CHIẾT RÚT CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU CAROTENOID TỪ ĐẦU TÔM …ntu.edu.vn/Portals/66/Tap chi...

Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2013

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG � 125

KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC

CHIẾT RÚT CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU CAROTENOID TỪ ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG

EXTRACTION OF CAROTENOPROTEIN FROM WHITE SHRIMP HEADS

Phạm Thị Đan Phượng1, Trần Thị Luyến2

Ngày nhận bài: 10/7/2012; Ngày phản biện thông qua: 28/12/2012; Ngày duyệt đăng: 15/3/2013

TÓM TẮTChế phẩm đạm giàu carotenoid với hàm lượng đạm và carotenoid cao được chiết rút từ đầu tôm thẻ chân trắng

bằng quá trình xử lý kết hợp Alcalase và Flavourzyme. Đầu tôm được xử lý ở chế độ tối ưu: đầu tiên xử lý bằng Alcalase ở nồng độ là 0,2% (w/w) trong 2 giờ, tiếp theo xử lý bằng Flavourzyme ở nồng độ 0,1% trong 1 giờ. Chế phẩm đạm giàu carotenoid thu được có hàm lượng protein đạt gần 65% và carotenoid đạt trên 250 mg/kg. Bên cạnh đó, chế phẩm có màu đỏ đẹp, mùi và vị đặc trưng của tôm. Hiệu suất thu hồi chế phẩm carotenoprotein cũng cao hơn khi xử lý bằng cặp enzyme so với sử dụng enzyme đơn.

Từ khóa: carotenoprotein, đầu tôm thẻ chân trắng, Alcalase, Flavourzyme

ABSTRACTCarotenoprotein with high protein and carotenoid content has been extracted from white shrimp heads by

combination of Alcalase and Flavourzyme in extraction process. The shrimp heads were fi rst treated with Alcalase (0.2%, w/w) for 2 h and then with Flavourzyme (0.1%, w/w) for 1 h. The obtained carotenoprotein has protein content of nearly 65% and carotenoid content of approximately 250 mg/kg. Besides, the carotenoprotein has red color and shrimp fl avor. Recovery effi ciency of carotenoprotein of the enzyme combination treatment was higher than that of single enzyme treatment.

Keywords: carotenoprotein, white shrimp heads, Alcalase, Flavourzyme

1 Phạm Thị Đan Phượng: Lớp Cao học Công nghệ Sau thu hoạch 2009 - Trường Đại học Nha Trang2 GS.TS. Trần Thị Luyến: Trường Đại học Nha Trang

I. ĐẶT VẤN ĐỀTôm là một trong những mặt hàng xuất khẩu

quan trọng của Việt Nam. Trong quá trình chế biến tôm, ước khoảng hơn 200.000 tấn phế liệu tôm được thải ra hàng năm (Trung & Phuong, 2012). Phế liệu tôm bao gồm 2 thành phần chính là đầu và vỏ tôm. Trong phế liệu tôm có nhiều thành phần có giá trị như chitin, protein, khoáng và carotenoid (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010). Đặc biệt, trong đầu tôm chứa một lượng lớn protein có thành phần acid amin rất cân bằng (Synowiecki & Al-Khateeb, 2000). Ngoài ra, đầu tôm còn chứa carotenoid (chủ yếu là astaxanthin) có hoạt tính sinh học cao, được ứng dụng vào lĩnh vực thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và thức ăn thủy sản (Armenta &

Guerrero-Legarreta, 2009; Higuera-Ciapara và cộng sự, 2006).

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu thu hồi protein và carotenoid ở dạng hỗn hợp carotenoid-protein (carotenoprotein) từ đầu tôm để làm nguyên liệu trong chế biến thực phẩm hoặc thức ăn cho động vật thủy sản (Chakrabarti, 2002; Holanda& Netto, 2006; Klomklao và cộng sự, 2009). Tại Việt Nam, đầu tôm chỉ mới được sử dụng làm nguyên liệu để thu hồi chitin ở các cơ sở chế biến phế liệu quy mô nhỏ, thành phần protein và carotenoid chưa được thu hồi mà thải bỏ vào hệ thống nước thải, làm giảm hiệu quả sử dụng nguyên liệu và gây ô nhiễm môi trường. Việc nghiên cứu thu hồi carotenoproteintrong quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm và


126 � TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG

bước đầu đã được nghiên cứu bổ sung vào chế biến thức ăn cá đã được tiến hành ở quy mô nhỏ (Phượng và cộng sự, 2008; Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2007). Bên cạnh đó, các nghiên cứu này chỉ sử dụng một loại enzyme protease mà chưa kết hợp nhiều loại protease có tính chất khác nhau (endoprotease và exoprotease) để nâng cao hiệu suất thu hồi cũng như chất lượng của sản phẩm thủy phân. Nhiều nghiên cứu cho thấy việc kết hợp endoprotease với exoprotease trong quá trình thủy phân protein sẽ góp phần nâng cao chất lượng và hiệu suất thu hồi sản phẩm thủy phân (Kamnerdpetch và cộng sự, 2007; Nchienzia và cộng sự, 2010). Trong nghiên cứu này, Alcalase và Flavourzyme được kết hợp trong quá trình thu hồi chế phẩm đạm giàu carotenoid (ĐGC) từ đầu tôm.

II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU

1. Nguyên vật liệuĐầ u tôm thu nhận từ Công Ty CP Nha Trang

Seafoods F17, Khánh Hòa và được bảo quản ở 40C trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm. Alcalase (có tính endoprotease) và Flavourzyme (có tính exoprotease chủ yếu) được mua từ công ty Novozymes (Đan Mạch). Alcalase 2,4L có hoạt tính là 2,4 AU/g và Flavourzyme có hoạt tính 500 LAPU/g. Hóa chất sử dụ ng trong nghiên cứ u là các loại hóa chất tinh khiết.

2. Phương pháp nghiên cứu2.1. Chiết rút chế phẩm đạm giàu carotenoid từ đầu tôm

Nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng sau khi rửa và loại bỏ tạp chất và xay nhỏ đến kích thước từ 2 - 3mm. ĐGC được tách chiết ra khỏi đầu tôm bằng phương pháp thủy phân dùng kết hợp 2 enzyme protease: Alcalase và Flavourzyme. Trong nghiên cứu này, đầu tôm được thủy phân tuần tự với Alcalase trước và Flavourzyme sau để tăng hiệu quả thủy phân theo kết quả nghiên cứu của Je và cộng sự (2009). 2.1.1. Xác định điều kiện thủy phân thích hợp của Alcalase trong công đoạn đầu của quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid từ đầu tôm

Nguyên liệu được thủy phân bằng enzyme Alcalase với các nồng độ khác nhau từ 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4% (w/w: khối lượng enzyme trên khối lượng đầu tôm) ở nhiệt độ 550C trong bể ổn nhiệt lắc đảo, thời gian là 2 giờ, ở pH tự nhiên (pH = 6,9) để xác định tỷ lệ Alcalase/nguyên liệu thích hợp. Để xác định ảnh hưởng của thời gian thủy phân, nguyên

liệu được thủy phân bằng Alcalase với tỷ lệ Alcalase thích hợp đã được xác định ở thí nghiệm trên, ủ mẫu ở nhiệt độ 550C trong bể ổn nhiệt lắc đảo, thời gian thực hiện thí nghiệm là 1; 2; 3; 4; 5 giờ. Bất hoạt enzyme Alcalase ở nhiệt độ 850C trong thời gian 15 phút, sau đó làm nguội đến nhiệt độ 550C, tiếp tục thủy phân mẫu thí nghiệm bằng Flavourzyme 0,2% (w/w) trong bể ổn nhiệt lắc đảo ở 550C trong 2 giờ. 2.1.2. Xác định điều kiện thủy phân thích hợp của Flavourzyme trong công đoạn sau của quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid từ đầu tôm

Sau khi thủy phân bằng Alcalase ở điều kiện thích hợp đã xác định, nguyên liệu được tiếp tục thủy phân bằng Flavourzyme với các tỷ lệ khác nhau từ 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4% (w/w) ở 550C trong 2 giờ để xác định tỷ lệ Flavourzyme/nguyên liệu thích hợp. Để xác định thời gian xử lý bằng Flavourzyme thích hợp, mẫu xử lý được xử lý bằng Flavourzyme với nồng độ thích hợp đã được xác định ở các khoảng thời gian khác nhau: 1; 2; 3; 4; 5 giờ ở 550C. Sau khi thủy phân tiến hành ép để tách riêng phần dịch thu hồi chế phẩm ĐGC bằng phương pháp điểm đẳng điện kết hợp xử lý nhiệt có bổ sung chitosan theo Trang Sĩ Trung và cộng sự (2008). Cụ thể: dịch thủy phân chứa ĐGC được điều chỉnh pH về pH 4,3 - 4,5 bằng HCl 10% để kết tủa protein sau đó kết hợp gia nhiệt ở nhiệt độ 700C trong thời gian 10 phút và bổ sung chitosan ở nồng độ 100ppm. Việc chọn chế độ xử lý tối ưu dựa trên hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC và hàm lượng protein và carotenoid chứa trong chế phẩm ĐGC. 2.2. Phương pháp phân tích

Hàm lượng protein thô và khoáng được xác định theo phương pháp chuẩn của AOAC (1990). Hàm lượng lipid được xác định theo phương pháp của Folch và cộng sự (1951). Hàm lượng carotenoidđược phân tích bằng phương pháp quang phổ (Klomklao và cộng sự, 2009; Sachindra và cộngsự, 2005).

Hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC (%) = (M*100)/Mo; M: Khối lượng chế phẩm ĐGC thu được (g), Mo: Khối lượng nguyên liệu (g). 2.3. Xử lý thống kê

Số liệu báo cáo là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại. Kết quả được phân tích thống kê bằng phần mền Excel. Giá trị của p < 0,05 được xem là có ý nghĩa về mặt thống kê.

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm được

phân tích và kết quả trình bày ở bảng1.



Bảng 1. Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm

Chỉ tiêu Hàm lượng*

Hàm lượng protein (%) 51,4 ± 3,3

Hàm lượng khoáng (%) 20,4 ± 2,1

Hàm lượng lipid (%) 14,3 ± 2,3

Chitin (%) 10,5 ± 1,9

Carotenoid (mg/kg) 110,9 ± 9,9* Kết quả tính theo hàm lượng chất khô tuyệt đối.

Đầu tôm chứa 4 thành phần chính là protein, khoáng, lipid và chitin trong đó protein chiếm hàm lượng lớn nhất, khoảng 50%. Ngoài ra, trong đầu tôm còn có carotenoid (bảng 1). Kết quả phân tích thành phần đã cho thấy đầu tôm là nguồn nguyên

liệu thích hợp để thu hồi protein và carotenoid. Hàm lượng protein và carotenoid trong phế liệu tôm thẻ chân trắng tương đương với hàm lượng có ở phế liệu tôm sú của Nguyễn Lệ Hà (2011).

2. Chiết rút chế phẩm đạm giàu carotenoid từ đầu tôm thủy phân bằng Alcalase và Flavourzyme2.1. Điều kiện thủy phân thích hợp của Alcalase trong công đoạn đầu của quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid từ đầu tôm

Đầu tôm được thủy phân bằng phương pháp kết hợp Alcalase và Flavourzyme (theo tuần tự Alcalase trước, Flavourzyme sau) để tách chế phẩm đạm giàu carotenoid ra khỏi đầu tôm. Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ Alcalase/nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi ĐGC và thành phần protein, carotenoid trong chế phẩm ĐGC được xác định và trình bày ở hình 1.

Hình 1. Hiệu suất thu hồi, hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm đạm giàu carotenoid (ĐGC) chiết rút từ đầu tôm ảnh hưởng bởi tỷ lệ (trái) và thời gian thủy phân (phải) bằng Alcalase khi kết hợp Alcalase+Flavourzyme

với điều kiện xử lý bằng Flavourzyme sử dụng là 0,2% trong 2 giờCác giá trị trung bình của cột có các ký tự (a, b, c, d, e hoặc A, B, C, D, E) khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (p<0,05).

Hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC phụ thuộc vào tỷ lệ Alcalase sử dụng (hình 1). Kết quả cho thấy khi tỷ lệ enzyme tăng từ 0% lên 0,2% thì hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC tăng từ 14,7% đến 19,4%, đạt giá trị cực đại (p<0,05). Điều này cho thấy tỷ lệ enzyme có ảnh hưởng quyết định đến tốc độ phản ứng enzyme (Châu & Áng, 2003). Tuy nhiên, khi tỷ

lệ enzyme từ 0,2 lên 0,3% thì hiệu suất thu hồi ĐGC thay đổi không khác biệt về mặt thống kê (p>0,05). Nếu tăng tỷ lệ enzyme lên đến 0,4% thì hiệu suất thu hồi ĐGC lại giảm đáng kể. Điều này có thể giải thích do khi tăng tỷ lệ Alcalase quá cao thì sản phẩm thủy phân bị cắt mạch do đó gây khó khăn cho quá trình kết tủa protein để thu hồi ĐGC. Kết quả tương



tự cũng được ghi nhận bởi Haslaniza và cộng sự (2010), việc tăng tỷ lệ enzyme và thời gian thủy phân protein sẽ tăng hiệu suất thủy phân nhưng đồng thời cũng sẽ gây khó khăn trong quá trình kết tủa sản phẩm protein từ dịch thủy phân. Như vậy, tỷ lệ enzyme Alcalase 0,2% là tỷ lệ thích hợp để thu hồi chế phẩm ĐGC.

Hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC cho thấy sử dụng enzyme Alcalase với tỷ lệ 0,2% thu được chế phẩm ĐGC có hàm lượng protein (66,2%) và carotenoid (349,3mg/kg) cao nhất (p<0,05) (hình 1). Khi tăng tỷ lệ Alcalase từ 0,2% lên 0,4% thì hàm lượng protein của chế phẩm ĐGC giảm chỉ còn 55,7% và hàm lượng carotenoid của ĐGC chỉ còn 214,1mg/kg. Nguyên nhân của hiện tượng này có thể giải thích do khi tăng tỷ lệ Alcalase sử dụng thì ngoài việc thủy phân tách hỗn hợp protein và carotenoid khỏi đầu tôm thì Alcalase cũng cắt mạch protein thành các protein mạch ngắn nên khó thu hồi. Bên cạnh đó, liên kết giữa protein và carotenoid cũng bị Alcalase cắt một phần nên carotenoidcũng khó thu cùng với protein trong chế phẩm ĐGC, dẫn đến hàm lượng carotenoid thu hồi giảm theo. Ngoài ra, carotenoid bị tách ra ở dạng tự do thì thường kém bền, dễ bị oxy hóa, hư hỏng (Chakrabarti,2002). Kết quả cho thấy không khác biệt có ý nghĩa thống kê khi tăng tỷ lệ Alcalase từ 0,2% lên 0,3%, kết quả cho thấy sự không chênh lệch của hiệu suất thu hồi ĐGC (p>0,05), nhưng lại có sự chênh lệch của hàm lượng protein và carotenoid ở hai tỷ lệ xử lý enzyme này. Điều này cũng phù hợp với giải thích trên, do lượng protein bị cắt mạch ngắn hơn nên khó thu hồi và đồng thời lượng carotenoid giảm đi do dễ bị oxy hóa khi ở dạng tự do.

Thời gian thủy phân bằng Alcalase là 1 giờ thì hiệu suất thu hồi ĐGC là 15,9%; khi tăng thời gian thủy phân tăng từ 1 lên 2 giờ thì hiệu suất thu hồi ĐGC đạt 19,4%. Tuy nhiên khi thời gian thủy phân tăng từ 2 giờ lên 5 giờ thì hiệu suất thu hồi ĐGC giảm từ 19,4% xuống còn 15%. Hiện tượng này có thể do khi tăng thời gian thủy phân với Alcalase thì quá trình thủy phân sẽ dài hơn, enzyme có thời gian dài để tiếp xúc và cắt các liên kết peptid của protein trong chế phẩm ĐGC tạo ra nhiều đoạn polypeptid ngắn nên làm cho quá trình kết tủa để thu nhận chế phẩm ĐGC khó khăn, lượng kết tủa ít nên hiệu suất

thu hồi ĐGC thấp. Việc giảm độ dài mạch protein sẽ gây khó khăn cho việc thu hồi chế phẩm ĐGC cũng được ghi nhận trong nghiên cứu của Dryakova và cộng sự (2010). Vì vậy, thời gian xử lý bằng enzyme Alcalase thích hợp là 2 giờ để hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC đạt giá trị cao nhất.

Thời gian xử lý tăng từ 1 giờ lên 2 giờ thì hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC đều tăng, đạt cực đại tại 2 giờ là 66,3% protein và 349,5mg/kg carotenoid (p<0,05). Tuy nhiên, khi tăng thời gian ủ với Alcalase từ 3 giờ lên 5 giờ thì hàm lượng protein giảm. Trong khi đó, carotenoid của chế phẩm ĐGC giảm mạnh từ 349,5mg/kg xuống 185,8mg/kg khi kéo dài thời gian xử lý đến 5 giờ. Tương tự như ảnh hưởng của tỷ lệ Alcalase sử dụng, thời gian xử lý bằng Alcalase kéo dài sẽ cắt mạch của phức protein và carotenoid, gây khó khăn cho việc thu hồi chế phẩm ĐGC. Ngoài ra khi thời gian xử lý kéo dài thì carotenoid tồn tại trong phức carotenoprotein cũng bị giải phóng nhiều, dễ bị hư hỏng khi ở dạng tự do, không có sự liên kết vớiprotein (Chakrabarti, 2002). Do vậy, khi hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC giảm thì hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC cũng giảm.

Tóm lại, kết quả nghiên cứu ở trên cho thấy khi xử lý đầu tôm bằng kết hợp Alcalase và Flavourzyme để thu nhận chế phẩm ĐGC với công đoạn xử lý bằng Flavourzyme cố định ở tỷ lệ 0,2% trong 2 giờ thì điều kiện xử lý bằng Alcalase thích hợp là 0,2% (v/w) trong 2 giờ. Kết quả lựa chọn tỷ lệ Alcalase tương đồng với kết quả nghiên cứu của Trang Sĩ Trung (Trung, 2010) tuy nhiên thời gian xử lý bằng phương pháp kết hợp Alcalase+Flavourzyme được rút ngắn hơn rất nhiều so với chỉ xử lý Alcalse 0,2% trong 8 giờ.2.2. Điều kiện thủy phân thích hợp của Flavourzyme trong công đoạn sau của quá trình thu nhận đạm giàu carotenoid từ đầu tôm

Để xác định tỷ lệ Flavourzyme/đầu tôm thích hợp cho quá trình thủy phân công đoạn sau, đầu tôm sau khi thủy phân bằng Alcalase với điều kiện thích hợp được xác định ở trên (0,2%, 2 giờ) được tiếp tục thủy phân với Flavourzyme với các tỷ lệ Flavourzyme sử dụng khác nhau: 0%; 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4% (w/w) trong 2 giờ. Kết quả được trình bày ở hình 2.



Tỷ lệ Flavourzyme sử dụng có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC (hình 2). Khi tỷ lệ Flavourzyme sử dụng là 0 % thì hiệu suất thu hồi chỉ đạt 16%; tăng tỷ lệ Flavourzyme từ 0% lên 0,1% thì hiệu suất thu hồi chế phẩm ĐGC tăng thêm 4,5%, đạt 20,5%, đạt giá trị cực đại (p<0,05). Tuy nhiên, khi tăng tỷ lệ Flavourzyme sử dụng từ 0,1% lên 0,4% thì hiệu suất thu hồi ĐGC lại có xu hướng giảm mạnh và ở nồng độ 0,4% hiệu suất thu hồi giảm chỉ còn 16,9%.

Hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC cũng thay đổi phụ thuộc vào tỷ lệ Flavourzyme sử dụng (hình 2). Cụ thể khi tỷ lệ Flavourzyme là 0% thì hàm lượng protein và carotenoid trong chế phẩm ĐGC thu được lần lượt là 61,5% và 281,4mg/kg,khi tăng tỷ lệ Flavourzyme sử dụng lên 0,1% (w/w) thì hàm lượng protein tăng lên 66,9% và hàm lượng carotenoid đạt 359,8mg/kg. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng tỷ lệ Flavourzyme sử dụng từ 0,2% lên 0,4% thì hàm lượng protein và carotenoid trong chế phẩm ĐGC đều giảm. Ở tỷ lệ Flavourzyme sử dụng là 0,4% thì hàm lượng protein và carotenoid

trong chế phẩm ĐGC giảm rõ rệt, chỉ còn 60,3%protein và 249,7mg/kg carotenoid. Hiệu suất thu hồi, hàm lượng protein và carotenoid đều giảm khi tăng nồng độ Flavourzyme sử dụng là do ở tỷ lệ cao thìFlavourzyme sẽ cắt mạch protein mạnh làm giảm phân tử lượng của protein, gây khó khăn cho việc thu hồi chế phẩm ĐGC. Ngoài ra, khi tỷ lệFlavourzyme cao (0,4%) còn ảnh hưởng mạnh hàm lượng carotenoid của chế phẩm ĐGC vì carotenoidkhó thu hồi cũng như carotenoid bị oxy hóa nhanh chóng khi bị tách ra khỏi phức hợp protein-carotenoid (Chakrabarti, 2002).

Như vậy, ở điều kiện thủy phân với tỷ lệ enzyme Alcalase/đầu tôm là 0,2% ủ trong 2 giờ sau đó bổ sung Flavourzyme ủ tiếp trong 2 giờ thì tỷ lệ enzyme Flavourzyme/đầu tôm thích hợp là 0,1% (w/w).

Khi xét đến thời gian thủy phân đầu tôm bằng Flavourzyme kết quả cho thấy trong khoảng 1 đến 2 giờ thì hiệu suất thu hồi ĐGC đạt cao nhất (khoảng gần 21%). Hiệu suất thu hồi khi xử lý bằng Flavourzyme ở 1 giờ và 2 giờ thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê (p>0,05). Tuy nhiên nếu tiếp

Hình 2. Hiệu suất thu hồi, hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm đạm giàu carotenoid (ĐGC) chiết rút từ đầu tôm ảnh hưởng bởi tỷ lệ (trái) và thời gian thủy phân (phải) bằng Flavourzyme khi kết hợp Alcalase+Flavourzyme với điều kiện xử lý

bằng Alcalase sử dụng là 0,2% trong 2 giờCác giá trị trung bình của cột có các ký tự (a, b, c, d hoặc A, B, C, D) khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (p<0,05).



tục kéo dài thời gian xử lý bằng Flavourzyme thì lượng ĐGC thu được giảm đi rất nhiều, hiệu suất thu hồi thấp nhất khi xử lý với Flavourzyme ở công đoạn sau trong thời gian 5 giờ là 14,6% (p<0,05). Điều này chứng tỏ rằng cũng tương tự như công đoạn xử lý bằng Alcalase trước thì khi tăng thời gian xử lý bằng Flavourzyme thì hiệu suất thu hồi càng giảm do các liên kết peptid bị cắt thành các đoạn nhỏ gây khó khăn trong việc kết tủa thu hồi chế phẩm ĐGC.

Bên cạnh đó, thời gian thủy phân bằng enzyme Flavourzyme cũng ảnh hưởng mạnh đến hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC thu được (hình 2). Hàm lượng protein và carotenoid của ĐGC cao nhất khi xử lý bằng Flavourzyme trong thời gian 1 giờ, đạt 67,2% protein và 365,5mg/kg carotenoid (p<0,05). Khi tăng thời gian xử lý bằng Flavourzyme lên 2 giờ thì hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC thay đổi không có ý nghĩa thống kê (p>0,05). Tuy nhiên khi tiếp tục tăng thời gian xử lý thì hàm lượng protein và carotenoid của chế phẩm ĐGC giảm rõ rệt, với thời gian xử lý bằng Flavourzyme là 5 giờ thì hàm lượng protein và carotenoid chỉ còn tương ứng là 54,5% và 235,8mg/kg (p<0,05). Vì vậy, thời gian xử lý thích hợp bằng Flavourzyme là 1 giờ.

Kết quả trên cho thấy phương pháp kết hợp hai enzyme protease Alcalase và Flavourzyme có hai bản chất khác nhau nhưng bổ trợ nhau theo trình tự cho endoprotease vào trước và exoproteasevào sau để xử lý đầu tôm cho phép thu nhận được chế phẩm ĐGC với hàm lượng protein vàcarotenoid cao. Một số kết quả nghiên cứu trước cũng cho kết quả tương tự khi kết hợp Alcalase với Flavourzyme trong quá trình thủy phân protein (Je và cộng sự, 2009; Vioque và cộng sự, 1999). Việc bổ sung endoprotease trong giai đoạn đầu của quá trình sẽ làm tăng số lượng chuỗi peptid, do đó tăng số lượng đầu -C và đầu -N tận cùng để các exoprotease hoạt động nhằm tăng cường hiệu quả của quá trình thủy phân (Whitaker và cộngsự, 2003).

Cảm quan và thành phần hóa học cơ bản của chế phẩm đạm giàu carotenoid được xác định và trình bày ở bảng 2.

Bảng 2. Cảm quan và thành phần hóa học cơ bản của chế phẩm đạm giàu carotenoid

chiết rút từ đầu tôm

Chỉ tiêu Kết quả

Màu sắc Đỏ gạch

Mùi vị Mùi vị tôm đặc trưng

Trạng thái Đồng đều

Hàm lượng protein (%)* 67

Hàm lượng khoáng (%)* 18,6

Hàm lượng lipid (%)* 17,8

Hàm lượng chitin (%)* 1,3

Hàm lượng carotenoid (mg/kg)* 365,5

* Kết quả tính theo hàm lượng chất khô tuyệt đối.

Chế phẩm carotenoprotein thu được là một hỗn hợp có hàm lượng protein cao (60%), có mùi vị tôm, thích hợp làm nguyên liệu để chế biến bột gia vị tôm hoặc bột đạm tôm. Chế phẩm còn chứa một lượng đáng kể carotenoid có tính chất chức năng. Ngoài ra, chế phẩm ĐGC chứa khoáng, lipid và chitin (bảng 2). Hàm lượng chitin trong chế phẩm khá thấp (khoảng trên 1%), tương tự như sản phẩm carotenoprotein thu hồi từ phế liệu tôm sú xử lý bằng tripsin (Klomklao và cộng sự, 2009). Hàm lượng chitin thấp là rất quan trọng vì khi sử dụng chế phẩm làm nguyên liệu chế biến thực phẩm không cần qua công đoạn loại bớt thành phần chitin.

IV. KẾT LUẬN Chế phẩm đạm giàu carotenoid có thể chiết

rút từ đầu tôm bằng việc xử lý kết hợp Alcalase và Flavourzyme ở điều kiện chiết rút thích hợp như sau: nhiệt độ 55oC, pH tự nhiên, xử lý bằng Alcalase trước: tỷ lệ Alcalase/đầu tôm là 0,2% (v/w) trong 2 giờ; tiếp tục xử lý bằng enzyme Flavourzyme: tỷ lệ Flavourzyme/đầu tôm là 0,1% (w/w) trong 1 giờ để thu hồi chế phẩm ĐGC với hàm lượng protein và carotenoid cao.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt1. Châu, P.T.T., Áng, T.T. 2003. Hóa sinh học, NXB Giáo dục.2. Hà, N.L. 2011. Nghiên cứu tách chiết và ứng dụng enzyme protease từ tôm sú Penaeus monodon vào chế biến thủy sản. Luận

án Tiến sĩ Kỹ thuật, Trường Đại học Nha Trang.3. Phượng, P.T.Đ., Phạm Thị Min h Hải, Trang Sĩ Trung, Trình Văn Liễn, Ngô Văn Lực. 2008. Xử lý carotenoprotein thu hồi

từ quá trình sản xuất chitin và bước đầu thử nghiệm phối trộn trong thức ăn cá. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, 2, 37-43.

4. Trang Sĩ Trung, Nguyễn Anh Tuấn, Trần Thị Luyến, Nguyễn Thị Hằng Phương. 2010. Chitin-chitosan từ phế liệu thủy sản và ứng dụng. NXB Nông Nghiệp.

5. Trang Sĩ Trung, Vũ Ngọc Bội, Phạm Thị Đan Phượng. 2007. Nghiên cứu kết hợp enzym protease trong công nghệ sản xuất chitin từ phế liệu đầu vỏ tôm. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, 3, 11-17.

6. Trung, T.S. 2008. Nghiên cứu kết hợp phương pháp sinh học để nâng cao hiệu quả qui trình sản xuất chitin-chitosan từ phế liệu đầu vỏ tôm. Báo cáo đề tài cấp Bộ - Trường Đại học Nha Trang.

Tiếng Anh7. AOAC. 1990. Offi cial methods of analysis of the Association of Offi cial Analytical Chemistry. The Association of Offi cial

Analytical Chemistry, Washington, DC.8. Armenta, R.E., Guerrero-Legarreta, I. 2009. Amino acid profi le and enhancement of the enzymatic hydrolysis of fermented

shrimp carotenoproteins. Food Chemistry, 112, 310-315.9. Chakrabarti, R. 2002. Carotenoprotein from tropical brown shrimp shell waste by enzymatic process. Food Biotechnology,

16, 81-90.10. Dryakova, A., Pihlanto, A., Marnila, P., Curda, L., Korhonen, H.J.T. 2010. Antioxidant properties of whey protein

hydrolysates as measured by three metho ds. Eur. Food Res. Technol., 230, 865-874.11. Folch, J., Ascoli, I., Lees, M., Meath, J.A., Le, B.N. 1951. Preparation of lipide extracts from brain tissue. Journal of

Biological Chemistry, 191, 833-41.12. Haslaniza, H., Maskat, M.Y., Wan Aida, W.M., Mamot, S. 2010. The effects of enzyme concentration, tempera ture and

incubation time on nitrogen content and degree of hydrolysis of protein precipitate from cockle (Anadara granosa) meat wash water. International Food Research Journal, 17, 147-152.

13. Higuer a-Ciapara, I., Felix-Valenzuela, L., Goycoolea, F.M. 2006. Astaxanthin: a review of its chemistry and applications. Crit Rev Food Sci Nutr, 46, 185-96.

14. Holan da, H.D.D., Netto, F.M. 2006. Recovery of components from shrimp (Xiphopenaeus kroyeri) processing waste byenzymatic hydrolysis. Journal of Food Science, 71, 298-303.

15. Je, J.-Y., Lee, K.-H., Lee, M.H., Ahn, C.-B. 2009. Antioxidant and antihypertensive protein hydrolysates produced from tuna liv er by enzymatic hydrolysis. Food Research International, 42 1266-1272.

16. Kamnerdpetch, C., Weiss, M., Kasper, C., Scheper, T. 2007. An improvement of potato pul p protein hydrolyzation process by the combination of protease enzyme systems. Enzyme and Microbial Technology, 40, 508-514.

17. Klomklao, S., Benjakul, S., Visessanguan, W., Ki shimura, H., Simpson, B.K. 2009. Extraction of carotenoprotein from black tiger shrimp shells with the aid of bluefi sh trypsin. Journal of Food Biochemistry, 33, 201-217.

18. Nchienzia , H.A., Morawicki , R.O., Gadang, V.P. 2010 Enzymatic hydrolysis of poultry meal with endo- and exopeptidases. Poultry Science, 89, 2273-2280.

19. Sachindra, N.M., Bhaskar, N., Mahendrakar, N.S. 2005. Carotenoids in different body com ponents of Indian shrimps. Journal of the Science of Food and Agriculture, 85, 167-172.

20. Synowiecki, J., Al-Khateeb, N.A.A.Q. 2000. The recovery of protein hydrolysate during enzymatic isolation of chitin from shrimp Cra ngon crangon processing discards. Food Chemistry, 68, 147-152.

21. Trung, T.S. 2010. Report of research project “Recovery of valuable components from shrimp processing waste” funded by International Foundation for Science, Sweden.

22. Trung, T.S., Phuong, P.T.D. 2012. Bioactive Compounds from By-products of Shrimp Processing Industry in Vietnam.Journal of Food and Drug Analysis, 20 (Suppl. 1), 194-197.

23. Vioque, J., Sánchez-Vioque, R., Clemente, A., Pedroche, J., Bautista, J., Millán, F. 1999. Production and Characterization of an Extensive Rapeseed Protein Hydrolysate. JAOCS 76, 819-823.

24. Whitaker, J.R., Voragan, A.G.J., Wong, D.W.S. 2003. Handbook of food enzymology, Marcer Dekker Inc ., New York.

CHIẾT RÚT CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU CAROTENOID TỪ ĐẦU TÔM …ntu.edu.vn/Portals/66/Tap chi...

Documents

Transcript of CHIẾT RÚT CHẾ PHẨM ĐẠM GIÀU CAROTENOID TỪ ĐẦU TÔM …ntu.edu.vn/Portals/66/Tap chi...