Luận án tiến sĩ nghiên cứu thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc channa striata và đánh giá khả năng phát triển sản phẩm

Luận án tiến sĩ nghiên cứu thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc Channa striata, đánh giá tiềm năng phát triển sản phẩm từ nguồn nguyên liệu này.

• Người hướng dẫn: PGS. Trần Thanh Trúc
• Trường học: Trường Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc Channa Striata và đánh giá khả năng phát triển sản phẩm
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIẢI THÍCH
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.1.1. Mục tiêu chung
• 1.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa của luận án
• 1.5. Điểm mới của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Giới thiệu về cá lóc và phụ phẩm cá
• 2.2. Thành phần dinh dưỡng của thịt và phụ phẩm cá lóc
• 2.3. Phụ phẩm cá trong quá trình chế biến
• 2.4. Nguyên lý các quá trình tiền xử lý phụ phẩm cá
• 2.4.1. Quá trình tiền xử lý loại lipid từ phụ phẩm cá
• 2.4.2. Quá trình xử lý loại các hợp chất phi collagen từ phụ phẩm cá
• 2.4.3. Quá trình xử lý loại khoáng từ phụ phẩm cá
• 2.5. Enzyme protease thương mại và ứng dụng thủy phân protein
• 2.6. Hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein
• 2.7. Đặc tính dinh dưỡng của bột đạm thủy phân từ phụ phẩm thủy sản
• 2.8. Ứng dụng bột đạm thủy phân trong sản xuất sản phẩm thực phẩm
• 2.9. Quá trình chiết tách collagen từ phụ phẩm cá
• 2.9.1. Sơ lược về collagen
• 2.9.2. Quá trình chiết tách collagen
• 2.9.3. Collagen thủy phân và ứng dụng trong sản xuất đồ uống giàu collagen
• 2.10. Nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.10.1. Nghiên cứu về thủy phân protein bằng protease
• 2.10.2. Nghiên cứu về chiết tách collagen
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phương tiện nghiên cứu
• 3.1.1. Địa điểm và thời gian thí nghiệm
• 3.1.2. Dụng cụ, thiết bị
• 3.1.3. Enzyme và hóa chất
• 3.2. Nguyên liệu và chuẩn bị nguyên liệu
• 3.2.1. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu
• 3.3.2. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
• 3.4. Phương pháp bài trí thí nghiệm
• 3.4.1. Xác định thành phần hóa học của phụ phẩm cá lóc
• 3.4.2. Nội dung 1: Xác định điều kiện tiền xử lý và trữ đông phụ phẩm cá lóc
• 3.4.3. Nội dung 2: Xác định điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng alcalase và flavourzyme
• 3.4.4. Nội dung 3: Nghiên cứu chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng acetic acid và pepsin
• 3.4.5. Nội dung 4: Khảo sát khả năng ứng dụng các chế phẩm protein từ phụ phẩm cá lóc trong sản xuất sản phẩm thực phẩm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Thành phần khối lượng và hóa học của phụ phẩm cá lóc
• 4.2. Nghiên cứu điều kiện tiền xử lý và trữ đông phụ phẩm cá lóc
• 4.2.1. Ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến chất lượng nguyên liệu và hiệu suất thu hồi protein từ đầu cá lóc bằng alcalase
• 4.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến khả năng khử protein phi collagen từ da cá lóc
• 4.2.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm và nồng độ dung dịch EDTA-2Na đến khả năng khử khoáng trên vảy cá lóc
• 4.3. Xác định điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc thích hợp bằng alcalase và flavourzyme
• 4.3.1. Ảnh hưởng của điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng flavourzyme
• 4.3.2. Ảnh hưởng của điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng alcalase
• 4.3.3. Tái ưu hóa điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme
• 4.3.4. Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung flavourzyme trong quá trình thủy phân protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau
• 4.3.5. Tái ưu hóa điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau
• 4.4. Nghiên cứu chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
• 4.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ acetic acid đến khả năng chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
• 4.4.2. Ảnh hưởng của thời gian ngâm acetic acid đến khả năng chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
• 4.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ pepsin kết hợp với acetic acid đến hiệu suất thu hồi, màu sắc và phổ FTIR của collagen chiết tách từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
• 4.4.4. Ảnh hưởng của thời gian ngâm pepsin đến hiệu suất thu hồi, màu sắc và phổ FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
• 4.5. Dự đoán thời hạn sử dụng bột đạm thủy phân và xác định tỷ lệ phối trộn bột đạm thủy phân trong sản xuất bột súp rau củ
• 4.6. Sản xuất nước ép giàu collagen bổ sung collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
• 4.6.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ collagen thủy phân và loại nước ép đến chất lượng sản phẩm nước ép giàu collagen
• 4.6.2. Đề xuất quy trình sản xuất nước ép dâu tằm giàu collagen bổ sung collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• PHỤ LỤC B: THỐNG KÊ

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc Channa striata, một nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng và có giá trị kinh tế thấp. Mục tiêu chính là tối ưu hóa quy trình chiết tách protein và thủy phân để tạo ra các sản phẩm giàu protein như bột đạm thủy phân và collagen. Nghiên cứu cũng đánh giá khả năng ứng dụng các sản phẩm này trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là sản xuất thực phẩm chức năng và sản phẩm giàu collagen.

1.1. Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu nhằm xác định các thông số kỹ thuật tối ưu cho quá trình thu hồi protein từ đầu, da và vảy cá lóc. Đồng thời, đánh giá hiệu quả của các phương pháp thủy phân bằng enzyme như alcalase và flavourzyme. Nghiên cứu cũng hướng đến việc tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng như bột súp rau củ và nước ép giàu collagen, góp phần tận dụng tối đa nguồn phụ phẩm thủy sản.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp công nghệ enzyme và kỹ thuật chiết tách để thu hồi protein từ phụ phẩm cá lóc. Quá trình bao gồm tiền xử lý nguyên liệu, thủy phân bằng enzyme, và chiết tách collagen. Các chỉ tiêu như độ ẩm, pH, hàm lượng protein, và hiệu suất thủy phân được đo lường để đánh giá chất lượng sản phẩm.

2.1. Tiền xử lý nguyên liệu

Phụ phẩm cá lóc được xử lý bằng dung dịch NaOH để loại bỏ protein phi collagen và EDTA-2Na để khử khoáng. Quá trình này giúp tăng hiệu suất thu hồi collagen và protein từ da và vảy cá.

2.2. Thủy phân bằng enzyme

Quá trình thủy phân được thực hiện bằng alcalase và flavourzyme. Các điều kiện tối ưu như nồng độ enzyme, thời gian, và nhiệt độ được xác định để đạt hiệu suất thủy phân cao nhất.

III. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu đã thu được các kết quả đáng kể. Đầu cá lóc bảo quản lạnh đông trong 2 tháng vẫn duy trì chất lượng tốt, với hiệu suất thủy phân và thu hồi protein cao. Collagen chiết tách từ hỗn hợp da-vảy cá lóc đạt hiệu suất 20.8% khi sử dụng pepsin. Các sản phẩm như bột đạm thủy phân và nước ép giàu collagen đạt giá trị dinh dưỡng và cảm quan cao.

3.1. Hiệu suất thủy phân

Hiệu suất thủy phân đạt 50.29% khi kết hợp alcalase và flavourzyme. Peptide có khối lượng phân tử nhỏ hơn 3 kDa chiếm 82.8%, giúp giảm vị đắng và tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

3.2. Ứng dụng sản phẩm

Bột đạm thủy phân được sử dụng để sản xuất bột súp rau củ, đạt giá trị cảm quan 18.6 điểm. Nước ép dâu tằm giàu collagen bổ sung 2% collagen thủy phân đạt hàm lượng protein hòa tan cao (26.5 mg/mL).

IV. Kết luận và đề xuất

Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng lớn của việc tận dụng phụ phẩm cá lóc để sản xuất các sản phẩm giàu protein và collagen. Các phương pháp thủy phân và chiết tách được tối ưu hóa mang lại hiệu quả cao, góp phần giảm thiểu tác động môi trường và tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng. Nghiên cứu đề xuất tiếp tục phát triển các ứng dụng thực tế trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

4.1. Hướng phát triển

Nghiên cứu đề xuất mở rộng quy mô sản xuất và ứng dụng các sản phẩm từ phụ phẩm cá lóc trong các ngành công nghiệp khác như mỹ phẩm và dược phẩm. Đồng thời, cần nghiên cứu thêm về tính an toàn và hiệu quả của các sản phẩm này.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ luận án tiến sĩ chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm (mã ngành: 954.01) của nghiên cứu sinh Trương Thị Mộng Thu tại Trường Đại học Cần Thơ, dưới sự hướng dẫn của PGS. Trần Thanh Trúc và PGS. Lê Thị Minh Thủy. Đề tài tập trung vào việc thu nhận protein từ các nguồn phụ phẩm chế biến cá lóc nhằm nâng cao giá trị gia tăng và phát triển sản phẩm thực phẩm.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Cá lóc (Channa striata) là đối tượng thủy sản nước ngọt được nuôi thâm canh phổ biến tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), đặc biệt tại tỉnh Trà Vinh với sản lượng thu hoạch đạt gần 52.000 tấn vào cuối năm 2022. Quá trình chế biến các sản phẩm giá trị gia tăng như khô cá lóc chỉ đạt hiệu suất thu hồi thịt xấp xỉ 60% (Nguyễn Văn Mười & Trần Thanh Trúc, 2016), thải ra khoảng 40% phụ phẩm gồm đầu, da, vảy, vây, xương và nội tạng. Các phụ phẩm này thường được bán với giá thấp hoặc dùng làm thức ăn gia súc, phân bón.

Thành phần phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng protein đáng kể (13,58% theo Ung Minh Anh Thư, 2018; 18,49% ở da và 21,60% ở vảy theo Pamungkas et al., 2019). Tuy nhiên, việc khai thác protein từ phụ phẩm cá lóc còn tồn tại khoảng trống lớn:

• Chưa có quy trình công nghệ xác lập việc kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu cá trong quá trình bảo quản lạnh đông gắn với hiệu suất thủy phân.
• Chưa có nghiên cứu tối ưu hóa phương thức phối hợp giữa enzyme cắt trong (endopeptidase - Alcalase) và enzyme cắt ngoài (exopeptidase - Flavourzyme) theo các chế độ bổ sung đồng thời hoặc hai giai đoạn nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi protein và hạn chế vị đắng.
• Chưa có quy trình chiết tách đồng thời collagen từ hỗn hợp da và vảy cá lóc bằng kỹ thuật hóa sinh kết hợp (acetic acid và pepsin), cũng như định hướng ứng dụng các chế phẩm protein này vào các ma trận thực phẩm cụ thể.

Mục tiêu nghiên cứu

1. Mục tiêu chung: Xác định các thông số kỹ thuật và tối ưu hóa quá trình thu nhận protein từ đầu, da và vảy cá lóc để chế biến các chế phẩm giàu protein (bột đạm thủy phân từ đầu cá bằng alcalase và flavourzyme; collagen từ hỗn hợp da - vảy cá bằng acetic acid và pepsin); đồng thời ứng dụng các chế phẩm giàu protein trong sản xuất sản phẩm bột súp rau củ và nước ép giàu collagen.

2. Mục tiêu cụ thể:

• Mục tiêu 1: Xác định thời gian trữ đông thích hợp để đầu cá lóc duy trì chất lượng tốt, đồng thời lựa chọn biện pháp tiền xử lý phụ phẩm thích hợp.
• Mục tiêu 2: Thiết lập chế độ thủy phân tối ưu cho đầu cá lóc bằng công nghệ enzyme phù hợp để thu nhận dịch đạm thủy phân.
• Mục tiêu 3: Xây dựng quy trình chiết tách collagen từ hỗn hợp da - vảy cá lóc có thành phần amino acid cân đối, màu sắc sáng, độ hòa tan cao, đảm bảo phù hợp tính chất của collagen loại I.
• Mục tiêu 4: Dự đoán thời gian bảo quản cho phép đối với chế phẩm giàu protein thu nhận từ phụ phẩm cá lóc và bước đầu ứng dụng để chế biến sản phẩm bột súp rau củ và nước ép giàu collagen.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Đầu, da và vảy cá lóc (Channa striata). Nguyên liệu được thu gom trực tiếp từ Cơ sở khô cá lóc 7 Chóp (huyện Thoại Sơn, tỉnh An Giang), thuộc vùng nuôi được kiểm soát theo Quyết định số 53/2009/QĐ-UBND tỉnh An Giang.
• Phạm vi nội dung: Tối ưu hóa điều kiện tiền xử lý, trữ đông; tối ưu hóa phản ứng thủy phân enzyme bằng Alcalase và Flavourzyme; chiết tách collagen từ hỗn hợp da - vảy bằng acetic acid và pepsin; thủy phân collagen; đánh giá hạn sử dụng của bột đạm thủy phân (FPP) bằng phương pháp gia tốc (ASLT) và thử nghiệm chế biến bột súp rau củ cùng nước ép dâu tằm giàu collagen.
• Phạm vi không gian và thời gian: Thí nghiệm thực hiện tại Phòng thí nghiệm Khoa Khoa học và Công nghệ Chế biến Thủy sản (Trường Thủy sản) và Bộ môn Công nghệ Thực phẩm (Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm), Trường Đại học Cần Thơ từ tháng 11/2020 đến tháng 04/2023.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước được điểm luận

Luận án tổng quan hệ thống các nghiên cứu trong và ngoài nước trên hai mạch chính: thủy phân protein bằng enzyme protease và chiết tách collagen từ phụ phẩm thủy sản.

Mạch nghiên cứu	Tác giả, công trình, năm	Kết quả và ghi nhận chính
Thành phần dinh dưỡng cá lóc và phụ phẩm	Nurhasan et al. (2010), Firlianty (2013), Kulachi et al. (2014), Nguyen et al. (2010)	Thịt cá lóc chứa 15-21% protein, ẩm 77-81%, lipid 0,4-2,63%, tro 1,02-1,85%.
	Mustafa et al. (2013), Rahman et al. (2018)	Thịt cá lóc có 17 amino acid (đầy đủ amino acid thiết yếu) cùng khoáng Cu, Fe, Ca, Zn và acid béo.
	Ung Minh Anh Thư (2018), Võ Hoàng Ngân (2020), Agustin et al. (2023)	Phụ phẩm cá lóc chứa protein dao động 5,60-21,60%, lipid 0,26-12,42%, tro 0,20-19,02%.
Thủy phân protein bằng protease	Kristinsson & Rasco (2000a, 2000b), Guerard et al. (2001, 2002), Ovissipour et al. (2009, 2012)	Alcalase là endopeptidase vi sinh vật hiệu quả cao, chi phí thấp, hoạt động ở pH 6,5-8,5, nhiệt độ 45-65°C.
	Chiang et al. (1999), Thiansilakul et al. (2007), Đỗ Trọng Sơn và ctv. (2013)	Flavourzyme chứa chủ lực exopeptidase, giúp cắt đầu amin của chuỗi peptide, làm giảm đáng kể vị đắng của dịch đạm.
	Phuong & Huong (2015), Safari et al. (2011), Roslan et al. (2015), Nilsang et al. (2005)	Khảo sát các điều kiện thủy phân phụ phẩm cá mè trắng, cá hồng bạc, cá ngừ để thu dịch đạm giàu dinh dưỡng.
	Đỗ Thị Thanh Thủy & Nguyễn Anh Tuấn (2017), Lê Trung Thiên và ctv. (2017), Nguyễn Chí Thanh và ctv. (2019)	Nghiên cứu thủy phân phụ phẩm cá nục gai, thịt vụn cá tra, cá lưỡi trâu bằng Alcalase và Flavourzyme.
	Nguyễn Thị Mỹ Hương (2019), Trần Kiều Anh và ctv. (2017)	Ứng dụng thủy phân hai giai đoạn (Alcalase trước, Flavourzyme sau hoặc Trypsin trước, Alcalase sau) để tăng hiệu suất và giảm đắng.
Chiết tách collagen từ da và vảy cá	Kittiphattanabawon et al. (2005), Nalinanon et al. (2007), Muyonga et al. (2004), Blanco et al. (2017)	Phụ phẩm da và vảy cá là nguồn thay thế an toàn cho da heo, xương bò (tránh bệnh bò điên và rào cản tôn giáo).
	Zhang et al. (2010, 2011), Matmaroh et al. (2011), Dinçer et al. (2015), Pamungkas et al. (2019)	Hàm lượng khoáng trong vảy cá cao (9,87-27,86%), cần loại khoáng bằng EDTA-2Na hoặc HCl trước khi chiết collagen.
	Wolf (2003), Liu et al. (2015a), Sinthusamran et al. (2013), Lê Thị Minh Thủy & Trương Thị Mộng Thu (2020)	Sử dụng NaOH (0,05-0,2 M) để loại bỏ protein phi collagen, lipid và sắc tố trên da cá.
	Duan et al. (2009), Trần Thị Huyền và ctv. (2012), Wang et al. (2007), Lê Thị Thu Hương và ctv. (2017)	Dùng acetic acid kết hợp pepsin giúp phá vỡ liên kết chéo ở vùng telopeptide, nâng cao hiệu suất thu hồi collagen loại I.
	Bilek & Bayram (2015), Shigemura et al. (2009), Guillerminet et al. (2010)	Collagen thủy phân có độ hòa tan cao, hấp thu tốt và tăng cường giá trị cảm quan, chống oxy hóa trong nước quả.

Khoảng trống luận án giải quyết

Luận án định vị nghiên cứu vào việc giải quyết trọn vẹn chuỗi công nghệ: từ xử lý và bảo quản phụ phẩm thô, thiết lập mô hình toán học tối ưu hóa quá trình thủy phân enzyme hai giai đoạn (Alcalase trước, Flavourzyme sau) trên đầu cá lóc, giải quyết bài toán khử đắng dịch đạm; chiết tách collagen từ hỗn hợp cả da và vảy cá lóc (thay vì tách riêng từng bộ phận) bằng dung dịch acetic acid có bổ sung pepsin; đến đánh giá độ ổn định của bột đạm qua thử nghiệm gia tốc và ứng dụng thực tế vào bột súp và nước ép dâu tằm.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

• Cơ chế thủy phân protein: Tác dụng xúc tác của Alcalase (EC 3.4.21.62, từ Bacillus licheniformis) có hoạt tính endopeptidase cắt các liên kết peptide nội phân tử, tạo ra các peptide có kích thước trung bình và nhỏ. Flavourzyme (EC 3.4.11.1, từ Aspergillus oryzae) có hoạt tính exopeptidase cắt các amino acid kỵ nước ở đầu N-terminal giải phóng amino acid tự do, tripeptide và dipeptide, làm mất cấu trúc gây đắng.
• Cấu trúc phân tử collagen: Collagen loại I từ da và vảy cá cấu tạo từ chuỗi xoắn ba ($\alpha_1, \alpha_2$ và dimer $\beta$). Việc xử lý kiềm (NaOH) loại bỏ protein phi collagen và EDTA-2Na tạo phức chelate loại bỏ ion $Ca^{2+}$ khỏi hydroxyapatite ở vảy mà không làm đứt gãy mạch polypeptide. Pepsin cắt chọn lọc các đoạn telopeptide không xoắn, hỗ trợ acetic acid hòa tan collagen.
• Động học biến đổi chất lượng và mô hình Arrhenius: Ứng dụng nguyên lý suy giảm chất lượng theo động học phản ứng bậc 1 và phương trình Arrhenius để xác định hằng số tốc độ phản ứng ($k$), năng lượng hoạt hóa ($E_a$), từ đó ngoại suy thời hạn bảo quản của bột đạm thủy phân trong phương pháp thử nghiệm tuổi thọ gia tốc (ASLT).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Luận án tiếp cận hoàn toàn theo hướng thực nghiệm định lượng, bố trí thí nghiệm ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại.

• Quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa: Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM) dựa trên mô hình Draper-Lin small composite design để tối ưu hóa đồng thời các yếu tố ảnh hưởng đến độ thủy phân (DH), hiệu suất thu hồi protein (PR) và hàm lượng đạm amin (Naa).
• Thiết bị và công cụ phân tích:
  • Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) để xác định các dải dao động đặc trưng amide A, B, I, II, III của collagen.
  • Điện di SDS-PAGE (theo Laemmli, 1970) trên hệ Mini PROTEAN 3 cell xác định khối lượng phân tử phân đoạn peptide và các chuỗi subunit của collagen.
  • Đo độ nhớt bằng máy Brookfield RVDV-II+CP; đo màu bằng máy Colorimeter PCE-CSM 2 theo hệ màu Hunter ($L^, a^, b^*$).
  • Thiết bị lọc màng siêu lọc Amicon Millipore (cắt phân tử 3 kDa, 10 kDa, 30 kDa); máy sấy thăng hoa iFDs; tủ môi trường vi khí hậu MLR-352H.
• Phương pháp chuẩn phân tích chỉ tiêu:
  • Độ ẩm (TCVN 3700:1990), Protein tổng số (Kjeldahl TCVN 3705:1990), Lipid (Soxhlet TCVN 3703:2009), Khoáng (nung TCVN 5105:2009).
  • Đạm amin ($Naa$) xác định bằng phương pháp chuẩn độ formol hiệu chuẩn đạm amoniac (TCVN 12620:2019).
  • Độ thủy phân (DH) xác định bằng phương pháp OPA (Nielsen et al., 2001).
  • Chỉ số peroxide (PV) theo TCVN 6121:2018; TVB-N theo TCVN 3706:1990; Đạm ammoniac ($NNH_3$); Kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu) theo AOAC 2013.06.
  • Hoạt tính kháng oxy hóa khử gốc tự do DPPH theo Wu et al. (2003); Protein hòa tan theo Lowry et al. (1951).
  • Phân tích xử lý dữ liệu bằng Statgraphics Centurion XV Version 15 và Microsoft Excel 2013.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 thiết lập khung pháp lý, cơ sở khoa học và bối cảnh thực tiễn của đề tài. Tác giả nêu bật thực trạng nghề nuôi cá lóc tại ĐBSCL, áp lực môi trường từ chất thải phụ phẩm chế biến khô cá lóc, và sự cần thiết của việc xây dựng công nghệ thu hồi protein, chiết tách collagen. Chương này xác định rõ 4 mục tiêu cụ thể, 5 nội dung nghiên cứu, đối tượng, phạm vi cùng ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của luận án.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý thuyết và tài liệu chuyên khảo về:

• Phân loại học, đặc điểm sinh học và thành phần dinh dưỡng của cá lóc (Channa striata).
• Bản chất và nguồn gốc các dòng phụ phẩm (đầu, da, vảy cá).
• Nguyên lý các quá trình tiền xử lý: cơ học, nhiệt, dung môi hữu cơ để tách lipid; xử lý dung dịch kiềm để loại protein phi collagen; sử dụng tác nhân tạo phức EDTA-2Na để khử khoáng vảy cá.
• Cơ chế tác dụng, tính chất xúc tác của enzyme Alcalase và Flavourzyme; động học phản ứng thủy phân protein và các yếu tố ảnh hưởng (nhiệt độ, pH, tỷ lệ E/S, thời gian).
• Cấu tạo hóa học, đặc tính sinh lý của collagen và collagen thủy phân; kỹ thuật chiết tách collagen bằng dung môi acid kết hợp pepsin.
• Đánh giá tổng quan các công trình nghiên cứu thủy phân và chiết tách collagen trên thế giới và tại Việt Nam, qua đó khẳng định hướng đi mới của luận án.

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết vật liệu, hóa chất, chủng loại enzyme (Alcalase 2.4L từ Novozymes 825 U/mL, Flavourzyme 2450 LAPU/g, Pepsin 0,7 FIP-U/mg) và hệ thống máy móc phân tích. Chương này chi tiết hóa 21 thí nghiệm thuộc 4 nội dung nghiên cứu lớn:

1. Nội dung 1 (TN1 - TN4): Khảo sát thời gian bảo quản lạnh đông đầu cá (-20±2°C) và phương pháp tiền xử lý tách lipid; khử protein phi collagen ở da bằng NaOH; khử khoáng ở vảy bằng EDTA-2Na.
2. Nội dung 2 (TN5 - TN13): Khảo sát thủy phân đầu cá bằng Flavourzyme, Alcalase riêng lẻ; tối ưu hóa thủy phân kết hợp đồng thời (RSM); khảo sát thời điểm bổ sung và tối ưu hóa thủy phân hai giai đoạn (Alcalase trước, Flavourzyme sau); đánh giá phân đoạn màng lọc Amicon.
3. Nội dung 3 (TN14 - TN18): Chiết tách collagen từ hỗn hợp da - vảy cá bằng acetic acid và pepsin; xác định đặc tính lý hóa, phổ FTIR, SDS-PAGE, nhiệt độ biến tính; khảo sát thủy phân collagen bằng Alcalase.
4. Nội dung 4 (TN19 - TN21): Đánh giá tuổi thọ bột đạm thủy phân theo ASLT; xác định tỷ lệ phối trộn sản xuất bột súp rau củ; đánh giá tỷ lệ bổ sung collagen thủy phân vào nước ép dâu tằm.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thu được và thảo luận chuyên sâu:

1. Thành phần khối lượng và hóa học của phụ phẩm cá lóc

Phụ phẩm cá lóc chiếm tỷ lệ lớn trong chế biến, trong đó đầu cá chiếm tỷ trọng cao nhất. Thành phần hóa học của các bộ phận cho thấy tiềm năng khai thác protein:

• Đầu cá lóc: độ ẩm 72,68±0,10%, protein 14,29±0,10%, lipid tương đối thấp (0,62-3,20%), khoáng 1,58-7,53%.
• Da cá lóc: protein đạt 18,49-24,50%, lipid 2,99%, tro thấp (0,20%).
• Vảy cá lóc: protein đạt 21,60%, hàm lượng khoáng cao (19,02%).

2. Kết quả tiền xử lý và bảo quản lạnh đông phụ phẩm

• Trữ đông đầu cá: Đầu cá bảo quản ở -20±2°C trong 3 tháng vẫn đảm bảo các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh (độ ẩm, pH, PV, TVB-N, TVKHK). Tuy nhiên, độ thủy phân (DH) và hiệu suất thu hồi protein (PR) đạt giá trị cao và ổn định nhất khi thời gian trữ đông không quá 2 tháng.
• Tiền xử lý tách lipid đầu cá: Nghiệm thức không tiền xử lý loại lipid trước khi thủy phân bằng Alcalase mang lại hiệu quả vượt trội: hiệu suất tách lipid đạt 78,4%, DH đạt 38,5%, PR đạt 48,7%, hàm lượng đạm amin ($Naa$) đạt 11,6 g/L và đạm ammoniac ($NNH_3$) duy trì ở mức thấp 0,249 g/L.
• Khử protein phi collagen trên da cá: Ngâm da cá trong dung dịch NaOH 0,1 M trong 6 giờ giúp loại bỏ protein phi collagen đạt hiệu quả 25,7%, hàm lượng protein còn lại trong mô da là 24,5%.
• Khử khoáng trên vảy cá: Ngâm vảy cá trong dung dịch EDTA-2Na nồng độ 0,8 M trong 24 giờ cho hiệu quả khử khoáng đạt 92,8%, hàm lượng khoáng dư trong vảy giảm xuống còn 1,99%.

3. Thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng enzyme

Phương thức thủy phân	Điều kiện thực nghiệm thích hợp / tối ưu	Độ thủy phân (DH, %)	Hiệu suất thu hồi protein (PR, %)	Đạm amin (Naa, g/L)	Đặc điểm sản phẩm
Flavourzyme riêng lẻ	Nồng độ 120 U/g protein, thời gian 30 giờ, nhiệt độ 50°C	39,10	49,90	6,49	Hoạt tính exopeptidase cắt đạm amin chậm hơn.
Alcalase riêng lẻ	Nồng độ 40 U/g protein, thời gian 30 giờ, nhiệt độ 50°C	40,80	50,20	13,00	Hoạt tính endopeptidase phân cắt mạch peptide nhanh.
Kết hợp đồng thời (RSM)	Alcalase + Flavourzyme = 179 U/g protein, 56°C, 30 giờ, pH 7,0	50,29	65,43	13,09	Tương tác cạnh tranh cơ chất giữa hai enzyme.
Hai giai đoạn nối tiếp (RSM tối ưu)	Alcalase 51 U/g protein trước; Flavourzyme 112 U/g protein bổ sung ở 8,5 giờ; tổng thời gian 33 giờ	53,05	66,68	14,01	Vị đắng thấp nhất (1,86 điểm); TAA đạt 80,59 g/100g, TEAA đạt 24,56 g/100g bột đạm.

Đặc tính phân đoạn peptide và sấy bột đạm:

• Lọc màng siêu lọc Amicon Millipore kích thước 3 kDa cho thấy phân đoạn peptide < 3 kDa chiếm 82,8%, có vị đắng rất yếu (1,42 điểm).
• Nhằm tiết kiệm chi phí vận hành lọc màng trong sản xuất quy mô lớn, dịch đạm không qua lọc màng có điểm cảm quan vị đắng yếu (1,86 điểm) vẫn được lựa chọn để sản xuất bột đạm thủy phân (FPP) bằng phương pháp sấy thăng hoa. Bột đạm thành phẩm có hàm lượng protein đạt trên 80%, đạt tiêu chuẩn an toàn vi sinh và kim loại nặng.

4. Chiết tách và đặc tính của collagen từ hỗn hợp da - vảy cá lóc

• Chiết bằng dung dịch acetic acid (0,6 M trong 3 ngày): Hiệu suất thu hồi collagen đạt 3,18%, độ sáng $L^*$ đạt 83,6.
• Chiết bằng pepsin (0,1% pepsin trong đệm acetic acid 0,6 M trong 2 ngày): Hiệu suất thu hồi collagen tăng mạnh lên 20,8%, độ sáng $L^*$ đạt 87,9.
• Đặc tính hóa lý của collagen thành phẩm:
  • Phân tích điện di SDS-PAGE và phổ FTIR xác nhận cả hai mẫu collagen chiết bằng acid và pepsin đều giữ nguyên vẹn cấu trúc xoắn ba đặc trưng của collagen loại I.
  • Độ hòa tan: Cả hai loại collagen đều hòa tan tối đa ở môi trường acid (pH 2) và giảm mạnh khi nồng độ NaCl vượt quá 0,4 M.
  • Thành phần amino acid và nhiệt độ biến tính: Collagen chiết bằng acid có hàm lượng imino acid (proline + hydroxyproline) là 22,6%, nhiệt độ biến tính nhiệt là 35,78°C; collagen chiết bằng pepsin có hàm lượng imino acid là 20,0%, nhiệt độ biến tính là 34,09°C.
• Thủy phân collagen: Sử dụng Alcalase nồng độ 2% thủy phân dung dịch collagen trong thời gian 3 giờ thu được collagen thủy phân có hiệu suất thu hồi đạt 98,6% và độ nhớt giảm xuống còn 7,01 mPa.s.

5. Ứng dụng chế phẩm trong sản xuất thực phẩm và thử nghiệm hạn sử dụng

• Dự đoán hạn sử dụng của bột đạm thủy phân (FPP): Áp dụng phương pháp thử nghiệm gia tốc (ASLT) bảo quản mẫu ở các mức nhiệt độ 30°C, 50°C, 70°C và độ ẩm không khí 70%, 90%. Kết quả tính toán theo phương trình Arrhenius dự đoán bột đạm thủy phân đóng gói kín có thời hạn bảo quản là 10,3 tháng ở điều kiện nhiệt độ phòng 30°C và độ ẩm tương đối 70%.
• Sản xuất bột súp rau củ: Công thức phối trộn tối ưu gồm 8% bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc và 24,9% bột kem béo thực vật tạo ra sản phẩm bột súp rau củ có độ sánh mịn, điểm cảm quan đạt 18,6 điểm (mức tốt). Thành phần dinh dưỡng sản phẩm cân bằng gồm: protein 10,1%, lipid 4,42%, carbohydrate 67,8% và cung cấp năng lượng 351,4 kcal/100 g.
• Sản xuất nước ép dâu tằm giàu collagen: Bổ sung 2% collagen thủy phân vào nước ép dâu tằm giúp sản phẩm đạt điểm cảm quan cao (17,9 điểm), hoạt tính chống oxy hóa khử gốc tự do DPPH đạt 60,1% và hàm lượng protein hòa tan đạt 26,5 mg/mL.

Chương 5: Kết luận và đề xuất

Chương 5 đúc kết toàn bộ các thông số kỹ thuật tối ưu đã đạt được của các quy trình công nghệ trong luận án và nêu các đề xuất ứng dụng thực tiễn.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận

1. Cung cấp hệ thống dữ liệu khoa học toàn diện về thành phần hóa học, sự biến đổi chất lượng và động học phân giải protein của phụ phẩm đầu, da và vảy cá lóc (Channa striata) trong điều kiện bảo quản lạnh đông và xử lý enzyme.
2. Làm sáng tỏ cơ chế thủy phân hai giai đoạn phối hợp giữa endopeptidase (Alcalase) và exopeptidase (Flavourzyme): việc bổ sung Alcalase trước để mở khóa mạch polypeptide và bổ sung Flavourzyme sau (tại thời điểm 8,5 giờ) giúp triệt tiêu hiện tượng cạnh tranh cơ chất giữa hai enzyme, nâng cao độ thủy phân lên 53,05%, hiệu suất thu hồi protein đạt 66,68% và giảm điểm cảm quan vị đắng xuống 1,86 điểm.
3. Xác lập cơ sở khoa học cho việc chiết tách collagen loại I trực tiếp từ hỗn hợp đồng thời cả da và vảy cá lóc bằng dung dịch 0,6 M acetic acid kết hợp 0,1% pepsin, giúp rút ngắn thời gian chiết xuống 2 ngày và nâng cao hiệu suất thu hồi lên 20,8% mà vẫn bảo toàn cấu trúc xoắn ba nguyên vẹn.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp công nghệ

1. Xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ sản xuất bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc không cần qua bước tiền xử lý tách béo bằng dung môi hữu cơ phức tạp, tiết kiệm chi phí sản xuất và thân thiện với môi trường.
2. Thiết lập quy trình chiết tách collagen và collagen thủy phân từ phụ phẩm da - vảy cá lóc có độ tinh khiết cao, độ hòa tan tốt, đáp ứng các tiêu chuẩn ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và đồ uống chức năng.
3. Ứng dụng thành công các chế phẩm protein vào hai dòng sản phẩm thực phẩm hoàn chỉnh: bột súp rau củ giàu dinh dưỡng bổ sung 8% bột đạm thủy phân và nước ép dâu tằm chức năng bổ sung 2% collagen thủy phân, góp phần giải quyết bài toán không phụ phẩm trong công nghiệp chế biến cá lóc tại ĐBSCL.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản luận án:

• Hạn chế:
  • Thử nghiệm thủy phân và chiết tách mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm, chưa tiến hành đánh giá trên quy mô pilot công nghiệp liên tục.
  • Đánh giá hạn sử dụng của bột đạm thủy phân bằng phương pháp gia tốc (ASLT) tập trung chủ yếu vào các biến số nhiệt độ và độ ẩm, chưa khảo sát sâu sự biến đổi của từng acid béo tự do dư lượng trong quá trình lưu kho dài ngày.
  • Đánh giá ứng dụng thực phẩm mới thực hiện trên hai mô hình sản phẩm đại diện là bột súp rau củ và nước ép dâu tằm.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Mở rộng thử nghiệm sản xuất bột đạm thủy phân và collagen từ hỗn hợp da - vảy cá lóc ở quy mô pilot và công nghiệp.
  • Nghiên cứu ứng dụng collagen và peptide mạch ngắn từ cá lóc trong các dạng chế phẩm y dược, mỹ phẩm và màng bao sinh học bảo quản thực phẩm.
  • Khảo sát sâu hơn các hoạt tính sinh học chức năng khác của phân đoạn peptide như hoạt tính ức chế enzyme chuyển angiotensin (ACE) hoặc kháng khuẩn.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng cao cho các đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Chế biến Thủy sản, Công nghệ Sinh học: Tham khảo phương pháp luận quy hoạch thực nghiệm RSM (Draper-Lin small composite design), kỹ thuật phân tích cấu trúc collagen (FTIR, SDS-PAGE, nhiệt độ biến tính) và quy trình thủy phân enzyme hai giai đoạn.
• Các doanh nghiệp chế biến thủy sản và cơ sở sản xuất khô cá lóc tại ĐBSCL: Ứng dụng trực tiếp quy trình tận thu đầu, da, vảy cá để sản xuất bột đạm gia vị, bột súp và collagen thương phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế và giải quyết triệt để chất thải hữu cơ.
• Các nhà phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng và đồ uống: Sử dụng thông số kỹ thuật phối trộn collagen thủy phân vào nước quả và ứng dụng bột đạm giàu amino acid thiết yếu trong các sản phẩm ăn liền.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu lựa chọn không tiền xử lý loại lipid đầu cá lóc trước khi thủy phân bằng Alcalase?
Kết quả thực nghiệm tại Thí nghiệm 2 cho thấy việc không tiền xử lý loại lipid bằng nhiệt hay dung môi hữu cơ (n-hexane, isopropanol, ethanol) vẫn đem lại hiệu suất tách lipid tự nhiên sau ly tâm đạt 78,4%, đồng thời cho độ thủy phân (DH = 38,5%), hiệu suất thu hồi protein (PR = 48,7%) và đạm amin ($Naa = 11,6\text{ g/L}$) cao nhất, hàm lượng đạm ammoniac thấp (0,249 g/L), giúp đơn giản hóa quy trình và tiết kiệm chi phí.

2. Việc bổ sung enzyme theo trình tự hai giai đoạn mang lại ưu thế gì so với thủy phân kết hợp đồng thời Alcalase và Flavourzyme?
Khi kết hợp đồng thời, hai enzyme có thể cạnh tranh cơ chất hoặc thủy phân lẫn nhau. Bổ sung Alcalase (51 U/g protein) trước trong 8,5 giờ để cắt các chuỗi dài, sau đó mới bổ sung Flavourzyme (112 U/g protein) giúp tối ưu hóa hoạt động của từng enzyme, nâng DH lên 53,05%, PR lên 66,68%, đạm amin đạt 14,01 g/L và giảm điểm cảm quan vị đắng xuống mức thấp nhất (1,86 điểm).

3. Hiệu quả của việc bổ sung Pepsin vào dung dịch Acetic acid trong quá trình chiết tách collagen từ hỗn hợp da - vảy cá lóc như thế nào?
Chiết bằng acetic acid 0,6 M đơn thuần trong 3 ngày chỉ đạt hiệu suất thu hồi 3,18% ($L^* = 83,6$). Bổ sung thêm 0,1% pepsin (trong đệm 0,6 M acetic acid) trong 2 ngày đã cắt đứt chọn lọc các liên kết chéo ở vùng telopeptide không xoắn, giúp nâng hiệu suất thu hồi collagen lên 20,8% và cải thiện độ sáng sản phẩm ($L^* = 87,9$).

4. Bột đạm thủy phân (FPP) từ đầu cá lóc có hạn sử dụng bao lâu theo phương pháp thử nghiệm gia tốc (ASLT)?
Theo kết quả mô hình hóa Arrhenius ở các mức nhiệt độ (30°C, 50°C, 70°C) và độ ẩm (70%, 90%), sản phẩm bột đạm thủy phân được dự đoán có thời hạn sử dụng an toàn là 10,3 tháng khi bảo quản ở điều kiện nhiệt độ không khí 30°C và độ ẩm tương đối 70%.

5. Tỷ lệ phối trộn bột đạm thủy phân và collagen thủy phân trong các sản phẩm thực phẩm ứng dụng là bao nhiêu?
Trong sản xuất bột súp rau củ, tỷ lệ phối trộn tối ưu là 8% bột đạm thủy phân kết hợp 24,9% bột kem béo thực vật (đạt điểm cảm quan 18,6 điểm, năng lượng 351,4 kcal/100 g). Trong sản xuất nước ép dâu tằm, tỷ lệ bổ sung tối ưu là 2% collagen thủy phân (đạt cảm quan 17,9 điểm, DPPH 60,1% và protein hòa tan 26,5 mg/mL).

---

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Trương Thị Mộng Thu đã giải quyết trọn vẹn chuỗi công nghệ tận thu và chế biến phụ phẩm cá lóc (Channa striata) thành các sản phẩm giàu protein có giá trị gia tăng cao. Các thông số công nghệ tối ưu cho quá trình thủy phân hai giai đoạn bằng Alcalase - Flavourzyme, quy trình chiết tách collagen loại I bằng acetic acid - pepsin, và công thức ứng dụng chế phẩm vào bột súp rau củ cùng nước ép dâu tằm đã được xác lập với độ tin cậy thực nghiệm cao. Công trình đóng góp nguồn dữ liệu khoa học quan trọng cho ngành công nghệ thực phẩm và mở ra giải pháp thực tiễn nâng cao chuỗi giá trị cá lóc không phụ phẩm tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG Đ¾I HâC CÄN TH¡ TR¯¡NG THà MàNG THU NGHIÊN CĄU THU NHÊN PROTEIN TĆ PHĀ PHÆM CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHÀ NNG PHÁT TRIÂN SÀN PHÆM LUÊN ÁN TI¾N S) CÂP TR¯äNG CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHÞ THĀC PHÄM Mà NGÀNH: 954.01 NM 2023 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG Đ¾I HâC CÄN TH¡ TR¯¡NG THà MàNG THU Mà SÞ NCS: P1120003 NGHIÊN CĄU THU NHÊN PROTEIN TĆ PHĀ PHÆM CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHÀ NNG PHÁT TRIÂN SÀN PHÆM LUÊN ÁN TI¾N S) CÂP TR¯äNG CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHÞ THĀC PHÆM Mà NGÀNH: 954.01 NG¯äI H¯âNG DÈN PGS. TRÄN THANH TRÚC PGS. LÊ THà MINH THĂY NM 2023 LäI CÀM ¡N Để hoàn thành được luận án này, ngoài sự nỗ lực cÿa bÁn thân tôi đã nhận được sự động viên, giúp đỡ và hỗ trợ thật quý báu từ các đơn vị và cá nhân trong cũng như ngoài trưßng. Xin được bày tß lòng tri ân chân thành và sâu sắc.

Sau thßi gian học tập và nghiên cāu, với sự giúp đỡ tận tình cÿa quý Th¿y Cô và các b¿n đồng sự, tôi đã hoàn thành luận án tiến sĩ. Có được kết quÁ này, em xin bày tß lòng biết ơn sâu sắc đến PGs. Tr¿n Thanh Trúc và PGs. Lê Thị Minh Thÿy, cÁm ơn hai Cô đã tin tưáng và nhận em thực hiện nghiên cāu sinh với hai Cô.

Chính nhß sự hỗ trợ, hướng dẫn tận tâm, cùng các kiến thāc, kinh nghiệm vô cùng quý báu mà hai Cô đã truyền đ¿t trong suát tiến trình học tập đã giúp em thuận lợi thực hiện nghiên cāu. CÁm ơn hai Cô đã giúp em có được định hướng đúng đắn ngay từ ban đ¿u, kiểm tra, đánh giá tiến độ thực hiện để giúp em có thể hoàn thành tát luận án tiến sĩ. Em xin gửi lßi cÁm ơn đến Gs. Nguyễn Văn Mưßi, Th¿y đã đóng góp ý kiến nhằm đưa ra các phương hướng thÁo luận kết quÁ trong suát quá trình thực hiện luận án.

Em xin được gái lßi tri ân chân thành nhÃt đến tÃt cÁ quý Th¿y Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phÁm 3 những ngưßi Th¿y, ngưßi Cô luôn tận tâm truyền đ¿t kinh nghiệm quý báu và niềm đam mê nghiên cāu, cũng như luôn luôn giúp đỡ em trong suát chặn đưßng nghiên cāu gian nan và khó nhọc. Đặc biệt, em xin gửi lßi cÁm ơn chân thành đến Ts. Tr¿n Chí Nhân và Ts. Nguyễn Nhật Minh Phương phụ trách công tác Sau đ¿i học cÿa Bộ môn Công nghệ thực phÁm, Ban Lãnh đ¿o Viện Công nghệ Sinh học và Thực phÁm, Ban chÿ nhiệm Khoa Sau đ¿i học và quý Th¿y Cô thuộc Khoa Sau đ¿i học, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã luôn hỗ trợ, giúp đỡ em trong quá trình học.

Đái với bÁn thân, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ là nơi gắn liền với bao kỷ niệm tuổi trẻ, tình yêu và hoài bão, là nơi nâng bước em từ một sinh viên đến hiện t¿i là một Nghiên cāu sinh. Đồng thßi, là nơi gắn bó với sự nghiệp giÁng d¿y cÿa mình. Xin cÁm ơn Ban Giám hiệu Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã luôn t¿o điều kiện thuận lợi cho em trong suát thßi gian học tập, nghiên cāu t¿i Trưßng. Em xin được gửi lßi cÁm ơn đến quý Th¿y Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phÁm, Viện Công nghệ Sinh học và Thực phÁm, quý Th¿y Cô thuộc Khoa Khoa học và Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn, Trưßng Thÿy sÁn, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ đã nhiệt tình hỗ trợ, t¿o điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành nghiên cāu.

Tôi xin chân thành cÁm ơn các anh chị, các b¿n Nghiên cāu sinh ngành Công nghệ Thực phÁm các Khóa 2020, 2021 các b¿n sinh viên ngành Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn khóa 43, 44, 45 làm việc t¿i phòng thí nghiệm Chế biến Thÿy sÁn, Khoa Khoa học và Công nghệ Chế biến Thÿy sÁn, Trưßng Thÿy sÁn, Trưßng Đ¿i học C¿n Thơ; Các b¿n sinh viên và nghiên cāu viên phòng thí nghiệm 1006 Bộ môn Công nghệ thực phÁm, i TÓM TÌT Phụ phÁm cá lóc chāa hàm lượng protein tương đái cao, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và giàu dinh dưỡng. Việc xác định các thông sá kỹ thuật và tái ưu hóa quá trình thu nhận protein từ đ¿u, da và vÁy cá lóc bằng công nghệ enzyme và kỹ thuật chiết tách để sÁn xuÃt các chế phÁm giàu protein như bột đ¿m thÿy phân và collagen; đồng thßi āng dụng các chế phÁm protein trong sÁn xuÃt sÁn phÁm bột súp rau cÿ và nước ép giàu collagen đã được thực hiện là c¿n thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Từ nghiên cāu đã thu được những kết quÁ như sau: (1) Nguyên liệu đ¿u cá lóc vẫn đÁm bÁo chÃt lượng trong 3 tháng bÁo quÁn l¿nh đông á -20±2°C thông qua các chỉ tiêu độ Ám, pH, PV, TVB-N và tổng vi khuÁn hiếu khí. Tuy nhiên, hiệu suÃt thÿy phân (DH) bằng alcalase, hiệu suÃt thu hồi protein (PR) cao và ổn định khi đ¿u cá lóc được bÁo quÁn l¿nh đông tái đa 2 tháng.

Đ¿u cá lóc không tiền xử lý lo¿i lipid trước khi thÿy phân bằng alcalase cho hiệu suÃt tách lipid, DH, PR và hàm lượng đ¿m amin (Naa) đều cao, có giá trị tương āng l¿n lượt là 78,4%; 38,5%; 48,7% và 11,6 g/L, trong khi hàm lượng đ¿m ammoniac thÃp 0,249 g/L. Bên c¿nh đó, da cá lóc được tiền xử lý bằng dung dịch 0,1 M NaOH trong 6 giß thì hàm lượng protein còn l¿i thÃp là 24,5% với hiệu quÁ lo¿i protein phi collagen cao đ¿t 25,7%. Trong khi đó, vÁy cá lóc được khử khoáng trong dung dịch EDTA-2Na có nồng độ 0,8 M trong 24 giß thì hàm lượng khoáng còn l¿i thÃp 1,99% và hiệu quÁ khử khoáng lên đến 92,8%; (2) Quá trình thÿy phân đ¿u cá lóc để thu hồi protein hoàn toàn có thể thực hiện với việc sử dụng flavourzyme và alcalase. Điều kiện thÿy phân bằng flavourzyme thích hợp nhÃt là nồng độ enzyme 120 U/g protein trong thßi gian thÿy phân 30 giß và nhiệt độ 50oC cho DH, PR và Naa cao tương āng là 39,1%; 49,9% và 6,49 g/L.

Trong khi đó, điều kiện thích hợp cho alcalase ho¿t động là nồng độ enzyme 40 U/g protein và thßi gian thÿy phân 30 giß á nhiệt độ 50oC với giá trị DH, PR và Naa cao l¿n lượt là 40,8%; 50,2% và 13,0 g/L. Khi kết hợp đồng thßi alcalase và flavourzyme, điều kiện thÿy phân đ¿u cá lóc tái ưu là á nhiệt độ 56°C trong thßi gian 30 giß, pH 7 và nồng độ enzyme alcalase và flavourzyme kết hợp đồng thßi là 179 U/g protein cho DH, PR và Naa cao tương āng là 50,29%; 65,43% và 13,09 g/L. Việc tái ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp āng cho thÃy, có thể nâng cao khÁ năng thu hồi protein từ đ¿u cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase (nồng độ là 51 U/g protein) trước và flavourzyme (nồng độ là 112 U/g protein) sau, vào thßi điểm bổ sung flavourzyme là 8,5 giß và thßi gian thÿy phân là 33 giß cho giá trị DH, PR và Naa cao tương āng là 53,05%; 66,68% và 14,01 g/L. Giá trị DH, PR và Naa cao nhÃt và vị đắng cÿa dịch đ¿m thÿy phân thÃp nhÃt (1,86 điểm), tổng hàm lượng amino acid và tổng hàm lượng amino acid thiết yếu cÿa bột đ¿m thÿy phân cao nhÃt l¿n lượt là 80,59 g/100 g bột đ¿m và 24,56 g/100 g bột đ¿m khi protein từ đ¿u cá lóc được thÿy phân theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau.

Peptide có khái lượng phân tử nhß hơn 3 kDa chiếm 82,8% với điểm cÁm quan về vị đắng rÃt yếu là 1,42 điểm khi dịch đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc được lọc màng Amicon 3 Millipore với kích thước màng lọc 3 kDa. Để tiết kiệm chi phí lọc màng, dịch đ¿m thÿy phân không lọc màng có điểm cÁm quan về vị đắng yếu 1,86 iii điểm được sử dụng để sÁn xuÃt bột đ¿m thÿy phân; (3) Sử dụng dung dịch 0,6 M acetic acid để chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc trong thßi gian 3 ngày cho hiệu suÃt thu hồi collagen là 3,18% và màu sắc sáng với giá trị L* là 83,6. Bằng cách bổ sung pepsin với nồng độ enzyme là 0,1% (pha trong dung dịch đệm 0,6 M acetic acid) trong thßi gian chiết tách 2 ngày có thể cÁi thiện hiệu suÃt thu hồi collagen lên đến 20,8% và màu sắc sáng với giá trị L* là 87,9. CÁ 2 mẫu collagen thành phÁm tát nhÃt được chiết tách bằng acetic acid và pepsin đều thuộc collagen lo¿i I thông qua kết quÁ phân tích điện di protein SDS-PAGE, hàm lượng amino acid và phổ FTIR, có độ hòa tan tát á pH 2 và nồng độ NaCl nhß hơn 0,4 M.

Collagen được chiết tách bằng acetic acid có hàm lượng imino acid (proline và hydroxyproline) là 22,6% và nhiệt độ biến tính là 35,78°C, trong khi hàm lượng imino acid là 20% và nhiệt độ biến tính là 34,09°C đái với collagen được chiết tách bằng pepsin. Collagen thành phÁm từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc chiết tách bằng pepsin được thÿy phân bằng alcalase với nồng độ enzyme là 2% trong thßi gian thÿy phân là 3 giß cho hiệu suÃt thu hồi collagen thÿy phân và độ nhớt l¿n lượt là 98,6% và 7,01 mPa.s; (4) Thßi h¿n sử dụng sÁn phÁm bột đ¿m thÿy phân được dự đoán bằng phương pháp gia tác cho h¿n sử dụng là 10,3 tháng á điều kiện bÁo quÁn là nhiệt độ không khí 30oC và độ Ám tương đái cÿa không khí 70%. SÁn phÁm bột súp rau cÿ đ¿t giá trị cÁm quan tát (18,6 điểm) và cân bằng dinh dưỡng với hàm lượng protein, lipid, carbohydrate và năng lượng cung cÃp đ¿t l¿n lượt là 10,1%; 4,42%; 67,8% và 351,4 kcal/100 g, khi phái trộn 8% bột đ¿m thÿy phân từ đ¿u cá lóc và 24,9% bột kem béo thực vật. SÁn phÁm nước ép dâu tằm giàu collagen có điểm cÁm quan, giá trị DPPH và hàm lượng protein hòa tan cao với giá trị tương āng l¿n lượt là 17,9 điểm; 60,1% và 26,5 mg/mL khi bổ sung 2% collagen thÿy phân từ hỗn hợp da-vÁy cá lóc vào nước ép.

Các kết quÁ nghiên cāu đã đóng góp dữ liệu khoa học về giÁi pháp tận dụng nguồn protein từ phụ phÁm cá lóc để t¿o các chế phÁm protein cũng như cho thÃy khÁ năng phát triển các sÁn phÁm thực phÁm từ chế phÁm protein. Tć khóa: Alcalase, chiết tách, collagen, flavourzyme, phụ phÁm cá lóc, thÿy phân. iv ASTRACT Snakehead by-products with relatively high protein content are cheap resource and nutritional materials. Therefore, determination of the technical parameters and optimization of the protein recovery process from snakehead heads, skins sand scales were conducted by using enzyme technology and extraction technique to produce rich- protein products such as hydrolyzed protein powder and collagen.

Simultaneously, the application of rich-protein products in the production of vegetable soup powders and rich-collagen juices has been performed very necessary, high scientific and practical significance.