Nghiên cứu xác định chế độ ủ dịch thủy phân protein từ đầu tôm trong bã chượp cá cơm để gây hương nước mắm

Dịch thủy phân protein được sản xuất từ đầu tôm có hàm lượng đạm khá cao và có thể ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm, chẳng hạn như ứng dụng dịch thủy phân protein trong việc sản xuất nư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

PGS TS Nguyễn Anh Tuấn

Khoa sau đại học:

KHÁNH HÒA, NĂM 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ Ủ DỊCH THỦY PHÂN PROTEIN TỪ ĐẦU TÔM TRONG BÃ CHƯỢP CÁ CƠM ĐỂ GÂY HƯƠNG NƯỚC MẮM” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng

công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này

Nha Trang, ngày… tháng… năm

Tác giả luận văn

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của quý thầy cô hướng dẫn khoa học, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trung tâm thí nghiệm thực hành, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường và các cá nhân trong trường, đã giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn TS Nguyễn Thị

Mỹ Hương và TS Phạm Thị Minh Thu đã hết lòng chỉ bảo và hướng dẫn tận tình, thường xuyên theo dõi và đôn đốc quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, Khoa Sau Đại học, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường và Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và bảo vệ luận văn

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã quan tâm, chia sẻ khó khăn

và động viên để tôi hoàn thành luận văn này

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về tôm và phụ phẩm tôm 3

1.1.1 Sản lượng khai thác và nuôi tôm ở Việt Nam và Khánh Hòa 3

1.1.2 Tình hình xuất khẩu tôm ở Việt Nam 5

1.1.3 Thành phần hóa học và ứng dụng phụ phẩm tôm 7

1.2 Thủy phân protein bằng enzyme protease 9

1.2.1 Khái quát sự thủy phân protein bằng enzyme protease 9

1.2.2 Enzyme protease 10

1.2.2.1 Phân loại enzyme protease 10

1.2.2.2 Hoạt tính enzyme 12

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thủy phân 12

1.2.4 Đặc tính dinh dưỡng của sản phẩm thủy phân 13

1.2.5 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein 15

1.3 Tổng quan về nước mắm 17

1.3.1 Nước mắm 17

1.3.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của nước mắm 18

1.3.2.1 Các chất có đạm 19

1.3.2.2 Các chất bay hơi 19

1.3.2.3 Các chất khác 20

1.3.3 Chỉ tiêu chất lượng của nước mắm 20

1.3.3.1 Yêu cầu về cảm quan 20

1.3.3.2 Các chỉ tiêu hoá học của nước mắm 20

1.3.3.3 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 21

1.3.4 Qui trình cơ bản sản xuất nước mắm 22

1.4 Tổng quan về sự thủy phân phụ phẩm thủy sản và sản xuất nước mắm 22

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 22

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 28

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 30

2.1 Vật liệu nghiên cứu 30

2.1.1 Đầu tôm thẻ chân trắng 30

2.1.2 Dịch thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng 30

2.1.3 Enzyme Protamex 30

2.1.4 Bã chượp cá cơm 30

2.2 Phương pháp nghiên cứu 31

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 31

2.2.2 Kiểm tra, đánh giá chất lượng của dịch thủy phân protein từ đầu tôm 31

2.2.3 Kiểm tra đánh giá chất lượng của bã chượp cá cơm 31

2.2.4 Thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình ủ dịch thủy phân protein từ đầu tôm trong bã chượp cá cơm để gây hương nước mắm 31

2.2.4.1 Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ dịch thủy phân protein đầu tôm/bã chượp cá cơm thích hợp 32

2.2.4.2 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian ủ gây hương thích hợp 34

2.2.5 Đánh giá chất lượng của nước mắm thu được từ dịch thủy phân protein đầu tôm 35

2.2.6 Đánh giá cảm quan nước mắm 35

2.2.7 Phương pháp phân tích hóa học 37

2.2.8 Phương pháp xác định vi sinh vật 37

2.2.9 Phương pháp xử lý số liệu 38

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

3.1 Chất lượng của dịch thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng 39

3.2 Chất lượng bã chượp cá cơm 39

3.3 Xác định thông số thích hợp cho quá trình ủ dịch thủy phân trong bã chượp cá cơm để gây hương nước mắm 40

3.3.1 Xác định tỉ lệ dịch thủy phân protein đầu tôm/bã chượp cá cơm thích hợp 40

3.3.1.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân đầu tôm/bã chượp cá cơm đến chất lượng cảm quan 40

3.3.1.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân đầu tôm /bã chượp đến hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm 42

3.3.1.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân đầu tôm/bã chượp cá cơm đến hàm lượng nitơ axit amin của nước mắm 43

3.3.1.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân /bã chượp đến hàm lượng nitơ amoniac của nước mắm 44

3.3.1.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch protein/bã chượp đến hàm lượng muối của nước mắm 45

3.3.1.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân/bã chượp đến hàm lượng axit của nước mắm 46

3.3.2 Kết quả xác định thời gian ủ gây hương thích hợp 47

3.3.2.1 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến chất lượng cảm quan của nước mắm 47

3.3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm 48

3.3.2.3 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng nitơ axit amin của nước mắm 49

3.3.2.4 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng nitơ amoniac của nước mắm 50

3.3.2.5 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng muối của nước

mắm 51

3.3.2.6 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng axit của nước mắm 52

3.4 Kết quả đánh giá chất lượng của nước mắm với chế độ ủ thích hợp 53

3.4.1 Chỉ tiêu cảm quan nước mắm 53

3.4.2 Chỉ tiêu hóa học của nước mắm 53

3.4.3 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 55

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

4.1 Kết luận 56

4.2 Kiến nghị 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Sản lượng thủy sản Việt Nam 3

Bảng 1.2 Sản lượng thủy sản Khánh Hòa 5

Bảng 1.3 Thành phần hóa học theo chất khô của phế liệu tôm Penaaus vannamei 8

Bảng 1.4 Yêu cầu cảm quan của nước mắm 20

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu hoá học của nước mắm 21

Bảng 1.6 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 21

Bảng 2.1 Mô tả các chỉ tiêu cảm quan của nước mắm 35

Bảng 3.1 Chất lượng cảm quan của dịch thủy phân protein đầu tôm 39

Bảng 3.2 Thành phần của dịch thủy phân 39

Bảng 3.3 Chất lượng cảm quan của bã chượp cá cơm 40

Bảng 3.4 Thành phần hóa học của bã chượp cá cơm 40

Bảng 3.5 Chỉ tiêu cảm quan của nước mắm 53

Bảng 3.6 Chỉ tiêu hóa học của nước mắm 53

Bảng 3.7 Thành phần các axit amin trong mẫu nước mắm 54

Bảng 3.8 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 55

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Giá trị xuất khẩu tôm Việt Nam qua một số năm 6 Hình 1.2 Qui trình sản xuất nước mắm 22 Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 31 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ dịch thủy phân protein đầu tôm/ bã chượp cá cơm thích hợp 33 Hình 2.3 Xác định thời gian ủ dịch thủy phân protein đầu tôm/ bã chượp cá cơm 34 Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch protein/bã chượp đến chất lượng cảm quan của nước mắm 41 Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân protein/bã chượp cá cơm đến hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm 42 Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch protein/bã chượp đến hàm lượng nitơ axit amin của nước mắm 43 Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch protein/bã chượp đến hàm lượng nitơ amoniac của nước mắm 44 Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch protein/bã chượp đến hàm lượng muối của nước mắm 45 Hình 3.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch protein/bã chượp đến hàm lượng axit của nước mắm 46 Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến chất lượng cảm quan của nước mắm 47 Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm 48 Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng nitơ axit amin của nước mắm 49 Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng nitơ amoniac của nước mắm 50

Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng muối của nước

mắm 51 Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến hàm lượng axit của nước

mắm 52

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Nghiên cứu xác định chế độ ủ dịch thủy phân protein từ đầu tôm trong bã chượp cá cơm để gây hương nước mắm

Công nghệ chế biến và xuất khẩu tôm đã tạo ra một lượng lớn phế liệu đầu tôm, chiếm khoảng 35-45% khối lượng tôm và dễ gây ô nhiễm môi trường Do đó, cần có những phương pháp tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu này Dịch thủy phân protein được sản xuất từ đầu tôm có hàm lượng đạm khá cao

và có thể ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm, chẳng hạn như ứng dụng dịch thủy phân protein trong việc sản xuất nước mắm Tuy nhiên dịch thủy phân protein này ít có hương

vị thơm ngon đặc trưng của nước mắm Trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu gây hương nước mắm cho dịch thủy phân đầu tôm bằng cách ngâm ủ dịch thủy phân protein đầu tôm trong bã chượp cá cơm, sau đó kéo rút và lọc Kết quả cho thấy sau khi

ủ dịch thủy phân đầu tôm trong bã chượp cá cơm theo tỉ lệ 1:1 trong vòng 2 tháng, sản phẩm thu được đạt nước mắm loại 2 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5107-2003 Nước mắm có màu nâu cánh gián, trong không vẩn đục, thơm đặc trưng của nước mắm, không

có mùi lạ, ngọt của đạm, không mặn chát, không có tạp chất Hàm lượng nitơ tổng số 14,5 g/l, hàm lượng nitơ axit amin 5,5 g/l, tỉ lệ nitơ axit amin/nitơ tổng số 37,9%, hàm lượng nitơ amoniac 2,7 g/l, tỉ lệ nitơ amoniac/nitơ tổng số 18,6%, hàm lượng muối 283,2 g/l, hàm lượng axit 3,4 g/l

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ chế biến và xuất khẩu tôm đã tạo ra một lượng lớn phế liệu đầu tôm, chiếm khoảng 35-45% khối lượng tôm và dễ gây ô nhiễm môi trường Trong đầu tôm, hàm lượng protein cao, chiếm 49,1% so với chất khô (Randriamahatody và cộng sự, 2011) do đó cần tận dụng nguồn protein dồi dào của đầu tôm để sản xuất thành các sản phẩm có giá trị gia tăng Một trong những sản phẩm có giá trị là dịch thủy phân protein Dịch thủy phân protein được sản xuất từ đầu tôm có hàm lượng đạm khá cao và có thể ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm, chẳng hạn như ứng dụng dịch thủy phân protein trong việc sản xuất nước mắm Tuy nhiên dịch thủy phân protein này ít có hương vị thơm ngon đặc trưng của nước mắm, do đó cần gây hương nước mắm cho dịch thủy phân đầu tôm bằng cách ngâm ủ dịch thủy phân protein đầu tôm trong bã chượp cá cơm, sau đó kéo rút và lọc sẽ thu được nước mắm có hương vị thơm ngon đặc trưng hơn Xuất phát từ những lý do trên và được sự hướng dẫn của TS Nguyễn Thị Mỹ

Hương và TS Phạm Thị Minh Thu, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xác định chế độ

ủ dịch thủy phân protein từ đầu tôm trong bã chượp cá cơm để gây hương nước mắm”

II Mục tiêu của đề tài

Xác định chế độ ủ dịch thủy phân protein từ đầu tôm trong bã chượp cá cơm để

dịch thủy phân protein từ đầu tôm có hương thơm đặc trưng của nước mắm

III Nội dung nghiên cứu

1 Kiểm tra, đánh giá chất lượng của dịch thủy phân protein từ đầu tôm

2 Kiểm tra đánh giá chất lượng của bã chượp cá cơm

3 Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình ủ dịch thủy phân protein

từ đầu tôm trong bã chượp cá cơm để gây hương nước mắm cho dịch thủy phân

4 Ủ dịch thủy phân protein từ đầu tôm trong bã chượp cá cơm theo chế độ thích hợp đã xác định được và kiểm tra, đánh giá chất lượng của nước mắm thu được từ dịch

thủy phân protein đầu tôm

IV Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài là dẫn liệu khoa học về việc tạo hương nước mắm cho dịch thủy phân protein từ đầu tôm Những dẫn liệu khoa học này sẽ là tài liệu tham khảo cho sinh viên, giảng viên và các cán bộ nghiên cứu khoa học

2 Ý nghĩa thực tiễn

Việc sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu tôm, và ứng dụng sản phẩm thủy phân protein này trong việc sản xuất nước mắm có ý nghĩa to lớn về kinh tế Điều này không những góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường do đầu tôm gây ra mà còn nâng cao giá trị của đầu tôm, mang lại lợi ích kinh tế cho các doanh nghiệp chế biến tôm cũng như doanh nghiệp sản xuất nước mắm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về tôm và phụ phẩm tôm

1.1.1 Sản lượng khai thác và nuôi tôm ở Việt Nam và Khánh Hòa

Trong những năm qua, sản lượng thủy sản Việt Nam, đặc biệt là tôm luôn ở mức tăng trưởng qua các năm Năm 2010 tổng sản lượng thủy sản đạt 5.142,7 nghìn tấn trong đó sản lượng tôm đạt 449,7 nghìn tấn với mức tăng trưởng tôm là 7,2% Năm 2011 tổng sản lượng thủy sản đạt 5.447,4 nghìn tấn trong đó sản lượng tôm đạt 478,7 nghìn tấn với mức tăng trưởng tôm là 6,4% Tuy nhiên, năm 2012 tổng sản lượng thủy sản đạt 5.820,7 nghìn tấn trong đó sản lượng tôm đạt 473,9 nghìn tấn với mức tăng trưởng tôm giảm 1,0% Năm 2013 tổng sản lượng thủy sản đạt 6.019,7 nghìn tấn trong đó sản lượng tôm đạt 560,5 nghìn tấn với mức tăng trưởng tôm là 18,3% Năm 2014 tổng sản lượng thủy sản đạt 6.333,2 nghìn tấn trong đó sản lượng tôm đạt 615,2 nghìn tấn với mức tăng trưởng tôm là 9,8% Năm 2015 tổng sản lượng thủy sản đạt 6.582,1 nghìn tấn trong đó sản lượng tôm đạt 634,8 nghìn tấn với mức tăng trưởng tôm là 3,2% Năm 2016 tổng sản lượng thủy sản đạt 6.803,9 nghìn tấn trong đó sản lượng tôm đạt 663,0 nghìn tấn với mức tăng trưởng tôm là 4,4%

Bảng 1.1 Sản lượng thủy sản Việt Nam

Tổng

số

Khai thác

Nuôi trồng Tôm Sản lượng (Nghìn tấn )

Nuôi trồng Tôm

2010 105,6 105,9 105,3 107,2

2011 105,9 104,1 107,5 106,4

2012 106,9 107,6 106,2 99,0

2013 103,4 103,6 103,2 118,3

được 13.783 tấn giảm 0,91% so năm 2011 (Cục thống kê Khánh Hòa, 2012)

Năm 2013, khai thác thủy sản được 82.299,8 tấn tăng 2,67% so năm 2012, trong

đó 73.359 tấn cá tăng 1,92%, 1.202,7 tấn tôm tăng 1,47% Trong khi đó, nuôi trồng thủy sản thu hoạch được 13.751,2 tấn, trong đó 6.345,2 tấn tôm thịt, 701,3 tấn tôm hùm, 3.526,6 tấn cá tăng 1,69%; sản xuất được 2.501 triệu con tôm giống Diện tích thả nuôi được 3.501 ha Theo Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Khánh Hoà, tổng sản lượng tôm xuất khẩu của địa phương năm 2013 đạt tới 29.000 tấn, chiếm 50% tỉ trọng kim ngạch xuất khẩu Tính chung cả năm, xuất khẩu thủy sản Khánh Hòa đạt 325 triệu

USD, tăng 0,5% so với kế hoạch và tăng 0,9% so với năm 2012 (Cục thống kê Khánh

Hòa, 2013)

Sản lượng đánh bắt thủy sản Khánh Hòa năm 2014 ước được 84.900 tấn, tăng 3,16% so năm 2013, trong đó 76.188,8 tấn cá tăng 3,86%, 1.361,1 tấn tôm tăng 13,17% Thu hoạch thủy sản nuôi trồng năm 2014 được 14.000 tấn tăng 1,81% so năm 2013, trong đó 6.148,3 tấn tôm thẻ chân trắng tăng 6,57%, 429,5 tấn tôm sú giảm 25,42% Diện tích nuôi trồng thủy sản được 5.829,4 ha tăng 1,5% so năm 2013, trong đó diện tích nuôi tôm sú 330 ha giảm 36,3%, diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng 2.992,7 ha tăng

8,9% (Cục thống kê Khánh Hòa, 2014)

Giá trị sản xuất thủy sản năm 2015 (giá so sánh 2010) đạt 5.459,9 tỷ đồng, tăng 3,23% so năm 2014, chủ yếu là tăng giá trị đánh bắt thủy sản Sản lượng khai thác thủy sản đạt 88.975 tấn, tăng 4,36% Về thu hoạch thủy sản nuôi trồng năm 2015 được 13.679 tấn, giảm 3,66% so năm 2014, trong đó 3.805 tấn cá, tăng 4,49%; 5.451 tấn tôm thẻ chân trắng và 340 tấn tôm sú Diện tích nuôi trồng thủy sản được 5.274 ha, giảm 9,52% so năm 2014, diện tích nuôi tôm sú 200 ha giảm 38,63%, diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng

2.632 ha, giảm 12,17% (Cục thống kê Khánh Hòa, 2015)

Giá trị sản xuất thủy sản năm 2016 (giá so sánh 2010) đạt 5.645,2 tỷ đồng, tăng 3,21 % so năm 2015, chủ yếu do tăng giá trị đánh bắt thủy sản Sản lượng khai thác thủy sản năm 2016 được 93.049,4 tấn, tăng 4,32%, trong đó khai thác cá ngừ đại dương được 3.472,4 tấn, tăng 6,8% Về thu hoạch thủy sản nuôi trồng năm 2016 được 13.067,4 tấn, giảm 4,75% so năm 2015, trong đó 265 tấn tôm sú, giảm 10,7%; 4.799,4 tấn tôm thẻ chân trắng, giảm 12,8% Diện tích nuôi trồng thủy sản năm 2016 ước thực hiện được 5.028,6 ha, giảm 3,7% so năm 2015, trong đó diện tích nuôi tôm sú 229 ha, giảm 3,9%; tôm thẻ chân trắng 2.155 ha, giảm 10,6% (Cổng thông tin điện tử Khánh Hòa, 2016)

Bảng 1.2 Sản lượng thủy sản Khánh Hòa

1.1.2 Tình hình xuất khẩu tôm ở Việt Nam

Trong những năm qua mặt hàng tôm luôn đóng góp cao vào giá trị xuất khẩu của thủy sản và ngày càng gia tăng qua các năm

Hình 1.1 Giá trị xuất khẩu tôm Việt Nam qua một số năm (Cafebiz, 2015)

Năm 2015, tôm chính thức là mặt hàng giảm mạnh nhất với 25%, ước đạt gần 3 tỷ USD và chiếm 44% Trong đó, xuất khẩu tôm chân trắng vẫn chiếm 58% với 1,7 tỷ USD, giảm 25% so với năm 2014 Xuất khẩu tôm sú chiếm 33% với 977 triệu USD, giảm 29% Xuất khẩu sang các thị trường chính đều giảm đáng kể: Mỹ (giảm 39%), EU (giảm 19%), Nhật Bản (21%), Trung Quốc (giảm 19%), Hàn Quốc (giảm 24%) (tổng cục thủy sản, 2015)

Năm 2016, xuất khẩu thủy sản Việt Nam đạt kim ngạch khoảng 7,1 tỷ USD, tăng 8% so với năm 2015 Trong số này, tôm vẫn mang lại giá trị xuất khẩu cao nhất cho ngành thủy sản, chiếm 44% về giá trị Cụ thể, Việt Nam đã xuất khẩu tôm sang 90 thị trường, đạt kim ngạch hơn 3,1 tỷ USD, tăng 6,7% so với năm 2015 Trong đó, tôm chân trắng chiếm 62,1%, tôm sú chiếm gần 29,5%, tôm biển khác chiếm 8,3% (cafef, 2017) Năm 2017, xuất khẩu thủy sản cả nước đạt 8,3 tỉ USD, tăng 18% so với năm 2016 Trong đó, xuất khẩu tôm Việt Nam đạt 3,85 tỉ, với mức tăng trưởng 22,3% Giá trị xuất khẩu sang các thị trường chính đều tăng trưởng tốt Theo tổng cục thủy sản, sản lượng tôm các loại cả nước đạt 723,8 nghìn tấn trong đó tôm nước lợ đạt 683,4 nghìn tấn; gồm tôm sú 256,4 nghìn tấn, tôm chân trắng 427 nghìn tấn Diện tích nuôi tôm nước lợ đạt 721,1 nghìn ha, trong đó tôm sú 622,4 nghìn ha, tôm chân trắng 98,7 nghìn ha Nhu cầu nhập khẩu từ các thị trường chính (EU, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc) tăng cao vào dịp cuối năm Trong cơ cấu các sản phẩm tôm xuất khẩu, tôm chân trắng chiếm vị trí chủ đạo với tỉ trọng 65,6%; tôm sú chiếm 22,8%, còn lại là tôm biển với tỉ lệ 11,6% Xuất khẩu các sản phẩm tôm chân trắng và tôm biển tăng, trong khi xuất khẩu các sản

Q3 2011

Q4 2011

Q1 2012

Q2 2012

Q3 2012

Q4 2012

Q1 2013

Q2 2013

Q3 2013

Q4 2013

Q1 2014

Q2 2014

Q3 2014

Q4 2014

phẩm tôm sú giảm nhẹ so với cùng kỳ năm ngoái (bản tin thương mại thủy sản số 02, 2018)

1.1.3 Thành phần hóa học và ứng dụng phụ phẩm tôm

Trong quá trình chế biến tôm, phế liệu tôm được sản sinh ra chủ yếu là đầu, vỏ và đuôi tôm, ngoài ra còn có phần thịt vụn Cơ thịt tôm chiếm khoảng 48%, còn lại là phế liệu chiếm khoảng 52% tổng khối lượng tôm, trong đó đầu chiếm tỉ lệ cao 38,9% và

37,9% trong tôm Pandalus borealis và tôm Trachypeda curvirostris tương ứng Tỉ lệ vỏ

ở tôm Trachypeda curvirostris 11,5% , cao hơn so với ở tôm Pandalus borealis (10,7%)

Tỉ lệ đuôi ở hai loài tôm này như nhau (2,3%) (Heu và công sự, 2003) Theo Sowmya

và cộng sự (2011), đầu tôm thường chiếm khoảng 35-45% khối lượng tôm nguyên con Tùy theo giống loài và phương pháp chế biến mà tỉ lệ phế liệu có thể tới 60% khối

lượng nguyên liệu Ví dụ, đối với tôm càng xanh Macrobrchium rosenbergii, đầu tôm chiếm 60% khối lượng Đầu tôm sú Penaeus monodun chiếm 40% khối lượng Đối với

sản phẩm tôm lột vỏ, rút chỉ lưng, lượng vỏ và đuôi tôm chiếm khoảng 25% khối lượng (Dự án cải thiện chất lượng và xuất khẩu thủy sản, 2005) Thành phần hóa học chiếm tỷ

lệ đáng kể trong đầu tôm là protein, chitin, canxi cacbonate, sắc tố Tỉ lệ các thành phần này không ổn định, chúng thay đổi theo giống, loài, đặc điểm sinh thái, sinh lý… Hàm lượng protein trong đầu tôm thẻ chân trắng (54,4% so với chất khô) cao hơn hàm lượng protein trong đầu tôm sú (49,1%) Hàm lượng tro trong đầu tôm thẻ chân trắng (21,5%) cao hơn hàm lượng tro trong đầu tôm sú (18,7%) Ngược lại, hàm lượng lipit trong đầu tôm thẻ chân trắng (11,9%) thấp hơn hàm lượng lipit trong đầu tôm sú (16,6%) Hàm lượng chitin trong đầu tôm khoảng 1,7-2,9% theo khối lượng ướt, trong

đó hàm lượng chitin trong đầu tôm sú biển cao nhất (2,9%) Hàm lượng carotene cao nhất đối với tôm sú biển (50,2 µg/g) và thấp nhất đối với đầu tôm sú nuôi (24,3 µg/g) (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2016) Vỏ giáp xác chứa chủ yếu là protein (30 – 40%), khoáng (30 – 50%), chitin (13 – 42%) Thành phần chitin và protein trong vỏ tôm khô

là 11 – 27,50% và 23,25 – 53% Hàm lượng chitin, protein, khoáng và carotenoid trong phế liệu vỏ tôm thay đổi rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bóc vỏ trong quá trình chế biến cũng như phụ thuộc vào loài, trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản Hàm lượng protein và tro ở vỏ tôm thẻ chân trắng và vỏ tôm he Ấn Độ gần tương đương nhau

Thành phần hóa học đầu và vỏ tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) được thể hiện ở

Bảng 1.3 Trong đó, hàm lượng protein chiếm gần 50%

Bảng 1.3 Thành phần hóa học theo chất khô của phế liệu tôm Penaeus vannamei

(Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2007)

Hàm lượng khoáng (%) 24,6 ± 0,8 Hàm lượng chitin (%) 18,3 ± 0,9 Hàm lượng protein (%) 47,4 ± 1,8 Hàm lượng lipit (%) 4,7 ± 0,3 Hàm lượng Astaxanthin(ppm) 130 ± 13,9

Từ phụ phẩm tôm, có thể sản xuất bột tôm, chitin, chitosan Hàm lượng protein cao (trên 60%), cùng sự có mặt của lipit và khoáng chất, cũng như mùi vị tôm đặc trưng khiến cho bột tôm rất phù hợp cho việc chế biến thức ăn chăn nuôi Thành phần axit amin trong bột tôm chứa đầy đủ các axit amin không thay thế với tổng lượng chiếm 35,8% trên tổng lượng axit amin, trong đó có các axit amin chiếm tỉ lệ cao như leucine (8,29%), lysine (7,93%), valine (5,21%) và isoleucine (5,01%) Ngoài ra, một số loại axit amin khác chiếm tỉ lệ hàm lượng khá cao như axit glutamic (11,5%), axit aspartic (8,11%) (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2016) Hơn nữa, thành phần bột tôm còn chứa một lượng caroten đáng kể, đây là chất màu có hoạt tính sinh học cao được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu thu hồi để ứng dụng trong chăn nuôi, trong công nghệ thực phẩm

và cũng được ứng dụng trong ngành mỹ phẩm, dược phẩm Trong đó astaxanthin được

sử dụng trong y dược bởi những tác dụng to lớn của nó như: chống oxy hóa, bảo vệ phospholipit của màng tế bào khỏi sự peroxid hóa, làm giảm triệu chứng của viêm loét

dạ dày do Helicobacter pylori, tăng cường miễn dịch cho cơ thể, ngăn ngừa tác nhân

gây ung thư bàng quang, vòm họng, hay tác dụng hữu ích đối với tim mạch bằng cách thay đổi nồng độ LDL (low density lipoprotein) và HDL (high density lypoprotein), cũng đồng thời làm giảm phản ứng viêm Astaxanthin bảo vệ võng mạc khỏi bị oxy hóa, cải thiện những tổn thương ở võng mạc Ngoài ra astaxanthin còn có chức năng chống lại các tia tử ngoại nhờ khả năng bắt giữ các gốc tự do hình thành do sự quang hóa Astaxanthin được dùng làm thức ăn tạo màu cho cá cảnh, làm tăng sắc tố cho lòng đỏ trứng gà Ngoài ra còn làm thức ăn của cá, tạo màu cần thiết cho một số sản phẩm như

cá ướp đông, cá khô, sản phẩm thủy phân, thịt cá hồi Tận dụng thu astaxanthin để ứng dụng trong việc tạo màu cho thực phẩm, yếu tố kích thích sinh trưởng, kháng bệnh Chitin, chitosan và các dẫn xuất của chúng có nhiều đặc tính quý báu như: có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân huỷ sinh học cao, không gây dị ứng,

không gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo phức với một số kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Ni(II), Co(II) Do vậy chitin và một số dẫn xuất của chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: Trong lĩnh vực xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, dược học và y học, nông nghiệp, công nghiệp, công nghệ sinh học, trong công nghiệp thực phẩm như: là tác nhân kết hợp, gel hóa, tác nhân ổn định…(Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2010)

1.2 Thủy phân protein bằng enzyme protease

1.2.1 Khái quát sự thủy phân protein bằng enzyme protease

Bản chất của quá trình thủy phân protein là quá trình phá vỡ các liên kết peptit khi

có mặt của nước Do liên kết peptit là liên kết bền, nên quá trình thủy phân cần có mặt chất xúc tác Các chất xúc tác có thể là tác nhân hóa học hay sinh học

Thủy phân bằng phương pháp hóa học thực hiện trong môi trường axit (HCl) hoặc trong môi trường kiềm (NaOH) Nói chung thủy phân trong môi trường axit được sử dụng nhiều hơn trong môi trường kiềm Thủy phân bằng axit làm cắt đứt protein thành các peptit nhỏ hơn và phá hủy một số axit amin như cystein, methionin và tryptophane Đối với thủy phân bằng kiềm, một số axit amin như serine và threonine bị phá hủy nhưng vẫn còn nguyên vẹn tryptophane (Pasupuleti và Braun, 2010) Thủy phân trong môi trường kiềm gây ra sự chuyển đổi từ L-axit amin thành D-axit amin mà con người không hấp thụ được, điều này làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Phương pháp thủy phân hóa học không an toàn và ảnh hưởng xấu đến môi trường nên ít được sử dụng và thay vào đó là phương pháp thủy phân bằng enzym

Enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit (-CO-NH-) trong phân

tử protein thành các peptit và axit amin Thủy phân bằng enzyme có ưu điểm là chỉ đòi hỏi một lượng nhỏ enzyme trong điều kiện pH 6-8 và nhiệt độ phản ứng 40oC – 60oC Các axit amin không bị phá hủy, sản phẩm thủy phân vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng, đặc tính sinh học và không cần xử lý hóa học để loại bỏ tác nhân thủy phân sau khi thủy phân Enzyme dễ dàng bị bất hoạt bằng cách gia nhiệt đến nhiệt độ biến tính của enzyme (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2016)

Dưới tác dụng của enzyme protease thì protein sẽ bị thủy phân như sau:

Protein Polypeptit Peptit Axit amin

Nhóm enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit (-CO-NH)n trong phân tử protein, polypeptit thành sản phẩm cuối cùng là các axit amin Trong quá trình thủy phân có xảy ra các phản ứng phụ phân hủy các sản phẩm axit amin thành các sản phẩm thứ cấp

1.2.2 Enzyme protease

Hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra trong hệ thống sống đều do các protein đặc biệt xúc tác, các protein này gọi là enzyme (Phạm Thị Trân Châu và cộng sự, 2011) Enzyme protease thủy phân liên kết peptit (-CO-NH-) giữa các axit amin trong phân tử protein Enzyme protease cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ mức độ tế bào, cơ quan đến cơ thể nên được phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng

từ vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, virus) đến thực vật (đu đủ, dứa ) và động vật (gan, dạ dày bê ) So với enzyme protease động vật và thực vật, enzyme proteaza vi sinh vật có những đặc điểm khác biệt Hệ enzyme protease vi sinh vật là một hệ thống rất phức tạp bao gồm nhiều enzyme rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân tử nên rất khó tách ra dưới dạng tinh thể đồng nhất Cũng do là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên enzyme protease vi sinh vật thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thủy phân triệt để và đa dạng

1.2.2.1 Phân loại enzyme protease

Dựa vào cơ chế thủy phân, enzyme protease được phân thành hai loại endoprotease (proteinase) và exopeptidase (peptidase) (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2016) Enzyme exopeptidase (peptidase) thủy phân liên kết peptit ở hai đầu của chuỗi polypeptit, kết quả thu được một hỗn hợp axit amin tự do và các peptit Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptit, exopeptidase được phân chia thành 2 loại: Aminopeptidase và Carboxypeptidase Aminopeptidase: Xúc tác thủy phân liên kết peptit ở đầu mạch polypeptit có nhóm amin tự do để giải phóng ra axit amin Carboxypeptidase: Xúc tác thủy phân liên kết peptit ở đầu mạch polypeptit có nhóm carboxyl tự do để giải phóng

ra axit amin

Enzyme endoprotease thủy phân liên kết peptit ở bên trong mạch polypeptit tạo ra nhiều peptit Đại diện cho endoprotease là các enzyme tiêu hóa như trypsine, chymotrypsin, pepsine và các protease nội bào như cathepsin, alkaline proteinase Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endoprotease được chia thành 4 nhóm Serin proteinase: Là

những protein chứa nhóm –OH của gốc serine trong trung tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin và subtilisin Nhóm chymotrypsin bao gồm các enzyme động vật như chymotrypsin, trypsin, elastase Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn như subtilisin Carsberg, subtilisin BPN Các serine proteinase thường hoạt động mạnh

ở vùng kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tương đối rộng Cysteine proteinase: Các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt động Cystein proteinase bao gồm các proteinase thực vật như papain, bromelin, một vài protein động vật và protein kí sinh trùng Các cystein proteinase thường hoạt động ở vùng pH trung tính, có tính đặc hiệu

cơ chất rộng Aspartic proteinase: Hầu hết các aspartic proteinase thuộc nhóm pepsin Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa như: pepsin, chymosin, cathepsin, renin Các aspartic proteinase có chứa nhóm carboxyl trong trung tâm hoạt động và thường hoạt động mạnh ở pH trung tính Metallo proteinase: Metallo proteinase là nhóm proteinase được tìm thấy ở vi khuẩn, nấm mốc cũng như các vi sinh vật bậc cao hơn Các metallo proteinase thường hoạt động ở vùng pH trung tính

Nguồn thu nhận protease từ động vật, thực vật và vi sinh vật Vi sinh vật là nguồn thu nhận enzyme khổng lồ, enzyme protease phân bố chủ yếu ở vi khuẩn, nấm mốc và

xạ khuẩn,…gồm các loài thuộc Aspergillus, Bacillus, Penicillium, Clotridium,

Streptomyces và một số loại nấm men

Việc lựa chọn enzyme là một yếu tố quan trọng trong quá trình thủy phân vì các protease khác nhau có đặc tính khác nhau Sản phẩm thủy phân được sản xuất ra cũng

có phân tử lượng và tính chất đặc trưng khác nhau Khi lựa chọn enzyme cần chú ý đến mức độ thủy phân và tính đặc hiệu để có thể sản xuất ra sản phẩm thủy phân có các peptit có hoạt tính sinh học mong muốn Để đạt được hiệu quả thủy phân cao có thể kết hợp cả hai loại enzyme endoprotease và exopeptidase theo phản ứng nối tiếp Endoprotease thủy phân giai đoạn đầu sẽ tạo điều kiện cho exopeptidase thủy phân nhanh hơn Người ta có thể thu nhận enzyme từ các nguồn động vật, thực vật hay vi sinh vật để sử dụng trong công nghiệp Enzyme từ thực vật như papain từ đu đủ, bromelin từ dứa Enzyme từ động vật như pepsine từ dạ dày, trypsin và chymotrypsin từ ruột Sử dụng vi sinh vật để sản xuất enzyme có ưu điểm là có thể chủ động trong quá trình sản xuất và giá thành các chế phẩm enzyme từ vi sinh thấp hơn các nguồn khác

1.2.2.2 Hoạt tính enzyme

Đơn vị hoạt độ: Khả năng xúc tác của enzyme được xác định thông qua hoạt độ hoạt động của enzyme Hoạt độ hoạt động của enzyme được xác định thông qua đơn vị hoạt độ Người ta biểu diễn đơn vị hoạt độ qua những đơn vị sau (Phạm Thị Trân Châu

có thể tính được hoạt độ riêng của phân tử

Hoạt độ riêng của phân tử: Hoạt độ riêng của phân tử enzyme là số phân tử cơ chất được chuyển hóa bởi một phân tử enzyme trong một đơn vị thời gian

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thủy phân

Nồng độ enzyme: Khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất lớn, vận tốc thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax thì nếu nồng độ enzyme tiếp tục tăng, tốc độ enzyme phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không đáng kể, thậm chí không tăng (Phạm Thị Trân Châu và cộng sự, 2011)

Nhiệt độ: Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng enzyme Tốc độ phản ứng enzyme không phải lúc nào cũng tỷ lệ thuận với nhiệt độ phản ứng Tốc độ phản ứng chỉ tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng enzyme sẽ giảm

pH: pH môi trường thường ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và đặc biệt ảnh hưởng đến độ bền của enzyme Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh đến phản ứng của enzyme

Các chất kìm hãm: Các chất kìm hãm hoạt động của enzyme thường là các chất có mặt trong các phản ứng enzyme, làm giảm hoạt tính của enzyme nhưng lại không bị enzyme làm thay đổi tính chất hóa học, cấu tạo hóa học và tính chất vật lý của chúng

Chất hoạt hóa: Các chất có tác dụng làm tăng hoạt tính của enzyme gọi là các chất hoạt hóa enzyme Các chất hoạt hóa enzyme có bản chất hóa học rất khác nhau Chúng

có thể là những anion, các ion kim loại từ ô thứ 11 đến ô thứ 55 trong bảng hệ thống tuần hoàn, các chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp Tuy nhiên, các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng ở một nồng độ nhất định Vượt quá nồng độ này, chúng sẽ gây ức chế hoạt động của enzyme

Thời gian thủy phân: Thời gian phản ứng thích hợp giúp enzyme cắt mạch triệt để làm cho cơ chất bị thủy phân hoàn toàn hơn Nhưng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm sản sinh ra các sản phẩm cấp thấp như: NH3, H2S, indol, scatol… và việc kéo dài thời gian thủy phân sẽ làm giảm hiệu quả kinh tế Ngược lại nếu thời gian thủy phân ngắn thì quá trình thủy phân chưa triệt để, các axít amin tạo thành còn ít trong khi các peptit còn tồn tại nhiều trong sản phẩm như vậy sẽ gây lãng phí nguyên liệu và khó khăn cho quá trình lọc để thu dịch thủy phân protein

Lượng nước: Nước vừa là môi trường phân tán enzyme và cơ chất lại vừa trực tiếp tham gia phản ứng nên tỷ lệ nước có ảnh hưởng lớn đến tốc độ thủy phân và là một yếu

tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzyme

Diện tích tiếp xúc: Diện tích tiếp xúc lớn tức là enzyme và cơ chất có điều kiện gặp nhau tốt hơn, như vậy sẽ thuận lợi cho phản ứng thủy phân, nó sẽ làm cho phản ứng thủy phân diễn ra nhanh hơn

Nồng độ cơ chất: Nồng độ cơ chất có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng thủy phân, khi càng tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thủy phân càng tăng, nhưng khi tốc độ phản ứng thủy phân đạt đến giới hạn v = vmax nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất, vận tốc phản ứng thủy phân hầu như không tăng

1.2.4 Đặc tính dinh dưỡng của sản phẩm thủy phân

Thủy phân protein bằng enzyme là một trong những phương pháp hiệu quả để thu hồi protein, các peptit có hoạt tính sinh học có giá trị từ phụ phẩm thủy sản (Trang

Sĩ Trung và cộng sự, 2016) Sản phẩm thủy phân protein chứa hỗn hợp các polypeptit, peptit ngắn mạch và các axit amin với tỉ lệ khác nhau phụ thuộc vào mức độ thủy phân Mức độ thủy phân phụ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm và được kiểm soát thông qua các thông số của quá trình thủy phân Thành phần chủ yếu của sản phẩm thủy phân protein là protein, các axit amin và peptit Bên cạnh đó còn chứa khoáng và một lượng

nhỏ lipit Protein là thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất, nó quyết định chất lượng của sản phẩm thủy phân protein Thành phần hóa học của sản phẩm thủy phân phụ thuộc vào loại nguyên liệu ban đầu, loại enzyme và điều kiện thủy phân Chẳng hạn, sản phẩm thủy phân protein thu được từ sự thủy phân đầu cá trích bằng enzyme Alcalase 0,5% ở nhiệt độ 500C, pH 8 có hàm lượng protein 85,2%, lipit 1,2%, tro 10,1% (Sathivel và cộng sự, 2003); Sản phẩm thủy phân protein từ xương cá hồi bằng enzyme Protamex ở nhiệt độ 550C, pH 6,5 có hàm lượng Protein 82,9%, lipit 1,6%, tro 10,3% (Liaset và cộng sự, 2003) Phụ phẩm tôm cũng được thủy phân bằng enzyme để thu nhận sản phẩm thủy phân protein có giá trị cao vì trong thành phần có chứa astaxanthin, một chất màu

có hoạt tính sinh học cao

Sản phẩm thủy phân protein có hàm lượng axit amin cao, đặc biệt là các axit amin không thay thế có giá trị dinh dưỡng cao, rất cần thiết cho cơ thể con người và động vật Các sản phẩm thủy phân protein cá có các thành phần axit amin khác nhau Sự khác nhau về thành phần axit amin trong các sản phẩm thủy phân protein khác nhau phụ thuộc chủ yếu vào nguyên liệu, nguồn enzyme và điều kiện thủy phân Các axit amin không thay thế cần thiết cho việc duy trì sức khỏe tốt đã được thấy nhiều trong sản phẩm thủy phân cá Trong số tất cả các axit amin, axit aspartic và axit glutamic có hàm lượng cao hơn ở hầu hết các sản phẩm thủy phân protein cá (Klompong và cộng sự, 2009; Yin và cộng sự, 2010; Ghassem và cộng sự, 2011; Hou và cộng sự, 2011) Sản phẩm thủy phân protein được sản xuất từ phế liệu cá có thể được sử dụng làm nguồn cung cấp axit amin không thay thế

Sản phẩm thủy phân protein thu được từ đầu cá ngừ vây vàng có hàm lượng protein cao (8,3%), hàm lượng lipit thấp (1,4%) và hàm lượng tro 8,3% Tổng hàm lượng axit amin là 61,68 g/100g chất khô, trong đó hàm lượng axit amin không thay thế là 34,73 g/100g chất khô (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2012) Axit amin không thay thế chiếm tỉ lệ 56,31% tổng lượng axit amin Các axit amin có hàm lượng cao trong sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ là leucine, histidine, aspartic và glycine Sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ có giá trị dinh dưỡng cao, giàu axit amin không thay thế và có thể được sử dụng trong việc sản xuất thức ăn cho tôm (Nguyen và cộng sự, 2012)

Sản phẩm thủy phân từ đầu và xương cá chẽm có hàm lượng protein cao (81,5%), hàm lượng lipit thấp (1,80%), hàm lượng tro 7,40% Sản phẩm thủy phân này có hàm lượng axit amin tổng số là 37,7g/100g sản phẩm thủy phân, trong đó tổng axit amin

không thay thế là 11,8 g/100 g sản phẩm thủy phân, chiếm tỉ lệ 31,2% tổng lượng axit amin ( Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014) Sản phẩm thủy phân từ đầu và xương cá chẽm

có giá trị dinh dưỡng cao với các axit amin không thay thế như isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine và valine Các axit amin có hàm lượng cao trong sản phẩm thủy phân là glycine, glutamic, aspartic, alanine và proline Ngược lại, các axit amin có hàm lượng thấp là tyrosine và methionine

Sản phẩm thủy phân từ cá hồng bạc có hàm lượng protein cao 82,91%, hàm lượng lipit thấp 0,78% và hàm lượng tro 3,29% Sản phẩm thủy phân này có hàm lượng axit amin tổng số là 30,72 g/100 g sản phẩm thủy phân Hàm lượng axit amin không thay thế là 9,56 g/100 g, chiếm tỉ lệ 31,12% so với tổng lượng axit amin (Nguyen và Nguyen, 2015) Các axit amin có hàm lượng cao trong sản phẩm thủy phân cá hồng bạc là lysine, glycine, proline, axit aspartic, alanine, axit glutamic và arginine

Sản phảm thủy phân protein từ phế liệu cá có hàm lượng protein cao và các axit amin không thay thế rất cần thiết cho cơ thể con người Sản phẩm thủy phân protein có thể được bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm để làm tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Do đó sản phẩm thủy phân protein được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực thực phẩm hoặc trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản

1.2.5 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân protein

Sản phẩm thủy phân protein có 2 dạng cơ bản: dạng dịch và dạng bột Dịch thủy phân protein có thể được ứng dụng trong sản xuất nước mắm, hoặc được dùng để sản xuất các thức uống giàu đạm, sản xuất bột nêm canh gia vị …Bột thủy phân protein được dùng để phối trộn vào thức ăn cho tôm, cá Bột thủy phân protein có chất lượng cao được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm bột dinh dưỡng cho con người hoặc bổ sung vào một số sản phẩm thực phẩm khác để làm tăng giá trị dinh dưỡng và đặc tính chức năng cho sản phẩm (Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2016)

Sản phẩm thủy phân protein thủy sản có nguồn gốc tự nhiên, an toàn, có hàm lượng protein, axit amin không thay thế cao, dễ dàng được hấp thụ, tiêu hóa và có các peptit

có hoạt tính sinh học nên có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng làm nguồn protein cho dinh dưỡng cho con người và mở ra cơ hội lớn cho ngành công nghiệp thực phẩm để cải thiện chất lượng thực phẩm Sản phẩm thủy phân protein đã được thử nghiệm thành công bổ sung vào các hệ thực phẩm khác nhau như sản phẩm ngũ cốc, sản phẩm cá và

thịt, các món tráng miệng và bánh quy giòn (Kristingsson và Rasco, 2000), sản phẩm sốt, xúc xích, bơ, phomat và trong các sản phẩm kem (Damodaran và Paraf, 1997; Sikorki, 2001) Sản phẩm thủy phân protein còn được sử dụng để sản xuất thức uống giàu dinh dưỡng và các sản phẩm thay thế sữa Chúng được sử dụng như những phụ gia trong việc hình thành và ổn định tính chất của các sản phẩm như khả năng tạo bọt và làm bền bọt trong bia, kem tươi, bánh ngọt; khả năng hình thành và ổn định nhũ tương trong sản phẩm margarin, xúc xích… Nhờ giá trị dinh dưỡng cao và tính dễ tiêu hóa nên sản phẩm thủy phân protein được sử dụng làm thành phần chính trong các công thức dinh dưỡng dành cho người cần bổ sung dinh dưỡng Bên canh đó, dịch thủy phân

protein từ đầu cá chẽm (Lates calcarifer) cũng được sử dụng để sản xuất bột nêm canh

gia vị (Đỗ Trọng Sơn và cộng sự, 2013a, 2013b) Bột nêm này có các axit amin không thay thế rất cần thiết cho cơ thể

Sản phẩm thủy phân được tạo ra từ protein cá có các hợp chất có hoạt tính sinh học và có thể được sử dụng trong lĩnh vực dược phẩm (Nesse và cộng sự, 2011) Sản phẩm thủy phân protein từ thủy sản là nguồn peptit có hoạt tính chống oxy hóa, hạ huyết

áp Sản phẩm thủy phân protein xương cá ngừ và protein cơ thịt sẫm cá ngừ có khả năng

ức chế sự oxy hóa lipit và hoạt động tương tự như chất chống oxy hóa tự nhiên tocopherol Sản phẩm thủy phân protein cũng thể hiện khả năng khử gốc tự do cao hơn

α-so với vitamin C (Je và cộng sự 2007; 2008) Một số sản phẩm thủy phân protein cá có tác dụng làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu, góp phần ngăn ngừa bệnh xơ vữa động mạch Chẳng hạn sản phẩm thủy phân protein từ cá hồi làm giảm cholesterol tổng

số trong huyết tương và làm tăng tỉ lệ cholesterol HDL trong gan chuột (Wergedahl và cộng sự, 2004) Hoạt tính chống tăng huyết áp của sản phẩm thủy phân protein cá đã được xác định (Hosomi và cộng sự, 2012) Việc phát hiện các peptit có hoạt tính chống tăng huyết áp trong sản phẩm thủy phân protein cho thấy tiềm năng ứng dụng của sản phẩm thủy phân trong lĩnh vực dược phẩm để bảo vệ sức khỏe cho con người

Sản phẩm thủy phân protein cá là nguồn cung cấp thức ăn cho tôm cá như một nguồn protein, peptit có tác dụng tốt đối với sự tăng trưởng và phát triễn của tôm, cá Việc bổ sung sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng vào thức ăn cũng làm

tăng tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống của tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei)

(Nguyen và cộng sự, 2012) Nguyễn Thị Mỹ Hương (2011, 2013) đã nghiên cứu ảnh hưởng của thức ăn có bổ sung sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ lên sự sống và

phát triễn của tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) Theo đó, thức ăn có bổ sung

sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá ngừ với tỉ lệ 15,4% đã làm tăng tỉ lệ sống và phát triển của tôm so với tôm ăn thức ăn không có bổ sung sản phẩm thủy phân protein Điều này có thể là do thức ăn có bổ sung sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ dễ được tiêu hóa hơn so với thức ăn thông thường không được bổ sung sản phẩm thủy phân protein Hơn nữa, thức ăn chứa sản phẩm thủy phân protein đầu cá ngừ có các axit amin không thay thế cần thiết cho sự phát triển của tôm

Sản phẩm thủy phân protein từ phế liệu thủy sản có thể được sử dụng làm nguồn nitơ để duy trì sự tăng trưởng của vi sinh vật và thay thế pepton thương mại Chẳng hạn, sản phẩm thủy phân protein từ phế liệu cá tuyết được thấy là có giá trị dinh dưỡng cao cho sự phát triển của vi khuẩn (Martone và cộng sự, 2005)

1.3 Tổng quan về nước mắm

1.3.1 Nước mắm

Nước mắm là dung dịch đạm hòa tan thu được từ quá trình thuỷ phân protein của nguyên liệu trong môi trường có nồng độ muối cao dưới tác dụng của enzyme có trong bản thân nguyên liệu Nước mắm được sản xuất từ cá và muối với một quá trình phân giải phức tạp do tác dụng của enzyme trong cá và vi sinh vật của cá hoặc từ ngoài vào (Nguyễn Trọng Cẩn và cộng sự, 2011) Nguyên liệu đem trộn với muối với tỉ lệ nhất định và được ướp trong điều kiện môi trường tự nhiên, dần dần hình thành nước mắm Trong quá trình ướp đó xảy ra sự thuỷ phân protein của nguyên liệu dưới tác dụng của enzyme protease có trong nguyên liệu và một phần enzyme protease của vi sinh vật Protein của nguyên liệu bị thủy phân thành các sản phẩm trung gian và cuối cùng thành axit amin

Protein Polypeptit Peptit Axit amin

Quá trình tạo màu nước mắm được quyết định bởi các phản ứng sinh hóa như phản ứng Melanoidin Màu sắc của nước mắm còn do sắc tố có sẵn trong bản thân nguyên liệu tạo nên Mùi đặc trưng của nước mắm chủ yếu là do sự lên men sinh ra các axit hữu cơ bay hơi, các amin và các chất khác Tác nhân tham gia chủ yếu vào quá trình tạo mùi là vi sinh vật gây hương Các vi sinh vật đóng góp vào sự hình thành mùi nước mắm

là Bacillus, Staphylococcus, Micrococcus, Coryneformes và Streptococcus… Các axit amin

tự do, các peptit và các axit hữu cơ tạo nên vị của nước mắm Ngoài ra muối cũng góp

phần tạo vị cho nước mắm Chúng ta có thể sử dụng các nguồn enzyme bên ngoài để rút ngắn thời gian thủy phân cá nhưng khâu hương vị chúng ta cần nghiên cứu thêm Đến nay có thể áp dụng các cách sau để hoàn thiện hương vị của nước mắm Pha dầu với nước mắm có hương vị tốt sau đó để một thời gian ngắn cho vi sinh vật gây hương phát triễn thêm Đưa các loại nước mắm đã thủy phân bằng enzyme chưa có hương kéo rút qua bã chượp tốt (chượp cá cơm hoặc cá nục 4-6 tháng) Phương pháp này cho hiệu quả đáng kể Phân lập vi sinh vật gây hương trong chượp tốt sau đó cấy vào nước mắm kém hương, hoặc sử dụng vi sinh vật gây hương để sản xuất ra hương liệu rồi cho vào nước mắm Sự biến đổi vào thành phần hóa học: Đạm tổng số tăng nhanh từ tháng đầu đến tháng thứ ba, sau tháng thứ ba thì tốc độ tăng chậm lại và đến cuối tháng thứ tư thì tăng nhanh, đến tháng thứ sáu gần đạt đến trạng thái cân bằng Lượng axit amin tăng nhanh trong hai tháng đầu, tháng thứ ba tăng hơi chậm hơn và sang tháng thứ tư lại tiếp tục tăng nhanh lên, đến tháng thứ sáu tốc độ tăng lại giảm Độ pH của nước mắm tháng đầu giảm xuống, trong tháng thứ hai và ba thì tăng nhanh lên và từ tháng thứ tư trở đi gần như ổn định khoảng 6-6,2 Nước mắm được sử dụng rộng rãi trong ẩm thực của các quốc gia Đông Nam Á như Việt Nam và Thái Lan, để làm nước chấm hoặc gia vị chế biến các món ăn Đây là gia vị thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao

Nước mắm có thể làm từ cá, tôm hoặc từ các loại sò hến, cua Một số loại nước mắm được làm từ cá nguyên con Nước mắm được sản xuất từ cá và muối, một số khác

có thể có thêm dược thảo và gia vị Nước mắm lên men ngắn ngày có mùi tanh đặc trưng của cá Quá trình lên men dài ngày sẽ giảm được mùi tanh

Tại Việt Nam, các vùng miền duyên hải đều làm nước mắm Nước mắm thường chủ yếu làm từ các loại cá biển (cá cơm, cá thu, cá nục v.v…) và rút chiết ra dưới dạng nước Tùy theo độ đạm trong nước mắm mà người ta phân cấp độ (nước mắm cốt, nước mắm loại

1, nước mắm loại 2) Một số thương hiệu xuất xứ nổi tiếng của nước mắm có thể kể đến như nước mắm Phan Thiết, nước mắm Phú Quốc, nước mắm Nha Trang Dùng nước mắm trong bữa ăn là một nét đặc trưng trong văn hóa ẩm thực Việt Nam

1.3.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của nước mắm

Thành phần của nước mắm là sự kết hợp tổng hòa giữa các thành phần dinh dưỡng (các thành phần hóa học cơ bản và các thành phần tạo giá trị cảm quan (màu, mùi, vị…)) Thành phần của nước mắm biến đổi liên tục trong quá trình chế biến Nước mắm được chế biến theo phương pháp cổ truyền sau sáu tháng coi như là đã chín và thành phần của

chúng cũng tạm coi như là đã ổn định, tuy vậy từ sáu tháng chúng vẫn tiếp tục biến đổi (Nguyễn Trọng Cẩn và cộng sự, 2011)

Thành phần hóa học của nước mắm gồm có:

1.3.2.1 Các chất có đạm

Thành phần dinh dưỡng của nước mắm phụ thuộc vào nguyên liệu đem đi chế biến Các chất có đạm chiếm hàm lượng chủ yếu trong nước mắm và nó cũng là thành phần quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm (Nguyễn Trọng Cẩn và cộng sự, 2011) Các chất có đạm của nước mắm bao gồm 3 loại:

Nitơ tổng số: Là tổng lượng nitơ có trong nước mắm (g/l) bao gồm nitơ axit amin

và nitơ các chất bay hơi (chủ yếu là NH3)… Người ta dựa vào lượng nitơ tổng số để quyết định phân hạng của nước mắm

Nitơ axit amin: Là tổng lượng đạm nằm dưới dạng axit amin (g/l), quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm

Nitơ amoniac: Càng nhiều nước mắm càng kém chất lượng

Ngoài ra trong nước mắm còn chứa đầy đủ các axit amin không thay thế: valin, leucin, methionin, isoleucin, phenylalanin, alanin Ngoài hàm lượng axit amin còn có các axit nucleic, các thành phần khác có kích thước lớn như tripeptit, pepton, dipeptit Chính những thành phần trung gian này làm cho nước mắm dễ bị hư hỏng do hoạt động của vi sinh vật

1.3.2.2 Các chất bay hơi

Thành phần các chất bay hơi của nước mắm rất phức tạp và quyết định hương vị của nước mắm Hàm lượng các chất bay hơi (mg/100 ml nước mắm) trong nước mắm được xác định như sau (Nguyễn Trọng Cẩn và cộng sự, 2011):

Các hợp chất cacbonyl bay hơi: 407-512 (formaldehyde)

Các axit bay hơi: 404-533 (propionic)

Các amin bay hơi: 9,5-11,3 (izopropylamin)

Các chất trung tính bay hơi: 5,1-13,2 (acetaldehyde)

Trong nước mắm tồn tại nhiều loại axit, axit bay hơi như axit butyric, isobutyric, propionic, axetic, oxaloaxetic Các axit không bay hơi như axit pyruvic, fumaric, succinic, lactic và pyroglutamic Hàm lượng của axit isobutyric và butyric chiếm trên 30% của tổng lượng axit hữu cơ chứa trong nước mắm Sự hình thành về mùi và vị của

nước mắm là do các hợp chất bay hơi, các axit amin và các thành phần khác tồn tại trong nước mắm tạo nên Mùi trong nước mắm được hình thành chủ yếu do hoạt động của vi sinh vật yếm khí trong quá trình sản xuất nước mắm tạo ra Còn sự biến đổi về màu sắc

là do 2 nguyên nhân, một là do sắc tố trong các loại nguyên liệu, hai là do phản ứng của các axit amin gây nên như phản ứng melanoidin, phản ứng oxi hóa…

1.3.2.3 Các chất khác

Trong nước mắm còn có các chất vô cơ như: NaCl chiếm 250-280 g/l và một số các chất khoáng như: S, Ca, Mg, P, I, Br Vitamin B1, B2, B12 (Nguyễn Trọng Cẩn và

cộng sự, 2011 )

1.3.3 Chỉ tiêu chất lượng của nước mắm

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5107-2003, nước mắm được đánh giá dựa vào các chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa học và chỉ tiêu vi sinh vật như sau:

1.3.3.1 Yêu cầu về cảm quan

Các yêu cầu cảm quan của nước mắm được qui định trong Bảng 1.4

Bảng 1.4 Yêu cầu cảm quan của nước mắm

Tên chỉ tiêu

Yêu cầu Đặc biệt Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2

1 Màu sắc Từ nâu cánh gián đến nâu vàng

2 Độ trong Trong, không vẩn đục

3 Mùi Thơm đặc trưng của nước mắm, không có mùi lạ

4 Vị

Ngọt đậm của đạm, có hậu vị

5 Tạp chất

nhìn thấy bằng

mắt thường

Không được có

1.3.3.2 Các chỉ tiêu hoá học của nước mắm

Các chỉ tiêu hoá học của nước mắm, được qui định trong Bảng 1.5

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu hoá học của nước mắm

2 Hàm lượng nitơ axit amin, tính bằng % so với

nitơ toàn phần, không nhỏ hơn 55 50 40 35

3 Hàm lượng nitơ amôniac, tính bằng % so với nitơ

toàn phần, không lớn hơn 20 25 30 35

4 Hàm lượng axit, tính bằng g/l theo axit axetic,

5 Hàm lượng muối, tính bằng g/l, trong khoảng 245 -

280 260 – 295

1.3.3.3 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm

Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm, được qui định trong Bảng 1.6

Bảng 1.6 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm

1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1 ml 105

2 Coliforms, số khuẩn lạc trong 1 ml 102

3 E coli, số khuẩn lạc trong 1 ml 0

4 C perfringens, số khuẩn lạc trong 1 ml 10

5 S aureus, số khuẩn lạc trong 1 ml 0

6 Tổng số bào tử nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1 ml 10

1.3.4 Qui trình cơ bản sản xuất nước mắm

Qui trình cơ bản sản xuất nước mắm được thể hiện ở Hình 1.2

Hình 1.2 Qui trình sản xuất nước mắm

Trong quá trình chế biến nước mắm hàm lượng protein trong cá giảm xuống theo thời gian còn hàm lượng đạm tổng số, đạm axit amin, đạm peptit và các đạm bay hơi khác trong nước chượp đều tăng lên rõ rệt

1.4 Tổng quan về sự thủy phân phụ phẩm thủy sản và sản xuất nước mắm

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới có một số công trình nghiên cứu về việc thủy phân phế liệu tôm bằng enzyme Wenhong và các cộng sự đã nghiên cứu thu hồi protein của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng bằng cách cho đầu tôm thủy phân Kết quả cho thấy tại điều kiện nhiệt

độ 40oC, 50oC, 60oC thì hiệu suất thu hồi protein tương ứng là 43,6%, 73,6%, 87,4% (Wenhong và cộng sự, 2009)

Trong công nghiệp chế biến tôm, lượng phụ phẩm tôm bao gồm đầu và vỏ tôm chiếm khoảng 35-45% khối lượng nguyên liệu Veeranjaneyulu và cộng sự (2013) đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ phế liệu tôm và xác định giá trị các thành phần của nó Phụ phẩm tôm được thủy phân bằng enzyme Alcalase với tỉ lệ enzyme 3% ở nhiệt độ 60°C và pH 8,5 Kết quả thu được sản phẩm thủy phân có hàm lượng protein cao 75,05%, hàm lượng lipit thấp 2,65% và hàm lượng tro 14.17% (Veeranjaneyulu và cộng sự, 2013)

Randriamahatody và cộng sự đã nghiên cứu thủy phân đầu tôm trong 24 giờ bằng

4 enzyme Pepsin, Novozyme 37020, Protex 6L và Delvolase Sản phẩm thủy phân protein thu được từ sự thủy phân đầu tôm bằng 4 loại enzyme này có hàm lượng protein lần lượt là 48,12%; 51,59%; 63,86% và 64,73% và có hàm lượng axit amin không thay

t h ế lầ n lư ợt là 105,05 mg/g; 90,16 mg/g; 154,99 mg/g v à 120,88 mg/g (Randriamahatody và cộng sự, 2011)

Năm 2014, Dey và Dora sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ phụ phẩm đầu và

vỏ tôm sú bằng cách thủy phân bằng 4 enzyme (Alcalase, Neutrase, Protamex và Flavourzyme) trong 90 phút Trong đó, Alcalase cho độ thủy phân cao nhất và được sử dụng để tối ưu hóa các điều kiện thủy phân cho sự thủy phân phế liệu tôm bằng phương pháp bề mặt đáp ứng Một phương trình mô hình đã được đề xuất để xác định ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, tỉ lệ enzyme/cơ chất và thời gian đến độ thủy phân Điều kiện thủy phân tối ưu được xác định là nhiệt độ 59,37°C, pH 8,25, tỉ lệ enzyme/cơ chất 1,84% và thời gian thủy phân 84,4 phút Với điều kiện tối ưu này, độ thủy phân cao nhất là 33,13% Sản phẩm thủy phân protein thu được có hàm lượng protein cao (72,3%) và hàm lượng axit amin (529,93 mg/g), trong đó axit amin không thay thế và axit amin tạo hương vị lần lượt là 54,67-55,93% và 39,27-38,32% (Dey và Dora, 2014)

Chen và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng đầu tôm để sản xuất nước mắm Đầu tôm được xay nhuyễn và đồng nhất với đệm muối photphat Hỗn hợp được bổ sung thêm 10% chủng vi khuẩn và thực hiện thủy phân trong 5 ngày Sau đó dịch thủy phân được tách ra khỏi chất rắn (bã) bằng cách lọc và được bổ sung 10-15% muối Sau đó đun sôi

và lọc dịch thủy phân để thu nước mắm từ đầu tôm (Chen và cộng sự, 1983)

Sau đó Chen đã nghiên cứu cải thiện hương vị của nước mắm được sản xuất từ đầu tôm bằng cách bổ sung thêm nước tương trong quá trình thủy phân Dịch thủy phân sau

đó được tiếp tục ủ lên men bởi Aspergillus oryzae và Saccharomyces rouxii hoặc axit

HCl (Chen, 1984) )

Chen đã xác định hàm lượng axit glutamic tự do trong nước mắm từ tôm và nước mắm từ đầu tôm lần lượt là 16,1 và 59,7 mg/100ml Sự khác biệt này có thể do chủng vi khuẩn lên men khác nhau Protein trong nước mắm từ tôm được thủy phân và lên men bởi

Enterobacter sp, trong khi đó nước mắm từ đầu tôm lên men bởi Bacillus sp (Chen, 1993)

Heu và cộng sự đã cho thấy phụ phẩm tôm là nguyên liệu thích hợp cho việc sản xuất nước mắm Phụ phẩm tôm được thủy phân bằng Alcalase trong 30 phút Nước mắm

cô đặc từ phụ phẩm tôm có hàm lượng protein cao, hàm lượng nitơ bazơ bay hơi và muối thấp so với nước mắm tôm thương mại Hàm lượng axit amin tổng là 23.059,2 mg/100ml cao hơn so với nước mắm tôm thương mại 4.582,5 mg/100ml Các axit amin

có hàm lượng cao là glutamic, aspartic, arginine và lysine Hàm lượng axit amin tự do của nước mắm cô đặc từ phụ phẩm tôm là 2.705,5 mg/100ml Trong đó, axit tự do tạo hương vị chủ yếu là glutamic và aspartic (Heu và cộng sự, 2007)

Kim và cộng sự đã nghiên cứu nước mắm từ phụ phẩm tôm (đầu, vỏ và đuôi) Sau

3 tháng lên men, hàm lượng nitơ axit amin của nước mắm tăng từ 150-200 đến 500-600 mg/100g và hàm lượng nitơ phi protein tăng từ 300 lên 950-1050 mg/100 g Hàm lượng nitơ bazơ bay hơi tăng lên từ 18 đến 60 mg/100g Mùi vị của nước mắm phụ thuộc vào hàm lượng axit amin tự do, chủ yếu là glutamic và aspartic (Kim và cộng sự, 2003 ) Fukami và cộng sự (2006) đã phân lập vi khuẩn từ nước mắm cá thu và được định

danh là Staphylococcus xylosus có thể cải thiện hương vị của nước mắm Thái Lan Sau

thời gian ủ nước mắm ở nhiệt độ 32°C trong 24 ngày với vi khuẩn nuôi cấy, các hợp chất dễ bay hơi được phân tích bằng phương pháp sắc ký khí Kết quả cho thấy, mặc dù hàm lượng 2-ethylpyridin và dimethyl trisulfide trong quá trình ủ giảm nhưng 4 hợp chất dễ bay hơi, bao gồm 2‐methylpronal, 2‐methylbutanal, 2‐pentanone và 3‐(methylthio) propanal không có thay đổi đáng kể về số lượng Mặt khác, hàm lượng 3‐metyl-1‐butanol và 2,6‐dimethylpyrazine tăng lên rõ rệt, axit 3-methylbutanoic tăng nhẹ Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy hương vị của nước mắm được xử lí bằng vi khuẩn được phân lập có sự cải thiện rất nhiều

Udosil và cộng sự (2015) đã phân lập vi khuẩn Staphylococcus sp CMC5‐3‐1 và

CMS5‐7‐5 từ nước mắm lên men sau 3 đến 7 tháng đã cho thấy các đặc điểm khác nhau lên sự thủy phân protein và hình thành các chất dễ bay hơi Những vi khuẩn Gram dương này có thể phát triển ở hàm lượng muối lên tới 15% NaCl và đạt mức tối ưu từ 0,5% đến 5% NaCl trong nước đậu nành tryptic Dựa trên chuỗi gen ribosomal 16S

rRNA, cho thấy Staphylococcus sp CMC5‐3‐1 và CMS5‐7‐5 có sự tương đồng 99% giống với Staphylococcus piscifermentans JCM 6057T, nhưng độ

tương đồng DNA-DNA là <30%, cho thấy chúng có khả năng là loài mới Mối liên quan DNA giữa 2 chủng này chỉ là 65%, nên chúng thuộc về các loài khác nhau Nhóm

vị trí α-amino của nước mắm 6 tháng được cấy với chủng Staphylococcus sp CMC5‐

3‐1 là 740,5 mM, cao hơn so với nước mắm được cấy với chủng CMS5‐7‐5 (662,14

mM, P <0,05) Trong quá trình lên men không sinh ra histamine Nước mắm được cấy

với Staphylococcus sp CMC5‐3‐1 có hàm lượng axit glutamic cao nhất (P <0,05), hợp chất dễ bay hơi chính được phát hiện là 2 ‐ methypropanal Staphylococcus sp CMC5‐

3‐1 có thể được ứng dụng để cải thiện vị umami và mùi thơm của nước mắm

Indoh và cộng sự (2006) đã nghiên cứu so sánh đặc tính của nước mắm cá hồi được lên men khi dùng koji gluten lúa mì và koji đậu nành để cải thiện hương vị của nước mắm Kết quả cho thấy trong 3 tháng lên men thì nước mắm được sản xuất với koji gluten lúa mì có màu sáng đẹp hơn và hàm lượng amino axit tự do, đặc biệt là axit glutamic cao hơn so với nước mắm dùng koji đậu nành Các axit amin Glu và Pro trong mẫu nước mắm koji gluten lúa mì cao hơn trong mẫu koji đậu nành, nhưng Asp và Arg thì thấp hơn Cả hai mẫu đều không có glutamin tự do Các peptid chính trong nước mắm koji gluten lúa mì gồm Glx, Asx và Pro (Glx: Glu+Gln+ pyroglutamic acid, Asx: Asp+ Asn) còn trong nước mắm koji đậu nành gồm Asx, Glx và Gly Sự khác nhau vị trí của các amino axit trong peptid và các amino axit tự do là nguyên nhân của sự khác nhau về hương vị Vị của nước mắm koji gluten lúa mì có hậu vị umami và hương thơm tốt hơn so với nước mắm koji đậu nành Điều này là do hàm lượng axit glutamic tự do cao và sự khác nhau về vị trí của các amino axit trong chuỗi pepetid

Ovissipour và cộng sự đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu

cá ngừ vây vàng Thunnus albacares sử dụng enzyme Alcalase và Protamex Đầu cá ngừ

vây vàng thu được từ quá trình sản xuất cá ngừ đóng hộp được thủy phân với các thông

số sau: nồng độ enzyme sử dụng là 1,5%, pH tự nhiên, tỉ lệ nguyên liệu / nước (w/v) là

1/1 Kết quả cho thấy theo thời gian độ thủy phân thu được khi sử dụng enzyme Alcalase cao hơn so với enzyme Protamex (Ovissipour và cộng sự, 2010)

Nguyen và cộng sự (2011) đã nghiên cứu sự thủy phân nguyên liệu còn lại từ cá ngừ bằng enzyme Protamex và đặc tính sinh hóa của sản phẩm thủy phân Một chế độ thủy phân được thực hiện cho các nguyên liệu còn lại từ cá ngừ như đầu, nội tạng, đuôi

ở nhiệt độ 450C, tỉ lệ nước/nguyên liệu = 1/1, tỉ lệ enzyme 0,1%, pH tự nhiên, thời gian thủy phân 12h Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, độ thủy phân của sản phẩm thuỷ phân

từ đầu, nội tạng và đuôi lần lượt là 32,3%, 16,8% và 22,2% Hiệu suất thu hồi nitơ trong các sản phẩm thủy phân từ đầu, nội tạng và đuôi lần lượt là 73,6%, 82,7%, 85,8% Sathivel và cộng sự (2005) đã nghiên cứu thủy phân đầu cá hồi bằng enzyme Alcalase (0,5%) ở nhiệt độ 500C, trong thời gian 75 phút thì thu được bột protein thủy phân có rất nhiều các thành phần axít amin trong đó hàm lượng Isoleucine (3,71g/100g protein), Phenylalanine (4,07g/100g protein), hàm lượng Leucine (6,69g/100g protein),

và Lysine (7,39g/100g protein) Tổng số axít amin là 98,74 g/100g protein

Amiza (2011) và cộng sự đã tối ưu hóa quá trình thủy phân đầu xương cá tra bằng enzyme Các điều kiện thủy phân đề xuất để có được độ thủy phân tối ưu bằng enzyme Alcalase ở nhiệt độ 550C, thời gian thủy phân 163 phút, pH 9,45 và nồng độ enzyme 2% Các thành phần xương đầu cá tra chứa 25,02% protein, 68,21% chất béo, 7,08% tro, trong khi bột thủy phân đầu xương cá chứa 65,05% protein, 32,92% chất béo và 0,86% tro Sự thu hồi protein thủy phân đầu xương cá tra cao đến 71,6%

Herpandi và cộng sự (2012) đã nghiên cứu độ thủy phân và lượng axít amin trytophan tự do của sản phẩm thủy phân cá ngừ bằng các loại protease khác nhau Sản phẩm thủy phân protein thịt cá ngừ vằn được sản xuất bằng các loại protease (Alcalase, Protamex, Neutrase và Flavourzyme) trong thời gian 60, 120, 180 và 240 phút với tỷ lệ enzyme protease là 0,5, 1, 1,5 và 2% so với khối lượng của nguyên liệu Kết quả cho thấy thời gian dài với tỷ lệ enzyme cao đã làm tăng độ thủy phân Alcalase cho độ thủy phân cao nhất trong số tất cả các protease, tiếp theo là Protamex, Flavourzyme và Neutrase

Mohammad và cộng sự (2015) đã nghiên cứu quá trình thủy phân gelatin từ cá rô phi thương mại bằng enzyme Alcalase 2.4L , tối ưu hóa bằng phương pháp đáp ứng bề mặt với điều kiên thủy phân ở nhiệt độ 57,60C, thời gian thủy phân 80 phút, tỉ lệ enzyme

1,20% (v/w) cho độ thủy phân cao nhất 10,91% Sản phẩm thủy phân gelatin thu được

có hàm lượng protein cao 85,26%, thành phần axit amin, độ nhớt và trọng lượng phân

tử đạt yêu cầu về chất lượng

Vázquez và cộng sự (2017) đã sản xuất protein từ phụ phẩm cá nhám có khả năng chống oxy hoá bằng phương pháp đáp ứng bề mặt Nhiệt độ 64,60 C và 60,80 C và pH 9,40 và 8,90 được xác lập là điều kiện thủy phân tốt nhất cho Alcalase và Esperase Tối

ưu hóa các điều kiện tốt nhất để tối đa hóa các hoạt động chống cao huyết áp và chống oxy hoá được thực hiện PH tối ưu và nhiệt độ tối ưu cho chất chống oxy hoá là 550C/pH 8,0 đối với ABTS (2,2′-azino-bis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid (ABTS) / DPPH – Esperase (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), 63,10C/pH 9,0 đối với DPPH-Alcalase và 550 C/pH 9,0 đối với ABTS – Alcalase

Amiza và cộng sự (2013) nghiên cứu tính chất hoá lý của dịch thủy phân từ khung xương cá tra Các đặc tính hoá lý của bột thủy phân cá tra ở ba mức độ thủy phân khác nhau, DH 43%, DH 55% và DH 68% Các bột thủy phân đã thu được bằng sự thủy phân bằng cách sử dụng Alcalase, ly tâm và sấy phun Nghiên cứu cho điều kiện thủy phân này ảnh hưởng đến hàm lượng protein, tro và chất béo cũng như thành phần axít amin của các sản phẩm thuỷ phân Kết quả cho thấy sản phẩm thuỷ phân giàu lysine và glutamate DH 68% thể hiện khả năng hòa tan peptit và khả năng giữ nước tốt hơn Khi mức độ thủy phân tăng lên, khả năng nhũ tương và khả năng tạo bọt của thủy phân giảm Người ta cũng thấy rằng độ nhẹ trong bột thủy phân giảm với sự gia tăng mức độ thủy phân Nghiên cứu này cho thấy sản phẩm thủy phân protein cá tra có độ hòa tan tốt, có đặc tính tạo bọt tốt và có màu nhạt, do đó có tiềm năng cao trong việc sử dụng làm thành phần thực phẩm

Herpandi và cộng sự (2017) đã tối ưu hoá thông số thủy phân phụ phẩm cá ngừ bằng enzyme thương mại Sử dụng nồng độ enzyme 1 – 3%, pH 6,5 – 8,0, nhiệt độ 40 – 600C, thời gian từ 2 – 6 giờ Kết quả tối ưu nồng độ enzyme 3%; pH 6,57; nhiệt độ

580C; thời gian 4 giờ thu được độ thủy phân 18,48%, hàm lượng tryptophan tự do là 72,10 mg/kg

See và cộng sự (2011) đã nghiên cứu tối ưu hoá thủy phân da cá hồi bằng enzyme Alcalase Kết quả tối ưu hoá bằng phương pháp đáp ứng bề mặt với tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu là 2,50% (v / w), nhiệt độ 55,300C và pH 8,39 là điều kiện tối ưu để đạt

được độ thủy phân cao nhất (77.03%) Sản phẩm thuỷ phân protein được xác định thành phần hóa học và thành phần axít amin Sản phẩm thuỷ phân có hàm lượng protein cao (89,53%) và hàm lượng amin cao

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Đặng Thị Hiền (2008) đã sử dụng enzyme Alcalase để tiến hành thuỷ phân phế liệu tôm và tận thu protein và astaxanthin trong công nghệ sản xuất chitin - chitosan Tại nhiệt độ 54oC, 8 giờ, tỷ lệ enzyme bổ sung là 0,22%, pH 8, tỷ lệ nước : nguyên liệu là 1:1 thì thu hồi được 52,7% protein so với ban đầu (Đặng Thị Hiền, 2008)

Huỳnh Dự (2010) đã nghiên cứu quá trình thủy phân phế liệu mực bằng enzyme protease và thử nghiệm bổ sung dịch thủy phân vào thức ăn nuôi cá Kết quả chỉ ra rằng qua ba loại enzyme Alcalase, Protamex và Neutrase sử dụng thủy phân phế liệu mực thì Alcalase hiệu quả hơn so với hai loại enzyme còn lại Và điều kiện thích hợp nhất với enzyme Alcalase là nồng độ enzyme là 5% so với trọng lượng chất khô của phế liệu mực, pH = 7,6, nhiệt độ 530C, thời gian thủy phân 2 giờ

Trần Thị Hồng Nghi và cộng sự (2011) đã nghiên cứu sử dụng enzyme protease từ

vi khuẩn (Bacillus subtilis) để thủy phân phụ phẩm cá tra Điều kiện tối ưu cho việc thủy phân phụ phẩm cá tra bằng enzyme protease từ vi khuẩn Bacillus subtilis như sau: nhiệt

độ 500C, pH = 7,6; tỉ lệ nước 30%, nồng độ muối 2%, hoạt độ enzyme 50UI và thời gian thủy phân là 18 giờ

Nguyễn Thị Ngọc Hoài (2012) đã nghiên cứu thủy phân đầu tôm bằng enzyme để sản xuất sản phẩm thủy phân protein và nghiên cứu đặc tính của sản phẩm thủy phân protein từ đầu tôm Thực hiện tối ưu hóa quá trình thủy phân protein từ đầu tôm bằng Alcalase theo phương pháp bề mặt đáp ứng, sử dụng mô hình composit Tối ưu 3 nhân

tố tỉ lệ alcalase (0,1-0,5%), nhiệt độ thủy phân (50-70o C), thời gian thủy phân (2-8 giờ), với hai hàm mục tiêu là hàm lượng protein hòa tan và nồng độ DPPH bị khử Kết quả thu được thông số tối ưu ở nồng độ Alcalase là 0,382%, nhiệt độ thủy phân là 62o C, thời gian thủy phân là 2 giờ Dịch protein thu được có hàm lượng protein hòa tan là 2401,4±0,75mg/130ml, khả năng khử gốc tự do 45,7±3,09 µM/mg protein hòa tan Dịch protein thu được có chất lượng tốt, hàm lượng protein hòa tan cao, đặc biệt là có khả năng chống oxy hóa tốt, trong dịch thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng có chứa hầu hết các loại axit amin không thay thế và chứa các loại acid béo không no nên có thể