Đặt vấn đề Tình hình chăn nuôi gà ở trong nước có xu hướng phát triển mạnh. Tăng nhanh qua các năm. Năm 2014, sản lượng thịt gà xẻ là 1,07 triệu tấn. Năm 2015 sản lượng thịt gà xẻ là 1,15 triệu tấn.
Và định hướng đến năm 2020 sản lượng thị gà xẻ đạt khoảng 1,48 triệu tấn. Từ đó, có thể thấy lượng phụ phế phẩm trong sản xuất và chế biến thịt gà xẻ là rất lớn. Lượng xương và sụn gà rất dồi dào, đặc biệt là sụn ức gà. Trong thành phần của sụn ức gà lại có nhiều hợp chất quý như Chondroitin sulphate giúp bồi đắp và tái tạo các mô sụn, đồng thời có nhiều chức năng khác.
Trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu chiết tách thành phần này từ sụn ức gà và ứng dụng vào trong các sản phẩm thực phẩm chức năng, hỗ trợ điều trị các bệnh về xương khớp cho người. Tuy vậy, ở nước ta vẫn chưa có những nghiên cứu cụ thể về vấn đề này. Trước thực trạng đó, việc triển khai đề tài “Thu nhận Chodroitin sulphate thô từ sụn ức gà bằng enzyme alcalase 2.4L” là cấp thiết. Nhằm góp phần nâng cao giá trị cho ngành công nghệ chế biến thịt gà, tăng thêm nguồn thu nhập cho người chăn nuôi.
Đồng thời tạo ra một sản phẩm có giá trị về mặt sức khỏe cho con người với giá thành phù hợp.2 Mục tiêu nghiên cứu Tách chiết Chondroitin sulphate từ sụn ức gà bằng enzyme alcalase 2. Tối ưu hóa quá trình thủy phân sụn ức gà bằng enzyme alcalase 2.3 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu này được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm. Đối tượng nghiên cứu là sụn ức gà được mua tại công ty Phạm Tôn.4L sử dụng cho nghiên cứu là sản phẩm của hãng Novozymes (Đan Mạch) được mua tại công ty BrennTag Việt Nam, thành phố Hồ Chí Minh.4 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu này tập trung các nội dung sau: - Tổng quan tài liệu về nguyên liệu sụn ức gà, enzyme dùng trong việc thủy phân. Phân tích một số thành phần cơ bản của sụn ức gà.
- Thiết lập quy trình công nghệ thủy phân, thu nhận Chondroitin sulphate thô từ sụn ức gà. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng Chondroitin sulphate thô thu nhận được trong quá trình thủy phân sụn ức gà: Tỷ lệ sụn:nước, pH, nhiệt độ, hàm lượng enzyme/cơ chất, thời gian thủy phân. - Tối ưu hóa quá trình thủy phân sụn ức gà bằng enzyme alcalase 2. - Phân tích thành phần chế phẩm CS thô thu được trong quá trình nghiên cứu.5 Ứng dụng Kết quả nghiên cứu giúp ta có sự hiểu biết về quy trình tách chiết Chondroitin sulphate từ sụn ức gà.
Tạo tiền đề cho những nghiên cứu sau. Ứng dụng để thu nhận Chondroitin sulphate để sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị bệnh thoái hóa xương khớp ở người cao tuổi. 3 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1 Tình hình chăn nuôi và chế biến gà 2.1 Chăn nuôi Tình hình chăn nuôi gà ở nước ta ngày càng phát triển mạnh. Vùng chăn nuôi gà rộng khắp hầu hết trong cả nước.
Với số lượng đàn và tổng số lượng con ngày một gia tăng. Mặc dù dịch bệnh diễn biến khá phức tạp nhưng ngành chăn nuôi gà có những biện pháp khác phục và duy trì đà phát triển khá tốt. Gà ở trong nước được nuôi dưới ba hình thức: - Nuôi thả ở hộ gia đình với các giống gà trong nước như gà ri, gà mía, H‟mong, tre, ho, đông tảo, tam hoàng,… Chu kỳ nuôi từ 6†7 tháng, trọng lượng khoảng 1,2†1,5 kg/con, năng suất thấp, số lượng ít. - Nuôi bán công nghiệp từ 50 con đến 1 ngàn con, chu kỳ nuôi 70 - 90 ngày.
- Nuôi công nghiệp từ 2†30 ngàn con trở lên (được nuôi từ năm 2001), chu kỳ nuôi 42†45 ngày, gà đạt 2,2÷2,4 kg. Sản lượng thịt gia cầm nước ta tăng nhanh trong những năm qua, năm 2005 chưa đến 360 ngàn tấn đến năm 2014 đạt 873,2 ngàn tấn. Ước tính 6 tháng đầu năm 2015, đàn gia cầm nước ta có 311,1 triệu con, sản lượng thịt đạt 651,28 ngàn tấn (hình 2.com, USDA Hình 2.1 Sản lƣợng thịt gia cầm ở Việt Nam 4 Bảng 2.1 Đàn gia cầm ở Việt Nam Ước tính 6 Chỉ tiêu ĐVT Năm 2013 Năm 2014 tháng đầu năm 2015 Đàn gia cầm Triệu con 317.1 Đàn gà Triệu con 234.2 Tổng số đàn gia cầm bán Triệu con 473.3 Thịt gia cầm hơi Ngàn tấn 830.280 Nguồn: http://hoichannuoi.2 Tình hình tiêu thụ thịt gà Lượng tiêu thụ thịt gia cầm cũng tăng mạnh, năm 2005 lượng tiêu thụ là 322 ngàn tấn, năm 2015 ước tính sẽ tiêu thụ 862 ngàn tấn, sau 10 năm lượng tiêu thụ tăng đến 267,7%. Tuy nhiên lượng tiêu thụ thịt gia cầm sẽ còn nhiều hơn nữa nếu tính theo số liệu tiêu thụ bình quân trên đầu người ở Việt Nam là 11,5 kg/người năm, thì với 90,5 triệu dân, năm 2015 lượng tiêu thụ sẽ trên 1 triệu tấn.3 Thịt gia cầm nhập khẩu vào Việt Nam Nguồn: indexmundi.2 Tình hình thịt gia cầm nhập khẩu vào Việt Nam Từ năm 2005 trở về trước, nguồn thịt gia cầm tiêu thụ ở Việt Nam hầu hết trong nước, lượng nhập khẩu tăng mạnh vào năm 2008, lên khoảng trên 80 ngàn tấn.
Từ đó đến nay dao động trong khoảng 35 – 50 ngàn tấn/năm. 5 Trong 6 tháng đầu năm 2015, theo bài viết “Nhập khẩu gần 42 ngàn tấn thịt gà từ Mỹ” đăng trên baohaiquan.vn, tổng lượng thịt gà nhập khẩu là 69,8 ngàn tấn, chủ yếu từ Mỹ, Brazil và Hàn Quốc (gần 100% gà nguyên con được nhập từ Hàn Quốc, trong khi 98% đùi gà được nhập từ Mỹ; còn 70% cánh gà được nhập từ Brazil), ba quốc gia này chiếm trên 80% tổng lượng thịt gà nhập khẩu cả nước.2 Tổng quan về Chondroitin sulphate.1 Cấu tạo Hình 2.3 Cấu tạo hóa học của CS Chondroitin sulphate (CS) là mucopolysaccharide acid và phân bổ khắp cơ thể người, động vật có vú, động vật không xương sống và trong một số loài vi khuẩn [1]. CS thuộc nhóm glycosaminoglycan (GAG) là một chuỗi polyme của hydratcarbon gồm các monome là các đơn vị disaccharide. Đơn vị cấu trúc cơ bản của CS là disaccharide chứa nhóm glucuronic acid (GlcA) và N-acetyl-galactosamine (GalNAc) liên kết với nhau bởi liên kết glucoside (GlcA β(1→3) GalNAc) (hình 2.4) tạo thành chondroitin sulphate glycosaminoglycan (CS-GAG) không phân nhánh.
Một chuỗi CS-GAG có thể chứa từ 20 – 40 đơn vị disaccharide. 6 Mỗi CS được gắn vào nhóm serin của lõi protein bởi liên kết Tetra- saccharide xylose-galactoe-galactose-glucuronic acid (Xyl-Gal-Gal-GlcA) (hình 2. Mỗi nhóm OH của CS-GAG được thay thế bởi nhóm sulphate (S) tại vị trí carbon C4 và C6 của GalNAc và vị trí carbon C2 và C3 của GlcA sẽ tạo ra các đồng phân của CS (hình 2.4 Cấu trúc chính của CS 2.2 Đồng phân của CS 7 Hình 2.5 Các đồng phân của CS Số lượng đồng phân của CS được tìm thấy rất nhiều. Điều này cho thấy rằng, cấu trúc chuỗi CS không mang tính ngẫu nhiên và những chuỗi CS có thể chứa những thông tin sinh học, cấu trúc phân tử đặc biệt ảnh hưởng đến chu trình sinh học của cơ thể theo Robert M.
Lauder và các cộng sự (2009) [7], [8], [9].3 Nguồn gốc Nguồn gốc của CS trên thị trường hiện tại được chiết xuất từ các nguồn như phụ phẩm của heo (lỗ tai và mõm heo), vi cá mập, khí quản bò,. Tuy nhiên, sản phẩm CS trong các loại thuốc điều trị bệnh khớp thường là hỗn hợp 2 đồng phân CS A (chondroitin 4-sulfate) và CS C (chondroitin 6-sulfate) [10], [11]. 8 Một trong những yếu tố quyết định đến giá trị của CS đó là chất lượng và sự công nhận của các cơ quan có thẩm quyền. Một số sản phẩm có thể chứa hàm lượng CS ít hơn so với quy định đã đăng ký nhưng không nhỏ hơn 10%, và có thể dùng CS từ sụn khí quản động vật để thay thế cho sụn cá mập, giảm giá thành nhưng vẫn đảm bảo chất lượng của sản phẩm [12].
Tùy nguồn gốc xuất xứ mà CS có cấu trúc hóa học khác nhau và mỗi cấu trúc hóa học của mạch polyme khác nhau có chức năng sinh học khác nhau, do đó cần phải tiến hành kiểm tra chất lượng và nguồn gốc của CS trong các sản phẩm thương mại.4 Chức năng sinh học của CS Khớp trong cơ thể động vật là bộ phận liên kết bao bọc làm cầu nối giữa 2 đầu xương, bao gồm bở nhiều loại mô khác nhau như sụn khớp, bao khớp, dịch khớp, dây chằng (hình 2.6 Cấu tạo của khớp xƣơng Sụn khớp là các cấu trúc che phủ bề mặt của khớp xương và dịch bôi trơn (joint oil) hay gọi là dịch khớp có tác dụng bảo vệ, đóng vai trò như miếng đệm giữa các khớp xương và tái tạo đầu xương kéo dài ở lứa tuổi đang phát triển [13]. Khi cử động, sụn khớp giúp cho xương hoạt động được nhịp nhàng và dịch khớp được tiết ra giúp bôi trơn các sụn khớp giúp tăng cường hiệu quả của các quá trình vận động. Proteolycan là một trong các thành phần chính cấu tạo nên sụn khớp, tạo cơ chất xung quanh nền ngoại bào của mô liên kết của sụn khớp [2], [13].7 Cấu trúc của proteoglycan Proteoglycan là những polyanionic có chứa các chuỗi heteropolysaccharide liên kết với chuỗi polypeptide qua cầu nối Xyl-Gal-Gal-GlcA. Các polysaccharide này gồm CS và hyaluronic acid chiếm 90% cấu trúc của proteoglycan.
Quá trình tổng hợp của proteoglycan trong cơ thể tại các sụn khớp cần phải có mặt của CS, aminoacid và hyaluronic acid. Dưới sự xúc tác của các enzyme và đặc hiệu trong cơ thể từng loài. N-acetyl glucosamine và glucuronate tham gia phản ứng tổng hợp CS, hyaluronic acid và tạo thành proteoglycan để bồi dưỡng khớp cho sự vận động hằng ngày [14]. Proteoglycan có khả hấp thụ nước vào các mô tạo ra áp suất thẩm thấu dẫn đến sự giãn nở của các mô sụn.
Khả năng chịu lực của sụn khớp và xương là do độ đàn hồi của các mô sụn kết hợp với các mô bao khớp và dây chằng có thành phần chính là colagen tạo nên một hệ thống xương khớp bền vững. Vì vậy, CS và hyaluronic acid đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của mô sụn. Acid hyaluronic cũng được tìm thấy trong dịch khớp [13], [15], [16].1 Khả năng kháng viêm nhiễm của CS CS ức chế hoạt động của TNF-α làm giảm chứng mắc bệnh viêm ruột và bệnh vảy nến (M. TNF-α có thể liên kết với CS (E) với nồng độ cao làm giảm chứng viêm khớp.
Cho và các cộng sự, CS sụn khí quản làm giảm nồng độ serum TNF-α trong chuột [18]. CS cũng ức chế biểu hiện của những phân tử tiền viêm, làm giảm IL-1β tạo ra sự hoán vị của NF-κB và TNF-α tạo ra NF-κB kháng viêm cho cơ thể theo ghi nhận của C.