Nghiên cứu sản xuất dịch đạm thủy phân cô đặc từ phụ phẩm cá tra phi lê bằng enzyme alcalase

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG TRẦN THỊ LAN ANH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN CÔ ĐẶC TỪ PHỤ PHẨM CÁ TRA PHI LÊ BẰNG ENZYME ALCALASE LUẬN VĂN THẠC SĨ KHÁNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

TRẦN THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN CÔ ĐẶC

TỪ PHỤ PHẨM CÁ TRA PHI LÊ BẰNG ENZYME ALCALASE

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

TRẦN THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN CÔ ĐẶC

TỪ PHỤ PHẨM CÁ TRA PHI LÊ BẰNG ENZYME ALCALASE

Người hướng dẫn khoa học:

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu sản xuất dịch đạm

thủy phân cô đặc từ phụ phẩm cá tra phi lê bằng enzyme Alcalase” là công trình

nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này

Khánh Hòa, ngày 31 tháng 12 năm 2017

Tác giả luận văn

TRẦN THỊ LAN ANH

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Công nghệ Thực phẩm, Khoa Sau Đại học - Trường Đại học Nha Trang đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm tinh thông, sâu sắc quý báu, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình tôi học tập

Xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Trang Sĩ Trung, Cô TS Nguyễn Thị Mỹ Hương và Thầy TS Nguyễn Văn Hoà, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, đồng thời tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Xin gửi lời cảm ơn tới Thầy cô, Anh, Chị em trung tâm thí nghiệm thực hành trường Đại học Nha Trang đã nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn đến các bạn học viên cao học, các sinh viên đại học

đã chia sẽ, trao đổi kiến thức và đóng góp ý kiến quý báu, nhằm giúp đỡ động viên tôi

Tôi cũng xin cảm ơn Cha Mẹ, gia đình và những người thân yêu nhất là chỗ dựa tinh thần vững chắc, khuyến khích động viên tôi

Cuối cùng, xin gửi đến tất cả bạn bè thân thuộc, những người luôn giúp đỡ động viên tôi rất nhiều trong cuộc sống, trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp

Khánh Hòa, ngày 31 tháng 12 năm 2017

Tác giả luận văn

TRẦN THỊ LAN ANH

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC KÝ HIỆU viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC HÌNH xi

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN xiii

LỜI MỞ ĐẦU xv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về nguyên liệu cá tra 1

1.1.1 Đặc điểm của cá tra 1

1.1.2 Phương pháp thu mua và vận chuyển cá tra 4

1.1.3 Tình hình chế biến xuất khẩu cá tra 5

1.1.4 Thành phần hóa học của cá tra 9

1.1.5 Các phương pháp thu gom phụ phẩm và xử lý tại nhà máy 10

1.2 Tổng quan về enzyme và quá trình thủy phân protein 13

1.2.1 Một số enzyme protease thương mại 14

11.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân 15

1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về sự thủy phân protein bằng enzyme 19

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 19

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 24

1.4 Thu nhận protein bằng phương pháp cô đặc 25

1.4.1 Các phương pháp cô đặc 26

1.4.2 Phân loại thiết bị cô đặc 26

1.4.3 Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình cô đặc 29

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Đối tượng nghiên cứu 30

Phụ phẩm cá tra phi lê 30

2.2 Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu 31

2.2.2 hóa chất 31

2.2.3 Dụng cụ và thiết bị 33

2.3 Phương pháp nghiên cứu 35

2.3.1 Quy trình thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê đông lạnh 35

2.3.2 Xác định thành phần hóa học của phụ phẩm cá tra phi lê 36

2.3.3 Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme Alcalase thích hợp cho quá trình thủy phân phụ phẩm cá tra 39

2.3.4 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân phụ phẩm cá tra 41

2.3.5 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp cho quá trình thủy phân phụ phẩm cá tra 42

2.3.6 Tối ưu hóa quá trình thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê từ các thông số thích hợp 44

2.3.7 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ cô đặc thích hợp cho quá trình cô đặc dịch thủy phân protein từ phụ phẩm cá tra phi lê 46

2.3.8 Phương pháp phân tích 47

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 47

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học của phụ phẩm cá tra phi lê 48

3.2 Kết quả nghiên cứu các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê 49

3.2.1 Kết quả xác định tỉ lệ enzyme Alcalase so với nguyên liệu 49

3.2.2 Kết quả xác định nhiệt độ thích hợp trong quá trình thuỷ phân 52

3.2.3 Kết quả xác định thời gian thích hợp trong quá trình thuỷ phân 53

3.3 Kết quả tối ưu hoá chế độ thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê 55

3.4 Chất lượng của dịch đạm thủy phân từ phụ phẩm cá tra phi lê bằng enzyme Alcalase 63

3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ gia nhiệt đến dịch đạm thủy phân cô đặc 64

3.5.1 Sự thay đổi hàm lượng chất khô theo thời gian cô đặc 64

3.6 Đề xuất quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân cô đặc từ phụ phẩm cá tra phi lê đông lạnh 69

3.6.1 Quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân cô đặc từ phụ phẩm cá tra phi lê

đông lạnh 69

3.6.2 Thuyết minh quy trình 70

3.6.3 Kết quả đánh giá sản xuất theo quy trình đề xuất 70

3.7 Tính toán chi phí nguyên vật liệu sử dụng trong sản xuất dịch đạm cô đặc thuỷ phân từ phụ phẩm cá tra 72

PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

3.1 Kết luận 73

3.2 Kiến nghị 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU AU/g: Đơn vị Anson/ Gam

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ASEAN: Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á

DH: Độ thủy phân

DNFB: Dinitroflourobenzene

EU: Liên minh Châu Âu

HA: Hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2

HSTH: Hiệu suất thu hồi

TAA (Total amino acid): Tổng axit amin

TEAA (Total essentital amino acid): Tổng axit amin không thay thế

VASEP: Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của cá tra 9

Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng của cá tra thành phẩm 9

Bảng 1.3 Thành phần phần trăm khối lượng cá tra 10

Bảng 1.4 Ưu nhược điểm của phương pháp cô đặc nhiệt và cô đặc lạnh 26

Bảng 1.5 Quan hệ giữa nồng độ chất khô và nhiệt độ sôi ở 760 mmHg 28

Bảng 1.6 Quan hệ giữa độ chân không và nhiệt độ sôi của nước 28

Bảng 2.1 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 33

Bảng 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của phụ phẩm cá tra phi lê 48

Bảng 3.2 So sánh thành phần hóa học cơ bản của phụ phẩm cá 48

Bảng 3.3 Bảng quy đổi biến mã và biến thực 56

Bảng 3.4 Bảng thiết kế thí nghiệm theo biến mã sử dụng mô hình Box-behnken và kết quả 56

Bảng 3.5 Kết quả phân tích ANOVA cho mô hình đáp ứng bậc 2 của hàm mục tiêu độ thủy phân (%) 57

Bảng 3.6 Thông số đánh giá tính phù hợp và tương quan mô hình 57

Bảng 3.7 Các hệ số ảnh hưởng tronng mô hình hồi quy 61

Bảng 3.8 Các thông số tối ưu từ mô hình hồi quy 62

Bảng 3.9 Thí nghiệm lặp lại điểm tối ưu và kết quả 63

Bảng 3.10 Chất lượng cảm quan dịch đạm thủy phân 64

Bảng 3.11 Chỉ tiêu hóa học của dịch đạm thủy phân 64

Bảng 3.12 Chất lượng cảm quan dịch đạm thủy phân 68

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cá tra 1

Hình 1.2 Xuất khẩu cá tra Việt Nam từ 1/1 đến 15/11/2016 5

Hình 1.3 Sản lượng và giá trị kim ngạch xuất khẩu cá tra năm 2016 -2017 6

Hình 1.4 Tăng trưởng và trị giá xuất khẩu cá tra sang Mỹ 2015 -2016 7

Hình 1.5 Cơ cấu thị trường nhập khẩu cá tra 9 tháng đầu năm 2017 8

Hình 1.6 Hoạt động thu gom phụ phẩm của băng tải 11

Hình 1.7 Hoạt động thu gom phụ phẩm tại cửa xả thải 11

Hình 1.8 Hệ thống lọc phụ phẩm từ dòng nước thải 12

Hình 1.9 Sơ đồ phân loại phụ phẩm cá tra 13

Hình 2.1 Phụ phẩm cá tra phi lê 30

Hình 2.2 Nguyên liệu được cắt khúc 30

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê đông lạnh 35

Hình 2.4 Sơ đồ xác định thành phần hóa học của phụ phẩm cá tra phi lê 36

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ enzyme Alcalase thích hợp 39

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 41

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp 43

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian, nhiệt độ cô đặc 46

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu đến độ thủy phân 50

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi nitơ 50

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến độ thủy phân 52

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất thu hồi nitơ 52

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến độ thủy phân 54

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi nitơ 54

Hình 3.7 Bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và tỉ lệ enzyme đến độ thủy phân 58

Hình 3.8 Bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của thời gian và tỉ lệ enzyme đến độ thủy phân 59

Hình 3.9 Bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến độ thủy phân 59

Hình 3.10 Điểm tối ưu thu được từ mô hình hồi quy 62

Hình 3.11 Dịch đạm thủy phân từ phụ phẩm cá tra phi lê 63 Hình 3.12 Ảnh hưởng của nhiệt độ gia nhiệt đến sự biến đổi hàm lượng chất khô theo thời gian cô đặc 65 Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ cô đặc đến hiệu suất thu hồi nitơ 66 Hình 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ cô đặc đến hàm lượng nitơ amoniac 67 Hình 3.15 Sơ đồ quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân cô đặc từ phụ phẩm cá tra phi lê đông lạnh bằng enzyme Alcalase 69

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Theo thống kê của Tổng cục Thủy sản, tổng sản lượng thủy sản sản xuất năm

2016 đạt hơn 6.726 triệu tấn, tăng 2,5% so với năm 2015 (6.559 triệu tấn) Trong

đó, sản lượng cá tra ước tính đạt 1,15 triệu tấn, chiếm 17,1% so với sản lượng của

cả nước Nhưng hiện nay vấn đề xử lý phụ phẩm cá tra hiệu quả, kinh tế và thân thiện với môi trường ngày càng trở nên cấp thiết Phụ phẩm cá tra (đầu, xương, nội tạng) chiếm khoảng 42 – 67% tổng khối lượng nguyên liệu Vì vậy, “Nghiên cứu sản xuất dịch thủy phân protein từ phụ phẩm cá tra phi lê đông lạnh bằng

Alcalase” góp phần tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng, mang lại lợi nhuận lớn,

nâng cao giá trị kinh tế của cá tra Việt Nam là cần thiết

Mục tiêu đề tài là tìm điều kiện sản xuất dịch thủy phân từ phụ phẩm cá tra phi lê có độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitơ cao nhất và bước đầu xây dựng quy trình sản xuất dịch thủy phân cô đặc

Phương pháp nghiên cứu, sử dụng phụ phẩm cá tra gồm đầu đuôi vây cá, xương cá và nội tạng kết hợp thuỷ phân với enzyme Alcalase Tiến hành thử nghiệm các chế độ thủy phân khác nhau: tỉ lệ enzyme với nguyên liệu từ 0%; 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4%; 0,5%; 0,6%; thời gian thủy phân 3giờ, 6 giờ, 9 giờ, 12 giờ, 15 giờ và nhiệt độ thủy phân 450C tới 700C bố trí thí nghiệm theo phương pháp cổ điển Kết hợp tìm điều kiện tối ưu bằng phương pháp bề mặt đáp ứng Box benken với 17 thí nghiệm ngẫu nhiên trong đó có 12 là thí nghiệm biến xoay và 5 thí nghiệm tại trung tâm để tiên đoán lỗi để ra thông số tối ưu của quá trình thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê bằng enzyme Alcalase Cuối cùng nghiên cứu chế độ

cô đặc chân không ở nhiệt độ từ 500C - 700C để đạt hàm lượng chất khô khoảng

30 - 35% để có hiệu suất thu hồi nitơ cao nhất và amoniac thấp nhất Tất cả các thí nghiệm đều được lặp lại 3 lần, kết quả trình bày là giá trị trung bình Các số liệu thí nghiệm được xử lý và giá trị trung bình được so sánh dựa vào phân tích ANOVA và kiểm định Duncan (Duncan’s Multiple - Comparison Test) trên phần mềm SPSS 16 (SPSS Inc., Chicago, IL) Khác biệt có ý nghĩa tại giá trị p < 0,05 Kết quả bước đầu nghiên cứu cho thấy chế độ thủy phân phụ phẩm cá tra phi

lê bằng enzyme Alcalase ở thời gian 9,29 giờ; tỉ lệ enzyme so với nguyên liệu 0,41%, nhiệt độ 64,770C thu được dịch thuỷ phân có độ thủy phân 64,75%; Nitơ tổng số 10,22 g/L; Nitơ axít amin 5,6 g/L; Nitơ amoniac 0,71g/L Thông số cô đặc

dịch thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê bằng enzyme Alcalase ở áp suất 600 mmHg; nhiệt độ 600C; thời gian 120 phút với hiệu suất thu hồi nitơ là 88,72%, hàm lượng axit amin không thay thế chiếm 39,05%

Từ khoá: phụ phẩm, cá tra, phi lê, enzyme Alcalase, cô đặc

LỜI MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Cá tra là một trong những loài cá chính trong nghề cá ở Đồng Bằng sông Cửu Long và là loài cá chủ lực trong nuôi trồng thủy sản Việt Nam Cá tra còn được coi là câu chuyện thành công về nuôi trồng thủy sản lớn của đất nước và là nguồn đáng kể phát triển kinh tế - xã hội, điều quan trọng cho việc thu ngoại tệ thông qua việc xuất khẩu cá có giá trị, tạo cơ hội việc làm và khuyến kích các địa phương và nước ngoài đầu tư [62]

Theo thống kê của Tổng cục Thủy sản, tổng sản lượng thủy sản sản xuất năm 2016 đạt hơn 6.726 triệu tấn, tăng 2,5% so với năm 2015 (6.559 triệu tấn) Trong đó, sản lượng cá tra ước tính đạt 1,15 triệu tấn, chiếm 17,1% so với sản lượng của cả nước

Nhưng hiện nay vấn đề xử lý phụ phẩm cá tra hiệu quả, kinh tế và thân thiện với môi trường ngày càng trở nên cấp thiết Ngành công nghiệp chế biến thủy sản tạo lên đến 60% các phụ phẩm bao gồm đầu, da, vây, khung xương, nội tạng và trứng, và chỉ có 40% sản phẩm thịt cá được sử dụng cho người [30] Phụ phẩm cá tra (đầu, xương, da, nội tạng) chiếm khoảng 62 – 67% tổng khối lượng nguyên liệu [68] Đây là nguồn phụ phẩm khổng lồ và nếu không có cách giải quyết ổn thỏa số lượng phụ phẩm này của các doanh nghiệp chế biến thì môi trường sẽ nhanh chóng bị ô nhiễm [10]

Những năm gần đây, việc tận dụng các phụ phẩm từ các nhà máy chế biến thủy sản theo phương pháp truyền thống Các sản phẩm phụ phẩm được nghiền nhỏ, nấu và chiết dầu Sau khi chiết dầu tiếp tục làm khô để sản xuất bột phụ phẩm

cá tra

Vì vậy, “Nghiên cứu sản xuất dịch đạm thủy phân cô đặc từ phụ phẩm

cá tra phi lê bằng enzyme Alcalase” góp phần tạo ra các sản phẩm giá trị gia

tăng, mang lại lợi nhuận lớn, nâng cao giá trị kinh tế của cá tra Việt Nam Mặt khác, giúp cho giảm thiểu nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, giảm chi phí xử lý chất thải của doanh nghiệp

Mục tiêu của đề tài

Xác định chế độ thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê bằng enzyme Alcalase để tạo ra dịch thủy phân protein có độ thủy phân cao

Nội dung chính của đề tài

Xác định thành phần hóa học của phụ phẩm cá tra

Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê bằng enzyme Alcalase để thu hồi dịch thủy phân

Nghiên cứu chế độ cô đặc dịch thuỷ phân protein từ phụ phẩm cá tra phi lê Bước đầu sản xuất dịch thủy phân cô đặc từ phụ phẩm cá tra phi lê

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài

Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài là dẫn liệu khoa học về chế độ thủy phân phụ phẩm cá tra phi lê bằng enzyme Alcalase để tạo ra dịch thủy phân protein có độ thủy phân cao 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

Ý nghĩa thực tiễn: Việc tận dụng phụ phẩm cá tra phi lê sau quá trình chế biến để sản xuất sản phẩm thủy phân protein góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do phụ phẩm cá tra gây ra Ngoài ra còn nâng cao hiệu quả sử dụng phụ phẩm cá tra, tạo ra sản phẩm thủy phân protein có giá trị, từ đó có thể ứng dụng sản phẩm thủy phân này trong lĩnh vực thực phẩm như trong sản xuất nước mắm, hoặc sản xuất bột dinh dưỡng cho người, thức ăn chăn nuôi… Việc tận dụng phụ phẩm cá tra sẽ mang lại lợi ích to lớn cho các doanh nghiệp chế biến thủy sản, đem lại hiệu quả kinh tế cao

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về nguyên liệu cá tra

1.1.1 Đặc điểm của cá tra

Phân loại:

- Tên tiếng Anh: Shutchi Catfish

- Tên khoa học: Pangasius Hypophthalmus (Sauvage, 1878)

- Tên thương mại: Tra catfish

Bộ cá nheo: Siluriformes

Họ cá tra: Pangasiidae

Giống cá tra dầu: Pangasianodon

Loài cá tra: Pangasianodon hypophthalmus

Cá tra là một trong số 11 loài thuộc họ cá tra (Pangasiidae) đã được xác

định ở sông Cửu Long

Phân bố:

Cá tra phân bố ở lưu vực sông MeKong, có mặt ở cả 4 nước Lào, Campuchia, Thái Lan và Việt Nam

Ở Việt Nam cá tra không đẻ trong ao nuôi, cũng không có bãi đẻ tự nhiên

Cá tra đẻ ở Campuchia và cá bột theo dòng nước về Việt Nam Trước đây, cá bột

và cá giống được vớt trên sông Tiền và sông Hậu Ngày nay, Việt Nam đã thành công trong sinh sản nhân tạo và đã đáp ứng được nhu cầu về giống cho nghề nuôi

cá tra thương phẩm

Hình 1.1 Cá tra

Cá trưởng thành chỉ thấy trong ao nuôi, ít gặp trong tự nhiên, do cá có tập tính di cư ngược dòng sông MeKong để sinh sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên Khảo sát chu kỳ di cư của cá tra ở địa phận Campuchia cho thấy cá ngược dòng từ tháng 10 đến tháng 5 và di cư về hạ lưu từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm

Hình thái, sinh lý:

Cá tra là cá da trơn, thân dài, dẹp ngang, lưng xám đen, bụng hơi bạc, miệng rộng, đầu nhỏ vừa phải, mắt tương đối to, có 2 râu dài; vây lưng cao, có một gai cứng có răng cưa; vây ngực có ngạnh, bụng có 8 tia phân nhánh, trong khi các loài khác có 6 tia [7]

Cá có khả năng sống tốt trong điều kiện ao tù nước đọng, nhiều chất hữu

cơ, oxy hòa tan thấp, có thể nuôi với mật độ cao bởi vì cá tra có cơ quan hô hấp phụ và còn có thể hô hấp bằng bóng khí và da Cá tra có thể sống được ở vùng nước lợ (nồng độ muối 7 -10‰), nước phèn có pH ≥ 5; dễ chết ở nhiệt độ thấp ≤

150C nhưng chịu nóng tới 390C

Đặc điểm dinh dưỡng:

Cá tra khi hết noãn hoàng thì thích ăn mồi tươi sống, vì vậy chúng ăn thịt lẫn nhau ngay trong bể ấp và chúng vẫn tiếp tục ăn nhau nếu cá ương không được cho ăn đầy đủ, thậm chí cá vớt trên sông vẫn thấy chúng ăn nhau trong đáy vớt cá bột Ngoài ra khi khảo sát cá bột vớt trên sông, còn thấy trong dạ dày của chúng có rất nhiều phần cơ thể và mắt cá con các loài cá khác Dạ dày của cá phình to hình chữ U và co giãn được, ruột cá tra ngắn, không gấp khúc lên nhau mà dính vào màng treo ruột ngay dưới bóng khí và tuyến sinh dục Dạ dày to và ruột ngắn là đặc điểm của cá thiên về ăn thịt Ngay khi vừa hết noãn hoàng, cá thể hiện rõ tính

ăn thịt và ăn lẫn nhau, do đó để tránh hao hụt do ăn nhau trong bể ấp, cần nhanh chóng chuyển cá ra ao ương Trong quá trình ương thành cá giống trong ao, chúng

ăn các loại động vật phù du có kích thước nhỏ và thức ăn nhân tạo Khi cá lớn thể hiện tính ăn rộng, ăn đáy và ăn tạp thiên về động vật

Trong điều kiện thiếu thức ăn, cá có thể sử dụng các loại thức ăn bắt buộc khác như mùn bã hữu cơ, rễ cây thủy sinh, rau quả và thức ăn có nguồn gốc động vật như tôm tép, cua, côn trùng, ốc và cá Trong ao nuôi cá tra có khả năng thích

nghi với nhiều loại loại thức ăn khác nhau như: thức ăn tự chế, thức ăn công nghiệp, cám, tấm, rau muống… Thức ăn có nguồn gốc động vật giúp cá lớn nhanh hơn [8]

Đặc điểm sinh trưởng

Cá tra có tốc độ tăng trưởng tương đối nhanh, lúc còn nhỏ cá tăng nhanh về chiều dài Cá ương trong ao sau 2 tháng đạt chiều dài từ 10 - 12 cm (14 - 15 gam/con) Từ khoảng 2,5 kg trở đi, mức tăng trọng lượng nhanh hơn so với chiều dài cơ thể

Cá nuôi trong ao 1 năm đạt từ 1 - 1,5 kg/con (năm đầu), những năm về sau

cá tăng trọng nhanh hơn, có khi đạt tới 5 - 6 kg/năm Cá tra trong tự nhiên có thể sống trên 20 năm, một số trường hợp cá tra nặng 18 kg/con và có con dài 1,8 m

Tuỳ thuộc môi trường sống và sự cung cấp thức ăn cũng như loại thức ăn

có hàm lượng đạm nhiều hay ít Độ béo fulton của cá tăng dần theo trọng lượng và nhanh nhất ở những năm đầu Cá đực thường có độ béo cao hơn cá cái và độ béo thường giảm đi vào mùa sinh sản

Đặc điểm sinh sản

Cá tra không sinh sản trong ao nuôi, cá có tập tính di cư sinh sản trên những khúc sông có điều kiện sinh thái phù hợp Trong tự nhiên chỉ gặp cá thành thục trên sông ở địa phận của Campuchia và Thái Lan Ở Việt Nam, cá tra cũng không có bãi sinh sản tự nhiên Cá sinh sản ở Campuchia, cá bột theo dòng nước

về Việt Nam [8]

Tuổi thành thục của cá tra trên sông Mekong 3 - 4 năm tuổi Cá tra có tập tính di cư ngược dòng Mùa vụ sinh sản của cá trong tự nhiên bắt đầu từ tháng 5 –

7 âm lịch hàng năm Trọng lượng cá thành thục lần đầu từ 2,5 - 3 kg [8]

Cá tra không có cơ quan sinh dục phụ, nếu chỉ nhìn hình dáng bên ngoài thì khó phân biệt được cá đực và cá cái Bắt đầu phân biệt được cá đực cái từ giai đoạn II, các giai đoạn sau, buồng trứng tăng về kích thước, hạt trứng màu vàng, tinh sào có hình dạng phân nhánh, màu hồng chuyển dần sang màu trắng sữa

Số lượng trứng đếm được trong buồng trứng của cá gọi là sức sinh sản tuyệt đối, sức sinh sản tuyệt đối của cá tra từ 200.000 đến vài triệu trứng Sức sinh sản tương đối có thể là 135.000 trứng/kg cá cái Kích thước của trứng cá tra tương đối nhỏ và có tính dính Trứng sắp đẻ có đường kính trung bình 1mm, khi đẻ ra trứng trương nước thì đường kính trứng có thể là 1,5 - 1,6 mm

Mùa sinh sản tự nhiên vào đầu tháng 5 âm lịch Trong sinh sản nhân tạo, cá tra nuôi thành thục sớm và cho đẻ sớm hơn trong tự nhiên (từ tháng 3 dương lịch hàng năm), cá tra có thể tái phát dục 1 - 3 lần trong một năm

1.1.2 Phương pháp thu mua và vận chuyển cá tra

Thu mua nguyên liệu

Đại lý của công ty trực tiếp thu mua nguyên liệu và vận chuyển về cho công

ty gia công Đại lý cử nhân viên đến các bè, ao nuôi lấy mẫu và gởi đi kiểm tra; thỏa thuận giá cả và ký hợp đồng mua bán (bao gồm tờ khai nguyên liệu, tờ cam

kết và kết quả kiểm tra kháng sinh), sau đó vận chuyển về công ty

Vận chuyển

Vận chuyển bằng đường thủy: chủ yếu vận chuyển cá sống từ cá nơi thu mua và nuôi về Phương tiện vận chuyển là tàu hầm thông nước chuyên dụng, đây

là phương pháp an toàn và kinh tế Đầu và đuôi ở mạn thuyền có lỗ cho nước vào

và ra tự do như vậy kéo dài được thời gian sống của cá

Trong quá trình vận chuyển cần chú ý:

- Tàu vận chuyển phải được vệ sinh sạch sẽ để tránh lây nhiễm vào nguyên liệu

- Tránh vận chuyển với mật độ quá dày

- Trong quá trình vận chuyển tránh dừng lại dọc đường, nếu gặp sự cố cần dừng lại thì tìm nơi nước sạch, có bóng râm để neo đậu

Vận chuyển bằng xe đông lạnh: vận chuyển cá từ nơi xa về Cá được làm chết trước khi đưa vào xe để tránh đường xa, cá va chạm gây thương tích lẫn nhau

1.1.3 Tình hình chế biến xuất khẩu cá tra

Hình 1.2 Xuất khẩu cá tra Việt Nam từ 1/1 đến 15/11/2016

(Nguồn hiệp hội chế biến và xuất khẩu thuỷ sản Việt Nam)

Năm 2016, giá trị xuất khẩu cá tra ước đạt 1,66 tỷ USD, tăng 7% so với năm trước và chiếm 24% tổng kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản Năm 2016, cá tra Việt Nam có mặt tại 137 thị trường trên thế giới, trong đó thị trường Mỹ chiếm tỉ trọng lớn nhất 23%, Trung Quốc 17% và EU đã tụt xuống vị trí thứ 3 với 16%

Trong 2 tháng cuối quý III, xuất khẩu cá tra sang EU chỉ đạt 20 - 21 triệu USD/tháng, trong khi xuất khẩu sang Trung Quốc lên tới 30 - 31 triệu USD/tháng, gần bằng mức xuất khẩu sang Mỹ Sang quý IV, xuất khẩu cá tra sang Trung Quốc

đã vượt cả Mỹ Việc Trung Quốc mua cá tra Việt Nam tăng một cách đột biến, khiến cho thị trường cá tra nguyên liệu tại Đồng bằng sông Cửu Long có sự tác động rõ rệt và góp phần tác động thiếu cá nguyên liệu cục bộ cho sản xuất, xuất khẩu ở mấy tháng cuối năm

Hiện nước ta có hơn 100 cơ sở sản xuất và xuất khẩu cá tra, trong đó có 20 doanh nghiệp lớn chiếm tỷ trọng khoảng 80% toàn ngành, nắm giữ 70 - 80% sản lượng nguyên liệu Do vậy, doanh nghiệp sẽ kiểm soát để đáp ứng được nguồn nguyên liệu xuất khẩu theo nhu cầu thị trường trong năm nay và năm tới Xuất khẩu cá tra năm 2017 dự báo tăng nhẹ 4% đạt trên 1,7 tỷ USD Trong đó, thị trường Mỹ là điểm đến cho 2 - 3 doanh nghiệp lớn, các doanh nghiệp khác sẽ tập trung nhiều vào các thị trường Trung Quốc, EU, ASEAN và đẩy mạnh sang Nga

Hình 1.3 Sản lượng và giá trị kim ngạch xuất khẩu cá tra năm 2016 -2017

(Nguồn hiệp hội chế biến và xuất khẩu thuỷ sản Việt Nam)

Mỹ: Tính đến hết tháng 11/2016, giá trị xuất khẩu cá tra sang thị trường

Mỹ đạt 354,2 triệu USD, tăng 22,2% so với cùng kỳ năm trước và chiếm 22,9% tổng giá trị xuất khẩu cá tra Trong năm vừa qua, thuế chống bán phá giá và chương trình thanh tra cá da trơn là hai rào cản kỹ thuật và thương mại lớn nhất tại thị trường xuất khẩu chủ lực này

Với một số quy định ngặt nghèo, chương trình thanh tra cá da trơn của Bộ Nông nghiệp Mỹ là rào cản kỹ thuật cho doanh nghiệp cá tra Việt Nam trong thời gian tới Mặc dù, chương trình này chưa tác động mạnh tới kim ngạch xuất khẩu

cá tra sang thị trường Mỹ nhưng gây hoang mang tâm lý cho các nhà xuất khẩu

Hình 1.4 Tăng trưởng và trị giá xuất khẩu cá tra sang Mỹ 2015 -2016

(Nguồn hiệp hội chế biến và xuất khẩu thuỷ sản Việt Nam)

EU: Tính đến hết tháng 11/2016, giá trị xuất khẩu cá tra sang thị trường EU

đạt 238,8 triệu USD, giảm 9,9% so với cùng kỳ năm trước Do sự sụt giảm này

trong 3 năm liên tục, EU đã tụt xuống vị trí thứ 3 (sau Trung Quốc) trong top 3 thị trường xuất khẩu lớn nhất của doanh nghiệp xuất khẩu cá tra Việt Nam Trong 10 năm qua, việc truyền thông đưa thông tin bôi nhọ và không khách quan về thủy sản Việt Nam, đặc biệt là sản phẩm cá tra như: nuôi trong môi trường ô nhiễm, không có kiểm soát đã xuất hiện ở gần 10 quốc gia, nhiều nhất tại EU Tác hại của truyền thông bôi nhọ không thể đo đếm đã ảnh hưởng tiêu cực lâu dài đến sức tiêu thụ và hình ảnh sản phẩm tại EU

Trung Quốc - Hongkong: Tính đến hết tháng 11/2016, giá trị xuất khẩu cá

tra sang Trung Quốc - Hongkong đạt 270,6 triệu USD, tăng mạnh 84,4% so với cùng kỳ năm trước Có thể nói, đây là thị trường tiêu thụ thay thế lớn nhất của cá tra Việt Nam trong năm 2016 Nếu rào cản thương mại, kỹ thuật đối với cá tra Việt Nam tại thị trường Mỹ khắt khe hơn trong năm 2017 và xuất khẩu sang Trung Quốc tiếp tục giữ tốc độ tăng trưởng dương mạnh mẽ như năm qua, có thể Trung Quốc - Hongkong sẽ trở thành thị trường xuất khẩu lớn nhất của cá tra Việt Nam trong năm tới

Dự báo năm 2016, xuất khẩu cá tra đạt 1,66 tỷ USD, tăng 7% so với cùng

kỳ năm trước Xuất khẩu cá tra 6 tháng đầu năm 2017 sang các thị trường xuất

khẩu lớn như: Mỹ, Trung Quốc, ASEAN tiếp tục tăng Giá trị xuất khẩu cá tra sang EU giảm từ 3 - 5% so với cùng kỳ năm 2016

Theo đánh giá của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2016 là năm có nhiều khó khăn với người nuôi cá tra vùng Đồng bằng sông Cửu Long cũng như các doanh nghiệp xuất khẩu cá tra Giá nguyên liệu biến động trong một biên độ lớn, mang tính thất thường đã làm cho doanh nghiệp lẫn người nuôi tiếp tục thua

lỗ nặng, giảm từ mức giá 21.000 đ/kg đầu năm xuống còn 18.000 đ/kg (tháng 8/2016), nhưng sau đó lại tăng lên xấp xỉ 23.000 đ/kg, với lượng cá tra nguyên liệu trong dân gần như đã hết

Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, năm 2016, tổng sản lượng thu hoạch cá tra của Đồng bằng sông Cửu Long đạt 1,19 triệu tấn với diện tích đạt trên 5.500 ha Dự báo năm 2017, diện tích nuôi cá tra tăng nhẹ lên 5.600 ha và tổng sản lượng thu hoạch đạt 1,2 triệu tấn

Các thị trường khác: Ngoài EU, năm 2016, xuất khẩu cá tra sang một số

thị trường lớn khác giá trị giảm so với năm trước: ASEAN giảm 0,2%; Mexico giảm 12%; Brazil giảm 12,5%, Colombia giảm 5,4%; Ảrập Xêut cũng giảm 16,6%

Từ quý IV năm 2016 và 9 tháng đầu năm 2017 thị trường nhập khẩu cá tra

có biến đổi, xuất khẩu cá tra sang Trung Quốc (23,134%) đã vượt cả Mỹ (19,846%) Trung Quốc trở thành thì trường nhập khẩu cá tra lớn nhất của nước ta

Hình 1.5 Cơ cấu thị trường nhập khẩu cá tra 9 tháng đầu năm 2017

1.1.4 Thành phần hóa học của cá tra

Thành phần hóa học gồm: nước, protein, lipit, muối vô cơ, vitamin, Các thành phần này khác nhau rất nhiều, thay đổi phụ thuộc vào giống, loài, giới tính, điều kiện sinh sống Ngoài ra, các yếu tố như thành phần thức ăn, môi trường sống, kích cỡ cá và các đặc tính di truyền cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học, đặc biệt là ở cá nuôi

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của cá tra

Thành phần dinh dưỡng (170g/con) cá tra pangasius hypophthalmus [4]

(Thông tin khoa học công nghệ - kinh tế Thuỷ Sản)

Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng của cá tra thành phẩm

Thành phần dinh dưỡng trên 100g thành phẩm ăn được Tổng năng

lượng cung cấp

(calori)

Chất đạm (g)

Tổng lượng chất béo (g)

Chất béo chưa bão hòa (có DHA, EPA)

(g)

Cholesterol (%)

Natri (mg)

Từ bảng 1.2 [32] cho thấy lượng protein trong cá tra vào khoảng 23,42% tương đối cao Trong thịt cá tra còn chứa nhiều DHA rất tốt cho não bộ nhưng ngược lại cholesterol lại rất ít (0,025%) rất tốt cho sức khỏe người tiêu dùng

Thành phần khối lượng

Thành phần khối lượng của cá tra biến đổi tùy theo loài, giống, tuổi tác,

giới tính, thức ăn và khu vực sinh sống nên số liệu dưới đây chỉ mang tính tương đối

Theo thống kê của Tổng cục Thủy sản, tổng sản lượng thủy sản sản xuất năm 2016 đạt hơn 6.726 triệu tấn, tăng 2,5% so với năm 2015 (6.559 triệu tấn) Trong đó, sản lượng cá tra ước tính đạt 1,15 triệu tấn, chiếm 17,1% so với sản lượng của cả nước

Nhưng hiện nay vấn đề xử lý phụ phẩm cá tra hiệu quả, kinh tế và thân thiện với môi trường ngày càng trở nên cấp thiết Ngành công nghiệp chế biến thủy sản tạo lên đến 60% các phụ phẩm bao gồm đầu, da, vây, khung xương, nội tạng và bọc trứng, và chỉ có 40% sản phẩm cá cho người [30] Phụ phẩm cá tra (đầu, xương, da, nội tạng) chiếm khoảng 62 – 67% tổng khối lượng nguyên liệu [70] Đây là nguồn phụ phẩm khổng lồ và nếu không có cách giải quyết ổn thỏa số lượng phụ phẩm này của các doanh nghiệp chế biến thì môi trường sẽ nhanh chóng bị ô nhiễm [10]

Bảng 1.3 Thành phần phần trăm khối lượng cá tra

1.1.5 Các phương pháp thu gom phụ phẩm và xử lý tại nhà máy

Phương pháp thu gom:

Dụng cụ, thiết bị: Vít tải, băng chuyền

Chu kỳ làm việc: Liên tục suốt quá trình

Hoạt động thu gom phụ phẩm:

Sau khi phi lê, ngoại trừ giữ lại 2 miếng phi lê thì tất cả các phần còn lại đều là phụ phẩm Khi phi lê, công nhân bỏ trực tiếp phần phụ phẩm xuống hệ thống vít tải đã được lắp đặt song song với bàn chế biến

Vít tải hoạt động và chuyển liên tục phần phụ phẩm đó đến một băng tải khác lớn hơn và đưa ra ngoài đổ xuống khoang chứa ở cửa xả thải

Tại khu vực khoang chứa phụ phẩm, một công nhân được bố trí để thực hiện thao tác đóng mở cửa xả thải phụ phẩm trong khoang chứa Công nhân tiến hành mở cửa khoang chứa cho phụ phẩm qua cửa xả thải lên xe tải, khi đầy xe thì công nhân tiến hành đóng cửa xả thải lại với tần suất 5 phút/lần

Hình 1.6 Hoạt động thu gom phụ phẩm của băng tải

Hình 1.7 Hoạt động thu gom phụ phẩm tại cửa xả thải

Xe tải chở phụ phẩm trực tiếp đến nhà máy sản xuất phụ phẩm Trong thời gian đó, hoạt động phi lê vẫn tiếp tục diễn ra, phụ phẩm vẫn liên tục chuyển ra khoang chứa, chờ xe tải khác đến và vận chuyển phụ phẩm đi Hoạt động thu gom, vận chuyển phụ phẩm được diễn ra liên tục cho đến khi hết ca sản xuất

Ngoài ra, nhà máy còn có hệ thống lọc dòng chảy để giữ lại phần phụ phẩm

bị rơi ra trong quá trình chế biến và vận chuyển Phần phụ phẩm này cũng được công nhân đưa lên xe tải khi đầy dụng cụ chứa

Phương pháp phân loại:

Tại các nhà máy được khảo sát thì phụ phẩm cá tra sau công đoạn phi lê được sử dụng để sản xuất các sản phẩm có giá trị khác nhau

Từ phụ phẩm cá, công nhân sẽ tách phần bao tử và bong bóng cá ra riêng Chúng được bán trực tiếp cho các đại lý thu mua để chế biến các món ăn cho nhà hàng và là những món ăn đặc sản

Tất cả các phần còn lại được đưa vào sản xuất dầu cá và bột cá Trong suốt quá trình sản xuất, các sản phẩm thô được tạo ra lần lượt Như vậy, lần lượt mỡ cá sau khi tách ép sẽ thu được dầu cá thực phẩm Phần thịt cá, nội tạng và xương cá sau một quá trình sẽ thu được bột cá thịt và bột cá xương

Hình 1.8 Hệ thống lọc phụ phẩm từ dòng nước thải

Các nhà máy này chủ yếu sản xuất ra các sản phẩm thô Các công ty chuyên sản xuất dầu cá, bột cá sẽ mua lại và tiếp tục thực hiện một số công đoạn để tạo ra sản phẩm hoàn thiện

1.2 Tổng quan về enzyme và quá trình thủy phân protein

Protease là enzyme thủy phân liên kết peptit của phân tử protein Enzyme protease được phân thành hai dạng là endoprotease và exoprotease Các endoprotease như trypsin, chymotrypsin, chymosin thủy phân các liên kết peptit ở bên trong chuỗi polypeptit Các exoprotease cắt các liên kết ở hai đầu tận cùng của chuỗi polypeptit, các exoprotease cắt vào đầu có nhóm carboxyl tận cùng được gọi

là carboxylpeptidase còn những enzyme tác dụng vào đầu có nhóm amin tận cùng gọi là aminopeptidases [45]

Các endoprotease và exoprotease kể trên cộng tác một cách rất có hiệu quả trong việc phân giải protein Có thể nói rằng, chức năng chính của endoprotease tạo ra một lượng lớn các chuỗi peptit có đầu C và đầu N tự do để tạo điều kiện cho các exoprotease hoạt động [59, 67]

Tuy nhiên, tác dụng của các protease rất phức tạp, bản chất của các mạch nhánh của axít amin ở bên cạnh các liên kết peptit có ảnh hưởng mạnh đến hoạt động của các enzyme Trên thực tế, các protease rất đặc hiệu và tỷ lệ những liên

kết peptit trong một phân tử protein bị bẻ gãy bởi một protease là không cao.Ví

dụ, trypsin chỉ thủy phân liên kết peptit giữa lysine và argininine, Chymotrypsin chỉ thủy phân những liên kết peptit giữa tyrosine, phenylalanine, tryptophan Thậm chí chymosin chỉ thủy phân liên kết peptit giữa Phe105-Met106 của kappa-casein [45]

Hiện nay, có rất nhiều loại protease đã được phát hiện và chúng được chia thành 4 nhóm cơ bản: serine protease (EC 3.4.21), cysteine protease (EC 3.4.22), aspartic protease (EC 3.4.23), và metalloprotease (EC 3.4.24) [59]

1.2.1 Một số enzyme protease thương mại

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại protease, một số loại protease được sử dụng phổ biến hiện nay là: Flavourzyme, Alcalase, Neutrase, Protamex

Alcalase 2,4 L (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Denmark) là protease của

Bacillus licheniformis với hoạt tính endopeptidase Alcalase là enzyme thương

mại thuộc nhóm serine protease subtilisin A Hoạt tính của Alcalase 2,4L là 2,4 AU/g, bị ức chế ở pH thấp hoặc nhiệt độ cao, điều kiện hoạt động tốt nhất của Alcalase là pH = 6,5 - 8,5; nhiệt độ 45 – 650C [55] Alcalase đã được chứng minh

là một trong những enzyme tốt nhất được nhiều nhà nghiên cứu dùng để chế biến thủy phân protein cá [25, 47]

Enzyme này cũng dựa trên đặc trưng của nó cho khả năng không hút nước của các amino axít vào giai đoạn cuối, dẫn đến sản phẩm thủy phân không có vị đắng đồng thời sản phẩm có sự cân bằng về các amino axít thiết yếu [47]

Alcalase còn được ưa chuộng nhất và được sử dụng rộng rãi Các enzyme

có nguồn gốc từ vi khuẩn phù hợp hơn vì chúng có nhiều hoạt động xúc tác có sẵn cũng như độ ổn định về pH và nhiệt độ [31] Các nghiên cứu trước đây cho thấy Alcalase là enzyme hiệu quả nhất trong số các enzyme proteolytic nghiên cứu protein thủy phân và có khả năng thủy phân cao nhất [55] Sự phục hồi protein cao nhất và hàm lượng lipit thấp nhất đã được báo cáo trong quá trình thủy phân với Alcalase so với Papain và Neutrase [14] Hơn nữa, nó đã được báo cáo trước thuỷ phân từ Alcalase có ít đắng so với Papain [42] Hơn nữa, Alcalase cũng được phân

loại như là sự lựa chọn tốt nhất cho thuỷ phân protein dựa trên chi phí enzyme trên mỗi đơn vị hoạt động [48]

Alcalase một chất kiềm proteaza vi khuẩn được sản xuất từ Bacillus

licheniformis có được chứng minh là một trong những loại enzyme tốt nhất được

sử dụng trong quá trình chuẩn bị thủy phân protein cá [24, 25, 47]

Flavourzyme là peptidase mang cả hai hoạt tính endo và exoprotease

(aminopeptidase), được sản xuất từ quá trình lên men chìm loài Aspergillus

oryzae Enzyme này hoạt động thủy phân protein trong điều kiện trung tính hoặc

axít yếu Điều kiện hoạt động tối ưu của Flavourzyme 500L là pH = 5,0–7,0, nhiệt

độ khoảng 500C Flavourzyme 500L có hoạt tính 500 LAPU/g Flavourzyme có thể bị ức chế hoạt động ở 90°C trong 10 phút hoặc 120°C trong 5 giây [46]

Neutrase là endoprotease được chiết từ vi khuẩn được sử dụng để thủy

phân protein Enzyme này chỉ cắt protein ở mức độ vừa phải hoặc tạo thành các đoạn peptit Điều kiện hoạt động tốt của Neutrase 0,8L là pH = 5,5–7,5 ở nhiệt độ 45–55°C Neutrase 0,8 L có hoạt tính 0,8 AU/g và bị ức chế khi pH <4 [50]

Protamex là protease của Bacillus (Bagsvaerd, Denmark) Enzyme này có

hoạt tính endoprotease Điều kiện hoạt động tối ưu của protamex trong khoảng pH

= 5,5–7,5 ở nhiệt độ 35–60°C Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g Enzyme này cũng

bị bất hoạt ở 850C trong 10 phút và ở pH thấp [51]

11.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân

Tốc độ thủy phân bằng enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố [9,11]

cụ thể là:

Ảnh hưởng của 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 phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không đáng kể, thậm chí không tăng

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Enzyme là protein có hoạt tính xúc tác nên kém

bền với nhiệt, chúng chỉ có hoạt tính trong khoảng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ làm

chúng biến tính Trong khoảng nhiệt độ đó, khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng thủy phân tăng Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng thủy phân do enzyme xúc tác được đặc trưng bằng hệ số:

𝑄10=𝐾𝑡+10

𝐾𝑡Với Kt: Hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ t

Kt + 10: Hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ t + 100C

Người ta đã xác định được hệ số Q10 của các loại enzyme trong cơ thể cá trong khoảng từ 2 – 3, cá biệt có thể lên đến 7 như phản ứng Hemoglobin trong máu cá Vùng nhiệt độ tạo cho enzyme có nhiệt độ cao nhất gọi là vùng nhiệt độ thích hợp của enzyme, trong đó có một giá trị nhiệt độ mà ở đó, tốc độ enzyme đạt cực đại gọi là nhiệt độ tối thích Với đa số enzyme, vùng nhiệt độ thích hợp trong khoảng 40 - 500C Nhiệt độ làm cho enzyme mất hoàn toàn hoạt tính gọi là nhiệt

độ tới hạn, đa số enzyme có nhiệt độ tới hạn khoảng 700C, với các enzyme bền nhiệt (bromelin, papain ), nhiệt độ tới hạn có thể cao hơn Nhiệt độ thích hợp với một enzyme có sự thay đổi khi có sự thay đổi về pH, nồng độ cơ chất

Ảnh hưởng của 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 lai 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

Ảnh hưởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính enzyme vì

pH ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, ion hóa enzyme và đến độ bền của protein enzyme Đa số enzyme có khoảng pH thích hợp từ 5–9 Với nhiều protease, pH thích hợp ở vùng trung tính nhưng cũng có một số protease có pH trong vùng axít (pepsin, protease axít của vi sinh vật ) hoặc nằm trong vùng kiềm

(tripsin, subtilin ) Với từng enzyme, giá trị pH thích hợp có thể thay đổi khi nhiệt

độ, loại cơ chất thay đổi

Ảnh hưởng của 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 và chiều hướng và là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzyme

Ảnh hưởng của 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

Ảnh hưởng của 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 = vmaxnếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất, vận tốc phản ứng thủy phân hầu như không tăng

Ảnh hưởng của các chất kiềm hãm: Chất kiềm hãm (hay chất ức chế) là

những chất vô cơ hay hữu cơ mà khi có sự hiện diện của chúng, enzyme có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính Với mỗi enzyme ta có các chất kìm hãm khác nhau, vì vậy khi sử dụng enzyme ta phải biết rõ các chất kiềm hãm của nó để điều chỉnh phản ứng

Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa: Chất hoạt hóa là những chất khi có

mặt trong phản ứng có tác dụng làm tăng hoạt tính enzyme, các chất này có bản chất hóa học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ Tuy nhiên các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng trong giới hạn nồng độ xác định Khi dùng quá nồng độ cho phép, hoạt độ enzyme sẽ giảm

1.2.3 Nguyên lý quá trình thủy phân

Nguyên lý của quá trình thủy phân protein là quá trình biến đổi protein trong nguyên liệu thành axít amin bằng tác nhân enzyme, theo cơ chế sau:

Protein  Polypeptit  Peptit  Axít amin Nhờ tác nhân thủy phân, protein phân giải thành các phân tử đơn giản ngắn mạch dần và cuối cùng thành axít amin Mục đích của quá trình thủy phân protein

là giúp cho quá trình tiêu hóa dễ dàng, đồng thời tăng thêm hương vị, tạo mùi vị đặc trưng cho sản phẩm

Thủy phân protein bằng enzyme

Nguyên lý của phương pháp là sử dụng enzyme protease để thủy phân protein thành axít amin

Protease là các enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết peptit (-CO-NH-) trong phân tử protein và các cơ chất tương tự theo cơ chế sau: [21]

Enzyme protease có thể có sẵn trong nguyên liệu hoặc bổ sung từ bên ngoài

vào [21]

Đối với enzyme có sẵn trong nguyên liệu: Người ta lợi dụng nguồn enzyme sẵn có bên trong nguyên liệu và tạo mọi điều kiện tối ưu cho chúng phát triển rồi phát huy tác dụng thủy phân như nhiệt độ, độ pH, nồng độ muối, cho thêm nước, xay nhỏ

Đối với enzyme nhân tạo từ bên ngoài vào: Nguyên lý là bổ sung các enzyme từ bên ngoài vào để thủy phân protein của nguyên liệu thành dung dịch axít amin Nguyên liệu đem xay nhỏ sau đó trộn đều với chế phẩm protease để thủy phân Tùy nguồn protease mà điều chỉnh pH, nhiệt độ và thời gian thủy phân thích hợp Enzyme protease có thể được tách chiết từ các nguồn sau: thực vật, động vật hoặc vi sinh vật

1.2.4 Sự phát triển trong ứng dụng thủy phân protein tại Việt Nam

Những sản phẩm phụ thải chứa nhiều protein nhưng thường được chế biến thành các sản phẩm trên thị trường có giá trị thấp, chẳng hạn như thức ăn gia súc, bột cá và phân bón [43] Theo quan điểm của việc sử dụng các chất thải công nghiệp cá và làm tăng giá trị cho một số loài cá sử dụng đúng mức, thủy phân protein từ protein cá đang được chuẩn bị bởi nhiều nhà nghiên cứu trên khắp thế

thường có chứa 2 - 20 axít amin Trong những năm gần đây, thủy phân protein cá

đã thu hút nhiều sự chú ý của công nghệ sinh học thực phẩm, do có một khối lượng lớn nguyên liệu cho quá trình này, và sự hiện diện của các hàm lượng protein cao, axít amin tốt sự cân bằng và peptit hoạt tính sinh học (chất chống oxy hóa, hạ huyết áp, điều hòa miễn dịch và kháng khuẩn peptit) [27]

Ngành công nghiệp chế biến thủy sản chiếm 60% các sản phẩm bao gồm đầu, da, vây, khung xương, nội tạng và trứng, và chỉ có 40% sản phẩm cá cho người [30] Cá phi lê, ướp muối và xông khói có sản xuất số lượng lớn các sản phẩm rắn (50 - 75% của các cá) với tổng số hơn 3,17 triệu tấn mỗi năm [34] Xử

lý chất thải và các sản phẩm bỏ đi của thủy sản hiện nay đang gia tăng, do khản năng tiêu thụ thuỷ sản gia tăng và thay đổi xu hướng tiêu dùng đối với các sản phẩm phụ Tuy nhiên, trong thập kỷ qua, một số phương pháp công nghệ sinh học

đã được phát triển để phục hồi các chất dinh dưỡng cần thiết để chuẩn bị sử dụng tốt hơn các nguồn tài nguyên giàu protein này và để giải quyết các vấn đề ô nhiễm

và xử lý là tốt Thủy phân protein cá tạo ra các thành phần thực phẩm hoặc các sản phẩm công nghiệp trong một số ứng dụng, bao gồm cả peptone cá [28]

1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về sự thủy phân protein bằng enzyme

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới, sản phẩm thủy phân đã được biết đến từ khá lâu và đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu công bố về việc sử dụng enzyme để thủy phân nguyên liệu còn lại của các nguyên liệu thủy sản để sản xuất ra các sản phẩm thủy phân, ứng dụng nhiều trong lĩnh vực chăn nuôi, thực phẩm

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 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% [56]

Ovissipour và cộng sự (2010) 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 thủy trong độ thủy phân thu được khi sử dụng enzyme Alcalase cao hơn so với enzyme Protamex [61]

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 [63]

Motamedzadegan và cộng sự (2010) đã nghiên cứu tối ưu hóa chế độ thủy

phân nội tạng cá ngừ vây vàng Thunnus albacares bằng enzyme Neutrase Kết quả

chỉ ra rằng khi sử dụng enzyme Neutrase để thủy phân nội tạng cá ngừ vây vàng

Thunnus albacares thì các thông số tối ưu là nồng độ enzyme 37 AU / kg protein,

pH tự nhiên của bản thân nguyên liệu, nhiệt độ từ 50°C, và thời gian 60 phút Độ thủy phân (DH) đạt 35%, sản phẩm thủy phân có hàm lượng protein cao 74,56%

và hàm lượng lipit thấp 1,86% và được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản và làm thức ăn cho chăn nuôi [54]

Sylla và cộng sự (2008) đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ nước đến quá

trình thủy phân protein nguyên liệu còn lại của cá bơn Cynoglossus senegalensis

bằng enzyme Protamex Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, sự thay đổi điều kiện thủy phân thì quá trình thủy phân cho hàm lượng protein như nhau (60%) nhưng khác nhau ở cấu tạo của peptit (độ dài peptit từ 294 đến 13700 Da) [66]

Molia (2011) đã sản xuất protein từ nội tạng cá Tầm (Huso Huso) sử dụng

enzyme Protamex Điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân là 39.210C, 114.2 phút, nồng độ enzyme là 27.41 AU/kg protein Kết quả nghiên cứu cho thấy, giá trị dinh dưỡng của dịch thủy phân protein từ nội tạng cá Tầm rất cao [53]

Ovissipour và cộng sự (2008) đã nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thủy phân bằng enzyme Alcalase đến thành phần axít amin của dịch thủy phân từ nội

tạng cá Tầm Perian (Acipenser persicus) Quá trình thủy phân protein nội tạng cá

Tầm Perian, được thực hiện ở nhiệt độ 550C, thời gian 205 phút, pH=8,5, tỉ lệ enzyme Alcalase 2,4L/nguyên liệu (E/S) là 0,1 AU/g protein Hàm lượng protein của sản phẩm thủy phân thu được là 65,82%, hàm lượng lipit là 0,18% Độ thủy phân thu được cao nhất khi thực hiện thủy phân ở 550C, sau 205 phút (46,13%) Kết quả cho thấy hàm lượng axít amin thủy phân từ nội tạng cá nhìn chung cao hơn hàm lượng axít amin so với tiêu chuẩn của FAO/WHO cho người lớn [60]

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 55oC, 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% [19]

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 [38]

Ho và cộng sự (2009) đã nghiên cứu dịch thủy phân cá thu làm chất dẫn dụ khả năng bắt mồi cho cá hồi trắng Cá thu được xay nhỏ sau đó thủy phân bằng Alcalase hoặc Flavourzyme, nồng độ enzyme/protein là 3%, thời gian thủy phân 1

và 4 giờ Kết quả nghiên cứu cho thấy các sản phẩm thủy phân sau 1 và 4 giờ có hàm lượng peptit và các axít amin khác nhau Mẫu thủy phân bằng Flavourzyme

có hàm lượng axít amin tự do cao hơn mẫu dùng Alcalase Mẫu 4 giờ có hàm lượng axít amin tự do cao hơn mẫu 1 giờ Khi sử dụng dịch thủy phân cá thu bổ

sung vào thức ăn tỷ lệ 2% dùng làm chất dinh dưỡng thì tỷ lệ tăng trưởng của cá tăng, hệ số chuyển đổi thức ăn giảm [42]

Vanessa và cộng sự (2012) đã nghiên cứu về tối ưu hóa sự thủy phân thịt vẹm bằng enzyme Thịt vẹm đã được thủy phân bằng cách sử dụng Protamex Các điều kiện tối ưu cho sự thủy phân thịt vẹm là pH = 6,85, nhiệt độ 510C, và tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là 4,5% Dưới những điều kiện này độ thủy phân là 26,5% và hiệu suất thu hồi protein 65% [70]

Xiu – Min và cộng sự (2011) đã nghiên cứu tối ưu hóa quá trình sản xuất bột nêm từ sản phẩm thủy phân điệp Với điều kiện thủy phân sò điệp được xác định như sau: Flavourzyme với hàm lượng 1200AU/g nguyên liệu và tỷ lệ nguyên liệu /nước là 1:4 (g/mL) trong thời gian thủy phân 5 giờ ở nhiệt độ 450C Dịch đạm thủy phân thu được đem phối trộn với muối, đường và bột ngột ở tỷ lệ thích hợp sau đó tối ưu hóa chế độ sấy phun bằng phương phương pháp bề mặt đáp ứng, thiết kế thí nghiệm theo Box – Benken Sản phẩm bột nêm thu được có hàm lượng protein thô là 82,89%, chất béo là 1,55%, đường tổng số 6,82% và sản phẩm có độ

550C và pH là 7,5) với độ thủy phân (DH) 14,6% khi thời gian thủy phân là 5 giờ; Khả năng chống oxy hoá của thủy phân bằng phương pháp FRAP đạt khoảng 52,12 μM tương đương gấp 53 lần và gấp 18 lần so với vitamin C và BHT khi thời gian thủy phân là 5 giờ, tỉ lệ enzym/ cơ chất là 30U/g protein, nhiệt độ là 500C, và mức độ pH là 8 [72]

Vázquez J A và cộng sự (2017) đã sản xuất protein từ phụ phẩm cá nhám

có khản năng chống oxy hoá bằng phương pháp đáp ứng bề mặt Nhiệt độ 64,60C

và 60,80C 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 / DPPH - Esperase, 63,10C / pH 9,0 đối với DPPH-Alcalase và 550C / pH 9,0 đối với ABTS - Alcalase [71]

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, DH43%, 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 [20]

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 [39]

Amin và cộng sự (2014) đã tối ưu hoá chế độ thủy phân phụ phẩm cá Giò (cá Bớp) bằng enzyme Alcalase Điều kiện thủy phân để đạt được DH tối ưu bằng Alcalase là: nhiệt độ 580C, thời gian thủy phân 134 phút, độ pH ở 9,4 và nồng độ enzyme là 8,3% Các phân tích gần đây cho thấy khung xương cá có chứa 47,0% protein, 27,6% chất béo và 24,8% tro; trong khi đó bột thủy phân chứa 88,8% protein, 0,58% chất béo, và 5,05% tro Hàm lượng protein cao chỉ ra rằng sản phẩm thủy phân là một thành phần tiềm năng cho thức ăn [16]

Utomo và cộng sự (2015) đã tối ưu hoá quá trình thủy phân từ phụ phẩm

cá tra Thí nghiệm được bắt đầu với thí nghiệm sơ bộ để xác định nhiệt độ tối ưu (biến đổi nhiệt độ: 500C, 550C, 600C và 650C) và nồng độ enzyme Papain thương mại (biến đổi: 4%, 6% và 8%) trong thủy phân, thí nghiệm chính là xác định thời gian tối ưu của thủy phân (thời gian biến đổi: 6, 12, 24, 36, và 48 giờ) và pH (pH:

5 và 7) Kết quả cho thấy nhiệt độ tối ưu trong thí nghiệm ban đầu là 600C và nồng

độ enzym tối ưu là 4%, trong khi thí nghiệm chính cho thời gian thủy phân tối ưu

là 48 giờ và pH tối ưu là 5 Điều kiện này sản xuất dịch thủy phân với hàm lượng protein 1,21% trọng lượng ướt (wb) hoặc 39,03% trọng lượng và hàm lượng chất béo 0,16% wb (5,16% db) Các phân tích cảm quan của sản phẩm cuối cùng cho thấy rằng từ điểm số tối đa là 5, điểm số của màu sắc, mùi và hương vị của sản phẩm thuỷ phân protein cá lần lượt là 3,50, 2,17 và 2,29 Sản phẩm không có E coli bị nhiễm [69]

Fonseca và cộng sự (2016) nghiên cứu thủy phân phụ phẩm và thịt cá giò bằng các enzyme thương mại khác nhau Kết quả cho thấy sau khi thủy phân thịt

và phụ phẩm với Alcalase, Flavourzyme và Protamex đã thu được sản phẩm thuỷ phân có độ DH 27,94% trong 760 phút đối với thịt và 33,14% trong 580 phút đối với phụ phẩm [35]

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 mặt đáp ứng 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 đac 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 [64]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Lâm Tuyết Hận (2009) đã nghiên cứu thu nhận chế phẩm enzyme protease

từ nội tạng cá chẽm có điều kiện hoạt động là pHopt = 7,5 – 8, topt = 350C, muối ăn

ở nồng độ càng cao thì hoạt độ enzyme càng giảm Từ đây đã sử dụng enzyme được thu nhận này ứng dụng vào nghiên cứu thủy phân cá nục thuôn và thu được kết quả về các thông số của quá trình thủy phân: pH = 8, tỉ lệ nước 20%, NaCl = 2%, E/S = 2%, t = 500C, T = 14 giờ Kết quả thu được bột đạm cá nục thuôn có