TRANG THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
Tên luận án: Nghiên cứu thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc (Channa striata) và đánh giá khả năng phát triển sản phẩm
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã ngành: 954.01.01
Họ tên nghiên cứu sinh: Trương Thị Mộng Thu
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Trần Thanh Trúc
Người hướng dẫn phụ: PGS.TS. Lê Thị Minh Thủy
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ
1. Tóm tắt nội dung luận án
Phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng protein tương đối cao, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và giàu dinh dưỡng. Việc xác định các thông số kỹ thuật và tối ưu hóa quá trình thu nhận protein từ đầu, da và vảy cá lóc bằng công nghệ enzyme và kỹ thuật chiết tách để sản xuất các chế phẩm giàu protein như bột đạm thủy phân và collagen; đồng thời ứng dụng các chế phẩm protein trong sản xuất sản phẩm bột súp rau củ và nước ép giàu collagen đã được thực hiện là cần thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Từ nghiên cứu đã thu được những kết quả như sau: (1) Nguyên liệu đầu cá lóc vẫn đảm bảo chất lượng trong 3 tháng bảo quản lạnh đông ở -20±2°C thông qua các chỉ tiêu độ ẩm, pH, PV, TVB-N và tổng vi khuẩn hiếu khí. Tuy nhiên, hiệu suất thủy phân (DH) bằng alcalase, hiệu suất thu hồi protein (PR) cao và ổn định khi đầu cá lóc được bảo quản lạnh đông tối đa 2 tháng. Đầu cá lóc không tiền xử lý loại lipid trước khi thủy phân bằng alcalase cho hiệu suất tách lipid, DH, PR và hàm lượng đạm amin (Naa) đều cao, có giá trị tương ứng lần lượt là 78,4%; 38,5%; 48,7% và 11,6 g/L, trong khi hàm lượng đạm ammoniac thấp 0,249 g/L. Bên cạnh đó, da cá lóc được tiền xử lý bằng dung dịch 0,1 M NaOH trong 6 giờ thì hàm lượng protein còn lại thấp là 24,5% với hiệu quả loại protein phi collagen cao đạt 25,7%. Trong khi đó, vảy cá lóc được khử khoáng trong dung dịch EDTA-2Na có nồng độ 0,8 M trong 24 giờ thì hàm lượng khoáng còn lại thấp 1,99% và hiệu quả khử khoáng lên đến 92,8%; (2) Quá trình thủy phân đầu cá lóc để thu hồi protein hoàn toàn có thể thực hiện với việc sử dụng flavourzyme và alcalase. Điều kiện thủy phân bằng flavourzyme thích hợp nhất là nồng độ enzyme 120 U/g protein trong thời gian thủy phân 30 giờ và nhiệt độ 50oC cho DH, PR và Naa cao tương ứng là 39,1%; 49,9% và 6,49 g/L. Trong khi đó, điều kiện thích hợp cho alcalase hoạt động là nồng độ enzyme 40 U/g protein và thời gian thủy phân 30 giờ ở nhiệt độ 50oC với giá trị DH, PR và Naa cao lần lượt là 40,8%; 50,2% và 13,0 g/L. Khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme, điều kiện thủy phân đầu cá lóc tối ưu là ở nhiệt độ 56°C trong thời gian 30 giờ, pH 7 và nồng độ enzyme alcalase và flavourzyme kết hợp đồng thời là 179 U/g protein cho DH, PR và Naa cao tương ứng là 50,29%; 65,43% và 13,09 g/L. Việc tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng cho thấy, có thể nâng cao khả năng thu hồi protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase (nồng độ là 51 U/g protein) trước và flavourzyme (nồng độ là 112 U/g protein) sau, vào thời điểm bổ sung flavourzyme là 8,5 giờ và thời gian thủy phân là 33 giờ cho giá trị DH, PR và Naa cao tương ứng là 53,05%; 66,68% và 14,01 g/L. Giá trị DH, PR và Naa cao nhất và vị đắng của dịch đạm thủy phân thấp nhất (1,86 điểm), tổng hàm lượng amino acid và tổng hàm lượng amino acid thiết yếu của bột đạm thủy phân cao nhất lần lượt là 80,59 g/100 g bột đạm và 24,56 g/100 g bột đạm khi protein từ đầu cá lóc được thủy phân theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau. Peptide có khối lượng phân tử nhỏ hơn 3 kDa chiếm 82,8% với điểm cảm quan về vị đắng rất yếu là 1,42 điểm khi dịch đạm thủy phân từ đầu cá lóc được lọc màng Amicon – Millipore với kích thước màng lọc 3 kDa. Để tiết kiệm chi phí lọc màng, dịch đạm thủy phân không lọc màng có điểm cảm quan về vị đắng yếu 1,86 điểm được sử dụng để sản xuất bột đạm thủy phân; (3) Sử dụng dung dịch 0,6 M acetic acid để chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc trong thời gian 3 ngày cho hiệu suất thu hồi collagen là 3,18% và màu sắc sáng với giá trị L* là 83,6. Bằng cách bổ sung pepsin với nồng độ enzyme là 0,1% (pha trong dung dịch đệm 0,6 M acetic acid) trong thời gian chiết tách 2 ngày có thể cải thiện hiệu suất thu hồi collagen lên đến 20,8% và màu sắc sáng với giá trị L* là 87,9. Cả 2 mẫu collagen thành phẩm tốt nhất được chiết tách bằng acetic acid và pepsin đều thuộc collagen loại I thông qua kết quả phân tích điện di protein SDS-PAGE, hàm lượng amino acid và phổ FTIR, có độ hòa tan tốt ở pH 2 và nồng độ NaCl nhỏ hơn 0,4 M. Collagen được chiết tách bằng acetic acid có hàm lượng imino acid (proline và hydroxyproline) là 22,6% và nhiệt độ biến tính là 35,78°C, trong khi hàm lượng imino acid là 20% và nhiệt độ biến tính là 34,09°C đối với collagen được chiết tách bằng pepsin. Collagen thành phẩm từ hỗn hợp da-vảy cá lóc chiết tách bằng pepsin được thủy phân bằng alcalase với nồng độ enzyme là 2% trong thời gian thủy phân là 3 giờ cho hiệu suất thu hồi collagen thủy phân và độ nhớt lần lượt là 98,6% và 7,01 mPa.s; (4) Thời hạn sử dụng sản phẩm bột đạm thủy phân được dự đoán bằng phương pháp gia tốc cho hạn sử dụng là 10,3 tháng ở điều kiện bảo quản là nhiệt độ không khí 30oC và độ ẩm tương đối của không khí 70%. Sản phẩm bột súp rau củ đạt giá trị cảm quan tốt (18,6 điểm) và cân bằng dinh dưỡng với hàm lượng protein, lipid, carbohydrate và năng lượng cung cấp đạt lần lượt là 10,1%; 4,42%; 67,8% và 351,4 kcal/100 g, khi phối trộn 8% bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc và 24,9% bột kem béo thực vật. Sản phẩm nước ép dâu tằm giàu collagen có điểm cảm quan, giá trị DPPH và hàm lượng protein hòa tan cao với giá trị tương ứng lần lượt là 17,9 điểm; 60,1% và 26,5 mg/mL khi bổ sung 2% collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc vào nước ép. Các kết quả nghiên cứu đã đóng góp dữ liệu khoa học về giải pháp tận dụng nguồn protein từ phụ phẩm cá lóc để tạo các chế phẩm protein cũng như cho thấy khả năng phát triển các sản phẩm thực phẩm từ chế phẩm protein.
2. Những kết quả mới của luận án
– Luận án cho thấy khả năng thực tế cao của giải pháp tạo ra sản phẩm giàu protein từ phụ phẩm đầu, da và vảy cá lóc và đánh giá tính khả thi ứng dụng trong thực phẩm.
– Nâng cao giá trị của phụ phẩm chế biến cá lóc thông qua tạo ra sản phẩm có giá trị cao.
– Giúp định hướng chế biến các sản phẩm thực phẩm từ cá lóc không phụ phẩm.
3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Thủy sản là ngành quan trọng có đóng góp cao cho nền kinh tế và tạo nhiều việc làm cho người lao động. Mặc dù đạt được những con số ấn tượng, nhưng ngành thủy sản Việt Nam cũng đối mặt với nhiều thách thức và còn tồn tại nhiều hạn chế. Đặc biệt là việc tận dụng nguồn phụ phẩm trong chế biến thủy sản để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng chưa được quan tâm đúng mức; nguồn phụ phẩm chủ yếu được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi. Do vậy, luận án nghiên cứu thu nhận protein thủy phân và collagen từ phụ phẩm cá lóc, đồng thời ứng dụng các chế phẩm protein trong sản xuất thực phẩm là hướng đi phù hợp, vừa có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Kết quả nghiên cứu của luận án bổ sung thêm dẫn liệu khoa học về thủy phân protein và thu nhận collagen từ nguồn phụ phẩm chế biến thủy sản. Kết quả nghiên cứu là tiền đề quan trọng cho việc triển khai ứng dụng vào thực tiễn sản xuất nhằm tận dụng nguồn phụ phẩm chế biến thủy sản để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng, qua đó nâng cao giá trị cho chuỗi nuôi và chế biến thủy sản nói chung và cá lóc nói riêng, góp phần phát triển bền vững ngành thủy sản, tạo việc làm cho người lao động, giúp ổn định xã hội.
