavour là ở nhiệt độ tối ưu từ 50 - 600C, pH tối thích
từ 5 - 6. Nhiệt độ bảo quản tốt nhất của Flavour là 0 ÷ 50C. Enzyme này có hoạt lực
là 2285,7UI/g
1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein trong sụn khớp chân
gà bằng enzyme
1.2.3.1 Hàm lượng cơ chất
Khi lượng cơ chất ban đầu thấp, phản ứng thủy phân xảy ra triệt để, hiệu suất
thủy phân tăng, tiết kiệm được thời gian thủy phân nhưng hàm lượng sản phẩm lại
thấp, không kinh tế. Ngược lại, khi lượng cơ chất cao, cùng với một lượng chất xúc tác
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
5
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
nhất định thì năng suất sản phẩm được nâng cao, giảm được chi phí năng lượng đáng
kể.
Lượng cơ chất quá cao dẫn đến cơ chất không bị thủy phân triệt để, hiệu suất
thủy phân khơng cao.Do đó, lượng cơ chất được xác định bằng thực nghiệm, tránh
những tổn thất khơng đáng có và tiết kiệm tối đa chi phí cho q trình sản xuất.
1.2.3.2 Nồng độ xúc tác
Khi tăng nồng độ xúc tác lên thì tốc độ phản ứng tăng lên nhưng đến một tỷ lệ
nhất định thì nó sẽ đạt trạng thái cân bằng. Tuy nhiên, lượng chất xúc tác tăng thì tốc
độ thủy phân tăng nhưng chỉ tăng có mức độ, sau thời gian nồng độ cơ chất và nồng độ
xúc tác bão hịa, lúc đó nếu tăng nồng độ chất xúc tác thì vận tốc phản ứng vẫn khơng
đổi. Vì vậy xác định hàm lượng chất xúc tác tối ưu dựa vào cơ chế thủy phân và bằng
thực nghiệm từ đó chọn tỷ lệ này phù hợp.
1.2.3.3 Nhiệt độ phản ứng thủy phân
Enzyme hoạt động tốt nhất ở vùng nhiệt độ tối thích nhất định. Khi nhiệt độ thủy
phân khác so với nhiệt độ tối thích của enzyme và tốc độ phản ứng thủy phân sẽ giảm.
Nhiệt độ làm cho động năng của enzyme và cơ chất tăng, chúng chuyển động nhanh
hơn dẫn đến tần suất tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất tăng. Các phức chất emzyme-cơ
chất hình thành nhiều hơn, phản ứng thủy phân xảy ra nhanh hơn. Tuy nhiên nếu nhiệt
độ quá cao, enzyme bị biến tính, làm giảm hoạt tính xúc tác hoặc mất hoạt tính dẫn
đến tốc độ thủy phân giảm hoặc dừng.
1.2.3.4 Thể tích phản ứng
Thể tích phản ứng ảnh hưởng đến khả năng tiếp xúc giữa nguyên liệu và chất xúc
tác [10]. Khi tăng thể tích thì phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều thuận đến một mức
độ nào đó thì sẽ cân bằng. Nếu chọn thể tích phù hợp thì sẽ tiết kiệm được chi phí. Vì
vậy phải chọn thể tích phản ứng phù hợp.
1.2.3.5 Thời gian thủy phân
Khi thời gian thủy phân dài, phản ứng thủy phân sẽ diễn ra một cách triệt để, tuy nhiên
chí phí năng lượng lúc này tăng lên, cùng với đó là sự tăng lên của các sản phẩm phụ
khơng kiểm sốt được. Khi phản ứng thủy phân đạt trạng thái cân bằng sẽ không có
ảnh hưởng của thời gian phản ứng, nên thời gian thủy phân được tối ưu hóa bằng thực
nghiệm và chọn ra thời gian thích hợp để thực hiện phản ứng được tối ưu nhất.
1.2.3.6 pH của môi trường phản ứng
Enzyme rất nhạy với sự thay đổi pH của môi trường. Mỗi hệ enzyme chỉ hoạt động
mạnh nhất ở vùng pH xác định gọi là pH tối thích của enzyme. Vì vậy phải xác định
được khoảng pH tối thích của enzyme để nâng cao hiệu suất phản ứng.
1.3 Axit amin
1.3.1 Giới thiệu về acid amin
Axit amin là đơn vị cấu tạo nên phân tử protein. Bản chất protein là những đại phân
tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là axit amin. Chúng kết hợp
với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
6
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc
không gian khác nhau của protein. Axit amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là
nhóm amine (-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử
cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất
của axit amin.
Do kết hợp với nhau trong những liên kết khác nhau, chúng tạo thành các phân tử
khác nhau về thành phần và tính chất. Giá trị dinh dưỡng của protein được quyết định
bởi số lượng và chất lượng của các axit amin. Nhờ q trình tiêu hố protein được thủy
phân thành axit amin. Các axit amin được hấp thụ ở ruột vào máu và tới các tế bào, tại
đây chúng được sử dụng để tổng hợp protein đặc hiệu cho cơ thể [13].
Các acid amin cấu thành nên protein thành hai loại chính là các axit amin thay
thế và các acid amin không thay thế. Những axit amin thay thế hoặc khơng cần thiết có
thể tổng hợp được trong cơ thể. Do đó khi thiếu chúng trong cơ thể, cơ thể có thể tự
tổng hợp. Một số axit amin có vị ngọt của đường (alanin, valine). Acid glutamic có vị
ngọt đậm được sử dụng làm gia vị. Còn các axit amin được gọi là các axit amin cần
thiết hay khơng thể thay thế được vì chúng khơng thể tự tổng hợp trong cơ thể hoặc
tổng hợp với tốc độ không thể đáp ứng được nhu cầu của cơ thể mà chúng phải được
đưa vào đầy đủ trong khẩu phần thức ăn.
Bảng1.4: Các axit amin cần thiết và không cần thiết[13]
Axit amin cần thiết Acid amin không cần thiết
Arginine
Alanine
Histidine
Asparagine
Isoleucine
Aspartate
Leucine
Cysteine
Lysine
Glutamate
Methionine
Glutamine
Phenyl alanine
Glycine
Threonine
Proline
Tryptophan
Serine
Valine
Tyrosine
Các acid amin khơng cần thiết (có thể thay thế được) chiếm tỷ lệ lớn trong thành
phần protein thức ăn. Cơ thể có thể tổng hợp được nhưng quá trình tổng hợp bên trong
chỉ đáp ứng được nhu cầu tối thiểu của cơ thể. Do đó cần bổ sung hợp lý các acid amin
này vào thành phần protein của thức ăn [14].
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
7
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
❖ Vai trò quan trọng của axit amin [15]
- Xây dựng cấu trúc của protein, các chuỗi polypepide trong cơ thể.
- Là chất nền sinh năng lượng chính cho ruột non (glutamine, glutamate,
aspartate) và tế bào miễn dịch (glutamine).
- Điều hòa quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng. Như là, glutamate được bổ
sung qua chế độ ăn uống sẽ kích hoạt con đường truyền tín hiệu trong đường tiêu hóa
thơng qua trục não – ruột, do đó góp phần tiêu hóa hiệu quả các chất dinh dưỡng đa
lượng và hấp thu thức ăn tốt. Alanine có rất nhiều trong huyết tương, ức chế pyruvate
kinase, do đó điều hịa gluconeogenis và glycolysis để đảm bảo sản sinh glucose của tế
bào gan trong thời kì thiếu thức ăn.
- Điều chỉnh biểu hiện gen và tín hiệu của tế bào. Một số axit amin như
glutamine và arginine có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen ở ruột non, cơ xương
và tế bào nhau thai để cải thiện phản ứng chống oxy hóa và DNA.
1.3.2 Giá trị sinh học của một số axit amin chính có trong sụn khớp chân gà
1.3.2.1 Glycine
Glycine là thành phần chính của collagen và gelatin, là những protein phong phú
nhất trong cơ thể. Glycine cũng là tiền chất của các chất chuyển hóa quan trọng có
trọng lượng phân tư thấp như porphyrin, purin, glutathione, creatin …
Là một chất dẫn truyền thần kinh ức chế trong hệ thống thần kinh trung ương và
là một chất chống oxy hóa, glycine có tác dụng điều hòa miễn dịch, tế bào chất trong
cả mô thần kinh và ngoại biên. Giống như nhiều axit amin khơng cần thiết khác
glycine cũng có vai trị trong việc điều hịa biểu sinh. Như trong các lồi họ chim,
chúng tích cực sản xuất acid uric thơng qua con đường phụ thuộc glycine, nhưng cũng
không thể tổng hợp đủ glycine để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất nên glycine phải được
đưa vào chế độ ăn uống để hỗ trợ tối đa sự tăng trưởng và phát triển [15].
1.3.2.2 Proline
Proline là một thành phần thiết yếu của collagen, rất quan trọng đối với hoạt
động của khớp và gân. Bên cạnh đó, axit amin này giúp duy trì và tăng cường cơ
tim. Vì proline là một axit amin khơng thiết yếu, có thể thu được từ axit glutamic, nên
khơng cần thiết phải bổ sung thêm từ các nguồn thực phẩm khác. Nói cách khác, cơ
thể con người có thể sản xuất đủ proline để sử dụng.
Proline được công nhận là có lợi bởi vì hai lý do. Thứ nhất, protein chịu đóng vai
trị cấu tạo nên collagen, và thứ hai là nó giúp làm giảm xơ cứng động mạch. Đối với
chứng xơ vữa động mạch, proline ngăn chặn sự xuất hiện của chứng xơ vữa động
mạch theo cách sau: mỗi khi tim đập, các động mạch giãn ra và co lại trừ khi một số
chất béo được tích tụ trên thành của các động mạch, tình trạng này được gọi là xơ vữa
động mạch. Trong trường hợp này, proline có thể giúp động mạch của có thể kéo dài
hiệu quả và trở lại kích thước và hình dạng bình thường. Khả năng này của axit amin
là rất cần thiết để duy trì mức áp suất phù hợp trên tồn cơ thể, cũng như cho việc vận
chuyển máu đường dài xung quanh hệ thống tuần hoàn [16].
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
8
Formatted: Justified, Indent: Left: 0 cm, Line spacing:
Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple 1,15 li
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
Ngoài ra, trong sụn chân gà có một lượng khá lớn hydroxylproline, là một thành
phần chính trong collagen của mơ liên kết được tổng hợp từ proline [13].
1.3.2.3 Alanine
Alanin là một axit amin khơng thiết yếu đơi khi được tìm thấy nhiều ở trạng thái
tự do trong huyết tương của con người. Axit amin này được tổng hợp bằng cách khử
pyruvate, và tham gia vào q trình chuyển hóa đường và axit. Nó cũng được biết đến
với việc tăng khả năng miễn dịch và cung cấp năng lượng cho não và hệ thần kinh
trung ương. Ngồi ra, alanine đóng vai trị trung tâm trong chu trình glucose-alanine
diễn ra giữa các mơ và gan.
Tóm lại, alanine giúp cơ thể chuyển đổi loại đường đơn giản gọi là glucose thành
năng lượng cần thiết cho cơ thể, đồng thời loại bỏ độc tố dư thừa ở ganm, alanine
cũng có trong danh sách giúp bảo vệ các tế bào khỏi bị hư hại trong hoạt động thể chất
cường độ cao. Sau đó, do chất lỏng trong tuyến tiền liệt có chứa axit amin này do đó
alanine có thể giúp điều trị tăng sản tuyến tiền liệt lành tính, đó là tình trạng tuyến tiền
liệt mở rộng [17].
1.3.2.4 Axit glutamic
Trong cơ thể người, axit glutamic tồn tài nhiều cơ quan và mô như mô cơ, mô
não, thận, gan, lá lách. Trong đó, axit glutamic cũng là một chất tạo vị Umami – vị
ngọt thịt, vị ngọt của nước dùng. Trong cơ thể người và sinh vật, có nhiều chức năng
khác nhau như [18]:
- Cấu thành nên protein trong cơ thể sinh vật nhờ liên kết với các axit amin
khác. Axit glutamic chiếm khoảng 20% tổng số của các axit amin cấu thành protein.
- Tham gia vào quá trình trao đổi chất nội bào như chuyển hóa axit amin, tạo
chất trung gian cho các quá trình trao đổi chất hoặc loại N dư thừa ra khỏi cơ thể.
- Là chất dẫn truyền thần kinh não bộ phổ biến nhất ở hệ thần kinh trung ương
của động vật có vú.
Ngoài ra, Glutamate là dạng tồn tại khi axit glutamic liên kết với một gốc khoáng
chất. Natri và kali là các khoáng chất phổ biến nhất trong thực phẩm tự nhiên. Điều
này có nghĩa glutamate trong thực phẩm tự nhiên chủ yếu tồn tại dưới dạng mononatri
và monokali Glutamate thúc đẩy q trình tiêu hóa diễn ra nhanh và dễ dàng.
Glutamate tham gia vào nhiều con đường tổng hợp và oxy hóa ở động vật như kích
hoạt các thụ thể vị giác trong đường tiêu hóa, tăng cường sinh nhiệt trong các mô mỡ
giảm lắng đọng chất béo, điều chỉnh giải phóng một số hormone [15].
1.3.3 Khả năng tiêu hóa protein và axit amin trong thực phẩm của con người [19]
Theo các chuyên gia Nông lương thế giới (FAO) về đánh giá chất lượng protein
trong dinh dưỡng của con người, tỉ lệ tiêu hóa protein và axit amin ở người được xác
định tại điểm cuối ruột non, như là một phép đo sự biến mất axit amin giữa lượng
được sử dụng và lượng axit amin ở điểm cuối ruột non.
Cụ thể là các protein nạp vào cơ thể trước tiên phải được mô tả trên cơ sở lượng
axit amin tiêu hóa của chúng, với mỗi axit amin được coi là một chất dinh dưỡng riêng
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
9
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
biệt. Hơn nữa, khơng phải tồn bộ protein chuyển vào cơ thể có thể chuyển thành axit
amin có thể tiêu hóa được, cũng có một lượng nhỏ axit amin khơng thể tiêu hóa. Rõ
ràng có sự khác biệt đáng kể về mặt thực tế giữa khả năng tiêu hóa protein thơ và của
các axit amin cụ thể. Tỷ lệ tiêu hóa axit amin nên được sử dụng để ước tính chất lượng
protein trong chế độ ăn uống.
Bảng1.5: Khả năng tiêu hóa khi bổ sung protein dưới dạng thực phẩm và các
axit amin được chiết tách từ thực phẩm[19]. (%)
Axit amin
Sữa tách béo
Hạthướng dương
Protein từ thịt
Protein
88
78
90
Agrinine
95
91
98
Histidine
94
79
91
Isoleucine
87
80
97
Leicine
95
79
98
Lysine
96
77
97
Methionine
96
87
98
Phenyl alanine
97
81
97
Threonine
90
78
93
Tryptophan
89
81
Valine
88
79
96
Thực tế, theo bảng nghiên cứu đã chứng minh được tỉ lệ tiêu hóa khi bổ sung
từng axit amin tốt hơn so với protein thơ. Vì khi bổ sung axit amin vào cơ thể, thì đa
phần cơ thể có thể tiêu hóa được. Cịn protein khơng thể được tiêu hố hấp thu hồn
tồn trong đường tiêu hố, phần chưa được tiêu hoá dưới tác dụng của các vi khuẩn
trong ruột già sẽ sinh thối rữa, sản sinh ra các chất độc như amoniac, phenol,
benzpyrol…. Lượng đó thường giảm vì những lí do sau:
- Sự tiêu hóa và hấp thu khơng hồn tồn.
- Sự có mặt của một số chất ức chế các men tiêu hóa ở một số thức ăn.
- Sự biến chất protein và các axit amin (lysine, axit amin chứa lưu huỳnh) do
nhiệt hoặc do tác dụng khác.
Tỷ lệ hấp thu các axit amin rất cao ở phần lớn các protein động vật nhưng ở
protein thực vật thường kém hơn. Ở chế độ nếu ăn hồn tồn thực phẩm có nguồn gốc
thục vật, lượng nito của phân lên tới 20% lượng nito ăn vào hoặc hơn. Khi chưa bị
nhiệt làm giảm hoạt tính, các chất ức chế đặc hiệu các men tiêu hóa cũng làm giảm
tiên hóa và hấp thu protein. Tác dụng này hay gặp nhất ở thức ăn giàu glucid [19].
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
10
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
1.3.4 Các ứng dụng thương mại của axit amin có trong sụn chân gà
1.3.4.1. Trong công nghiệp thực phẩm [21]
Axit amin được sử dụng một mình hoặc kết hợp, như chất tăng cường hương vị.
Bột ngọt là loại thường được sử dụng nhất trong ngành thực phẩm. Glycine và alanine
cũng tăng cường hương vị.
Tryptophan, kết hợp với histidine, hoạt động như một chất chống oxy hóa để bảo
quản sữa bột. Để bảo quản nước ép trái cây, cystein phục vụ như một chất chống oxy
hóa.
Aspartame, một dipeptide (aspartyl – phenylalaninr methy ester) được sản xuất
bởi sự kết hợp của axit aspartic va phenylalanine, ngọt hơn sucrose khoảng 200 lần.
Nó được sử dụng như một chất làm ngọt nhân tạo có hàm lượng calo thấp trong ngành
cơng nghiệp nước giải khát.
Ngồi những ưu điểm về dinh dưỡng của axit amin so với protein thơ về khả
năng hấp thụ, khả năng tiêu hóa tốt hơn thì cảm quan của axit amin cũng có phần nổi
bật. Các amino axit thường không màu, vị đặc trưng của thực phẩm liên quan chặt chẽ
đến thành phần của thực phẩm, vị đặc trưng của mỗi axit amin thường được duy trì và
khơng đổi khi nồng độ chúng thay đổi. Nhiều loại có vị ngọt kiểu như đường (glysine,
alanine, valine, histidine, tryptophan, một số loại có vị đắng như isoleusine, arginine
hoặc khơng có vị như leusine. Bột ngọt hay cịn gọi là mì chính là muối của natri với
axit glutamic có vị umami.
Axit amin được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm dưới dạng là gia vị
ngoài việc để tăng dinh dường thì cịn tạo hương thơm và màu nâu trong thực phẩm.
Mùi thơm được chủ yếu hình thành trong quá trình chế biến hay nấu do phản ứng
mailard giữa axit amin và đường khử.
1.3.4.2. Trong công nghiệp dược phẩm
Các axit amin có thể được sử dụng làm thuốc, các acid amin được truyền vào để
nuôi cơ thể bệnh nhân trong những trường hợp không thể cung cấp protein cho cơ thể
bằng con đường ăn uống. Một số amino acid được sử dụng giải độc amoniac trong
máu, điều trị suy tim, loét dạ dày và vô sinh ở nam giới. Một số axit amin khác được
sử dụng làm tiền chất trung gian trong quá trình sản xuất kháng sinh [28].
Một số axit amin hay sử dụng là arginine, valine, cystidine, tyrosine….
1.3.4.3. Trong cơng nghiệp hóa chất
Axit amin đóng vai trị là ngun liệu ban đầu để sản xuất một số hợp chất.
Glycine được sử dụng làm tiền chất để tổng hợp glyphosate, một loại thuốc diệt cỏ.
Trong khi đó, threonine là nguyên lieu ban đầu để sản xuất azthreonam, cũng là thuốc
diệt cỏ.
Poly – methyl glutamate được sử dụng để sản xuất da tổng hợp, một số axit amin
ở dạng dẫn xuất N- axyl rất hữu ích cho việc điều chế mỹ phẩm. Các acid amin cịn
đóng vai trị quan trọng trong ngành cơng nghiệp phụ gia như: Methionine,
Threonine…. [21].
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
11
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
1.4. Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt
Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) là một phương pháp thống kê sử dụng các
dữ liệu định lượng từ thực nghiệm để xây dựng phương trình tốn học mơ tả mối quan
hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiêu. Phương pháp này đã được giới thiệu
bởi G.E.P. Box và K.B. Willson năm 1951. Box và Willson đã sử dụng một mơ hình
tốn học bậc hai. Mơ hình này ước lượng được hàm mục tiêu, nhưng lại tương đối dễ
áp dụng.
1.4.1 Nguyên tắc của phương pháp bề mặt đáp ứng
Sự thay đổi giá trị của các biến đầu vào Xi sẽ dẫn đến sự thay đổi giá trị của hàm
mục tiêu Yi tương ứng. Việc lựa chọn các biến đầu vào, xác định khoảng biến thiên
cho từng biến và tính tốn sai số được chú trọng khi xây dựng mơ hình thí nghiệm cho
RSM. Những biến đầu vào Xi(i=1,..,n) được gọi là những biến cơ sở. Những biến này
được đặc trưng bởi một loạt các thơng tin thống kê µj(j = 1,2,…,p) có chức năng phân phối
độc lập hoặc tương quan, …. Trong trường hợp chung, những biến Xi là những biến
thay đổi theo không gian – thời gian. Sự chuyển đổi của các biến đầu vào Xi được thể
hiện ở hình 1.20.
Biến đầu vào Xi
Chức năng chuyển đổi
Hàm mục tiêu Yi
Hình 1.4. Sơ đồ chức năng chuyển đổi
Hình thức của chức năng chuyển đổi này phụ thuộc vào các biến đầu vào Xi và
khơng được thể hiện rõ ràng, vì vậy, việc nghiên cứu về chức năng chuyển đổi rất cần
thiết. Thông thường, chức năng chuyển đổi này thường là tuyến tính hoặc phi tuyến
tính và được đặc trưng bởi những thông số Xk(k=1,2,..,m) một cách ngẫu nhiên hay xác
định. Việc điều chỉnh mục tiêu phải dựa trên cơ sở của những số liệu thực nghiệm và
việc tính tốn các sai số cho phép tìm được được các biến Xk. Sự biểu diễn hình học
của chức năng đáp ứng dưới dạng một đường cong hoặc một mặt phẳng lồi gọi là bề
mặt đáp ứng. Để xây dựng một bề mặt đáp ứng cần phải có:
- 𝑋 = {𝑋1 , 𝑋2 , … }: Biến đầu vào,
- µ = {µ1 , µ2 , … }: Thông tin thống kê theo vector X (chức năng phân phối độc lập
hoặc tương quan, …),
- ψ(X/µ): Tính xấp xỉ của hàm mục tiêu Y, được biểu diễn là hàm số phụ thuộc theo
biến X.
1.4.2 Ứng dụng của RSM
RSM được dùng để khảo sát mối quan hệ giữa hai hay nhiều biến và hàm mục
tiêu. Phương pháp này thường được áp dụng sau khi đã xác định được các yếu tố quan
trọng có thể kiểm sốt được và muốn tìm các giá trị tối ưu các yếu tố để có thể đáp
ứng hàm mục tiêu đạt giá trị cực đại hoặc cực tiểu.
RSM được dùng để xác định các mức yếu tố thỏa mãn đồng thời các thông số kĩ
thuật mong muốn, kết hợp tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng để tìm được các giá trị của
các yếu tố ảnh hưởng đáp ứng giá trị cụ thể của hàm mục tiêu hoặc các giá trị tối ưu
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
12
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
của các yếu tố ảnh hưởng đáp ứng giá trị cực đại/cực tiểu của hàm mục tiêu, đồng thời
mô tả kết quả tối ưu đó. Ngồi ra, RSM cịn giúp xác định được những điều kiện mới
nhằm đáp ứng yêu cầu của hàm mục tiêu so với những điều kiện hiện tại và mơ hình
hóa mối quan hệ giữa các yếu tố định lượng với mục tiêu mong muốn.
RSM có ưu điểm mang tính thực tế vì số liệu được thu nhận từ thực nghiệm.
Phương pháp này có thể áp dụng cho tất cả hệ thống đáp ứng yêu cầu có biến đầu vào
và mục tiêu đầu ra. Đồng thời, cũng đánh giá được tác động của các yếu tố ảnh hưởng
đến hàm mục tiêu và thực hiện dễ dàng, nhanh chóng. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ
mang tính gần đúng, phạm vi ứng dụng bị giới hạn, hàm mục tiêu sẽ khơng chính xác
đối với những khoảng biến thiên khác ngồi khoảng biến thiên các yếu tố ảnh hưởng
đang thực hiện.
1.4.3 Các mơ hình xây dựng ma trận thí nghiệm trong RSM
1. Mơ hình Box-Behnken
Mơ hình Box-Behnken có ít điểm khảo sát hơn so với phương án cấu trúc có tâm
quay (CCD). Do đó, số lượng thí nghiệm và chi phí thực hiện thí nghiệm ít hơn so với
CCD và có thể ước lượng được các hệ số bậc một, bậc hai. Tuy nhiên, mơ hình này
khơng phù hợp với các thí nghiệm theo trật tự. Hình 1.21 mơ tả mơ hình Box-Behnken
có 3 yếu tố, các điểm trên hình tượng trưng cho các thí nghiệm được thực hiện.
Hình 1.5. a) Mơ hình Box-Behnken cho 3 biến đầu vào dưới dạng hình học
(khối lập phương) và b) Thiết kế kết hợp 22 giai thừa
2. Phương án cấu trúc có tâm quay (CCD)
CCD đặc biệt hữu ích trong các thí nghiệm theo trật tự vì nó có thể kết hợp thơng
tin từ thực nghiệm nhân tố, xây dựng các thực nghiệm dựa vào kết quả của các thực
nghiệm trước bằng cách thêm các điểm trục và trung tâm. CCD là một trường hợp đặc
biệt trong nhóm các mơ hình quy hoạch thực nghiệm. Nó được cấu thành từ 3 thành
phần:
• Nhân là một phương án tuyến tính với 2k đỉnh của một hình khối đều trong
khơng gian k chiều. Nếu k > 5 có thể giảm bớt số thí nghiệm bằng cách sử dụng
phương án yếu tố từng phần 2k-1.
• 2k điểm sao (*) nằm trên các trục tọa độ của không gian yếu tố. Các tọa độ của
các điểm sao là (±α, 0, 0,…0), (0,±α, 0,…0), (0, 0 ,…,0, ±α), α là khoảng cách
từ tâm phương án đến điểm sao được gọi là cánh tay đòn sao. Các điểm sao cần
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
13
Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme flavour
nhằm thu dịch acid amin thủy phân
thiết để mở rộng không gian khảo sát tác động của 1 yếu tố ảnh hưởng để có thể
tìm được các ước lượng của hệ số bjj trong phương trình hồi quy bậc 2.
• Nghiệm phương trình ở tâm phương án dùng để tìm phương sai tái hiện. Cánh
tay địn sao α và số thí nghiệm ở tâm được chọn phụ thuộc vào tiêu chuẩn tối
ưu, thường là phuơng án trực giao hay phương án quay.
Hình 1.6. CCD cho các biến đầu vào dưới dạng hình học
Đối với CCD giá trị α rất quan trọng, vì nó có thể xác định vị trí của các điểm
trong miền khảo sát. Giá trị α được tính theo cơng thức: α = (2k)0,25. Mối quan hệ giữa
hàm mục tiêu và các biến độc lập được thể hiện qua phương trình bậc hai. CCD là thiết
kế thí nghiệm mà trong đó mỗi yếu tố ảnh hưởng được xác định ở 5 mức: cộng alpha
(+α), trừ alpha (-α), cộng một (+1), trừ một (-1) và điểm trung tâm (0). Nếu yếu tố
phân loại được thêm vào, thiết kế trung tâm tổng hợp sẽ nhân đôi cho mỗi sự kết hợp
của các cấp yếu tố phânloại. CCD với 2 yếu tố được trình bày trong hình 1.22. Các
điểm trên biểu đồ tượng trưng cho các thí nghiệm được thực hiện.
1.5. Tình hình nghiên cứu chiết protein từ sụn khớp gà
1.4.1. Tình hình nghiên cứu thế giới
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về sụn khớp chân gà, về việc chiết
tách một lượng lớn các chất dinh dưỡng có trong nguyên liệu bằng rất nhiều các
phương pháp, tối ưu hóa bằng các enzyme khác nhau như papain, pepsine, alcalase.
Những cơng trình nghiên cứu trên nguồn ngun liệu này đã được nghiên cứu và phát
triển trên thế giới từ lâu. Một số cơng trình như:
Năm 1994, T. Nakano, Sim Sim, “Một số nghiên cứu về thành phần hóa học của
sụn khớp và đĩa đệm của gà thịt”. Nghiên cứu này được thực hiện để phân tích thành
phần hóa học của sụn khớp và sụn đĩa đệm từ gà như hàm lượng chất khô, collagen và
glycosaminoglycan sunfat nhờ enzyme papain trong vòng 30 phút để thủy phân mẫu.
Sau đó, bằng những phương pháp phân tích hóa học để xác định hàm lượng của chúng
có trong mẫu. Nghiên cứu chỉ ra Hàm lượng chất khô và collagen và tỷ lệ keratan
SVTH: Nguyễn Văn Quang - GVHD: Th.S Bùi Viết Cường
14
