CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về protein cá 1. Giới thiệu về cá Tra Cá tra là tên gọi một họ, một chi và một số loài cá nước ngọt. Ở Việt Nam, cá tra sống chủ yếu trong lưu vực sông Cửu Long và lưu vực các sông lớn cực nam, có thân dẹp, da trơn, có râu ngắn.
Cá Tra (Pangasius hypophthalmus) là một trong những đối tượng nuôi trồng thủy sản đang được phát triển với tốc độ nhanh tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, Tiền Giang, Bến Tre. Cá Tra là một trong những loài cá có giá trị xuất khẩu cao. Cá Tra và cá Basa của Việt Nam được nhiều thị trường ưa chuộng vì màu sắc cơ thịt trắng, có vị thơm ngon hơn so với các loài cá da trơn khác. Lượng protein trong cá Tra, Basa vào khoảng 23% đến 28%, tương đối cao hơn các loài cá nước ngọt khác (16-17% tùy loại cá).
Các protein của cá đều dễ tiêu hóa và dễ hấp thu hơn thịt động vật khác. Mặt khác, thành phần các protein trong cá Tra-Basa vừa có chứa đầy đủ các acid amin cần thiết cho cơ thể lại vừa có tỷ lệ các acid amin thiết yếu (EAA) rất cân bằng và phù hợp với nhu cầu EAA của con người. Thành phần dinh dưỡng của cá Tra thành phẩm Thành phần dinh dưỡng trên 100g thành phẩm ăn được Tổng năng Chất béo chưa bão Chất đạm Tổng lượng Cholesterol Natri lượng cung cấp hòa (có DHA, EPA) (g) chất béo (g) (%) (mg) (calori) (g) 124. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Cá là nguồn thức ăn giàu protein, tuy nhiên không phải lúc nào cũng có sẵn.
Đó là do sự hư hỏng rất nhanh chóng xảy ra trên cá khi các thiết bị làm lạnh không sẵn có cũng như là thiếu hiểu biết cũng như sự thiếu thốn các phương tiện dùng để đánh bắt. Thông thường, lượng protein có trong khẩu phần ăn giàu thực vật không đủ cung cấp tất cả các amino acid cần thiết cho nhu cầu của cơ thể. Kết quả là có một tỷ lệ người dân ở các quốc gia này bị suy dinh 1 do an dưỡng, teo co, phù nề và một số triệu chứng khác như bệnh “Kwashiorkor” và “Mararsmus” (Power H. Việc bổ sung một tỷ lệ 10% protein concentrate (PC) vào bánh mì trắng đã được báo cáo là làm tăng tỷ lệ protein hiệu quả (protein efficiency) lên đến 198% (Morrison and Campbell, 1960).
Với sự gia tăng dân số toàn cầu như hiện nay, sự thiếu hụt dinh dưỡng protein sẽ trở thành một vấn đề rất nghiêm trọng trừ khi có một giải pháp thích hợp được tiến hành. Một trong những giải pháp đó là “bột cá”. Những sản phẩm làm từ cá chứa tối thiểu ~65% protein thì được gọi là protein concentrate cá (Windsore M. Có rất nhiều phương pháp sản xuất protein concentrate cá (FPC) đã được công bố (Guttman and Vandenheuvel, 1957; Morrison and Campbell 1960; Larsen and Hawkins, 1961).
Chỉ cần một lượng nhỏ FPC được bổ sung vào khẩu phần ăn của khoảng 500 triệu người hiện đang thiếu protein đã có thể giúp cải thiện đáng kể tình trạng sức khỏe của họ. Theo tổ chức Lương nông (FAO) của Liên Hợp Quốc (Windsore M.L), FPC bao gồm ba loại: (a) loại A, là bột hầu như không màu, không mùi, không vị có hàm lượng chất béo tối đa khoảng 0.75% và có hàm lượng protein khoảng 65-80%; loại B là bột cá có mùi cá và hàm lượng chất béo tối đa là 35%; loại C là thịt cá được làm ở điều kiện vệ sinh.protein cá được thu nhận bằng nhiều phương pháp khác nhau, Power H.E (1962) đã đề xuất phương pháp thu nhận protein concentrate từ phile cá tuyết. Mặc dù có nhiều phương pháp thu nhận protein khác nhau nhưng đều có chung những giai đoạn loại bỏ các thành phần phi protein ( nước, da, xương và đặc biệt là chất béo ) bằng các loại dung môi (alcohol, propanol, ethylene dichloride) sau đó kết tủa thu nhận protein bằng điểm đẳng điện pHi = 5. Theo FAO, thông thường alcohol và propanol được ưu tiên sử dụng, hiện nay do chính sách miễn thuế tiêu thụ đặc biệt nên isopropanol được sử dụng phổ biến hơn (Windsore M.I…) Các dung dịch protein cá (FPS, fish protein solution) là một loại keo bán rắn của protein trong nước được sản xuất bằng các qui trình có sử dụng acid hay kiềm.
Do đó muối hay các thành phần khác (ví dụ chất chống đông) có thể ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm. Sau đây là một số ứng dụng của FPS: 1) Bổ sung vào phile cá FPC được bổ sung vào fillet cá bằng các phương pháp như: sử dụng đa kim tiêm (multineedle injection), ngâm cá fillet vào dung dịch FPC hoặc máy trộn hút chân không 2 do an (vacuum tumbling) (Thorkelsson et al. Fillet cá được bổ sung FPC giúp làm tăng hiệu suất, cải thiện độ ổn định khi bảo quản lạnh đông (FS, frozen stability), khả năng giữ nước (WHC, water holding capacity) (Kim and Park, 2006; Nolsoe and Undeland, 2008) 2) Bổ sung vào bột nhào làm bánh FPC được sử dụng vào hỗn hợp bột nhào trong quá trình làm bánh giúp cải thiện độ nhớt của hỗn hợp bột nhào và chống sự đống vốn khi bảo quản nhiệt độ thấp (Gholam Reza Shaviklo 2008). FPC được bổ sung vào dung dịch trộn bột nhào sẽ làm giảm sự hấp thu dầu vào các sản phẩm chiên.
Protein cá tạo lớp màng film protein ngăn sự thấm hút dầu. Vì vậy, sử dụng FPC sẽ làm giảm lượng chất béo có trong sản phẩm sau cùng. Một số tác giả cũng sử dụng protein cá để tạo sản phẩm hải sản chiên ít béo (Kim and Park, 2006; Thorkelsson et al., 2008; Einarsdottir et al., 2007; Nolsoe and Undeland, 2008). 3) Sản xuất sản phẩm ăn liền Các sản phẩm ăn liền làm từ cá.
Các thành phần khác nhau từ thực vật, tinh bột, bột mì, gia vị,…và protein được trộn với nhau và định hình tạo sản phẩm. Protein cá có thể được sử dụng như một phần hay toàn phần thay thế cho thịt cá xay hoặc surimi. Việc bổ sung protein cá giúp tạo cảm quan tốt cho sản phẩm cá viên hoặc burger cá. Protein cá có thể được sử dụng như chất ổn định nhũ tương trong các sản phẩm xúc xích (Gholam Reza Shaviklo 2008; Pires et al., 2007a, 2007b; Nolsoe and Undeland, 2008) 1.
Protein cá Protein là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân tử mà các đơn phân là acid amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein. Thành phần của protein là : C, H, O, N có thể chứa một lượng nhỏ S.Tỷ lệ phần trăm khối lượng trong phân tử protein là: (a) C: 50-55%; (b) H: 6.24%; (d) O: 21- 24%; và N: 15-18% Acid amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin.
Trong phân tử protein có chứa nhóm amin 3 do an (-NH2) và nhóm cacboxyl (-COOH). Trong tự nhiên có khoảng 100 loại acid amin nhưng trong protein chỉ khoảng 20 loại acid amin. Cấu trúc phân tử acid amin: R-CH2-COOH R-CH-COO- NH2 NH3+ 4 do an Bảng 1. Thành phần các acid amin phổ biến trong protein Tên acid amin Viết tắt Tính chất Glycine Gly Alanine Ala Valine Val Leucine Leu Isoleucine Ile Không phân cực, kỵ nước Methionine Met Phenylalanine Phe Tryptophan Trp Proline Pro Serine Ser Threonine Thr Cysteine Cys Phân cực, ưa nước Tyrosine Tyr Asparagine Asn Glutamine Gln Glutamic acid Glu Tích điện (acid) Aspartic acid Asp Lysine Lys Arginine Arg Tích điện (base) Histidine His Liên kết peptide được hình thành do sự kết hợp giữa nhóm cacboxyl của acid amin này với nhóm amin của acid amin khác loại bỏ đi một phân tử nước, liên kết này rất bền.
5 do an Protein có bốn cấu trúc: Cấu trúc bậc 1: Cấu trúc bậc 1 của một phân tử protein là sự sắp xếp các acid amin trong chuỗi polipeptide. Cấu trúc này được giữ bền vững bằng liên kết peptide, trong thiên nhiên protein không tồn tại ở dạng này. Cấu trúc bậc 2: Là sự sắp xếp một cách thích hợp trong không gian của chuỗi polipeptide do các nguyên tử cacbon bất đối xứng có thể xoay quanh tạo thành các liên kết đồng hóa trị đơn làm cho chuỗi polipeptide có nhiều hình thể. Ở các protein người ta phát hiện dạng xoắn α và gấp nếp β.
Cấu trúc xoắn α: là cấu trúc có trật tự và rất bền vững, mỗi vòng xoắn có từ 3 đến 6 gốc acid amin. Xoắn ốc này được giữ chặc bởi liên kết hydro, các liên kết này song song với trục xoắn ốc và nối nhóm -NH của liên kết peptide này với nhóm -CO của liên kết peptide thứ 3 kề nó. Cứ mối liên kết -CONH- tạo được 2 liên kết hydro với 2 nhóm -CONH- khác. Xoắn α có trong mọi protein.
Cấu trúc gấp nếp β: là cấu trúc có hình chữ I, xoắn α có thể chuyển thành gấp nếp β khi tăng nhiệt độ, các mạch sẽ duỗi ra và liên kết với nhau bằng liên kết phân tử tạo nên cấu trúc gấp nếp. Cấu trúc bậc 2 có trong protein dạng sợi. Cấu trúc bậc 3: Chuỗi polipeptide với vùng cấu trúc bậc 2 cuộn xoắn, sắp xếp lại thành cấu trúc 3 chiều. Nếu như cấu trúc bậc 2 giữ bằng liên kết hydro thì cấu trúc bậc 3 ổn định bằng liên kết S-S, liên kết kỵ nước, liên kết hdro và liên kết ion.
Hầu hết cấu trúc bậc 3 đều tan tốt trong nước do các gốc acid amin kỵ nước quay vào trong và gốc ưa nước phân bố chủ yếu trên bề mặt phân tử. Một số protein tan tốt trong dung môi hữu cơ do gốc kỵ nước quay ra ngoài Cấu trúc bậc 4: Các tiểu cầu bậc 3 liên kết với nhau tạo cấu trúc bậc 4. Sự sắp xếp các tiểu cầu không bắt buộc phải đối xứng, các phân tử protein bậc 4 có hoạt tính sinh học, khi phá vỡ cấu trúc bậc 4 hoạt tính sinh học sẽ mất. Trong thực phẩm protein tồn tại ở trạng thái rắn, có thể ở trạng thái gần như thuần nhất trong một số sản phẩm này nhưng lại ở dạng hỗn hợp so với hợp phần khác trong một loại thực phẩm khác.
Có những thực phẩm protein có vai trò chính, nhưng có nhiều loại protein được thêm vào với vai trò phụ gia. Thành phần dinh dưỡng cung cấp protein hằng ngày phần 6 do an lớn là thịt ( heo, bò, gà.