Nghiên cứu sản xuất gelatin từ da cá hồi bằng dịch enzyme của vi khuẩn lacti

84 Đoàn Thị Hoài Nam NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT GELATIN TỪ DA CÁ HỒI BẰNG DỊCH ENZYME CỦA VI KHUẨN LACTIC RESEARCH ON USING LACTIC BACTERIA TO PRODUCE GELATIN FROM SALMON SKIN Đoàn Thị Hoài Nam Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; hoainamgvbk@yahoo.com.vn Tóm tắt - Gelatin là một loại protein có giá trị cao được thu nhận từ phụ phẩm thủy sản như da, xương cá... Trong công nghiệp, dung dịch acid và kiềm được sử dụng phổ biến để loại protein và khoáng nhằm thu nhận gelatin thành phẩm. Để tăng chất lượng gelatin và tìm giải pháp sản xuất thân thiện với môi trường, chủng vi khuẩn lactic phân lập từ nem chua có khả năng sinh acid lactic và enzyme protease được dùng để sản xuất gelatin. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn khử protein và khoáng trong nguyên liệu da cá hồi gồm tỷ lệ dịch enzyme bổ sung: 10%, 20% và 30%; thời gian xử lý: 2h, 4h, 6h, và 8h; nhiệt độ: 10°C, 20°C, 30°C và 40°C lên các chỉ tiêu hàm lượng protein hòa tan, hàm lượng khoáng hòa tan, hàm lượng chất béo và hiệu suất thu nhận gelatin. Kết quả cho thấy dịch chiết enzyme với tỷ lệ bổ sung 30% ở 30°C trong 6h sẽ thu được sản phẩm gelatin tốt nhất, đạt được các chỉ tiêu về chất lượng tương tự như gelatin được sản xuất bằng phương pháp hóa học. Abstract - Gelatin, a kind of high-value proteins used in food, pharmaceutical products and cosmetics can be obtained from by-products of seafood processing industries such as skin, bone ... In industry, acid and base solutions are used worldwide to eliminate protein and minerals in maritime by-products to produce gelatin. In order to increase the quality of gelatin product as well as set up the gelatin bio-process manufacture which is friendly to the environment, lactic bacteria, isolated from fermented pork roll, with high bio-activity in producing acid lactic and protease is used in this research. The paper also researches the impact of some factors on non-collagenous protein removal process and demineralized process in Salmon skin including the proportion of translated enzyme supplements at 10%, 20% and 30%; processing time of 2 hours, 4 hours, 6 hours and 8 hours and processing temperature at 10°C, 20°C, 30°C and 40°C on some norms such as dissolved proteins content, dissolved minerals content, fatty content and gelatin productivity. As a result, the optimal conditions for gelatin manufacture from Salmon skin are 30% of enzyme translated, processing time of 6 hours and processing temperature at 30°C. Gelatin product obtained from bio- process has qualitative norms as gelatin produced from chemical process. Từ khóa - dịch enzyme bổ sung; gelatin; khử khoáng; khử protein; vi khuẩn lactic. Key words - translated enzyme supplement; gelatin; demineralized process; protein removal process; lactic bacteria. 1. Đặt vấn đề Gelatin là một polymer sinh học thu được từ sự biến tính collagen, một loại protein chính có nhiều trong các mô liên kết ở da cá và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm v.v Ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản đang phát triển mạnh mẽ ở nước ta theo sau đó là một lượng lớn phụ phẩm thủy hải sản như da cá, đầu cá, xương cá chúng có thể được thu nhận để sản xuất gelatin. Trong công nghiệp hiện nay, gelatin được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp hóa học, sử dụng các dung dịch acid và kiềm khác nhau đòi hỏi các thiết bị sản xuất đắt tiền và quá trình sản xuất sử dụng nhiều hóa chất gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường. Vi khuẩn lactic phân lập từ nguồn nem chua được chứng minh có hoạt tính sinh acid lactic cao cũng như khả năng sinh enzyme protease ngoại bào. Trong dịch enzyme thu nhận được sau khi nuôi cấy, enzyme protease có thể được sử dụng để loại bỏ protein và acid lactic dùng để khử khoáng để sản xuất gelatin bằng con đường sinh học. Bên cạnh đó, khi sử dụng dịch enzyme để sản xuất gelatin thì giai đoạn khử protein và khử khoáng sẽ được diễn ra đồng thời, giúp tiết kiệm thời gian và thiết bị sử dụng, dịch thủy phân thu được có thể thu nhận để làm thức ăn chăn nuôi. Do đó, việc nghiên cứu sản xuất gelatin từ phụ phẩm thủy sản bằng con đường sinh học sẽ giải quyết được nhiều vấn đề về môi trường, đồng thời góp phần tạo ra sản phẩm gelatin có giá trị kinh tế cao [8]. 2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Nguyên liệu và hóa chất Da cá hồi của Công ty Thủy sản Sea Prodex Đà Nẵng được thu mua và bảo quản trong đá vận chuyển về Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học – Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng. Nguyên liệu được rửa sạch, cắt thành miếng có kích thước 2x2 cm, bảo quản ở -22°C đến khi sử dụng. Thời gian trữ không quá 3 tháng. Nem chua mua tại chợ Hòa Khánh, Đà Nẵng. Nem được sử dụng phân lập vi sinh vật trong ngày. Hóa chất sử dụng bao gồm: Môi trường MRS của Merk (Đức), NaOH, ete dầu hỏa 30-60 (Trung Quốc), thuốc nhuộm Amino-black (Mỹ), . 2.2. Thiết bị Các thiết bị chính gồm tủ ấm hãng Memmerk (Đức), tủ cấy vô trùng Esco Smart Control (Úc), kính hiển vi quang học CX31RTSS (Philippine), máy đo pH MP220 (Thụy Sĩ), nồi hấp CL-40L (Nhật). 2.3. Phương pháp 2.3.1. Xác định thành phần hóa học trong da cá hồi Da cá hồi được rã đông tự nhiên trong 2h ở nhiệt độ phòng (37°C), tiến hành xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến khi độ ẩm không đổi [9], hàm lượng lipit bằng phương pháp Soxhlet [10], hàm lượng tro hòa tan bằng phương pháp đốt [11], hàm lượng protein tổng số bằng phương pháp Kjeldahl [1]. ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1 85 2.3.2. Sản xuất gelatin bằng phương pháp hóa học Sử dụng phương pháp trích ly kết hợp giữa kiềm và acid [4]. 30g da cá sau khi rã đông được ngâm với dung dịch NaOH 0,04 N ở 8°C, lặp lại 2 lần, mỗi lần 30 phút. Rửa sạch NaOH bằng nước lạnh. Tiếp tục ngâm da cá bằng dung dịch H2SO4 0,12 M trong 30 phút và ngâm tiếp trong dung dịch acid citric 0,005 M trong 30 phút. Rửa sạch với nước lạnh nhiều lần. Trích ly da cá 2 lần, mỗi lần 2 giờ. Đầu tiên trích ly bằng nước ấm 56°C tỷ lệ 1:1 (v/w), trích ly lần 2 bằng nước nóng 65°C tỷ lệ 1:1 (v/w). Dịch trích ly đem đi lọc và làm khô ở 60°C trong 38h thu được gelatin thành phẩm. 2.3.3. Phân lập vi khuẩn sinh acid lactic từ nem chua Đồng hóa mẫu nem trong nước cất khử trùng và pha loãng ở các nồng độ từ 10-1 đến 10-9. Cấy trải 30 µl các nồng độ pha loãng trên môi trường thạch MRS và ủ ở 30°C trong 48h. Quan sát hình thái khuẩn lạc và kiểm tra đặc tính phân giải CaCO3 trên môi trường MRS-CaCO3. 2.3.4. Xác định khả năng sinh acid lactic Khả năng sinh acid lactic được xác định thông qua sự giảm pH trong môi trường theo thời gian và nhiệt độ nuôi cấy. 2.3.5. Xác định hoạt tính sinh enzyme protease Sử dụng phương pháp đục lỗ thạch trên môi trường Casein-aga. Ly tâm dịch nuôi 5.000 vòng/phút, lấy 20 µl dịch nhỏ vào lỗ thạch, ủ trong tủ ấm 8h. Hoạt tính sinh enzyme protease được xác định bằng vòng phân giải quanh lỗ thạch, tức bằng D-d, mm. Với D là đường kính vòng phân giải (mm), và d là đường kính lỗ thạch (mm). 2.3.6. Xác định lượng protein hòa tan Dịch chiết enzyme trước và sau khi sử dụng để loại khoáng và loại protein được đem đi xác định hàm lượng protein hòa tan bằng phương pháp Bradford [6]. Lượng protein hòa tan thu được ở mỗi quá trình được xác định bằng lượng protein hòa tan có trong dịch sau xử lý trừ cho lượng protein hòa tan có trong dịch ban đầu. 2.3.7. Xác định hiệu suất thu hồi gelatin Sử dụng theo phương pháp nghiên cứu của Ratnasari và cộng sự, 2013 [7]. Trong đó X (g) là lượng da cá để ráo đem đi chiết, Y(g) là lượng gelatin thu được sau khi sấy từ X gam nguyên liệu. Hiệu suất thu hồi: H = 𝑌 𝑋 𝑥 100% 2.3.8. Phương pháp xác định độ nhớt của gelatin Pha dung dịch gelatin 1% trong nước ấm 60°C, sử dụng máy đo độ nhớt cầm tay Brookfield LV ở nhiệt độ phòng với tốc độ quay 50 vòng/phút. 2.4. Phương pháp xử lý số liệu Mỗi thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần, kết quả được tính toán trung bình, xử lý số liệu và vẽ đồ thị bằng phần mềm Excel 2003. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Xác định thành phần trong nguyên liệu da cá hồi Kết quả xác định một số thành phần vật lý và hóa học của nguyên liệu da các hồi ban đầu được thể hiện ở Bảng1. Trong da cá ban đầu, hàm lượng nước khá cao, hàm lượng protein và hàm lượng lipit chiếm đa số. Các protein không phải collagen, các chất béo và chất khoáng trong da cá là thành phần không mong muốn trong quá trình thu nhận gelatin do đó cần phải loại bỏ thông qua quá trình khử khoáng và khử protein để chuẩn bị cho quá trình trích ly thu nhận gelatin. Bảng 1. Thành phần của nguyên liệu da cá hồi STT Thành phần Giá trị 1 Độ ẩm (%) 67,09 ± 0,3 2 Hàm lượng chất béo (%) 9 ± 0,15 3 Hàm lượng tro hòa tan (%) 1,2 ± 0,06 4 Hàm lượng protein tổng số (%) 22,2 ± 0,21 3.2. Sản xuất gelatin bằng phương pháp hóa học Đầu tiên, da cá sẽ được xử lý bằng dung dịch NaOH 0,04 N ở 8°C trong 30 phút để loại bỏ protein không phải collagen, đồng thời phá vỡ một số các liên kết ngang của collagen, giúp da cá trương phồng lên và dai hơn. Thời gian ngâm, nhiệt độ ngâm và nồng độ dung dịch kiềm ảnh hưởng lớn đến quá trình khử protein trong da cá, nếu ngâm trong thời gian dài ở nhiệt độ cao và sử dụng dung dịch NaOH nồng độ lớn thì ngoài protein, các collagen có trong da cá cũng sẽ bị phân hủy hoặc hòa tan trong dung dịch, làm giảm lượng gelatin thành phẩm. Tiếp đến là quá trình khử khoáng. Các chất khoáng trong da cá thường được xử lý bằng các dung dịch acid. Theo các kết quả nghiên cứu trước thì các acid vô cơ có tác dụng rất tốt trong quá trình khử khoáng và các acid hữu cơ giúp giảm mùi và màu của sản phẩm. Do đó, trong nghiên cứu này cho da cá tiếp tục qua xử lý với dung dịch H2SO4 0,12 M và dung dịch acid citric 0,005 M trong 30 phút ở 8°C. Việc sử dụng dung dịch kiềm và acid còn giúp loại bỏ chất béo trên da cá để tránh việc hình thành các phản ứng xà phòng hóa làm giảm chất lượng gelatin. Kết quả, lượng tro hòa tan của mẫu da cá giảm đi rất nhiều, từ 1,2% xuống 0,017%, chất béo giảm từ 9% xuống còn 3,75%. Gelatin có độ ẩm 10,27%, nằm trong giới hạn cho phép và có thể bảo quản trong bình kín không cần hút ẩm [5]. Sau khi loại protein và khoáng, tiến hành trích ly ở 2 mức nhiệt độ 56°C và 65°C trong 30 phút. Nhiệt độ và thời gian trích ly ảnh hưởng rất lớn đến sản phẩm. Nếu trích ly ở nhiệt độ càng cao và thời gian càng dài thì sự phân giải collagen ngoài tạo thành gelatin còn tạo thành gelatone và gelatose, làm giảm chất lượng gelatin. Ở 56°C, các liên kết collagen trong da sẽ bị đứt hẳn và chuyển thành gelatin hòa tan trong nước, trích ly lần 2 ở 65°C để hòa tan lượng gelatin còn lại trong da, đồng thời tăng hiệu suất trích ly. 3.3. Phân lập vi khuẩn sinh acid lactic từ nem chua Kết quả phân lập chủng vi khuẩn sinh acid lactic từ nem chua bằng phương pháp pha loãng và cấy trải trên môi trường thạch MRS ở 30°C trong 48h, được trình bày ở Bảng 2. 86 Đoàn Thị Hoài Nam Bảng 2. Hình thái khuẩn lạc phân lập từ nem chua Chủng phân lập Hình thái khuẩn lạc L1 Tròn, nhỏ, trắng đục, nhẵn bóng L2 To, hình bầu dục, trắng đục, nhẵn bóng L3 To, tròn, trắng sữa, nhẵn bóng, mép lồi lõm L4 Nhỏ, tròn, trắng sữa, ăn sâu vào thạch L5 Nhỏ, tròn, trắng đục, lồi nhiều L6 To, bầu dục, trắng đục, lồi ít L7 Nhỏ, tròn, trắng đục, ăn sâu vào thạch L8 To, tròn, nhẵn bóng, lồi ít L9 Nhỏ, bầu dục, mép lồi lõm, ăn sâu vào thạch Kiểm tra khả năng sinh acid lactic của các chủng bằng cách nuôi cấy chấm điểm 9 chủng (từ L1-L9) trên môi trường thạch MRS-CaCO3. Hình 1. Khả năng sinh acid lactic của các chủng phân lập Bảng 3. Đường kính vòng phân giải CaCO3 của các chủng Chủng Đặc điểm L1 Xuất hiện vòng phân giải, D = 2 cm L2 Xuất hiện vòng phân giải, D = 4 cm L3, L4, L5, L6 Không xuất hiện vòng phân giải L7 Xuất hiện vòng phân giải, D = 6 cm L8 Xuất hiện vòng phân giải, D = 2,5 cm Chủng L7 được phân lập trên môi trường riêng biệt MRS dành cho vi khuẩn lactic, mang các đặc điểm khuẩn lạc của vi khuẩn lactic, chúng có khả năng sinh acid lactic mạnh nhất nên chủng L7 có khả năng là vi khuẩn lactic. 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên khả năng sinh acid lactic và enzyme protease Khảo sát điều kiện tối ưu bao gồm nhiệt độ nuôi cấy (25°C, 30°C và 37°C) và thời gian (16h, 24h, 32h, 48h, 60h và 72h) mà tại đó chủng L7 có khả năng sinh acid lactic mạnh nhất và tiết nhiều enzyme protease nhất. Kết quả kiểm tra độ giảm pH trong môi trường MRS lỏng theo thời gian và nhiệt độ được thể hiện như sau: Hình 2. Sự biến đổi pH của dịch chiết enzyme theo thời gian nuôi cấy ở 25°C, 30°C và 37°C Vi khuẩn lactic được chọn lựa phân lập do chúng có đặc điểm sinh acid lactic có thể dùng để thay thế cho dung dịch acid trong vai trò khử khoáng. Bên cạnh đó, nem chua làm từ nguồn nguyên liệu có protein của động vật nên có thể chủng vi khuẩn phân lập được sẽ có thêm khả năng sinh ra enzyme protease. Trong điều kiện nuôi cấy trên môi trường MRS lỏng, pH = 6,5, chủng vi khuẩn phân lập có khả năng sinh acid lactic rất mạnh, tối ưu nhất ở 30°C sau 48h nuôi cấy, pH giảm từ 6,5 xuống 3,6. Sau đó, khả năng sinh acid lactic giảm dần do pH thấp ức chế ngược lại sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn [4]. Bằng phương pháp đục lỗ thạch trên môi trường Casein-aga, chứng tỏ chủng vi khuẩn này còn có hoạt tính sinh enzyme protease ngoại bào nhưng không cao. Hình 3. Vòng phân giải casein trên môi trường Casein-aga của dịch chiết enzyme sau 48h nuôi cấy ở 30°C và 37°C 3.5. Kết quả nhân giống và thu nhận dịch enzyme thô Tiến hành nhân giống sản xuất ở 30°C, sử dụng 10% thể tích giống cấp 1 bổ sung vào môi trường MRS có chứa 40% da cá hồi xay nhuyễn theo khối lượng. Khảo sát khả năng sinh acid lactic và enzyme protease của chủng vi khuẩn theo thời gian. Thu nhận dịch chiết enzyme bằng cách ly tâm dịch khuẩn ở tốc độ 6.000 vòng/phút trong 15 phút. Hình 4. Giá trị pH, đường kính vòng thủy phân thu được sau 24h, 48h, 72h và 96h nuôi cấy Hình 5. Vòng thủy phân của dịch chiết enzyme trên môi trường Casein-aga sau 24h, 48h, 72h và 96h nuôi cấy ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1 87 Môi trường nhân giống sản xuất ngoài thành phần chính là MRS lỏng còn có 40% khối lượng là da cá xay nhuyễn, giúp giảm lượng môi trường MRS sử dụng đồng thời là nguồn cơ chất cảm ứng tăng khả năng sinh enzyme protease của chủng vi khuẩn phân lập được. Kết quả cho thấy, môi trường nhân giống sản xuất này cũng rất phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Khả năng sinh acid lactic trong môi trường sản xuất này có kết quả tương tự như trên môi trường MRS riêng biệt, pH thấp nhất đạt 3,63 sau 48h nuôi cấy. Đặc biệt, trong môi trường này, khả năng sinh enzyme protease ngoại bào của vi khuẩn tăng lên, thể hiện ở đường kính vòng thủy phân đo được D – d = 9,5 (mm). 3.6. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử protein và khử khoáng trên da cá hồi 3.6.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết enzyme bổ sung và thời gian lên quá trình khử protein và khử khoáng Tỷ lệ dịch chiết khảo sát lần lượt là 10%, 20% và 30% theo thể tích ở 30°C tại các khoảng thời gian là 2h, 4h, 6h và 8h. Mỗi tỷ lệ bổ sung, tiến hành xác định các chỉ tiêu: Hàm lượng protein hòa tan, hàm lượng khoáng, hàm lượng chất béo, hiệu suất thu hồi gelatin [7]. Bảng 4. Kết quả đo các chỉ tiêu dưới ảnh hưởng của tỷ lệ dịch enzyme bổ sung và thời gian xử lý Mẫu Hàm lượng protein hòa tan (µg/ml) Hàm lượng tro hòa tan (%) Hàm lượng chất béo (%) Hiệu suất thu nhận gelatin (%) 2h 10% 162,3 ± 3,32 0,062 ± 0,0015 5 34,10 20% 248,22 ± 1,79 0,039 ± 0,002 4 30,41 30% 276,12 ± 4,34 0,061 ± 0,003 5 31,48 4h 10% 186,96 ± 2,27 0,058 ± 0,006 6 24,21 20% 265,08 ± 2,80 0,040 ± 0,003 5 20,93 30% 276,96 ± 3,98 0,047 ± 0,006 4 22,61 6h 10% 189,42 ± 3,70 0,028 ± 0,001 6 20,06 20% 286,64 ± 2,02 0,020 ± 0,003 6 20,78 30% 305,76 ± 3,03 0,028 ± 0,003 4 22,04 8h 10% 163,14 ± 2,17 0,030 ± 0,002 6 23,62 20% 248,64 ± 1,46 0,020 ± 0,001 4 26,81 Tỷ lệ dịch enzyme sử dụng là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến quá trình thủy phân. Tỷ lệ dịch enzyme thấp thì không đủ nồng độ để loại protein và loại khoáng, nếu quá cao thì không hiệu quả kinh tế. Do đó, nghiên cứu tiến hành khảo sát tỷ lệ dịch enzyme bổ sung từ 10%, 20% và 30%. Chất béo ảnh hưởng đến chất lượng gelatin thành phẩm do đó việc loại khoáng, loại béo trong nguyên liệu cũng được quan tâm. Nghiên cứu này còn xác định hiệu suất thu hồi gelatin ở các điều kiện khảo sát khác nhau để xem xét ứng với các điều kiện nghiên cứu cụ thể có làm tổn hao lượng colagen trong da, từ đó làm giảm hiệu suất thu nhận gelatin thành phẩm hay không. Kết quả cho thấy mẫu xử lý với tỷ lệ dịch enzyme bổ sung 30% theo khối lượng sau 6h xử lý cho hiệu quả tốt nhất. Sau 6h, khả năng loại khoáng và loại protein bắt đầu chậm và môi trường xử lý bắt đầu xuất hiện mùi hôi của quá trình thối rữa. 3.6.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình khử protein và khử khoáng Collagen dễ dàng bị biến tính và hòa tan thành gelatin ở nhiệt độ cao [2], do đó, để hạn chế tổn thất gelatin, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ (10°C, 20°C, 30°C và 40°C) đến khả năng khử protein và khử khoáng của dịch enzyme. Các chỉ tiêu đánh giá tương tự như trên. Bảng 5. Kết quả đo các chỉ tiêu dưới ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ (°C) Hàm lượng protein hòa tan (µg/ml) Hàm lượng tro hòa tan (%) Hàm lượng chất béo (%) Hiệu suất thu hồi gelatin (%) 10 250,28 ± 1,52 0,0282 ± 0,003 5 34,81 20 252,86 ± 2,99 0,0278 ± 0,002 6 32,42 30 298,99 ± 1,48 0,0280 ± 0,002 5 22,37 40 316,28 ± 0,91 0,0283 ± 0,00015 6 15,66 Ở 10°C và 20°C, khả năng loại protein trong mẫu thấp hơn ở hai mức nhiệt độ còn lại và khi sử dụng nước ấm để trích ly gelatin thì sản phẩm gelatin thu được sẽ chứa thêm một lượng protein còn sót chưa thủy phân, làm tăng hiệu suất thu hồi nhưng lại giảm chất lượng sản phẩm. Ở nhiệt độ khảo sát 40°C, mặc dù một lượng lớn protein hòa tan (316,28 µg/ml) thu nhận được trong dịch thủy phân chứng tỏ nhiệt độ này dịch enzyme có hoạt tính loại protein rất tốt nhưng hiệu suất gelatin thu nhận được rất thấp, chứng tỏ ở nhiệt độ xử lý này, bên cạnh loại bỏ protein không phải collagen, một phần collagen trong da cá còn bị biến tính và hòa tan trong dịch xử lý. Do vậy, chọn xử lý ở 30°C, nhiệt độ này vừa đảm bảo mục đích khử protein, khử khoáng, vừa đảm bảo hiệu suất của sản phẩm cũng như tính kinh tế trong điều chỉnh nhiệt độ. 3.7. Kết quả so sánh gelatin sản xuất bằng phương pháp sinh học và phương pháp hóa học Da cá sau khi xử lý bằng dịch enzyme sẽ được rửa sạch bằng nước và tiến hành trích ly như ở phương pháp hóa học. Sản phẩm gelatin sản xuất bằng con đường sinh học được so sánh với gelatin sản xuất bằng phương pháp hóa học cho kết quả như sau: Bảng 6. Bảng so sánh chỉ tiêu chất lượng giữa gelatin sản xuất bằng phương pháp sinh học và hóa học Chỉ tiêu Sản phẩm gelatin sinh học Sản phẩm gelatin hóa học Tiêu chuẩn Anh Hàm lượng tro hòa tan (%) 0,028 ± 0,002 0,017±0,003 ≤ 2% Hàm lượng protein hòa tan (µg/ml) 298,99±1,48 618,1±5,8 - Hàm lượng béo (%) 5 3,75 - Độ nhớt của dung dịch gelatin 1% (Cst) 5,2±0,03 5,0 ±0,02 5 – 6,5 pH của dung dịch gelatin 1% 6,35±0,01 3,84±0,01 3,8 – 7 Độ ẩm (%) 9,8±0,12 10,27± 0,2 ≤ 16% Mặc dầu khả năng khử protein và khử khoáng của dịch chiết enzyme thấp hơn so với việc dùng hóa chất nhưng kết quả cho thấy chất lượng gelatin thu được bằng phương pháp sinh học tương tự như gelatin hóa học và đều nằm 88 Đoàn Thị Hoài Nam trong tiêu chuẩn chất lượng của Anh. Trong phương pháp hóa học, NaOH là chất có hoạt tính khử protein mạnh, trong khi đó, phương pháp sinh học chỉ sử dụng dịch enzyme từ nuôi cấy vi khuẩn lactic có hoạt tính sinh enzyme protease thấp nên khả năng loại protein trong da cá không cao. Nếu xét về khả năng khử khoáng, chủng vi khuẩn lactic phân lập được có hoạt tính sinh acid lactic mạnh nên khi sử dụng dịch enzyme thì khả năng loại khoáng trong da cá rất tốt, không có sự chệnh lệch đáng kể khi so sánh với phương pháp hóa học. Độ nhớt là một trong những yếu tố quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của gelatin. Sản phẩm gelatin sản xuất theo con đường sinh học cho sản phẩm có độ nhớt cao hơn so với phương pháp hóa học. pH của gelatin sinh học là 6,35 chứng tỏ đây là gelatin loại B, còn của phương pháp hóa học thì cho pH = 3,84 là gelatin loại A. Gelatin loại A thường có độ nhớt và độ bền gel thấp hơn so với gelatin loại B khi ở cùng một điều kiện tạo gel. Tuy nhiên cả hai sản phẩm gelatin đi từ 2 phương pháp sản xuất ở trên đều có các chỉ tiêu đánh giá nằm trong khoảng chỉ tiêu chất lượng đánh giá theo tiêu chuẩn Anh. 4. Kết luận Nghiên cứu đã xác định được nguyên liệu da cá ban đầu có độ ẩm là 67,09%, hàm lượng chất béo 9%, lượng tro toàn phần 1,2%, protein tổng số là 22,2% Trong nghiên cứu này, để sản xuất gelatin bằng phương pháp sinh học, tác giả đã phân lập được chủng vi khuẩn latic từ nem chua có khả năng sinh acid lactic mạnh và có khả năng sinh enzyme protease ngoại bào. Tác giả cũng đã khảo sát các điều kiện thích hợp cho quá trình khử khoáng và khử protein bằng dịch enzyme, theo đó tỷ lệ dịch enzyme bổ sung là 30% theo khối lượng, xử lý ở 30°C trong 6h, sản phẩm gelatin thu được cho chất lượng cao so với phương pháp hóa học. Với nghiên cứu này, có thể xây dựng quy trình sản xuất gelatin từ da cá hồi hoàn toàn bằng dịch enzyme vi khuẩn lactic, không cần phải sử dụng hóa chất, quá trình khử protein và khử khoáng được thực hiện trong cùng một bước, dịch thu được sau khi thủy phân có thể được sử dụng bổ sung làm thức ăn chăn nuôi và quá trình sản xuất thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, phương pháp sinh học vẫn còn tồn tại một số các hạn chế như thời gian thủy phân dài, tốn thời gian chuẩn bị dịch enzyme vi khuẩn và chưa xử lý triệt để màu và mùi của sản phẩm. Trong tương lai, tác giả tiếp tục nghiên cứu rút ngắn thời gian sản xuất, khắc phục màu và mùi của sản phẩm để hoàn thiện quy trình sản xuất tạo sản phẩm gelatin có chất lượng tốt hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] AOAC, Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists, Virginia, 2016. [2] Đỗ Minh Phụng, Đặng Văn Hiệp, Phân tích kiểm nghiệm sản phẩm thủy sản, Trường Đại học Thủy sản Nha Trang, 1997. [3] Jan Arne Arnesen, Asbjørn Gildberg, “Extraction and Characterisation of Gelatin from Atlantic Salmon (Salmo salar) skin”, Bioresour Technol, 98(1), 2007, pp. 53-57. [4] Mai Đàm Linh, Đỗ Minh Phương, Phạm Thị Tuyết, Kiều Hữu Ảnh, Nguyễn Thị Giang, “Đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn lactic phân lập trên địa bàn thành phố Hà Nội”, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 24, 2008, trang 221-226. [5] Nguyễn Quốc Duy, Nguyễn Hữu Hiếu, Nguyễn Phạm Trúc Nguyên, Lê Hồng Vân, Sản xuất Gelatin và ứng dụng, Báo cáo công nghệ chế biến thịt – thủy sản, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2010. [6] Nguyễn Văn Mùi, Thực hành hóa sinh học, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2001. [7] Ratnasari Ida, Yuwono Sudarminto Setyo, Nusyam, H. and Widjanark Simon Bambang, “Extraction and characterization of gelatin from different fresh water fishes as alternative sources of gelatin”, International Food Research Journal, 20(6), 2013, pp. 3085-3091 [8] Soottawat Benjakul, Phanat Kittiphattanabawon, Joe M. Regenstein, “Fish Gelatin”, Food Biochemistry and Food Processing, 21, 2012, pp. 388-405. [9] TCVN 4069, Kẹo, Xác định độ ẩm, 2009. [10] TCVN 3703, Thủy sản và sản phẩm thủy sản, Xác định hàm lượng chất béo, 2009. [11] TCVN 3705, Xác định tro hòa tan, 2009. (BBT nhận bài: 05/05/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 26/5/2018)