Nghiên cứu ứng dụng enzyme protease trong chế biến bột protein thủy phân từ phụ phẩm cá tra sử dụng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP

ĐẶNG MINH HIỀN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME
PROTEASE TRONG CHẾ BIẾN BỘT PROTEIN
THỦY PHÂN TỪ PHỤ PHẨM CÁ TRA SỬ DỤNG
LÀM MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI SINH VẬT

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP

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

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME
PROTEASE TRONG CHẾ BIẾN BỘT PROTEIN
THỦY PHÂN TỪ PHỤ PHẨM CÁ TRA SỬ DỤNG
LÀM MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI SINH VẬT

NGHIÊN CỨU SINH
ĐẶNG MINH HIỀN
MSNCS: P1114001

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGS.TS. NGUYỄN CÔNG HÀ

2021


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CẢM ƠN
Luận án nghiên cứu được hồn thành tại bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm,
khoa Nơng nghiệp, trường Đại học Cần Thơ. Để hồn thành được luận án này
nhờ vào sự nỗ lực của chính tác giả và sự giúp đỡ vô cùng quý báo của giáo
viên hướng dẫn, các thầy cô, Cơ quan công tác, Công ty Caseamex, Công ty
CP thủy sản Đại Đại Thành, Cơng ty 404, gia đình và bạn bè.
Tơi thật lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:
PGs. Ts. Nguyễn Cơng Hà đã tận tình hướng dẫn, Trao đổi, động viên và
giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn để hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Q thầy, cơ bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh
học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt kiến thức trong suốt quá
trình học tập.
Các cán bộ phịng thí nghiệm bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm và phịng thí
nghiệm Sinh học đất, bộ mơn Khoa học đất đã tạo điều kiện cho tơi hồn
thành luận văn.
Q Cơng ty GEPIMEX 404, Công ty CP thủy sản Đại Đại Thành,
Caseamex đã tạo điều kiện cho tơi có được ngun liệu để làm thí nghiệm và
hồn thành luận văn.
Cám ơn tất cả bạn bè, anh chị em lớp cao học Cơng nghệ thực phẩm

khóa 19, 20, 21, các em sinh viên đại học Cơng nghệ thực phẩm khóa 38, 39
đã giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện đề tài.
Đặc biệt, cám ơn gia đình và q thầy cơ đã ủng hộ, động viên, khích lệ
và cũng là điểm tựa vững chắc cho tôi trong suốt thời gian học tập.
Xin chân thành cám ơn!
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2021
Nghiên cứu sinh
Đặng Minh Hiền

Ngành Công nghệ Thực phẩm

i

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

TÓM TẮT
Cá tra dầu (Pangasius hypophthalmus) được biết đến là một trong những mặt hàng
xuất khẩu chủ lực của Việt Nam với phi lê là sản phẩm chính của ngành chế biến
cá tra được ưa chuộng tại nhiều quốc gia trên thế giới. Một số nghiên cứu đã được
tiến hành về quá trình thủy phân các sản phẩm phụ của cá bằng cách sử dụng
enzyme; các nghiên cứu tập trung vào việc cải thiện mức độ thủy phân để cải thiện
hoạt động chống oxy hóa của chúng; nghiên cứu quá trình thủy phân các sản phẩm
phụ của cá tra bằng cách sử dụng nhiều protease và động học thủy phân. Cho đến
nay, chưa có thơng tin nào về việc thủy phân thịt vây và máu cá tra bằng các enzym
protease (bromelain, papain, neutrase) để ứng dụng ni cấy vi sinh vật. Ngồi ra,

nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên cho thấy động học thủy phân của các
enzyme này trên hai cơ chất và xu hướng thay đổi của hàm lượng acid amin trong
quá trình thủy phân protease liên quan đến sự phát triển của vi sinh vật. Vì vậy,
nghiên cứu ứng dụng enzyme protease trong chế biến bột protein thủy phân từ phụ
phẩm cá tra sử dụng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật đã được thực hiện với ba
nội dung bao gồm: (1) Nội dung 1: tách hàm lượng mỡ trong thịt dè cá, tiến hành
thí nghiệm thủy phân trên phụ phẩm thịt dè cá bằng các enzyme bromelain, papain
và neutrase, dung dịch thủy phân đem sấy phun thu sản phẩm bột protein thủy
phân; (2) Nội dung 2: các thử nghiệm được thực hiện tương tự như nội dung 1
trên phụ phẩm máu cá tra; (3) Nội dung 3: tiến hành nuôi cấy vi sinh vật (vi
khuẩn Bacillus subtilis và nấm mốc Aspergillus oryzae) trên các môi trường là
sản phẩm tối ưu của thử nghiệm thủy phân protein thịt dè cá và máu cá.
Sau quá trình thực hiện, nghiên cứu đã ghi nhận các kết quả như sau: (1) Nội
dung 1: kết quả cho thấy phụ phẩm thịt dè cá tra được tách béo bởi dung dịch
NaHCO3 ở nồng độ 0,2%, có khả năng tách béo tốt nhất, hiệu suất thủy phân
của các enzyme hiệu quả ở tỷ lệ khối lượng enzyme và cơ chất là 2,25 mg
enzyme (mgE)/1,17 g protein (gPro) đối với enzyme bromelain, 1,5
mgE/1,17gPro đối với enzyme papain và 0,625 mgE/0,975 gPro đối với
enzyme neutrase; bên cạnh đó, hiệu suất thủy phân tyrosin và đạm amin bằng
enzyme bromelain ở thời điểm 240 phút tương ứng 65,25% và 71,02%, của
enzyme papain là 57,74% và 67,22%, enzyme neutrase là 42,69% và 52,51%;
hàm lượng acid amin tự do tăng theo thời gian thủy phân đồng thời bởi 3
enzyem, lượng acid amin tự do thủy phân bromelain > papain > neutrase. (2)
Nội dung 2: Đối với phụ phẩm máu cá tra được tách béo bởi dung dịch
NaHCO3 ở nồng độ 0,2%, có khả năng tách béo tốt nhất; hiệu suất thủy phân
của các enzyme hiệu quả ở tỷ lệ khối lượng enzyme và cơ chất là 2,1 mg
enzyme (mgE)/0,69 g protein (gPro) đối với enzyme bromelain, 1,2
mgE/0,598 gPro đối với enzyme papain và 0,7 mgE/0,690 gPro đối với
Ngành Công nghệ Thực phẩm

ii

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

enzyme neutrase; bên cạnh đó, hiệu suất thủy phân tyrosine và đạm amin bằng
enzyme bromelain ở thời điểm 240 phút tương ứng 95,93% và 75,65%, của
enzyme papain là 76,62% và 70,91%, enzyme neutrase là 59,17% và 63,65%.
Hàm lượng acid amin tự do tăng theo thời gian thủy phân đồng thời bởi 3
enzyme, lượng acid amin tự do thủy phân bromelain > papain > neutrase. (3)
Nội dung 3: Các sản phẩm thủy phân từ thịt dè và máu cá tra đã được sử dụng
làm môi trường dinh dưỡng nuôi chủng vi khuẩn Bacillus subtilis và nấm mốc
Aspergillus oryzae cho thấy hiệu quả tốt hơn so với môi trường peptone
thương mại thông qua đường cong tăng trưởng và khả năng sinh tổng hợp
protease của các vi sinh vật này trên các mơi trường thử nghiệm.

Từ khóa: bromelain, papain, neutrase, phụ phẩm cá tra, thủy phân, dịch thủy
phân protein.

Ngành Công nghệ Thực phẩm

iii

Khoa Nông Nghiệp

Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

ABSTRACT
Catfish (Pangasius hypophthalmus) is known as one of the mainly export
products of Vietnam with fillets being the main product of pangasius
processing, which is popular in many countries around the world. A few
studies have been conducted on the enzymatic hydrolysis of fish by-products
using enzyme; the studies were focusing on improving degree of hydrolysis in
order to improve their antioxidant activity; study the hydrolysis of channel
catfish by-products by using multiple proteases and hydrolysis kinetics. Until
now, no information has been reported on hydrolysis of fin meat and blood of
catfish by protease enzymes (bromelain, papain, neutrase) for application of
cultural microorganism. In addition, this study is the first to show hydrolysis
kinetics of enzymes on two substrates and the acid amin content pattern
changes during protease hydrolysis connecting to develope of microorganism.
Therefore, the study on the application of protease enzyme in processing
hydrolyzed protein powder from pangasius by-products used as microbial
culture medium was carried out with three contents including: (1) Content 1:
defatted in fish fin meat, hydrolysis experiment was proceeded on catfish byproducts by enzymes bromelain, papain and neutrase, the hydrolysate was
spray-dried to obtain hydrolyzed protein powder; (2) Content 2: the tests were
performed similarly to content 1 on catfish blood by-product; (3) Content 3:
Culturing microorganisms (Bacillus subtilis and Aspergillus oryzae) on the
media was the optimal product of the experiment of hydrolysis of protein fin
meat and fish blood.
After the conducted experiment, the research has recorded the following
results: (1) Content 1: the results showed that pangasius belly by-products
were defatted by NaHCO3 solution at a concentration of 0,2%, possibly fat
separation the best; the hydrolysis efficiency of enzymes were effective at the

enzyme mass to substrate ratio is 2,25 mg enzyme (mgE)/1.17 g protein (gPro)
for bromelain enzyme, 1,5 mgE/1,17gPro for papain enzyme and 0,625
mgE/0,975 gPro for neutrase enzyme; besides, the hydrolysis efficiency of
tyrosin and amino proteins by bromelain enzyme at 240 minutes to 65,25%
and 71,02%, of papain enzyme to 57,74% and 67,22%, enzyme neutrase to
42,69% and 52,51%, corresponding; free amino acid content increases with
hydrolysis time at all three enzyems, free amino acid hydrolyzed by
bromelain>papain>neutrase. (2) Content 2: For pangasius blood by-product,
which was defatted by NaHCO3 solution at a concentration of 0.2%, has the
best ability to separated fat; the hydrolysis efficiency of enzymes reached
optimation at the enzyme and substrate mass ratio to 2,1 mg enzyme
Ngành Công nghệ Thực phẩm

iv

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

(mgE)/0,69 g protein (gPro) of bromelain enzyme, 1,2 mgE/0,598 gPro of
papain enzyme and 0,7 mgE/0,690 gPro of neutrase enzyme; beside that, the
hydrolysis efficiency of tyrosin and amino proteins by bromelain enzyme at
240 minutes, respective to 95,93% and 75,65%, the papain enzyme to 76,62%
and 70,91%, the enzyme neutrase to 59,17% and 63,65%. The content of free
amino acids increases with the hydrolysis time simultaneously by 3 enzymes,
the amount of free amino acids hydrolyzed by bromelain> papain> neutrase.
(3) Content 3: Hydrolyzed products from pangasius belly and pangasius blood

were used as a nutrient medium for strains of Bacillus subtilis and Aspergillus
oryzae, which showed better efficiency than comercial peptone through
growth and protease biosynthesis of these microorganisms on test media.
Keywords: bromelain, papain, neutrase, catfish by-product, hydrolyzate,
Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae

Ngành Công nghệ Thực phẩm

v

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CAM ĐOAN
Luận án “Nghiên cứu ứng dụng enzyme protease trong chế biến bột protein thủy
phân từ phụ phẩm cá tra sử dụng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật” được tác
giả thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Công Hà, khoa
Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ.
Tôi xin cam kết các kết quả, số liệu luận án này được hoàn thành dựa
trên các kết quả nghiên cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa
được dùng cho bất cứ cơng trình nào khác.

Ngành Cơng nghệ Thực phẩm

vi

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... i
TÓM TẮT .......................................................................................................... ii
ABSTRACT...................................................................................................... iv
DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................... xii
DANH SÁCH HÌNH ...................................................................................... xiii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................ xv
Chương 1: GIỚI THIỆU .................................................................................... 1
1.1 Tính cấp thiết của luận án ............................................................................ 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 4
1.3 Nội dung nghiên cứu.................................................................................... 5
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................... 5
1.5 Ý nghĩa của luận án ..................................................................................... 5
1.6 Điểm mới của luận án .................................................................................. 6
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 7
2.1 Tổng quan về ngành cá tra ........................................................................... 7
2.2 Giới thiệu về nguyên liệu cá tra ................................................................... 8
2.2.1 Giới thiệu chung ....................................................................................... 8
2.2.1.1 Đặc điểm phân loại cá tra ...................................................................... 8
2.2.1.2 Đặc điểm sinh học của cá tra ............................................................... 10
2.2.2 Thành phần hóa học ................................................................................ 11
2.2.3 Thành phần hóa học cơ bản của thịt cá tra phi lê ................................... 11
2.2.4 Việc xử lý phụ phẩm cá tra hiện nay ...................................................... 11

2.3 Tổng quan về protein ................................................................................. 12
2.4 Tổng quan về enzyme ................................................................................ 15
2.5 Enzyme bromelain ..................................................................................... 17
2.5.1 Đặc điểm của enzyme bromelain ............................................................ 17
2.5.2 Cấu tạo của enzyme bromelain ............................................................... 17
2.5.3 Hoạt tính của enzyme bromelain ............................................................ 19
2.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme bromelain .................. 20
Ngành Công nghệ Thực phẩm

vii

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

2.6 Enzyme papain ........................................................................................... 21
2.6.1 Đặc điểm của enzyme papain ................................................................. 21
2.6.2 Cấu tạo của enzyme papain .................................................................... 21
2.6.3 Hoạt tính của enzyme papain .................................................................. 23
2.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme papain ....................... 25
2.7 Enzyme neutrase ........................................................................................ 26
2.7.1 Đặc điểm của enzyme neutrase............................................................... 26
2.7.2 Cấu tạo của enzyme neutrase .................................................................. 26
2.7.3 Đặc điểm phân tử neutrase...................................................................... 27
2.8 Động học của enzyme ................................................................................ 27
2.9 Cơ chế thủy phân của enzyme protease ..................................................... 32
2.10. Các Phương pháp loại bỏ lipid ............................................................... 33

2.11 Giới thiệu về công nghệ sấy phun ........................................................... 34
2.12 Giới thiệu về vi sinh vật ........................................................................... 34
2.12.1 Tổng quan về Bacillus subtilis .............................................................. 36
2.12.2 Tổng quan về Aspergillus oryzae ......................................................... 38
2.13 Một số nghiên cứu thủy phân protein thủy sản........................................ 41
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 45
3.1 Phương tiện nghiên cứu ............................................................................. 45
3.1.1 Thời gian và địa điểm ............................................................................. 45
3.1.2 Nguyên vật liệu ....................................................................................... 45
3.1.3 Dụng cụ và hóa chất................................................................................ 45
3.1.3.1 Dụng cụ ................................................................................................ 45
3.1.3.2 Hóa chất ............................................................................................... 46
3.2 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 46
3.2.1 Phương pháp phân tích ........................................................................... 46
3.2.2 Phương pháp đánh giá và xử lý số liệu ................................................... 48
3.3 Nội dung bố trí thí nghiệm......................................................................... 48
3.3.1 Xác định thành phần hóa lý phụ phẩm cá tra.......................................... 48
3.3.1.1 Xác định thành phần hóa học của dè cá tra ......................................... 48
3.3.1.2 Xác định thành phần hóa học của máu cá tra ..................................... 49

Ngành Công nghệ Thực phẩm

viii

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

3.3.2 Nội dung 1: Nghiên cứu thủy phân phụ phẩm thịt dè cá tra ................... 49
3.3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng tách béo của dung dịch NaHCO3... 49
3.3.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định các thông số động học vmax và km thủy phân
thịt dè cá bằng 3 enzyme ngoại bào ................................................................. 50
3.3.2.3 Thí nghiệm 3: Xác định cặp tỷ lệ E/S và thời gian thủy phân thịt dè cá
bằng 3 enzyme ngoại bào................................................................................. 53
3.3.3 Nội dung 2: Nghiên cứu thủy phân phụ phẩm máu cá tra ...................... 56
3.3.3.1 Thí nghiệm 4: Xác định hiệu suất thu hồi máu cá bằng nhiệt độ, pH và
thời gian ........................................................................................................... 56
3.3.3.2 Thí nghiệm 5: Khảo sát khả năng tách béo của dung dịch NaHCO3... 57
3.3.3.3 Thí nghiệm 6: Xác định các thông số động học vmax và km thủy phân
máu cá tra bằng 3 enzyme ngoại bào ............................................................... 58
3.3.2.3 Thí nghiệm 7: Xác định cặp tỷ lệ E/S và thời gian thủy phân máu cá
bằng 3 enzyme ngoại bào................................................................................. 60
3.3.3 Nội dung 3: Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân ứng dụng nuôi cấy vi
sinh vật ............................................................................................................. 64
3.3.3.1 Thí nghiệm 8: Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân thịt dè cá tra ứng
dụng nuôi cấy vi sinh vật ................................................................................. 64
3.3.3.2 Thí nghiệm 9: Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân máu cá tra ứng
dụng nuôi cấy vi sinh vật ................................................................................. 67
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 71
4.1 Xác định thành phần hóa lý phụ phẩm cá tra............................................. 71
4.2 Nội dung 1: Nghiên cứu thủy phân phụ phẩm thịt dè cá tra ...................... 72
4.2.1 Khảo sát khả năng tách béo của dung dịch NaHCO3 ............................ 72
4.2.2 Xác định các thông số động học vmax và km thủy phân thịt dè cá bằng 3
enzyme ngoại bào ............................................................................................ 73
4.2.3 Xác định cặp tỷ lệ E/S và thời gian thủy phân thịt dè cá bằng 3 enzyme
protease ............................................................................................................ 77
4.2.3.1 Hiệu suất thủy phân theo hàm lượng tyrosin sinh ra ........................... 77

4.2.3.2 Hiệu suất thủy phân đạm amine bằng phương pháp OPA ................... 82
4.2.3.3 Hàm lượng acid amin trong quá trình thủy phân thịt dè cá bằng 3
enzyme protease (bromelain, papain và neutrase) ........................................... 85
4.3 Nội dung 2: Nghiên cứu thủy phân phụ phẩm máu cá tra ......................... 89
4.3.1 Kết quả nghiên cứu thu hồi protein từ nước rửa máu cá tra ................... 89
Ngành Công nghệ Thực phẩm

ix

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

4.3.2 Khảo sát khả năng tách béo của dung dịch NaHCO3 ............................. 90
4.3.3 Xác định các thông số động học vmax và km thủy phân máu cá tra bằng 3
enzyme ngoại bào ............................................................................................ 90
4.3.4 Xác định cặp tỷ lệ E/S và thời gian thủy phân máu cá bằng 3 enzyme
ngoại bào .......................................................................................................... 93
4.3.4.1 Hiệu suất thủy phân theo hàm lượng tyrosin sinh ra ........................... 93
4.2.3.2 Hiệu suất thủy phân đạm amine bằng phương pháp OPA ................... 98
4.4 Sấy phun dịch thủy phân.......................................................................... 100
4.4 Nội dung 3: Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân ứng dụng nuôi cấy vi
sinh vật ........................................................................................................... 102
4.4.1 Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân thịt dè cá tra ứng dụng nuôi cấy
vi sinh vật ....................................................................................................... 102
4.4.1.1 Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân thịt dè cá tra nuôi cấy vi khuẩn
Bacillus subtilis .............................................................................................. 102

4.4.1.2 Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân thịt dè cá tra nuôi cấy nấm mốc
Aspergillus oryzae.......................................................................................... 105
4.4.2 Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân máu cá tra ứng dụng nuôi cấy vi
sinh vật ........................................................................................................... 107
4.4.2.1 Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân máu cá tra nuôi cấy vi khuẩn
Bacillus subtilis .............................................................................................. 107
4.4.2.2 Nghiên cứu sử dụng protein thủy phân máu cá tra nuôi cấy nấm mốc
Aspergillus oryzae.......................................................................................... 109
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................... 112
5.1 Kết luận .................................................................................................... 112
5.2 Kiến nghị.................................................................................................. 114
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 115
PHỤ LỤC ...................................................................................................... 121
PHỤ LỤC A. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA PHÂN TÍCH................. 121
1 Phương pháp xác định hàm lượng ẩm ........................................................ 121
2 Xác định hàm lượng chất béo ..................................................................... 121
3 Phương pháp xác định hàm lượng đạm ...................................................... 123
4 Xác định hàm lượng tyrosine theo phương pháp Anson cải tiến ............... 124
5 Phương pháp xác định hàm lượng tyrosin tổng .......................................... 128
Ngành Công nghệ Thực phẩm

x

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

6 Xác định hàm lượng đạm amine bằng phương pháp OPA (AOAC., 2000) ...... 128
PHỤ LỤC B: KẾT QUẢ XỬ LÝ THỐNG KÊ ............................................ 130
PHỤ LỤC B: KẾT QUẢ XỬ LÝ THỐNG KÊ ............................................ 130
1. Thủy phân thịt dè cá bằng enzyme ngoại bào............................................ 130
B.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaHCO3 đến hàm lượng lipid và
protein thịt cá ................................................................................................ 135
B2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaHCO3 đến hàm lượng protein và
protein thịt cá ................................................................................................ 136
B.4 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaHCO3 đến hàm lượng lipid và
protein máu cá .............................................................................................. 138
3. Thủy phân máu cá bằng enzyme papain .................................................... 155
4. Thủy phân máu cá bằng enzyme bromelain .............................................. 159
PHỤ LỤC C: PHIẾU PHÂN TÍCH ACID AMIN ........................................ 175

Ngành Cơng nghệ Thực phẩm

xi

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của thịt cá tra phi lê (Theo căn bản khô) ....... 11
Bảng 2.2: Phần trăm phần thu được trong chế biến cá tra phi lê ..................... 12
Bảng 2.3: Thành phần axit amin của papain.................................................... 21
Bảng 2.4: Tính chất vật lí của papain .............................................................. 23

Bảng 4.1: Thành phần hóa lý của thịt dè cá tra và máu cá .............................. 71
Bảng 4. 2: Thành phần các acid amin (mg/100 mL) của phụ phẩm thịt dè tra
và máu cá tra. ................................................................................................... 72
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nồng độ NaHCO3 đến hàm lượng lipid và protein 73
Bảng 4.4Thông số động học của các enzyme .................................................. 74
Bảng 4.5: Thành phần acid amin (mg/100 mL) trong quá trình thủy phân bằng
enzyme neutrase theo thời gian ....................................................................... 86
Bảng 4.6: Thành phần acid amin (mg/100 mL) trong quá trình thủy phân bằng
enzyme papain theo thời gian .......................................................................... 87
Bảng 4.7: Thành phần acid amin (mg/100 mL) trong quá trình thủy phân bằng
enzyme bromelain theo thời gian..................................................................... 88
Bảng 4. 8: Ảnh hưởng của nồng độ NaHCO3 đến hàm lượng lipid và protein 90
Bảng 4. 9: Thông số động học của các enzyme ............................................... 91
Bảng 4. 10: Sản phẩm sấy phun của các dung dịch thủy phân ...................... 100
Bảng 4. 11: Thành phần hóa học cơ bản của sản phẩm thủy phân protein từ phụ
phẩm cá tra và pepton thương mại.................................................................... 101
Bảng 4. 12: Thành phần acid amin của các dung thủy phân sau khi sấy phun
........................................................................................................................ 101

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xii

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2 1: Cá tra .................................................................................................. 9
Hình 2 2: Cấu trúc protein từ bậc 1 tới bậc 4 .................................................. 14
Hình 2 3: Cấu trúc sợi hydrate carbon của bromelain ..................................... 18
Hình 2 4: Cấu trúc khơng gian của enzyme bromelain ................................... 18
Hình 2 5: Cấu trúc khơng gian của enzyme papain ......................................... 22
Hình 2 6: Phản ứng của enzyme papain .......................................................... 25
Hình 2 7: Thể hiện năng lượng hoạt hóa có và khơng có chất xúc tác ............ 28
Hình 2 8: Mơ hình “khóa và chìa khóa” .......................................................... 29
Hình 2 9: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến vận tốc phản ứng .................. 30
Hình 2 10: Đồ thị thể hiện phương trình Lineweaver-Burke .......................... 32
Hình 4.1: Đồ thị thể hiện vmax và km của enzyme bromelain trên thịt dè cá tra
.......................................................................................................................... 75
Hình 4.2: Đồ thị thể hiện vmax và km của enzyme papain trên thịt dè cá tra .... 75
Hình 4.3: Đồ thị thể hiện vmax và km của enzyme neutrase trên thịt dè cá tra . 76
Hình 4. 4: Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng tyrosin theo tỉ lệ E/S và thời
gian thủy phân thịt dè cá tra bằng enzyme bromelain ..................................... 78
Hình 4.5: Hiệu suất tyrosin từ quá trình thủy phân thịt dè cá tra bằng enzyme
bromelain theo tỉ lệ E/S và thời gian. .............................................................. 78
Hình 4. 6: Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng tyrosin theo tỷ lệ E/S và thời
gian thủy phân thịt dè cá tra bằng enzyme papain ........................................... 79
Hình 4. 7: Hiệu suất tyrosin từ quá trình thủy phân thịt dè cá tra bằng enzyme
papain theo tỉ lệ E/S và thời gian. .................................................................... 80
Hình 4.8: Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng tyrosin theo tỉ lệ E/S và thời
gian thủy phân thịt dè cá tra bằng enzyme neutrase ........................................ 81
Hình 4.9: Hiệu suất tyrosin từ quá trình thủy phân thịt dè cá tra bằng enzyme
neutrase theo tỉ lệ E/S và thời gian. ................................................................. 82
Hình 4. 10: Hiệu suất đạm amin từ quá trình thủy phân thịt dè cá tra bằng
enzyme bromelain theo tỉ lệ E/S và thời gian. ................................................. 83
Hình 4. 11: Hiệu suất đạm amin từ quá trình thủy phân thịt dè cá tra bằng

enzyme papain theo tỉ lệ E/S và thời gian ....................................................... 83
Hình 4. 12: Hiệu suất đạm amin từ quá trình thủy phân thịt dè cá tra bằng
enzyme neutrase theo tỉ lệ E/S và thời gian. .................................................... 84
Hình 4. 13: Đồ thị hiệu suất thu hồi protein tại nhiệt độ 700C, thời gian (40,
50, 60 phút), pH (4, 4,5, 5, 5,5 và 6)................................................................ 89
Hình 4. 14: Đồ thị thể hiện vmax, km của enzyme bromelain trên cơ chất máu cá tra
.......................................................................................................................... 91
Hình 4. 15: Đồ thị thể hiện vmax, km của enzyme papain trên cơ chất máu cá tra .. 92
Hình 4. 16: Đồ thị thể hiện vmax, km của enzyme neutrase trên cơ chất máu cá tra 92

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xiii

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 4. 17: Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng tyrosin theo tỉ lệ E/S và thời
gian thủy phân máu cá tra bằng enzyme bromelain ........................................ 94
Hình 4. 18: Hiệu suất tyrosin từ quá trình thủy phân máu cá tra bằng enzyme
bromelain theo tỉ lệ E/S và thời gian. .............................................................. 94
Hình 4. 19: Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng tyrosin theo tỉ lệ E/S và thời
gian thủy phân máu cá tra bằng enzyme papain .............................................. 95
Hình 4. 20: Hiệu suất tyrosin từ quá trình thủy phân máu cá tra bằng enzyme
papain theo tỉ lệ E/S và thời gian. .................................................................... 96
Hình 4. 21: Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng tyrosin theo tỉ lệ E/S và thời

gian thủy phân máu cá tra bằng enzyme neutrase ........................................... 97
Hình 4. 22: Hiệu suất tyrosin từ quá trình thủy phân máu cá tra bằng enzyme
neutrase theo tỉ lệ E/S và thời gian. ................................................................. 97
Hình 4. 23: Hiệu suất đạm amin từ quá trình thủy phân máu cá tra bằng
enzyme bromelain theo tỉ lệ E/S và thời gian .................................................. 98
Hình 4. 24: Hiệu suất đạm amin từ quá trình thủy phân máu cá tra bằng
enzyme papain theo tỉ lệ E/S và thời gian ....................................................... 99
Hình 4. 25: Hiệu suất đạm amin từ quá trình thủy phân máu cá tra bằng
enzyme neutrase theo tỉ lệ E/S và thời gian. .................................................... 99
Hình 4. 26: Đường cong tăng trưởng của vi khuẩn Bacillus subtilis trong
môi trường thủy phân protein dè cá tra và môi trường peptone thương mại.
........................................................................................................................ 102
Hình 4. 27: Hoạt tính protease của vi khuẩn B.subtilis trong các môi trường
dinh dưỡng thịt dè và môi trường peptone thương mại ................................. 104
Hình 4. 28: Đường cong tăng trưởng của Aspergillus oryzae trong các môi
trường thủy phân protein dè cá tra và môi trường peptone thương mại. ....... 105
Hình 4. 29: Hoạt tính protease của Aspergillus oryzae trong các môi trường
thủy phân protein dè cá tra và mơi trường peptone thương mại .................... 106
Hình 4. 30: Đường cong tăng trưởng của vi khuẩn B.subtilis trong các môi
trường thủy phân protein máu cá tra và môi trường peptone thương mại ..... 107
Hình 4. 31: Hoạt tính protease của vi khuẩn B.subtilis trong các môi trường
thủy phân protein máu cá tra và mơi trường peptone thương mại................. 108
Hình 4. 32: Đường cong tăng trưởng của vi khuẩn Aspergillus oryzae trong các
môi trường thủy phân protein máu cá tra và mơi trường peptone thương mại .... 109
Hình 4. 33: Hoạt tính protease của Aspergillus oryzae trong các mơi trường thủy
phân protein máu cá tra và môi trường peptone thương mại .............................. 110

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xiv

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TMAO: Trimethylamin oxid
TMA: Trimethylamin
EDTA: Ethylendiamin tetraacetic acid
EGTA: Ethylene glycol tetraacetic acid
DE: Equivalent dextrose, đương lượng dextrose
E/ S: Enzyme/ substrate (tỉ lệ enzyme trên cơ chất)
Ttp/ Tt: Tyrosin thủy phân / tyrosin tổng
DH: Degree hydrolysis, hiệu suất thủy phân
aw: Độ hoạt động của nước
Vmax: Vận tốc cực đại của enzyme
Km: Hằng số tốc độ phản ứng của enzyme
gPro: Khối lượng protein
gTyr: khối lượng tyrosin
OPA: 0-phthaldialdehyde
TNBS: Trinitrobenzene sulphonic acid
SDS: Sodium dodecyl sulphate
DTT: Dithiothreitol
APS: Amonium persulphat
TEMED: Tetramethylethylenediamine
TCA: Tricloacetic acid

CFU/ g: Số khuẩn lạc trên 1 gam
KPH: Không phát hiện
mgN/ gNL: Khối lượng Nitơ/ khối lượng nguyên liệu
pH stat: Phương pháp xác định hiệu suất thủy phân protein

Ngành Công nghệ Thực phẩm

xv

Khoa Nông Nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của luận án
Nhiều quốc gia trên thế giới coi ngành công nghiệp cá là trụ cột của nền
kinh tế của họ với sản lượng hàng năm khoảng 140 triệu tấn, trong đó khoảng
80% được dành cho tiêu dùng của con người (Benfteres et al., 2012). Người ta
ước tính rằng 1 tỷ người phụ thuộc trực tiếp hoặc gián tiếp vào ngành hàng
chế biến và xuất khẩu cá (Oosterveer, 2008). Tuy nhiên, trong quá trình chế
biến cho thấy các sản phẩm phụ từ cá chưa được sử dụng hết bao gồm đầu, da,
thịt vụn, vây, nội tạng và trứng cá, chiếm hơn 60% tổng sinh khối. Phụ phẩm
chế biến cá là ngun liệu cá cịn sót lại từ q trình xử lý sơ bộ của quá trình
sản xuất (He et al., 2013). Trong hầu hết các trường hợp, những phụ phẩm từ
cá này bị loại bỏ mà khơng có ý định thu hồi (Halim et al., 2016). Hơn nữa,
việc loại bỏ các sản phẩm phụ của cá có tác động sinh thái lớn và cũng ảnh
hưởng đáng kể đến khả năng kinh tế của ngành đánh bắt và nuôi trồng thủy

sản. Các biện pháp kỹ thuật bắt buộc phải sử dụng phụ phẩm từ cá làm nguyên
liệu để sản xuất các hợp chất có giá trị gia tăng (Morales-Medina et al., 2016).
Trong những năm qua, nghề nuôi cá tra ở Việt Nam phát triển nhanh
chóng góp phần vào việc nâng cao thu nhập của người nuôi và đồng thời sản
phẩm cá tra cũng là một trong những mặt hàng chiếm tỷ trọng cao trong xuất
khẩu thủy sản. Theo số liệu thống kê của vasep từ năm 2015 đến 2019 sản
lượng cá tra liên tục tăng. Năm 2015, Việt Nam xuất khẩu cá tra đạt 1,565 tỷ
USD đến năm 2018, tăng lên 2,261 tỷ USD. Tính đến ngày 19/11/2019, diện
tích thả nuôi là 7.127 ha (tăng 2.086 ha bằng 41,3% so với cùng kỳ năm
2018), diện tích thu hoạch là 5.412 ha (tăng 1.669 ha bằng 44,6% so với cùng
kỳ năm 2018). Sản lượng thu hoạch đạt 1.072.677 tấn (giảm 84,323 tấn giảm
0,7% so với cùng kỳ 2018). Tính đến tháng 9/2019, tổng diện tích ni cá tra
áp dụng VietGAP khoảng 2.000 ha, áp dụng GAP khác (GlobalGAP, ASC,
BAP…), đạt 1.900 ha. ().
Bên cạnh việc nuôi trồng và xuất khẩu cá tra tăng nhanh, quá trình chế
biến cá tra thành sản phẩm đông lạnh xuất khẩu chỉ sử dụng 1/3 khối lượng
nguyên liệu đầu vào, phần còn lại thải ra như đầu xương cá, da cá, dè cá, mỡ
cá, bao tử cá, thịt vụn cá, máu cá đây là những phụ phẩm chứa rất nhiều các
thành phần có giá trị dùng để sản xuất nhiên liệu sinh học, dầu ăn, gelatin,
phân bón lá, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm. Nếu sản lượng ngun liệu cá
tra 1 triệu tấn/năm thì có khoảng 600.000 tấn phụ phẩm. Phần phụ phẩm sau
chế biến cá tra phi lê chiếm khoảng 60-65% tổng khối lượng nguyên liệu, là
nguyên liệu đầu vào cho chế biến bột phụ phẩm cá tra, những phụ phẩm này
Ngành Công nghệ thực phẩm

1

Khoa Nông nghiệp

Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

bao gồm đầu, xương, da và thịt vụn còn lại sau khi phi lê hai bên đã được xay
tươi, luộc chín và loại bỏ dầu, sau đó sấy khơ để sản xuất phụ phẩm cá da trơn.
Trong quá trình này, một lượng lớn nước thải chế biến được thải ra ngoài, đặc
biệt ở các nhà máy quy mơ nhỏ, khơng có hệ thống máy móc hiện đại để sử
dụng trong quá trình xử lý và thải ra mơi trường bên ngồi, dẫn đến lãng phí
tài ngun gây ô nhiễm môi trường (Nguyen Thi Thuy and Nguyen Cong Ha,
2017). Do đó, phụ phẩm về cơ bản được coi là chất thải phải được xử lý, nếu
không sẽ gây ô nhiễm môi trường. Những sản phẩm phụ này có thể là một
nguồn giá trị gia tăng lớn như protein, axit amin, collagen, gelatin, dầu và
enzym (Ghaly et al., 2013). Các sản phẩm phụ (chủ yếu là đầu và khung
xương) là một nguồn protein tuyệt vời (42,7% protein, db) có giá trị dinh
dưỡng cao và nó có thể được chế biến thành các sản phẩm hoặc thành phần
thực phẩm có giá trị gia tăng với các giá trị chức năng và dinh dưỡng mong
muốn (Pal and Suresh, 2016; Tan and Chang, 2018; Tan, Gao, Chang, Bechtel
and Mahoud, 2019).
Hơn nữa, tới 10-20% (w/w) tổng lượng protein cá có thể được tìm thấy
trong các sản phẩm phụ của cá. Ngồi ra, hàm lượng protein thô của phụ phẩm
cá thay đổi từ 8 đến 35% (Sila and Bougatef, 2016). Để thu hồi protein và
peptid từ các sản phẩm phụ của cá, một số phương pháp như thủy phân bằng
axit hoặc kiềm, tự phân và thủy phân bằng enzym đã được phát triển. Các
protein cá khơng thủy phân khơng có các đặc tính này do khả năng tiếp cận
kém với trình tự peptid chức năng (Ghaly et al., 2013; Kim and Wijesekara,
2010). Gần đây, một số tác giả đã tinh chế sản phẩm thủy phân từ cá và đã báo
cáo chuỗi peptid có hoạt tính sinh học khác nhau như chất chống oxy hóa
(Ahn et al., 2014; Cai et al., 2015; Chi et al., 2015a, b), hoạt tính hạ huyết áp
(Intarasirisawat et al., 2013), hoạt động kháng khuẩn (Ennaas et al., 2015),

hoạt động giải phóng cholecystokinin (Cudennec và cộng sự 2008), và chống
tăng sinh (Picot et al., 2006). Mặt khác, sản phẩm thủy phân protein được chế
biến từ các bộ phận nội tạng của cá chứa nhiều peptid có đặc tính dinh dưỡng
và chức năng tốt hơn. Chất lượng của sản phẩm thủy phân protein nội tạng
dạng sấy phun chiết xuất từ chất thải chế biến cá tra bằng phương pháp xử lý
bằng enzym và hóa học đã được nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng của chúng
đến năng suất, thành phần hóa học, màu sắc và các đặc tính chức năng
(Md. Aman Hassan et al., 2018).
So với thủy phân hóa học, thủy phân bằng enzym được ưa chuộng hơn
do một số ưu điểm, chẳng hạn như điều kiện phản ứng nhẹ, sản phẩm không
mong muốn thấp, chất lượng và sản phẩm cao. Hơn nữa, nó là một q trình
cụ thể với việc kiểm soát dễ dàng mức độ thủy phân cũng như cho phép giữ lại
Ngành Công nghệ thực phẩm

2

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

giá trị dinh dưỡng của protein nguồn. Ưu điểm chính của q trình thủy phân
protein bằng enzyme là nó cho phép định lượng aspargine và glutamine và các
chất cặn nhạy cảm khác, thường bị phá hủy bởi q trình thủy phân bằng acid
hoặc kiềm, và khơng gây ra bất kỳ sự phân hóa nào trong quá trình tiêu hóa
(Ghaly et al., 2013). Trong q trình này, một số enzyme phân giải protein
thường được sử dụng để thủy phân protein và chuyển chúng thành các sản
phẩm chức năng, sinh học và đặc tính dinh dưỡng có giá trị gia tăng

(Kristinsson and Rasco, 2000; Shahidi et al., 1995). Một số enzym phân giải
protein thường được sử dụng để thủy phân các sản phẩm phụ của protein bao
gồm: alcalase, papain, pepsin, trypsin, alpha-chymotrypsin, pancreatin,
flavourzyme, pronase, neutrase, protamex, bromelain, cryotin F, protease N,
protease A, orientase, thermolysin , và validase (Hsu, 2010; Je et al., 2007;
Ngo et al., 2010; Raghavan and Kristinsson, 2008). Sản xuất protein cá thủy
phân thông qua thủy phân bằng enzyme là một cách để tăng thêm giá trị cho
chất thải cá giàu protein.
Do đó, chế biến dịch thủy phân từ phụ phẩm cá tra sẽ giúp tận dụng tốt
hơn các sản phẩm phụ thường được sử dụng cho ngành công nghiệp thức ăn
vật nuôi hoặc thức ăn cho cá. Nguồn phụ phẩm từ da được thu mua và chế
biến gelatine, collagen như Nhà máy chế biến collagen Vĩnh Hoàn Đồng
Tháp, sản phẩm collagen thủy phân sẽ được dùng trong nhiều lĩnh vực như
thực phẩm, mỹ phẩm. Vây cá cũng được dùng trong chế biến collagen, ngoài
ra vây và bao tử cá cũng được xuất khẩu hay dùng trong chế biến thức ăn tại
các nhà hàng. Thịt dè cá tra cũng được sử dụng trong chế biến surimi hay dạng
cá viên. Như vậy, những phần trong phụ phẩm cá tra đã được tận dụng nhưng
cũng chỉ sử dụng không quá 30% tổng số phụ phẩm. Việc sử dụng các thành
phần phụ phẩm khác như máu cá, thịt vụn, protein từ đầu hay xương cá chưa
được quan tâm. Nguồn phụ phẩm này chủ yếu được đem đi sơ chế, sấy khô
làm bột cá dùng trong thức ăn chăn nuôi là chủ yếu. Những nguồn phụ phẩm
này là rất lớn, nếu khơng được xử lý thì mơi trường nhanh chóng bị ơ nhiễm.
Có thể nói, việc sử dụng phụ phẩm cá tra chưa thật sự hiệu quả, đây chính là
thực trạng hiện nay của công nghiệp sản xuất các sản phẩm có giá trị từ cá tra.
Như vậy, việc xử lý phụ phẩm cá tra hiệu quả, kinh tế và thân thiện với môi
trường ngày càng trở nên cấp thiết.
Sản phẩm thủy phân protein từ phụ phẩm của cá được sự chú ý ngày
càng nhiều trong những năm gần đây. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để
đánh giá các điều kiện thủy phân và các tính chất chức năng của sản phẩm
thủy phân protein cá. Chẳng hạn, một số nghiên cứu đã báo cáo việc thủy phân

các sản phẩm phụ của cá bằng enzyme để thu hồi các thành phần có giá trị (Je
Ngành Cơng nghệ thực phẩm

3

Khoa Nơng nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

et al., 2007; Safari et al., 2009; Renhoran et al., 2011). Các enzyme phân giải
protein như alcalase, pepsin, papain, flavozyme và bromelain, đã được sử
dụng trong quá trình thủy phân cá (Kristinsson and Rasco, 2000a, 2000b).
Enzyme papain được dùng thủy phân protein cá, protein thủy phân ở mức độ
trung bình được sử dụng làm mơi trường nuôi cấy vi sinh vật (Dufosse et al.,
1997). Enzyme papain và bromelain đã được sử dụng để cải thiện giá trị dinh
dưỡng của thức ăn và chiết xuất men. Chúng cũng đã được sử dụng trong việc
tạo hương vị, màu sắc và trong sản xuất môi trường vi sinh (Sumantha et al.,
2006).
Cho đến nay, đã có nhiều nghiên cứu về thu hồi và tận dụng nguồn
protein phụ phẩm từ quá trình chế biến cá tra, đánh giá động học của một số
enzyme protease trên cơ chất phụ phẩm cá tra, nghiên cứu sử dụng enzyme
thủy phân protein phụ phẩm cá tra và thử nghiệm các đặc tính sinh học của sản
phẩm thủy phân,…( Yuqing Tan, Sam K. C. and Chang Shi Meng, 2019; Tam
Dinh Le Vo et al., 2016). Tuy nhiên, chưa có thơng tin nào về việc thủy phân
thịt vây và máu cá tra bằng các enzym protease (bromelain, papain, neutrase)
để ứng dụng ni cấy vi sinh vật. Ngồi ra, nghiên cứu này là nghiên cứu đầu
tiên cho thấy động học thủy phân của các enzyme này trên hai cơ chất và xu

hướng thay đổi của hàm lượng acid amin trong quá trình thủy phân protease
liên quan đến sự phát triển của vi sinh vật. Do vậy, nghiên cứu ứng dụng
enzyme protease trong chế biến bột protein thủy phân từ phụ phẩm cá tra sử
dụng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật là hướng đi đúng và cấp thiết.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung: Sản xuất bột protein thủy phân từ phụ phẩm cá tra bằng
enzyme ngoại bào nhằm tăng thêm giá trị cho phụ phẩm cá tra giàu protein,
góp phần tạo nên một giải pháp thay thế mới đầy hứa hẹn và thân thiện với
môi trường. Tận dụng hiệu quả và sử dụng thành công nguồn phụ phẩm này
làm protein thủy phân giúp tăng lợi nhuận và góp phần phát triển bền vững
ngành ni trồng, chế biến thủy sản.
Mục tiêu cụ thể: khảo sát động học của quá trình thủy phân bằng enzyme
bromelain, papain và neutrase trên cơ chất protein phụ phẩm thịt dè và máu cá
tra, và nghiên cứu các đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân ứng dụng
làm môi trường thay thế peptone trong nuôi cấy vi sinh vật. Nghiên cứu này
cung cấp thông tin kỹ thuật mới quan trọng để lựa chọn protease và các điều
kiện chế biến để tối ưu hóa hiệu quả, từ phụ phẩm cá tra sử dụng phương pháp
thủy phân bằng enzyme với mục tiêu sử dụng các phụ phẩm này như nguồn
peptone cho vi sinh vật sinh tổng hợp.

Ngành Công nghệ thực phẩm

4

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

1.3 Nội dung nghiên cứu
Luận án nghiên cứu các nội dung cơ bản sau:
- Xác định thành phần hóa lý phụ phẩm thịt dè cá tra và máu cá tra.
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian gia nhiệt và pH đến quá trình thu hồi
protein máu cá tra.
- Khảo sát khả năng tách béo phụ phẩm thịt dè và máu cá tra bằng
NaHCO3.
- Khảo sát điều kiện thủy phân protein: nồng độ enzyme/cơ chất theo
thời gian thủy phân.
- Ứng dụng các chế phẩm protein thủy phân từ phụ phẩm cá tra làm
nguồn dinh dưỡng đạm nuôi cấy vi sinh vật (nấm mốc Aspergillus oryzae và
vi khuẩn Bacillus subtilis).
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là phụ phẩm cá tra (thịt dè cá tra và
máu cá tra) từ quy trình chế biến cá tra phi lê đơng lạnh, để tạo ra bột protein
thủy phân giàu đạm. Phạm vi nghiên cứu là xác định thành phần hóa lý phụ
phẩm cá tra và sử dụng ba enzyme thương mại thủy phân protein từ phụ phẩm
tạo ra dung dịch đạm có hàm lượng dinh dưỡng cao, được sấy phun tạo ra bột
đạm, dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật.
1.5 Ý nghĩa của luận án
- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu cho biết các thông số động học, thời gian
thủy phân hiệu quả của các enzyme bromelain, papain và neutrase trên cơ chất
thịt dè và máu cá tra. Nghiên cứu đã cho thấy phụ phẩm cá tra (thịt dè và máu
cá) được thủy phần bằng enzyme thương mại có hiệu quả khi dùng để nuôi cấy
vi khuẩn Bacillus subtilis và nấm mốc Aspergillus oryzae. Bên cạnh đó, việc
sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ phụ phẩm này và sử dụng như nguồn
peptone trong nuôi cấy vi sinh vật cho thấy giải pháp này là sự lựa chọn phù
hợp để tận dụng hiệu quả nhất nguồn phụ phẩm thịt dè, máu cá tạo ra bởi
ngành công nghiệp chế biến cá tra phi lê.

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở bước đầu cho
nghiên cứu ở quy mô lớn hơn trong thu nhận và ứng dụng protein thủy phân từ
phụ phẩm cá tra, qua đó nâng cao giá trị cho nguồn nguyên liệu này, đồng thời
giảm tác động xấu đến môi trường.

Ngành Công nghệ thực phẩm

5

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

1.6 Điểm mới của luận án
Luận án nghiên cứu sử dụng ba enzyme thương mại thủy phân protein
phụ phẩm thịt dè và máu cá tra tạo ra sản phẩm có giá trị về dinh dưỡng sử
dụng như nguồn peptone nuôi cấy vi sinh vật. Kết quả nghiên cứu tạo thêm
những hướng đi mới là sản xuất sản phẩm protein thủy phân từ thịt dè và máu
cá tra, tạo ra sản phẩm dinh dưỡng như một nguồn peptone. Nghiên cứu quá
trình thủy phân protein từ phụ phẩm này bằng ba loại enzyme bromelain,
papain và neutrase góp phần cung cấp thêm các thông tin về động học của q
trình thủy phân và góp phần mở ra một hướng đi mới trong việc thu hồi
protein phụ phẩm và nâng cao giá trị phụ phẩm protein. Mặt khác, nghiên cứu
làm giảm đáng kể chi phí xử lý phụ phẩm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường,
đồng thời cải thiện và nâng cao giá trị thương mại của phụ phẩm cá tra.

Ngành Công nghệ thực phẩm

6

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về ngành cá tra
Vùng hạ lưu sông Mê Kông, nhất là các quốc gia như Campuchia, Lào,
Thái Lan và Việt Nam có nhiều lồi cá da trơn phân bố, trong đó có hai giống
chính là giống Pangasius với mười lồi và giống Pangasianodon với một lồi.
Đồng bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL) có hai lồi cá da trơn là cá basa và cá
tra. Trước đây, cá tra giống được bắt tự nhiên trong mùa cá bột chảy theo dịng
sơng Mê Kông thuộc Campuchia và Việt Nam, nhất là những nơi tiếp giáp của
các dịng sơng Tonle Sap, sơng Tiền và sông Hậu. Cá tra giống nhân tạo lần
đầu tiên được cung cấp đến cho người nuôi là vào năm 1996. Hiện nay, nghề
nuôi cá da trơn ở ĐBSCL tập trung chủ yếu vào loài cá tra với năng suất, sản
lượng ni rất cao và trở thành lồi cá nước ngọt chủ lực của Việt Nam, trong
đó vùng ĐBSCL chiếm gần như 100%. Vì thế nghề ni cá tra của Việt Nam
chính là nghề ni cá tra của ĐBSCL. Cá tra được ni dưới hình thức trong
bè và trong ao. Các vùng nuôi cá tra tập trung nhiều ở những nơi có điều kiện
tự nhiên thuận lợi như dọc các sông lớn, đặc biệt là sông Tiền, sông Hậu và
các cồn trên sơng vì trao đổi nước ao dễ và nhiều bằng thủy triều hay bơm
(Nguyễn Thanh Phương và Nguyễn Anh Tuấn, 2016). Khí hậu ấm áp quanh
năm ở Đồng bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL) cho phép có thể thả giống cá nuôi
vào bất kỳ thời gian nào trong năm. Chi phí sản xuất thấp là yếu tố quan trọng

tạo ra sự gia tăng sản lượng cá nhanh chóng khi các cơ hội về thị trường được
mở ra. Hầu hết cá tra sau khi nuôi được chế biến dưới dạng phi lê đông lạnh
trước khi đến tay người tiêu dùng cuối cùng. Các tỉnh nuôi cá tra và basa ở
ĐBSCL đều có doanh nghiệp chế biến thủy sản gắn với các làng bè và ao nuôi
cá. Ngành cá tra từng có giai đoạn phát triển mạnh, đem lại lợi nhuận cao cho
người nuôi, các doanh nghiệp chế biến và đem lại hàng tỷ USD kim ngạch
xuất khẩu cho đất nước. Nuôi và chế biến cá tra xuất khẩu từng được xem là
ngành sản xuất có sự tăng trưởng cao trong lịch sử phát triển ngành thủy sản.
Cá tra được xuất khẩu nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới. Cá tra
được đánh giá có chất lượng cao, cơ thịt dai, mùi vị thơm ngon, nhiều chất
dinh dưỡng tốt cho sức khỏe và có thể chế biến nhiều loại thức ăn. Năng suất
cá tra có thể đạt tới 300-400 tấn/ha chỉ trong 7-8 tháng nuôi với các loại thức
ăn có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật nên giá thành sản xuất rẻ. Cá tra Việt
Nam vẫn là loài cá cung cấp trên 90% nhu cầu tiêu thụ cá da trơn trên thế giới,
đây là lợi thế cạnh tranh đặc biệt để sản phẩm cá tra nâng cao giá trị và ngành
cá tra hoạt động hiệu quả trong những năm tới. Trên cơ sở những nỗ lực và
thành quả của phía Việt Nam về việc tổ chức ni cá tra theo hướng có trách
nhiệm, giảm thiểu tối đa tác động xấu đến môi trường, đến các nhân viên của
Ngành Công nghệ thực phẩm

7

Khoa Nông nghiệp


Luận án tốt nghiệp tiến sĩ Khóa 14 – Đợt 1

Trường Đại học Cần Thơ

doanh nghiệp và cộng đồng dân cư xung quanh thông qua chứng nhận ASC,

quỹ bảo tồn động vật hoang dã thế giới (WWF) đã đưa cá tra vào “danh mục
xanh” trong cẩm nang hướng dẫn tiêu dùng ở Châu Âu để khuyến khích người
tiêu dùng khu vực này lựa chọn cá tra trong thực đơn hàng ngày. Đồng thời,
Chính phủ cũng ban hành Nghị định 55/2017/NĐ-CP ngày 9/5/2017 về nuôi,
chế biến và xuất khẩu sản phẩm cá tra, cùng với việc thành lập Hiệp hội cá tra
Việt Nam sẽ là động lực để cơ cấu, sắp xếp lại ngành hàng cá tra mang tính
chuyên nghiệp hơn, cân bằng giữa sản xuất nguyên liệu và xuất khẩu, tạo điều
kiện để ngành cá tra phát triển ổn định, hiệu quả và bền vững.
2.2 Giới thiệu về nguyên liệu cá tra
2.2.1 Giới thiệu chung
2.2.1.1 Đặc điểm phân loại cá tra
Cá tra là một trong số 10 loài thuộc họ cá Pangasiidae đã được xác định
ở sông Cửu Long. Hệ thống phân loại của loài cá tra được xác định như sau:
Giới: Animalia
Ngành: Chordata
Ngành phụ: Vertebrata
Liên Bộ: Siluriformes
Họ: Pangasiidae Bleeker, 1858
Giống: Pangasianodon Chervey, 1931
Loài: Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage, 1878)
Các đồng danh của cá tra:
Helicophagus hypophthalmus (Sauvage, 1878)
Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage, 1878)
Pangasius hypophthalmus (Sauvage, 1878)
Pangasius Pangasius (non Hamilton, 1822)
Pangasius pleurotaenia (non Sauvage, 1878)
Pangasius sutchi (Fowler, 1937)

Ngành Công nghệ thực phẩm

8

Khoa Nông nghiệp