NGHIÊN CỨU THU NHẬN PROTEIN TỪ PHỤ PHẨM CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM

• 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.