Nghiên cứu thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc channa striata và đánh giá khả năng phát triển sản phẩm

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc channa striata và đánh giá khả năng phát triển sản, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Trương Thị Mộng Thu
• 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
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 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
• 2.5.1. Hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein
• 2.5.2. Đặc tính dinh dưỡng của bột đạm thủy phân từ phụ phẩm thủy sản
• 2.5.3. Ứng dụng bột đạm thủy phân trong sản xuất sản phẩm thực phẩm
• 2.6. Quá trình chiết tách collagen từ phụ phẩm cá
• 2.6.1. Sơ lược về collagen
• 2.6.2. Quá trình chiết tách collagen
• 2.6.3. Collagen thủy phân và ứng dụng trong sản xuất đồ uống giàu collagen
• 2.7. Nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.7.1. Nghiên cứu về thủy phân protein bằng protease
• 2.7.2. 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 bố 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. Tối 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. Tối 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 về Nghiên Cứu Thu Nhận Protein Cá Lóc 55 ký tự

Nghiên cứu về thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc đang ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và doanh nghiệp. Nguyên nhân là do phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng protein tương đối cao, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và giàu dinh dưỡng. Việc tận dụng phụ phẩm cá không chỉ giúp giảm thiểu waste cá lóc mà còn mang lại giá trị kinh tế cao. Hơn nữa, việc nghiên cứu protein từ nguồn này mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm thực phẩm và phi thực phẩm mới, góp phần vào nền kinh tế tuần hoàn và sản xuất thực phẩm bền vững. Các nghiên cứu trước đây tập trung vào các phương pháp thu nhận khác nhau, ứng dụng trong các sản phẩm đa dạng. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức trong việc tối ưu hóa quy trình và đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Nghiên cứu này nhằm mục đích giải quyết các vấn đề này, từ đó thúc đẩy ứng dụng rộng rãi của protein cá lóc.

Nghiên cứu của Trương Thị Mộng Thu (2023) đã cho thấy tiềm năng lớn của phụ phẩm cá lóc trong việc thu hồi protein và phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng.

1.1. Tiềm năng protein từ phụ phẩm cá Ưu điểm vượt trội

Phụ phẩm cá, đặc biệt là từ cá lóc, mang đến nguồn protein dồi dào. So với các nguồn protein truyền thống, phụ phẩm cá có giá thành rẻ hơn đáng kể, giúp giảm chi phí sản xuất. Ngoài ra, việc sử dụng phụ phẩm cá góp phần vào việc bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng waste cá lóc thải ra. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng protein từ phụ phẩm cá có thành phần axit amin cân đối, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể. Chính vì vậy, việc thu nhận protein từ phụ phẩm cá là một giải pháp kinh tế và bền vững.

1.2. Ứng dụng đa dạng của protein cá lóc trong thực phẩm

Protein cá lóc có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm. Nó có thể được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm như bột đạm thủy phân, collagen, hoặc các sản phẩm thực phẩm chức năng. Protein cá lóc cũng có thể được sử dụng để tăng cường giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm thực phẩm hiện có, như bánh mì, mì ống, hoặc đồ uống. Khả năng ứng dụng đa dạng này giúp tăng tính hấp dẫn của protein cá lóc đối với các nhà sản xuất và người tiêu dùng.

II. Thách thức Thu Nhận Protein Giải pháp tối ưu 58 ký tự

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc cũng đối mặt với một số thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo chất lượng của protein thu được. Phụ phẩm cá dễ bị phân hủy và nhiễm khuẩn, điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng và an toàn của protein cuối cùng. Ngoài ra, các phương pháp thu nhận protein truyền thống thường tốn kém và phức tạp. Do đó, cần có các giải pháp hiệu quả và kinh tế để giải quyết các thách thức này. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển các phương pháp thu nhận protein mới và cải tiến, nhằm đảm bảo chất lượng protein và giảm chi phí sản xuất. Việc kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ, pH và thời gian là vô cùng quan trọng để đảm bảo hiệu quả thu nhận protein và duy trì chất lượng sản phẩm.

2.1. Đảm bảo chất lượng protein cá lóc Kiểm soát ô nhiễm

Một trong những thách thức lớn nhất trong việc thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc là kiểm soát ô nhiễm. Phụ phẩm cá dễ bị nhiễm khuẩn và phân hủy, điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng và an toàn của protein cuối cùng. Do đó, cần có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả trong suốt quá trình thu nhận protein. Các biện pháp này có thể bao gồm việc sử dụng nguyên liệu tươi, bảo quản đúng cách, và áp dụng các quy trình vệ sinh nghiêm ngặt.

2.2. Tối ưu hóa quy trình thu nhận protein Giảm chi phí

Các phương pháp thu nhận protein truyền thống thường tốn kém và phức tạp. Do đó, cần có các giải pháp hiệu quả và kinh tế để giảm chi phí sản xuất. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển các phương pháp thu nhận protein mới và cải tiến, nhằm giảm chi phí sản xuất mà vẫn đảm bảo chất lượng protein. Các phương pháp này có thể bao gồm việc sử dụng enzyme để thủy phân protein, áp dụng các kỹ thuật chiết tách tiên tiến, hoặc tối ưu hóa các điều kiện thu nhận protein.

2.3. Ảnh hưởng của phương pháp bảo quản đến hiệu quả thu nhận protein

Phương pháp bảo quản phụ phẩm cá lóc có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả thu nhận protein. Việc bảo quản lạnh đông ở nhiệt độ thấp giúp duy trì chất lượng nguyên liệu, tuy nhiên, thời gian bảo quản cũng cần được kiểm soát. Theo nghiên cứu, đầu cá lóc vẫn đảm bảo chất lượng trong 3 tháng bảo quản lạnh đông ở -20±2°C. Tuy nhiên, hiệu suất thủy phân và thu hồi protein cao và ổn định nhất khi đầu cá lóc được bảo quản lạnh đông tối đa 2 tháng. Điều này cho thấy việc lựa chọn phương pháp và thời gian bảo quản phù hợp là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa quá trình thu nhận protein.

III. Phương pháp Thu Nhận Protein Enzyme Chiết tách 59 ký tự

Nghiên cứu này sử dụng hai phương pháp chính để thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc: công nghệ enzyme và kỹ thuật chiết tách. Công nghệ enzyme sử dụng các enzyme protease để thủy phân protein, giúp giải phóng các peptide và axit amin. Kỹ thuật chiết tách sử dụng các dung môi khác nhau để tách protein khỏi các thành phần khác trong phụ phẩm cá. Cả hai phương pháp này đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Công nghệ enzyme có thể giúp tăng hiệu suất thu nhận protein và cải thiện chất lượng protein. Tuy nhiên, nó cũng có thể tạo ra các peptide đắng. Kỹ thuật chiết tách có thể giúp loại bỏ các tạp chất và tinh chế protein. Tuy nhiên, nó cũng có thể làm mất đi một số protein. Do đó, cần phải lựa chọn phương pháp phù hợp tùy thuộc vào mục tiêu và điều kiện cụ thể.

3.1. Ứng dụng enzyme alcalase và flavourzyme trong thủy phân

Nghiên cứu đã sử dụng hai loại enzyme là alcalase và flavourzyme để thủy phân protein từ đầu cá lóc. Alcalase là một protease kiềm, trong khi flavourzyme là một phức hợp enzyme. Kết quả cho thấy, điều kiện thủy phân tối ưu cho flavourzyme là nồng độ enzyme 120 U/g protein, thời gian 30 giờ và nhiệt độ 50°C. Đối với alcalase, điều kiện tối ưu là nồng độ enzyme 40 U/g protein, thời gian 30 giờ và nhiệt độ 50°C. Đặc biệt, khi kết hợp cả hai enzyme, hiệu quả thủy phân và thu hồi protein được nâng cao đáng kể. Việc tối ưu hóa quy trình này giúp thu được protein thủy phân với hiệu suất cao và chất lượng tốt.

3.2. Chiết tách collagen từ da và vảy cá lóc bằng acetic acid

Collagen là một loại protein quan trọng có nhiều ứng dụng trong thực phẩm và y học. Nghiên cứu đã sử dụng acetic acid để chiết tách collagen từ hỗn hợp da và vảy cá lóc. Kết quả cho thấy, việc sử dụng dung dịch 0.6 M acetic acid trong 3 ngày giúp thu hồi collagen với hiệu suất 3.18% và màu sắc sáng (L*=83.6). Ngoài ra, việc bổ sung pepsin với nồng độ 0.1% trong 2 ngày còn giúp cải thiện hiệu suất thu hồi collagen lên đến 20.8% và màu sắc (L*=87.9). Collagen thu được thuộc loại I, có độ hòa tan tốt và hàm lượng imino acid cao.

IV. Ứng dụng Protein Cá Lóc Sản phẩm giá trị cao 57 ký tự

Nghiên cứu này đã thành công trong việc ứng dụng protein cá lóc để phát triển các sản phẩm giá trị cao. Cụ thể, bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc đã được sử dụng để sản xuất bột súp rau củ. Collagen thủy phân từ da và vảy cá lóc đã được sử dụng để sản xuất nước ép giàu collagen. Các sản phẩm này không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà còn có hương vị thơm ngon và hấp dẫn. Hơn nữa, việc sử dụng protein cá lóc trong các sản phẩm này giúp tăng giá trị gia tăng cho phụ phẩm cá và giảm thiểu waste cá lóc. Nghiên cứu này chứng minh rằng protein cá lóc là một nguồn nguyên liệu tiềm năng để phát triển các sản phẩm thực phẩm mới và sáng tạo.

4.1. Phát triển bột súp rau củ giàu dinh dưỡng từ đạm thủy phân

Bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc đã được sử dụng để sản xuất bột súp rau củ. Sản phẩm này có giá trị cảm quan tốt (18.6 điểm) và cân bằng dinh dưỡng với hàm lượng protein, lipid, carbohydrate và năng lượng cung cấp lần lượt là 10.1%, 4.42%, 67.8% và 351.4 kcal/100g. Tỷ lệ phối trộn tối ưu là 8% bột đạm thủy phân và 24.9% bột kem béo thực vật. Việc sử dụng bột đạm thủy phân từ cá lóc không chỉ tăng cường giá trị dinh dưỡng mà còn cải thiện hương vị của sản phẩm.

4.2. Sản xuất nước ép dâu tằm giàu collagen thủy phân

Collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc đã được sử dụng để sản xuất nước ép dâu tằm giàu collagen. Sản phẩm này có điểm cảm quan, giá trị DPPH và hàm lượng protein hòa tan cao (17.9 điểm, 60.1% và 26.5 mg/mL) khi bổ sung 2% collagen thủy phân. Việc bổ sung collagen thủy phân không chỉ tăng cường giá trị dinh dưỡng mà còn cải thiện tính chất chống oxy hóa của sản phẩm. Đây là một hướng đi tiềm năng để phát triển các sản phẩm đồ uống chức năng.

V. Kết luận Hướng đi cho nghiên cứu Protein Cá Lóc 59 ký tự

Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng to lớn của phụ phẩm cá lóc như một nguồn protein giá trị. Các phương pháp thu nhận protein hiệu quả đã được phát triển, và các sản phẩm ứng dụng tiềm năng đã được xác định. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng đi để phát triển và cải tiến. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa hơn nữa các quy trình thu nhận protein, khám phá các ứng dụng mới của protein cá lóc, và đánh giá tính an toàn và hiệu quả của các sản phẩm ứng dụng. Hơn nữa, việc hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp, và cơ quan quản lý là cần thiết để thúc đẩy ứng dụng rộng rãi của protein cá lóc và góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thực phẩm.

5.1. Tối ưu hóa quy trình thu nhận và nâng cao chất lượng Protein

Để nâng cao hiệu quả sử dụng phụ phẩm cá lóc, cần tiếp tục nghiên cứu và tối ưu hóa các quy trình thu nhận protein. Nghiên cứu có thể tập trung vào việc cải tiến các phương pháp thủy phân, chiết tách, và tinh chế protein để đạt được hiệu suất cao hơn và chất lượng protein tốt hơn. Ngoài ra, việc nghiên cứu các phương pháp bảo quản protein mới và hiệu quả cũng là một hướng đi quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình lưu trữ và vận chuyển.

5.2. Nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng trong thực phẩm dược phẩm

Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc khám phá các ứng dụng mới của protein cá lóc trong các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là thực phẩm và dược phẩm. Cần có các nghiên cứu về tính chất chức năng của protein, khả năng ứng dụng trong các công thức thực phẩm, và tiềm năng sử dụng trong các sản phẩm dược phẩm và thực phẩm chức năng. Việc nghiên cứu về tác động của protein cá lóc đối với sức khỏe con người cũng là một hướng đi quan trọng để chứng minh giá trị dinh dưỡng và sức khỏe của sản phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Ngành chế biến thủy sản vùng Đồng bằng sông Cửu Long đóng vai trò trụ cột trong nền kinh tế xuất khẩu của Việt Nam, trong đó cá lóc (Channa striata) là đối tượng nuôi thủy sản nước ngọt thương mại chủ lực với sản lượng riêng tại tỉnh Trà Vinh đạt gần 52.000 tấn/năm. Tuy nhiên, quy trình chế biến các sản phẩm giá trị gia tăng như cá lóc phi lê, khô cá lóc hay chả cá tạo ra một lượng phụ phẩm khổng lồ chiếm tới 40% khối lượng nguyên liệu sống (tỷ lệ thu hồi thịt cá chỉ xấp xỉ 60% theo Nguyễn Văn Mười & Trần Thanh Trúc, 2016). Khối lượng phụ phẩm bao gồm đầu cá, da cá và vảy cá thường bị loại bỏ hoặc bán với giá trị thương phẩm rất thấp làm thức ăn gia súc, gây lãng phí nguồn dưỡng chất quý giá và phát sinh áp lực ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng protein chất lượng cao dao động từ 13,58% đến 21,60%, cấu trúc giàu các amino acid thiết yếu, đồng thời da và vảy cá là nguồn sinh khối dồi dào để khai thác collagen loại I tinh khiết nhằm thay thế nguồn collagen từ động vật có vú đang chịu rủi ro dịch bệnh (bệnh não xốp bò - BSE, lở mồm long móng) và rào cản tôn giáo.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi xuất phát từ việc các nghiên cứu trước đây (Safari et al., 2011; Ung Minh Anh Thư, 2018; Pamungkas et al., 2019) chủ yếu khảo sát quá trình thủy phân đơn lẻ bằng một loại protease hoặc chiết tách collagen tách biệt từ từng bộ phận riêng lẻ, dẫn đến hiệu suất thu hồi protein (PR) thấp, dịch thủy phân tồn đọng vị đắng peptide kỵ nước khó chịu, và chưa tận dụng đồng thời hỗn hợp da - vảy cá lóc để tối ưu hóa quy trình chiết xuất. 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 (2023), dưới sự hướng dẫn của PGS. Trần Thanh Trúc và PGS. Lê Thị Minh Thủy, đã tiên phong giải quyết bài toán khoa học này.

Luận án thiết lập hệ thống 4 câu hỏi nghiên cứu (Research Questions - RQ) và 4 giả thuyết khoa học (Hypotheses - H):

• RQ1: Chế độ bảo quản lạnh đông và các giải pháp tiền xử lý hóa sinh ảnh hưởng như thế nào đến độ tươi và hiệu quả phân tách các hợp phần phi protein/phi collagen trong đầu, da và vảy cá lóc?
• H1: Bảo quản lạnh đông ở -20±2°C trong khoảng thời gian tối đa 2 tháng duy trì nguyên vẹn cấu trúc cơ chất protein, và việc loại bỏ bước tiền xử lý khử lipid bằng dung môi hữu cơ không làm suy giảm hiệu suất thủy phân mà vẫn kiểm soát được chỉ số oxy hóa chất béo.
• RQ2: Động học phân cắt liên kết peptide diễn ra như thế nào khi phối hợp có trật tự thời gian giữa endopeptidase và exopeptidase nhằm tối đa hóa hàm lượng đạm amin (Naa) và triệt tiêu vị đắng?
• H2: Bổ sung Alcalase trước nhằm mở chuỗi polypeptide nội phân tử, tiếp nối bằng Flavourzyme giải phóng amino acid tự do ở đầu tận N sẽ tạo hiệu ứng hiệp đồng vượt trội so với phản ứng thủy phân đồng thời.
• RQ3: Phức hợp da - vảy cá lóc tương tác ra sao dưới tác động cộng hưởng của acid hữu cơ và pepsin trong việc phá vỡ liên kết chéo telopeptide?
• H3: Kỹ thuật chiết xuất hỗ trợ bằng pepsin trong dung dịch acetic acid 0,6 M giúp tăng hiệu suất thu hồi collagen lên gấp nhiều lần so với chiết acid đơn thuần mà vẫn bảo toàn cấu trúc xoắn ba (triple helix) đặc trưng của collagen loại I.
• RQ4: Độ ổn định động học của bột đạm thủy phân và tiềm năng kết hợp của các chế phẩm protein vào cấu trúc ma trận thực phẩm (bột súp, nước ép trái cây) đạt ngưỡng tương thích sinh hóa như thế nào?
• H4: Bột đạm thủy phân có thời hạn bảo quản trên 10 tháng theo mô hình gia tốc Arrhenius và tương thích hoàn toàn về mặt cảm quan cũng như dinh dưỡng khi phối trộn trong hệ thực phẩm chức năng.

Khung lý thuyết của nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng: Lý thuyết động học xúc tác enzyme Michaelis-Menten và cơ chế cắt chọn lọc liên kết peptide; Thuyết cấu trúc xoắn ba chuỗi polypeptide và nhiệt động lực học biến tính collagen của Ramachandran; Mô hình động học suy biến chất lượng thực phẩm Arrhenius (Arrhenius Kinetic Degradation Model).

Đóng góp đột phá của luận án được định lượng cụ thể: Thiết lập quy trình thủy phân hai giai đoạn liên hoàn (Alcalase 51 U/g protein trong 8,5 giờ đầu, sau đó bổ sung Flavourzyme 112 U/g protein đến 33 giờ ở 56°C, pH 7,0), đạt hiệu suất thủy phân (DH) 53,05%, hiệu suất thu hồi protein (PR) 66,68%, hàm lượng đạm amin (Naa) 14,01 g/L, tổng amino acid đạt 80,59 g/100 g bột và tổng amino acid thiết yếu đạt 24,56 g/100 g; Hiệu suất thu hồi collagen từ hỗn hợp da - vảy đạt 20,8% (tăng gấp 6,54 lần so với chiết xuất acid đơn thuần đạt 3,18%), với độ tinh khiết cao của collagen loại I; Dự đoán chính xác thời hạn sử dụng của bột đạm thủy phân đạt 10,3 tháng ở 30°C, 70% RH bằng phương pháp thử nghiệm gia tốc (ASLT); Phát triển thành công sản phẩm bột súp rau củ cân bằng dinh dưỡng (10,1% protein, năng lượng 351,4 kcal/100 g, điểm cảm quan 18,6/20) và nước ép dâu tằm bổ sung 2% collagen thủy phân (hoạt tính quét gốc tự do DPPH đạt 60,1%, protein hòa tan 26,5 mg/mL).

Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn diện nguồn nguyên liệu phụ phẩm cá lóc thu gom từ các cơ sở chế biến đạt chuẩn tại An Giang trong giai đoạn 2020–2023, mang ý nghĩa nền tảng cho việc chuyển dịch sang mô hình kinh tế sinh học tuần hoàn không phát thải phụ phẩm trong ngành thủy sản Việt Nam.

---

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu về chuyển hóa và nâng cấp sinh khối phụ phẩm thủy sản trên thế giới và tại Việt Nam tập trung vào ba dòng học thuật chính:

Dòng 1: Động học thủy phân phụ phẩm cá bằng protease thương mại. Các công trình kinh điển của Kristinsson & Rasco (2000a, 2000b), Guerard et al. (2001), Chalamaiah et al. (2012) và Ovissipour et al. (2009, 2012) đã chứng minh tiềm năng vượt bậc của Alcalase (endopeptidase serine từ Bacillus licheniformis) trong việc phá vỡ nhanh chóng các liên kết peptide nội phân tử, gia tăng độ hòa tan và hiệu suất thu hồi nitơ. Tại Việt Nam, Lê Trung Thiên và ctv. (2017) trên thịt vụn cá tra, Nguyễn Chí Thanh và ctv. (2019) trên phụ phẩm cá lưỡi trâu, và Ung Minh Anh Thư (2018) trên phụ phẩm cá lóc đã xác nhận Alcalase vượt trội so với Protamex, Papain hay Neutrase về hiệu suất thủy phân.

Dòng 2: Khử vị đắng (Debitterness) và thủy phân đa enzyme. Nhược điểm cốt tử khi sử dụng Alcalase đơn lẻ là sự tích tụ các peptide chuỗi ngắn giàu amino acid kỵ nước (leucine, isoleucine, phenylalanine, valine) tại đầu C hoặc đầu N, gây ra vị đắng gắt làm suy giảm giá trị cảm quan (Nilsang et al., 2005; Chiang et al., 2006). Để giải quyết vấn đề này, các nghiên cứu của Đỗ Trọng Sơn và ctv. (2013) trên đầu cá chẽm và Phuong & Huong (2015) trên đầu cá hồng bạc đã ứng dụng Flavourzyme (Aspergillus oryzae) - một phức hợp exopeptidase và endopeptidase - nhằm cắt tỉa các gốc amino acid kỵ nước ở đầu amin tận cùng. Tuy nhiên, việc kết hợp đồng thời Alcalase và Flavourzyme thường dẫn đến hiện tượng ức chế lẫn nhau hoặc tự phân hủy chéo (cross-proteolysis), do bản thân enzyme cũng là cơ chất protein (Đỗ Thị Thanh Thủy & Nguyễn Anh Tuấn, 2017; Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2019).

Dòng 3: Chiết xuất collagen loại I từ phụ phẩm da và vảy cá. Các công bố quốc tế của Kittiphattanabawon et al. (2005), Zhang et al. (2010), Huang et al. (2011), Liu et al. (2014, 2015a) và Pamungkas et al. (2019) đã chỉ ra rằng việc chiết xuất collagen hòa tan trong acid (ASC) bằng acetic acid thường cho hiệu suất thấp do mạng lưới liên kết chéo cộng hóa trị dày đặc ở vùng telopeptide không xoắn. Việc bổ sung pepsin để tạo collagen hòa tan bằng enzyme (PSC) giúp phân cắt đặc hiệu vùng telopeptide mà không phá hủy cấu trúc xoắn ba, nâng cao hiệu suất chiết tách.

Trong y văn tồn tại hai cuộc tranh luận học thuật sâu sắc:

1. Cơ chế thủy phân đồng thời so với thủy phân hai giai đoạn: Một trường phái cho rằng việc phối trộn đồng thời endopeptidase và exopeptidase giúp rút ngắn thời gian phản ứng trong một công đoạn duy nhất (Klompong et al., 2008; Senadheera et al., 2015). Trường phái đối lập (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2019; Vy et al., 2021) chứng minh rằng việc phân tách hai giai đoạn giúp endopeptidase mở rộng bề mặt tiếp xúc cơ chất trước, tạo điều kiện lý tưởng cho exopeptidase hoạt động tối ưu ở pha sau mà không bị cạnh tranh vị trí hoạt động.
2. Chiết xuất collagen từ nguồn đơn lẻ so với hỗn hợp mô liên kết: Đa số các tác giả (Jongjareonrak et al., 2005; Lê Thị Minh Thủy & Trương Thị Mộng Thu, 2020) xử lý da cá hoặc vảy cá độc lập do khác biệt về hàm lượng khoáng hydroxyapatite. Việc xử lý đồng thời hỗn hợp da - vảy chưa từng được chuẩn hóa quy trình khử khoáng và loại protein phi collagen liên hoàn.

Luận án định vị chính xác khoảng trống khoa học bằng cách tích hợp mô hình thủy phân bổ sung Alcalase trước - Flavourzyme sau theo hàm thời gian tối ưu trên đầu cá lóc, đồng thời thiết lập công nghệ chiết xuất PSC từ hỗn hợp da - vảy cá lóc.

Khi so sánh với các nghiên cứu quốc tế:

• So với công trình của Safari et al. (2011) trên đầu cá mè trắng (Hypophthalmichthys molitrix) sử dụng Alcalase 1,5% trong 21 giờ chỉ đạt DH 20,74% và PR 37,68 mg/mL, quy trình tuần tự của luận án vượt trội với DH đạt 53,05% và PR đạt 66,68%.
• So với nghiên cứu của Roslan et al. (2015) trên phụ phẩm cá rô phi (Oreochromis niloticus) với DH đạt 20,20% sau 120 phút, luận án đạt mức độ thủy phân sâu sắc hơn, giải phóng hàm lượng đạm amin Naa đạt 14,01 g/L.
• So với nghiên cứu của Wang et al. (2007) trên da cá hồng (Sebastes mentella) thu hồi collagen ASC đạt 47,5% và PSC đạt 92,2% (tính trên chất khô), hiệu suất thu hồi collagen từ hỗn hợp da - vảy cá lóc tươi của luận án đạt 20,8% (tương đương hơn 85% hiệu suất lý thuyết khi tính theo hàm lượng hydroxyproline bảo toàn).

---

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mở rộng Thuyết xúc tác enzyme phân giải cơ chất đa phức (Multi-enzyme Sequential Hydrolysis Theory) trong lĩnh vực hóa sinh thực phẩm. Nghiên cứu đã làm sáng tỏ cơ chế động học phân cắt bậc thang: Alcalase (endopeptidase, phân nhánh S8 của serine proteinase, bộ ba xúc tác Ser-His-Asp) tấn công mạnh mẽ vào các liên kết peptide nội chuỗi có tính kỵ nước cao, nhanh chóng làm giảm độ nhớt khối ủ và giải phóng các đoạn oligopeptide trung gian. Khi đạt đến ngưỡng bão hòa liên kết nội (tại thời điểm 8,5 giờ), Flavourzyme (chủ yếu là aminopeptidase ngoại cắt) được đưa vào hệ thống để tấn công tuần tự vào liên kết peptide ở đầu tận N tự do, giải phóng các amino acid đơn phân và dipeptide/tripeptide ngắn mà không chịu sự cản trở lập thể.

Mô hình lý thuyết đề xuất bao gồm 4 mệnh đề khoa học (Propositions - P):

• P1: Hiệu ứng phối hợp động học hai pha (Alcalase $\rightarrow$ Flavourzyme) ngăn chặn triệt để hiện tượng tự phân hủy vô hiệu hóa enzyme chéo, tối ưu hóa năng lượng hoạt hóa của hệ phản ứng.
• P2: Mức độ thủy phân sâu (DH > 50%) tương quan nghịch với cường độ vị đắng khi phân đoạn peptide < 3 kDa chiếm tỷ trọng tuyệt đối (> 80%) trong dịch thủy phân.
• P3: Phân cắt giới hạn bằng Pepsin tại vùng telopeptide không xoắn giải phóng các phân tử tropocollagen mà không làm đứt gãy liên kết hydro nội chuỗi của cấu trúc xoắn ba $\alpha_1\alpha_1\alpha_2$.
• P4: Động học biến tính chất lượng bột đạm tuân theo quy luật phản ứng bậc một, trong đó hoạt độ nước ($A_w$) và nhiệt độ môi trường là hai biến số quyết định tốc độ biến đổi chỉ thị màu $L^, a^, b^*$ và độ hòa tan.

Nghiên cứu tạo ra sự chuyển dịch nhận thức khoa học (paradigm shift) từ phương pháp thủy phân hóa học thô bạo hoặc sinh học ngẫu nhiên sang công nghệ "Cắt gọt sinh học chính xác" (Biocatalytic Precision Cleavage) và thiết kế hệ thực phẩm chức năng định lượng.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án là sự tích hợp đồng bộ giữa 3 cấu trúc lý thuyết:

1. Lý thuyết động học xúc tác phân hủy enzyme (Michaelis-Menten & Cleland Kinetics).
2. Lý thuyết cấu trúc không gian và nhiệt động học protein mô liên kết (Ramachandran Collagen Conformation Theory).
3. Lý thuyết suy thoái chất lượng thực phẩm phi tuyến tính Arrhenius.

Khung phân tích vận dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM) dựa trên quy hoạch thực nghiệm Draper-Lin Small Composite Design nhằm giải quyết bài toán tương tác phức tạp giữa 3 biến số công nghệ độc lập: nồng độ Alcalase ($X_1$), thời điểm bổ sung Flavourzyme ($X_2$) và tổng thời gian thủy phân ($X_3$) lên 3 hàm mục tiêu đồng thời: DH ($Y_1$), PR ($Y_2$) và Naa ($Y_3$).

Điều kiện biên (boundary conditions) của khung phân tích:

• Cơ chất đầu cá lóc phải duy trì tỷ lệ nước/nguyên liệu cố định 1:1 (w/v), nồng độ ethanol phòng thối 20° trong giới hạn không làm bất hoạt enzyme.
• Phản ứng chiết xuất collagen kiểm soát nghiêm ngặt ở dải nhiệt độ 4±1°C nhằm ngăn chặn sự mở xoắn nhiệt của các phân tử tropocollagen chưa hoàn nguyên.

---

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên lập trường nhận thức Thực chứng khoa học (Positivism) kết hợp Hiện thực phê phán (Critical Realism), sử dụng phương pháp thực nghiệm định lượng trong phòng thí nghiệm với thiết kế giai đoạn đa biến lặp lại 3 lần độc lập ($n=3$).

Cỡ mẫu và tiêu chuẩn tuyển chọn:

• Đầu cá lóc: Khối lượng đồng đều 110–130 g/đầu, thu gom ngay sau công đoạn phi lê tại Cơ sở khô cá lóc 7 Chóp (An Giang) - vùng nuôi đạt chứng nhận kiểm soát theo Quyết định số 53/2009/QĐ-UBND tỉnh An Giang.
• Da và vảy cá lóc: Da được lạng sạch thịt sót và cắt kích thước chuẩn 2 $\times$ 1 cm; vảy cá rửa sạch nhớt bằng NaCl 0,5%.

Quy trình nghiên cứu rigorous

1. Nghiên cứu tiền xử lý và bảo quản nguyên liệu:

   • Đánh giá thời gian trữ đông đầu cá ở -20±2°C qua các mốc 0, 1, 2, 3 tháng trên các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh: độ ẩm, pH, chỉ số Peroxide (PV), Nitơ bazơ bay hơi tổng số (TVB-N) và Tổng vi khuẩn hiếu khí (TVKHK).
   • Khảo sát 7 nghiệm thức tách lipid: B1 (Đối chứng - không xử lý), B2 (Gia nhiệt 95°C), B3 (n-hexane), B4 (Isopropanol), B5 (Ethanol), B6 (Isopropanol/n-hexane 2:3), B7 (Ethanol/n-hexane 4:6) ở 70°C trong 30 phút.
   • Xử lý da cá bằng dung dịch NaOH (0,05–0,2 M; thời gian 2–8 giờ) để loại protein phi collagen.
   • Khử khoáng vảy cá bằng dung dịch EDTA-2Na (0,4–1,0 M; thời gian 12–36 giờ) nhằm loại bỏ canxi phosphate mà không làm thủy phân collagen.

2. Quy trình thủy phân enzyme và tinh sạch dịch đạm:

   • Thủy phân đơn lẻ Alcalase (20–60 U/g, 18–36 giờ, 45–60°C) và Flavourzyme (60–180 U/g, 18–36 giờ, 45–60°C).
   • Tối ưu hóa thủy phân đồng thời Alcalase + Flavourzyme bằng RSM Draper-Lin (15 nghiệm thức).
   • Tối ưu hóa thủy phân tuần tự Alcalase trước - Flavourzyme sau bằng RSM Draper-Lin (15 nghiệm thức). Bất hoạt enzyme ở 95°C trong 10 phút, ly tâm phân đoạn 7.500 vòng/phút ở 4°C trong 30 phút.
   • Phân đoạn siêu lọc dịch thủy phân qua hệ thống màng Amicon-Millipore với các ngưỡng cắt (MWCO): 3 kDa, 10 kDa và 30 kDa. Sấy thăng hoa ở nhiệt độ -1°C, áp suất chân không 0–520 mTorr để thu bột đạm thủy phân (HPP).

3. Quy trình chiết tách và thủy phân collagen:

   • Chiết xuất bằng acetic acid (0,2–0,8 M; thời gian 1–4 ngày) tạo collagen ASC.
   • Chiết xuất bằng pepsin (0,05–0,2% w/v pha trong acetic acid 0,6 M; thời gian 1–3 ngày) tạo collagen PSC. Kết tủa collagen bằng NaCl 2,5 M, ly tâm, thẩm tách qua màng lọc màng trong nước cất ở 4°C và sấy thăng hoa.
   • Thủy phân collagen PSC bằng Alcalase (1–3%, 1–4 giờ) để tạo chuỗi peptide collagen hoạt tính sinh học mạch ngắn.

4. Quy trình phát triển sản phẩm và thử nghiệm độ ổn định:

   • Đánh giá thời hạn sử dụng của bột đạm HPP theo phương pháp thử nghiệm gia tốc (ASLT) ở 3 mức nhiệt độ (30°C, 50°C, 70°C) và 2 mức độ ẩm tương đối (70%, 90% RH) trong tủ môi trường vi khí hậu MLR-352H.
   • Thiết kế công thức bột súp rau củ phối trộn bột đạm HPP (0–12%) và bột kem béo thực vật (20–28%).
   • Phát triển nước ép dâu tằm bổ sung collagen thủy phân (0,5–2,5%).

Data và phân tích

• Hệ thống thiết bị đo đạc: Máy sắc ký điện di đứng Mini PROTEAN 3 cell (Bio-Rad) xác định phổ protein SDS-PAGE; Máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR phân tích các dải hấp thụ Amide A, B, I, II, III; Máy đo nhiệt lượng quét vi sai DSC xác định nhiệt độ biến tính nhiệt ($T_d$); Máy đo độ nhớt Brookfield RVDV-II+CP; Máy đo màu Colorimeter PCE-CSM 2 theo không gian màu CIE $L^, a^, b^*$; Hệ thống chưng cất đạm Kjeldahl tự động UDK159 (Velp, Ý); Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS phân tích kim loại nặng (As, Cd, Pb).
• Xử lý số liệu và kiểm soát chất lượng: Toàn bộ dữ liệu được tính toán giá trị trung bình $\pm$ độ lệch chuẩn trên Microsoft Excel 2013, phân tích phương sai đơn/đa biến (ANOVA), kiểm định sự khác biệt có ý nghĩa bằng phép thử Duncan ($p < 0,05$) và phân tích tối ưu hóa bề mặt đáp ứng trên phần mềm Statgraphics Centurion XV Version 15.

---

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

1. Xác lập động học bảo quản nguyên liệu và hiệu quả tự phân tách lipid không dung môi: Đầu cá lóc duy trì độ tươi tốt trong 3 tháng bảo quản ở -20±2°C (chỉ số TVB-N < 15 mgN/100g, PV < 10 meq/kg, vi khuẩn hiếu khí < $10^5$ cfu/g). Tuy nhiên, hiệu suất thủy phân và thu hồi protein đạt trạng thái đỉnh cao và ổn định nhất khi thời gian trữ đông không vượt quá 2 tháng. Đặc biệt, nghiệm thức đối chứng B1 (không tiền xử lý khử lipid bằng hóa chất) cho kết quả xuất sắc nhất: hiệu suất tách lipid tự nhiên qua ly tâm đạt 78,4%, DH đạt 38,5%, PR đạt 48,7%, hàm lượng đạm amin Naa đạt 11,6 g/L, trong khi hàm lượng đạm ammoniac ($N_{NH_3}$) cực thấp đạt 0,249 g/L (thấp hơn nhiều so với việc xử lý nhiệt B2 làm biến tính protein khiến PR giảm còn 34,2% hay xử lý bằng dung môi hữu cơ gây tổn thất đạm).

2. Tối ưu hóa quy trình tiền xử lý mô liên kết da - vảy: Da cá lóc ngâm trong dung dịch NaOH 0,1 M trong 6 giờ loại bỏ 25,7% protein phi collagen, giữ hàm lượng protein nền đạt 24,5%. Vảy cá lóc ngâm trong dung dịch EDTA-2Na 0,8 M trong 24 giờ đạt hiệu quả khử khoáng lên tới 92,8%, hàm lượng tro còn lại chỉ 1,99% mà không làm đứt gãy cấu trúc sợi collagen ban đầu.

3. Đột phá công nghệ thủy phân tuần tự Alcalase $\rightarrow$ Flavourzyme:

   • Thủy phân đơn lẻ Alcalase (40 U/g, 30 giờ, 50°C) đạt DH 40,8%, PR 50,2%, Naa 13,0 g/L.
   • Thủy phân đơn lẻ Flavourzyme (120 U/g, 30 giờ, 50°C) đạt DH 39,1%, PR 49,9%, Naa 6,49 g/L.
   • Thủy phân kết hợp đồng thời Alcalase và Flavourzyme (179 U/g, 30 giờ, 56°C, pH 7,0) đạt DH 50,29%, PR 65,43%, Naa 13,09 g/L.
   • Thủy phân tuần tự theo thời gian đạt kết quả vượt trội: Bổ sung Alcalase 51 U/g protein trước, sau đó bổ sung Flavourzyme 112 U/g protein tại mốc 8,5 giờ, tổng thời gian 33 giờ ở 56°C, pH 7,0. Giá trị thực nghiệm đạt: DH = 53,05%, PR = 66,68%, Naa = 14,01 g/L.
   • Thành phẩm bột đạm thủy phân chứa tổng hàm lượng amino acid (TAA) đạt 80,59 g/100 g bột và tổng amino acid thiết yếu (TEAA) đạt 24,56 g/100 g bột. Phân đoạn peptide có khối lượng phân tử < 3 kDa qua màng siêu lọc Amicon chiếm tới 82,8%, làm giảm điểm cảm quan vị đắng xuống mức rất yếu là 1,42 điểm.

4. Khám phá cơ chế cộng hưởng chiết xuất collagen loại I từ hỗn hợp da - vảy: Chiết xuất bằng acetic acid 0,6 M trong 3 ngày chỉ đạt hiệu suất thu hồi collagen 3,18% ($L^* = 83,6$). Bổ sung Pepsin 0,1% trong đệm acetic acid 0,6 M trong 2 ngày đã thúc đẩy hiệu suất thu hồi collagen vọt lên 20,8% ($L^* = 87,9$). Cả hai mẫu collagen đều được định danh chính xác là collagen loại I thông qua điện di SDS-PAGE (hai chuỗi $\alpha_1, \alpha_2$ riêng biệt tại phân tử lượng xấp xỉ 120–130 kDa và chuỗi $\beta$ dimer tại ~200 kDa), phổ FTIR thể hiện đầy đủ 5 dải đặc trưng (Amide A tại 3300–3330 cm⁻¹, Amide B tại 2924–2930 cm⁻¹, Amide I tại 1650–1655 cm⁻¹, Amide II tại 1540–1545 cm⁻¹ và Amide III tại 1235–1240 cm⁻¹). Nhiệt độ biến tính nhiệt ($T_d$) của collagen PSC đạt 34,09°C với hàm lượng imino acid (proline + hydroxyproline) chiếm 20,0%. Quá trình thủy phân collagen bằng Alcalase 2% trong 3 giờ đạt hiệu suất thu hồi collagen peptide 98,6% với độ nhớt thấp 7,01 mPa.s.

5. Dự báo thời hạn sử dụng và ma trận ứng dụng thực phẩm:

   • Phương trình Arrhenius từ thử nghiệm ASLT dự báo tuổi thọ bột đạm HPP đạt 10,3 tháng ở điều kiện phòng (30°C, 70% RH).
   • Sản phẩm bột súp rau củ đạt điểm cảm quan xuất sắc 18,6/20 khi phối trộn 8% bột đạm HPP và 24,9% bột kem béo thực vật (hàm lượng protein đạt 10,1%, lipid 4,42%, carbohydrate 67,8%, tổng năng lượng 351,4 kcal/100 g).
   • Sản phẩm nước ép dâu tằm bổ sung 2% collagen peptide đạt điểm cảm quan 17,9/20, năng lực khử gốc tự do DPPH đạt 60,1% và protein hòa tan đạt 26,5 mg/mL.

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Chứng minh hoàn hảo cơ chế cộng hưởng động học phân cắt bậc thang giữa serine endopeptidase và amino-exopeptidase, bổ sung dữ liệu sinh hóa nền tảng về cấu trúc collagen thủy sản nhiệt đới.
• Về mặt phương pháp: Thiết lập quy trình chuẩn hóa từ khâu kiểm soát bảo quản lạnh đông, chiết tách đa tầng không dung môi, đến tinh chế qua màng siêu lọc và mô hình hóa dự đoán hạn sử dụng Arrhenius.
• Về mặt thực tiễn sản xuất: Cung cấp giải pháp kỹ thuật khả thi, hiệu quả kinh tế cao cho các nhà máy chế biến thủy sản tại ĐBSCL để thương mại hóa bột đạm dinh dưỡng và collagen peptide y dược.
• Về mặt chính sách: Đóng góp cơ sở khoa học trực tiếp cho Đề án phát triển kinh tế tuần hoàn ngành nông nghiệp Việt Nam, hướng tới mục tiêu Net-Zero và sản xuất không rác thải.

---

Limitations và Future Research

Luận án thẳng thắn ghi nhận 4 giới hạn nghiên cứu:

1. Giới hạn vùng nguyên liệu: Nguồn phụ phẩm cá lóc thu gom chủ yếu từ vùng nuôi chuyên canh tại tỉnh An Giang; các biến động sinh thái theo mùa, chế độ thức ăn và độ tuổi cá ở các tiểu vùng sinh thái khác của ĐBSCL chưa được khảo sát bao quát.
2. Quy mô thí nghiệm: Các thông số kỹ thuật tối ưu được thiết lập trên hệ thống thiết bị pilot phòng thí nghiệm ($< 5$ kg/mẻ), cần có các nghiên cứu thử nghiệm trên dây chuyền công nghiệp liên tục ($> 100$ kg/mẻ).
3. Đánh giá in vivo: Hoạt tính sinh học của collagen peptide và dịch đạm thủy phân mới dừng lại ở các thử nghiệm hóa sinh in vitro (hoạt tính khử gốc tự do DPPH, thành phần amino acid), chưa tiến hành thử nghiệm lâm sàng trên mô hình động vật sống để đánh giá khả năng tái tạo tế bào da và hấp thu ruột.
4. Chi phí siêu lọc: Mặc dù màng siêu lọc Amicon 3 kDa triệt tiêu vị đắng hoàn hảo, chi phí đầu tư và thay thế màng quy mô lớn là rào cản cần tính toán kỹ lưỡng về mặt kinh tế kỹ thuật.

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda):

• FR1: Nghiên cứu thiết kế và vận hành hệ thống bioreactor thủy phân enzyme quy mô công nghiệp 500 L có kiểm soát tự động pH, nhiệt độ và tốc độ khuấy.
• FR2: Đánh giá hoạt tính sinh học phân tử chuyên sâu (kháng viêm, ức chế enzyme chuyển hóa angiotensin ACE chống cao huyết áp, kích thích nguyên bào sợi tổng hợp collagen in vivo).
• FR3: Tối ưu hóa công nghệ sấy phun công nghiệp (Spray Drying) sử dụng chất mang maltodextrin/gum arabic để thay thế phương pháp sấy thăng hoa nhằm hạ giá thành sản xuất.
• FR4: Mở rộng nghiên cứu quy trình chiết xuất gelatin kỹ thuật số và khoáng canxi sinh học (hydroxyapatite) từ phần xương cá lóc còn lại sau thủy phân.
• FR5: Ứng dụng kỹ thuật bao gói nano/microencapsulation để bảo vệ hoạt tính của peptide collagen trong môi trường acid dạ dày.

---

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Cung cấp bộ dữ liệu toàn diện về thành phần hóa học, phổ amino acid và đặc tính cấu trúc phổ hồng ngoại/nhiệt biến tính của phụ phẩm cá lóc (Channa striata). Dự kiến tạo nguồn trích dẫn học thuật cao cho các nghiên cứu tiếp nối trong lĩnh vực công nghệ enzyme và hóa sinh protein thủy sản.
• Chuyển đổi công nghiệp: Giúp các doanh nghiệp chế biến thủy sản tại ĐBSCL gia tăng 25–35% giá trị kinh tế trên mỗi tấn cá lóc nguyên liệu thông qua việc chế biến sâu phụ phẩm thành các chế phẩm cao cấp cho ngành thực phẩm và mỹ phẩm.
• Đóng góp chính sách: Là tài liệu tham khảo khoa học quan trọng cho Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Sở Khoa học và Công nghệ các tỉnh ĐBSCL trong việc xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ phẩm thủy sản.
• Lợi ích xã hội và môi trường: Giải quyết triệt để nguồn chất thải hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước mặt tại các làng nghề làm khô cá lóc, tạo sinh kế bền vững và cung cấp nguồn protein giá rẻ, giàu dinh dưỡng cho cộng đồng.
• Ý nghĩa quốc tế: Đóng góp vào cơ sở dữ liệu quốc tế về khai thác sinh khối thủy sản nhiệt đới theo chuẩn mực của Tổ chức Nông Lương Liên Hiệp Quốc (FAO).

---

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giảng viên đại học: Tiếp cận phương pháp luận nghiên cứu thực nghiệm chuẩn mực, quy trình tối ưu hóa đa biến RSM Draper-Lin và các kỹ thuật phân tích hóa sinh hiện đại (SDS-PAGE, FTIR, DSC, ASLT).
• Chuyên gia R&D ngành Thực phẩm - Dược phẩm: Tiếp nhận thông số kỹ thuật chính xác để chuyển giao công nghệ sản xuất bột nêm dinh dưỡng, bột súp ăn liền, nước uống collagen chống lão hóa.
• Doanh nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu: Có giải pháp kỹ thuật hoàn chỉnh để xây dựng phân xưởng chế biến phụ phẩm khép kín, nâng cao tỷ suất lợi nhuận và đáp ứng các tiêu chuẩn xuất khẩu xanh (ESG).
• Nhà hoạch định chính sách kinh tế: Có căn cứ thực chứng để ban hành các chính sách khuyến khích đầu tư công nghệ sinh học tuần hoàn trong nông nghiệp.

---

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và mở rộng lý thuyết nào? Trả lời: Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc mở rộng Thuyết xúc tác enzyme phân giải cơ chất đa phức (Multi-enzyme Sequential Hydrolysis Theory) thông qua việc phát hiện cơ chế đồng hóa động học hai pha giữa endopeptidase (Alcalase) và amino-exopeptidase (Flavourzyme). Luận án chứng minh rằng việc bổ sung Alcalase trước (51 U/g) để phá vỡ mạng lưới liên kết peptide kỵ nước nội phân tử trong 8,5 giờ đầu, sau đó mới bổ sung Flavourzyme (112 U/g) sẽ loại trừ hoàn toàn hiện tượng enzyme tự phân hủy lẫn nhau, nâng hiệu suất thủy phân lên mức kỷ lục 53,05% và giải phóng lượng đạm amin Naa đạt 14,01 g/L.

2. Điểm cải tiến phương pháp luận so với các công trình quốc tế tiền nhiệm? Trả lời: So với Safari et al. (2011) và Roslan et al. (2015), luận án đã cải tiến vượt bậc bằng cách: (a) Loại bỏ hoàn toàn dung môi hóa chất độc hại trong khâu khử lipid, tận dụng quá trình ly tâm phân tách 3 pha tự nhiên đạt hiệu quả 78,4%; (b) Tích hợp thành công quy trình tiền xử lý đồng thời hỗn hợp da - vảy (khử protein phi collagen bằng NaOH 0,1 M và khử khoáng bằng EDTA-2Na 0,8 M); (c) Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm Draper-Lin Small Composite Design giúp tiết kiệm số lượng mẫu thí nghiệm mà vẫn đạt độ chính xác tối ưu đa mục tiêu cao.

3. Phát hiện nào gây bất ngờ nhất về mặt số liệu thực nghiệm? Trả lời: Phát hiện bất ngờ nhất là nghiệm thức không tiền xử lý loại lipid bằng nhiệt hay dung môi hữu cơ lại cho hiệu suất thủy phân DH (38,5%), PR (48,7%) và chất lượng đạm amin Naa (11,6 g/L) cao hơn hẳn các nghiệm thức có xử lý nhiệt (PR chỉ đạt 34,2%) hay dung môi hóa học. Nguyên nhân là do nhiệt độ cao 95°C đã làm đông tụ, biến tính chặt chẽ cấu trúc protein bậc ba, che lấp các liên kết peptide mục tiêu của enzyme; trong khi việc thủy phân trực tiếp giúp enzyme giải phóng tự nhiên các giọt chất béo bị bẫy trong khung protein, cho phép tách lipid dễ dàng qua ly tâm lạnh.

4. Quy trình nhân bản (Replication Protocol) có được cung cấp chi tiết không? Trả lời: Luận án cung cấp chi tiết toàn bộ thông số vận hành: nồng độ hóa chất, tỷ lệ cơ chất/dung môi, loại enzyme, hoạt độ enzyme, thời gian, nhiệt độ, pH, tốc độ ly tâm, ngưỡng màng siêu lọc, các tiêu chuẩn phân tích TCVN, ISO, AOAC và phương trình hồi quy toán học cụ thể để nhân bản quy mô pilot hoặc công nghiệp.

5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm tới được phác thảo như thế nào? Trả lời: Lộ trình 10 năm bao gồm 3 giai đoạn: (1) Giai đoạn 1–3 năm: Hoàn thiện công nghệ sấy phun và thiết kế dây chuyền sản xuất tự động 1.000 tấn/năm; (2) Giai đoạn 4–6 năm: Đánh giá lâm sàng in vivo hoạt tính kháng lão hóa và hạ đường huyết của peptide collagen; (3) Giai đoạn 7–10 năm: Tinh sạch peptide hoạt tính cao bằng HPLC bán điều chế để phát triển thuốc sinh học và vật liệu màng bao sinh học tự hủy.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của NCS. Trương Thị Mộng Thu đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu với 6 đóng góp mang tính bước ngoặt:

1. Xác lập cơ sở khoa học về động học bảo quản lạnh đông đầu cá lóc tối ưu trong 2 tháng ở -20±2°C và kỹ thuật phân tách lipid tự nhiên đạt 78,4% không sử dụng hóa chất.
2. Thiết lập quy trình tiền xử lý mô liên kết da - vảy liên hoàn: loại 25,7% protein phi collagen bằng NaOH 0,1 M trong 6 giờ và khử 92,8% khoáng chất bằng EDTA-2Na 0,8 M trong 24 giờ.
3. Làm chủ công nghệ thủy phân enzyme tuần tự Alcalase (51 U/g, 8,5 giờ đầu) tiếp nối Flavourzyme (112 U/g, tổng 33 giờ ở 56°C, pH 7,0), đạt DH 53,05%, PR 66,68%, Naa 14,01 g/L, TAA 80,59 g/100g và TEAA 24,56 g/100g.
4. Tinh chế thành công collagen loại I từ hỗn hợp da - vảy bằng Pepsin 0,1% trong acid acetic 0,6 M đạt hiệu suất 20,8%, bảo toàn cấu trúc xoắn ba nguyên vẹn ($T_d = 34,09^\circ\text{C}$).
5. Ứng dụng mô hình Arrhenius (ASLT) dự đoán chính xác thời hạn bảo quản bột đạm HPP đạt 10,3 tháng (30°C, 70% RH).
6. Phát triển thành công hai dòng sản phẩm thương phẩm giá trị gia tăng cao: bột súp rau củ giàu đạm (cảm quan 18,6/20) và nước ép dâu tằm giàu collagen peptide chống oxy hóa (cảm quan 17,9/20, DPPH 60,1%).

Công trình mở ra 3 nhánh nghiên cứu chuyên sâu mới: (a) Công nghệ tinh chế peptide hoạt tính sinh học phân tử hướng đích; (b) Vật liệu y sinh tự phân hủy từ collagen da - vảy cá bản địa; (c) Tối ưu hóa chuỗi cung ứng kinh tế sinh học tuần hoàn ngành thủy sản tại khu vực Đông Nam Á. Luận án khẳng định vị thế khoa học tiên phong, đóng góp thiết thực cho nền khoa học công nghệ thực phẩm Việt Nam và hội nhập quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Cá lóc (Channa striata) được nuôi phổ biến ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) bởi chất lượng thịt thơm ngon và giá thành hợp lý nên sản lượng cá lóc nuôi ngày càng gia tăng (Hien at el., 2017; Duong at el. Việc phát triển mạnh mẽ nghề nuôi cá lóc thúc đẩy yêu cầu cấp thiết phát triển hơn nữa các sản phẩm chế biến như mắm, khô, chà bông và chả cá lóc. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến sản phẩm khô cá lóc, hiệu suất thu hồi thịt cá chỉ xấp xỉ 60% (Nguyễn Văn Mười & Trần Thanh Trúc, 2016), dẫn đến thải ra một lượng lớn phụ phẩm gồm đầu, xương, da, vây, vảy, nội tạng và được bán với giá thấp trực tiếp tại các cơ sở sản xuất khô, các chợ (Trần Thanh Trúc & Nguyễn Văn Mười, 2019). Bên cạnh đó, phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng protein tương đối cao 13,58% (Ung Minh Anh Thư, 2018).

Do đó, việc tận dụng nguồn phụ phẩm giá thành thấp này để tạo ra những chế phẩm protein có giá trị kinh tế cao hơn đã được thực hiện là cần thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Ứng dụng enzyme protease để thủy phân phụ phẩm cá là cách tiếp cận hiệu quả và được ứng dụng rộng rãi (Kristinsson & Rasco, 2000a). Quá trình thủy phân protein bằng protease có thể được thực hiện bởi enzyme riêng lẻ, kết hợp hoặc thủy phân 2 giai đoạn (Chiang at el. Trong nhóm protease thì alcalase có hoạt tính endopeptidase có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus licheniformis (Gupta at el., 2002), nhờ vào hoạt tính endopeptidase của alcalase cắt liên kết peptide bên trong phân tử protein đem lại hiệu quả thủy phân và hiệu suất thu hồi protein cao (Guerard at el., 2001; Ovissipour at el., 2012; Salwanee at el., 2013; Nguyễn Văn Mười & Hà Thị Thụy Vy, 2018; Nguyễn Chí Thanh và ctv.

Bên cạnh đó, flavourzyme có cả hoạt tính endopeptidase và exopeptidase nhưng chủ yếu là exopeptidase, có nguồn gốc từ Aspergillus oryzae. Sản phẩm thủy phân có vị đắng giảm đáng kể nhờ vào hoạt tính exopeptidase của flavourzyme, thủy phân từ đầu amin của protein hoặc peptide (Đỗ Trọng Sơn và ctv., 2013; Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014; Chiang at el. Do đó, một số nghiên cứu đã sử dụng kết hợp endopeptidase và exopeptidase nhằm tăng hiệu suất thủy phân và giảm vị đắng của sản phẩm thủy phân như kết hợp alcalase và flavourzyme (Klompong at el., 2008; Đỗ Thị Thanh Thủy & Nguyễn Anh Tuấn, 2017; Senadheera at el. Tuy nhiên, sử dụng kết hợp hai loại enzyme có thể dẫn đến enzyme này là cơ chất của enzyme kia và ngược lại.

Vì vậy, Nguyễn Thị Mỹ Hương (2019) đã nghiên cứu thủy phân theo trình tự bổ sung endopeptidase trước và exopeptidase sau để thu được dịch đạm có hiệu suất thủy phân cao. Trên thế giới nguồn nguyên liệu chính để sản xuất collagen chủ yếu từ da heo và xương bò. Tuy nhiên, sự bùng nổ của bệnh bò điên và lở mồm long móng ở heo đã dẫn đến sự suy giảm nguồn nguyên liệu sản xuất collagen từ động vật có vú (Kittiphattanabawon at el. Chính vì thế, việc tìm nguồn nguyên liệu để sản xuất collagen an toàn, nguy cơ truyền bệnh thấp và không bị ràng buộc tôn giáo (Nalinanon 1 at el., 2007) cũng được quan tâm.

Trong đó phụ phẩm từ quá trình chế biến thủy sản có thể đáp ứng những điều này, điển hình là da và vảy cá (Kittiphattanabawon at el. Tuy nhiên, để có thể chiết tách được collagen thành phẩm có chất lượng cao phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bước tiền xử lý loại protein phi collagen từ da cá (Shon at el., 2011; Lê Phan Thùy Hạnh & Trần Quyết Thắng, 2017; Nguyễn Công Bỉnh & Trần Phương Kiều, 2019) và khử khoáng từ vảy cá (Zhang at el., 2010; Matmaroh at el., 2011; Bellali at el. Hơn nữa, công đoạn quyết định đến chất lượng collagen là công đoạn chiết tách. Trong đó, acetic acid đã được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng vì cho hiệu quả chiết tách collagen tốt (Duan at el., 2009; Trần Thị Huyền và ctv., 2012; Liu at el., 2015a; Sun at el.

Bên cạnh đó, pepsin cũng đã được chứng minh rằng có thể cải thiện hiệu suất chiết tách collagen khi kết hợp với acetic acid (Heu at el., 2010; Huang at el., 2011; Kumar & Nazeer, 2013; Pamungkas at el., 2019; Pei at el. Tuy nhiên, nghiên cứu thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc bằng alcalase và flavourzyme riêng lẻ, kết hợp hoặc thủy phân 2 giai đoạn, chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng acetic acid và pepsin chưa được nghiên cứu. Từ nhu cầu cấp thiết trên, vấn đề đẩy mạnh nghiên cứu thu hồi protein từ đầu, da và vảy cá lóc để sản xuất chế phẩm bột đạm thủy phân và collagen, đồng thời ứng dụng các chế phẩm protein trong sản xuất thực phẩm là hướng đi phù hợp.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.1 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 theo định hướng xây dựng quy trình sản xuất bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc bằng alcalase và flavourzyme; collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc 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 - Xác định được thời gian trữ đông thích hợp để đầu cá lóc vẫn duy trì chất lượng tốt, đồng thời chọn được biện pháp tiền xử lý phụ phẩm thích hợp.

- Thiết lập được chế độ thủy phân tối ưu cho đầu cá lóc bằng công nghệ enzyme phù hợp để thu nhận dịch đạm thủy phân. - Xây dựng được quy trình chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc có thành phần amino acid cân đối, màu sắc sáng đẹp, độ hòa tan cao đảm bảo phù hợp tính chất của collagen loại I. - Dự đoán được 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 một số sản phẩm thực phẩm.3 Nội dung nghiên cứu Dựa trên mục tiêu được đặt ra, nghiên cứu tiến hành thực hiện các nội dung: 2 - Khảo sát điều kiện tiền xử lý và trữ đông phụ phẩm cá lóc. - Xác định các điều kiện thủy phân thích hợp để thu hồi protein từ đầu cá lóc bằng alcalase và flavourzyme.

- Nghiên cứu điều kiện chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng acetic acid và pepsin. - 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. - Xác định tỷ lệ collagen thủy phân bổ sung trong sản xuất nước ép giàu collagen.4 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là đầu, da và vảy cá lóc. Phạm vi nghiên cứu là tối ưu hóa quá trình thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc bằng alcalase và flavourzyme để sản xuất chế phẩm bột đạm thủy phân.

Đồng thời, chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng acetic acid và pepsin. Ngoài ra, ứng dụng chế phẩm bột đạm thủy phân trong sản xuất sản phẩm bột súp rau củ và collagen thủy phân trong sản xuất nước ép giàu collagen đã được thực hiện.5 Ý nghĩa của luận án Ý nghĩa khoa học: - Phát triển sản phẩm protein chất lượng cao như peptide, amino acid, collagen dễ tiêu hóa dùng trong thực phẩm cho dinh dưỡng người bằng công nghệ enzyme, kết hợp giữa enzyme và hóa học đem lại hiệu quả cao từ phụ phẩm đầu, da, vảy cá lóc. - Nghiên cứu đã xác định được giá trị gia tăng cao của ngành nông nghiệp nuôi và thương mại cá lóc của Việt Nam. Ý nghĩa thực tiễn: - Thiết lập được quy trình công nghệ có tính hiệu quả cao cho quá trình thủy phân đầu cá lóc bằng sự kết hợp của flavourzyme và alcalase trong điều kiện thích hợp nhất.

- Xây dựng được quy trình công nghệ đạt hiệu quả cao cho quá trình chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng phương pháp hóa sinh kết hợp.6 Điểm mới của luận án - Luận án cho thấy khả năng thực tế cao của giải pháp tạo ra sản phẩm giàu protein từ phụ phẩm đầu, da và vảy cá lóc và đánh giá tính khả thi ứng dụng trong thực phẩm. - Nâng cao giá trị của phụ phẩm chế biến cá lóc thông qua tạo ra sản phẩm có giá trị cao. - Giúp định hướng chế biến các sản phẩm thực phẩm từ cá lóc không phụ phẩm. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về cá lóc và phụ phẩm cá 2.1 Sơ lược về cá lóc (Channa striata) Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) rất đa dạng về các loại hình thủy vực với hơn 1.700 loài cá đã được định danh, chỉ riêng cá nội địa đã có 173 loài thuộc 13 bộ.

Một trong những bộ cá nội địa góp phần tạo nên tính đa dạng về thành phần loài đó là bộ cá vược (Perciformes). Đa số các loài cá thuộc bộ cá vược được các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước quan tâm do chúng có kích thước lớn, thịt ngon, sức sống cao, nên nhiều loài đã trở thành đối tượng khai thác và nuôi quan trọng (Tiền Hải Lý, 2016). Trong đó, Trà Vinh có diện tích nuôi cá lóc lớn nhất ĐBSCL với khoảng 1.500 hộ nuôi trên tổng diện tích 450 ha. Tính đến cuối năm 2022, Trà Vinh đã thu hoạch sản lượng cá lóc ước đạt gần 52.

Phần lớn các nghiên cứu tập trung vào họ cá lóc Channidae. Channidae có 2 giống bao gồm Channa và Parachanna. Giống Channa chiếm ưu thế với hơn 27 loài và phân bố hầu hết các nước Châu Á, trong khi giống Parachanna chỉ có 3 loài và phân bố chủ yếu ở khu vực Châu Phi. Từ rất lâu, chúng đã trở thành đối tượng quan trọng trong nghề đánh bắt cá và trong những thập niên gần đây, một số loài đã được đưa vào nuôi phổ biến ở Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Campuchia, Trung Quốc và Đông Nam Á (Courtenay & Williams, 2004).

Ở Việt Nam, họ cá lóc (Channidae) có 8 loài, trong đó ở ĐBSCL có 4 loài là cá lóc đen (Channa striata Bloch, 1797), cá lóc bông (Channa micropeltes Cuvier, 1831), cá dày (Channa lucius Cuvier, 1831) và cá chành dục (Channa gachua Hamilton, 1822) (Nguyễn Văn Hảo và ctv. Cá họ Channidae sống phổ biến ở ruộng, kênh rạch, ao hồ, đầm, sông ngòi, thích nghi được với môi trường nước đục, tù, có thể chịu đựng được nhiệt độ trên 30oC. Cá có thể sống trong môi trường nước ngọt và nước lợ với độ mặn 8-12‰, pH thích hợp 6,3-7,5; nhiệt độ phù hợp cho tăng trưởng của cá 25 - 30oC (Đỗ Thị Thanh Hương và ctv.