Nghiên cứu quy trình sản xuất bột protein hydrolysate từ cá tra sử dụng enzyme protamex

Trong nghiên cứu này, để thu nhận FPH Fish Protein Hydrolysate chúng tôi tiến hành các khảo sát sau: - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân sử dụng enzyme Protamex như t

*******************

NGUYỄN THỊ ANH THƯ

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT PROTEIN HYDROLYSATE TỪ CÁ TRA SỬ DỤNG ENZYME

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Thị Anh Thư MSHV: 10110201

Ngày, tháng, năm sinh: 10/06/1982 Nơi sinh: Khánh Hòa

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và Đồ uống Mã số : 605402

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quy trình sản xuất bột Protein Hydrolysate từ cá

Tra sử dụng enzyme Protamex

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nghiên cứu khả năng sử dụng enzyme Protamex thủy phân phụ phẩm cá Tra để thu nhận Protein Hydrolysate

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân Nghiên cứu mối liên hệ giữa các thông số kỹ thuật là mức độ thủy phân và trọng lượng phân tử của Protein Hydrolysate, đồng thời khảo sát một số tính năng công nghệ của sản phẩm thủy phân Trên cơ sở đó đề xuất quy trình công nghệ thu nhận bột Protein Hydrolysate sử dụng trong công nghệ thực phẩm

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/07/2011

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/08/2012

IV.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trần Bích Lam

Tp HCM, ngày tháng năm 2012

TRƯỞNG KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Trần Bích Lam

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS.TS Đồng Thị Thanh Thu

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Phan Ngọc Hòa

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 16 tháng 08 năm 2012

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn toàn thể Quý Thầy, Cô giảng dạy và công tác tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu, tạo điều kiện và môi trường học tập tốt trong suốt thời gian tôi học tại Trường

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trần Bích Lam đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi về tinh thần và vật chất để hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi về thời gian và cơ sở vật chất trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 06 năm 2012

Nguyễn Thị Anh Thư

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nguồn phụ liệu cá Tra từ nhà máy chế biến cá phi lê rất lớn, do đó việc sử dụng nguồn phụ liệu này góp phần bảo vệ môi trường, tăng thu nhập cho các nhà máy chế biến và hơn nữa là tạo ra các sản phẩm có giá trị cao cung cấp cho con người và phục vụ cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm là rất cần thiết

Trong nghiên cứu này, để thu nhận FPH (Fish Protein Hydrolysate) chúng tôi tiến hành các khảo sát sau:

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân sử dụng enzyme Protamex như tỷ lệ nguyên liệu và nước bổ sung, pH, nhiệt độ và tỷ lệ E/S để enzyme hoạt động tối ưu kết quả đạt được như sau: tỷ lệ nguyên liệu và nước bổ sung là 1:2, pH 6,5, nhiệt độ 550C và tỷ lệ E/S là 2.5% enzyme so với protein thô

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân và các tính năng của sản phẩm Kết quả cho thấy thời gian có ảnh hưởng lớn đến quá trình thủy phân Mức

độ thủy phân đạt cực đại ở thời gian 75 phút và cho sản phẩm tối đa, tuy nhiên, tính năng công nghệ (tạo bọt, tạo nhũ) đạt được cao nhất ở thời gian 45 phút ứng với sản phẩm FPH gồm các peptidecó phân tử lượng từ 3 – 10kDa

- So sánh hai phương pháp sấy tạo sản phẩm là sấy thăng hoa và sấy phun, chúng tôi nhận thấy sản phẩm không có sự khác biệt về tính năng công nghệ Phương pháp sấy thăng hoa cho hiệu suất thu hồi sản phẩm cao hơn so với sấy phun

- Kết quả phân tích thành phần hóa học của sản phẩm cho thấy sản phẩm FPH có hàm lượng protein khá cao 87.45% Thành phần béo và ẩm trong sản phẩm thấp, đây là điều kiện thuận lợi để bảo quản sản phẩm và giữ được các thành phần dinh dưỡng cũng như các đặc tính của sản phẩm

ABSTRACT

Recycling by-product from filleting catfish industry are both highly appreciated to

protect the environment and increased profit for fish processing manufactures

Moreover, using this by-product in food processing will produce higher nutrient value

products for consumption or food industry

Following works have been done to collect protein hydrolysate from catfish

by-products:

- Optimizing hydrolysis process using Protamex enzyme by adjusting parameters:

the ratio of supplemental materials comparing to water; pH, temperature and E/S The

optimal conditions for enzyme activities were achieved as follow: the ratio of material

to water at 1:2, pH at 6.5, reaction temperature at 550C, and the E/S ratio of 2.5% raw

protein

- Hydrolysis process was highly influenced by hydrolysis time that reached the

highest degree hydrolysate (DH) after 75 minutes; however, functional properties (e.g

foaming and emulsifying ability) showed highest after digesting 45 minutes with the

length of obtained peptide fragments varying from 3 to 10kDa

- Two drying methods, spraying and lyophilizing, did not show any significant

difference in technological features; however, the later showed higher efficiency in

collecting product compared with that of the former

Chemical analysis of FPH showed relatively high protein content at 87.45%

Furthermore, lipid and humidity were low which are desirable characteristics for

preserving nutrient value and typical characteristics of products

MỤC LỤC

Trang

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG NGHIỆM THU ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iv

ABSTRACT v

DANH MỤC CÁC BẢNG xi

DANH MỤC CÁC HÌNH xiii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xiv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Giới thiệu về cá Tra 2

1.1.1 Cá Tra 2

1.1.2 Thành phần hóa học, thành phần cấu trúc của cá Tra và phụ phẩm cá Tra 2

1.1.2.1 Thành phần hóa học của cá Tra 2

1.1.2.2 Thành phần cấu trúc của cá Tra 2

1.1.2.3 Thành phần hóa học của phế phẩm cá Tra 3

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cá Tra 4

1.3 Phế liệu cá và hiện trạng nghiên cứu, sử dụng phụ phẩm cá Tra tại Việt Nam 4

1.3.1 Phế liệu cá 4

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ phẩm cá Tra tại Việt Nam 5

1.4 Tình hình sử dụng và khả năng chế biến sản phẩm giá trị gia tăng 6

1.5 Tổng quan về enzyme và phương pháp thủy phân bằng enzyme 8

1.5.1 Giới thiệu về enzyme Protamex 8

1.5.1.1 Enzyme protease 9

1.5.1.2 Enzyme Protamex 11

1.5.2 Phương pháp thủy phân bằng enzyme 11

1.6 Tổng quan về FPH 13

1.6.1 Giới thiệu về FPH 13

1.6.2 Một số yếu tốảnh hưởng trong quá trình sản xuất FPH 13

1.6.2.1 Nguyên liệu 13

1.6.2.2 Chuẩn bị dịch thủy phân 14

1.6.2.3 Quá trình thủy phân bằng enzyme 14

1.6.2.4 Bất hoạt enzyme 19

1.6.2.5 Tinh sạch protein hydrolysate 19

1.6.2.6 Quá trình sấy 20

1.7 Tính chất chức năng của FPH 21

1.7.1 Khả năng hòa tan và giữ nước 23

1.7.1.1 Khả năng hòa tan 23

1.7.1.2 Khả năng liên kết với nước và giữ nước 23

1.7.2 Khả năng hấp thụ béo và giữ béo 24

1.7.3 Các tính chất bề mặt 25

1.7.3.1 Khả năng tạo nhũ 26

1.7.3.2 Khả năng tạo bọt 27

1.7.4 Khả năng cố định mùi 27

1.7.5 Khả năng tạo độ nhớt 27

1.7.6 Khả năng tạo gel 28

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 29

2.1 Nguyên liệu 29

2.1.1 Phụ phẩm cá 29

2.1.2 Nước 29

2.1.3 Enzyme và hóa chất 29

2.1.4 Thiết bị phòng thí nghiệm và dụng cụ 30

2.2 Phương pháp nghiên cứu 30

2.2.1 Mục đích nghiên cứu 30

2.2.2 Nội dung nghiên cứu 30

2.2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 32

2.2.2.2 Quy trình tạo sản phẩm 33

2.2.3 Bố trí thí nghiệm 35

2.2.3.1 Xác định thành phần nguyên liệu 35

2.2.3.2 Khảo sát quá trình thủy phân 35

2.2.3.4 Khảo sát quá trình sấy 38

2.2.3.5 Xác định thành phần hóa học của chế phẩm 38

2.3 Phương pháp phân tích 38

2.3.1 Xác định N tổng theo phương pháp Kjeldahl 39

2.3.2 Xác định lipid bằng phương pháp Soxhlet 39

2.3.3 Xác định tro tổng bằng phương pháp đốt cháy ở nhiệt độ cao 39

2.3.4 Xác định độ ẩm 39

2.3.5 Xác định hoạt lực enzyme bằng phương pháp Ansons cải tiến 39

2.3.6 Xác định mức độ thủy phân DH 40

2.3.7 Xác định N axit amin bằng phương pháp chuẩn độ formol và phương pháp 40

2.3.8 Xác định khả năng hòa tan 41

2.3.9 Xác định khả năng tạo bọt 41

2.3.10 Xác định khả năng tạo nhũ 41

2.3.11 Điện di trên gel agarose 41

2.3.12 Xác định tỷ lệ phần trăm các peptide trong sản phẩm 42

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 42

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 43

3.1 Kết quả xác định thành phần nguyên liệu 43

3.1.1 Xác định thành phần hóa học của phụ phẩm cá Tra 43

3.1.2 Xác định hoạt tính enzyme 44

3.2 Khảo sát quá trình thủy phân 45

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến quá trình thủy phân 46

3.2.1.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến DH 46

3.2.1.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến hàm lượng N axit amin 47

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân 49

3.2.2.1 Ảnh hưởng của pH đến DH 49

3.2.2.2 Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng N axit amin 50

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân 51

3.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến DH 52

3.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng N axit amin 53

3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến quá trình thủy phân 54

3.2.4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến DH 54

3.2.4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến hàm lượng N axit amin 55

3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân và tính năng công nghệ 56

3.2.5.1 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến DH 57

3.2.5.2 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng N axit amin 59

3.2.5.3 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng hòa tan của sản phẩm 60

3.2.5.4 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng tạo bọt của sản phẩm 62

3.2.5.5 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng tạo nhũ của sản phẩm 64

3.2.5.6 Kết quả điện di các mẫu theo thời gian thủy phân 66

3.2.5.7 Kết quả phân tích tỷ lệ các phân đoạn peptide của các mẫu theo thời gian 67

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp sấy sản phẩm 69

3.3.1 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến hiệu suất thu hồi sản phẩm 70

3.3.2 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến các tính năng công nghệ 70

3.3.2.1 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến khả năng hòa tan 70

3.3.2.2 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến khả năng tạo bọt 71

3.3.2.3 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến khả năng tạo nhũ 71

3.4 Thành phần hóa học sản phẩm FPH 72

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 74

4.1 Kết luận 74

4.2 Đề nghị 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

PHỤ LỤC 82

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của cá Tra trưởng thành 3

Bảng 1.2 Thành phần cấu trúc của cá Tra 3

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của đầu và xương cá Tra 3

Bảng 1.4 Thời gian xử lý bất hoạt enzyme ở các pH và nhiệt độ 19

Bảng 1.5 Các tính chất chức năng của Fish Protein Hydrolysate (FPH) 22

Bảng 2.1 Thiết bị và dụng cụ dùng trong nghiên cứu 30

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của phụ phẩm cá Tra 43

Bảng 3.2 Kết quả xác định đường chuẩn Tyrosin 45

Bảng 3.3 Kết quả xác định hoạt độ của enzyme 45

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến DH 46

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến hàm lượng N axit amin 48

Bảng 3.6 Ảnh hưởng cùa pH đến DH 49

Bảng 3.7 Ảnh hưởng cùa pH đến hàm lượng N axit amin 51

Bảng 3.8 Ảnh hưởng cùa nhiệt độ đến DH 52

Bảng 3.9 Ảnh hưởng cùa nhiệt độ đến Hàm lượng N axit amin 53

Bảng 3.10 Ảnh hưởng cùa tỷ lệ E/S đến DH 54

Bảng 3.11 Ảnh hưởng cùa tỷ lệ E/S đến hàm lượng N axit amin 55

Bảng 3.12 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến DH 57

Bảng 3.13 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến hàm lượng N axit amin 59

Bảng 3.14 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến khả năng hòa tan 60

Bảng 3.15 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến khả năng tạo bọt 62

Bảng 3.16 Ảnh hưởng cùa thời gian thủy phân đến khả năng tạo nhũ 64

Bảng 3.17 Kết quả phân tích tỷ lệ thành phần khối lượng phân tử của các mẫu có thời gian thủy phân khác nhau 68

Bảng 3.18 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến hiệu suất thu hồi sản phẩm 70

Bảng 3.19 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến khả năng hòa tan 70

Bảng 3.20 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến khả năng tạo bọt 71

Bảng 3.21 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến khả năng tạo nhũ 71

Bảng 3.22 Thành phần hóa học của sản phẩm 72

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cá Tra 2

Hình 1.2 Tình hình sản xuất và xuất khẩu cá Tra từ năm 2003 đến 2010 4

Hình 1.3 Các phân đoạn tạo thành sau ly tâm 20

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 32

Hình 2.2 Quy trình thu nhận protein hydrolysate từ phế phẩm cá Tra 33

Hình 3.1 Đường chuẩn Tyrosin 45

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lê nguyên liệu : nước đến DH 46

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lê nguyên liệu : nước đến hàm lượng N axit amin 48

Hình 3.4 Ảnh hưởng của pH đến DH 50

Hình 3.5 Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng N axit amin 51

Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến DH 52

Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng N axit amin 53

Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến DH 54

Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến hàm lượng N axit amin 56

Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến DH 58

Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng N axit amin 59

Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng hòa tan 61

Hình 3.13 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến khả năng tạo bọt 63

Hình 3.14 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng tạo nhũ 64

Hình 3.15 Kết quả chạy điện di các mẫu bột FPH từ 15 phút đến 120 phút 66

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DH Degree of hydrolysis DHA Docosahexaenic acid EPA Eicosapentaenic acid

FC Fish Concentrate FPH Fish protein hydrolysate FMMC Fresh Minced Meat Concentrate FMMH Fresh Minced Meat Hydrolysate HWDC Hot Water Dip Concentrate HWDH Hot Water Dip Hydrolysate MWDP Molecular weight distribution of peptides

OHC Oil-Holding Capacity

PH Protein hydrolysate

PI Protein isolate TCA Trichloroacetic acid

UF Ultra Filtration

MỞ ĐẦU

Xu hướng hiện nay của ngành thực phẩm là sử dụng các loại phụ gia có nguồn gốc tự nhiên thay thế dần các hóa chất sử dụng trong chế biến thực phẩm Từ lâu, việc sử dụng bã protein đậu nành và whey protein từ công nghệ ép dầu và chế biến sữa nhằm tạo ra các sản phẩm protein thủy phân (PH), protein phân lập (PI) có hoạt tính sinh học cung cấp dinh dưỡng cho con người, bên cạnh đó các sản phẩm này còn có tính năng công nghệ như tạo bọt, tạo nhũ, tạo gel… ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế biến thực phẩm thay thế cho các chất phụ gia hóa học Trong những năm gần đây, nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng trong

và ngoài nước hướng đến nguồn nguyên liệu mới có nguồn gốc từ ngành công nghiệp chế biến thủy sản, đó là các phế phụ liệu cá Ngoài việc nghiên cứu tạo ra sản phẩm mới FPH (protein cá thủy phân) có giá trị kinh tế cao, việc sử dụng nguồn nguyên liệu này là rất cần thiết vì góp phần bảo vệ môi trường sống và tăng thu nhập cho các nhà máy chế biến

Việt Nam là một trong những nước đứng đầu về sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu cá Tra nên nguồn phế phụ liệu cá Tra rất dồi dào và giá thành tương đối thấp Đây là điều kiện thuận lợi để nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới và ứng dụng vào công nghiệp sản xuất

Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất bột

Protein Hydrolysate từ cá Tra sử dụng enzyme Protamex” Chúng tôi tiến hành

nghiên cứu để tạo ra sản phẩm bột FPH từ phụ phẩm cá Tra sử dụng enzyme Protamex có các tính chất chức năng để ứng dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm

Giống (chi): Pangasius

Hình 1.1 Cá Tra 1.1.2 Thành phần hóa học, thành phần cấu trúc của cá Tra và phụ phẩm cá Tra 1.1.2.1 Thành phần hóa học của cá Tra [29]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cá Tra trưởng thành

Thành phần Protein thô Chất béo thô Khoáng Độ ẩm

% 13.1 3.6 4.4 74

Ghi chú: Thành phần được tính trên (% trọng lượng ướt của cá nguyên con)

(Nguồn Kok, 1982; Erfanullah và Jafri, 1998; Hung và cộng sự, 2004; Rakbankerd, 2005)

1.1.2.2 Thành phần cấu trúc của cá Tra [10]

Bảng 1.2 Thành phần cấu trúc của cá Tra Thành phần Tỷ lệ (%)

1.1.2.3 Thành phần hóa học của phế phẩm cá Tra [9]

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của phế phẩm đầu và khung xương cá Tra

STT Ẩm

(%)

Protein (%)

Tro (%)

Lipid (%) Nguồn tham khảo

1 57.37 ±

2,25

7.32 ± 1.85

8.35 ± 0.83

26.80 ± 1.48

Đỗ Phạm Trang Minh, 2010

2 49.57 ±

2.59

10.56 ± 1.32

7.35 ± 1.76

32.21 ± 1.89

Nguyễn Hùng Sang, 2011

Với hàm lượng đầu và khung xương khá cao chiếm phần lớn thành phần của phụ phẩm cá, trong đó hàm lượng protein chiếm khoảng 7 – 12% Như vậy, phần

đầu và khung xương sau khi phi lê cá có hàm lượng protein cao thích hợp cho việc

sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bột đạm hydrolysate

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cá Tra

Trong nhiều năm gần đây, cá Tra liên tiếp là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của thủy sản Việt Nam, góp phần vào sự tăng trưởng của xuất khẩu thủy sản nói riêng và nền kinh tế đất nước nói chung Cá Tra được nuôi tập trung tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) Năm 2003 diện tích nuôi cá Tra của ĐBSCL là 2792 ha đến cuối năm 2010 khoảng 5400 ha [1]

Hình 1.2 Tình hình sản xuất và xuất khẩu cá Tra từ năm 2003 đến 2010

Theo thông tin từ pangasius-vietnam.com, năm 2011, XK cá Tra của Việt

Nam đạt giá trị 1.805 tỷ USD, tăng 26.5% so với năm 2010 [52]

Sản phẩm cá Tra chủ yếu được xuất khẩu dưới dạng phi lê đông lạnh, loại sản phẩm này chiếm 99% tổng giá trị xuất khẩu cá Tra của Việt Nam Như vậy, từ ngành công nghiệp chế biến cá Tra tạo ra nguồn phế liệu cá rất lớn Việc xử lý và chế biến các sản phẩm giá trị gia tăng từ nguồn nguyên liệu này là cần thiết

1.3 Phế liệu cá và hiện trạng nghiên cứu, sử dụng phụ phẩm cá Tra tại Việt Nam

1.3.1 Phế liệu cá [8]

Từ công nghệ sản xuất cá phi lê thì phần thịt dư, khung xương, đầu, gan, tuyến sinh dục, ruột là phế liệu

Trên các cơ sở đó chúng ta có thể định nghĩa: Phế liệu cá là tất cả các nguyên liệu thô (không thể hay có thể ăn được) được sản sinh ra trong suốt quy trình sản xuất sản phẩm chính và có thể tận dụng được

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ phẩm cá Tra tại Việt Nam [49],

[50]

Nguồn phụ phẩm từ chế biến cá Tra là tương đối cao Hiện tại, mức tỷ lệ cho

ra 1 kg phi lê trong ngành là 2.6 kg cá nguyên liệu [55] Như vậy, mỗi ngày các nhà máy tạo ra nguồn phụ phẩm cá Tra rất lớn Nguồn phụ liệu này trong đó có đầu và xương được bán cho các nhà máy chế biến thức ăn thủy sản

Hiện nay, các cơ sở sản xuất bột cá, mỡ cá từ phụ phẩm cá Tra chưa đồng bộ

và đa số còn ở quy mô thủ công tạo ra sản phẩm có chất lượng không cao và gây ô nhiễm môi trường Do đó, cần phải khuyến khích các doanh nghiệp chế biến cá Tra phi lê đông lạnh quy mô lớn, đầu tư thêm nhà xưởng, trang thiết bị máy móc hiện đại để chế biến tận thu nguồn phụ phẩm của doanh nghiệp với công nghệ hiện đại, khép kín để nâng cao giá trị kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ việc sản xuất, tận dụng phụ phẩm cá Tra [55]

Mặt khác, cần tăng cường phối hợp giữa các cơ quan nghiên cứu, các trung tâm, trường đại học, các tổ chức khoa học trong và ngoài nước,… để có các đề tài nghiên cứu tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng từ phụ phẩm cá Tra với công nghệ tiên tiến và thân thiện với môi trường [55]

Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong nước đã từng bước nghiên cứu, ứng dụng và sản xuất ra các sản phẩm có giá trị cao hơn:

- Công ty cổ phần Vĩnh Hoàn đang triển khai dự án và thành lập nhà máy chế biến collagen từ da cá [54]

- Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 2 đã nghiên cứu thành công bước đầu công nghệ sản xuất bột canxi từ phế liệu xương cá Tra Kết quả khảo sát một số thành phần hóa sinh của từng bộ phận phế liệu cá Tra (đầu, xương, đuôi, vây) cho thấy, trong các bộ phận phụ phẩm, xương cá có hàm lượng tro khá cao (20.11%) với thành phần canxi chiếm tỷ lệ cao nhất (4.49%) Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 2 đang tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về quy trình, đưa ra các thông số cụ thể

về tiêu chuẩn chất lượng để thương mại hóa bán ra thị trường [49], [50]

- Một số đề tài nghiên cứu trong nước về đạm cá như:

Quy trình công nghệ sản xuất bột cá, dịch đạm từ phụ phẩm cá Tra, cá Basa của Vũ Hòa Bình

Nghiên cứu công nghệ sản xuất dịch đạm, bột cá từ phụ phẩm cá Tra và cá Basa của Phan Xuân Trình và cộng sự, 2009 sử dụng enzyme bromeline và Alcalase

Nghiên cứu công nghệ sản xuất Fish protein concentrate phụ phẩm cá Tra sử dụng, Đỗ Phạm Trang Minh, 2010

Nghiên cứu công nghệ sản xuất Fish protein hydrolysate từ phụ phẩm cá Tra của tác giả Nguyễn Hùng Sang, 2011

Nghiên cứu thu nhận protein hydrolysate có hoạt tính liên kết Canxi từ chế phẩm cá Tra, Mạc Xuân Hòa, 2012

Sản phẩm cá da trơn Việt Nam chất lượng cao và các sản phẩm chế biến từ

cá da trơn là một trong ba sản phẩm thuộc chương trình phát triển sản phẩm quốc gia đến năm 2020 Các đề án phát triển sản phẩm quốc gia liên quan đến các sản phẩm này đang được xây dựng và triển khai thực hiện (Theo nguồn VASEP) [53]

Từ nguồn nguyên liệu sẵn có, cùng với định hướng phát triển của nhà nước, các sản phẩm chế biến từ nguồn nguyên liệu cá Tra nói chung đặc biệt là phụ phẩm

cá Tra nói riêng đang được sự quan tâm hàng đầu và khuyến khích phát triển Do

đó, việc nghiên cứu và phát triển sản xuất các sản phẩm FPH từ phụ phẩm cá Tra ứng dụng trong thực phẩm là một trong những hướng mới cần nghiên cứu hoàn thiện và đưa vào sản xuất công nghiệp

1.4 Tình hình sử dụng và khả năng chế biến sản phẩm giá trị gia tăng từ phụ

phẩm cá ở nước ngoài [21], [24], [34], [28], [37], [43]

Phụ phẩm cá từ ngành công nghiệp chế biến cá bao gồm xương, da, khung xương, nội tạng Phụ phẩm cá là nguồn protein tốt (Arnesen và Girldberg, 2007) nhưng một lượng lớn phụ phẩm vẫn bị bỏ đi mà không sử dụng để thu hồi protein (Kristinsson và Rasco, 2000; Gildberg, 2002) Bên cạnh đó, việc loại bỏ phụ phẩm cá gây ra các vấn đề về môi trường cũng như cũng như các vấn đề về xử lý chúng [21]

Một số tác giả cho rằng, cần phải sử dụng tốt hơn nữa phụ phẩm và các loại

cá chưa được sử dụng có chất lượng tốt để cung cấp cho cả người và động vật Sự phát triển của khoa học và kỹ thuật trong việc sử dụng phụ phẩm cá bước đầu đã có những thành công [43]

Việc sử dụng phụ phẩm không phải là mới Ở các nước Bắc Âu, phần lớn các sản phẩm đã được sử dụng cho các mục đích khác nhau Da cá đã được sử dụng làm quần áo, giày dép, quần, túi xách, gói vận chuyển và đồ trang sức Ngoài ra, phụ phẩm còn được dùng sản xuất phân bón và thức ăn chăn nuôi Một số phụ phẩm cá được sử dụng cho tiêu dùng của con người bao gồm trứng (đóng hộp, hoặc là nhũ tương trứng cá tuyết), gan, dạ dày,… Sử dụng làm phân bón giúp cây trồng tăng trưởng tốt, nhưng lợi nhuận thấp Bên cạnh đó, việc sử dụng cho sản xuất thức ăn chăn nuôi - bột cá cũng có mức lợi nhuận thấp Trong khi đó, lợi nhuận tạo ra sản phẩm cho tiêu dùng của con người mang lại lợi nhuận cao nhất đó là sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học (chiết xuất và tinh chế) chẳng hạn như enzyme, peptide hoạt tính sinh học, polime sinh học để ứng dụng công nghệ sinh học, dược Các sản phẩm protein có giá trị, các phân đoạn lipid, khoáng và vitamin Trong đó, các sản phẩm protein thu được có giá trị bao gồm: nước mắm, collagen, gelatin, các peptide

có hoạt tính sinh học, sản xuất protein hydrolysate bao gồm các protein có các tính chất chức năng như tạo gel, giữ nước, tạo nhũ, tạo bọt,… [37]

Trong những năm qua, sự quan tâm ngày càng tăng đến nguồn phụ phẩm cá Ngày nay, nó được xem như một nguồn tài nguyên tiềm năng Nhiều nghiên cứu đang được thực hiện để tìm ra những lợi ích khác nhau của phụ phẩm

Một số công trình nghiên cứu ngoài nước về các sản phẩm giá trị gia tăng phụ phẩm cá:

- Đánh giá giá trị dinh dưỡng và thành phần hóa học của các phân đoạn thu nhận từ quá trình thủy phân khung xương cá hồi bằng enzyme Protamex của BjørnLiaset và cộng sự [24]: khung xương cá hồi tươi được thủy phân bằng enzyme Protamex Sau khi thủy phân, hỗn hợp được phân tách bằng ly tâm thành năm phân đoạn Trong phân đoạn peptides, hàm lượng protein chiếm 48%, hàm lượng lipid < 0.1% trong mẫu sau khi lọc UF Phân đoạn UF có ít tryptophan, leucine và

phenylalanine + tyrosine nhưng giàu taurine Phân đoạn cặn chứa 19% hàm lượng protein thô và các acid amin không thiết yếu Khoảng 77% lipid tổng có trong phân đoạn dầu cá được trích ly từ xương cá hồi với hàm lượng cao Eicosapentaenic acid (EPA) và docosahexaenic acid (DHA) Phân đoạn xương cá chứa 62% khoáng trên tổng hàm lượng của xương cá và chứa nhiều khoáng như Ca, P và Mg và Cu, Fe, I,

Mn, Se và Zn ở dạng vết Tất cả các phân đoạn chứa rất ít As, Cd, Hg và Pb [24]

- Protein hydrolysates được sản xuất từ đầu cá ngừ vây vàng (phụ phẩm của ngành công nghiệp cá ngừ đóng hộp), sử dụng 1.5% Alcalase (PHA) và Protamex (PHP) ở pH tự nhiên là 4 và thời gian 24h với tỷ lệ nước : cơ chất là 1:1 Mức độ thủy phân, hàm lượng Nitơ, hàm lượng protein thu được tăng khi tăng thời gian thủy phân Cả 2 loại enzyme đều tạo ra các acid amin thơm và thiết yếu Các protein hydrolysates từ cá hồi vây vàng có giá trị dinh dưỡng cao và có thể được sử dụng cho chế độ ăn kiêng của người và động vật [34]

- Việc nghiên cứu “Tối ưu hóa quá trình thủy phân bằng enzyme trên xương

cá da trơn bạc”[21] nhằm xác định ảnh hưởng của các yếu tố tác động như thời gian thủy phân, nhiệt độ, pH và tỷ lệ enzyme đến mức độ thủy phân của xương cá da trơn bạc sử dụng phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng Thành phần của xương cá

da trơn bạc và bột cá da trơn bạc thu được rất tốt Các điều kiện thủy phân tối ưu đạt được khi sử dụng enzyme Alcalase là nhiệt độ 550C, thời gian thủy phân là 163 phút, pH của cơ chất là 9.45 và nồng độ enzyme là 2% Kết quả phân tích xương cá

da trơn bạc chứa 25.02% protein, 68.21% chất béo và 7.08% khoáng Trong khi đó, bột cá da trơn bạc thủy phân chứa 65.05% protein, 32.92% chất béo và 0.86% khoáng

Phần lớn các nghiên cứu nước ngoài về sử dụng phụ phẩm cá nhằm tối ưu hóa các điều kiện thủy phân tạo ra sản phẩm bột cá có giá trị dinh dưỡng cao nhằm góp phân bổ sung dinh dưỡng cho người, hơn nữa còn tạo ra bột FPH có các tính chất chức năng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

1.5 Tổng quan về enzyme và phương pháp thủy phân bằng enzyme [33], [28],

[44]

1.5.1 Giới thiệu về enzyme Protamex

tế (Wiseman, 1993) Protease (EC 3.4.21 - 24) là một nhóm lớn trong công nghệ enzyme, nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, công nghệ sinh học, dược và một số ngành nghiên cứu cơ bản (Wiseman, 1993) Ngày nay, các protease được thương mại hóa sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm để tạo ra các dịch thủy phân protein cải thiện dinh dưỡng và đặc tính chức năng

Nguồn gốc:

Phần lớn các enzyme thương mại thủy phân protein đặc biệt là enzyme dùng cho thủy phân đạm cá có nguồn gốc từ thực vật như papain (Hoyle và Merritt, 1994; Shahidi và cộng sự, 1995) hoặc có nguồn gốc từ động vật như pepsin (Viera và cộng sự, 1995), trypsin và chymotrypsin (Simpson và cộng sự, 1998; Ovissipour và cộng sự, 2009b) Các enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật cũng được ứng dụng để thủy phân đạm cá (Shahidi và cộng sự, 1991, 1995; Diniz và Martin, 1997; Kristinsson và Rasco 2000b; Aspmo và cộng sự, 2005; Batista và cộng sự, 2009; Bhaskar và cộng sự, 2008; Ovissipour và cộng sự, 2009a,b,c,d; Slizyte và cộng sự,

2005, 2009) So với các enzyme bắt nguồn từ động vật và thực vật, các enzyme vi sinh vật có ưu điểm hơn như hoạt tính xúc tác có hiệu lực trong một khoảng rộng,

ổn định ở pH và nhiệt độ cao (Diniz và Martin, 1997) [28]

Các enzyme sử dụng để tạo ra FPH phải là loại dùng trong thực phẩm, nếu

nó có nguồn gốc từ vi sinh vật thì quá trình sản xuất vi sinh vật không có tác nhân gây bệnh [28]

Phân loại

Protease được phân loại dựa trên sự tương đồng về đặc tính protease như trypsine, chymotrypsin,… dựa trên pH hoạt động như protease acid, trung tính hoặc kiềm, các cơ chất đặc biệt và cơ chế xúc tác (Haard và Simpson, 1994)

Protease được phân loại theo nguồn gốc của nó (động vật, thực vật, vi sinh vật), phản ứng xúc tác của nó (endopeptidase hoặc exopeptidase) và bản chất của vị trí xúc tác Trong hệ thống EC về danh pháp của enzyme, thủy phân peptide thuộc phân lớp 3.4 Trong đó, nó được phân ra thành 3.4.11-19 là exopeptidase và 3.4.21 -

24 là endopeptidase hoặc proteinase (Nissen, 1993) Enzyme endopeptidase giải phóng các chuỗi polypeptide ở các liên kết peptide nhạy cảm đặc biệt ở đầu chuỗi, ngược lại exopeptidase thủy phân từng amino acid từ đầu N (aminopeptidase) hoặc

từ đầu C (carboxypeptidase)

Endopeptidase: Có 4 nhóm chính thuộc endopeptidase là serine proteinase (EC 3.4.21), cysteine proteinase (EC 3.3.22), aspartic proteinase (EC 3.4.23) và metalloproteinase (EC 3.4.24) (Nissen, 1993) Serin, cysteine và aspartic proteinase

có các gốc serine, cysteine và aspartic acid ở vị trí xúc tác hay còn gọi là trung tâm hoạt động Việc thay đổi hoặc ngăn chặn các gốc bên này thường dùng để ức chế hoàn toàn enzyme và đây là cách chuẩn xác để xác định nguồn gốc của enzyme proteinase chưa biết (Nisen, 1993) Serine proteinase có hoạt tính cao nhất ở pH kiềm, trong khi đó các cystein proteinase có hoạt tính cao nhất ở pH trung tính Aspartic proteinase có hoạt tính cao nhất ở pH acid Trong số các loại enzyme tiêu hóa, pepsin là một aspartic proteinase, được tiết ra từ dạ dày, còn trypsin và chymotrypsin là các serine protease, được tiết ra từ tá tràng, hoạt động phù hợp với các giá trị pH tương ứng của đường ống tiêu hóa (acid trong dạ dày và kiềm trong ruột) (Nisen, 1993) Metalloproteinase có trung tâm hoạt động chứa ion kim loại, thường là Zn và hoạt động tối ưu ở pH trung tính [44]

Exopeptidase: Aminopeptidase (3.4.11) rất phổ biến trong sinh vật, nhưng nó không có sẵn ở dạng enzyme công nghiệp như các enzyme thương mại, bởi vì phần lớn nó có liên kết nội bào hoặc liên kết màng Carboxypeptidase được phân chia thành serine carboxypeptidase (EC 3.4.16), metallocarboxypeptidase (3.4.17) và cysteine carboxypeptidase (3.4.18) tùy theo bản chất của vị trí xúc tác (Nissen, 1993) [44]

1.5.1.2 Enzyme Protamex

Protamex™ là tên thương mại của một chế phẩm enzyme thủy phân protein,

thuộc loại endoprotease có nguồn gốc từ Bacillus do công ty Novozymes A/S,

(Bagsvaerd, Denmark) sản xuất, dùng để thủy phân protein thực phẩm và đáp ứng phẩm yêu cầu đối với các enzyme về độ tinh sạch ở mức độ thực phẩm Điều kiện làm việc tối ưu của Protamex™ là ở pH 5.5 – 7.5, nhiệt độ 35 – 60°C C h ế p h ẩ m Protamex™ có hoạt tính 1.5 AU/g Lượng enzyme sử dụng trong quá trình thủy phân được thể hiện bằng AU/kg protein thô của cơ chất Nó được bất hoạt ở nhiệt độ 85°C trong 10 phút [23]

Protamex là enzyme hiệu quả nhất để tạo ra các peptide có tính chất chống oxy hóa từ da cá tuyết ở Alaska (Jia và cộng sự, 2010) và đầu cá mòi (Dumay và cộng sự, 2009) Protein của cá chạch (Misgurnus anguillicaudatus) được thủy phân bằng protein và Protamex Dịch thủy phân được tạo ra bởi Protamex có hoạt tính chống oxy hóa mạnh và tăng các peptide có khối lượng phân tử thấp 500 Da và tăng

DH (You và cộng sự, 2009) Tạo ra dịch thủy phân từ cá trích (Clupea harengus) sử dụng Protamex, sau đó lọc màng (Beaulieu và cộng sự, 2009) Vật chất khô thu nhận từ dịch thủy phân là 67.8% Phần lớn các phân đoạn giàu protein có sự cân bằng về thành phần acid amin, nhất là các acid amin thiết yếu Các phân đoạn protein này chứa các peptide có phân tử lượng thấp (nhỏ hơn 45 kDa) Nghiên cứu

về thu hồi Nitơ khi thủy phân xương cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar, L.) dùng enzyme Protamex được nghiên cứu bởi Liaset và cộng sự, 2001, tỷ lệ enzyme/cơ chất là 90AU/kg protein thô, nhiệt độ 500C, pH ban đầu là 7.7 và tỷ lệ xương/nước

là 0.71, kết quả thu được Nitơ cao (76%) [44]

1.5.2 Phương pháp thủy phân bằng enzyme

Có nhiều kỹ thuật khác nhau để chiết tách và thủy phân protein từ cá bao gồm sử dụng nước hoặc dung môi hữu cơ để tách chiết protein và dùng acid hoặc kiềm để chiết tách và thủy phân protein ở nhiệt độ cao Các phương pháp này thường làm ảnh hưởng đến tính chất chức năng và đặc tính cảm quan của FPH và có thể tạo ra sản phẩm phụ độc hại [28]

Hiện nay, quá trình sinh học dùng enzyme nội sinh hoặc ngoại sinh được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất FPH do:

- Quá trình thủy phân bằng enzyme là quá trình ôn hòa tạo ra sản phẩm có tính chất chức năng cao và cảm quan tốt

- Các thành phần dinh dưỡng được bảo toàn, đặc biệt là không hình thành các sản phẩm phụ độc hại

- Có nhiều nguồn nguyên liệu thủy sản đã được sử dụng quá trình thủy phân bằng enzyme tạo ra FPH theo tóm tắt của Kristinsson và Rasco [28] Một trong những lợi ích của việc sử dụng enzyme để thủy phân protein cá là nhằm thay đổi và cải thiện các tính chất chức năng của protein Xử lý bằng enzyme

là kỹ thuật có quá trình xử lý nhẹ nhàng, dễ điều khiển phản ứng và giảm tối thiểu việc hình thành sản phẩm phụ (Mannhein anhd Cheryan, 1992) Enzyme được sử dụng rộng rãi để cải thiện tính chất chức năng của protein, như hòa tan, tạo nhũ, tạo gel, khả năng giữ nước và giữ béo và tạo nhũ (Kim và cộng sự, 1990)

Mặc dù việc thủy phân bằng enzyme là tốt hơn nhiều so với thủy phân hóa học nhưng nó cũng có một vài hạn chế như:

- Giá thành cao do sử dụng lượng enzyme lớn để bổ sung trong quá trình thủy phân mà không tái sử dụng được

- Đôi khi gặp khó khăn trong việc điều khiển phản ứng (đặc biệt là khi sử dụng hỗn hợp enzyme) tạo ra sản phẩm hỗn tạp bao gồm các đoạn có phân tử lượng khác nhau

- Hiệu suất thu được thấp (phụ thuộc vào mức độ thủy phân)

- Cần phải bất hoạt enzyme bằng pH thấp hoặc cao hoặc xử lý nhiệt khi phản ứng kết thúc, điều này làm tăng giá thành sản xuất và có thể ảnh hưởng đến một vài tính chất chức năng [28]

1.6 Tổng quan về FPH

1.6.1 Giới thiệu về FPH

Dịch thủy phân Protein là sản phẩm phân cắt bằng enzyme hoặc hóa học của các protein thực phẩm thành các đoạn peptide [19] Phản ứng xúc tác sinh học tạo ra một số loại Protein hydrolysate như: hỗn hợp oligopeptides phân tử lượng lớn, hỗn hợp các oligopeptides phân tử lượng trung bình, các peptone, hỗn hợp các peptide ngắn, hỗn hợp các amino acid, các peptide phân tử lượng nhỏ, các amino acid tự do [18]

Từ lâu, protein hydrolysate được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm bao gồm thay thế sữa, bổ sung protein, ổn định nước uống và tăng hương vị của các sản phẩm bánh kẹo (Kristinsson và Rasco, 2000) Các lợi ích khác của các protein hydrolysate được mô tả bởi Mahmoud và Cordle, 2000 bao gồm tạo ra nguồn Nitơ

bổ sung vào thực phẩm chức năng hoặc thực phẩm dinh dưỡng đặc biệt như dùng cho trẻ em mẫn cảm với protein thô, hoặc những người bị suy giảm chức năng của

cơ quan tiêu hóa (ví dụ bệnh Crohn), hội chứng ruột ngắn, các bệnh ở các cơ quan đặc biệt trong cơ thể, bệnh nhân ung thư và những người mắc bệnh AIDS Protein hydrolysate cũng được sử dụng trong dinh dưỡng thể thao, giảm cân bằng ăn kiêng

và dinh dưỡng bổ sung (Mahmound và Cordle, 2000) Tất cả các vấn đề trên cho thấy lợi ích của việc sử dụng Protein hydrolysate nhằm cải thiện sức khỏe con người nhờ thành phần các peptide có hoạt tính sinh học (Hartmann và Meisel, 2007) [20]

1.6.2 Một số yếu tố ảnh hưởng trong quá trình sản xuất FPH

1.6.2.1 Nguyên liệu:

Bước đầu tiên trong sản xuất fish protein hydrolysates là lựa chọn, bảo quản

và xử lý nguyên liệu thô Điều này phụ thuộc vào yêu cầu và nhu cầu người tiêu dùng cũng như nhu cầu và mong muốn của nhà sản xuất nguyên liệu Các phụ phẩm

có nguồn gốc từ đánh bắt và nuôi trồng thủy sản phải được tập hợp, xử lý và sử dụng phế phẩm sao cho mang lại hiệu quả kinh tế nhất Nguồn cung cấp và chất lượng của phụ phẩm mang tính đa dạng, không ổn định và rất dễ hư hỏng Sự hư hỏng và phát triển mùi lạ được ngăn ngừa bằng cách kiểm soát sự biến tính protein

và oxi hóa chất béo trong nguyên liệu thô lẫn sản phẩm cuối cùng Cần có biện pháp

để loại bỏ các nguyên liệu có nhiều chất gây ô nhiễm hóa học như PCBs và chất dioxins vượt quá giới hạn cho phép (Khuyến nghị 2004/705/EC) [45]

Tập trung nguyên liệu để tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất rất khó khăn do

cá dễ bị hư hỏng và chi phí vận chuyển Nguồn cung ổn định và bền vững là cần thiết để bắt đầu thương mại protein fish và peptide [45]

1.6.2.2 Chuẩn bị dịch thủy phân

Phụ phẩm được cắt nhỏ, đồng hóa và trộn đủ nước để đảm bảo cho sự tiếp xúc của enzyme là bước đầu tiên trong việc sản xuất Fish protein hydrolysates (Slizyte và cộng sự, 2005) [45]

Lượng nước bổ sung là một biến số quan trọng trong quá trình thủy phân Nước ít không chỉ làm quá trình thủy phân bị chậm do không đủ nước để enzyme tiếp xúc với cơ chất mà độ nhớt cao của hỗn hợp có thể dẫn đến giảm khả năng thu hồi protein Slizyte và Coworkers cho rằng lượng nước bổ sung quan trọng hơn loại enzyme trong việc thu hồi và tính chất chức năng của FPH từ cá thu Điều này là do

sự khác nhau ở mức độ thủy phân và đặc tính của các peptide trong các phân đoạn thu được [28]

Trong vài trường hợp, cơ chất được xử lý nhiệt để ức chế enzyme nội sinh thủy phân protein, trước khi sử dụng enzyme thủy phân protein ngoại sinh [23]

Một số ý kiến cho rằng quá trình xử lý nhiệt cho kết quả tốt nhất ở nhiệt độ cao nhất là 1000C tại áp suất khí quyển Các thí nghiệm gần đây cho thấy các tế bào

mô mỡ bị phá vỡ trước khi nhiệt độ đạt đến 500C Gần đây, một số tác giả khác cho rằng làm đông tụ protein từ nguyên liệu cá thì nhiệt độ chỉ cần thấp hơn 1000C và tùy thuộc vào pH và nồng độ ion Trong hầu hết các nghiên cứu, nguyên liệu được

xử lý nhiệt tốt nhất là gia nhiệt đến 95 – 1000C trong vòng 15 đến 20 phút (Ruiter, 1995) [44]

1.6.2.3 Quá trình thủy phân bằng enzyme

Thủy phân bằng enzym là một trong những phương pháp chính để phục hồi nguyên vẹn các thành phần có giá trị từ cá nguyên liệu (Gildberg và cộng sự, 2002; Dauksas và cộng sự, 2005; Slizyte và cộng sự, 2005a; Slizyte và cộng sự, 2005b) [40]

Để bắt đầu quá trình thủy phân, tiến hành cài đặt nhiệt độ thích hợp, điều chỉnh pH và bổ sung enzyme Việc chọn enzyme phụ thuộc vào yêu cầu sản phẩm cuối cùng và chi phí [45] Quá trình thủy phân bằng cách tự phân hoặc sử dụng enzyme ngoại sinh [23] Quá trình tự phân do enzyme nội sinh có thể thủy phân protein, tuy nhiên mức độ thủy phân khó điều khiển do một vài yếu tố như loài cá, theo mùa, loại enzyme và lượng enzyme (Sikorski và Naczk, 1981) Do đó, enzyme ngoại sinh thường được sử dụng nhiều hơn [42]

Nguồn enzyme là rất quan trọng đối với bất kỳ quá trình thủy phân protein nào Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng việc sử dụng của các enzym tự nhiên có trong cơ chất (ví dụ như pepsin từ dạ dày hoặc trypsin từ ruột cá) có kết quả khá tốt

Tuy nhiên, vấn đề là hoạt tính và mức độ của các enzyme này có thể thay đổi rất nhiều do đó tạo ra các sản phẩm cuối cùng không phù hợp Vì lý do này, các enzym thương mại được lựa chọn để đảm bảo quá trình thủy phân được kiểm soát tốt Một số của enzymes thương mại thích hợp để thủy phân protein, được mô tả chi tiết bởi Kristinsson (2005) [19]

Cơ chế thủy phân bằng enzyme [10]

Dưới những điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân, các mô cá được biến đổi một cách nhanh chóng thành chất lỏng Hệ thống bao gồm cơ chất là những protein cơ không hòa tan và enzyme là những protease hòa tan Phản ứng bao gồm hai bước:

- Các phân tử enzyme liên kết và kết hợp với thành phần cá

- Sự thủy phân xảy ra, dẫn tới sự phóng thích các polypeptid hòa tan và acid amin

Một lượng lớn phân tử enzyme hấp phụ trên bề mặt ngoài của thành phần cá tương đối nhanh Sau đó, các phân tử enzyme khuếch tán vào trong những thành phần này, quá trình này xảy ra chậm hơn Sự liên kết giữa enzyme và cơ chất xảy ra trong điều kiện pH và nhiệt độ tối ưu của quá trình thủy phân

Quá trình thủy phân các liên kết peptid của protein mang tính đặc hiệu cao nhưng cơ bản gồm hai pha giống nhau cho những loại protease động vật và thực vật:

• Pha nhanh: giai đoạn đầu, một lượng lớn các liên kết peptide bị phân cắt và một phần chất hòa tan được phóng thích vào dung dịch

• Pha chậm: tốc độ thủy phân càng về sau càng chậm, tiến trình thủy phân đi vào giai đoạn ít thay đổi và đến lúc dừng hẳn

Quá trình thủy phân còn lại một phần N tổng không tan, ngay cả khi bổ sung thêm enzyme vào trong pha ổn định của quá trình Điều này được giải thích rằng, mỗi enzyme chỉ có khả năng thủy phân một số liên kết peptid đặc thù, mà số lượng của chúng trong thành phần protein là có giới hạn

Enzyme tác dụng và chuyển hóa cơ chất: gồm ba giai đoạn [16]

• Giai đoạn 1: enzyme kết hợp với cơ chất tạo thành phức hợp enzyme -

cơ chất Giai đoạn này không bền, phản ứng xảy ra nhanh và đòi hỏi năng lượng thấp

• Giai đoạn 2: là giai đoạn tạo phức chất hoạt hóa, đây là giai đoạn xảy

ra sự biến đổi cơ chất dưới tác dụng của một số nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme và làm cho cơ chất từ chỗ không hoạt động trở thành hoạt động, một số liên kết trong cơ chất kéo căng ra và mật độ electron trong cơ chất bị thay đổi

• Giai đoạn 3: là giai đoạn tạo ra sản phẩm và giải phóng enzyme, đây là

giai đoạn cuối của quá trình phản ứng Từ cơ chất sẽ hình thành sản phẩm

và enzyme được giải phóng dưới dạng tự do như ban đầu

Theo Alder và Nissen (1986), Thủy phân các liên kết peptide tạo ra ba thay đổi về tính chất chức năng của protein: [18]

+ Tăng số lượng các nhóm ion NH4+, COO- liên quan đến tăng tính ưa nước và điện tích tổng

+ Giảm kích thước phân tử của chuỗi polypeptide

+ Sự thay đổi cấu trúc phân tử giải phóng các phần kỵ nước của phân tử protein và làm lộ ra các nhóm chức năng nằm sâu bên trong phân tử protein ban đầu

Các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình thủy phân [6], [17]

- Nồng độ cơ chất:

Theo phương trình Michealis - Menten thì vận tốc phản ứng của quá trình thủy phân tỉ lệ với nồng độ cơ chất, khi tăng nồng độ cơ chất thì vận tốc phản ứng tăng Tuy nhiên, khi tăng nồng độ cơ chất đến một giá trị nào đó, tốc độ thủy phân tăng lên không đáng kể

Theo phương trình Michaelis – Menten:

Trong đó: Vm - vận tốc phản ứng cực đại; [S] - nồng độ cơ chất; Km - hằng số Michaelis

Từ phương trình trên ta nhận thấy rằng :

+ Khi nồng độ cơ chất thấp hơn Km thì tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ cơ chất

+ Khi nồng độ cơ chất lớn hơn Km nhiều thì tốc độ đạt cực đại

+ Khi nồng độ cơ chất bằng Km thì tốc độ phản ứng bằng ½ Vmax, nên

Km có trị số bằng nồng độ cơ chất mà ở đó tốc độ phản ứng bằng ½ vận tốc cực đại

- Nhiệt độ:

Vận tốc phản ứng cho enzyme xúc tác chỉ tăng theo nhiệt Nhiệt độ ứng với hoạt độ enzyme cao nhất gọi là nhiệt độ tối ưu Khi tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng tăng gấp 2 lần (định luật Vant - Hoff ) Vì vậy, trong quá trình thủy phân với xúc tác enzyme tốc độ phản ứng tăng theo nhiệt độ cho đến khi đạt tốc độ tối đa, nhưng nếu nhiệt độ cao hơn mức tối đa sẽ làm giảm tốc độ phản ứng vì enzyme bị biến tính Các enzyme thường bị mất hoạt tính ở nhiệt độ trên 700C và ít có khả năng phục hồi lại được hoạt độ

- pH:

pH môi trường ảnh hưởng rõ rệt đến phản ứng enzyme vì nó ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và ảnh hưởng đến độ bền của protein, enzyme Mỗi protein phân ly ở mỗi giá trị pH khác nhau và có ảnh hưởng đến tính chất của trung tâm liên kiết cơ chất và hoạt động ở phân tử enzyme dẫn đến tốc độ phản ứng

phụ thuộc vào giá trị pH Vì thế, cần lựa chọn pH tối thích với enzyme xúc tác cho quá trình thủy phân để tốc độ thủy phân xảy ra nhanh hơn

- Thời gian thủy phân

Dưới tác dụng của enzyme, trước hết các liên kết trong cơ chất bị phân cắt, sau đó sản phẩm thủy phân được tách ra khỏi cơ chất và khuếch tán vào trong dung dịch Do đó, thời gian thủy phân càng dài thì phản ứng thủy phân càng triệt để hơn, tuy nhiên thời gian dài sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (sản phẩm bị oxy hóa chất béo hay bị nhiễm vi sinh vât,…)

Đánh giá mức độ thủy phân

Mức độ thủy phân (DH) được định nghĩa là phần trăm các liên kết peptide được thủy phân, nó là cơ sở để mô tả các đặc tính của protein hydrolysate (Slizyte

và cộng sự, 2005) DH là yếu tố quan trọng có thể ảnh hưởng đến khối lượng phân

tử, số lượng và thành phần các acid amin tự do, tính chất chức năng và dinh dưỡng của hydrolysate (Adler và Nissen, 1976) [34]

Có nhiều phương pháp xác định DH, các phương pháp chủ yếu đều dựa trên

cơ sở là từ một liên kết peptide được thủy phân sẽ tạo ra một nhóm amin tự do và một nhóm cacboxyl tự do Mức độ thủy phân được đánh giá dựa trên số lượng của mỗi nhóm tạo ra [34]

DH tăng theo thời gian thủy phân DH tăng nhanh ở giai đoạn đầu của quá trình thủy phân, sau đó mức độ tăng DH giảm Guerard và cộng sự, 2002 giải thích rằng việc giảm mức độ tăng DH theo thời gian có thể là do hoạt tính của enzyme bị giới hạn bởi sự tạo thành các sản phẩm phản ứng ở DH cao Ngoài ra, mức độ tăng

DH giảm có thể do sự giảm nồng độ cơ chất, enzyme bị ức chế và bất hoạt [34]

Ph Nhiệt độ (0C) Thời gian (phút) Alcalase 4

1.6.2.5 Tinh sạch protein hydrolysate

Dựa trên sự khác nhau về lực hấp dẫn riêng của các thành phần sau thủy phân, thực hiện quá trình ly tâm để tách riêng Ly tâm thu 3 pha chính là cặn rắn, dầu cá và dung dịch nước Để phân ly đạt năng suất cao, cần giảm đô nhớt của hỗn hợp thủy phân Thực hiên bằng cách gia nhiệt đến 90 – 950C trước khi đưa vào ly tâm Áp dụng để vô hoạt enzyme đồng thời dễ loại bỏ cặn cũng như tách dầu và

nước (Ruiter, 1995)

Theo Bjørn Liaset, 2003, sau thủy phân và bất hoạt enzyme, dịch thủy phân bao gồm 5 phân đoạn bao gồm dịch hòa tan chứa nhiều peptide, cặn không tan, nhũ, dầu và xương cá Sau khi lọc và ly tâm, dịch thủy phân tạo thành các phân đoạn như sau: [23]

Hình 1.3 Các phân đoạn tạo thành sau ly tâm

Việc ly tâm tách béo và cặn dẫn đến hàm lượng béo trong dịch protein hydrolysate có hàm lượng béo <0.5% (Shahidi và cộng sự, 1995; Kristinsson và Rasco, 2000a,b; Ovissipour và cộng sự, 2009a) Giảm hàm lượng béo trong sản phẩm giúp tăng độ ổn định của sản phẩm do tránh oxy hóa chất béo trong sản phẩm (Diniz và Martin, 1997; Shahidi và cộng sự, 1995; Kristinsson và Rasco, 2000b) [34]

Quá trình tách béo có thể thực hiện tối ưu ở 950C Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao

có thể dẫn đến các phản ứng không mong muốn của các chuỗi axit béo không bão hòa Do đó trong nghiên cứu của BjørnLiaset, 2003 đã tách béo ở nhiệt độ 900C [23]

1.6.2.6 Quá trình Sấy

Sấy khô là giảm hàm ẩm đến mức không còn đủ nước để hỗ trợ sự phát triển

của vi sinh vật Mức này cần đủ thấp để dừng các phản ứng hóa học (Jason, 1984)

Dầu cá Lớp nhũ

Dịch hòa tan

Cặn mịn không tan

Sấy để làm khô dung dịch và hàm lượng ẩm giảm từ 45 – 60% đến 10% ẩm hoặc ít hơn (Ruiter, 1995)

Sấy là một trong những công đoạn ảnh hưởng đến chất lượng protein nhiều nhất Protein cá, cũng như protein khác, bị biến tính khi tiếp xúc nhiệt độ cao trong thời gian dài Điều này ảnh hưởng đến tính năng ứng dụng của bột Khi nhiệt độ sản phẩm được giữ dưới 700C trong suốt quy trình, thời gian sấy và nhiệt ảnh hưởng đến chất lượng protein rất ít Tiếp xúc nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (1 – 10 phút) cũng sẽ ít ảnh hưởng chất lượng protein (Keller, 1990b)

Sấy thăng hoa là phương pháp thay thế để chuyển các dịch thủy phân thành dạng bột Phương pháp này có ưu điểm là ổn định và dễ xử lý Tuy nhiên, sự thay đổi trong cấu trúc, kết cấu và màu sắc phụ thuộc vào mẫu xử lý, nhiệt độ và nồng độ protein Đặc biệt, protein cá nhạy cảm với nhiệt và có xu hướng bị phá hủy ở nhiệt

độ cao (Sikorski, 1994) [33]

Sấy phun là phương pháp tốt và cho ra sản phẩm giữ được tính chất chức năng Sấy trống có thể giữ được các tính chất khác nhưng mất đi khả năng hòa tan [45]

1.7 Tính chất chức năng của FPH

Tính chất chức năng của FPH do các peptide tạo nên [15] Protein hoặc các đại phân tử bổ sung vào thực phẩm để cải thiện chất lượng hoặc tính chất chức năng [40]

Tính chất chức năng của protein là bất kỳ đặc tính hóa lý nào ảnh hưởng đến quá trình và trạng thái của protein trong các hệ thống thực phẩm được xác định bởi đặc tính chất lượng của sản phẩm cuối cùng (Kinsella, 1976) [35]

Cũng theo Kensella, 1979, định nghĩa của tính chất chức năng là: "Những tính hóa lý ảnh hưởng đến hoạt động của các protein trong các hệ thống thực phẩm trong suốt quá trình chế biến, bảo quản, nấu và tiêu thụ [40]

Một định nghĩa khác về tính chất chức năng của protein được đưa ra bởi Damodaran, 1997: các tính chất hóa lý ảnh hưởng đến chức năng hoạt động của các protein trong thực phẩm bao gồm kích thước, hình dạng, thành phần acid amin và trình tự acid amin, điện tích, phân bố, kỵ nước, ưa nước, cấu trúc (bậc hai, bậc ba và

bậc bốn), tính linh hoạt phân tử/ độ cứng để đáp ứng với môi trường bên ngoài (nhiệt

độ, pH, nồng độ muối), hoặc tương tác với các thành phần thực phẩm khác Các giá trị dinh dưỡng, cảm quan và sinh học đôi khi thuộc tính chất chức năng [40]

Tính chất chức năng có thể được chia thành nhiều nhóm Phân loại thành 3 nhóm chính theo cơ chế của hoạt động: [40]

- Tính chất liên quan đến hydrat hóa (sự hấp thụ nước/dầu, tính hòa tan, thấm nước, dày lên)

- Tính chất liên quan đến cấu trúc protein và các đặc tính lưu biến (độ nhớt, độ đàn hồi, tập hợp, kết dính và tạo gel)

- Tính chất liên quan đến bề mặt protein (tạo nhũ tương và tạo bọt, hình thành lớp màng protein - lipid)

Có nhiều phương pháp được sử dụng để xác định tính chất chức năng của nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm Phần lớn đây là những phương pháp thực nghiệm và phụ thuộc vào phòng thí nghiệm

Các tính chức năng của FPH bao gồm: [40]

Bảng 1.5 Các tính chất chức năng của Fish Protein Hydrolysate (FPH)

Khả năng hòa tan cao Shahidi et al 1995; Pacheco-Aguilar et al 2008;

Nghiên cứu hạn chế vị đắng của FPH Kristinsson & Rasco 2000a; Dauksas et al 2004 Tính chất chống oxy hóa Shahidi et al 1995; Klompong et al 2007;

Samaranayaka & Li-Chan 2008; Theodore et al 2008; Yang et al 2008; Bougatef et al

Hoạt tính sinh học Jung et al 2006; Kim & Mendis 2006;

Martinez-Alvarez et al

1.7.1 Khả năng hòa tan và giữ nước

1.7.1.1 Khả năng hòa tan

Độ hòa tan là một trong những tính chất hóa lý và chức năng quan trọng nhất của thủy phân protein (Kinsella, 1976; Mah-moud và cộng sự, 1992) [38] Với tính tan tốt và giá trị dinh dưỡng cao, protein hydrolysate là sự lựa chọn khả thi và đầy hứa hẹn để sản xuất các loại sữa cho trẻ em cũng như các công thức uống giàu dinh dưỡng [15] Hàm lượng nitơ hòa tan cao của FPH cho thấy các tiềm năng áp dụng trong thực phẩm giúp cho sản phẩm có độ mềm mịn và có bề mặt hấp dẫn (Petersen, 1981) [39]

Khả năng hòa tan cao trong khoảng pH rộng là quan trọng đối với nhiều ứng dụng thực phẩm vì nó ảnh hưởng đến tính chất chức năng khác, chẳng hạn như tính chất nhũ hoá và tạo bọt Độ hòa tan của FPH trên một khoảng pH rộng tăng cùng với mức độ thủy phân đã được nhiều tác giả công bố (Gbogouri và cộng sự, 2004; Geirsdottir và cộng sự, 2007; Klompong và cộng sự, 2007; Sathivel và Bechtel, 2006; Sathvivel và cộng sự, 2005; Shahidi và cộng sự, 1995; Thiansilakul và cộng

sự, 2007) [45]

Theo G.A.Gbogouri và cộng sự, 2004, tất cả các dịch thủy phân từ phụ phẩm

cá hồi có độ hòa tan trên 75% và cao hơn protein ban đầu do các peptide phân tử lượng nhỏ tăng Khả năng hòa tan cao nhất ở pH 6 – 7, ở mức cao hơn 90% và thấp nhất ở pH 3 - 4 Theo Kristinsson và Rasco, 2000b, có kết quả tương tự về khả năng hòa tan của dịch thủy phân cá hồi phi lê pH ảnh hưởng đến độ tan Ở điểm đẳng điện, khả năng hòa tan thấp (Chobert và cộng sự, 1988; Vieira và cộng sự, 1995; Linder và cộng sự, 1996) [43]

Sự cân bằng về năng lượng kỵ nước và ưa nước của peptide là nguyên nhân làm tăng độ hòa tan Các peptide nhỏ lộ ra các gốc phân cực nhiều hơn Các phân tử hydro liên kết với nước và tăng khả năng hòa tan

1.7.1.2 Khả năng liên kết với nước và giữ nước

Bên cạnh tính tan, các chế phẩm protein còn có khả năng liên kết với nước

và giữ nước Hàm lượng protein cao trong các sản phẩm concentrate và isolate cũng đồng nghĩa với khả năng liên kết với nước và giữ nước cao (do chứa nhiều nhóm

amino và carboxyl ái nước), chúng được sử dụng như tác nhân giữ nước, ổn định cấu trúc, ngăn chảy dịch và góp phẩn làm tăng khối lượng, tăng giá trị kinh tế trong các sản phẩm thịt (xúc xích, giăm bông, giò lụa…), bánh mì, bánh nướng… Khả năng giữ nước cao hơn cả vẫn là các chế phẩm protein thủy phân do gia tăng các nhóm ái nước, ngoài ra các peptide trong sản phẩm cũng hỗ trợ cơ chế hình thành gel của protein Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng protein hydrolysate có khả năng giữ nước tốt hơn cả muối phosphat và đang dần được thay thế cho muối phosphat cũng như một số tác nhân giữ nước phổ biến như sucrose, sorbitol; và chất lượng gel sản phẩm là hoàn toàn tương tự Nhờ tính tan tốt trong dãy pH rộng, sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, an toàn, và tính sẵn có trên thị trường, protein hydrolysate được đưa vào thực phẩm một cách dễ dàng và mở ra 1 cơ hội lớn cho ngành công nghiệp thịt và thủy hải sản để kiểm soát sự cân bằng nước trong hệ thực phẩm, cải thiện chất lượng, tăng khối lượng sản phẩm cũng như lợi nhuận [15]

Thorarinsdottir và cộng sự, 2004 báo cáo rằng bột FPH từ cá tuyết có khả năng giữ nước cao hơn protein từ đậu nành nhưng protein từ đậu nành chịu nén cao hơn và ít tổn thất do bề mặt ướt

Khả năng giữ nước của protein là khả năng hấp thụ và giữ lại nước của protein chống lại tương tác giữa các phân tử protein Khả năng giữ nước của FMMH (Fresh Minced Meat Hydrolysate) và HWDH (Hot Water Dip Hydrolysate) lần lượt là 2.10 và 1.77 ml/g và của FMMC (Fresh Minced Meat Concentrate) và HWDC (Hot Water Dip Concentrate) lần lượt là 2.47 và 2.43 của ml/g FPH có khả năng hấp thụ dầu thấp hơn so với kết quả nghiên cứu của Diniz và Martin (1997) [33]

1.7.2 Khả năng hấp thụ béo và giữ béo

Khả năng hấp thụ dầu của bột FPH và FPC là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến hương vị của sản phẩm, đây là yêu cầu của ngành công nghiệp thực phẩm Theo nghiên cứu của M.B.K Foh, 2011 về khả năng giữ dầu /nước (OHC/WHC): khả năng giữ dầu của FMMH và HWDH lần lượt là 2.27 và 2.23 ml/g và của FMMC và HWDC lần lượt là 2.43 và 3.30 ml/g Kết quả này giống với nghiên cứu của Wasswa và cộng sự (2008) [33]

So sánh khả năng giữ béo của hydrolysates, protein đối chứng và protein không thủy phân, kết quả cho thấy khả năng liên kết với dầu ở DH 11.5% cao hơn

so với sodium caseinate, nhưng lại thấp hơn so với protein ban đầu [25]

Xu hướng ngày càng tăng trong ngành công nghiệp thực phẩm là thay thế các chất nhũ hoá tổng hợp bằng những chất nhũ hóa tự nhiên Protein có thể được

sử dụng như chất nhũ hoá trong thực phẩm nhờ khả năng hình thành, cải thiện sự

ổn định nhũ tương, và tạo ra các tính chất hóa lý mong muốn trong hệ nhũ tương dầu trong nước Các protein nhũ hoá giúp bảo vệ chất béo không bão hòa trong quá trình oxy hóa xúc tác sắt (Hu và cộng sự, 2003) [45]

FPH có tính chất nhũ hoá kém hơn so với protein sữa và protein đậu nành Tính tạo nhũ và ổn định nhũ của cá trích và phụ phẩm cá trích thấp hơn so với protein trứng và protein đậu nành (Sathivel và cộng sự, 2003) Khả năng nhũ hóa của gelatin cá thấp hơn nhiều so với lactoglobulin-beta (Suhr và cộng sự, 2006) Đặc tính nhũ hóa của sodium caseinate tốt nhất, nhũ tương whey protein keo tụ trong quá trình bảo quản, và sự kết hợp trở lại của nhũ tương cá gelatin sau ly tâm

đã được chứng minh (Dickinson và Lopez, 2001) Protein cá hồi sấy khô có độ hòa tan có thể so sánh được với albumin trứng và khả năng giữ nước tốt hơn so với protein albumin trứng và đậu nành, nhưng tính chất nhũ hoá bằng hoặc thấp hơn so với protein albumin trứng và đậu nành (Kristinsson và Rasco, năm 2002) [45]

Hòa tan phân đoạn 12kDa của protein cá hồi và gia nhiệt nước trên 60°C cho thấy khả năng nhũ hoá rất tốt (Kawai và cộng sự, 1995) Có những báo cáo gây ngạc nhiên về tính chất nhũ hoá của các phân đoạn FPH tinh sạch Hai phân đoạn protein chiết xuất từ cá tuyết có thể tạo nhũ và ổn định nhũ tương dầu trong nước