- Trang Chủ
- Ngư nghiệp
- Tối ưu hóa điều kiện thủy phân thu nhận peptide có hoạt tính liên kết canxi từ phụ phẩm cá tra (Pangasianodon hypophthalmus)
Xem mẫu
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN THU NHẬN PEPTIDE CÓ
HOẠT TÍNH LIÊN KẾT CANXI TỪ PHỤ PHẨM CÁ TRA
(Pangasianodon hypophthalmus)
Nguyễn Thị Hương Thảo1*, Đinh Thị Mến1, Trần Đức Vĩnh2, Võ Đình Lệ Tâm2
TÓM TẮT
Canxi là một chất khoáng cần thiết cho những chức năng sinh học trong cơ thể như dẫn truyền thần
kinh, co bóp cơ, đông máu và hỗ trợ cấu trúc của skeleton. Trong nhiều điều kiện, cơ thể không thể
hấp thu được lượng canxi từ thực phẩm do chúng bị kết tủa trong hệ thống tiêu hóa. Chính vì vậy,
việc phát triển các phương pháp tăng cường tính hòa tan của canxi nhằm giúp cải thiện đáng kể sự
hấp thu và đặc tính sinh học của chúng. Canxi hữu cơ được xem như nguồn thay thế tuyệt vời cho
canxi vô cơ. Mục đích của nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa những điều kiện thủy phân để thu nhận
peptide có hoạt tính liên kết canxi cao nhất từ phụ phẩm cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus).
Điều kiện thủy phân được tối ưu bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) với hoạt tính liên kết
canxi là hàm mục tiêu. Tỷ lệ enzyme 11,8U/g, nhiệt độ 41,8oC, thời gian thủy phân 108,26 phút ở
pH 8,0 được xác định là điều kiện thủy phân tối ưu bằng enzyme trypsin cho peptide có hoạt tính
liên kết canxi cao nhất 18,69 mg/g protein. Phương trình hồi quy cho thấy sự tương thích với thực
nghiệm và RSM chứng tỏ là một công cụ tối ưu hữu hiệu. Kết quả nghiên cứu cho thấy phụ phẩm
cá Tra là nguồn nguyên liệu thích hợp để thu nhận peptide liên kết calcium.
Từ khóa: bột đạm cá thủy phân, peptide có hoạt tính liên kết canxi, phương pháp bề mặt đáp ứng,
phụ phẩm cá tra, thủy phân bằng enzyme.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, việc sử dụng những
Lượng phụ phẩm trong quá trình chế biến enzyme hoạt động ở pH trung tính thường phổ
cá phi lê thường chiếm khoảng trên 60% bao biến hơn cả. Ở pH này sản phẩm protein thủy
gồm xương sống, nội tạng, da, vẩy, mỡ thừa, thịt phân có chất lượng và tính chất chức năng
vụn… Phần lớn nguồn phụ phẩm giàu protein tôt hơn. Một vài enzyme thường được dùng
này được thải bỏ và chế biến thành bột cá trong để sản xuất peptide sinh học như Alcalase,
khi nó có thể được gia tăng giá trị bằng cách Flavourzyme, Neutrase, Protamex, Trypsin,
chế biến thành đạm cá thủy phân (FPH) nhờ papain (Kristinsson và Rasco, 2000; Jung et al.,
vào quá trình thủy phân enzyme. Trong những 2006 a, b; Mahmoudreza et al., 2009; Amiza et
năm gần đây, hàng loạt những peptide có hoạt al., 2011; Charoenphun et al., 2013;…).
tính sinh học được thu nhận từ quá trình thủy Calcium là một khoáng chất cần thiết trong
phân phụ phẩm quá trình chế biến cá phi lê hay cơ thể con người, nó đóng vai trò quan trọng
từ thủy sản. Những hiểu biết về tính chất và cơ trong cấu tạo hệ khung xương và duy trì tính
chế tác dụng của peptide đã làm cho nó ngày ổn định của các quá trình sinh lý trong cơ thể.
càng nhận được nhiều sự quan tâm. Peptide Tuy nhiên, khoảng 70% lượng calcium từ khẩu
có hoạt tính sinh học thường được thu nhận phần tạo phức không tan với các sulfate, oxalate,
bằng cách thủy phân protein bằng các enzyme phosphate trong ruột; dạng calcium này không
từ vi sinh vật, thực vật hay enzyme tiêu hóa. được cơ thể hấp thu mà bị đào thải ra ngoài theo
1. Trung tâm Công nghệ thức ăn và sau thu hoạch thủy sản - Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2
* Email: nthuongthao@yahoo.com
2. Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh.
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016 111
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
phân. Lượng calcium còn lại tồn tại ở dạng ion Tra là sản xuất phi lê với tỷ lệ thu hồi phi lê từ
hoặc ở dạng liên kết hòa tan với các phân tử 30 – 35% do vậy lượng phụ phẩm của quá trình
hữu cơ nhỏ (bao gồm cả các peptide có trình tự sản xuất chính là rất lớn. Do đó việc nghiên cứu
amino acid đặc biệt); loại calcium này được cơ sản xuất peptide sinh học từ phụ phẩm cá Tra là
thể hấp thu qua thành ruột. Một số nghiên cứu một hướng đi mới và đúng đắn cho công nghiệp
(in vitro và in vivo) cho thấy các peptide từ thủy sản xuất và chế biến cá Tra. Sản phẩm thủy phân
sản có khả năng tăng cường khả năng hòa tan phụ phẩm cá Tra là bột peptide có ái lực cao
của các hợp chất chứa calcium và thúc đẩy sự với Ca là nguồn canxi hòa tan dùng làm nguồn
hấp thu calcium. Các peptide này được thu nhận cung cấp canxi khẩu phần cho con người đặc
từ nhiều nguồn nguyên phụ liệu thủy sản khác biệt những người không thể dung nạp sữa hay
nhau như xương cá Alaska Pollack (Jung et al., nhóm dân số nghèo không có khả năng bổ sung
2006a), xương cá hoki (Jung et al., 2007), phế sữa trong khẩu phần. Mục đích của nghiên cứu
phẩm tôm (Huang et al., 2011)… Hoạt tính liên này nhằm tối ưu hóa các điều kiện thủy phân
kết calcium của các peptide phụ thuộc vào trình phụ phẩm cá Tra bằng enzyme Trypsin (nhiệt
tự amino acid và hàm lượng của chúng có trong độ, thời gian, tỷ lệ enzyme) để thu nhận peptide
mẫu thử nghiệm. Các peptide này thường chứa có hoạt tính liên kết canxi cao nhất bằng phương
từ 3 đến 20 amino acid. Cơ chế liên kết calcium pháp bề mặt đáp ứng.
và khả năng tăng cường sự hấp thu calcium II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
của các peptide này đã được một số tác giả giải NGHIÊN CỨU
thích. Theo đó, một số phân đoạn peptide có khả 2.1. Nguyên liệu và hóa chất
năng tạo phức với calcium thông qua quá trình
Phụ phẩm cá Tra gồm đầu, xương sống, vây,
phosphoryl hóa (Jung et al., 2006a). Thêm
vẩy, đuôi được lấy tại nhà máy sản xuất phi lê cá
vào đó, nhiều nhà nghiên cứu đã chứng minh
Tra tại tỉnh Tiền Giang. Phụ phẩm được rửa sơ
protein hydrolysate từ thủy sản có những đặc
bộ bảo quản trong thùng cách nhiệt với đá vảy,
tính tương tự như các hormone và yếu tố
đưa về phòng thí nghiệm trong vòng 4 giờ sau
sinh trưởng có khả năng tăng cường sự hấp
đó chia nhỏ thành từng phần và bảo quản trong
thu calcium; các peptide này liên kết với các
tủ đông -20oC tới khi sử dụng. Trypsin (EC
receptor trên bề mặt tế bào xương (osteoclast) và
3.4.21.4) (Sigma) trích từ tụy tạng heo, hoạt tính
tham gia chủ yếu vào quá trình trao đổi calcium
1.000-1.500 BAEE đơn vị/mg bột đông khô.
thông qua việc làm giảm số tế bào xương. Ngoài
ra, các peptide này cũng có thể đóng vai trò như 2.2. Thành phần hóa học nguyên liệu
những chất mang giúp vận chuyển calcium qua Trước khi thủy phân nguyên liệu được đánh
màng tế bào. Như vậy, qua một số dẫn chứng ở giá thành phần hóa học dựa trên các chỉ tiêu:
trên có thể thấy rằng peptide từ thủy sản có khả hàm lượng protein tổng (TCVN 4328-1:2007);
năng liên kết với calcium và tăng cường sự hấp độ ẩm (TCVN 4326:2001); tro (TCVN 5105-
thu calcium. Điều này mở ra một triển vọng mới 90); béo (TCVN 4331:2007).
cho việc sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức 2.3. Thủy phân
năng giúp bổ sung calcium cho con người. Nguyên liệu được rã đông tự nhiên, cắt nhỏ
Ở nước ta hiện nay nghề nuôi và chế biến cá rồi xay bằng máy xay có lưới 5 mm, sau đó bổ
Tra ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long phát sung nước với tỷ lệ 1:1. Hỗn hợp được gia nhiệt
triển rất nhanh. Mặt hàng chế biến chính từ cá ở 95oC trong 10 phút để vô hoạt enzyme nội tại.
112 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Bổ sung enzyme Trypsin theo đơn vị hoạt tính phân. Thí nghiệm gồm 3 yếu tố ảnh hưởng (k)
được xác định bằng phương pháp Anson, M.L., với 20 nghiệm thức trong đó có 6 nghiệm thức
(1938). Tiến hành phản ứng thủy phân trong tại tâm với hàm mục tiêu (Y) là hoạt tính liên kết
bể điều nhiệt (Memmert WB14), pH phản ứng calcium của protein hydrolysate (mg/g protein).
được kiểm soát mỗi 15 phút bằng NaOH. Sau pH thủy phân tại pH tối ưu theo nhà sản xuất
mỗi lần lấy mẫu, dịch thủy phân được gia nhiệt enzyme Trypsin là 8,0. Các thông số của thí
10 phút ở 95oC để ngừng phản ứng enzyme. nghiệm tối ưu được trình bày trong Bảng 1.
Mẫu lấy ra được ly tâm ở 6000v/phút trong 10 Mối quan hệ giữa hoạt tính liên kết calcium
phút sau đó làm lạnh xuống 4oC để tách phần (Y, mg/g protein) và các yếu tố ảnh hưởng được
béo phía trên. Sau đó tiếp tục ly tâm lần thứ hai (X1 X2, X3) được mô tả bởi phương trình hồi quy
ở 8000v/phút trong 10 phút để loại phần rắn có dạng bậc 2 như sau:
không tan. Phần dịch trong được sấy đông khô.
Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 +
2.4. Thí nghiệm tối ưu hóa b13X1X3 + b23X2X3 + b11X12 + b22X22 + b33X33
Tiến hành nhằm tìm ra điều kiện của quá
Trong đó: b0, b1, b2, b3, b12, b13, b23, b11, b22,
trình thủy phân để hoạt tính liên kết calcium của
b33 là các hệ số của phương trình hồi quy.
protein hydrolysate đạt cao nhất. Kết quả của thí
nghiệm khảo sát (không trình bày) được chọn 2.5. Phương pháp xử lý số liệu
làm cơ sở để thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa.
Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Quá trình quy hoạch thực nghiệm và phân
Methodology - RSM) với phương án quay bậc tích thống kê số liệu thực nghiệm được thực
2 có tâm (cánh tay đòn α = 1,682) được áp dụng hiện với phần mềm Modde 5.0 (Umetrics AB)
để tối ưu hóa các điều kiện của quá trình thủy với mức ý nghĩa p < 0,05.
Bảng 1. Các thông số của ma trận tối ưu hóa
Biến mã hóa
Biến độc lập Kí hiệu
-1,682 (-) -1 0 +1 1,682 (+α)
Nhiệt độ ( C)
o
X1 31,59 35 40 45 48,41
Thời gian (phút) X2 69,54 90 120 150 170,46
Tỷ lệ enzyme
X3 6,63 8 10 12 13,36
(U/g protein)
2.6. Đánh giá khả năng liên kết với canxi 2.7. Xác định hàm lượng canxi
Thực hiện theo Jung et al, 2006. Hòa tan Cải tiến theo phương pháp Gitelman, 1967
1g bột protein thủy phân với dung dịch 10mM dựa trên nguyên tắc canxi tạo màu với thuốc
CaCl2 trong đệm 20mM sodium phosphate thử o-Cresolphthalein complexone trong dung
(pH 7.8). Khuấy 30 phút ở 25oC, duy trì pH dịch kiềm để tạo thành phức màu tím. Thêm
ở 7.8 bằng 6M HCl và 6M NaOH. Ly tâm ở 8-hydroxyquynoline vào để loại bỏ sự can
3500 vòng trong 20 phút, loại bỏ kết tủa. Xác thiệp của Mg và Fe. Đo độ hấp thu dung dịch
định lượng canxi trong mẫu sau khi lọc và hàm tại 570nm bằng máy quang phổ tử ngoại khả
lượng protein để suy ra lượng canxi liên kết với kiến UV- VIS (Shimadzu 1800) với dung dịch
peptide (mg/g protein). CaCO3 làm dung dịch chuẩn.
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016 113
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
2.8. Hàm lượng protein hòa tan: phương Bảng 2. Thành phần hóa học của phụ phẩm cá
pháp so màu với thuốc thử Folin-phenol tra (theo chất khô)
(Lowry et al., 1951) sử dụng bovine serum Chỉ tiêu Kết quả (%vck)
albumin làm chất chuẩn. Protein 33,88 ± 0,14
Lipid 50,14 ± 1,90
III. KẾT QUẢ Tro 15,83 ± 0,65
3.1. Thành phần hóa học 3.2. Tối ưu hóa quy trình thủy phân
Nguyên liệu phụ phẩm cá Tra dùng để thu Dựa vào những thí nghiệm khảo sát, giá trị
peptide được đánh giá thành phần hóa học, kết tâm của quá trình thủy phân bằng Trypsin được
quả trình bày trong Bảng 2. chọn tại pH 8,0, thời gian 120 phút, nhiệt độ
Độ ẩm của phụ phẩm cá Tra khoảng 58,5%. 40oC và tỷ lệ enzyme bổ sung 10U/g protein.
Bảng 2 cho thấy hàm lượng protein, lipid và tro Kết quả được trình bày trong bảng 3. Khả năng
trong phụ phẩm lần lượt là 33,88%, 50,14% và liên kết canxi của peptide đạt được trong 20 thí
15,83% theo chất khô. nghiệm từ 12,68 đến 19,49 mg/g protein.
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa
STT Ma trận thiết kế Giá trị khảo sát Ythực nghiệm Ydự đoán
Nhiệt độ Thời gian Tỷ lệ enzyme (mg/g (mg/g
X1 X2 X3
(oC) (phút) (U/g) protein) protein)
1 -1 -1 -1 35 90 8 12,6785 13,4216
2 1 -1 -1 45 90 8 16,8606 16,1704
3 -1 1 -1 35 150 8 15,031 15,8060
4 1 1 -1 45 150 8 13,6914 14,7684
5 -1 -1 1 35 90 12 14,6351 14,3550
6 1 -1 1 45 90 12 17,4951 17,5737
7 -1 1 1 35 150 12 16,1207 17,2772
8 1 1 1 45 150 12 15,4506 16,7095
9 -1.682 0 0 31.59 120 10 13,4303 13,4420
10 1.682 0 0 48.41 120 10 15,9475 15,2764
11 0 -1.682 0 40 69.54 10 16,8147 15,4827
12 0 1.682 0 40 170.46 10 16,0886 16,7612
13 0 0 -1.682 40 120 6.63 16,1271 16,0313
14 0 0 1.682 40 120 13.36 18,9875 18,4488
15 0 0 0 40 120 10 18,1642 18,3379
16 0 0 0 40 120 10 18,1276 18,3379
17 0 0 0 40 120 10 17,9326 18,3379
18 0 0 0 40 120 10 19,4972 18,3379
19 0 0 0 40 120 10 17,9431 18,3379
20 0 0 0 40 120 10 19,1007 18,3379
114 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Từ kết quả thí nghiệm tối ưu hóa, giải bài Y= 18,488 + 0,678X1 + 0,751X2 -1,131X1X2
toán quy hoạch thực nghiệm cho hàm mục tiêu - 1,513X12 – 0,890X22 – 0,499X32
bằng phần mềm Modde 5.0, nhận được kết quả Kết quả phân tích ANOVA được trình bày
phương trình hồi quy của khả năng liên kết trong Bảng 4.
calcium theo các biến mã hóa như sau:
Bảng 4. Kết quả phân tích phương sai ANOVA của thí nghiệm tối ưu hóa
Hoạt tính liên kết
DF SS MS F p SD
calcium
(variance)
Total 20 5521,21 276,061
Constant 1 5449,1 5449,1
Total Corrected 19 72,1167 3,79562 1,94823
Regression 9 66,9191 7,43545 14,3054 0 2,7268
Residual 10 5,19765 0,519765 0,720947
Lack of Fit 5 2,96805 0,59361 1,3312 0,381 0,770461
(Model Error)
Pure Error 5 2,2296 0,44592 0,667772
(Replicate Error)
N = 20 Q2 = 0,634 Cond. no. = 3,5909
DF = 10 R2 = 0,928 Y-miss = 0
R2 Adj. = 0,863 RSD = 0,7209
Trong đó R2: hệ số xác định; SS: tổng bình Q 2 là độ biến thiên ảo. Giá trị R2 = 0,928
phương (sum of squares); DF: bậc tự do (degree > 0,8; Q2 = 0,634 > 0,5 và |R2 –Q 2| ∈
of freedom); MS: trung bình bình phương [0,2 -0,3] thỏa yêu cầu của quá trình tối ưu
(mean square); F: F-value. Giá trị F có độ tin hóa cho thấy các giá trị hồi quy là có ý nghĩa
cậy ở 95%. và mô hình là đáng tin cậy (Eriksson et al.,
Dựa vào phân tich ANOVA ta thấy kết 2000). Giá trị p của phân tích “lack of fit” là
quả có ý nghĩa về mặt thống kê (P0,05 cho thấy phương trình hồi quy
ở mức tin cậy là 95%. Hai giá trị Q2 và tương ứng với thực nghiệm. Phương trình
R2 cho biết mức độ tin cậy của mô hình hồi quy được biểu diễn lên không gian ba
thí nghiệm, R2 là độ biến thiên thực, còn chiều và bề mặt đáp ứng trong Hình 1.
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016 115
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Hình 1. Ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và tỷ lệ enzyme đến hoạt tính liên kết canxi của
peptide biểu diễn trong không gian ba chiều (trái) và hình chiếu bề mặt đáp ứng xuống
mặt phẳng (phải).
IV. THẢO LUẬN
Theo nghiên cứu của Amiza et al. (2011) thô của nguyên liệu chính là hàm lượng thu hồi
thì các thành phần protein, lipid và tro tương tối đa protein hydrolysate có thể đạt được.
ứng là 25,02%, 68,21% và 7,08% ở phụ phẩm Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của yếu tố
của silver catfish (Pangasius sp.). Như vậy có nhiệt độ và thời gian trong quá trình thủy phân
thể thấy phụ phẩm cá Tra có hàm lượng protein cho thấy hoạt tính liên kết calcium đạt cực đại
khá cao thích hợp để thu hồi peptide sinh học. khi tăng đồng thời nhiệt độ đến 40oC, thời gian
Theo Muyonga et al. (2004), hàm lượng protein đến 115 phút và sẽ giảm xuống khi tiếp tục
116 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
tăng nhiệt độ và thời gian. Và điều này cũng trypsin, pepsin, flavourzyme và protamex. Kết
xảy ra tương tự khi khảo sát sự ảnh hưởng của quả là peptide thu được từ quá trình thủy phân
cặp yếu tố tỷ lệ enzyme với thời gian và cặp tỷ protein bằng trypsin có hoạt tính cao nhất trong
lệ enzyme với nhiệt độ. Điều này có thể được năm enzyme và đạt 0,294 mmol Ca/g protein
giải thích là khi mức độ thủy phân thấp các (hay 11,76 mg Ca/g protein).
peptide có khả năng liên kết với calcium được Khả năng liên kết canxi của peptide
giải phóng ra không đáng kể, theo thời gian khi phụ phẩm cá tra thủy phân bằng Trypsin là
mức độ thủy phân tăng dần hoặc ở các điều kiện 18,84mg/g protein cao hơn khi so với phụ
nhiệt độ và tỷ lệ enzyme tối ưu, mức độ thủy phẩm tôm 11,76 mg/g protein (Huang G et al.,
phân tăng các peptide có hoạt tính này được giải 2011a), thấp hơn khi so với protein thủy phân
phóng ra nhiều hơn dẫn đến hoạt tính liên kết từ đậu nành 66,9mg/g proetin ( Bao XL et al.,
canxi tăng dần và đạt cực đại. Tuy nhiên, khi 2007), protein dịch plasma huyết heo 50mg/g
protein bị thủy phân sâu sắc thì các peptide sẽ bị protein (Song K.B và Lee S.H, 2009), hoki
enzyme phân cắt nhỏ hơn làm thay đổi cấu trúc frame 49mg/g protein (Jung W.K và Kim S.K,
và thành phần acid amin, kết quả là làm cho khả 2007) và thấp hơn so với nghiên cứu của C. X.
năng liên kết với calcium giảm xuống (Jung et Thuy và ctv., (2014) khi thủy phân phụ phẩm
al., 2006b). cá Tra bằng Alcalase thu được peptide có hoạt
Điều kiện tối ưu cho quá trình được xác tính 27,03mg/g. Tuy nhiên đây là hoạt tính của
định bằng phần mềm MODDE 5.0 cho thấy dịch peptide thô chưa qua tinh sạch. Hoạt tính
điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân là tại này sẽ được tăng lên đáng kể trong các công
nồng độ E/S 11,8U/g, nhiệt độ là 41,8oC và thời đoạn tinh sạch sau này. Kết quả này bước đầu
gian là 108,26 phút thì hoạt tính liên kết calcium cho thấy phụ phẩm cá Tra là một nguồn hợp lí
của peptide là 18,84 (mg/g protein). Để kiểm cho sản xuất peptide liên kết canxi.
chứng tính chính xác của giá trị nhận được từ
V. KẾT LUẬN
phương trình hồi quy, tiến hành 3 thí nghiệm lặp
lại độc lập dựa trên giá trị thời gian, nhiệt độ, tỷ Nghiên cứu cho thấy phụ phẩm cá tra có
lệ enzyme tương tự thu được hoạt tính liên kết thể sử dụng thành công để sản xuất bột peptide
canxi là 18,69 ± 0,58 (mg/g). Kết quả này gần liên kết calcium. Điều kiện thủy phân như pH,
với kết quả dự đoán từ phương trình hồi quy thời gian, nhiệt độ, hàm lượng enzyme được tối
nêu trên. So sánh với Huang và ctv., (2011a), tác ưu hóa thành công bằng RSM. Tại điều kiện tối
giả đã tối ưu quá trình thu nhận peptide có hoạt ưu thời gian thủy phân là 108,26 phút nhiệt độ
tính liên kết calcium từ phụ phẩm của quá trình 41,8oC, tỷ lệ E/S 11,8U/g, pH 8,0 mức độ liên
chế biến tôm bằng năm loại enzyme là alcalase, kết canxi đạt cực đại là 18,69 (mg/g protein).
TÀI LIỆU THAM KHẢO Bhaskar, N. and Mahendrakar, N.S., 2008.
Optimization of enzymatic hydrolysis of visceral
Amiza, M.A., Ashikin, N., S., and Faazaz, A.L., 2011.
waste proteins of Catla (Catla catla) for preparing
Optimization of enzymatic protein hydrolysis from
protein hydrolysate using a commercial protease.
silver catfish (Pangasius sp.) frame, International
Bioresource Technology 99(10): 4105-4111.
Food Research Journal, Vol 18: p.751-757.
C. X. Thuy, T. B. Lam, K. Mc. Commick, 2014. Optimizing
Bao, X.L., M.Song, J.Zhang, Y.Chen and S.T.Guo,
of Nano-filtration to obtain fish protein isolate (FPI)
2007. Calcium-binding ability of soy protein
from Pangasius hypophthalmus byproducts with
hydrolysates. Chin. Chem. Lett., 18: 1115-1118.
calcium-binding bio-activity. Global Journal of
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016 117
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Agricultural Research. Vol.2, pp. 11-21. Food Chemistry (61): 7537-7544.
Charoenphun, N., Cheirsilp, B., Sirinupong, N., Madamba, P.S.,2002. The response surface
Youravong, W., 2013. Calcium-binding peptides methodology: An application to optimize
derives from tilapia (Oreochromis niloticus) protein operation of selected agriculture crops. LWT Food
hydrolysate. Eur Food Res Tech 266:57-63. Science and Technology 35: 584-592.
Choi, D.W., Lee, J.H., Chun, H.H., Song, K.B., 2012. Mahmoudreza, O., Majid, T., Ali, M., barbara,R.,
Isolation of Calcium – binding Peptide from Abbas, E.M., 2009. Optimization of enzymatic
Bovine Serum Protein Hydrolysates. Food Sci. hydrolysis of visceral waste proteins of beluga
Biotechnol. 21 (6): 1663-1667. sturgeon Huso huso using Alcalase.
Eriksson L., Johansson E., Kettaneh N., Wikstrom Motamedzadegan A., Davarniam B., Asadi G.,
C., Wold S., (2000). Design of experiments- Abedian A., Ovissipour M., 2010. Optimization of
Principles and applications, Umetrics. 329p. enzymatic hydrolysis of yellowfin tuna Thunnus
Gitelman. H.J.,1967. An Improved Automated albacares viscera using Neutrase. International
Procedure for the Determination of Calcium in Aquatic Research, Vol 2: p. 173-181.
Biological Specimens. Analytical Biochemistry Muyonga,J.H., Colec,C.G.B., Duodub,K.G., 2004.
(18):521-531. Extraction and physicochemical characterisation
Huang. G.R., Ren L., Jiang J.X., 2011a. Purification of a of Nile perch (Lates niloticus) skin and bone
histidine containing peptide with calcium binding gelatine. Food Hydrocolloids8:581-592.
activity from shrimp processing byproducts Nilsang, S., Lertsiri, S., Suphantharika, M. and
hydrolysate. Eur Food Res Tech 232:281-287. Assavanig, A. 2005. Optimization of enzymatic
Huang G, Ren Z, Jiang J, Chen W., 2011b. Preparation hydrolysis of fish soluble concentrate by
and Characteristic of Iron –Binding Peptides commercial protease. Journal of Food Engineering.
from Shrimp Processing Discards Hydrolysates. 70: 571-578.
Advance Journal of Food Science and Technology Normah, I., Jamilah, B., Saari, N. and Che Man Yaakob,
3(5): 348-354. B. 2005. Optimization of hydrolysis conditions
Huang.G.R., Ren.Z.Y., Jiang J.X., 2014. Optimization for the production of threadfin bream (Nemipterus
of Hydrolysis conditions for Iron Binding peptides japonicus) hydrolysate by Alcalase. Journal of
production from shrimp processing byproducts. Muscle Foods 16: 87–102
American Journal of Food Technology 9(1): 49-55. See S.F., Hoo L.L., Babji A.S., Optimization of
Jung, W.K., Karawita R., Heo, S.J., Lee, B.J., Kim, enzymatic hydrolysis of Salmon (Salmo salar)
S.K., Jeon, Y.J., 2006a. Recovery of a novel Ca- skin by Alcalase, International Food Research
binding peptide from Alaska Pollack (Theregra Journal, Vol 18, 2011, p.1359-1365
chalcogramma) backbone by pepsinolytic Seung Hwan Lee and Kyung Bin Song, 2009. Isolation
hydrolysis. Process Biochem 41: 2097-2100. of a Calcium-binding Peptide from Enzymatic
Jung, W.K., Lee, B.J., Kim, S.K., 2006b. Fish- Hydrolysates of Porcine Blood Plasma Protein. J.
bone peptide increase calcium solubility and Korean Soc. Appl. Biol. Chem., 52(3), pp. 290-294.
bioavailability in ovariectomised rats. British Shahidi.F., Kamil.J.Y.A., 2001. Enzyme from fish and
Journal of Nutrition, 95: 124-128. aquatic invertebrates and their application in the
Jung, W.K., Kim, S.K., 2007. Calcium – binding food technology. Trends Food Sci.Technol. 12, pp
peptide derived from pepsinolytic hydrolysates 435-464
of hoki (Johnius belengerii) frame. Eur Food Res Slizyte.R., Rustad.T., Storro.I., 2005. Enzymatic
Tech 224:763-767. hydrolysis of cod (Gadus morhua) by-products:
Kristinsson, H. & Rasco, B. 2000. Biochemical and Optimization of yield and properties of lipid and
functional properties of Atlantic salmon (Salmo protein fractions. Process Biochemistry 40, 3680-
salar) muscle proteins hydrolyzed with various 3692.
alkaline proteases. J. Agric. Food Chem. 48, Song, K.B., Lee, S.H., 2009. Isolation of a Calcium-
657–666. binding Peptide from Enzymatic Hydrolysates
Kristinsson, H. & Rasco, B. 2002. Fish Protein of Porcine Blood Plasma Protein. J. Korean.Soc.
Hydrolysates and their potential use in the food Appl.Biol.Chem, 52(3):290-294.
industry. Won-Kyo Jung, Se-Kwon Kim, 2007. Calcium-binding
Lim, J.W., Kim, S.B., 2004. Calcium-binding Peptides peptide derived from pepsinolytic hydrolysates of
derived from Tryptic hydrolysates of Cheese hoki (Johnius belengerii) frame. Eur Food Res
whey protein. J. Korean.Soc.Appl.Biol.Chem. Technol, pp. 763–767.
Liu.F.R., Wang.L., Wang.R., Chen. Z.X., 2013. Wasswa, J., Tang, J. and Xiao, H.G. 2008. Optimization
Calcium-Binding Capacity of Wheat Germ Protein of the production of hydrolysates from Grass carp
Hydrolysate and Characterization of Peptide− (Ctenopharyngodon idella) skin using Alcalase®.
Calcium Complex. Journal of Agriculture and Journal of Food Biochemistry. 32: 460-473.
118 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016
- VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
APPICATION OF RESPONSE SURFACE METHODOLOGY TO OPTIMIZE
THE CALCIUM BINDING CAPACITY OF PROTEIN HYDROLYSATE FROM
TRA CATFISH (Pangasianodon hypophthalmus) BY-PRODUCTS
Nguyen Thi Huong Thao1*, Dinh Thi Men1, Tran Duc Vinh2, Vo Dinh Le Tam2
ABSTRACT
Calcium is an essential mineral nutrient required for biological functions in the body such as
nerve conduction, muscle contraction, blood coagulation and structural support of the skeleton. In
some case, the body is unable to absorb calcium from dietary food because of the precipitation of
insoluble calcium salts in the intestinal lumen. Therefore, the development of methods to enhance
the solubility of calcium can promote calcium absorption and improve its bioavailability. Organic
calcium has been proposed as superior alternative to inorganic calcium. The aim of this study was
optimize the enzymatic hydrolysis conditions for producing peptide with high calcium binding
capacity from tra catfish (Pangasianodon hypophthalmus) by-products. Hydrolysis conditions
were optimized by using a response surface methodology (RSM) with calcium-binding capacity
as response. An enzyme to substrate level of 11.8U/g, temperature of 41.8oC, the time of 108.26
minutes and pH of 8.0 were found to be the optimum conditions to obtain the highest calcium
binding capacity 18.69 mg/g protein using trypsin. The generated model showed a quadratic fit with
experimental data and RSM was also proven a great optimizing tool. The results suggested that tra
catfish by-products are a good source for producing calcium-binding peptides.
Keywords: calcium-binding peptide, enzymatic hydrolysis, fish protein hydrolysate, response
surface methodology, Tra catfish by-products.
Người phản biện: ThS. Lê Vịnh
Ngày nhận bài: 18/11/2015
Ngày thông qua phản biện: 18/12/2015
Ngày duyệt đăng: 25/12/2015
1. Research Center for Aquafeed nutrition and Fishery post-harvest Technology, Research Institute for Aquaculture No2.
* Email: nthuongthao@yahoo.com
2. HCMC University of Technology
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016 119
nguon tai.lieu . vn
