Luận văn thạc sĩ công nghệ thực phẩm tối ưu hóa quá trình thủy phân collagen từ da cá tra bằng enzym neutrase và flavourzyme với sự hỗ trợ của sóng siêu âm

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tối ưu quá trình thủy phân collagen từ da cá tra bằng enzym neutrase và flavourzyme kết hợp sóng siêu âm.

• Tác giả: Lê Thị Kim Hồng
• Người hướng dẫn: TS. Phan Ngọc Hoà
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống
• Đề tài: Tối ưu hóa quá trình thủy phân collagen từ da cá tra bằng enzym Neutrase và Flavourzyme với sự hỗ trợ của sóng siêu âm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. DA CÁ TRA
• 1.2. Cấu tạo, thành phần hoá học
• 1.3. Phân loại
• 1.4. Tính chất hoá lý
• 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng
• 1.6. Vai trò, chức năng của collagen
• 1.7. Collagen hydrolysate
• 1.7.1. Đặc điểm, thành phần hoá học của collagen hydrolysate
• 1.7.2. Hoạt tính sinh học của collagen hydrolysate
• 1.7.3. Vai trò của collagen hydrolysate đối với sức khoẻ
• 1.7.4. Ứng dụng của collagen hydrolysate
• 1.8. Sóng siêu âm
• 1.8.1. Đặc điểm, phân loại
• 1.8.2. Ứng dụng của sóng siêu âm
• 1.9. Enzym thuỷ phân protein
• 1.9.1. Cơ chế thuỷ phân collagen
• 1.10. Các công trình nghiên cứu về thuỷ phân collagen từ da cá tra
• 1.10.1. Các nghiên cứu trên thế giới
• 1.10.2. Các nghiên cứu trong nước
• 1.10.3. Hướng nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu
• 2.2. Thiết bị - dụng cụ
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Mục đích nghiên cứu
• 2.3.2. Phương pháp thu nhận collagen từ da cá tra
• 2.3.3. Phương pháp phân tích
• 2.3.4. Thuỷ phân collagen
• 2.3.5. Khảo sát quá trình thuỷ phân collagen bằng enzym Neutrase
• 2.3.6. Tối ưu quá trình thuỷ phân collagen bằng enzym Neutrase
• 2.3.7. Khảo sát quá trình thuỷ phân collagen bằng enzym Flavourzyme
• 2.3.8. Tối ưu quá trình thuỷ phân collagen bằng enzym Flavourzyme
• 2.3.9. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Thành phần và tính chất của nguyên liệu collagen
• 3.2. Hoạt tính enzym Neutrase và Flavourzyme
• 3.3. Kết quả quá trình thuỷ phân collagen
• 3.3.1. Kết quả khảo sát quá trình thuỷ phân collagen bởi enzym Neutrase
• 3.3.2. Tỷ lệ cơ chất/nguyên liệu
• 3.3.3. Tỷ lệ enzym/cơ chất
• 3.3.4. Thời gian thuỷ phân
• 3.3.5. Kết quả tối ưu hoá quá trình thuỷ phân collagen bởi enzym Neutrase
• 3.3.6. Kết quả khảo sát quá trình thuỷ phân collagen bởi enzym Flavourzyme
• 3.3.7. Tỷ lệ enzym/cơ chất
• 3.3.8. Thời gian thuỷ phân
• 3.3.9. Kết quả tối ưu hoá quá trình thuỷ phân collagen bởi enzym Flavourzyme
• 3.3.10. So sánh hiệu quả của các quy trình thuỷ phân collagen
• 3.3.11. Mức độ thuỷ phân
• 3.3.12. Phân tử lượng
• 3.3.13. Khả năng hoà tan của collagen hydrolysate
• 3.4. Xây dựng quy trình công nghệ tạo sản phẩm
• 3.4.1. Quy trình công nghệ
• 3.4.2. Thuyết minh quy trình
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• A. Các phương pháp phân tích
• B. Số liệu thuỷ phân collagen bởi enzym Neutrase
• C. Số liệu thuỷ phân collagen bởi enzym Flavourzyme
• D. Phân tích Anova DH của các mẫu collagen thuỷ phân bởi enzym
• E. Phân tích Anova DH của các mẫu collagen thuỷ phân bởi enzym Flavourzyme

Tóm tắt

I. Tối ưu hóa collagen

Nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa collagen từ da cá tra bằng cách sử dụng enzym Neutrase và Flavourzyme kết hợp với sóng siêu âm. Mục tiêu là tạo ra collagen hydrolysate có phân tử lượng thấp (<10 kDa) với hoạt tính sinh học cao, ứng dụng trong thực phẩm và mỹ phẩm. Quá trình thủy phân collagen được tối ưu hóa thông qua việc điều chỉnh tỷ lệ enzym/cơ chất, thời gian thủy phân và các điều kiện môi trường như nhiệt độ và pH.

1.1. Tối ưu hóa enzym

Quá trình tối ưu hóa enzym bao gồm việc xác định tỷ lệ enzym Neutrase và Flavourzyme phù hợp để đạt hiệu suất thủy phân cao nhất. Kết quả cho thấy, tỷ lệ enzym/cơ chất tối ưu cho Neutrase là 7.62% (46.42 UL/g protein) và cho Flavourzyme là 16.25% (52.7 UL/g protein). Điều kiện nhiệt độ và pH cũng được điều chỉnh để đảm bảo hoạt tính enzym tối đa.

1.2. Tối ưu hóa thủy phân

Tối ưu hóa thủy phân được thực hiện bằng cách kết hợp sóng siêu âm để tăng hiệu suất phân giải collagen. Sóng siêu âm ở tần số 20 kHz và cường độ 150W được sử dụng để tiền xử lý collagen trước khi thủy phân. Kết quả cho thấy, mức độ thủy phân đạt 9.29% với Neutrase và 13.36% với Flavourzyme, tạo ra các sản phẩm có phân tử lượng từ 6 đến 28.5 kDa.

II. Công nghệ thủy phân

Nghiên cứu áp dụng công nghệ thủy phân hiện đại để tạo ra collagen hydrolysate từ da cá tra. Quy trình bao gồm các bước tách chiết collagen, tiền xử lý bằng sóng siêu âm và thủy phân bằng enzym. Phương pháp này không chỉ tăng hiệu suất thủy phân mà còn giảm thiểu thời gian và chi phí so với các phương pháp truyền thống.

2.1. Ứng dụng enzym trong thực phẩm

Ứng dụng enzym trong thực phẩm được thể hiện qua việc sử dụng Neutrase và Flavourzyme để thủy phân collagen. Các sản phẩm thu được có phân tử lượng thấp, dễ hấp thu và có hoạt tính sinh học cao, phù hợp để sử dụng trong thực phẩm chức năng và mỹ phẩm.

2.2. Công nghệ sinh học

Nghiên cứu này là một ví dụ điển hình của công nghệ sinh học trong việc tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm từ ngành chế biến thủy sản. Việc sử dụng da cá tra làm nguyên liệu không chỉ giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra giá trị kinh tế cao từ các sản phẩm collagen hydrolysate.

III. Phân tích và đánh giá

Nghiên cứu đã phân tích và đánh giá hiệu quả của quá trình tối ưu hóa thủy phân collagen từ da cá tra. Kết quả cho thấy, việc kết hợp sóng siêu âm với enzym Neutrase và Flavourzyme đã cải thiện đáng kể hiệu suất thủy phân và chất lượng sản phẩm. Các sản phẩm collagen hydrolysate có phân tử lượng thấp và hoạt tính sinh học cao, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm.

3.1. Giá trị thực tiễn

Nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn cao khi tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm từ ngành chế biến thủy sản. Việc sản xuất collagen hydrolysate từ da cá tra không chỉ giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế cao, đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thực phẩm.

3.2. Tiềm năng ứng dụng

Các sản phẩm collagen hydrolysate được tạo ra từ nghiên cứu này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và y học. Với phân tử lượng thấp và hoạt tính sinh học cao, các sản phẩm này có thể được sử dụng để cải thiện sức khỏe và làm đẹp, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Collagen là thành phần cấu tạo chủ yếu của mô liên kết như da, xương, dây chằng, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng sinh học của cơ thể. Việt Nam là một trong những quốc gia có sản lượng cá tra lớn, với kim ngạch xuất khẩu đạt khoảng 1,744 tỷ USD năm 2012, tạo ra lượng phụ phẩm lớn gồm da, xương, vảy cá. Da cá tra chứa hàm lượng collagen cao khoảng 17,3% trên tổng chất khô, là nguồn nguyên liệu tiềm năng để thu nhận collagen hydrolysate (CH). Tuy nhiên, collagen nguyên liệu có phân tử lượng cao, khó hấp thu, trong khi collagen hydrolysate có phân tử lượng thấp dưới 10 kDa, dễ hấp thu và có hoạt tính sinh học, ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm, mỹ phẩm và y học.

Nghiên cứu tập trung tối ưu hóa quá trình thủy phân collagen từ da cá tra bằng enzym Neutrase và Flavourzyme, kết hợp tiền xử lý bằng sóng siêu âm nhằm tăng hiệu suất thủy phân, giảm phân tử lượng sản phẩm và nâng cao khả năng hòa tan. Quá trình trích ly collagen được thực hiện ở 40°C trong 114 phút, với các bước loại béo, tẩy màu và ngâm acid acetic để trương nở da cá. Mục tiêu chính là thu nhận collagen hydrolysate có phân tử lượng nhỏ, có hoạt tính sinh học để ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm. Nghiên cứu có ý nghĩa lớn trong việc tận dụng phụ phẩm cá tra, giảm lãng phí và phát triển sản phẩm giá trị gia tăng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Cấu trúc và tính chất collagen: Collagen là protein cấu trúc gồm ba chuỗi polypeptide xoắn ốc, chủ yếu chứa glycine, proline và hydroxyproline. Collagen có tính trương nở, khả năng tạo nhũ tương và hòa tan đặc trưng, ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ và các tác nhân hóa học.

• Hoạt tính enzym thủy phân protein: Enzym Neutrase (endopeptidase metallo proteinase) và Flavourzyme (hỗn hợp endo- và exopeptidase) có khả năng thủy phân collagen thành các peptide nhỏ. Neutrase hoạt động tối ưu ở pH 5,5-7,5 và 45-55°C, Flavourzyme hoạt động tốt ở pH 5-7 và 50-55°C.

• Ảnh hưởng của sóng siêu âm: Sóng siêu âm tần số thấp (20 kHz) tạo ra hiện tượng sủi bọt khí, lực cắt và vi dòng, giúp tháo xoắn cấu trúc collagen, tăng hiệu quả thủy phân enzym. Sóng siêu âm còn có tác dụng ức chế vi sinh vật và cải thiện chất lượng sản phẩm.

• Phương pháp tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm (Response Surface Methodology - RSM): Sử dụng để khảo sát và tối ưu các yếu tố ảnh hưởng như tỷ lệ enzym/cơ chất, thời gian thủy phân nhằm đạt mức độ thủy phân (Degree of Hydrolysis - DH) cao nhất.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Da cá tra được thu mua từ công ty Việt An, xử lý loại béo, tẩy màu, ngâm acid acetic để trương nở. Collagen được trích ly bằng nước ở 40°C trong 114 phút, khuấy 200 vòng/phút.

• Tiền xử lý: Mẫu collagen được xử lý bằng sóng siêu âm tần số 20 kHz, công suất 150 W trong 6 phút trước khi thủy phân enzym.

• Thủy phân enzym: Thực hiện với hai enzym Neutrase 0,8L và Flavourzyme 500L. Các yếu tố khảo sát gồm tỷ lệ enzym/cơ chất (E/S), thời gian thủy phân, pH, nhiệt độ. Phương pháp RSM được áp dụng để tối ưu hóa tỷ lệ E/S và thời gian thủy phân.

• Phân tích: Độ thủy phân (DH) được xác định bằng phương pháp chuẩn độ. Phân tử lượng peptide được xác định bằng điện di SDS-PAGE. Khả năng hòa tan của sản phẩm thủy phân cũng được đánh giá.

• Cỡ mẫu và timeline: Nghiên cứu thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 12 năm 2013. Mẫu da cá tra được xử lý và phân tích trong phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Điều kiện tối ưu thủy phân collagen bằng Neutrase:

   • Tỷ lệ cơ chất/nước: 1/3
   • Tỷ lệ enzym/cơ chất: 7,62% (tương đương 46,42 UL/g protein)
   • Nhiệt độ: 50°C
   • pH: 7,0
   • Thời gian thủy phân: 234 phút
   • Mức độ thủy phân đạt 9,29%
   • Phân tử lượng collagen thủy phân từ 10,5 đến 28,5 kDa

2. Điều kiện tối ưu thủy phân collagen bằng Flavourzyme:

   • Tỷ lệ cơ chất/nước: 1/3
   • Tỷ lệ enzym/cơ chất: 16,25% (tương đương 52,7 UL/g protein)
   • Nhiệt độ: 50°C
   • pH: 6,5
   • Thời gian thủy phân: 172,97 phút
   • Mức độ thủy phân đạt 13,36%
   • Phân tử lượng collagen thủy phân từ 6 đến 24 kDa

3. Ảnh hưởng của sóng siêu âm:
   Tiền xử lý bằng sóng siêu âm giúp tháo xoắn cấu trúc collagen, tăng mức độ thủy phân và giảm phân tử lượng sản phẩm. Ví dụ, thủy phân bằng Neutrase có sóng siêu âm cho sản phẩm peptide có phân tử lượng nhỏ hơn so với không có sóng siêu âm.

4. So sánh hiệu quả hai enzym:
   Flavourzyme cho mức độ thủy phân cao hơn Neutrase (13,36% so với 9,29%) và sản phẩm có phân tử lượng thấp hơn, phù hợp hơn cho ứng dụng cần peptide nhỏ dưới 10 kDa.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc kết hợp tiền xử lý bằng sóng siêu âm với enzym thủy phân là phương pháp hiệu quả để thu nhận collagen hydrolysate có phân tử lượng thấp, tăng khả năng hấp thu và hoạt tính sinh học. Sóng siêu âm tạo ra lực cắt và hiện tượng sủi bọt khí giúp tháo xoắn cấu trúc collagen, làm tăng diện tích tiếp xúc enzym với cơ chất. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về tác dụng của sóng siêu âm trong hỗ trợ thủy phân protein.

So với các nghiên cứu trước, việc sử dụng nước thay vì acid acetic để trích ly collagen ở 40°C trong thời gian ngắn hơn (114 phút) giúp giảm chi phí, thời gian và hạn chế ảnh hưởng tiêu cực đến mùi vị sản phẩm. Mức độ thủy phân và phân tử lượng peptide thu được tương đương hoặc tốt hơn so với các nghiên cứu sử dụng acid acetic và các enzym khác.

Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa tỷ lệ enzym/cơ chất, thời gian thủy phân và độ thủy phân (DH) sẽ minh họa rõ hiệu quả tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm. Bảng so sánh phân tử lượng peptide giữa các điều kiện thủy phân cũng giúp đánh giá chất lượng sản phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình tiền xử lý bằng sóng siêu âm trước khi thủy phân enzym nhằm tăng hiệu quả thủy phân collagen, giảm thời gian và nâng cao chất lượng sản phẩm. Thời gian xử lý sóng siêu âm đề xuất là 6 phút với công suất 150 W, tần số 20 kHz.

2. Sử dụng enzym Flavourzyme với tỷ lệ enzym/cơ chất khoảng 16% và thời gian thủy phân khoảng 173 phút để thu nhận collagen hydrolysate có phân tử lượng thấp dưới 10 kDa, phù hợp cho ứng dụng trong thực phẩm chức năng và mỹ phẩm.

3. Tối ưu hóa quy trình trích ly collagen bằng nước ở 40°C trong 114 phút thay vì sử dụng acid acetic, nhằm giảm chi phí, thời gian và cải thiện mùi vị sản phẩm cuối cùng.

4. Khuyến khích các doanh nghiệp chế biến cá tra tận dụng phụ phẩm da cá để sản xuất collagen hydrolysate, góp phần giảm lãng phí và phát triển sản phẩm giá trị gia tăng. Chủ thể thực hiện là các nhà máy chế biến thủy sản, doanh nghiệp công nghệ thực phẩm.

5. Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung đánh giá hoạt tính sinh học cụ thể của collagen hydrolysate thu được, như hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn và ức chế enzym ACE, để mở rộng ứng dụng trong y học và thực phẩm chức năng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm và Công nghệ Sinh học: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp thực nghiệm chi tiết về thủy phân collagen, ứng dụng sóng siêu âm và enzym protease.

2. Doanh nghiệp chế biến thủy sản và sản xuất collagen hydrolysate: Tham khảo quy trình tối ưu hóa, điều kiện thủy phân và xử lý nguyên liệu để nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

3. Chuyên gia phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng và mỹ phẩm: Tài liệu giúp hiểu rõ về tính chất collagen hydrolysate, phân tử lượng và hoạt tính sinh học, từ đó thiết kế sản phẩm phù hợp.

4. Cơ quan quản lý và phát triển ngành công nghiệp thực phẩm: Tham khảo để xây dựng chính sách hỗ trợ tận dụng phụ phẩm thủy sản, thúc đẩy phát triển bền vững và nâng cao giá trị sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Collagen hydrolysate là gì và có ưu điểm gì so với collagen nguyên liệu?
   Collagen hydrolysate là sản phẩm thu được từ quá trình thủy phân collagen, có phân tử lượng thấp dưới 10 kDa, dễ hấp thu hơn collagen nguyên liệu có phân tử lượng cao. CH có hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kháng khuẩn và hỗ trợ sức khỏe xương khớp.

2. Tại sao sử dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân collagen?
   Sóng siêu âm tạo ra lực cắt và hiện tượng sủi bọt khí giúp tháo xoắn cấu trúc collagen, tăng diện tích tiếp xúc enzym với cơ chất, từ đó nâng cao hiệu quả thủy phân, giảm thời gian và phân tử lượng sản phẩm.

3. Điều kiện tối ưu thủy phân collagen bằng enzym Neutrase và Flavourzyme là gì?
   Với Neutrase: tỷ lệ enzym/cơ chất 7,62%, thời gian 234 phút, pH 7,0, nhiệt độ 50°C. Với Flavourzyme: tỷ lệ enzym/cơ chất 16,25%, thời gian 173 phút, pH 6,5, nhiệt độ 50°C. Flavourzyme cho mức độ thủy phân cao hơn và phân tử lượng thấp hơn.

4. Quy trình trích ly collagen từ da cá tra được thực hiện như thế nào?
   Da cá tra được loại béo bằng dung dịch LasNa 1% và NaOH 0,5%, tẩy màu bằng H2O2 1% và NaOH 0,01M, ngâm acid acetic 0,5M để trương nở, sau đó trích ly collagen bằng nước ở 40°C trong 114 phút, khuấy 200 vòng/phút.

5. Collagen hydrolysate có thể ứng dụng trong những lĩnh vực nào?
   CH được ứng dụng trong ngành thực phẩm chức năng, mỹ phẩm làm đẹp, dược phẩm hỗ trợ sức khỏe xương khớp, chống lão hóa, cải thiện độ đàn hồi da và trong các sản phẩm bổ sung dinh dưỡng.

Kết luận

• Đã tối ưu hóa thành công quá trình thủy phân collagen từ da cá tra bằng enzym Neutrase và Flavourzyme với sự hỗ trợ của sóng siêu âm, thu nhận sản phẩm collagen hydrolysate có phân tử lượng thấp dưới 10 kDa.
• Flavourzyme cho mức độ thủy phân cao hơn (13,36%) và sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn so với Neutrase (9,29%).
• Tiền xử lý bằng sóng siêu âm giúp tháo xoắn cấu trúc collagen, tăng hiệu quả thủy phân và cải thiện khả năng hòa tan sản phẩm.
• Quy trình trích ly collagen bằng nước ở 40°C trong 114 phút là phương án kinh tế, thân thiện môi trường và giảm thời gian so với phương pháp dùng acid acetic.
• Đề xuất nghiên cứu tiếp tục đánh giá hoạt tính sinh học của collagen hydrolysate và mở rộng ứng dụng trong thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và y học.

Hành động tiếp theo: Áp dụng quy trình tối ưu trong sản xuất thử nghiệm, đánh giá hoạt tính sinh học chi tiết và phát triển sản phẩm thương mại. Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu được khuyến khích hợp tác để khai thác tiềm năng nguồn nguyên liệu phụ phẩm cá tra.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TONG QUAN. Cau tạo, thành phan hoá học. Tính chất hoá lý. Các yếu tố ảnh HUONg.

Vai trò, chức năng của colÏaØ€Tn. COLLAGEN HY DROLY SA TTE. Đặc điểm, thành phan hoá học của collagen hydrolysate. Hoạt tính sinh học của collagen hydrolysSafe.

Vai trò của collagen hydrolysate đối với sức khoẻ. Ung dụng của collagen hydrolysate. SONG SIÊU ẨM. Đặc điểm, phân lOại.----- - - 2562621212 SE 2E1EE15E1 121211 11111 xe l6 1.

Ung dụng của sóng siêu âm. ENZYM THUY PHAN PROTEIN. Cơ chế thuỷ phân collagen. CÁC CONG TRÌNH NGHIÊN CỨU VE THUY PHAN COLLAGEN TỪ 00880790057.

Các nghiên cứu trên thé giới. Các nghiên cứu trong THƯỚC. Hướng nghiÊn CỨU. ke 31 CHUONG 2: NGUYEN VAT LIEU VA PHUONG PHAP NGHIEN CUU.

NGUYEN VAT LIEU uoceccccccccescsceseccecessscssscscecsscevecscscecessevacacecsevavacaceceees 32 2. Thiết bị - dụng CỤ. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Mục đích nghiÊn CỨU.---- - ¿2 5£ +E+E+SESE£E#EEEEEEEEEEEEEEE2EEEEE 111i 34 2.

Phương pháp thu nhận collagen từ da cá tra. Phương pháp phân tÍchh. Thuy phan collagen. Khảo sát quá trình thuỷ phân collagen bằng enzym Neutrase.

Tối ưu quá trình thuỷ phân collagen băng enzym Neutrase. Khảo sát quá trình thuỷ phân collagen bằng enzym Flavourzyme. Tôi ưu quá trình thuỷ phân collagen băng enzym Flavourzyme. Phương pháp xử lý $6 liệu .------ - + 2 +2+E+E+E2EE£E£E£E+ESEEEEErErrrerrees 44 CHƯƠNG 3: KET QUA VA BAN LUẬN.

THANH PHAN VA TINH CHAT CUA NGUYEN LIEU COLLAGEN. HOAT TÍNH ENZYM NEUTRASE VÀ FLUAVOURZYME. KET QUA QUA TRINH THUY PHAN COLLAGEN. Kết qua khảo sát quá trình thuỷ phân collagen bởi enzym Neutrase.

Ty lệ cơ Chat/nGc. Tỷ lệ enzym/co Chat. Thời gian thuỷ phan. Kết quả tối ưu hoá quá trình thuỷ phân collagen bởi enzym Neutrase.

Kết quả khảo sát quá trình thuỷ phân collagen bởi enzym Flavourzyme. Tỷ lệ enzym/co Chat. Thời gian thuỷ phan. Kết quả tối ưu hoá quá trình thuỷ phân collagen bởi enzym.

SO SÁNH HIỆU QUA CUA CÁC QUY TRINH THUY PHAN COLLAGENo. Mức độ thuỷ phân. Phân tử lượng. Kha nang hoa tan cua collagen hydrolysate.

XÂY DUNG QUY TRINH CONG NGHỆ TAO SAN PHẨM. Quy trình công nghỆ. Thuyết minh quy trìÌnh.- ¿+ 2+ £+E+E+EE+E+E£EE+EvEeEErkrksererrerered 70 CHƯƠNG 4: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. 73 TÀI LIEU THAM KHAO .---- -- 5< SESSE‡ESEE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrred 75 PHU LUC .- -- - - -- Gvre 83 PHU LUC A: Các phương pháp phân tích .--- 1+ re, 83 PHU LUC B: Số liệu thuỷ phân collagen bởi enzym Neutrase.--- 92 PHU LUC C: Số liệu thuỷ phân collagen bởi enzym Flavourzyme.

96 PHU LUC D: Phân tích Anova DH của các mẫu collagen thuỷ phân bởi enzym (0n. 98 PHU LUC E: Phân tích Anova DH của các mẫu collagen thuỷ phân bởi enzym FIAVOULZYME 207. 105 vi DANH MỤC HÌNH øolLL]c Hình 1. Trật tự sắp xếp các acid amin trong collagen.------ + +5 s+scs+s+see 4 Hình 1.

Quá trình hình thành và phá vỡ bọt KhíÍ. Phan loại peptidase theo vi tri XUC (C.-- «s1 S331 1E ke kerse 22 Hình 14. VỊ trí xúc tác của CollaØ€IIAS€. --- -- < s00 ng re 24 Hình 1.

Cơ chế xúc tác thuỷ phân collagen của Collagenase. Tốc độ chelate với sắt của các hydrolysates ở những thời gian thuỷ phân khác nhau. ---- ----- ccccc200103001 110303010100 1100 11H ng HH TH cu vớ 29 Hình 2. ¿+ - 6 5£ 2E+E+S£SE£E#EEEEEESEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrrkrrrreee 35 Hình 2.

Quy trình thu nhận collagen từ da cá tra. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ co chất/nước đến DH. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ty lệ enzym/co chất đến DH. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân đến DH.

Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa ty lệ enzym/co chất và thời gian thuỷ phân đến DH. Đồ thị vòng dự đoán kết quả quy hoạch thực nghiệm. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzym/co chất lên DH. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân đến DH.

Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân lên DH bởi Protamex, Alcalase và FlaVOUrZyMe. nọ nọ nọ re 60 Hình 3. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa ty lệ enzym/co chất và thời gian thuỷ phân đến DH. D6 thị vòng dự đoán kết quả quy hoạch thực nghiệm.

Kết quả phân tích điện di của collagen thô (2) va collagen thô được xử lý S918)I9187000N bididiiddidiiiiiii<Ả. Kết quả phân tích điện di của collagen thuỷ phân bởi enzym Neutrase và Flavourzyme có tiền xử lý băng sóng siêu âm. Quy trình thu nhận collagen hydrolysate từ da cá tra. Quy trình tối ưu thu nhận collagen hydrolysate từ da cá tra băng enzym FIAVOULZ YMC.

72 IX DANH MỤC BANG øolLL]c Bảng 1. Thành phan hóa học của da cá tra nguyên liệu. Sự phân bố các acid amin trong chuỗi polypeptide. Các peptide có hoạt tính kháng khuẩn .----- + +5 2 s+s+s£s+x+xzszxez II Bang 2.

Các loại hóa chất sử dụng trong nghiên cứu. Các loại máy, thiết bị và dụng cụ dùng trong thí nghiệm. Các mức thí nghiệm thuỷ phân collagen băng Neutrase. Ma trận quy hoạch thực nghiệm thuỷ phân collagen bang Neutrase.

Các mức thí nghiệm thuỷ phân collagen băng Flavourzyme. Ma trận quy hoạch thực nghiệm thuỷ phân collagen bằng Flavourzyme. Thành phan và tính chất nguyên liệu collagen. Kết quả xác định hoạt tính các enZym.

- ¿+ + 25252 s+x+xe£ezxvxerecxee 46 Bang 3. Kết quả xác định DH theo tỷ lệ cơ chất/nước. Kết quả xác định DH theo tỷ lệ enzym/co chất. Kết quả xác định DH theo thời gian thuỷ phân.

Kết quả tối ưu quá trình thuỷ phân collagen băng enzym Neutrase. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến DH. Bang phan tích phương sai cho mô hình RSM cua DH. Kết quả xác định DH theo ty lệ enzym/co chất.

Kết quả xác định DH theo thời gian thuỷ phân. Kết quả tối ưu quá trình thuỷ phân collagen bang enzym Flavourzyme. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến DH. Bang phân tích phương sai cho mô hình RSM cua DH.

Kết quả xác định DH theo các phương pháp thuỷ phân collagen khác DANH MỤC CHỮ VIET TAT #LEl8 ACE Angiotensin converting enzyme CH Collagen hydrolysate DH Degree of hydrolysis E/S Enzym/co chat SSA Sóng siêu âm DAT VAN DE Collagen là thành phan cấu tạo của mô liên kết như da, xương, dây chang,. Do vậy, việc bố sung collagen từ nguồn thực phẩm là rất quan trọng. Nguồn nguyên liệu để sản xuất collagen hiện nay chủ yếu từ da động vật và các phụ phẩm cá như vây, da, xương. Tuy nhiên, do collagen có phân tử lượng cao nên khó hấp thu.

Trong khi đó, collagen hydrolysate có phân tử lượng thấp, dễ hấp thu, và có hoạt tính sinh hoc. Vì vậy, thuỷ phân collagen là việc can thiết. Nhiều năm gan đây đã có những thử nghiệm thuỷ phân collagen bang nhiều phương pháp như: hoá học (dùng acid hay kiểm), sinh học (enzym protease). Để tăng hiệu suất thuỷ phân collagen, người ta đã kết hợp nhiều phương pháp như kết hợp nhiễu enzym protease, kết hợp phương pháp vật lý với enzym protease.

Năm 2012, nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã có hai công trình được công bố là Nghiên cứu thủy phân collagen từ da cá tra bằng enzym Neutrase có sự hỗ trợ của sóng siêu âm của Lê Thị Diễm Ngọc và Nghiên cứu thủy phân collagen từ da cá tra bằng enzyme Neutrase kết hợp với enzyme Flavourzyme của Lê Thị Thanh Vân. Kết quả nghiên cứu cho thấy sóng siêu âm có tác dụng tháo xoăn một phan đối với collagen và việc sử dụng enzyme Neutrase để thuỷ phân collagen có tiền xử lý băng sóng siêu âm cho sản phẩm có phân tử lượng từ 8,5 + 18 kDa. Sử dụng enzym Flavourzyme để tiếp tục phân giải sản phẩm thủy phân bang enzyme Neutrase cho sản phẩm có các phân đoạn có phân tử lượng từ 6 + 8,5 kDa. Điểm hạn chế của hai nghiên cứu này là sử dụng acid acetic dé trích ly collagen từ da cá tra ở 5°C trong 24 giờ.

Về mặt kinh tế thì vừa tốn hoá chất và năng lượng, vừa tốn nhiều thời gian. Mặt khác acid acetic gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị của sản phẩm thuỷ phân Dé tiếp nỗi những thành công và khắc phục những mặt hạn chế của hai công trình nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tôi ưu hoá các điều kiện thuỷ phân collagen — được trích ly từ da cá tra bang nước ở 40°C, với enzyme Neutrase và Flavourzyme có sự hỗ trợ của sóng siêu âm. Từ đó, chúng tôi đề xuất quy trình thuỷ phân tối ưu thu nhận collagen hydrolysate có phân tử lượng dưới 10 kDa, có thé k vọng có hoạt tính sinh học để ứng dụng trong y học và thực phẩm chức năng. HVTH: LÊ THỊ KIM HỎNG CBHD: TS.

PHAN NGỌC HOÀ MSHV: 11110199 CHUONG 1: TONG QUAN 1. DA CÁ TRA Cá tra thuộc bộ cá nheo Siluriformes, họ cá tra Pangasiidae, giỗng cá tra dầu Pangasianodon, loài cá tra Pangasianodon hypophthalmus. Cá tra là cá da trơn (không vay), thân dài, lung xám den, bung hoi bac, miệng rộng, có hai đôi râu dài. Cá tra sống chủ yếu trong nước ngọt, có thé sông được ở vùng nước hơi lợ (nồng độ muối 7 + 10% ), có thể chịu đựng được nước phèn với pH >5, dễ chết ở nhiệt độ thấp dưới 15°c, nhưng chịu nóng tới 39c.

[70] Cá tra là mặt hàng xuất khâu tiềm năng của Việt Nam, kim ngạch xuất khâu năm 2012 đạt 1,744 tỷ USD với thị trường 142 quốc gia. [71] Lượng phụ phẩm trong quá trình chế biến cá tra là rất lớn. Cứ tính ra khoảng 2,6 kg cá nguyên liệu thì chỉ thu được khoảng 1 kg thành phẩm. Còn lại 1,6 kg là phụ phẩm (dau, xương, da,.

Như vậy, cứ khoảng 1 tan cá tra phile sẽ có khoảng 140 + 160 kg da cá được thải ra. Thành phần hóa học của da cá tra nguyên liệu [ 1] Thành phan Hàm lượng (%) % Chất khô Am 65 49+1,75 Protein tong: 24.42 50,1341 22 - Protein tap 6,73+0,15 19,50+0,43 Lipid 8,69+0,58 25,18+1,68 Tro 0,11+0,01 0.03 Thành phần khác 1,68+0,02 4.06 Da cá tra có hàm lượng collagen khá cao 17,30% (50,13% chất khô), vì vậy có thé xem đó là một nguồn nguyên liệu tốt dé thu nhận collagen. HVTH: LE THI KIM HONG CBHD: TS. PHAN NGOC HOA MSHV: 11110199 1.

Cấu tạo, thành phần hoá học [41] Collagen là 1 protein cau trúc ở động vật. Ở người, collagen chiếm 1/3 tong số protein, 3/4 khối lượng chất khô của da, là thành phần chính của mô liên kết đảm nhận sự kết dính giữa các mô, sự đàn hồi của da, sụn và xương. 28 loại collagen khác nhau được tìm thấy ít nhất ở 46 chuỗi polypeptide ở động vật có xương sống và cũng có những phân tử protein khác chứa những phân đoạn collagen. [14] Nét đặc trưng của collagen là một mạng lưới cầu trúc mà trong đó ba sợi polypeptide song song xoăn trái, kết dính với nhau bởi liên kết hydro.