VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN 2

TỐI ƯU HĨA ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN THU NHẬN PEPTIDE CĨ
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
TĨM TẮT
Canxi là một chất khống cần thiết cho những chức năng sinh học trong cơ thể như dẫn truyền thần
kinh, co bóp cơ, đơng 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 hịa 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 vơ 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
Lượng phụ phẩm trong quá trình chế biến
cá phi lê thường chiếm khoảng trên 60% bao
gồm xương sống, nội tạng, da, vẩy, mỡ thừa, thịt
vụn… Phần lớn nguồn phụ phẩm giàu protein
này được thải bỏ và chế biến thành bột cá trong
khi nó có thể được gia tăng giá trị bằng cách
chế biến thành đạm cá thủy phân (FPH) nhờ

vào quá trình thủy phân enzyme. Trong những
năm gần đây, hàng loạt những peptide có hoạt
tính sinh học được thu nhận từ quá trình thủy
phân phụ phẩm quá trình chế biến cá phi lê hay
từ thủy sản. Những hiểu biết về tính chất và cơ
chế tác dụng của peptide đã làm cho nó ngày
càng nhận  được nhiều sự quan tâm. Peptide
có hoạt tính sinh học thường được thu nhận
bằng cách thủy phân protein bằng các enzyme
từ vi sinh vật, thực vật hay enzyme tiêu hóa.

Trong những năm gần đây, việc sử dụng những
enzyme hoạt động ở pH trung tính thường phổ
biến hơn cả. Ở pH này sản phẩm protein thủy
phân có chất lượng và tính chất chức năng
tơt hơn. Một vài enzyme thường được dùng
để sản xuất peptide sinh học như Alcalase,
Flavourzyme, Neutrase, Protamex, Trypsin,
papain (Kristinsson và Rasco, 2000; Jung et al.,
2006 a, b; Mahmoudreza et al., 2009; Amiza et
al., 2011; Charoenphun et al., 2013;…).
Calcium là một khoáng chất cần thiết trong
cơ thể con người, nó đóng vai trị quan trọng
trong cấu tạo hệ khung xương và duy trì tính
ổn định của các quá trình sinh lý trong cơ thể.
Tuy nhiên, khoảng 70% lượng calcium từ khẩu
phần tạo phức không tan với các sulfate, oxalate,
phosphate trong ruột; dạng calcium này không
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:
2. Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG 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
hoặc ở dạng liên kết hòa tan với các phân tử
hữu cơ nhỏ (bao gồm cả các peptide có trình tự
amino acid đặc biệt); loại calcium này được cơ
thể hấp thu qua thành ruột. Một số nghiên cứu
(in vitro và in vivo) cho thấy các peptide từ thủy
sản có khả năng tăng cường khả năng hòa tan
của các hợp chất chứa calcium và thúc đẩy sự
hấp thu calcium. Các peptide này được thu nhận
từ nhiều nguồn nguyên phụ liệu thủy sản khác
nhau như xương cá Alaska Pollack (Jung et al.,
2006a), xương cá hoki (Jung et al., 2007), phế
phẩm tôm (Huang et al., 2011)… Hoạt tính liên
kết calcium của các peptide phụ thuộc vào trình
tự amino acid và hàm lượng của chúng có trong
mẫu thử nghiệm. Các peptide này thường chứa
từ 3 đến 20 amino acid. Cơ chế liên kết calcium
và khả năng tăng cường sự hấp thu calcium
của các peptide này đã được một số tác giả giải
thích. Theo đó, một số phân đoạn peptide có khả

năng tạo phức với calcium thơng qua q trình
phosphoryl hóa (Jung et al., 2006a). Thêm
vào đó, nhiều nhà nghiên cứu đã chứng minh
protein hydrolysate từ thủy sản có những đặc
tính tương tự như các hormone và yếu tố
sinh trưởng có khả năng tăng cường sự hấp
thu calcium; các peptide này liên kết với các
receptor trên bề mặt tế bào xương (osteoclast) và
tham gia chủ yếu vào quá trình trao đổi calcium
thông qua việc làm giảm số tế bào xương. Ngồi
ra, các peptide này cũng có thể đóng vai trò như
những chất mang giúp vận chuyển calcium qua
màng tế bào. Như vậy, qua một số dẫn chứng ở
trên có thể thấy rằng peptide từ thủy sản có khả
năng liên kết với calcium và tăng cường sự hấp
thu calcium. Điều này mở ra một triển vọng mới
cho việc sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức
năng giúp bổ sung calcium cho con người.
Ở nước ta hiện nay nghề nuôi và chế biến cá
Tra ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long phát
triển rất nhanh. Mặt hàng chế biến chính từ cá
112

Tra là sản xuất phi lê với tỷ lệ thu hồi phi lê từ
30 – 35% do vậy lượng phụ phẩm của q trình
sản xuất chính là rất lớn. Do đó việc nghiên cứu
sản xuất peptide sinh học từ phụ phẩm cá Tra là
một hướng đi mới và đúng đắn cho công nghiệp
sản xuất và chế biến cá Tra. Sản phẩm thủy phân
phụ phẩm cá Tra là bột peptide có ái lực cao

với Ca là nguồn canxi hòa tan dùng làm nguồn
cung cấp canxi khẩu phần cho con người đặc
biệt những người khơng thể dung nạp sữa hay
nhóm dân số nghèo khơng có khả năng bổ sung
sữa trong khẩu phần. Mục đích của nghiên cứu
này nhằm tối ưu hóa các điều kiện thủy phân
phụ phẩm cá Tra bằng enzyme Trypsin (nhiệt
độ, thời gian, tỷ lệ enzyme) để thu nhận peptide
có hoạt tính liên kết canxi cao nhất bằng phương
pháp bề mặt đáp ứng.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu và hóa chất
Phụ phẩm cá Tra gồm đầu, xương sống, vây,
vẩy, đuôi được lấy tại nhà máy sản xuất phi lê cá
Tra tại tỉnh Tiền Giang. Phụ phẩm được rửa sơ
bộ bảo quản trong thùng cách nhiệt với đá vảy,
đưa về phịng thí nghiệm trong vịng 4 giờ sau
đó chia nhỏ thành từng phần và bảo quản trong
tủ đông -20oC tới khi sử dụng. Trypsin (EC
3.4.21.4) (Sigma) trích từ tụy tạng heo, hoạt tính
1.000-1.500 BAEE đơn vị/mg bột đơng khơ.
2.2. Thành phần hóa học ngun liệu
Trước khi thủy phân nguyên liệu được đánh
giá thành phần hóa học dựa trên các chỉ tiêu:
hàm lượng protein tổng (TCVN 4328-1:2007);
độ ẩm (TCVN 4326:2001); tro (TCVN 510590); béo (TCVN 4331:2007).
2.3. Thủy phân
Nguyên liệu được rã đông tự nhiên, cắt nhỏ
rồi xay bằng máy xay có lưới 5 mm, sau đó bổ

sung nước với tỷ lệ 1:1. Hỗn hợp được gia nhiệt
ở 95oC trong 10 phút để vơ hoạt enzyme nội tại.

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
được xác định bằng phương pháp Anson, M.L.,
(1938). Tiến hành phản ứng thủy phân trong
bể điều nhiệt (Memmert WB14), pH phản ứng
được kiểm soát mỗi 15 phút bằng NaOH. Sau
mỗi lần lấy mẫu, dịch thủy phân được gia nhiệt
10 phút ở 95oC để ngừng phản ứng enzyme.
Mẫu lấy ra được ly tâm ở 6000v/phút trong 10
phút sau đó làm lạnh xuống 4oC để tách phần
béo phía trên. Sau đó tiếp tục ly tâm lần thứ hai
ở 8000v/phút trong 10 phút để loại phần rắn
không tan. Phần dịch trong được sấy đơng khơ.
2.4. Thí nghiệm tối ưu hóa
Tiến hành nhằm tìm ra điều kiện của q
trình thủy phân để hoạt tính liên kết calcium của
protein hydrolysate đạt cao nhất. Kết quả của thí
nghiệm khảo sát (khơng trình bày) được chọn
làm cơ sở để thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa.
Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface
Methodology - RSM) với phương án quay bậc
2 có tâm (cánh tay đòn α = 1,682) được áp dụng
để tối ưu hóa các điều kiện của q trình thủy


phân. Thí nghiệm gồm 3 yếu tố ảnh hưởng (k)
với 20 nghiệm thức trong đó có 6 nghiệm thức
tại tâm với hàm mục tiêu (Y) là hoạt tính liên kết
calcium của protein hydrolysate (mg/g protein).
pH thủy phân tại pH tối ưu theo nhà sản xuất
enzyme Trypsin là 8,0. Các thông số của thí
nghiệm tối ưu được trình bày trong Bảng 1.
Mối quan hệ giữa hoạt tính liên kết calcium
(Y, mg/g protein) và các yếu tố ảnh hưởng được
(X1 X2, X3) được mô tả bởi phương trình hồi quy
có dạng bậc 2 như sau:
Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 +
b13X1X3 + b23X2X3 + b11X12 + b22X22 + b33X33
Trong đó: b0, b1, b2, b3, b12, b13, b23, b11, b22,
b33 là các hệ số của phương trình hồi quy.
2.5. Phương pháp xử lý số liệu
Quá trình quy hoạch thực nghiệm và phân
tích thống kê số liệu thực nghiệm được thực
hiện với phần mềm Modde 5.0 (Umetrics AB)
với mức ý nghĩa p < 0,05.

Bảng 1. Các thông số của ma trận tối ưu hóa
Biến độc lập

Kí hiệu

Nhiệt độ ( C)

Biến mã hóa
-1,682 (-)


-1

0

+1

1,682 (+α)

X1

31,59

35

40

45

48,41

Thời gian (phút)

X2

69,54

90

120


150

170,46

Tỷ lệ enzyme
(U/g protein)

X3

6,63

8

10

12

13,36

o

2.6. Đánh giá khả năng liên kết với canxi
Thực hiện theo Jung et al, 2006. Hòa tan
1g bột protein thủy phân với dung dịch 10mM
CaCl2 trong đệm 20mM sodium phosphate
(pH 7.8). Khuấy 30 phút ở 25oC, duy trì pH
ở 7.8 bằng 6M HCl và 6M NaOH. Ly tâm ở
3500 vòng trong 20 phút, loại bỏ kết tủa. Xác
định lượng canxi trong mẫu sau khi lọc và hàm

lượng protein để suy ra lượng canxi liên kết với
peptide (mg/g protein).

2.7. Xác định hàm lượng canxi
Cải tiến theo phương pháp Gitelman, 1967
dựa trên nguyên tắc canxi tạo màu với thuốc
thử o-Cresolphthalein complexone trong dung
dịch kiềm để tạo thành phức màu tím. Thêm
8-hydroxyquynoline vào để loại bỏ sự can
thiệp của Mg và Fe. Đo độ hấp thu dung dịch
tại 570nm bằng máy quang phổ tử ngoại khả
kiến UV- VIS (Shimadzu 1800) với dung dịch
CaCO3 làm dung dịch chuẩn.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016

113


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
2.8. Hàm lượng protein hòa tan: phương
pháp so màu với thuốc thử Folin-phenol
(Lowry et al., 1951) sử dụng bovine serum
albumin làm chất chuẩn.
III. KẾT QUẢ

Bảng 2. Thành phần hóa học của phụ phẩm cá
tra (theo chất khô)
Chỉ tiêu
Kết quả (%vck)

Protein
33,88 ± 0,14
Lipid
50,14 ± 1,90
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
peptide được đánh giá thành phần hóa học, kết
quả trình bày trong Bảng 2.
Độ ẩm của phụ phẩm cá Tra khoảng 58,5%.
Bảng 2 cho thấy hàm lượng protein, lipid và tro
trong phụ phẩm lần lượt là 33,88%, 50,14% và
15,83% theo chất khơ.

Dựa vào những thí nghiệm khảo sát, giá trị
tâm của quá trình thủy phân bằng Trypsin được
chọn tại pH 8,0, thời gian 120 phút, nhiệt độ
40oC và tỷ lệ enzyme bổ sung 10U/g protein.
Kết quả được trình bày trong bảng 3. Khả năng
liên kết canxi của peptide đạt được trong 20 thí
nghiệm từ 12,68 đến 19,49 mg/g protein.

Bảng 3. Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa
STT


Ma trận thiết kế
X2

X1

X3

Giá trị khảo sát

Ythực nghiệm

Nhiệt độ
(oC)

Thời gian
(phút)

Tỷ lệ enzyme
(U/g)

(mg/g
protein)

Ydự đoán
(mg/g
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 SƠNG 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
tốn quy hoạch thực nghiệm cho hàm mục tiêu
bằng phần mềm Modde 5.0, nhận được kết quả
phương trình hồi quy của khả năng liên kết
calcium theo các biến mã hóa như sau:

Y= 18,488 + 0,678X1 + 0,751X2 -1,131X1X2
- 1,513X12 – 0,890X22 – 0,499X32
Kết quả phân tích ANOVA được trình bày
trong Bảng 4.

Bảng 4. Kết quả phân tích phương sai ANOVA của thí nghiệm tối ưu hóa
Hoạt tính liên kết
calcium

DF

SS

MS

Total
Constant

20
1


(variance)
5521,21
276,061
5449,1
5449,1

Total Corrected
Regression
Residual
Lack of Fit
(Model Error)
Pure Error
(Replicate Error)
N = 20
DF = 10

19
9
10
5

72,1167
66,9191
5,19765
2,96805

3,79562
7,43545
0,519765
0,59361


5

2,2296

0,44592

Q2 =
R2 =
R2 Adj. =

0,634 Cond. no. =
0,928 Y-miss =
0,863 RSD =

Trong đó R2: hệ số xác định; SS: tổng bình
phương (sum of squares); DF: bậc tự do (degree
of freedom); MS: trung bình bình phương
(mean square); F: F-value. Giá trị F có độ tin
cậy ở 95%.
Dựa vào phân tich ANOVA ta thấy kết
quả có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0,05)
ở mức tin cậy là 95%. Hai giá trị Q2 và
R2 cho biết mức độ tin cậy của mơ hình
thí nghiệm, R2 là độ biến thiên thực, còn

F

p


SD

14,3054

0

1,3312

0,381

1,94823
2,7268
0,720947
0,770461
0,667772

3,5909
0
0,7209

Q 2 là độ biến thiên ảo. Giá trị R2 = 0,928
> 0,8; Q2 = 0,634 > 0,5 và |R2 –Q 2| ∈
[0,2 -0,3] thỏa yêu cầu của quá trình tối ưu
hóa cho thấy các giá trị hồi quy là có ý nghĩa
và mơ hình là đáng tin cậy (Eriksson et al.,
2000). Giá trị p của phân tích “lack of fit” là
0,381 >0,05 cho thấy phương trình hồi quy
tương ứng với thực nghiệm. Phương trình
hồi quy được biểu diễn lên không gian ba
chiều và bề mặt đáp ứng trong Hình 1.


TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016

115


VIỆN NGHIÊN CỨU NI 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 khơng 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)
thì các thành phần protein, lipid và tro tương
ứng là 25,02%, 68,21% và 7,08% ở phụ phẩm
của silver catfish (Pangasius sp.). Như vậy có
thể thấy phụ phẩm cá Tra có hàm lượng protein
khá cao thích hợp để thu hồi peptide sinh học.
Theo Muyonga et al. (2004), hàm lượng protein
116

thơ của ngun liệu chính là hàm lượng thu hồi
tối đa protein hydrolysate có thể đạt được.
Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của yếu tố
nhiệt độ và thời gian trong q trình thủy phân
cho thấy hoạt tính liên kết calcium đạt cực đại
khi tăng đồng thời nhiệt độ đến 40oC, thời gian
đến 115 phút và sẽ giảm xuống khi tiếp tục

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG 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
xảy ra tương tự khi khảo sát sự ảnh hưởng của
cặp yếu tố tỷ lệ enzyme với thời gian và cặp tỷ
lệ enzyme với nhiệt độ. Điều này có thể được
giải thích là khi mức độ thủy phân thấp các
peptide có khả năng liên kết với calcium được
giải phóng ra khơng đáng kể, theo thời gian khi
mức độ thủy phân tăng dần hoặc ở các điều kiện
nhiệt độ và tỷ lệ enzyme tối ưu, mức độ thủy
phân tăng các peptide có hoạt tính này được giải
phóng ra nhiều hơn dẫn đến hoạt tính liên kết
canxi tăng dần và đạt cực đại. Tuy nhiên, khi
protein bị thủy phân sâu sắc thì các peptide sẽ bị
enzyme phân cắt nhỏ hơn làm thay đổi cấu trúc
và thành phần acid amin, kết quả là làm cho khả
năng liên kết với calcium giảm xuống (Jung et
al., 2006b).
Điều kiện tối ưu cho quá trình được xác
định bằng phần mềm MODDE 5.0 cho thấy
điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân là tại
nồng độ E/S 11,8U/g, nhiệt độ là 41,8oC và thời
gian là 108,26 phút thì hoạt tính liên kết calcium
của peptide là 18,84 (mg/g protein). Để kiểm
chứng tính chính xác của giá trị nhận được từ
phương trình hồi quy, tiến hành 3 thí nghiệm lặp
lại độc lập dựa trên giá trị thời gian, nhiệt độ, tỷ
lệ enzyme tương tự thu được hoạt tính liên kết

canxi là 18,69 ± 0,58 (mg/g). Kết quả này gần
với kết quả dự đoán từ phương trình hồi quy
nêu trên. So sánh với Huang và ctv., (2011a), tác
giả đã tối ưu quá trình thu nhận peptide có hoạt
tính liên kết calcium từ phụ phẩm của q trình
chế biến tơm bằng năm loại enzyme là alcalase,

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Amiza, M.A., Ashikin, N., S., and Faazaz, A.L., 2011.
Optimization of enzymatic protein hydrolysis from
silver catfish (Pangasius sp.) frame, International
Food Research Journal, Vol 18: p.751-757.
Bao, X.L., M.Song, J.Zhang, Y.Chen and S.T.Guo,
2007. Calcium-binding ability of soy protein
hydrolysates. Chin. Chem. Lett., 18: 1115-1118.

trypsin, pepsin, flavourzyme và protamex. Kết
quả là peptide thu được từ q trình thủy phân
protein bằng trypsin có hoạt tính cao nhất trong
năm enzyme và đạt 0,294 mmol Ca/g protein
(hay 11,76 mg Ca/g protein).
Khả năng liên kết canxi của peptide
phụ phẩm cá tra thủy phân bằng Trypsin là
18,84mg/g protein cao hơn khi so với phụ
phẩm tôm 11,76 mg/g protein (Huang G et al.,
2011a), thấp hơn khi so với protein thủy phân
từ đậu nành 66,9mg/g proetin ( Bao XL et al.,
2007), protein dịch plasma huyết heo 50mg/g
protein (Song K.B và Lee S.H, 2009), hoki
frame 49mg/g protein (Jung W.K và Kim S.K,

2007) và thấp hơn so với nghiên cứu của C. X.
Thuy và ctv., (2014) khi thủy phân phụ phẩm
cá Tra bằng Alcalase thu được peptide có hoạt
tính 27,03mg/g. Tuy nhiên đây là hoạt tính của
dịch peptide thơ chưa qua tinh sạch. Hoạt tính
này sẽ được tăng lên đáng kể trong các công
đoạn tinh sạch sau này. Kết quả này bước đầu
cho thấy phụ phẩm cá Tra là một nguồn hợp lí
cho sản xuất peptide liên kết canxi.
V. KẾT LUẬN
Nghiên cứu cho thấy phụ phẩm cá tra có
thể sử dụng thành công để sản xuất bột peptide
liên kết calcium. Điều kiện thủy phân như pH,
thời gian, nhiệt độ, hàm lượng enzyme được tối
ưu hóa thành cơng bằng RSM. Tại điều kiện tối
ưu thời gian thủy phân là 108,26 phút nhiệt độ
41,8oC, tỷ lệ E/S 11,8U/g, pH 8,0 mức độ liên
kết canxi đạt cực đại là 18,69 (mg/g protein).

Bhaskar, N. and Mahendrakar, N.S., 2008.
Optimization of enzymatic hydrolysis of visceral
waste proteins of Catla (Catla catla) for preparing
protein hydrolysate using a commercial protease.
Bioresource Technology 99(10): 4105-4111.
C. X. Thuy, T. B. Lam, K. Mc. Commick, 2014. Optimizing
of Nano-filtration to obtain fish protein isolate (FPI)
from Pangasius hypophthalmus byproducts with
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.
Charoenphun, N., Cheirsilp, B., Sirinupong, N.,
Youravong, W., 2013. Calcium-binding peptides
derives from tilapia (Oreochromis niloticus) protein
hydrolysate. Eur Food Res Tech 266:57-63.
Choi, D.W., Lee, J.H., Chun, H.H., Song, K.B., 2012.
Isolation of Calcium – binding Peptide from
Bovine Serum Protein Hydrolysates. Food Sci.
Biotechnol. 21 (6): 1663-1667.
Eriksson L., Johansson E., Kettaneh N., Wikstrom
C., Wold S., (2000). Design of experimentsPrinciples and applications, Umetrics. 329p.
Gitelman. H.J.,1967. An Improved Automated
Procedure for the Determination of Calcium in
Biological Specimens. Analytical Biochemistry
(18):521-531.
Huang. G.R., Ren L., Jiang J.X., 2011a. Purification of a
histidine containing peptide with calcium binding
activity from shrimp processing byproducts
hydrolysate. Eur Food Res Tech 232:281-287.
Huang G, Ren Z, Jiang J, Chen W., 2011b. Preparation
and Characteristic of Iron –Binding Peptides
from Shrimp Processing Discards Hydrolysates.
Advance Journal of Food Science and Technology
3(5): 348-354.
Huang.G.R., Ren.Z.Y., Jiang J.X., 2014. Optimization

of Hydrolysis conditions for Iron Binding peptides
production from shrimp processing byproducts.
American Journal of Food Technology 9(1): 49-55.
Jung, W.K., Karawita R., Heo, S.J., Lee, B.J., Kim,
S.K., Jeon, Y.J., 2006a. Recovery of a novel Cabinding peptide from Alaska Pollack (Theregra
chalcogramma) backbone by pepsinolytic
hydrolysis. Process Biochem 41: 2097-2100.
Jung, W.K., Lee, B.J., Kim, S.K., 2006b. Fishbone peptide increase calcium solubility and
bioavailability in ovariectomised rats. British
Journal of Nutrition, 95: 124-128.
Jung, W.K., Kim, S.K., 2007. Calcium – binding
peptide derived from pepsinolytic hydrolysates
of hoki (Johnius belengerii) frame. Eur Food Res
Tech 224:763-767.
Kristinsson, H. & Rasco, B. 2000. Biochemical and
functional properties of Atlantic salmon (Salmo
salar) muscle proteins hydrolyzed with various
alkaline proteases. J. Agric. Food Chem. 48,
657–666.
Kristinsson, H. & Rasco, B. 2002. Fish Protein
Hydrolysates and their potential use in the food
industry.
Lim, J.W., Kim, S.B., 2004. Calcium-binding Peptides
derived from Tryptic hydrolysates of Cheese
whey protein. J. Korean.Soc.Appl.Biol.Chem.
Liu.F.R., Wang.L., Wang.R., Chen. Z.X., 2013.
Calcium-Binding Capacity of Wheat Germ Protein
Hydrolysate and Characterization of Peptide−
Calcium Complex. Journal of Agriculture and


118

Food Chemistry (61): 7537-7544.
Madamba, P.S.,2002. The response surface
methodology: An application to optimize
operation of selected agriculture crops. LWT Food
Science and Technology 35: 584-592.
Mahmoudreza, O., Majid, T., Ali, M., barbara,R.,
Abbas, E.M., 2009. Optimization of enzymatic
hydrolysis of visceral waste proteins of beluga
sturgeon Huso huso using Alcalase.
Motamedzadegan A., Davarniam B., Asadi G.,
Abedian A., Ovissipour M., 2010. Optimization of
enzymatic hydrolysis of yellowfin tuna Thunnus
albacares viscera using Neutrase. International
Aquatic Research, Vol 2: p. 173-181.
Muyonga,J.H., Colec,C.G.B., Duodub,K.G., 2004.
Extraction and physicochemical characterisation
of Nile perch (Lates niloticus) skin and bone
gelatine. Food Hydrocolloids8:581-592.
Nilsang, S., Lertsiri, S., Suphantharika, M. and
Assavanig, A. 2005. Optimization of enzymatic
hydrolysis of fish soluble concentrate by
commercial protease. Journal of Food Engineering.
70: 571-578.
Normah, I., Jamilah, B., Saari, N. and Che Man Yaakob,
B. 2005. Optimization of hydrolysis conditions
for the production of threadfin bream (Nemipterus
japonicus) hydrolysate by Alcalase. Journal of
Muscle Foods 16: 87–102

See S.F., Hoo L.L., Babji A.S., Optimization of
enzymatic hydrolysis of Salmon (Salmo salar)
skin by Alcalase, International Food Research
Journal, Vol 18, 2011, p.1359-1365
Seung Hwan Lee and Kyung Bin Song, 2009. Isolation
of a Calcium-binding Peptide from Enzymatic
Hydrolysates of Porcine Blood Plasma Protein. J.
Korean Soc. Appl. Biol. Chem., 52(3), pp. 290-294.
Shahidi.F., Kamil.J.Y.A., 2001. Enzyme from fish and
aquatic invertebrates and their application in the
food technology. Trends Food Sci.Technol. 12, pp
435-464
Slizyte.R., Rustad.T., Storro.I., 2005. Enzymatic
hydrolysis of cod (Gadus morhua) by-products:
Optimization of yield and properties of lipid and
protein fractions. Process Biochemistry 40, 36803692.
Song, K.B., Lee, S.H., 2009. Isolation of a Calciumbinding Peptide from Enzymatic Hydrolysates
of Porcine Blood Plasma Protein. J. Korean.Soc.
Appl.Biol.Chem, 52(3):290-294.
Won-Kyo Jung, Se-Kwon Kim, 2007. Calcium-binding
peptide derived from pepsinolytic hydrolysates of
hoki (Johnius belengerii) frame. Eur Food Res
Technol, pp. 763–767.
Wasswa, J., Tang, J. and Xiao, H.G. 2008. Optimization
of the production of hydrolysates from Grass carp
(Ctenopharyngodon idella) skin using Alcalase®.
Journal of Food Biochemistry. 32: 460-473.

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:
2. HCMC University of Technology

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 7 - THÁNG 01/2016

119