Tối ưu hóa quá trình thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei ) bằng alcalase theo phương pháp mặt đáp ứng

Nghiên cứu thu hồi protein từ đầu tôm bằng enzyme nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu tôm, góp phần hạn chế thất thoát tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Thực hiện tối ưu hóa quá trình thủy phân protein từ đầu tôm bằng Alcalase theo phương pháp mặt đáp ứng, sử dụng mô hình composit.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tối ưu hóa quá trình thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei ) bằng alcalase theo phương pháp mặt đáp ứng Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2013 KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN TỪ ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Penaeus vannamei) BẰNG ALCALASE THEO PHƯƠNG PHÁP MẶT ĐÁP ỨNG OPTIMIZATION OF PROTEIN HYDROLYSIS FROM WHITE SHRIMP HEAD (Penaeus vannamei) BY ALCALASE ADOPTING RESPONSE SURFACE METHODOLOGY Nguyễn Thị Ngọc Hoài1, Ngô Thị Hoài Dương2, Ngô Đăng Nghĩa3 Ngày nhận bài: 25/12/2012; Ngày phản biện thông qua: 06/5/2013; Ngày duyệt đăng: 15/5/2013 TÓM TẮT Nghiên cứu thu hồi protein từ đầu tôm bằng enzyme nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu tôm, góp phần hạn chế thất thoát tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Thực hiện tối ưu hóa quá trình thủy phân protein từ đầu tôm bằng Alcalase theo phương pháp mặt đáp ứng, sử dụng mô hình composit. Tối ưu 3 nhân tố tỉ lệ alcalase (0,1-0,5%), nhiệt độ thủy phân (50-70oC), thời gian thủy phân (2-8 giờ), với hai hàm mục tiêu là hàm lượng protein hòa tan và nồng độ DPPH. bị khử. Kết quả thu được thông số tối ưu ở nồng độ Alcalase là 0,382%, nhiệt độ thủy phân là 62oC, thời gian thủy phân là 2 giờ. Dịch protein thu được có hàm lượng protein hòa tan là 2401,4±0,75mg/130ml, khả năng khử gốc tự do 45,7±3,09 µM/mg protein hòa tan. Dịch protein thu được có chất lượng tốt, hàm lượng protein hòa tan cao, đặc biệt là có khả năng chống oxy hóa tốt, trong dịch thủy phân protein từ đầu tôm thẻ chân trắng có chứa hầu hết các loại axit amin không thay thế và chứa các loại acid béo không no nên có thể ứng dụng vào các mục đích như làm thực phẩm chức năng cho người. Từ khóa: đầu tôm, alcalase, chống oxy hóa ABSTRACT Study on recovery of protein from shrimp waste by enzyme aimed to improve the efficiency of using the raw material, to reduce the loss in processing and to limit the environment pollution. The process of hydrolysis of protein from the shrimp head by alcalase enzyme was optimized according to method of response surface, using composite model. Three factors chosen were alcalase:subtrate ratio (0.1-0.5%), hydrolysis temperature (50-700C), incubation time (2-4h) with the two response variables that were solube protein concentration and reduced DPPH concentration. The results shown that the optimal area was correspond to alcalase:subtrate ratio of 0.38%, temperature of 620C and incubation time of 2 hours, according to solube protein concentration of 2401.4 ± 0.75 mg/130ml hydrolysate and reducing ability of 45.7 ± 3.09mM/mg of solube protein. The product obtained had good quality, rich of solube protein, especially high antioxidant ability. Besides, with the essential amino acids and unsaturated fatty acids included, the protein hydrolysate could be used as functional food for human. Key word: shrimp head, alcalase, antioxidant I. ĐẶT VẤN ĐỀ Phế liệu tôm là những thành phần phế thải từ các cơ sở chế biến tôm bao gồm: đầu, vỏ và đuôi tôm. Ngoài ra, còn có tôm gãy thân, tôm lột vỏ sai quy cách hoặc tôm bị biến màu. Tùy thuộc vào loài và phương pháp xử lý mà lượng phế liệu có thể chiếm 60% khối lượng tôm nguyên liệu. Đối với tôm thẻ chân trắng Penaeus vannamei, lượng phế liệu đầu tôm chiếm 28% và vỏ chiếm 9% khối lượng tôm nguyên liệu, như vậy tổng lượng phế liệu đầu Nguyễn Thị Ngọc Hoài: Lớp Cao học Công nghệ Sau thu hoạch 2009 - Trường Đại học Nha Trang ThS. Ngô Thị Hoài Dương: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang 3 PGS.TS. Ngô Đăng Nghĩa: Viện Công nghệ sinh học và Môi trường - Trường Đại học Nha Trang 1 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 129 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản vỏ tôm thẻ chiếm 37% khối lượng tôm nguyên liệu. Theo Shahidi et al,1999, phế liệu tôm chiếm 35-40% so với lượng nguyên liệu ban đầu còn trong phần phế liệu thì đầu tôm chiếm 71,4%, vỏ chiếm 28,6% và có thể đặt ra vấn đề là chúng sẽ hư hỏng và gây vấn nạn về môi trường. Do đó việc giảm lượng phế liệu từ khâu chế biến hoặc tìm giải pháp tái sử dụng chúng chính là một phương cách giúp làm tăng lợi nhuận cho ngành thủy sản đồng thời làm giảm ô nhiễm môi trường. Trong phế liệu tôm có rất nhiều thành phần có giá trị như chitin, protein, astaxanthin và khoáng hữu cơ. Tuy nhiên, hiện nay lượng phế liệu này chủ yếu được sử dụng để làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất chitin. Các qui trình sản xuất chitin đang sử dụng là các qui trình hóa học và chỉ tập trung thu hồi chitin mà không thu hồi các thành phần có giá trị khác là protein. Do đó, việc nghiên cứu tối ưu hóa quá trình thủy phân đầu tôm bằng enzyme thương mại Alcalase là cần thiết, tận dụng được nguồn protein lớn vào một số ứng dụng hữu ích như làm thực phẩm chức năng cho con người, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm được sử dụng là phương pháp hàm đáp ứng bề mặt - thiết kế có cấu trúc tâm (RSM-CCD). Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) là một phương pháp thống kê sử dụng các dữ liệu định lượng từ các thí nghiệm để xác định và giải thích nhiều biến phương trình. RSM khám phá các mối quan hệ giữa các biến giải thích và một hay nhiều biến phản ứng. Người ta gọi là bề mặt đáp ứng, đại diện hình học hàm mục tiêu của một quá trình vật lý không gian - thời gian ngẫu nhiên cho những biến kích thích. Đặc tính được nghiên cứu, hay hàm mục tiêu Y là kết quả của sự chuyển đổi bằng một chức năng đáp ứng rõ ràng (hay còn gọi là chức năng chuyển đổi). Sự thay đổi giá trị của các biến đầu vào sẽ kéo theo sự thay đổi chức năng của hàm mục tiêu. Những mô hình thí nghiệm của mặt đáp ứng lưu ý đến sự lựa chọn các biến kích thích, xác định các giai đoạn quan sát và tính toán sai số. Những biến đầu vào Xi (i = 1, …,n) cũng được gọi là những biến cơ sở. Chúng được đặc trưng bởi một loạt các thông tin thống kê µj (j = 1,…,p) (chức năng phân phối độc lập hoặc tương quan, cơ hội chuẩn hóa…). Trong trường hợp chung, những biến Xi là những biến thay đổi theo không gian - thời gian. Việc ...