Đồ án: Ảnh Hưởng pH, Nhiệt Độ Đến Thủy Phân Protein Cá Tra (HCMUTE)

Đồ án HCMUTE: Nghiên cứu ảnh hưởng pH, nhiệt độ đến tính chất protein hydrolysate cá tra. Sử dụng enzyme Alcalase thủy phân bột FPC.

• Tác giả: Phạm Thị Thục Trinh
• Người hướng dẫn: TS. Trịnh Khánh Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Khảo sát sự ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến tính chất hoá lý của protein hydrolysate sử dụng enzyme alcalase thuỷ phân bột FPC từ cá tra
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về cá tra
• 1.2. Tổng quan về protein cá và tính năng công nghệ của protein cá
• 1.2.1. Tổng quan về protein cá
• 1.2.2. Tính năng công nghệ của protein cá
• 1.3. Tổng quan về Enzyme alcalase®
• 1.4. Phương pháp thu nhận FPC từ cá tra
• 1.5. Giới thiệu chung về fish protein hydrolysates (FPH)
• 1.6. Đặc điểm chức năng của FPH
• 1.7. Một số ứng dụng tiềm năng của FPH
• 1.8. Nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.8.1. Nghiên cứu trong nước
• 1.8.2. Nghiên cứu ngoài nước
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Chuẩn bị mẫu FPC. Chuẩn bị mẫu FPH
• 2.2.2. Khảo sát pH tối ưu
• 2.3. Phương pháp phân tích
• 2.3.1. Thành phần hóa học của mẫu FPC
• 2.3.2. Mức độ thủy phân
• 2.3.3. Phần trăm protein hòa tan trong quá trình thủy phân
• 2.3.4. Gel Permeation Chromatography – GPC
• 2.3.5. Khả năng giữ nước
• 2.3.6. Tính chất nhũ tương hóa
• 2.3.7. Tính chất tạo bọt
• 2.3.8. Xử lý thống kê
• 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Hiệu suất trích ly và thành phần hóa học của mẫu FPC phân tích
• 3.2. Ảnh hưởng của pH đến kết quả thủy phân FPC bằng enzyme Alcalase
• 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả thủy phân FPC bằng enzyme Alcalase
• 3.4. Tính chất về cấu trúc
• 3.4.1. Gel Permeation Chromatography (GPC)
• 3.5. Tính chất công nghệ
• 3.5.1. Tính chất nhũ tương hóa
• 3.5.2. Tính chất tạo bọt
• 3.5.3. Khả năng giữ nước
• 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thủy Phân Protein Cá Tra Định Nghĩa Lợi Ích

Protein là một thành phần dinh dưỡng quan trọng trong chế độ ăn uống hàng ngày. Protein cá tra, tương tự như protein từ các nguồn khác, là các chuỗi polypeptide được cấu tạo từ các acid amin. Điểm đẳng điện của protein trong cá tra là pHi = 4,5 – 5,5, tại đó protein có tính tan kém nhất và bị kết tủa. Để cải thiện tính năng công nghệ và cấu trúc của protein, phương pháp thủy phân protein bằng enzyme protease đang ngày càng được quan tâm. Quá trình này tạo ra các sản phẩm thủy phân protein (FPH) với nhiều ứng dụng tiềm năng. Fish Protein Hydrolysate (FPH) là sản phẩm thu được từ quá trình thủy phân protein cá, trong đó các peptide được phân cắt thành các kích cỡ khác nhau bằng phản ứng hóa học hoặc enzyme. Mức độ thủy phân ảnh hưởng đến các đặc tính của FPH. Nhìn chung, chuỗi peptide ngắn mang nhiều ưu điểm hơn so với protein tự nhiên và acid amin tự do (Clemente, 2000). Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng FPH có thể cải thiện đặc tính hóa lý, tính chất chức năng, cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm thực phẩm (Ovissipour và cộng sự, 2010). Thủy phân protein cá tra giúp tạo ra các peptide có hoạt tính sinh học cao (Thiansilakul và cộng sự, 2007), mở ra tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực dinh dưỡng và dược phẩm. FPC (Fish Protein Concentrate) từ cá tra là một nguồn nguyên liệu tuyệt vời cho việc sản xuất FPH, tận dụng nguồn tài nguyên địa phương và tạo ra sản phẩm giá trị gia tăng.

1.1. Protein Cá Tra Thành Phần Tính Chất Giá Trị Dinh Dưỡng

Protein trong cá tra chứa đầy đủ các acid amin cần thiết cho cơ thể, với tỷ lệ acid amin thiết yếu (EAA) cân bằng và phù hợp với nhu cầu của con người. Protein cá cũng giống với một số loài thủy sản khác, được chia thành 3 loại là: protein cấu trúc, protein chất cơ và protein liên kết. Hàm lượng protein trong cá tra, basa vào khoảng 23% đế n 28%, tương đối cao hơn các loài cá nước ngọt khác (16-17% tùy loại cá). Các protein của cá đề u dễ tiêu hóa và dễ hấp thu hơn thịt động vật khác. Mặt khác, thành phần các protein trong cá tra basa vừa có chứa đầy đủ các acid amin cần thiết cho cơ thể lại vừa có tỷ lệ các acid amin thiết yếu (EAA) rất cân bằng và phù hợp với nhu cầu EAA của con người.1 Thành phầ n hóa học của cá tra trên 100g ăn được Thành phần Tỷ lệ (%) Lipid 3,42 Protein 23,42 Nước 71,75 Khoáng 1,41 Tổng calo 124,52 cal

1.2. Ưu Điểm Của Thủy Phân Protein So Với Protein Tự Nhiên

Thủy phân protein tạo ra các chuỗi peptide ngắn hơn, dễ tiêu hóa và hấp thụ hơn so với protein nguyên vẹn. Ngoài fillet, đầu, da, và nội tạng có thể được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất FPH làm tăng giá trị sử dụng (Slizyte và cộng sự, 2009). Dùng enzyme thủy phân protein cá đã được chứng minh là một cách hiệu quả để tạo ra các peptide có hoạt tính sinh học cao (Thiansilakul và cộng sự, 2007). Nhiều peptide có nguồn gốc từ đạm thủy phân có khả năng ứng dụng trong lĩnh vực dinh dưỡng và dược (Wu và cộng sự, 2003a; Thiansilakul và cộng sự, 2007).

1.3. Ứng Dụng Tiềm Năng Của FPH Trong Thực Phẩm Dược Phẩm

FPH có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ bổ sung dinh dưỡng đến phát triển các sản phẩm chức năng và dược phẩm. FPH là một chất bổ sung dinh dưỡng tốt bao gồm các hợp chất có hoạt tính sinh học, có thể dễ dàng hấp thụ và sử dụng cho các hoạt động trao đổi chất khác nhau (Nesse và cộng sự, 2011). Hiện nay, việc sử dụng các sản phẩm mang hoạt tính tự nhiên (thực phẩm chức năng) nhận được nhiều sự quan tâm, ở nhiều đối tượng khác nhau, như người khỏe mạnh hay bệnh nhân đang dùng thuốc để phòng ngừa và điều trị các chứng bệnh về rối loạn tiêu hóa (Marchbank và cộng sự, 2008). Ở nhiều quốc gia hiện nay, chế phẩm FPH truyền thống và thương mại được sử dụng làm thực phẩm chức năng.

II. Thách Thức Trong Sản Xuất FPH Từ Cá Tra pH Nhiệt Độ

Mặc dù có nhiều lợi ích, quá trình thủy phân protein cá tra gặp phải một số thách thức. pH và nhiệt độ là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme và chất lượng sản phẩm FPH. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để tối ưu hóa quá trình thủy phân và đảm bảo chất lượng FPH. Các yếu tố pH và nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến hoạt động của enzyme. Ở nhiều phản ứng enzyme, pH có thể gây ra sự thay đổi của chất phản ứng trong số đó là sự biến tính có thể xảy ra trên cấu trúc protein của enzyme, hoặc sự xáo trộn tính chất ion của cơ chất, từ đó có thể ảnh hưởng khả năng bề mặt liên kết của cơ chất với enzyme (Yu và Ahmad, 1998). Thời gian thủy phân tăng lên cho phép enzyme hoạt động nhiều hơn đối với protein, do đó làm tăng sự phân giải protein dẫn đến DH thu được cao hơn (Haslaniza và cộng sự, 2010), DH tăng còn do sự phân cắt của các liên kết peptide gia tăng, làm tăng khả năng hòa tan peptide trong TCA (Montecalvo và cộng sự, 1984).

2.1. Tầm Quan Trọng Của Việc Kiểm Soát pH Trong Thủy Phân Protein

pH ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt động của enzyme protease, ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và hiệu quả thủy phân. Enzyme alcalase hoạt động hiệu quả ở điều kiện pH 7 – 9 (Shahidi và cộng sự 1995). Vì vậy, ảnh hưởng của pH đến hiệu quả thủy phân FPC được thực hiện ở pH 7; 7,5; 8; 8,5 và 9 (Hình 3.1), Kết quả ở hình 3.1 cho thấy giá trị DH ở các pH 7, pH 7,5 và pH 8 tương đối thấp, tiếp theo là pH 9, và cao nhất là pH 8,5. Tại pH 8,5; DH tăng nhanh đến phút thứ 60, sau đó không đổi ở các giờ tiếp theo (p<0,05) (Phụ lục 4) và đạt giá trị tối đa là 55,06%, cao đáng kể so với các pH còn lại (p<0,05) (Phụ lục 3) tại cùng điều kiện thời gian.

2.2. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đến Hoạt Tính Enzyme Chất Lượng FPH

Nhiệt độ quá cao có thể làm biến tính enzyme, trong khi nhiệt độ quá thấp có thể làm chậm quá trình thủy phân. Có ba mức nhiệt độ khác nhau là 50oC, 55oC, 60oC. Giá trị DH tăng nhẹ khi nhiệt độ từ 50oC lên 55oC và giảm nhanh khi đạt 60oC. Nhìn chung, DH đạt tối đa sau 60 phút thủy phân tại các mức nhiệt độ, nhiệt độ 55oC thu được giá trị DH tối ưu nhất trong nghiên cứu này. Theo nguyên lý động học phản ứng enzyme, khi nhiệt độ tăng, phản ứng thủy phân trở nên nhanh hơn, nhưng khi vượt quá nhiệt độ tối ưu của enzmye, enzyme sẽ giảm hoạt tính, thậm chí không hoạt động.

2.3. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Khác Đến Quá Trình Thủy Phân

Ngoài pH và nhiệt độ, nồng độ enzyme, thời gian thủy phân và loại enzyme cũng ảnh hưởng đến quá trình thủy phân. Tuy nhiên, sự suy giảm tốc độ thủy phân cũng có thể do các yếu tố khác như sự giảm nồng độ của các liên kết peptide sẵn có trong quá trình thủy phân, ức chế và khử hoạt tính enzyme. Các kết quả tương tự được quan sát bởi Bhaskar và cộng sự (2008) khi tác giả đưa ra các điều kiện tối ưu để thủy phân protein từ nội tạng cá chép Ấn Độ là 135 phút, 55oC và pH 8,5; giá trị DH thu được là 50%.

III. Cách Tối Ưu Hóa pH Để Thủy Phân Protein Cá Tra Hiệu Quả Nhất

Nghiên cứu cho thấy pH 8.5 là điều kiện tối ưu cho hoạt động của enzyme Alcalase trong quá trình thủy phân protein FPC từ cá tra. Tại pH này, mức độ thủy phân (DH) đạt giá trị cao nhất. Việc kiểm soát và duy trì pH ổn định trong quá trình thủy phân là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và chất lượng sản phẩm. Ở nhiều phản ứng enzyme, pH có thể gây ra sự thay đổi của chất phản ứng trong số đó là sự biến tính có thể xảy ra trên cấu trúc protein của enzyme, hoặc sự xáo trộn tính chất ion của cơ chất, từ đó có thể ảnh hưởng khả năng bề mặt liên kết của cơ chất với enzyme (Yu và Ahmad, 1998).

3.1. Phương Pháp Điều Chỉnh pH Trong Quá Trình Thủy Phân

Sử dụng dung dịch đệm phosphate 0.2M để duy trì pH ổn định trong suốt quá trình thủy phân. Dung dịch đệm phosphate có khả năng duy trì pH ổn định, giúp enzyme hoạt động hiệu quả nhất. Ngoài ra dung môi: hằng số điện môi tăng thì độ tan tăng và ngược lại. Tuy nhiên, hằng số điện môi tăng đến mức độ nào đó thì protein cũng bị kết tủa, do dung môi háo nước phá vỡ vỏ hydrat của phân tử protein.

3.2. Ảnh Hưởng Của pH Đến Mức Độ Thủy Phân DH

DH đạt giá trị cao nhất ở pH 8.5, cho thấy enzyme hoạt động hiệu quả nhất ở điều kiện này. Tại pH 8,5; DH tăng nhanh đến phút thứ 60, sau đó không đổi ở các giờ tiếp theo (p<0,05) (Phụ lục 4) và đạt giá trị tối đa là 55,06%, cao đáng kể so với các pH còn lại (p<0,05) (Phụ lục 3) tại cùng điều kiện thời gian.

3.3. pH Tối Ưu Cho Các Enzyme Thủy Phân Khác Nhau

pH tối ưu có thể khác nhau tùy thuộc vào loại enzyme sử dụng. Nghiên cứu này tập trung vào enzyme Alcalase, với pH tối ưu là 8.5. Tuy nhiên, cần xem xét pH tối ưu cho các enzyme khác nếu sử dụng chúng trong quá trình thủy phân. Ví dụ, pH tối ưu được tìm thấy trong quá trình thuỷ phân cá Liza subviridis là pH 9,0; trong khi đó thủy phân nội tạng cá Catla là 8,5 và 9,5 (Benjakul và Morrisey, 1997, Bhaskar và cộng sự, 2008, Yu và Ahmad, 1998).

IV. Hướng Dẫn Chọn Nhiệt Độ Thích Hợp Để Thủy Phân Protein

Nhiệt độ 55°C được xác định là nhiệt độ tối ưu cho enzyme Alcalase trong quá trình thủy phân protein FPC từ cá tra. Ở nhiệt độ này, enzyme hoạt động hiệu quả và mức độ thủy phân đạt giá trị cao nhất. Việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình thủy phân là rất quan trọng để tránh làm biến tính enzyme và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Mukhin và Novikov (2001) cho rằng đối với hầu hết các phản ứng, DH tăng khi nhiệt độ tăng. Sự tiếp xúc của liên kết peptit trong quá trình thủy phân enzym dẫn đến sự gia tăng DH là do quá trình xử lý nhiệt, tuy nhiên ở nhiệt độ cao hoạt tính của enzyme có thể bị giảm đi do sự biến đổi nhiệt dẫn đến giảm tốc độ thủy phân (Nielsen, 1995).

4.1. Cách Kiểm Soát Nhiệt Độ Trong Quá Trình Thủy Phân

Sử dụng bể điều nhiệt có lắc để duy trì nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình thủy phân. Quá trình thủy phân được thực hiện trong bể lắc ổn nhiệt ở 550C. Việc kiểm soát nhiệt độ giúp đảm bảo enzyme hoạt động hiệu quả và đồng đều. Tuy nhiên ở nhiệt độ cao hoạt tính của enzyme có thể bị giảm đi do sự biến đổi nhiệt dẫn đến giảm tốc độ thủy phân (Nielsen, 1995).

4.2. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đến Mức Độ Thủy Phân DH

DH đạt giá trị cao nhất ở 55°C, cho thấy enzyme hoạt động hiệu quả nhất ở điều kiện này. Có ba mức nhiệt độ khác nhau là 50oC, 55oC, 60oC. Giá trị DH tăng nhẹ khi nhiệt độ từ 50oC lên 55oC và giảm nhanh khi đạt 60oC. Nhìn chung, DH đạt tối đa sau 60 phút thủy phân tại các mức nhiệt độ, nhiệt độ 55oC thu được giá trị DH tối ưu nhất trong nghiên cứu này.

4.3. Nhiệt Độ Tối Ưu Cho Các Enzyme Thủy Phân Khác Nhau

Tương tự như pH, nhiệt độ tối ưu có thể khác nhau tùy thuộc vào loại enzyme sử dụng. Nghiên cứu này tập trung vào enzyme Alcalase, với nhiệt độ tối ưu là 55°C. Gbogouri và cộng sự (2004) cũng cho biết nhiệt độ tối ưu để thủy phân các sản phẩm phụ của cá hồi bằng alcalase là 55oC. Do đó, nhiệt độ 55oC được chọn làm nhiệt độ cho các thí nghiệm tiếp theo.

V. Ứng Dụng Thủy Phân Protein Cá Tra Kết Quả Phân Tích

Nghiên cứu đã đánh giá các tính chất hóa lý của FPH thu được từ thủy phân protein FPC từ cá tra ở các điều kiện pH và nhiệt độ tối ưu. Kết quả cho thấy FPH có độ hòa tan, tính chất tạo bọt và tính chất nhũ tương tốt hơn so với FPC ban đầu. Các tính chất nhũ tương của hai FPH khác nhau ở mức độ thủy phân (%DH) khác nhau, cụ thể FPH15, FPH120 có DH lần lượt là 30,25% và 53,89%, nhận thấy rằng có sự khác biệt đáng kể (p<0,05) về giá trị EAI và ESI từ hai mẫu FPH này.

5.1. Độ Hòa Tan Của FPH So Với FPC

FPH có độ hòa tan cao hơn FPC, giúp dễ dàng ứng dụng trong nhiều loại sản phẩm thực phẩm. FPH có độ hòa tan cao trong phạm vi pH rộng là một trong những tính chất được ứng dụng cho nhiều loại sản phẩm thực phẩm. Hàm lượng protein hòa tan trong quá trình thủy phân đạt 89,99%.

5.2. Tính Chất Tạo Bọt Nhũ Tương Của FPH

FPH có khả năng tạo bọt và nhũ tương tốt, giúp cải thiện cấu trúc và cảm quan của sản phẩm thực phẩm. Các protein phân tán làm giảm sức căng bề mặt ở mặt phân cách nước – không khí, do đó hình thành khả năng tạo bọt (Turgeon và cộng sự, 1992). Các tính chất tạo bọt liên quan đến số lượng acid amin kị nước tìm thấy ở bề mặt phân tử protein (Wang và cộng sự, 1999). EAI giảm khi DH tăng do sự hình thành của các peptide nhỏ với hoạt tính bề mặt thấp và tính kị nước kém (Kristinsson và Rasco, 2002).

5.3. So Sánh Tính Chất Của FPH15 FPH120

FPH15 (thủy phân trong 15 phút) và FPH120 (thủy phân trong 120 phút) có các tính chất khác nhau, cho thấy thời gian thủy phân ảnh hưởng đến đặc tính của FPH. FPH15 cho kết quả tốt hơn ở giá trị EAI (36,81 m2/g) , tuy nhiên lại thấp hơn ở giá trị ESI. Điều này cho thấy tính chất nhũ tương của FPH bị ảnh hưởng bởi mức độ thủy phân, đồng thời các peptide được tạo ra trong quá trình thủy phân có bản chất khác nhau.

VI. Kết Luận Triển Vọng Thủy Phân Protein Cá Tra Tương Lai

Nghiên cứu này đã xác định được các điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân protein FPC từ cá tra bằng enzyme Alcalase. FPH thu được có nhiều tính chất ưu việt và tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Quá trình thủy phân làm biến đổi khả năng của protein để hấp thụ và gắn kết với các phân tử nước, phân tử protein kết hợp với nước và bị phân tán hoàn toàn trong nước. Sự gia tăng các nhóm carboxyl và amino tạo ra ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước hấp thụ và độ bền của liên kết hấp thụ khiến chúng hút ẩm (Kristinsson và Rasco, 2000).

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

pH 8.5 và nhiệt độ 55°C là điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân. FPH có độ hòa tan, tính chất tạo bọt và nhũ tương tốt hơn FPC.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về FPH Cá Tra

Nghiên cứu sâu hơn về thành phần acid amin, hoạt tính sinh học và khả năng ứng dụng của FPH trong các sản phẩm thực phẩm cụ thể. Do đó, chúng tôi đề xuất nghiên cứu thành phần acid amin của FPH; các chức năng sinh học bao gồm khả năng ức chế men chuyển angiotensin (ACE), khả năng chống oxi hóa, chống đông và kháng khuẩn; ứng dụng của FPH trong sản phẩm thực phẩm cụ thể.

6.3. Tiềm Năng Phát Triển Ngành Sản Xuất FPH Tại Việt Nam

Tận dụng nguồn nguyên liệu cá tra dồi dào để phát triển ngành sản xuất FPH, tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng và đáp ứng nhu cầu thị trường. Hàm lượng protein cao từ nguồn phụ phẩm cá tra sau khi fillet có thể được sử dụng dể sản xuất loại bột này; không chỉ tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ, rẽ tiền mà còn tạo một sản phẩm giá trị gia tăng góp phần nâng cao vị thế con cá tra ở vùng Đồng Bằng sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về cá tra Cá tra là tên gọi một họ, một chi và một số loài cá nước ngọt. Ở Việt Nam, cá tra sống chủ yếu trong lưu vực sông Cửu Long và lưu vực các sông lớn cực nam, có thân dẹp, da trơn, có râu ngắn.

Cá tra (Pangasius hypophthalmus) là một trong những đối tượng nuôi trồng thủy sản đang được phát triển với tốc độ nhanh tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, Tiền Giang, Bến Tre. Cá tra là một trong những loài cá có giá trị xuất khẩu cao. Cá tra và cá basa của Việt Nam được nhiều thị trường ưa chuộng vì màu sắc cơ thịt trắng, có vị thơm ngon hơn so với các loài cá da trơn khác. Lượng protein trong cá tra, basa vào khoảng 23% đế n 28%, tương đối cao hơn các loài cá nước ngọt khác (16-17% tùy loại cá).

Các protein của cá đề u dễ tiêu hóa và dễ hấp thu hơn thịt động vật khác. Mặt khác, thành phần các protein trong cá tra basa vừa có chứa đầy đủ các acid amin cần thiết cho cơ thể lại vừa có tỷ lệ các acid amin thiết yếu (EAA) rất cân bằng và phù hợp với nhu cầu EAA của con người.1 Thành phầ n hóa học của cá tra trên 100g ăn được Thành phần Tỷ lệ (%) Lipid 3,42 Protein 23,42 Nước 71,75 Khoáng 1,41 Tổng calo 124,52 cal 1. Tổng quan về protein cá và tính năng công nghệ của protein cá 1. Tổng quan về protein cá Như mọi nguồn protein khác, protein trong cá và thủy sản là những chuỗi polypeptide được cấu tạo từ các acid amin.

Các acid amin (nhất là các acid amin không thay thế) hầu như đầy đủ và có giá trị sinh học rất cao. Các acid amin tự do tan trong nước tạo mùi vị đặc trưng cho thủy sản. Điểm đẳng điện của protein trong cá và thủy sản là pHi = 4,5 – 5,5. tại đây protein 1 có tính tan kém nhất và bị kết tủa, Trong thủy sản, cá là một loại thực phẩm dinh dưỡng, có nguồn protein cao, dễ tiêu hóa, rất phổ biến trong các bữa ăn, tính năng công nghệ của protein cá được ứng dụng rất đa dạng.

Protein cá cũng giống với một số loài thủy sản khác, được chia thành 3 loại là: protein cấu trúc, protein chất cơ và protein liên kết. Protein cấu trúc: có dạng sợi, mỗi sợi cơ được tạo bởi nhiều sợi cơ xếp song song với nhau. Mỗi sợi cơ gồm các thớ sợi thô và sợi mảnh. Protein cấu trúc được chia thành 2 nhóm: protein co rút (như myosin, actin) và protein điều hòa co rút (như tropomypsine, troponine, actomyosine).

Protein liên kết: là những protein của mạng, của sợi cơ, của màng ti thể, của mô liên kết… Gồm collagen và esastin, không tan trong nước hoặc dung dịch kiềm, dung dịch muối có ion thấp. Protein cơ chất: gồm myoglobine, myoalbumine, globuline và enzyme. Tan trong nước và trong dung dịch muối có nồng độ ion thấp (<0,15M). Hầu hết protein chất cơ bị đông tụ khi đun nóng trong nước ở nhiệt độ lớn hơn 50oC.

Protein chất cơ ở cá bị đông tụ ở nhiệt độ 90oC trong 10 phút. Sự đông tụ khi gia nhiệt của protein chất cơ phụ thuộc vào protein của tơ cơ. Hiện tượng đông tụ là nguyên nhân làm giảm khả năng tạo gel của protein. Tính năng công nghệ của protein cá Các tính chất hóa lý của protein gây ra những biến đổi có lợi trong quá trình chế biến và bảo quản được gọi là tính chất công nghệ của protein.

Protein nói chung có các tính chất công nghệ sau: tính hydrat hóa, tính hòa tan, sự biến tính, khả năng tạo gel, khả năng tạo nhũ, khả năng tạo bọt, khả năng hấp thu, khả năng tạo sợi. Tính hydrat hóa của protein Là khả năng kết hợp với nước của phân tử protein. Tuy nhiên phân tử protein không tan trong nước mà chỉ trương phồng lên. Nguyên nhân là do trên bề mặt phân tử protein có nhóm háo nước kết hợp với nước bằng lực hút tĩnh điện tạo thành lớp màng hydrat.

Hầu hết các sản phẩm thực phẩm giàu protein có chứa nước thì tính chất hóa lý, tính lưu biến và tính chất cảm quan sẽ phụ thuộc vào khả năng hydrat hóa của protein (Joseph F. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính hydrat hóa của protein: (a) nồng độ của protein: nồng độ protein càng tăng, khả năng hấp thu nước càng tăng; (b) sự thay đổi pH làm thay đổi đến lực tương tác giữa các phân tử protein với nhau và giữa phân tử protein với nước; (c) nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng từ 0 – 50oC khả năng hydrat tăng, tuy nhiên khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên trên 50oC khi đó protein bị biến 2 tính, làm giảm liên kết hydro nên khả năng hấp thụ nước của protein giảm; (d) nồng độ ion thấp làm tăng khả năng hấp thu nước của protein, ngược lại khi nồng độ ion quá cao sẽ làm cho khả năng tương tác giữa protein và nước giảm do sự cạnh tranh giành lấy nước của ion; (e) các chất chống đông như các loại muối phosphate monosodium, disodium, sodium tripholyphosphate làm tăng khả năng giữ nước, vai trò cơ bản của muối polyphosphate là chất đệm điều chỉnh pH sản phẩm như một anion nhiều hóa trị và cô lập các ion kim loại và khi pH tăng thì khả năng giữ nước cũng tăng lên. Đặc biệt là chúng có thể liên kết một đầu với nhóm mang điện tích dương và đầu còn lại liên kết với phân tử nước, chính vì vậy với một nồng độ thích hợp chúng làm tăng khả năng giữ nước của protein. Tính hòa tan của protein Là khả năng phân tử protein kết hợp với nước và bị phân tán hoàn toàn trong nước.

Độ hòa tan là chỉ số quan trọng của protein được sử dụng trong các đồ uống. Nguyên nhân là do lớp vỏ hydrat hình thành trên bề mặt, các phân tử protein trượt khỏi nhau và bị phân tán trong nước (Joseph F. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính tan của protein: Tại pHi, tính tan của protein thấp nhất do protein bị trung hòa về điện tích. Nhiệt độ: nhiệt độ tăng quá cao tính tan càng giảm do protein bị kết tủa xuống.

Nguyên nhân là do các liên kết ngang bị bẻ gãy. Dung môi: hằng số điện môi tăng thì độ tan tăng và ngược lại. Tuy nhiên, hằng số điện môi tăng đến mức độ nào đó thì protein cũng bị kết tủa, do dung môi háo nước phá vỡ vỏ hydrat của phân tử protein. Sự biến tính protein Biến tính protein là sự thay đổi cấu trúc không gian protein dưới tác động của môi trường dẫn đến sự thay đổi tính chất ban đầu của protein.

Có hai loại biến tính: biến tính thuận nghịch: là khi loại bỏ tác nhân gây biến tính thì protein trở lại trạng thái ban đầu. Biến tính không thuận nghịch: là khi loại bỏ tác nhân gây biến tính thì protein không trở về trạng thái ban đầu. Tính chất của protein sau khi biến tính: độ hòa tan giảm, khả năng hydrat hóa giảm, mất hoạt tính sinh học, dễ bị thủy phân hơn, độ nhớt dung dịch tăng. Các tác nhân gây biến tính: nhiệt độ, pH, muối kim loại, hợp chất hữu cơ, bức xạ, cơ học (tác nhân vật lý: như quá trình nhào, trộn, cán…) (Joseph F.

Khả năng tạo gel 3 Khi phân tử protein bị biến tính, cấu trúc bậc cao (cấu trúc bậc 2,3 và 4) bị phá hủy, mạch phân tử bị giãn ra, các cấu tạo hóa học trước đây có thể nằm ẩn bên trong bây giờ xuất hiện ra ngoài. Các mạch polypeptide bị duỗi ra có thể tiếp xúc với nhau và liên kết với nhau tại các vị trí gọi là nút mạng, tạo thành dạng không gian ba chiều hình mạng lưới. Tại các vị trí tiếp cận gần nhau (nút mạng) có thể hình thành các liện kết bền hoặc không bền. Liên kết bền như sự hình thành cầu canxi (R1 - Ca – R2), cầu disulfua (R1 - S - S - R2 ) (Joseph F.

Liên kết không bền như liên kết hydrro, liên kết tĩnh điện, tương tác giữa các nhóm kỵ nước vv. Mạng lưới không gian ba chiều, trong đó có chứa các phân tử của pha phân tán (nước) tạo thành một hệ đồng nhất gọi là gel. Điều kiện tạo gel: gia nhiệt làm biến tính protein, protein duỗi mạch. Hạ nhiệt độ để tạo nhiều liên kết hydro.

Acid hóa, kiềm hóa để gel chắc hơn. Thêm các chất tạo gel khác như polysaccharide làm cầu nối giữa các hạt từ đó làm tăng độ dẻo. Khả năng tạo nhũ Nhũ tương là hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, trong đó một chất ở dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, còn chất kia ở dưới dạng pha phân tán liên tục, ví dụ hệ nhũ tương dầu trong nước hoặc nước trong dầu. Nhiều nhũ tương thực phẩm còn chứa các bọt khí, có thể có thêm các chất rắn phân tán.

Những sản phẩm là nhũ tương như sữa, kem, bơ, lòng đỏ trứng…Nhũ tương là hệ không bền, luôn có xu hướng hợp giọt để phân pha và phá vỡ cân bằng của hệ. Để làm cho hệ nhũ tương bền, nghĩa là làm cho các giọt luôn ở trạng thái phân tán, không hợp giọt, người ta có thể sử dụng các biện pháp sau: cho các chất điện ly vô cơ vào để làm cho các giọt tích điện và đẩy nhau.Bổ sụng các chất hoạt động bề mặt có cấu trúc lưỡng cực để làm giảm sức căng bề mặt giữa 2 pha. Cho thêm các chất có phân tử lượng lớn hòa tan được trong pha liên tục như polysaccharide để làm tăng độ nhớt của pha liên tục làm cho các giọt không hợp lại được với nhau để phân pha (Joseph F. Bổ sung thêm protein vào hệ nhũ tương để chúng hấp phụ vào bề mặt của liên pha sẽ giữ cho các giọt luôn ở trạng thái phân tán.

Khi protein được hấp thụ vào bề mặt liên pha sẽ tạo những tính chất cơ lý như độ nhớt, độ đàn hồi, có tác dụng bảo vệ các giọt làm cho chúng không hợp lại với nhau được. Ngoài ra, phụ thuộc vào pH môi trường, protein có thể mang điện tích, khi chúng hấp thụ trên bề mặt liên pha sẽ tạo lực đẩy tĩnh điện làm cho hệ nhũ tương bền. Khả năng tạo bọt 4 Các bọt khí thường chứa không khí hoặc khí CO2, áp suất bên trong bọt khí cao hơn bên ngoài làm chúng dễ vỡ. Muốn cho bọt được bền thì màng mỏng bao quanh bọt phải đàn hồi và không thấm khí.