BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

TRƯƠNG THỊ MỘNG THU

NGHIÊN CỨU THU NHẬN PROTEIN TỪ PHỤ PHẨM
CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG
PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CẤP TRƯỜNG
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẦM
MÃ NGÀNH: 954.01.01

NĂM 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

TRƯƠNG THỊ MỘNG THU
MÃ SỐ NCS: P1120003

NGHIÊN CỨU THU NHẬN PROTEIN TỪ PHỤ PHẨM
CÁ LÓC (Channa striata) VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG
PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CẤP TRƯỜNG
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ NGÀNH: 954.01.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

PGS.TS. TRẦN THANH TRÚC
PGS.TS. LÊ THỊ MINH THỦY

NĂM 2023


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận án này, ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được sự
động viên, giúp đỡ và hỗ trợ thật quý báu từ các đơn vị và cá nhân trong cũng như ngồi
trường. Xin được bày tỏ lịng tri ân chân thành và sâu sắc.
Sau thời gian học tập và nghiên cứu, với sự giúp đỡ tận tình của q Thầy Cơ và
các bạn đồng sự, tơi đã hồn thành luận án tiến sĩ. Có được kết quả này, em xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến PGs. Ts. Trần Thanh Trúc và PGs. Ts. Lê Thị Minh Thủy, cảm
ơn hai Cô đã tin tưởng và nhận em thực hiện nghiên cứu sinh với hai Cơ. Chính nhờ sự
hỗ trợ, hướng dẫn tận tâm, cùng các kiến thức, kinh nghiệm vô cùng quý báu mà hai Cô
đã truyền đạt trong suốt tiến trình học tập đã giúp em thuận lợi thực hiện nghiên cứu.
Cảm ơn hai Cơ đã giúp em có được định hướng đúng đắn ngay từ ban đầu, kiểm tra,
đánh giá tiến độ thực hiện để giúp em có thể hoàn thành tốt luận án tiến sĩ.
Em xin gửi lời cảm ơn đến Gs. Nguyễn Văn Mười, Thầy đã đóng góp ý kiến nhằm
đưa ra các phương hướng thảo luận kết quả trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Em xin được gởi lời tri ân chân thành nhất đến tất cả quý Thầy Cô thuộc Bộ môn
Công nghệ thực phẩm – những người Thầy, người Cô luôn tận tâm truyền đạt kinh
nghiệm quý báu và niềm đam mê nghiên cứu, cũng như luôn luôn giúp đỡ em trong suốt
chặn đường nghiên cứu gian nan và khó nhọc.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ts. Trần Chí Nhân và Ts. Nguyễn
Nhật Minh Phương phụ trách công tác Sau đại học của Bộ môn Công nghệ thực phẩm,
Ban Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Ban chủ nhiệm Khoa Sau đại
học và quý Thầy Cô thuộc Khoa Sau đại học, Trường Đại học Cần Thơ đã luôn hỗ trợ,
giúp đỡ em trong quá trình học.
Đối với bản thân, Trường Đại học Cần Thơ là nơi gắn liền với bao kỷ niệm tuổi

trẻ, tình yêu và hoài bão, là nơi nâng bước em từ một sinh viên đến hiện tại là một
Nghiên cứu sinh. Đồng thời, là nơi gắn bó với sự nghiệp giảng dạy của mình. Xin cảm
ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho em trong
suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại Trường.
Em xin được gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực
phẩm, Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, quý Thầy Cô thuộc Khoa Khoa học và
Công nghệ Chế biến Thủy sản, Trường Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình
hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị, các bạn Nghiên cứu sinh ngành Cơng nghệ
Thực phẩm các Khóa 2020, 2021 các bạn sinh viên ngành Công nghệ Chế biến Thủy
sản khóa 43, 44, 45 làm việc tại phịng thí nghiệm Chế biến Thủy sản, Khoa Khoa học
và Cơng nghệ Chế biến Thủy sản, Trường Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ; Các bạn
sinh viên và nghiên cứu viên phịng thí nghiệm 1006 Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm,
i



TĨM TẮT
Phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng protein tương đối cao, là nguồn nguyên liệu rẻ
tiền và giàu dinh dưỡng. Việc xác định các thông số kỹ thuật và tối ưu hóa q trình thu
nhận protein từ đầu, da và vảy cá lóc bằng cơng nghệ enzyme và kỹ thuật chiết tách để
sản xuất các chế phẩm giàu protein như bột đạm thủy phân và collagen; đồng thời ứng
dụng các chế phẩm protein trong sản xuất sản phẩm bột súp rau củ và nước ép giàu
collagen đã được thực hiện là cần thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Từ
nghiên cứu đã thu được những kết quả như sau: (1) Nguyên liệu đầu cá lóc vẫn đảm bảo
chất lượng trong 3 tháng bảo quản lạnh đông ở -20±2°C thông qua các chỉ tiêu độ ẩm,
pH, PV, TVB-N và tổng vi khuẩn hiếu khí. Tuy nhiên, hiệu suất thủy phân (DH) bằng
alcalase, hiệu suất thu hồi protein (PR) cao và ổn định khi đầu cá lóc được bảo quản
lạnh đơng tối đa 2 tháng. Đầu cá lóc không tiền xử lý loại lipid trước khi thủy phân bằng
alcalase cho hiệu suất tách lipid, DH, PR và hàm lượng đạm amin (Naa) đều cao, có giá

trị tương ứng lần lượt là 78,4%; 38,5%; 48,7% và 11,6 g/L, trong khi hàm lượng đạm
ammoniac thấp 0,249 g/L. Bên cạnh đó, da cá lóc được tiền xử lý bằng dung dịch 0,1 M
NaOH trong 6 giờ thì hàm lượng protein cịn lại thấp là 24,5% với hiệu quả loại protein
phi collagen cao đạt 25,7%. Trong khi đó, vảy cá lóc được khử khống trong dung dịch
EDTA-2Na có nồng độ 0,8 M trong 24 giờ thì hàm lượng khống cịn lại thấp 1,99% và
hiệu quả khử khoáng lên đến 92,8%; (2) Quá trình thủy phân đầu cá lóc để thu hồi
protein hồn tồn có thể thực hiện với việc sử dụng flavourzyme và alcalase. Điều kiện
thủy phân bằng flavourzyme thích hợp nhất là nồng độ enzyme 120 U/g protein trong
thời gian thủy phân 30 giờ và nhiệt độ 50oC cho DH, PR và Naa cao tương ứng là 39,1%;
49,9% và 6,49 g/L. Trong khi đó, điều kiện thích hợp cho alcalase hoạt động là nồng độ
enzyme 40 U/g protein và thời gian thủy phân 30 giờ ở nhiệt độ 50oC với giá trị DH, PR
và Naa cao lần lượt là 40,8%; 50,2% và 13,0 g/L. Khi kết hợp đồng thời alcalase và
flavourzyme, điều kiện thủy phân đầu cá lóc tối ưu là ở nhiệt độ 56°C trong thời gian
30 giờ, pH 7 và nồng độ enzyme alcalase và flavourzyme kết hợp đồng thời là 179 U/g
protein cho DH, PR và Naa cao tương ứng là 50,29%; 65,43% và 13,09 g/L. Việc tối ưu
hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng cho thấy, có thể nâng cao khả năng thu hồi
protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase (nồng độ là 51 U/g protein) trước và
flavourzyme (nồng độ là 112 U/g protein) sau, vào thời điểm bổ sung flavourzyme là
8,5 giờ và thời gian thủy phân là 33 giờ cho giá trị DH, PR và Naa cao tương ứng là
53,05%; 66,68% và 14,01 g/L. Giá trị DH, PR và Naa cao nhất và vị đắng của dịch đạm
thủy phân thấp nhất (1,86 điểm), tổng hàm lượng amino acid và tổng hàm lượng amino
acid thiết yếu của bột đạm thủy phân cao nhất lần lượt là 80,59 g/100 g bột đạm và 24,56
g/100 g bột đạm khi protein từ đầu cá lóc được thủy phân theo trình tự bổ sung alcalase
trước và flavourzyme sau. Peptide có khối lượng phân tử nhỏ hơn 3 kDa chiếm 82,8%
với điểm cảm quan về vị đắng rất yếu là 1,42 điểm khi dịch đạm thủy phân từ đầu cá lóc
được lọc màng Amicon – Millipore với kích thước màng lọc 3 kDa. Để tiết kiệm chi phí
lọc màng, dịch đạm thủy phân khơng lọc màng có điểm cảm quan về vị đắng yếu 1,86
iii



điểm được sử dụng để sản xuất bột đạm thủy phân; (3) Sử dụng dung dịch 0,6 M acetic
acid để chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc trong thời gian 3 ngày cho hiệu suất
thu hồi collagen là 3,18% và màu sắc sáng với giá trị L* là 83,6. Bằng cách bổ sung
pepsin với nồng độ enzyme là 0,1% (pha trong dung dịch đệm 0,6 M acetic acid) trong
thời gian chiết tách 2 ngày có thể cải thiện hiệu suất thu hồi collagen lên đến 20,8% và
màu sắc sáng với giá trị L* là 87,9. Cả 2 mẫu collagen thành phẩm tốt nhất được chiết
tách bằng acetic acid và pepsin đều thuộc collagen loại I thông qua kết quả phân tích
điện di protein SDS-PAGE, hàm lượng amino acid và phổ FTIR, có độ hịa tan tốt ở pH
2 và nồng độ NaCl nhỏ hơn 0,4 M. Collagen được chiết tách bằng acetic acid có hàm
lượng imino acid (proline và hydroxyproline) là 22,6% và nhiệt độ biến tính là 35,78°C,
trong khi hàm lượng imino acid là 20% và nhiệt độ biến tính là 34,09°C đối với collagen
được chiết tách bằng pepsin. Collagen thành phẩm từ hỗn hợp da-vảy cá lóc chiết tách
bằng pepsin được thủy phân bằng alcalase với nồng độ enzyme là 2% trong thời gian
thủy phân là 3 giờ cho hiệu suất thu hồi collagen thủy phân và độ nhớt lần lượt là 98,6%
và 7,01 mPa.s; (4) Thời hạn sử dụng sản phẩm bột đạm thủy phân được dự đoán bằng
phương pháp gia tốc cho hạn sử dụng là 10,3 tháng ở điều kiện bảo quản là nhiệt độ
khơng khí 30oC và độ ẩm tương đối của khơng khí 70%. Sản phẩm bột súp rau củ đạt
giá trị cảm quan tốt (18,6 điểm) và cân bằng dinh dưỡng với hàm lượng protein, lipid,
carbohydrate và năng lượng cung cấp đạt lần lượt là 10,1%; 4,42%; 67,8% và 351,4
kcal/100 g, khi phối trộn 8% bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc và 24,9% bột kem béo
thực vật. Sản phẩm nước ép dâu tằm giàu collagen có điểm cảm quan, giá trị DPPH và
hàm lượng protein hòa tan cao với giá trị tương ứng lần lượt là 17,9 điểm; 60,1% và
26,5 mg/mL khi bổ sung 2% collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc vào nước ép.
Các kết quả nghiên cứu đã đóng góp dữ liệu khoa học về giải pháp tận dụng nguồn
protein từ phụ phẩm cá lóc để tạo các chế phẩm protein cũng như cho thấy khả năng
phát triển các sản phẩm thực phẩm từ chế phẩm protein.
Từ khóa: Alcalase, chiết tách, collagen, flavourzyme, phụ phẩm cá lóc, thủy phân.

iv



ASTRACT
Snakehead by-products with relatively high protein content are cheap resource and
nutritional materials. Therefore, determination of the technical parameters and
optimization of the protein recovery process from snakehead heads, skins sand scales
were conducted by using enzyme technology and extraction technique to produce richprotein products such as hydrolyzed protein powder and collagen. Simultaneously, the
application of rich-protein products in the production of vegetable soup powders and
rich-collagen juices has been performed very necessary, high scientific and practical
significance. Results achieved from the research have been summarized as following:
(1) Snakehead heads still maintained good quality within 3 months stored at -20±2oC
through moisture content, pH, PV, TVB-N and total aerobic bacteria. However, the
degree of hydrolysis (DH) by using alcalase and protein recovery (PR) were high and
stable as storing snakehead heads at -20±2oC for up to 2 months. Snakehead heads
weren’t pre-treatment to remove lipid before hydrolysing by using alcalase gave high
lipid removing efficiency, DH, PR and amino acid content (Naa) of 78.4%, 38.5%,
48.7% and 11.6 g/L, respectively whereas low ammonia content of 0.249 g/L. Besides,
pretreating fish skins in 0.1 M NaOH solution for 6 hours achieved low protein content
of 24.5% and non-collagen protein removement efficiency reached to 25.7%.
Meanwhile, low mineral content of 1.99% and high mineral removement efficiency of
92.8% when snakehead scales were demineralized in 0.8 M EDTA-2Na solution for 24
hours; (2) The hydrolysis of snakehead head for protein recovery was able to perform
by using flavourzyme and alcalase. The most suitable hydrolysis conditions for
flavourzyme with enzyme concentration of 120 U/g protein, hydrolysis time of 30 hours
and temperature of 50oC gave high DH, PR and Naa of 39.1 %, 49.9% and 6.49 g/L,
respectively. Meanwhile, the enzyme concentration of 40 U/g of protein and the
hydrolysis time of 30 hours at 50oC was suitable for alcalase to obtain high DH, PR and
Naa of 40.8%, 50.2% and 13.0 g/L, respectively. When combining alcalase and
flavourzyme with the optimum hydrolysis conditions for snakehead head at 56°C for 30
hours, pH 7, alcalase and flavourzyme concentration of 179 U/g protein achieved high
DH, PR and Naa of 50.29%, 65.43% and 13.09 g/L, respectively. The optimization by

the response surface method showed that it is possible to improve hydrolyzed protein
recovery from snakehead fish by adding alcalase (concentration of 51 U/g protein) first
and flavourzyme (concentration of 112 U/g protein) after, at the flavourzyme addition
time of 8.5 hours and hydrolysis time of 33 hours, which gave the high DH, PR and Naa
of 53.05%, 66.68% and 14.01 g/L, respectively. Snakehead heads were hydrolyzed by
adding alcalase first and flavourzyme after gave the highest DH, PR, Naa and lowest
bitter taste score in hydrolysate (1.86 points), the highest total amino acid and total
essential amino acid contents of 80.59 g/100 g powder and 24.56 g/100 g powder,
respectively. Peptides with molecular weight less than 3 kDa accounted for 82.8% with
a very weak bitter taste score of 1.42 points when protein hydrolysate from snakehead
v


heads was filtered with an Amicon - Millipore membrane with filter size 3 kDa. The
unfiltered protein hydrlysate with a weak bitter taste score of 1.86 points was used to
produce hydrolyzed protein powder (HPP) to save cost of membrane filtration; (3)
Collagen extraction from skins and scales mixtures of snakehead fish in 0.6 M acetic
acid solution for 3 days gave collagen yield of 3.18% and bright color with L* value of
83.6. Besides, extracting collagen from snakehead skins and scales mixtures in 0.1%
pepsin (preparing in 0.6 M acetic acid solution) for 2 days gave high collagen yield of
20.8% with light color (L*= 87.9). Both of collagen products producing by acetic acid
and pepsin were identified as type I collagen throught SDS-PAGE profile, amino acid
composition, FTIR and the maximal solubility at pH 2 and NaCl concentration < 0.4 M.
Collagen product producing by acetic acid had imino acid content (proline and
hydroxyproline) of 22.6% and denaturation temperature of 35.78°C, whereas imino acid
content of 20% and denaturation temperature of 34.09°C as collagen product producing
by pepsin. Hydrolyzing collagen from snakehead scale and skin mixtures by using
alcalase with enzyme concentration of 2% for 3 hours gave the highest hydrolyzed
collagen yield of 98.6% and viscosity of 7.01 mPa.s; (4) The shelf life of HPP was
predicted by accelerated shelf-life testing method (ASLT) of 10.3 months at storage

conditions such as storage temperature of 30oC and humidity of 70%. Application of
HPP from snakehead heads to produce vegetable soup powder with good sensory value
(18.6 points) and nutritional balance with protein, lipid, carbohydrate content and energy
of 10.1%; 4.42%, 67.8% and 351.4 kcal/100 g, respectively when mixing 8% HPP from
snakehead head and 24.9% vegetable fat cream powder. The rich-collagen mulberry
juice product had high sensory score, DPPH value and soluble protein content of 17.9
points, 60.1% and 26.5 mg/mL, respectively when adding 2% hydrolyzed collagen from
snakehead scale and skin mixtures into the mulberry juice. The research had contributed
to scientific data on the solution for utilizing protein sources from snakehead byproducts to produce protein products as well as showing the possibility of developing
food products from protein products.
Keywords: Alcalase, collagen, extraction, flavourzyme, hydrolysis, snakehead
by-products.

vi



MỤC LỤC
Tóm tắt ............................................................................................................................... iii
Astract ................................................................................................................................. v
Lời cam đoan .................................................................................................................... vii
Danh sách bảng................................................................................................................. xi
Danh sách hình ................................................................................................................. xi
Danh sách từ viết tắt ....................................................................................................... xv
Chương 1: Giới thiệu........................................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 2
1.2.1 Mục tiêu chung .................................................................................................. 2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể .................................................................................................. 2
1.3 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 2

1.4 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu ....................................................................... 3
1.5 Ý nghĩa của luận án .............................................................................................. 3
1.6 Điểm mới của luận án ........................................................................................... 3
Chương 2: Tổng quan tài liệu ........................................................................................ 4
2.1 Giới thiệu về cá lóc và phụ phẩm cá .................................................................... 4
2.1.1 Sơ lược về cá lóc (Channa striata).................................................................... 4
2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của thịt và phụ phẩm cá lóc ........................................ 5
2.1.3 Phụ phẩm cá trong quá trình chế biến ............................................................... 7
2.2 Nguyên lý các quá trình tiền xử lý phụ phẩm cá .................................................. 9
2.2.1 Quá trình tiền xử lý loại lipid từ phụ phẩm cá .................................................. 9
2.2.2 Quá trình xử lý loại các hợp chất phi collagen từ phụ phẩm cá ...................... 11
2.2.3 Q trình xử lý loại khống từ phụ phẩm cá ................................................... 12
2.3 Enzyme protease thương mại và ứng dụng thủy phân protein ........................... 13
2.3.1 Alcalase ........................................................................................................... 13
2.3.2 Flavourzyme .................................................................................................... 13
2.3.3 Hiệu suất thủy phân và hiệu suất thu hồi protein ............................................ 15
2.3.4 Đặc tính dinh dưỡng của bột đạm thủy phân từ phụ phẩm thủy sản ............... 15
2.3.5 Ứng dụng bột đạm thủy phân trong sản xuất sản phẩm thực phẩm ................ 17
2.4 Quá trình chiết tách collagen từ phụ phẩm cá .................................................... 18
2.4.1 Sơ lược về collagen ......................................................................................... 18
2.4.2 Quá trình chiết tách collagen ........................................................................... 19
2.4.3 Collagen thủy phân và ứng dụng trong sản xuất đồ uống giàu collagen ........ 21
2.5 Nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................................ 22
2.5.1 Nghiên cứu về thủy phân protein bằng protease ............................................. 22
2.5.2 Nghiên cứu về chiết tách collagen................................................................... 25
Chương 3: Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 27
3.1 Phương tiện nghiên cứu ...................................................................................... 27
viii



3.1.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm .................................................................... 27
3.1.2 Dụng cụ, thiết bị .............................................................................................. 27
3.1.3 Enzyme và hóa chất ......................................................................................... 28
3.2 Nguyên liệu và chuẩn bị nguyên liệu ................................................................. 29
3.2.1 Nguyên liệu...................................................................................................... 29
3.2.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm ................................................................................ 29
3.3 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 29
3.3.1 Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu ................................................ 29
3.3.2 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu ............................................................ 30
3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................... 31
3.4.1 Xác định thành phần hóa học của phụ phẩm cá lóc ........................................ 32
3.4.2 Nội dung 1: Xác định điều kiện tiền xử lý và trữ đơng phụ phẩm cá lóc ....... 32
3.4.3 Nội dung 2: Xác định điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng alcalase
và flavourzyme ......................................................................................................... 35
3.4.4 Nội dung 3: Nghiên cứu chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng acetic
acid và pepsin ........................................................................................................... 43
3.4.5 Nội dung 4: Khảo sát khả năng ứng dụng các chế phẩm protein từ phụ phẩm cá
lóc trong sản xuất sản phẩm thực phẩm ................................................................... 49
Chương 4: Kết quả và thảo luận
53
4.1 Thành phần khối lượng và hóa học của phụ phẩm cá lóc .................................. 53
4.2 Nghiên cứu điều kiện tiền xử lý và trữ đơng phụ phẩm cá lóc .......................... 54
4.2.1 Ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến chất lượng nguyên liệu và hiệu suất thu
hồi protein từ đầu cá lóc bằng alcalase ..................................................................... 54
4.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến khả năng khử protein
phi collagen từ da cá lóc ........................................................................................... 59
4.2.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm và nồng độ dung dịch EDTA-2Na đến khả năng
khử khống trên vảy cá lóc ....................................................................................... 61
4.3 Xác định điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc thích hợp bằng alcalase và
flavourzyme .............................................................................................................. 63

4.3.1 Ảnh hưởng của điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng flavourzyme 63
4.3.2 Ảnh hưởng của điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc bằng alcalase ....... 67
4.3.3 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng
thời alcalase và flavourzyme .................................................................................... 70
4.3.4 Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung flavourzyme trong q trình thủy phân
protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau ....... 78
4.3.5 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ
sung alcalase trước và flavourzyme sau ................................................................... 79
4.4 Nghiên cứu chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc.................................. 97
4.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ acetic acid đến khả năng chiết tách collagen từ hỗn hợp
da-vảy cá lóc ............................................................................................................. 97
ix


4.4.2 Ảnh hưởng của thời gian ngâm acetic acid đến khả năng chiết tách collagen từ
hỗn hợp da-vảy cá lóc ............................................................................................. 100
4.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ pepsin kết hợp với acetic acid đến hiệu suất thu hồi,
màu sắc và phổ FTIR của collagen chiết tách từ hỗn hợp da-vảy cá lóc ............... 102
4.4.4 Ảnh hưởng của thời gian ngâm pepsin đến hiệu suất thu hồi, màu sắc và phổ
FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc.......................................................... 104
4.5 Dự đoán thời hạn sử dụng bột đạm thủy phân và xác định tỷ lệ phối trộn bột đạm
thủy phân trong sản xuất bột súp rau củ ................................................................. 118
4.6 Sản xuất nước ép giàu collagen bổ sung collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá
lóc ..... ..................................................................................................................... 130
4.6.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ collagen thủy phân và loại nước ép đến chất lượng sản
phẩm nước ép giàu collagen ................................................................................... 130
4.6.2 Đề xuất quy trình sản xuất nước ép dâu tằm giàu collagen bổ sung collagen thủy
phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc................................................................................ 132
Chương 5: Kết luận và đề xuất .................................................................................. 134
5.1 Kết luận ............................................................................................................. 134

5.2 Đề xuất .............................................................................................................. 134
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 136
Phụ lục A: Phương pháp phân tích ........................................................................... 155
Phụ lục B: Thống kê ..................................................................................................... 164

x


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của thịt cá lóc (g/100 g) ở một số quốc gia .............5
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của phụ phẩm cá lóc .......................................................7
Bảng 2.3: Thành phần hóa học của bột đạm thủy phân từ phụ phẩm thủy sản .............16
Bảng 3.1: Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu ..............................................29
Bảng 4.1: Tỷ lệ phân bố các thành phần phụ phẩm cá lóc ............................................53
Bảng 4.2: Thành phần hóa học của đầu, da, vảy cá lóc.................................................53
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của thời gian trữ đông ở -20±2oC đến độ ẩm, PV, pH, TVB-N và
TVKHK của đầu cá lóc .................................................................................................55
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản lạnh đơng đầu cá lóc đến DH, PR, NNH3,
NNH3/NTS ........................................................................................................................56
Bảng 4.5: Ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý loại lipid đến hiệu suất tách lipid, DH,
PR, Naa, NNH3 .................................................................................................................57
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến hàm lượng protein còn
lại và hiệu quả loại protein phi collagen từ da cá lóc ....................................................60
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nồng độ EDTA-2Na và thời gian ngâm đến hàm lượng khống
cịn lại và hiệu quả khử khống từ vảy cá lóc ............................................................... 62
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ flavourzyme đến Naa, DH, PR ............................... 63
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng flavourzyme đến Naa, PR và DH 64
Bảng 4.10: Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân bằng flavourzyme đến Naa, PR và DH ......66
Bảng 4.11: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân bằng alcalase đến Naa, PR và DH .......69
Bảng 4.12: Ma trận quy hoạch thực nghiệm điều kiện thủy phân protein từ đầu cá lóc

khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme theo thiết kế Draper-Lin small composite
design ............................................................................................................................. 70
Bảng 4.13: Ảnh hưởng của các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu DH .71
Bảng 4.14: Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu PR.........71
Bảng 4.15: Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu Naa ........72
Bảng 4.16: Giá trị tối ưu của từng hàm mục tiêu với các điều kiện thủy phân thu hồi
protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme ........................... 74
Bảng 4.17: Giá trị tối ưu điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc .................77
Bảng 4.18: Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung flavourzyme đến Naa, PR, DH .............78
Bảng 4.19: Ma trận quy hoạch thực nghiệm điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu
cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau ....................................79
Bảng 4.20: Ảnh hưởng của các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hiệu
suất thủy phân (DH) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau ............80
Bảng 4.21: Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hiệu suất
thu hồi protein (PR) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau .............80
Bảng 4.22: Ảnh hưởng các nhân tố đến phương trình hồi quy hàm mục tiêu hàm lượng
đạm amin (Naa) theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau ....................81
xi


Bảng 4.23: Giá trị tối ưu của từng hàm mục tiêu với các điều kiện thủy phân thu hồi
protein từ đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau ............83
Bảng 4.24: Giá trị tối ưu điều kiện thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc theo trình tự
bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau ...................................................................86
Bảng 4.25: So sánh hiệu quả thủy phân bằng enzyme khác nhau .................................87
Bảng 4.26: Thành phần amino acid của sản phẩm bột đạm thủy phân thu được khi thủy
phân protein từ đầu cá lóc bằng enzyme khác nhau ......................................................90
Bảng 4.27: Tỷ lệ thu hồi (TLTH) protein và điểm vị của dịch đạm thủy phân theo kích
thước màng lọc ..............................................................................................................92
Bảng 4.28: Thành phần hóa học, vi sinh và kim loại nặng của bột đạm thủy phân từ đầu

cá lóc .............................................................................................................................. 96
Bảng 4.29: Ảnh hưởng của nồng độ acetic acid đến HSTH và màu sắc của collagen từ
hỗn hợp da-vảy cá lóc ....................................................................................................97
Bảng 4.30: Ảnh hưởng thời gian ngâm acetic acid đến HSTH và màu sắc collagen .100
Bảng 4.31: Ảnh hưởng của nồng độ pepsin đến HSTH và màu sắc của collagen ......102
Bảng 4.32: Ảnh hưởng của thời gian ngâm pepsin đến HSTH và màu sắc collagen .104
Bảng 4.33: HSTH, màu sắc và độ nhớt collagen được chiết tách bằng acetic acid và
pepsin ...........................................................................................................................106
Bảng 4.34: Thành phần amino acid của collagen chiết tách từ hỗn hợp da-vảy cá lóc
bằng acetic acid và pepsin ...........................................................................................108
Bảng 4.35: Chỉ tiêu chất lượng của collagen thành phẩm từ hỗn hợp da-vảy cá lóc ..114
Bảng 4.36: Ảnh hưởng của nồng độ alcalase và thời gian thủy phân collagen đến hiệu
suất thu hồi và độ nhớt của collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc..................115
Bảng 4.37: Ảnh hưởng của nồng độ alcalase và thời gian thủy phân collagen đến màu
sắc của collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc .................................................116
Bảng 4.38: Độ ẩm (%) của sản phẩm bột đạm theo thời gian bảo quản ở 3 mốc nhiệt độ
(30, 50, 70oC) và độ ẩm khơng khí 70% và 90% ........................................................118
Bảng 4.39: Aw của sản phẩm bột đạm thủy phân theo thời gian bảo quản ở 3 mốc nhiệt
độ (30, 50, 70oC) và độ ẩm khơng khí 70% và 90% ...................................................120
Bảng 4.40: Giá trị lnk ở ba mốc nhiệt độ (30, 50, 70oC) và độ ẩm khơng khí 70% và
90% ..............................................................................................................................123
Bảng 4.41: Kết quả dự đoán thời hạn sử dụng của bột đạm ở nhiệt độ khơng khí (30 và
4oC) và độ ẩm khơng khí (70 và 90%) ........................................................................124
Bảng 4.42: Cảm quan, độ nhớt và hàm lượng protein hòa tan theo tỷ lệ chế phẩm bột
đạm thủy phân (1): bột kem béo thực vật (2) ..............................................................126
Bảng 4.43: Độ ẩm, khoáng, protein, lipid của bột súp rau củ theo tỷ lệ (%) bột đạm thủy
phân (1): bột kem béo thực vật (2) ..............................................................................127
Bảng 4.44: Chất lượng sản phẩm bột súp rau củ .........................................................128
Bảng 4.45: Ảnh hưởng của loại nước ép và tỷ lệ collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy
cá lóc đến DPPH, hàm lượng protein hịa tan và cảm quan ........................................130

xii


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Cá lóc đen, đầu, da và vảy cá lóc ....................................................................5
Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu tổng qt ...........................................................................31
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nội dung 2 ................................................................36
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nội dung 3 ................................................................44
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nội dung 4 ................................................................49
Hình 4.1: Naa theo thời gian thủy phân đầu cá lóc ở nồng độ alcalase khác nhau ........67
Hình 4.2: DH và PR theo thời gian thủy phân đầu cá ở nồng độ alcalase khác nhau ...67
Hình 4.3: Đồ thị bề mặt đáp ứng thể hiện tương tác các yếu tố đến hiệu quả quá trình
thủy phân protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme ..........75
Hình 4.4: Đồ thị đường đồng điểm thể hiện tương tác các yếu tố đến hiệu quả của q
trình thủy phân protein từ đầu cá lóc khi kết hợp đồng thời alcalase và flavourzyme .76
Hình 4.5: Đồ thị bề mặt đáp ứng thể hiện tương tác của các yếu tố đến hiệu quả quá trình
thủy phân đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau ............84
Hình 4.6: Đồ thị đường đồng điểm thể hiện tương tác của các yếu tố đến hiệu quả q
trình thủy phân đầu cá lóc theo trình tự bổ sung alcalase trước và flavourzyme sau ...85
Hình 4.7: Mẫu SDS-PAGE của Marker và protein từ đầu cá lóc được thủy phân theo các
điều kiện bổ sung enzyme khác nhau ............................................................................88
Hình 4.8: Quy trình sản xuất bột đạm thủy phân protein từ đầu cá lóc ........................95
Hình 4.9: Sản phẩm bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc ...................................................97
Hình 4.10: Phổ FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc ở nồng độ acetic acid khác
nhau ...............................................................................................................................99
Hình 4.11: Phổ FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc theo thời gian chiết tách
khác nhau bằng acetic acid ..........................................................................................101
Hình 4.12: Phổ FTIR của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc theo nồng độ pepsin ....104
Hình 4.13: Phổ FTIR collagen từ hỗn hợp da-vảy cá theo thời gian ngâm pepsin .....105
Hình 4.14: Nhiệt độ biến tính của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc được chiết tách

bằng acetic acid (a) và pepsin (b) ................................................................................109
Hình 4.15: SDS-PAGE của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc ..................................109
Hình 4.16: Độ hịa tan của collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc được chiết tách bằng acetic
acid và pepsin ở pH 1-10 (a) và nồng độ NaCl từ 0,2-1,2 M (b) ................................110
Hình 4.17: Quy trình trích ly collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng pepsin ...........113
Hình 4.18: Chế phẩm collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc ...........................................114
Hình 4.19: Phổ FTIR của collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc ....................117
Hình 4.20: Độ hịa tan của collagen thủy phân từ hỗn hợp da vảy cá lóc ở pH 1-10 (a)
và nồng độ NaCl từ 0,2 – 1,2 M (b) ............................................................................117
Hình 4.21: Đồ thị (A/t) biểu diễn sự thay đổi độ ẩm bột đạm (A) theo thời gian bảo quản
(t) ở ba mốc nhiệt độ và độ ẩm không khí 70% (a) và 90% (b) .................................122
Hình 4.22: Đồ thị (1/A-t) biểu diễn sự thay đổi 1/A theo thời gian bảo quản (t) ........122
ở ba mốc nhiệt độ và độ ẩm khơng khí 70% (c) và 90% (d) .......................................122
xiii


Hình 4.23: Đồ thị phương trình Arrhenius với độ ẩm khơng khí 70% (e) và độ ẩm khơng
khí 90% (f) ...................................................................................................................123
Hình 4.24: Giá trị L* (a), a* (b), b* (c) và E (d) bột đạm theo thời gian bảo quản ..125
Hình 4.25 Sơ đồ quy trình sản xuất bột súp rau củ bổ sung bột đạm từ đầu cá lóc ....129
Hình 4.26: Sản phẩm bột súp rau củ bổ sung bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc .........130
Hình 4.27: Sơ đồ quy trình sản xuất nước ép dâu tằm giàu collagen bổ sung collagen
thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc ............................................................................132
Hình 4.28: Nước ép dâu tằm giàu collagen thủy phân từ hỗn hợp da-vảy cá lóc .......133

xiv


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
ASLT

EDTA-2Na
Cfu
DH
DPPH
DSC
ĐBSCL
ĐC
ĐTBCTL
FPP
FTIR
HSTH
kDa
Naa
ND
NNH3
NT
OPA
PR
PV
SDS-PAGE
TAA
TCN
TCVN
TEAA
TLTH
TVB-N
TVKHK
v/v
w/v
w/w


Thử nghiệm gia tốc (Accelerated Shelf-Life Testing, ASLT)
Ethylendiamin Tetraacetic Acid Disodium
Đơn vị đếm khuẩn lạc (Colony forming unit)
Hiệu suất thủy phân (Degree of hydrolysis)
Khả năng khử gốc tự do DPPH (2, 2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl)
Phân tích nhiệt quét vi sai (Differential scanning calorimetry)
Đồng bằng Sông Cửu Long
Đối chứng
Điểm trung bình có khối lượng
Bột đạm thủy phân (Fish protein powder)
Fourier Transform infrared spectroscopy
Hiệu suất thu hồi
Kilo Dalton
Đạm amin
Không phát hiện (Not detected)
Đạm anomiac
Nghiệm thức
Ortho-Phthalaldehyde
Hiệu suất thu hồi protein (Protein recovery)
Chỉ số peroxide value
Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis
(điện di gel polyacrylamide sử dụng sodium dodecyl sulfate)
Tổng hàm lượng amino acid (Total amino acids)
Tiêu chuẩn ngành
Tiêu chuẩn Việt Nam
Tổng hàm lượng amino acid thiết yếu (Total essential amino
acids)
Tỷ lệ thu hồi
Tổng lượng nitơ bazơ bay hơi (Total volatile basic nitrogen)

Tổng vi khuẩn hiếu khí
Thể tích/ thể tích (Volume/volume)
Khối lượng/ thể tích (Weight/volume)
Khối lượng/ khối lượng (Weight/weight)

xv


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Cá lóc (Channa striata) được nuôi phổ biến ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL)
bởi chất lượng thịt thơm ngon và giá thành hợp lý nên sản lượng cá lóc ni ngày càng
gia tăng (Hien at el., 2017; Duong at el., 2019). Việc phát triển mạnh mẽ nghề ni cá
lóc thúc đẩy u cầu cấp thiết phát triển hơn nữa các sản phẩm chế biến như mắm, khơ,
chà bơng và chả cá lóc. Tuy nhiên, trong q trình chế biến sản phẩm khơ cá lóc, hiệu
suất thu hồi thịt cá chỉ xấp xỉ 60% (Nguyễn Văn Mười & Trần Thanh Trúc, 2016), dẫn
đến thải ra một lượng lớn phụ phẩm gồm đầu, xương, da, vây, vảy, nội tạng và được bán
với giá thấp trực tiếp tại các cơ sở sản xuất khô, các chợ (Trần Thanh Trúc & Nguyễn
Văn Mười, 2019). Bên cạnh đó, phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng protein tương đối cao
13,58% (Ung Minh Anh Thư, 2018). Do đó, việc tận dụng nguồn phụ phẩm giá thành
thấp này để tạo ra những chế phẩm protein có giá trị kinh tế cao hơn đã được thực hiện
là cần thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
Ứng dụng enzyme protease để thủy phân phụ phẩm cá là cách tiếp cận hiệu quả và
được ứng dụng rộng rãi (Kristinsson & Rasco, 2000a). Q trình thủy phân protein bằng
protease có thể được thực hiện bởi enzyme riêng lẻ, kết hợp hoặc thủy phân 2 giai đoạn
(Chiang at el., 2019). Trong nhóm protease thì alcalase có hoạt tính endopeptidase có
nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus licheniformis (Gupta at el., 2002), nhờ vào hoạt tính
endopeptidase của alcalase cắt liên kết peptide bên trong phân tử protein đem lại hiệu
quả thủy phân và hiệu suất thu hồi protein cao (Guerard at el., 2001; Ovissipour at el.,
2012; Salwanee at el., 2013; Nguyễn Văn Mười & Hà Thị Thụy Vy, 2018; Nguyễn Chí

Thanh và ctv., 2019). Bên cạnh đó, flavourzyme có cả hoạt tính endopeptidase và
exopeptidase nhưng chủ yếu là exopeptidase, có nguồn gốc từ Aspergillus oryzae. Sản
phẩm thủy phân có vị đắng giảm đáng kể nhờ vào hoạt tính exopeptidase của
flavourzyme, thủy phân từ đầu amin của protein hoặc peptide (Đỗ Trọng Sơn và ctv.,
2013; Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014; Chiang at el., 2019). Do đó, một số nghiên cứu đã
sử dụng kết hợp endopeptidase và exopeptidase nhằm tăng hiệu suất thủy phân và giảm
vị đắng của sản phẩm thủy phân như kết hợp alcalase và flavourzyme (Klompong at el.,
2008; Đỗ Thị Thanh Thủy & Nguyễn Anh Tuấn, 2017; Senadheera at el., 2021). Tuy
nhiên, sử dụng kết hợp hai loại enzyme có thể dẫn đến enzyme này là cơ chất của enzyme
kia và ngược lại. Vì vậy, Nguyễn Thị Mỹ Hương (2019) đã nghiên cứu thủy phân theo
trình tự bổ sung endopeptidase trước và exopeptidase sau để thu được dịch đạm có hiệu
suất thủy phân cao.
Trên thế giới nguồn nguyên liệu chính để sản xuất collagen chủ yếu từ da heo và
xương bò. Tuy nhiên, sự bùng nổ của bệnh bị điên và lở mồm long móng ở heo đã dẫn
đến sự suy giảm nguồn nguyên liệu sản xuất collagen từ động vật có vú
(Kittiphattanabawon at el., 2005). Chính vì thế, việc tìm nguồn ngun liệu để sản xuất
collagen an toàn, nguy cơ truyền bệnh thấp và không bị ràng buộc tôn giáo (Nalinanon
1


at el., 2007) cũng được quan tâm. Trong đó phụ phẩm từ q trình chế biến thủy sản có
thể đáp ứng những điều này, điển hình là da và vảy cá (Kittiphattanabawon at el., 2015).
Tuy nhiên, để có thể chiết tách được collagen thành phẩm có chất lượng cao phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như bước tiền xử lý loại protein phi collagen từ da cá (Shon at el.,
2011; Lê Phan Thùy Hạnh & Trần Quyết Thắng, 2017; Nguyễn Công Bỉnh & Trần
Phương Kiều, 2019) và khử khoáng từ vảy cá (Zhang at el., 2010; Matmaroh at el.,
2011; Bellali at el., 2016). Hơn nữa, công đoạn quyết định đến chất lượng collagen là
cơng đoạn chiết tách. Trong đó, acetic acid đã được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng vì
cho hiệu quả chiết tách collagen tốt (Duan at el., 2009; Trần Thị Huyền và ctv., 2012;
Liu at el., 2015a; Sun at el., 2019a). Bên cạnh đó, pepsin cũng đã được chứng minh rằng

có thể cải thiện hiệu suất chiết tách collagen khi kết hợp với acetic acid (Heu at el., 2010;
Huang at el., 2011; Kumar & Nazeer, 2013; Pamungkas at el., 2019; Pei at el., 2019).
Tuy nhiên, nghiên cứu thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc bằng alcalase và
flavourzyme riêng lẻ, kết hợp hoặc thủy phân 2 giai đoạn, chiết tách collagen từ hỗn hợp
da-vảy cá lóc bằng acetic acid và pepsin chưa được nghiên cứu. Từ nhu cầu cấp thiết
trên, vấn đề đẩy mạnh nghiên cứu thu hồi protein từ đầu, da và vảy cá lóc để sản xuất
chế phẩm bột đạm thủy phân và collagen, đồng thời ứng dụng các chế phẩm protein
trong sản xuất thực phẩm là hướng đi phù hợp.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu chung
Xác định các thông số kỹ thuật và tối ưu hóa q trình thu nhận protein từ đầu, da
và vảy cá lóc để chế biến các chế phẩm giàu protein theo định hướng xây dựng quy trình
sản xuất bột đạm thủy phân từ đầu cá lóc bằng alcalase và flavourzyme; collagen từ hỗn
hợp da-vảy cá lóc bằng acetic acid và pepsin. Đồng thời ứng dụng các chế phẩm giàu
protein trong sản xuất sản phẩm bột súp rau củ và nước ép giàu collagen.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
- Xác định được thời gian trữ đơng thích hợp để đầu cá lóc vẫn duy trì chất lượng
tốt, đồng thời chọn được biện pháp tiền xử lý phụ phẩm thích hợp.
- Thiết lập được chế độ thủy phân tối ưu cho đầu cá lóc bằng cơng nghệ enzyme
phù hợp để thu nhận dịch đạm thủy phân.
- Xây dựng được quy trình chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc có thành
phần amino acid cân đối, màu sắc sáng đẹp, độ hòa tan cao đảm bảo phù hợp tính chất
của collagen loại I.
- Dự đoán được thời gian bảo quản cho phép đối với chế phẩm giàu protein thu
nhận từ phụ phẩm cá lóc và bước đầu ứng dụng để chế biến một số sản phẩm thực phẩm.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Dựa trên mục tiêu được đặt ra, nghiên cứu tiến hành thực hiện các nội dung:
2



- Khảo sát điều kiện tiền xử lý và trữ đơng phụ phẩm cá lóc.
- Xác định các điều kiện thủy phân thích hợp để thu hồi protein từ đầu cá lóc bằng
alcalase và flavourzyme.
- Nghiên cứu điều kiện chiết tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng acetic
acid và pepsin.
- Dự đoán thời hạn sử dụng bột đạm thủy phân và xác định tỷ lệ phối trộn bột đạm
thủy phân trong sản xuất bột súp rau củ.
- Xác định tỷ lệ collagen thủy phân bổ sung trong sản xuất nước ép giàu collagen.
1.4 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là đầu, da và vảy cá lóc.
Phạm vi nghiên cứu là tối ưu hóa q trình thủy phân thu hồi protein từ đầu cá lóc
bằng alcalase và flavourzyme để sản xuất chế phẩm bột đạm thủy phân. Đồng thời, chiết
tách collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng acetic acid và pepsin. Ngoài ra, ứng dụng
chế phẩm bột đạm thủy phân trong sản xuất sản phẩm bột súp rau củ và collagen thủy
phân trong sản xuất nước ép giàu collagen đã được thực hiện.
1.5 Ý nghĩa của luận án
Ý nghĩa khoa học:
- Phát triển sản phẩm protein chất lượng cao như peptide, amino acid, collagen dễ
tiêu hóa dùng trong thực phẩm cho dinh dưỡng người bằng công nghệ enzyme, kết hợp
giữa enzyme và hóa học đem lại hiệu quả cao từ phụ phẩm đầu, da, vảy cá lóc.
- Nghiên cứu đã xác định được giá trị gia tăng cao của ngành nông nghiệp ni và
thương mại cá lóc của Việt Nam.
Ý nghĩa thực tiễn:
- Thiết lập được quy trình cơng nghệ có tính hiệu quả cao cho q trình thủy phân
đầu cá lóc bằng sự kết hợp của flavourzyme và alcalase trong điều kiện thích hợp nhất.
- Xây dựng được quy trình cơng nghệ đạt hiệu quả cao cho q trình chiết tách
collagen từ hỗn hợp da-vảy cá lóc bằng phương pháp hóa sinh kết hợp.
1.6 Điểm mới của luận án
- Luận án cho thấy khả năng thực tế cao của giải pháp tạo ra sản phẩm giàu protein
từ phụ phẩm đầu, da và vảy cá lóc và đánh giá tính khả thi ứng dụng trong thực phẩm.

- Nâng cao giá trị của phụ phẩm chế biến cá lóc thơng qua tạo ra sản phẩm có giá
trị cao.
- Giúp định hướng chế biến các sản phẩm thực phẩm từ cá lóc khơng phụ phẩm.

3


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về cá lóc và phụ phẩm cá
2.1.1 Sơ lược về cá lóc (Channa striata)
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) rất đa dạng về các loại hình thủy vực với
hơn 1.700 lồi cá đã được định danh, chỉ riêng cá nội địa đã có 173 lồi thuộc 13 bộ.
Một trong những bộ cá nội địa góp phần tạo nên tính đa dạng về thành phần lồi đó là
bộ cá vược (Perciformes). Đa số các loài cá thuộc bộ cá vược được các nhà nghiên cứu
trong và ngồi nước quan tâm do chúng có kích thước lớn, thịt ngon, sức sống cao, nên
nhiều lồi đã trở thành đối tượng khai thác và nuôi quan trọng (Tiền Hải Lý, 2016).
Trong đó, Trà Vinh có diện tích ni cá lóc lớn nhất ĐBSCL với khoảng 1.500 hộ ni
trên tổng diện tích 450 ha. Tính đến cuối năm 2022, Trà Vinh đã thu hoạch sản lượng
cá lóc ước đạt gần 52.000 tấn (Hồ Thảo, 2023). Phần lớn các nghiên cứu tập trung vào
họ cá lóc Channidae. Channidae có 2 giống bao gồm Channa và Parachanna. Giống
Channa chiếm ưu thế với hơn 27 loài và phân bố hầu hết các nước Châu Á, trong khi
giống Parachanna chỉ có 3 loài và phân bố chủ yếu ở khu vực Châu Phi. Từ rất lâu,
chúng đã trở thành đối tượng quan trọng trong nghề đánh bắt cá và trong những thập
niên gần đây, một số loài đã được đưa vào nuôi phổ biến ở Việt Nam, Malaysia, Thái
Lan, Campuchia, Trung Quốc và Đông Nam Á (Courtenay & Williams, 2004). Ở Việt
Nam, họ cá lóc (Channidae) có 8 lồi, trong đó ở ĐBSCL có 4 lồi là cá lóc đen (Channa
striata Bloch, 1797), cá lóc bơng (Channa micropeltes Cuvier, 1831), cá dày (Channa
lucius Cuvier, 1831) và cá chành dục (Channa gachua Hamilton, 1822) (Nguyễn Văn
Hảo và ctv., 2012). Cá họ Channidae sống phổ biến ở ruộng, kênh rạch, ao hồ, đầm,
sông ngịi, thích nghi được với mơi trường nước đục, tù, có thể chịu đựng được nhiệt độ

trên 30oC. Cá có thể sống trong môi trường nước ngọt và nước lợ với độ mặn 8-12‰,
pH thích hợp 6,3-7,5; nhiệt độ phù hợp cho tăng trưởng của cá 25 - 30oC (Đỗ Thị Thanh
Hương và ctv., 2020). Đặc biệt, cá lóc có cơ quan hơ hấp khí trời là màng nhầy xoang
miệng hầu, nên ngồi việc sử dụng oxy có trong nước cá lóc cịn có khả năng lấy oxy
trực tiếp ngồi khơng khí. Do đó, cá lóc có thể sống trong môi trường chật hẹp, điều
kiện nước dơ bẩn và thiếu oxy. Đây là điểm ưu thế để phát triển loài cá này ở các mơ
hình ni thâm canh trong lồng bè và trong ao (Nguyễn Thanh Long, 2017).
Cá lóc đen (Channa striata Bloch, 1797) là lồi bản địa, có giá trị kinh tế, phân bố
trong nhiều thủy vực ở ĐBSCL và Đơng Nam Á, thịt cá thơm ngon và có giá trị dinh
dưỡng cao, nên được người tiêu dùng ưa chuộng. Do đó, lồi cá này hiện là một trong
những đối tượng được ni phổ biến với nhiều mơ hình khác nhau như trong ao đất, ao
nổi, lồng bè...có thể nuôi thâm canh, bán thâm canh hoặc kết hợp ở các tỉnh ĐBSCL
(Nguyễn Thanh Long, 2017). Cá lóc đen được phân loại cụ thể như sau:
Tên tiếng Anh: Snakehead fish
Tên khoa học: Channa striata Bloch, 1797
Cá lóc đen (Channa striata Bloch, 1797) theo phân loại khoa học:
4


Giới: Animalia
Ngành: Chordata
Lớp: Actinopterygii
Bộ: Perciformes
Họ: Channidae
Chi: Channa
Lồi: C. striata

Hình 2.1: Cá lóc đen, đầu, da và vảy cá lóc

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của thịt và phụ phẩm cá lóc

Cá lóc là lồi cá có thịt thơm ngon, cấu trúc mềm, thịt cá có giá trị dinh dưỡng với
hàm lượng protein cao và lipid thấp. Hàm lượng protein của thịt cá lóc ở một số quốc
gia khá cao (Bảng 2.1), dao động từ 15 - 21%, độ ẩm cao 77 - 81%, hàm lượng lipid và
hàm lượng tro ở mức thấp tương ứng lần lượt là 0,4 - 2,63% và 1,02-1,85% (Nurhasan
at el., 2010; Firlianty, 2013; Kulachi at el., 2014; Nguyen at el., 2019).
Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của thịt cá lóc (g/100 g) ở một số quốc gia

Chỉ tiêu
Độ ẩm (%)
Protein (%)
Lipid (%)
Tro (%)

Việt Nam
(Nguyen at
el., 2019)
77,44±0,42
18,52±0,29
2,63±0,11
1,02±0,07

Thành phần dinh dưỡng thịt cá lóc (g/100 g) ở một số quốc gia
Lào
Pakistan
Indonesia
(Nurhasan at
(Kulachi at el., (Firlianty at el., 2013)
el., 2010)
2014)
80,4±0,5

77,92±1,31
77,64
18,6±0,5
15,75±0,35
20,83
0,4±0,1
2,25±0,32
0,49
1,3±0,0
1,85±0,13
1,04

5


Theo Delbarre-Ladrat at el. (2006) khoảng 60-80% mô cơ cá được tạo thành từ
protein cấu trúc, 20-30% protein cơ chất và khoảng 3-10% protein mơ liên kết khơng
hịa tan. Trong đó, protein cấu trúc bao gồm 50-60% myosin và 15-30% actin, đóng vai
trị quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc, đặc tính sinh học và tạo sự vững chắc của cơ bắp
động vật. Bên cạnh đó, protein được cấu thành từ các amino acid, trong đó các amino
acid thiết yếu quyết định giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Protein của ngũ cốc thường
thiếu lysine và các amino acid có chứa lưu huỳnh (methionine, cysteine), trong khi
protein cá là nguồn giàu các amino acid này. Mustafa at el. (2013) đã chứng minh rằng
cá lóc được xem là nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, rất tốt cho sức khỏe con
người vì chứa nhiều amino acid, acid béo và khống chất cần thiết. Cụ thể, trong thịt cá
lóc chứa 17 loại amino acid gồm các amino acid thiết yếu như leucine, isoleucine, valine,
tryptophan, phenylalanine, methionine, threonine, lysine, histidine và amino acid không
thiết yếu như proline, serine, arginine, tyrosine, glycine, glutamine, alanine, asparagine.
Hơn nữa, Mustafa at el. (2013) còn chỉ ra rằng thịt cá lóc chứa đầy đủ các khống chất
cần thiết như đồng, sắt, canxi, kẽm. Nurhasan at el. (2010) và Rahman at el. (2018) còn

cho thấy thịt cá lóc cịn chứa các acid béo như acid palmitic, acid stearic, acid oleic và
acid linoleic.
Bên cạnh đó, phụ phẩm cá lóc cũng chứa hàm lượng protein tương đối cao dao
động từ 5,60-21,60% (Bảng 2.2), hàm lượng protein trong phụ phẩm cá lóc khác nhau
có thể là do khác nhau về loại phụ phẩm, vị trí lấy mẫu, thức ăn, mơi trường sống, độ
tuổi, phương pháp đánh bắt, vận chuyển, bảo quản, xử lý…(Ghaly at el., 2013). Hàm
lượng protein cao, thích hợp tận dụng để thủy phân thu hồi protein (Siddik at el., 2021).
Do đó, Ung Minh Anh Thư (2018) đã nghiên cứu thủy phân phụ phẩm cá lóc (gồm đầu,
xương, vây, đuôi, da và ruột) bằng enzyme alcalase với điều kiện thủy phân tối ưu là pH
8,1; nhiệt độ thủy phân là 57,6oC, nồng độ alcalase 3% (v/w) và thời gian thủy phân
2,82 giờ cho hiệu suất thủy phân là 40,25%. Ở điều kiện thủy phân tối ưu, dịch thủy
phân từ phụ phẩm cá lóc chứa hàm lượng đạm amin là 11,2 g/L. Bên cạnh đó, Võ Hồng
Ngân (2020) cũng đã nghiên cứu thu hồi protein từ phụ phẩm cá lóc (gồm đầu, da, vây
và thịt vụn) bằng vi khuẩn Bacillus subtilis với tỷ lệ vi khuẩn là 2,5%; bổ sung 7,74%
muối ở giá trị pH 6,72 và thực hiện trong 28,89 ngày, trong điều kiện tối ưu cho hiệu
suất thu hồi protein là 57,68%, hàm lượng đạm amin là 22,53% và đạm ammoniac là
3,71%. Sản phẩm dịch đạm có chứa đầy đủ các amino acid thiết yếu. Hơn nửa, Agustin
at el. (2023) đã nghiên cứu thu hồi protein từ đầu, nội tạng và thịt cá lóc. Với điều kiện
thủy phân thích hợp là 5% enzyme papain, thời gian thủy phân 6 giờ ở pH 7,0 và nhiệt
độ 55oC thì dịch đạm thủy phân từ đầu cá lóc thể hiện hoạt tính chống oxy hóa tốt thơng
q giá trị DPPH, ABTS và FRAP tương ứng lần lượt là 50,70%, 66,67% và 1,35 M
Tr/mg. Tuy nhiên, hàm lượng lipid trong phụ phẩm cá lóc dao động từ 0,26-12,42%
(Bảng 2.2), nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng lipid cao có thể ảnh hưởng đến
quá trình thu hồi protein và chất lượng chế phẩm protein. Vì vậy, nếu ngun liệu có
hàm lượng lipid cao thì cần có q trình tiền xử lý loại lipid trong nguyên liệu giúp hạn
6


chế q trình oxy hóa lipid, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm (Bhaskar at el., 2007;
Pacheco-Aguilar at el., 2008; Ovissipour at el., 2009). Bên cạnh đó, hàm lượng protein

từ da và vảy cá lóc cao từ 18,49 - 21,60% (Bảng 2.2) thích hợp cho q trình chiết tách
collagen (Pamungkas at el., 2019). Do đó, Rosmawati at el. (2018) đã khảo sát thành
phần hóa học, hàm lượng amino acid và collagen của da và xương cá lóc (Channa
striata). Pamungkas at el. (2019) cũng đã chiết tách và khảo sát đặc tính của collagen
hịa tan trong acid và pepsin từ vảy cá lóc (Channa striatus). Kết quả cho thấy, vảy cá
được chiết bằng acetic acid 0,5 M và pepsin 0,1% thì hiệu suất thu hồi collagen tương
ứng là 1,44 và 2,94%. Tuy nhiên, hàm lượng khoáng trong phụ phẩm cá lóc dao động
từ 0,20-19,02% (Bảng 2.2), trong đó hàm lượng khống trong vảy cá lóc tương đối cao
là 19,02% (Pamungkas at el., 2019), vì vậy cần có biện pháp tiền xử lý loại khống từ
vảy cá thích hợp để thu được collagen có độ tinh khiết cao (Pamungkas at el., 2019).
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của phụ phẩm cá lóc
Nguyên
Độ ẩm
Protein
Lipid
liệu
(%)
(%)
(%)
Phụ phẩm 66,200,50 13,850,53 12,420,52
cá lóc
Phụ phẩm 69,530,55 15,360,46
9,760,37
cá lóc
Nội tạng
80,05±0,25 5,60±0,81
3,20±0,22
cá lóc
Đầu cá lóc
72,68±0,1 14,29±0,1

0,62±0,17
Da cá lóc
74,33±0,15 18,49±0,59
2,99±0,42
Vảy cá lóc

56,73±0,41 21,60±0,11

Khống Nguồn
(%)
7,530,51 Ung Minh Anh Thư
(2018)
4,570,16 Võ Hồng Ngân
(2020)
0,75±0,04 Agustin at el. (2023)

1,58±0,16 Agustin at el. (2023)
0,20±0,09 Rosmawati at el.
(2018)
0,26±0,12 19,02±0,26 Pamungkas at el.
(2019)

Từ kết quả những kết quả nghiên cứu trước cho thấy, phụ phẩm cá lóc chứa hàm
lượng protein khá cao và chất lượng protein của phụ phẩm cá cũng không khác biệt so
với protein thịt cá. Vì vậy, việc thu hồi protein từ nguồn phụ phẩm (đầu, da và vảy cá
lóc) để sản xuất chế phẩm protein và ứng dụng trong sản xuất sản phẩm thực phẩm
hướng đi khả thi cần thiết thực hiện trong nghiên cứu này.
2.1.3 Phụ phẩm cá trong quá trình chế biến
2.1.3.1 Nguyên liệu đầu cá cho quá trình thủy phân thu hồi protein
Tổng sản lượng đánh bắt và nuôi trồng thủy sản trên thế giới tăng đạt mức kỷ lục

214 triệu tấn vào năm 2020 (Holland, 2022). Tuy nhiên, trong quá trình chế biến thủy
sản, đặc biệt là quá trình chế biến cá tạo ra hơn 60% phụ phẩm gồm đầu, da, vây, vảy,
nội tạng, thịt vụn, gan, xương và trứng cá (Chalamaiah at el., 2012). Việc sử dụng phụ
phẩm cá đến nay chưa đạt hiệu quả cao, phần lớn được sử dụng trong chế biến thức ăn
gia súc hoặc phân bón. Tuy nhiên, đây là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phong phú và là
nguồn giàu protein như đầu cá chẽm (Lates calcarifer) chứa 16,0% protein (Đỗ Trọng
Sơn và ctv., 2013), đầu và xương cá chẽm (Lates calcarifer) là 16,4% (Nguyễn Thị Mỹ
Hương, 2014), đầu cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) là 14,8% (Nguyễn Thị Mỹ
7


Hương, 2013), đầu cá hồng bạc (Lutjanus argentimaculatus) là 15,09% (Phuong &
Huong, 2015), đầu cá hồi (Salmo salar) chứa 15,0% (Gbogouri at el., 2004), được xem
là nguồn nguyên liệu có thể tận dụng để sản xuất chế phẩm protein (Chalamaiah at el.,
2012). Bên cạnh đó, theo Chalamaiah at el. (2012) thì phụ phẩm cá chứa một lượng
đáng kể protein bổ dưỡng và dễ tiêu hóa do có sự cân bằng tốt giữa amino acid thiết yếu
so với protein có nguồn gốc từ thực vật. Hơn nữa, Rebah & Miled (2013) đã chỉ ra rằng
chất lượng protein của phụ phẩm cá cũng không khác biệt so với protein thịt cá. Điều
này đã mở ra hướng nghiên cứu cho việc thu hồi protein từ nguồn phụ phẩm cá, đặc biệt
là đầu cá. Do đó, đã có nhiều nghiên cứu sử dụng đầu cá để sản xuất dịch đạm thủy
phân, gồm đầu cá chẽm (Lates calcarifer) (Đỗ Trọng Sơn và ctv., 2013), đầu và xương
cá chẽm (Lates calcarifer) (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014), đầu cá mè trắng
(Hypophthalmichthys molitrix) (Safari at el., 2011), đầu cá hồng bạc (Lutjanus
argentimaculatus) (Phuong & Huong, 2015). Tùy thuộc vào mức độ thủy phân, protein
được phân giải thành hỗn hợp polypeptide, peptide mạch ngắn và amino acid tự do được
ứng dụng trong chế biến chế phẩm sinh học, đáp ứng chức năng sinh lý cho cơ thể người
hoặc sản phẩm chứa amino acid có giá trị dinh dưỡng cao (Chalamaiah at el., 2012).
Theo Siddik at el. (2021) thì nguyên liệu có hàm lượng protein tương đối cao và lipid
thấp thường được dùng để sản xuất chế phẩm protein thủy phân. Tuy nhiên, hàm lượng
lipid trong một số phụ phẩm thủy sản khá cao như đầu cá chẽm (Lates calcarifer) chứa

12,5% lipid (Đỗ Trọng Sơn và ctv., 2013), đầu và xương cá chẽm (Lates calcarifer) là
8,30% (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2014), đầu cá hồi (Salmo salar) chứa 20,0% (Gbogouri
at el., 2004), đầu cá hồng bạc (Lutjanus argentimaculatus) là 15,09% (Phuong & Huong,
2015), đầu cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) là 13,5% (Nguyễn Thị Mỹ Hương,
2013), đây là thành phần có ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả các quá trình thu nhận protein
cũng như chất lượng và khả năng bảo quản của sản phẩm thủy phân. Theo Ovissipour
at el. (2009) cho rằng hàm lượng lipid trong dịch đạm thủy phân thấp hơn 0,5% sẽ giúp
hạn chế q trình oxy hóa lipid, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Do đó, nếu ngun
liệu có hàm lượng lipid cao thì cần loại lipid trong quá trình thu hồi protein.
2.1.3.2 Nguyên liệu da và vảy cá cho quá trình chiết tách collagen
Trước đây, collagen được chiết tách từ các nguồn nguyên liệu da và xương của
trâu, bò, lợn. Tuy nhiên, do sự bùng nổ của bệnh bị điên, bệnh lở mồm long móng ở lợn
và gia súc. Hơn nữa, vì lý do tơn giáo một số đạo cấm sử dụng sản phẩm có nguồn gốc
từ bò, lợn nên trong những năm gần đây đa số các nghiên cứu chiết tách collagen tập
trung vào nguồn nguyên liệu thay thế có nguồn gốc từ thủy sản (Kittiphattanabawon at
el., 2005). Trong đó, nguồn nguyên liệu da và vảy cá chứa hàm lượng protein tương đối
cao như da cá lóc (Channa striata) chứa 18,49% protein (Rosmawati at el., 2018), da cá
thát lát còm (Chitala ornata) chứa 28,8% (Lê Thị Minh Thủy & Trương Thị Mộng Thu,
2020), da cá rô sông Nile (Lates niloticus) từ 20,3% đến 21,6% (Muyonga at el., 2004);
hàm lượng protien trong da cá mập xanh (Prionace glauca), da cá nhám (Scyliorhinus
canicula), da cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) và da cá kiếm (Xiphias gladius)
8