Ảnh hưởng của phương pháp tiền xử lí bằng enzyme alcalase đến chất lượng gelatin từ da cá tra (pangasianodon hypophthalmus)

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TIỀN XỬ LÍ BẰNG
ENZYME ALCALASE ĐẾN CHẤT LƯỢNG GELATIN TỪ
DA CÁ TRA (Pangasianodon hypophthalmus)
Nguyễn Văn Thơm1, Lê Thị Minh Thủy1*
TÓM TẮT
Nghiên cứu thay thế kiềm bằng enzyme Alcalase trong quá trình tiền xử lí da cá tra đến chất lượng của
gelatin từ da cá tra thông qua các chỉ tiêu như độ gel, độ nhớt, nhiệt độ và thời gian tạo gel, màu sắc, phổ
FT-IR, thành phần amino acid và hiệu suất thu hồi đã được thực hiện. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu
suất thu hồi gelatin từ da cá tra tiền xử lí theo phương pháp enzyme cao hơn mẫu đối chứng (phương pháp
kiềm). Gelatin được sản xuất trong điều kiện tiền xử lí enzyme với nồng độ 0,01 UI/g, 60 phút cho chất
lượng tốt nhất với độ gel đạt 185,9 g, độ nhớt là 14,1 mPa.s và hiệu suất thu hồi gelatin đạt 16,5%, có các đặc
tính tương tự với mẫu đối chứng. Kết quả phân tích phổ FT-IR và thành phần amino acid cho thấy khơng có
sự khác biệt về nhóm chức năng và hàm lượng amino acid của gelatin da cá tra được tiền xử lí bằng enzyme
Alcalase và tiền xử lí bằng kiềm. Như vậy, phương pháp sử dụng enzyme thay thế cho phương pháp sử dụng
kiềm trong q trình tiền xử lí ngun liệu sản xuất gelatin đã mang lại triển vọng thay thế hóa chất bằng
cách sử dụng enzyme mà vẫn đảm bảo chất lượng của gelatin và hạn chế được ô nhiễm môi trường do hóa
chất thải ra.
Từ khóa: Amino acid, da cá tra, độ gel, enzyme Alcalase, hiệu suất thu hồi, phổ FT-IR.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ2
Việt Nam là quốc gia đứng đầu trên thế giới
trong ngành nuôi cá tra thương phẩm (FAO, 2019).
Sản lượng thu hoạch đạt 725,3 nghìn tấn và tổng
doanh thu xuất khẩu cá tra đạt 612,3 triệu USD trong
6 tháng đầu năm 2020 (VASEP, 2020). Ngành chế
biến cá tra phi lê xuất khẩu đã thải ra một lượng lớn
da, chiếm khoảng 6% (Mahmoodani et al., 2014). Da
cá tra có đặc điểm là khá dày và dai, chứa hàm lượng
collagen cao nên đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng

để sản xuất gelatin hay collagen có giá trị kinh tế cao
(Singh et al., 2011; Mahmoodani et al., 2014). Chính
vì thế, đã có rất nhiều nghiên cứu về chiết xuất
gelatin từ nguồn nguyên liệu này trên nhiều phương
diện, từ ảnh hưởng của thời gian bảo quản da cá tra
đến chất lượng gelatin (Lê Thị Minh Thủy và Hồ Văn
Việt, 2018) đến tối ưu hóa điều kiện tiền xử lí và chiết
xuất (Mahmoodani et al., 2014; Chavan et al., 2018),
các nghiên cứu về cải thiện màu sắc và khử mùi cho
gelatin cũng được quan tâm (Singh và Benjakul,
2017; Ismail và Wan a Latiff, 2019), nhưng điểm
chung của các nghiên cứu này là sử dụng hóa chất để
xử lí ngun liệu, ảnh hưởng tiêu cực đến môi

1

Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ
Email:

trường. Ngược lại, các dữ liệu về ứng dụng enzyme
trong sản xuất gelatin hiện nay còn khá hạn chế và
hầu như chưa có bất kì dẫn liệu khoa học nào về
trích ly gelatin từ da cá tra bằng phương pháp tiền xử
lí enzyme. Các cơng bố gần đây đã sử dụng enzyme
để chiết xuất gelatin như vảy cá chép bằng alkaline
protease (Jiang, 2013), da cá nhám góc bởi enzyme
Alcalase (Squalus acanthias) (Zhang et al., 2019) và
đã mang lại các tính chất tốt cho gelatin và thân thiện
mơi trường. Do đó, nghiên cứu chiết xuất gelatin từ
da cá tra bằng enzyme Alcalase đã được triển khai,

nhằm đánh giá đầy đủ các điều kiện xử lí enzyme để
thu nhận gelatin đạt chất lượng tốt và có thể thay thế
cho phương pháp kiềm.
2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Chuẩn bị mẫu
Da cá tra thu mẫu từ Công ty Caseamex, Khu
công nghiệp Trà Nóc, thành phố Cần Thơ. Nguyên
liệu được bảo quản trong nước đá để hạn chế các
biến đổi xảy ra trong q trình vận chuyển từ cơng ty
về phịng thí nghiệm của Bộ mơn Chế biến thủy sản,
Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ. Tiến hành
rửa sạch da và để ráo, cắt nhỏ (kích thước 2 x 1 cm),
cho vào các túi PE (50 g/túi) và được trữ đơng ở 20°C cho đến khi tiến hành thí nghiệm, thời gian bảo
quản nguyên liệu da cá tra không quá 6 thỏng.

Nông nghiệp và phát triển nông thôn - K 2 - TH¸NG 12/2020

75


KHOA HỌC CƠNG NGHỆ
2.2. Hóa chất
Các hóa chất được sử dụng: Enzyme Alcalase
2.4L (Đan Mạch), NaOH (Sodium Hydroxide),
C4 H9OH (butyl alcohol), H2SO4 (Sulfuric acid) đậm
đặc, H3BO3 (Boric acid) và một số hóa chất khác.
2.3. Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm: Ảnh hưởng của điều kiện tiền xử lí
bằng enzyme Alcalase đến các tính chất của gelatin

từ da cá tra
Tiến hành thí nghiệm: Da cá tra được rã đơng và
được xử lí bằng enzyme Alcalase theo mô tả của
Zhang et al. (2019) với một số hiệu chỉnh. Các mức
nồng độ enzyme khác nhau lần lượt là 0,006; 0,008 và
0,01 UI/g với 3 mốc thời gian: 45, 60 và 75 phút. Thí
nghiệm được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ phòng
và hỗn hợp được khuấy trên máy lắc OS-2000 (Hàn
Quốc), tỉ lệ da cá: dung dịch enzyme là 1: 2 (w/v).
Sau đó, các mẫu da được bất hoạt enzyme ở 900C
trong 2 phút và rửa sạch, để ráo.
Mẫu da cá tra đã xử lí bằng enzyme Alcalase
được tiếp tục ngâm khuấy trong dung dịch butyl
alcohol để khử lipid theo mô tả bởi Zhang et al.
(2012). Nồng độ dung dịch butyl alcohol là 10%, ở
nhiệt độ phòng trong 24 giờ, tỉ lệ nguyên liệu: dung
dịch (w/v) là l: 10. Sau đó, mẫu được rửa sạch và để
ráo trước tiến hành chiết xuất gelatin
Quá trình chiết xuất gelatin da cá tra trong bể
điều nhiệt (W350, Memmert, Schwabach, Đức)
với tỉ lệ nguyên liệu: nước cất (w/v) là 1:7 ở 70 °C
trong 1 giờ. Sau đó, hỗn hợp được lọc qua 2 lớp
vải lọc và được li tâm để loại bỏ phần cặn bã cịn
sót lại bằng thiết bị Hettich universal 320R (Đức).
Dung dịch gelatin được làm đông tách nước trong
tủ đông (-200C) khoảng 16-18 giờ trước khi sấy ở
60°C (độ ẩm của gelatin đạt 6 - 8%) bằng tủ sấy WTE
Binder (Đức). Mẫu gelatin được nghiền mịn và phân
tích các chỉ tiêu: hiệu suất thu hồi, độ bền gel, nhiệt
độ và thời gian tạo gel, độ nhớt, màu sắc. Sau đó mẫu

tốt nhất được phân tích amino acid và phổ FT-IR. Thí
nghiệm được thực hiện thơng qua 2 nhân tố (nồng
độ enzyme và thời gian xử lí), 3 nghiệm thức, số lần
lặp lại là 3. Khối lượng mẫu cho mỗi bố trí thí nghiệm
là 50 g.
Mẫu đối chứng (tiền xử lý bằng kiềm) được
chuẩn bị theo phương pháp của Lê Thị Minh Thủy và
Hồ Văn Việt (2018) với một số sửa đổi. Da được
ngâm trong dung dịch NaOH 0,1 M với tỉ lệ da: dung

76

dịch là 1:8 (w/v) trong thời gian 1 giờ ở nhiệt độ
phòng, hỗn hợp được lắc liên tục trên máy lắc. Các
thông số cho sự khử lipid và chiết xuất gelatin được
cố định như mẫu xử lí enzyme.
2.4. Phương pháp phân tích

2.4.1. Phân tích thành phần hóa học của ngun
liệu và gelatin
Các chỉ tiêu về thành phần hóa học của nguyên
liệu và gelatin được xác định theo AOAC (2000). Xác
định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng
không đổi (AOAC, 2000 số 934.01), hàm lượng tro
bằng phương pháp đốt (AOAC, 2000 số 942.05), hàm
lượng lipid bằng phương pháp Soxhlet (AOAC, 2000
số 991.36) và hàm lượng protein bằng phương pháp
Kjeldahl (AOAC, 2000 số 954.01).

2.4.2. Hiệu suất thu hồi

Hiệu suất thu hồi gelatin được xác định bằng
phương pháp kiểm tra khối lượng:

2.4.3. Xác định độ bền gel
Độ bền gel (g) của gelatin được xác định theo
phương pháp của Gómez-Guillén et al. (2002), sử
dụng máy phân tích Texture analyze (Model TA.XT,
microsystems, Surrey, Anh) với đầu dò P/0.5S đâm
xuyên vào khối gel gelatin tới độ sâu 4 mm ở tốc độ 1
mm/s. Mẫu gelatin được hịa tan hồn tồn trong
nước cất (6,67% w/v) ở 600C. 15 mL dung dịch
gelatin được đổ vào cốc thủy tinh đáy phẳng có kích
thước 35×45 mm và giữ ở 60C khoảng 16-18 giờ để
hình thành gel.

2.4.4. Xác định độ nhớt gelatin
Sử dụng máy đo độ nhớt Brookfield DV (RVDV11+CP, Mỹ), hịa tan gelatin trong nước nóng ở 600C
trong 10 phút cho gelatin được hịa tan hồn tồn để
đạt nồng độ 6,67% (Jamilah et al., 2011). Tốc độ vòng
quay của đĩa là 100 rpm, thể tích dung dịch gelatin
cho mỗi lần đo là 0,5 mL. Đơn vị của độ nhớt là
mPa.s.

2.4.5. Phân tích thành phần amino acid
Xác định hàm lượng amino acid theo Thuy et al.
(2015): 20 mg bột gelatin được thủy phân trong HCl
có nồng độ 6 M ở 110 0C, 22 giờ trong điều kiện chân
không. Dịch thủy phân được trung hòa bằng dung
dịch NaOH 6 N và 0,6 N v c lc bng b lc

Nông nghiệp và phát triển nông thôn - K 2 - THáNG 12/2020


KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
màng cellulose 0,45 μm (Toyo Roshi Kaisha Ltd.,
Tokyo, Nhật Bản). Hàm lượng amino acid trong dịch
lọc được xác định bằng hệ thống HPLC (LC-10A,
Shimadzu, Kyoto, Nhật Bản) với cột Shimpack
Amino-Li (100 mm x 6.0 mm, Shimadzu) và Shimpack SC- 30/S0504 Li (150 mm x 4.0 mm, Shimadzu).

2.4.6. Đo màu
Đo màu: mẫu bột gelatin được trải đều và đủ dày
trên một tờ giấy trắng và được tiến hành đo màu
bằng thiết bị Colorimeter PCE-CSM 2 (Trung Quốc),
các giá trị L* (độ sáng), a*(màu đỏ đến xanh lá cây)
và b* (màu vàng đến xanh da trời) được khi nhận
(Sae-leaw và Benjakul, 2015). Tổng sự chênh lệch
màu sắc (ΔE) giữa mẫu gelatin và mẫu tiêu chuẩn
được xác định bởi công thức. Mẫu tiêu chuẩn có các
giá trị L* = 93,52; a* = -0,3 và b* = 1,57.

2.4.7. Xác định phổ FTIR của gelatin
Phổ FTIR của các mẫu gelatin được phân tích
bằng thiết bị Bruker Optics ALPHA FT-IR với bước
sóng quang phổ từ 4000 đến 400 cm-1. Dữ liệu được
thu thập bằng chương trình phần mềm OPUS 7.5
(Bruker, Ettlingen, Đức).

2.4.8. Xác định nhiệt độ và thời gian tạo gel
Hút 5 mL dung dịch gelatin có nồng độ là 6,67%

(40°C) cho vào ống nghiệm thủy tinh (1,5x10 cm)
(PYREX, Mỹ). Đặt ống nghiệm vào bể nước lạnh
(8°C), ghim đầu nhiệt kế vào dung dịch gelatin và
rút ra khỏi dung dịch cứ sau 20 giây. Thời gian đầu
nhiệt kế không thể tách ra khỏi khối gelatin được
ghi nhận là thời gian tạo gel. Xác định nhiệt độ tạo
gel được xác định tương tự. Nhiệt độ khi rút đầu
nhiệt kế ra khỏi dung dịch gelatin mà khơng cịn
nhỏ giọt được xem là nhiệt độ tạo gel
(Sinthusamran et al., 2014).
2.5. Phương pháp xử lí số liệu

Số liệu được phân tích bằng phương pháp thống
kê mơ tả (trung bình ± độ lệch chuẩn). Sự khác biệt
của các yếu tố giữa các nghiệm thức được phân tích
bằng ANOVA với mức ý nghĩa 95% và phép thử
Duncan (p < 0,05), bằng chương trình Statistical
Package for the Social Sciences (SPSS) 16.0.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Thành phần hóa học của da cá tra
Chất lượng của gelatin thu nhận được khơng
những phụ thuộc vào các điều kiện xử lí, mà cịn dựa
trên các tính chất của nguồn ngun liệu ban đầu
(Regenstein và Zhou, 2007). Thành phần hóa học của
da cá tra được thể hiện ở bảng 1.
Bảng 1. Thành phần hóa học của da cá tra
(tính theo căn bản ướt)
Chỉ tiêu
Hàm
lượng (%)

Ẩm
61,6±
0,201

Protein
32,7±
0,115

Lipid
3,97±
0,160

Khống
1,06±
0,059

Ghi chú: Số liệu thống kê được trình bày dưới
dạng trung bình ± độ lệch chuẩn với n=3
Số liệu ở bảng 1 cho thấy da cá tra có hàm lượng
protein cao 32,7% và lipid chiếm 3,97%. Hàm lượng
protein trong nguyên liệu cao là yếu tố quan trọng
cho hiệu suất chiết xuất gelatin cao. Mặt khác, hàm
lượng lipid khá cao nên dễ xảy ra sự oxy hóa trong
q trình chiết xuất gelatin, tạo mùi khó chịu và màu
sẫm cho gelatin, ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực (Sae-leaw et al., 2016; Singh et
al., 2017). Do đó, cần loại bỏ các hợp chất nitơ phi
collagen, lipid có trong nguyên liệu trước khi chiết
xuất gelatin (Benjakul et al., 2012).

3.2. Hiệu suất thu hồi gelatin từ da cá tra
Hiệu quả chiết xuất gelatin có liên quan đến loại
nguyên liệu và điều kiện tiền xử lí, chiết xuất gelatin
(Montero và Gómez-Guillén, 2000). Hiệu suất thu hồi
gelatin từ da cá tra được tiền xử lí với các chế độ
enzyme khác nhau được trình bày ở bảng 2.

Bảng 2. Hiệu suất thu hồi, độ gel và độ nhớt của gelatin da cá tra
Nồng độ enzyme (UI/g) Hiệu suất thu hồi
Độ gel (g)
Độ nhớt (mPa.s)
thi gian (phỳt)
(%)
12,12,04e
176,011,6bc
15,00,252a
i chng
160,510,8cd
9,330,321f
11,60,523e
45
de
de
0,006
12,50,170
146,86,75
12,30,757b
60
16,80,622b
136,09,86e

10,30,436e
75
12,60,636de
197,45,57a
11,80,306bc
0,008
45
cd
ab
14,30,523
190,72,11
14,70,200a
60

Nông nghiệp và phát triển nông thôn - KỲ 2 - TH¸NG 12/2020

77


KHOA HỌC CƠNG NGHỆ

0,01

75
45
60
75

19,3±0,509a
14,9±0,212bc

16,5±0,453b
20,0±1,12a

152,5±8,86de
199,7±18,7a
185,9±6,78ab
153,1±6,18de

11,0±0,416cde
12,0±0,513bc
14,1±0,808a
11,0±0,666ed

Ghi chú: Số liệu thống kê trình bày dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn (n = 3), những chữ cái (a, b, c
và d) khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
Hiệu suất thu hồi gelatin tăng đáng kể khi tăng
nồng độ enzyme Alcalase và kéo dài thời gian tiền xử
lí (Bảng 2). Tỉ lệ thu hồi gelatin cao gấp 1,04-1,65 lần
so với mẫu đối chứng (phương pháp kiềm). Sản
lượng gelatin thu hồi được trong nghiên cứu này cao
hơn đối với các nghiên cứu trước đây của Koli et al.
(2014) thì hiệu suất thu hồi chỉ đạt 7,8% khi thực hiện
tiền xử lí da cá tra trong dung dịch NaOH (0,2%),
sulphuric acid (0,2%) và citric acid (0,1%). Một
nghiên cứu khác của Lê Thị Minh Thủy và Nguyễn
Văn Thơm (2019) đã đề cập gelatin đạt hiệu suất
13,1% khi da cá tra được nấu chiết ở cùng mốc 70°C,
1 giờ. Kết quả này cũng tương tự như số liệu được
công bố bởi Jiang (2013), hiệu suất thu nhận gelatin
từ vảy cá chép tăng dần khi tăng thời gian thủy phân

và tăng tỉ lệ enzyme alkaline protease bổ sung. Việc
bổ sung Alcalase với nồng độ cao và thời gian dài có
thể làm protein bị thủy phân thành các mạch peptide
ngắn (Liaset et al., 2000; Zhang et al., 2019), tạo
thuận lợi cho quá trình chiết xuất gelatin, mặt khác
sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng hình thành mạng
lưới gel của gelatin.
3.3. Độ gel và độ nhớt của gelatin
Cường độ gel và độ nhớt của gelatin là những
tính chất vật lí quan trọng của gelatin (Karim và
Bhat, 2009). Đặc tính gel của gelatin chịu ảnh hưởng
bởi thành phần amino acid và chiều dài chuỗi
polypeptide (Muyonga et al., 2004b). Trong khi đó,
độ nhớt chủ yếu phục thuộc vào khối lượng phân tử
của gelatin (Boran và Regenstein, 2009). Theo kết
quả được trình bày ở bảng 2, các mẫu da cá tra được
tiền xử lí bằng enzyme với 2 nồng độ là 0,008 UI/g và
0,01 UI/g trong khoảng thời gian xử lí từ 45 đến 60
phút đều cho kết quả độ gel gelatin cao (từ 185,87
đến 197,37 g) và cao hơn độ gel của mẫu đối chứng
(176 g), còn dung dịch gelatin có độ nhớt dao động
từ 11,8-14,7 mPa.s và đạt cao nhất ở 1 giờ tiền xử lí
enzyme. Những số liệu này vẫn cao hơn khi so sánh
với kết quả độ bền gel được công bố bởi Lê Thị Minh
Thủy và Hồ Văn Việt (2018), gelatin từ da cá tra đạt
độ gel 151-166 g. Ngoài ra, da cá tra được nấu chiết ở

78

nhiệt độ 70º0C, 1 giờ cho độ bền gel là cao nhất 149 g

(Lê Thị Minh Thủy và Nguyễn Văn Thơm, 2019). Độ
gel và độ nhớt của gelatin có khuynh hướng giảm
dần với thời gian tiền xử lí đạt 75 phút. Kéo dài thời
gian tiền xử lí làm protein bị thủy phân dẫn đến tỉ lệ
các chuỗi peptide có trọng lượng phân tử cao cũng ít
hơn và khả năng hình thành gel và độ nhớt của
gelatin sẽ giảm xuống (Zhang et al., 2019).
3.4. Nhiệt độ và thời gian tạo gel của gelatin
Nhiệt độ và thời gian tạo gel của gelatin thu
được từ các mẫu da cá tra được tiền xử lí enzyme
được trình bày ở bảng 3
Bảng 3. Nhiệt độ và thời gian tạo gel của gelatin
Nồng độ enzyme
Thời gian tạo
Nhiệt độ tạo
(UI/g) - thời gian
gel
gel (°C)
(phút)
(phút)
15,5±0,656a
2,07±0,126b
Đối chứng
13,0±0,200cd
3,80±0,087a
45
de
12,9±0,404
0,006
3,71±0,150a

60
12,4±0,173e
4,14±0,292a
70
13,3±0,252cd
2,12±0,168b
45
b
14,1±0,208
2,42±0,092b
0,008
60
12,9±0,458de
4,02±0,500a
70
13,6±0,115bc
2,15±0,321b
45
bc
13,6±0,200
2,22±0,633b
0,01
60
12,5±0,351e
2,47±0,383b
70

Ghi chú: Số liệu thống kê trình bày dưới dạng
trung bình ± độ lệch chuẩn (n = 3), những chữ cái (a,
b, c và d) khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự

khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
Hai mẫu da cá tra được tiến hành tiền xử lí
enzyme trong cùng 60 phút cho kết quả nhiệt độ và
thời gian tạo gel cao lần lượt là 14,1°C và 2,42 phút
(0,008 UI/g) và 13,6°C và 2,22 (0,01 UI/g). Kết quả
này cao hơn đối với nghiên cứu của Ratnasari và
Firlianty (2016), đã xác định nhiệt độ tạo gel của
gelatin trên da cá tra là 11,67°C, da cá trê trắng là
10°C và da cá lóc là 10,67°C. Ngoài ra, 13,06°C là
nhiệt độ tạo gel của gelatin từ da cá tra trong nghiên
cứu của Chavan et al. (2018). Nhit to gel gim

Nông nghiệp và phát triển nông thôn - K 2 - THáNG 12/2020


KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
dần và thời gian tạo gel tăng dần khi tăng thời gian
tiền xử lí nguyên liệu ở cùng nồng độ enzyme, vì tỉ lệ
các chuỗi peptide có trọng lượng phân tử thấp có
trong gelatin là rất cao khi điều kiện tiền xử lí
enzyme tăng (thời gian và nồng độ enzyme) do quá
trình thủy phân protein (Liaset et al., 2000; Zhang et
al., 2019) nên làm giảm khả năng đông kết và làm

cho gelatin tạo gel lâu hơn (Kittiphattanabawon et al.,
2010).
3.5. Màu sắc của sản phẩm gelatin
Khả năng ứng dụng vào thực phẩm của gelatin
phụ thuộc khá nhiều vào màu sắc (Zhang et al.,
2019). Sự thay đổi màu sắc của gelatin được trình bày

ở bảng 4.

Bảng 4. Màu sắc của bột gelatin từ da cá tra ở các điều kiện tiền xử lí enzyme
Nồng độ enzyme (UI/g)
ΔE*
L*
a*
b*
- thời gian (phút)
80,0±0,895a
3,79±0,060a
17,8±0,372a
21,5±0,503e
Đối chứng
80,0±0,382a
3,38±0,055b
17,4±0,438ab
22,5±0,662e
45
ab
b
ab
79,2±0,728
0,006
3,38±0,062
17,5±0,374
23,8±0,428cd
60
78,1±0,517b
3,79±0,180a

15,5±0,396d
23,5±0,377d
75
79,1±0,785ab
3,58±0,491ab
17,6±583ab
24,0±0,351bcd
45
ab
b
c
79,0±0,343
3,31±0,088
16,6±0,139
23,4±0,347d
0,008
60
76,9±0,956c
3,25±0,087b
16,5±0,257c
25,0±0,774ab
75
78,4±0,216b
3,31±0,276b
17,7±0,336ab
24,5±0,317abc
45
ab
b
bc

78,7±1,01
3,36±0,085
17,0±0,621
23,9±0,994cd
0,01
60
75,6±0,226d
3,54±0,252ab
15,6±0,336d
25,5±0,331a
75

Ghi chú: Số liệu thống kê trình bày dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn (n = 3), những chữ cái (a, b, c
và d) khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
Giá trị độ sáng L* của phần lớn các mẫu gelatin
khác biệt không quá lớn và tương tự với màu sắc của
mẫu đối chứng (đều lớn hơn 78), các chỉ số a*, b*
cũng tương tự, chỉ có gelatin thu được với chế độ tiền
xử lí ở mức thời gian cao nhất (75 phút) ở cả hai nồng
độ enzyme lần lượt là 0,008 UI/ g và 0,01 UI/g có giá
trị L* thấp (76,93 và 75,55) và khác biệt có ý nghĩa so
với các trường hợp khác. Do đó, sự khác biệt về màu
sắc (ΔE) của hai mẫu này cũng cao hơn so với các
mẫu khác lần lượt là 24,98 và 25,50. Sự giảm độ sáng
của bột gelatin có thể do q trình tiền xử lí da cá tra
trong thời gian dài và nồng độ enzyme cao sẽ làm cắt
mạch protein thành các phân tử có kích thước ngắn,
đồng thời các amino acid tự do được giải phóng ra có
thể tham gia phản ứng hóa nâu khơng enzyme
(maillard) với các nhóm khác như đường khử,

carbohydrate trong nguyên liệu thô trong khi chiết
xuất gelatin (Schrieber và Gareis, 2007; Zhang et al.,
2018) và gây sẫm màu cho gelatin. Khi so sánh với
các nghiên cứu đã công bố, giá trị L* cao hơn các kết
quả được đưa ra bởi Ratnasari et al. (2013) với giá trị
L* của gelatin da cá tra là 64,67, cịn trong thí
nghiệm của Jamilah et al. (2011) thì L* đạt 68,69.
Qua đó cho thấy, màu sắc của gelatin từ da cá tra với
các chế độ tiền xử lí bằng enzyme Alcalase khơng có

sự thay đổi lớn và tương tự với màu sắc của mẫu đối
chứng.
Như vậy, thông qua các chỉ tiêu đã được đề cập ở
trên thì mẫu gelatin từ da cá tra được tiền xử lí bằng
enzyme Alcalase có nồng độ 0,01 UI/g trong 1 giờ
khơng những có các tính chất tốt và tương tự như
mẫu đối chứng mà cịn có hiệu suất thu hồi cao hơn
mẫu đối chứng (1,36 lần). Vì thế, gelatin với chế độ
tiền xử lí enzyme Alcalase có nồng độ 0,01 UI/g, 1
giờ được lựa chọn để phân tích phổ FT-IR và amino
acid.
3.6. Phổ FT-IR của gelatin
Phổ FT-IR của các mẫu gelatin từ da cá tra được
tiền xử lí bởi enzyme Alcalase (0,01 UI/g, 1 giờ) và
phương pháp kiềm (mẫu đối chứng) được trình bày ở
hình 1. Cả hai mẫu gelatin thu nhận được theo hai
phương pháp khác nhau có phổ FT-IR tương tự nhau
về bước sóng tại vùng amide A lần lượt là 3415 cm-1
(tiền xử lí enzyme) và 3422 cm-1 (xử lí kiềm) và đỉnh
amide I (đại diện cho liên kết giữa nhóm -C=O- với

nhóm COO-) đặc trưng cho cấu trúc cuộn (cấu trúc
bậc II) của các mẫu gelatin cũng được quan sát ở các
bước sóng lần lượt là 1686 cm-1 và 1691 cm-1. Bên
cạnh đó, gelatin từ da được tiền xử lí enzyme cho

N«ng nghiƯp và phát triển nông thôn - K 2 - THáNG 12/2020

79


KHOA HỌC CƠNG NGHỆ
đỉnh amide II (đại diện cho nhóm -NH kết hợp với
nhóm -CN) hấp thụ ở bước sóng 1527 cm-1 và 1530
cm-1 đối với mẫu được xử lí kiềm. Hầu như khơng có
sự khác biệt trong cấu trúc xoắn ba của gelatin thu
nhận được từ cả hai phương pháp enzyme và hóa học

a

thơng qua đỉnh amide III và đều được xác định ở
bước sóng 1241 cm-1. Thơng qua các dữ liệu đo
quang phổ FT-IR, gelatin được sản xuất theo phương
pháp tiền xử lí bằng enzyme Alcalase có các nhóm
chức năng gần với phương pháp xử lí kiềm.

b

Hình 1: Phổ FT-IR của gelatin da cá tra theo phương pháp tiền xử lí enzyme Alcalase (a) và tiền xử lí kiềm (b)
3.7. Thành phần amino acid của gelatin
Thành phần amino acid của hai mẫu gelatin da

cá tra được sản xuất theo phương pháp tiền xử lí
bằng enzyme Alcalase (nồng độ enzyme 0,01 UI/g,
60 phút) và phương pháp kiềm được thể hiện trong
bảng 5.
Bảng 5. Thành phần amino acid (đơn vị/1000 đơn vị)
của gelatin da cá tra
Phương pháp tiền xử
Thành phần
lí xử lí
STT
amino acid
Enzyme
Kiềm
1
Aspartic acid
46
46
2
Threonine
26
27
3
Serine
32
33
4
Glutamic acid
76
75
5

Glycine
341
346
6
Alanine
91
91
7
Valine
25
24
8
Cysteine
2
2
9
Methionine
10
10
10
Tryptophan
ND
ND
11
Isoleucine
7
6
12
Leucine
29

27
13
Tyrosine
3
2
14
Phenylalanine
16
16
15
Hydrolysine
6
7
16
Lysine
29
29
17
Histidine
5
5
18
Arginine
56
56
19
Hydroxyproline
89
87
20

Proline
111
111

Ghi chú: ND: Khơng phát hiện

80

Hầu như khơng có sự khác biệt về thành phần
amino acid giữa hai mẫu gelatin của hai phương pháp
tiền xử lí bằng enzyme và kiềm (Bảng 5), 3 loại
amino acid chiếm tỉ lệ cao trong gelatin là glycine,
proline và hydroxyproline. Giống với kết quả được
công bố bởi Sinthusamran et al. (2014) hàm lượng
glycine, proline và hydroxyproline lần lượt chiếm
334, 116-118, 82-84 (đơn vị/1000 đơn vị). Zhang et al.
(2019) cũng báo cáo gelatin từ da cá nhám góc được
sản xuất bằng enzyme Alcalase có glycine (31,6%)
proline (10%) và hydroxyproline (7,9%). Bởi vì proline
và hydroxyproline chịu trách nhiệm cho sự ổn định
cấu trúc chuỗi xoắn ba của chuỗi collagen thông qua
liên kết hydrogen giữa các phân tử nước tự do và
nhóm hydroxyl của chúng nên làm tăng độ gel
gelatin (Fernandez-Diaz et al., 2001). Như vậy, thành
phần amino acid ít bị ảnh hưởng bởi các phương
pháp tiền xử lí trong nghiên cứu này.
3.8. Thành phần hóa học của gelatin
Thành phần hóa học của sản phẩm gelatin được
chiết xuất từ da cá tra theo phương pháp tiền xử lí
enzyme và kiềm được thể hiện ở bảng 6.

Bảng 6 thể hiện thành phần hóa học của sản
phẩm gelatin theo 2 phương pháp khác nhau. Hàm
lượng protein của sản phẩm gelatin thu nhận được
khi da cá tra được tiền xử lí bởi enzyme và kiềm lần
lượt là 90,5% và 91,2%, hàm lượng lipid và khoáng đều
thấp hơn 0,03%. Theo Benjakul et al. (2009) hàm
lượng khoáng dưới 0,5% cho gelatin có chất lượng
cao. Jamilah et al. (2011) cũng đã cơng bố kết quả
tương tự, gelatin có tỉ lệ các thành phần ẩm, protein
và khoáng lần lượt là 7,29%, 80,02% v 0,08%.

Nông nghiệp và phát triển nông thôn - KỲ 2 - TH¸NG 12/2020


KHOA HỌC CƠNG NGHỆ
Bảng 6. Thành phần hóa học của sản phẩm gelatin
Chỉ tiêu

Ẩm

Protein
a

Lipid
a

Khoáng
a

0,024±0,002a

0,025±0,003a

Phương pháp Enzyme

7,01±0,383

90,5±0,935

0,017±0,003

Phương pháp kiềm

6,61±0,295a

91,2±0,808a

0,018±0,003a

Ghi chú: Số liệu thống kê trình bày dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn (n = 3), những chữ cái (a, b, c
và d) khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
4. KẾT LUẬN
Phương pháp tiền xử lí da cá tra bằng enzyme
Alcalase với nồng độ enyme 0,01 UI/g trong 1 giờ ở
nhiệt độ phòng và được chiết xuất ở 70°C trong 1 giờ
là thích hợp nhất để sản xuất gelatin, gelatin thu
nhận được có các tính hóa lý tương tự như phương
pháp kiềm. Hơn nữa, phương pháp tiền xử lí bằng
enzyme cho hiệu quả thu hồi gelatin tốt (16,5%) và
cao gấp 1,36 lần so với việc sản xuất gelatin bằng
phương pháp kiềm (12,1%). Qua đó cho thấy, tiềm

năng sản xuất gelatin bằng phương pháp tiền xử lí
ngun liệu bởi enzyme Alcalase là rất lớn và có thể
thay thế phương pháp kiềm.
LỜI CẢM ƠN

Đề tài này được tài trợ bởi Dự án Nâng cấp
Trường Đại học Cần Thơ VN14-P6 bằng nguồn vốn
vay ODA từ Chính phủ Nhật Bản.

6. FAO, 2019. Viet Nam on track for USD 2
billion annual pangasius export target as high prices
continue, ngày truy cập 6/02/2020. Địa chỉ:
/>7. Fernandez-Diaz, M. D., Montero, P. and
Gomez-Guillen, M. C. (2001). Gel properties of
collagens from skins of cod (Gadus morhua) and
hake (Merluccius merluccius) and
their
modification by the co-enhancers magnesium
sulphate, glycerol and
transglutaminase. Food
Chemistry. 74(2): 161-167.
8. Gómez-Guillén, M. C., Turnay, J., FernándezDíaz, M. D., Ulmo, N., Lizarbe, M. A. and Montero,
P. (2002). Structural and physical properties of
gelatin extracted from different marine species: A
comparative study. Food Hydrocolloids. 16(1): 25-34.

1. AOAC, 2000. In: Horwitz, W (Ed.). Official
methods of analysis of the Association of Offical
Analytical chemists, 17th. Washington DC. USA.

9. Ismail, N. and Wan A Latiff, W. N. F. (2019).
Effect of Pre-Treatment on Physical Properties and
Sensory Attributes of Gelatin Extracted from Sutchi
Catfish (Pangasius sutchi) Skin. Scientific Research
Journal. 16(2): 59-76.

2. Benjakul, S., Nalinanon, S. and Shahidi, F.
(2012). Fish collagen. In: Simpson, B. K. (Ed.). Food
Biochemistry and Food Processing, 2rd. John Wiley
& Sons, Inc, New York, pp. 369–370.

10. Jamilah, B., Tan, K. W., Umi Hartina, M. R.
and Azizah, A. (2011). Gelatins from three cultured
freshwater fish skins obtained by liming process.
Food Hydrocolloids. 25(5): 1256-1260.

3. Benjakul, S., Oungbho, K., Visessanguan, W.,
Thiansilakul, Y. and Roytrakul, S. (2009).
Characteristic of gelatin from the skins of bigeye
snapper, Priacanthus tayenus and Priachanthus
macracantus. Food Chemistry. 116: 445-451.

11. Jiang, L. (2013). Preparation of fish-scale
gelatins
by
mild
hydrolysis
and
their
characterization. Journal of Polymers and the

Environment. 21(2):564-567.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

4. Boran, G. and Regenstein, J. M. (2009).
Optimization of gelatin extraction from silver carp
skin. Journal of Food Science. 74(8): 432-441.

12. Karim, A. A. and Bhat, R. (2009). Fish
gelatin: Properties, challenges, and prospects as an
alternative
to
mammalian
gelatins.
Food
Hydrocolloids. 23(3): 563-576.

5. Chavan, R. R., Dora, K. C., Koli, J. M.,
Chowdhury, S., Sahu, S. and Talwar, N. A. (2018).
Optimization of Fish Gelatin Extraction from
Pangasianodon hypophthalmus and Protonibea
diacanthus Skin and Bone. International Journal of
Pure Applied Bioscience. 6(2): 1195-1209.

13. Kittiphattanabawon, P., Benjakul, S.,
Visessanguan, W. and Shahidi (2010). Comparative
study on characteristics of gelatin from skin of
brownbanded bamboo shark and blacktip shark as
effected
by

extraction
conditions.
Food
Hydrocolloids. 24(2-3): 164-171.

Nông nghiệp và phát triển nông thôn - K 2 - TH¸NG 12/2020

81


KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
14. Koli, J. M., Sagar, B. V., Kamble, R. S. and
Sharangdhar S., T. (2014). Functional properties of
gelatin extracted from four different types of fishes.
A comparative study. Indian Journal of Fundamental
and Applied Life Sciences. 4(4): 322-327.
15. Lê Thị Minh Thủy và Hồ Văn Việt (2018).
Ảnh hưởng của thời gian bảo quản nguyên liệu đến
chất lượng của gelatin chiết rút từ da cá tra
(Pangasianodon hypophthalmus). Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. Số chuyên đề: Thủy sản.
54(2): 227-233.
16. Lê Thị Minh Thủy và Nguyễn Văn Thơm
(2019). Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp xử
lí và điều kiện chiết rút đến chất lượng của gelatin từ
da cá tra (Pangasianodon hypophthalmus). Tạp chí
Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản. 4: 130-138.
17. Liaset, B., Lied, E. and Espe, M.
(2000). Enzymatic hydrolysis of by-products from the
fish-filleting industry; chemical characterisation and
nutritional evaluation. Journal of the Science of Food

and Agriculture. 80(5): 581-589.
18. Mahmoodani, F., Ardekani, V. S., Fern, S. S.,
Mohamad Yusop, S. and Babji, A. S., 2014.
Optimization of extraction and physicochemical
properties of gelatin from pangasius catfish
(pangasius sutchi) skin. Sains Malaysiana. 43(7):
995-1002.
19. Montero, P. and Gómez-Guillén, M. C.
(2000).
Extracting
conditions
for
megrim
(Lepidorhombus boscii) skin collagen affect
functional properties of the resulting gelatin. Journal
of Food Science. 65(3): 434-438.

characterization of gelatin from different fresh water
fishes as alternative sources of gelatin. International
Food Research Journal. 20(6): 3085-3091.
24. Regenstein, J. M. and Zhou P. (2007).
Collagen and Gelatin from Marine By-Products. In:
Shahidi, F. (Ed.). Mazimising the Value of Marine
By-Products, 1st.Woodhead Publishing Limited,
Cambridge, pp. 279-303.
25. Sae-leaw, T. and Benjakul, S. (2015). Physicochemical properties and fishy odour of gelatin from
seabass (Lates calcarifer) skin stored in ice. Food
Bioscience. 10: 59-68.
26. Sae-leaw, T., Benjakul, S., O'brien, N. M. and
Kishimura, H. (2016). Characteristics and functional

properties of gelatin from seabass skin as influenced
by defatting. International Journal of Food Science &
Technology. 51(5): 1204-1211.
27. Schrieber, R. and Gareis, H. (2007). Gelatine
Hand-book: Theory and Industrial Practice. Wi-leyVCH GmbH & Co, Weinhem, Germany, pp. 334.
28. Singh, P. and Benjakul, S. (2017). Extraction
and characterisation of gelatin from the skin of
striped catfish (Pangasianodon hypophthalmus) and
studies on its colour improvement. African Journal of
Biotechnology. 16(1): 1-9.
29. Singh, P., Benjakul, S., Maqsood, S. and
Kishimura, H. (2011). Isolation and characterisation
of collagen extracted from the skin of striped catfish
(Pangasianodon hypophthalmus). Food Chemistry.
124(1): 97-105.

20. Muyonga, J., Cole, C. G. and Duodu, K.
(2004b). Extraction
and
physico-chemical
characterisation of Nile perch (Lates niloticus) skin
and bone gelatin. Food Hydrocolloids. 18(4): 581-592.

30. Sinthusamran, S., Benjakul, S. and
Kishimura, H. (2014). Characteristics and gel
properties of gelatin from skin of seabass (Lates
calcarifer) as influenced by extraction conditions.
Food Chemistry. 152: 276-284.

21. Nalinanon, S., Benjakul, S., Visessanguan, W.

and Kishimura, H. (2008). Improvement of gelatin
extraction from bigeye snapper skin using pepsinaided process in combination with protease inhibitor.
Food Hydrocolloids. 22(4): 615-622.

31. Thuy, L. T. M., Dat, N. T., Quynh, N. D. and
Osako, K. (2015). The effect of preparation
conditions on the properties of gelatin film from
horse mackerel (Trachurus japonicus) scale. Can
Tho University Journal of Science. 1: 39-46.

22. Ratnasari, I. and Firlianty. (2016).
Physicochemical characterization and skin gelatin
rheological of four freshwater fish as alternative
gelatin source. AACL Bioflux. 9(9): 1196-1207.

32. VASEP, 2020. Xuất khẩu cá tra nửa đầu năm
2020, ánh sáng tại thị trường Singgapore và Anh.
Ngày
truy
cập
15/8/2020,
địa
chỉ
/>
23. Ratnasari, I. and Yuwono, S. S., Nusyam, H.
and Widjanarko, S. B. (2013). Extraction and

82

N«ng nghiệp và phát triển nông thôn - K 2 - TH¸NG 12/2020

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
33. Zhang, Q. X., Fu, R. J., Yao, K., Jia, D.Y., He,
Q. and Chi, Y. L. (2018). Clarification effect of
collagen hydrolysate clarifier on chrysanthemum
beverage. LWT-Food Science and Technology. 91:
70-76.
34. Zhang, J., Duan, R., Wang, Y., Yan, B. and
Xue, W. (2012). Seasonal differences in the
properties of gelatins extracted from skin of silver

(Hypophthalmichthys
Hydrocolloids. 29(1):100-105.

carp

molitrix).

Food

35. Zhang, Y., Dutilleul, P., Li, C. and Simpson,
B. K. (2019). Alcalase-assisted production of fish skin
gelatin rich in high molecular weight (HMW)
polypeptide chains and their characterization for film
forming capacity. LWT - Food Science and
Technology. 110: 117-125.

THE EFFECT OF PRETREATED METHOD BY ALCALASE ENZYME ON THE GELATIN QUALITY
FROM STRIPED CATFISH SKIN (Pangasianodon hypophthalmus)

Nguyen Van Thom1, Le Thi Minh Thuy1
1

College of Aquaculture and Fisheries, Can Tho University
Email:
Summary

The purpose of this research was to replace alkaline by Alcalase enzyme during pretreatment process on
the quality of gelatin from striped catfish skin through gel strength, viscosity, setting temperature and time
for gelation, colour, FT-IR spectra, amino acid as well as gelatin yield was conducted. According to the
results, the recovery yield of gelatin from pretreated skin by enzyme method was significantly higher than
that of the control sample (alkaline method). Gelatin product was pretreated in enzyme condition at the
concentration of 0.01 UI/g enzyme for 60 minutes had the best qualities, gel strength of gelatin reached to
185.9 g and its viscosity got 14.1 mPa.s and gelatin recovery yield was 16.5%, these properties were similar
to the control sample. The analysis of FT-IR spectra and amino acid also showed, there was not different
about the fuctional group and amino acid composition of gelatin from striped catfish skin pretreated by
Alcalase enzyme and alkaline. Hence, the method of using enzyme could be use as an alternative method
for that of alkaline to pretreat skin for gelatin production and potential opportunity for replacing chemical by
enzyme, which still ensured the quality of gelatin and limited the environmental pollution because of
chemical substance’s releasing.
Keywords: Amino acid, enzyme Alcalase, FT-IR spectra, gel strengh, recovery yield, Striped catfish skin.

Người phản biện: TS. Đỗ Văn Nam
Ngày nhận bài: 14/8/2020
Ngày thơng qua phản biện: 15/9/2020
Ngày duyệt đăng: 22/9/2020

N«ng nghiệp và phát triển nông thôn - K 2 - TH¸NG 12/2020

83