đatn-shim.docx

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sụn khớp chân gàNguyên liệu 1.1.1 Tình hình sản xuất gà trên thế giới Theo báo cáo tháng 10/2017 của USDA, sản lượng thịt gà thế giới dự tính năm 2018 tăng 1% so với năm trước, lên 91,3 triệu tấn. Mỹ tiếp tục là nước sản xuất thịt gà lớn nhất thế giới với gần 18,97 triệu tấn. Tiếp đến là Brazil, EU và Trung Quốc với sản lượng được trong năm 2017 lần lượt là 13,55, triệu tấn;, 11,88 triệu tấn và 11,00 triệu tấn [1].{, 2018 #2} Nhật Bản tiếp tục là thị trường nhập khẩu thịt gà lớn nhất thế giới trong năm 2018 với 990 nghìn tấn, lượng nhập khẩu của năm 2018 có sự suy giảm nhẹ so với năm 2017 (995 nghìn tấn). Mặc dù không phải là nước sản xuất thịt gà lớn nhất thế giới nhưng do lượng tiêu thụ nội địa của Brazil thấp hơn rất nhiều so với khả năng sản xuất nên Brazilnước này tiếp tục là nước xuất khẩu thịt gà lớn nhất thế giới trong năm 2018 với gần 4,2 triệu tấn thịt gà. Theo đó, việc tiêu thụ các sản phẩm từ gà ngày càng tăng, không chỉ riêng những nước kể trên mà các nước khác ở châu Á khác như: Ấn Độ, Indonesia, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ và Nhật Bản vẫn đang tăng lên rất mạnh mẽ. Bảng1.1: Sản xuất và thương mại thịt gà toàn cầu năm 2013 – 2018[1] Năm Sản xuất Tiêu dùng Nhập khẩu Xuất khẩu 2013 84,407 58,742 7,445 9,239 2014 86,765 58,749 7,890 9,997 2015 89,098 57,819 7,631 9,545 2016 90,175 58,714 7,691 9,422 Ước tính 2017 90,175 59,362 7,748 9,791 Dự báo 2018 91,278 60,550 7,992 10,056 Nguồn: Báo cáo World Markets and Trade, Bộ Nông nghiệp Mỹ tháng 10/2017.Theo Bộ Nông Nghiệp Hoa Kì USDA dự báo, sản lượng thịt gia cầm toàn cầu trong năm 2019 sẽ tăng lên 2% so với năm 2018 lên mức kỷ lục 97,8 triệu tấn. Thị trường Mỹ dự báo sẽ sản xuất được khoảng 19,7 triệu tấn tăng 2% vào năm 2019. Tiếp đến là Brazil, Liên Minh Châu Âu EU và Trung Quốc lần lượt là 13,8 triệu tấn, 12,47 triệu tấn và 12,0 triệu tấn[1]. Về xuất nhập khẩu, xuất khẩu toàn cầu được dự báo sẽ tăng mạnh 4% trong năm 2019 lên tới mức kỷ lục 11,6 triệu tấn và quốc gia xuất khẩu thịt gà lớn nhất thế giới là Brazil với 3,8 triệu tấn thịt. Trong năm 2019, Nhật Bản tiếp tục là thị trường nhập khẩu thịt gà lớn nhất thế giới với hơn 1,18 triệu tấn, tiếp theo là đến Mexico và Liên minh Châu Âu EU với lượng nhập khẩu lần lượt đạt 850 nghìn tấn và 680 nghìn tấn thịt. Theo đó, việc tiêu thụ các sản phẩm từ gà ngày càng tăng, không chỉ riêng những nước kể trên mà các nước khác ở châu Á khác như: Ấn Độ, Indonesia, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ và Nhật Bản vẫn đang tăng lên rất mạnh mẽ[1]. Bảng1.1: Sản xuất và thương mại thịt gà toàn cầu năm 2015 – 2019(nghìn tấn) [1]. Năm Sản xuất Tiêu dùng Nhập Xuất khẩu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

2015 2016 2017 2018 Ước tính 2019

91,337 90,276 93,779 95,594 97,802

89,587 90,740 92,034 93,787 95,974

khẩu 8,641 9,173 9,351 9,363 9,775

10,308 10,725 11,039 11,153 11,619

Ở Việt Namnước ta, theo số liệu từ điều tra chăn nuôi của Tổng cục thống kê ngày 1/10/2017 thì nhu cầu tiêu thụ có chiều hướng tích cực gia tăng trong khi nguồn cung cấp gà ra thị trường không kịp đáp ứng. Sản lượng gà hơi xuất chuồng năm 2015, 2016, 2017 lần lượt là 700,9 ngàn tấn, 740,7 ngàn tấn, 786,4 ngàn tấn và vẫn đang tiếp tục tăng mạnh qua từng năm.[2] Với sản lượng lớn, phụ phẩm hữu cơ dưới dạng nội tạng, bàn chân, đầu, xương, máu và lông được tạo ra chiếm khoảng 37% khối lượng của gà được thải ra ngoài với một lượng rất lớn dẫn đến tình trạng thừa cung thiếu cầu. Trong đó, chân gà chiếm 3,9 – 5,3% khối lượng gà hơi sản xuất. Vì vậy, những nghiên cứu về việc sử dụng phụ phẩm chân gà được phát triển và chú trọng hơn nhiều. Nghiên cứu về chân gà tập trung vào khai thác, thu nhậncách ly và sử dụng các phân tử sinh học có giá trị dinh dưỡng cao tồn tại bên trong các sản phẩm này. Đặc biệt, tiềm năng của sản phẩm phụ của gà là nguồn tài nguyên sinh học hữu ích. Ở phương Tây, phụ phẩm này ckhông ăn được có giá trị dinh dưỡng thấp và chỉ có vai trò trong ngành thức ăn chăn nuôi, phân bón hóa học và ngành hóa chất khác. Nhưng các nước châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng các phụ phẩm từ gà như nội tạng mề, gan, tim, lòng ruột và đặc biệt là chân gà được coi là một món ngon, giàu dinh dưỡng và được tiêu thụ với số lượng khá lớn. Vì vậy, những nghiên cứu về việc sử dụng phụ phẩm chân gà được phát triển và chú trọng hơn nhiều. Nghiên cứu về chân gà tập trung vào khai thác, thu nhận và sử dụng các phân tử sinh học có giá trị dinh dưỡng cao. Trong chân gà chứa một lượng lớn thịt, sụn và các mô liên kết, do đó nó trở thành một nguồn protein, lipit tốt, ứng dụng tốt vào nhiều ngành công nghiệp. [3] 1.1.2 SNguyên liệu sụn khớp chân gà Sụn khớp chân gà cũng là phụ phẩm được lấy ra từ chân gà khi giết mổ. Cùng với lượng chân gà thải ra trong quá trình sản xuất thì lượng sụn gà cũng chiếm tỉ trọng không nhỏ. Bản chất của s Khi soi dưới kính hiển vi, bản chất sSụn khớp chân gà là những sợi collagen hình thành một mạng lưới dệt chặt chẽ, có bề mặt mịn màng, trơn bóng. [4]

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

SụnNó được xem là một loại thức ăn bổ dưỡng của các nước châu Á vì chứa nhiều thành phần có giá trị dinh dưỡng cao và lợi cho việc giữ gìn sức khỏe về xương khớp. Ngoài ra, các nghiên cứu chỉ ra collagen chiết ra từ sụn gà có tác dụng xóa nếp nhăn trên da, cho làn da trơn mượt, chống lão hóa.[5]

Hình 1.1. Sụn gà 1.2. Cấu tạo sụn khớp gà

Hình 1.2. Cấu tạo sụn gà [6]

Hình

1.1.3 Thành phần hóa học của sụn khớp gà Bằng kĩ thuật phân tích thực phẩm, các thành phần hóa học của sụn gà được xác định. Sụn chân gà có thành phần protein khá cao (11,78 ± 0,21%) trong tổng khối lượng chất khô. Thành phần hóa học của sụn chân gà được thể hiện ở bảng 1.2. Bảng 1.2. : Thành phần hóa học của sụn gà[7] Thành phần Sụn tươi (%) Độ ẩm 82,85 ± 1,42 Protein thô 11,78 ± 0,21 Lipit 0,29 ± 0,72 Tro 1,21 ± 0,12 Tổng 3,87 ± 0,35 carbohydrate Với lượng protein chiếm tỉ lệ tượng đối cao so với hàm lượng chất khô có trong sụn thì các bác sĩ nhi đồng ờ Hoa Kì đã phân lập các axit amin dưới dạng thủy phân, đung sôi liên tục ở HCl 6N ở 108°C trong 24 giờ trong điều kiện chân không, sau đó chiết tách bằng phương pháp điện di hiện đại. Và được kết quả thành phần các axit amin có trong sụn khớp gà ở như ở dưới. [5] Viết lại đoạn nêu trên: Protein của sụn chân gà có các acid amin dinh dưỡng thiết yếu đối với con người và động vật, đặc biệt là glycineacid amin …… chiếm tỉ lệ cao nhất khoảng 30%, tiếp đó là proline và alanine lần lượt là 10,5% và 9,8%. Th(bao nhiêu %), tiếp theo, ……(Liệt kê 03 loại acid amin). Bảng 1.3. thể hiện chi tiết thành phần acid amin có trong sụn chân gà được phân tích .bởi các bác sĩ nhi đồng ờ Hoa Kì Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

đã phân lập các axit amin dưới dạng thủy phân, đung sôi liên tục ở HCl 6N ở 108°C trong 24 giờ trong điều kiện chân không, sau đó chiết tách bằng phương pháp điện di hiện đại[8]. Và được kết quả thành phần các axit amin có trong sụn khớp gà ở như ở dưới bảng 1.3.

Bảng1.3: Thành phần axit amin của sụn khớp của gà (g axit amin/1000g axit amin tổng số, lấy trung bình của 3 mẫu phân tích). [8]. Axit amin Tuổi, tuần 26 32 52 Qua bảng Hydroxyproline 86 trên, mặc dù sụn 88 86 khớp gà được chiết Axit aspartic tách từ gà có độ 52 51 54 tuổi khác nhau Threonine nhưng nhìn chung 24 23 24 nó cho ta thấy một Huyết thanh sự đầy đủ về các 31 30 26 axit amin tồn tại Axit glutamic trong nguyên liệu 97 95 96 này. Từ đó, các Proline nghiên cứu phân 103 105 104 lập, chiết tách các Glycine protein, collagen 299 301 298 để phục vụ cho đời Alanine sống con người 99 98 97 ngày càng được tối ưu hóa. Valine 27 26 29 1.1.4 Ứng dụngẢnh hưởng Methionine 7 8 9 của sụn khớp chân Isoleucine 15 16 16 gànguyên liệu Leucine 36 38 40 1.1.4.1 TỨng dụng trong lĩnh Tyrosine 7 6 7 vực thực Phenylalanine phẩm 17 18 18 15 13 Protein động Hydroxylysine 15 vật là nguồn cung 24 23 25 cấp protein và axit Lysine amin đậm đặc Histidine 6 6 6 chính và đã trở thành một tiêu Arginine 51 52 51 chuẩn đối với cácphải có trong khẩu phần thức ăn từ 64 hơn 100 năm nay ở các xã hội có nền nông nghiệp phát triển trên toàn thế giới. Protein và lipit được chế biến từ chân gà, sụn gà là các thành phần quan trọng trong khẩu phần và là phần không thể thiếu trong dây chuyền truyền sản xuất thức ăn chăn nuôi, đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ chu trình sản xuất thức ăn gia súc. Nó là loại nguyên liệu có giá trị được các nhà dinh dưỡng, tạo được độ ngon miệng, sản phẩm có khả năng tiêu hóa cao, không chứa chất kích thích tăng trọng và an toàn khi sử dụng làm thức ăn . [3]. Proteinn được chứng minh là có chức năng cải thiện tính chất như độ hòa tan, hấp thụ chất béo, ổn định bọt và đặc tính nhũ hóa.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

Peptide và axit amin được công nhận là tiền chất hương vị quan trọng, và ngành chế biến phụ phẩm này được xem như một1 phần của ngành công nghiệp hương vi, cung cấp giá rẻ và phong phú tạo sự đa dạng hương vị trong hệ thống thực phẩm. [9] 1.1.4.2 Ứng dụng trong hóa chất Sử dụng làm nguyên liệu để ủ, tạo khí sinh học và phân bón và sản xuất năng lượng (khí metan) sau khi tiền xử lý ở nhiệt độ cao và áp lực. Đây được coi là lựa chọn tốt hơn để chuyển đổi sinh học lãng phí cho các sản phẩm giá trị gia tăng vẫn có những hạn chế nhất định đó là cản trở cao cấp của họ. Vì chất thải động vật là bao gồm các hợp chất C, N, H, O và S phân hủy sinh học, những hợp chất này các hợp chất có thể được thu hồi và sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau đồng thời giúp giảm khối lượng sản phẩm thải ban đầu.[8] Trước đây, dòng sản phẩm protein được sử dụng làm keo dán vì chúng có nhiều chức năng hóa học đáp ứng việc tạo mối liên kết. Các chất keo có nguồn gốc từ động vật đã được sử dụng vào đầu những năm 1800 và mức tiêu thụ cao nhất lên tới 70 triệu kg vào năm 1948. Tuy nhiên sau này, các keo dán tổng hợp phát triển mạnh nên keo từ động vật không thể cạnh tranh về mặt kinh tế.[3] Ngoài ra, các protein cho chất dẻo (plastic) có khả năng phân hủy sinh học được sản xuất với mục đích thương mai có giá cả cạnh tranh so với plastic có nguồn gốc từ công nghiệp hóa dầu. Plastic có nguồn gốc sinh học được sản xuất từ quá trình lên men protein. Ngoài ra, plastic còn được sử dụng để sản xuất bao bọc thực phẩm.. 1.1.4.2. [3] Ảnh hưởng của nguyên liệu đến môi trường Nếu không có ngành chế biến phụ phẩm thì ở các nước phương Tây có thể sẽ phải vất bỏ hay tiêu hủy phụ phẩm này ở các bãi rác công cộng, hố phân vi sinh, khu chôn lấp, lò thiêu, hoặc tệ hơn là những bãi rác thải bất hợp pháp gây nên những mối nguy tiềm ẩn cho sức khỏe cộng đồng. Mỗi phương pháp nói trên đều có những hạn chế về khả năng tiêu hủy phụ phẩm và xác chết động vật nhưng không gian bị hạn chế là điều dễ thấy nhất .[3]. Theo đó, các nguyên liệu này sẽ phân hủy và gây ô nhiễm nhanh chóng bởi sự giải phóng một loạt các hợp chất, nguyên tố hoặc các chất bay hơi có mùi như hydro sulphide, ammoniac, ketone và aldehydes… vào môi trường theo cách hoàn toàn không được kiểm soát phương pháp này làm ảnh hưởng đến môi trường, đến sức khỏe của con người và vật nuôi và nền nông nghiệp đặc biệt là các bệnh lây từ động vật sang người dễ dàng gia tăng.[9] Bên cạnh đó, mất các nguồn tài nguyên sinh học hữu ích như protein, enzyme và lipid, hoàn toàn có thể ứng dụng để thương mại hóa các ngành công nghiệp. Ngoài việc sử dụng truyền thống làm thức ăn chăn nuôi gia súc và phân organic, sụn gà được phổ biến rộng rãi như là nguyên liệu để tạo protein thủy phân, bằng việc sử dụng nước, kiềm hoặc axit, enzyme dưới chế độ thủy phân thích hợp. Protein hòa tan được kết tủa và sấy khô để có được protein phân lập, có được hỗn hợp các peptide có chiều dài khác nhau và các axit amin tự do. Vì vậy, khi xử lí ở mức độ phân tử thì quá trình nhẹ nhàng, thân thiện với môi trường, tạo ra ít nước thải, và dư lượng chất thải so với các phương pháp thông thường. Ngoài ra, các phân tử sinh học được thu hồi từ các ngành này có những ứng dụng thương mại khác ngoài ngành nông nghiệp. [9].

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.2 Quá trình thủy phân 1.2.1 Bản chất và cơ chế Quá trình thủy phân là quá trình phân cắt hợp chất cao phân tử thành các phân tử đơn giản hơn dưới tác dụng của chất xúc tác và có sự tham gia của nước[10]. Cơ chế của quá trình thủy phân:

Bản chất của quá trình thủy phân protein là quá trình cắt mạch các phân tử peptid ở các liên kết peptid tạo ra các phân tử có kích thươc nhỏ hơn như: peptone, polypeptide, peptide và các acid amin[11]. Trong quá trình thủy phân protein, các liên kết peptid bị cắt đứt theo trình tự như sau: Protein → polypeptide → pepton → peptide → acid amin Vậy, sản phẩm của quá trình thủy phân protein là các polypeptide, pepton, peptide và các acid amin. Hầu hết các acid amin tạo thành chủ yếu là các L-α amino acid [11]. mục đích 1.2.1.1 Bản chất Là quá trình phân cắt một hợp chất cao phân tử thành các phân tử đơn giản dưới tác dụng của các chất xúc tác và có sự tham gia của nước.[9] Đối với quá trình thủy phân protein: là quá trình phá vỡ các liên kết peptide khi có mặt của nước. Do liên kết peptide là liên kết bên, nên quá trình thủy phân thường có mặt của chất xúc tác. Ví dụ: Tinh bột Protein

E . protease →

E . amylase đường (maltose, glucose) + dextrin →

axit amin + polypeptit bậc thấp

1.2.1.2 Mục đích Thay đổi tính chất của nguyên liệu tạo điều kiện cho các công đoạn tiếp theo: thủy phân pectin nhờ enzyme pectinase làm trái cây trở nên mềm hơn khi các thành giữa bị phá vỡ và các tế bào trở nên tách rời nhau tạo điều kiện cho quá trình ép dịch hoa quả có hiệu suất thu hồi cao.[8] Phản ứng thủy phân là yếu tố mở đầu cho nhiều quá trình hóa học khác trong chế biến và bảo quản thực phẩm như: -

-

Phản ứng thối rữa protein Protein h 2 o , enzyme axit amin VSV sản phẩm thối rữa → → Tạo cơ chất cho phản ứng oxy hóa v à coenz ketone, aldehyde → Lipit thủy →ph â n axit béo oxh , ezyme → chất sẫm màu Mở đầu cho việc hình thành mùi vị đặc trưng của sản phẩm Sản xuất bánh mì:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

hợp

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

Tinh bột

E . amylase →

glucose (vị ngọt)

t0 →

{

melanoidin fucfurolamin caramel h ó a

tạo nên mùi

thơm, màu vàng đặc trưng. Thủy phân làm giàu các cấu tử giá trị có trong nguyên liệu như khai thác đường từ tinh bột, các axit amin từ nguyên liệu giàu protein hay thủy phân các chất béo trong sản xuất dầu ăn.[8] Ngoài ra, thủy phân còn tăng cường và kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm: trong quá trình sản xuất bia vì một số protein cao phân tử cùng với polyphenol làm cho bia bị đục nên để tăng hạn sử dụng của bia thì người ta thủy phân protein này.[8] 1.2.2 Chất xúc tác trong thủy phân Tác nhân xúc tác thường dùng là chất xúc tác phi enzymehóa học (thường là acid hữu cơ hoặc vô cơ) hoặc chất xúc tác enzyme. sinh học (enzyme). Chất xúc tác hóa học có phổ xúc tác rất rộng, có thể xúc tác được rất nhiều loại cơ chất với thời gian thủy phân nhanh, năng suất lớn. Tuy nhiên, chúng xảy ra ở nhiệt độ khá cao (thường lớn hơn 100°C), dễ làm biến đổi tính chất hóa học của thực phẩm, gây ra nhiều sản phẩm phụ, khó kiểm soát trong quá trình chế biến.[10] Trong quá trình sản xuất mì chính, mở đầu là quá trình thủy phân gluten của bột mì với xúc tác HCl để giải phóng ra tất cả axit amin ở 120-160°C. Khi dùng HCl thì thiết bị ăn mòn nhiều, dễ bay hơi độc cho người sản xuất nên thiết bị cần đảm bảo chống ăn mòn và kín. Ngoài ra, nhiệt độ cao, các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy, gây tổn thất aminoaxit, dễ sinh ra NH3, khó trích li về sau nên trong sản xuất người ta phải kiểm soát rất nghiêm ngặt. Khi chất xúc tác là enzyme. Đây là những chất xúc tác sinh học được hình thành trong tế bào và có bản chất là protein. Các enzyme xúc tác cho hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sống, đảm bảo cho các quá trình chuyển hóa các chất trong cơ thể sống tiến hành với tốc độ nhịp nhàng có trật tự theo những chiều hướng xác định với tốc độ cực nhanh. Ngày nay, người ta nhận thấy enzyme có khả năng xúc tác đặc biệt, thường mạnh hơn nhiều so với các chất xúc tác tổng hợp bởi những ưu điểm sau đây: - Enzyme có cường lực xúc tác rất lớn, có tính đặc hiệu cao. Mỗi enzyme chỉ xúc tác làm chuyển hóa được một hoặc một số cơ chất nhất định theo một kiểu phản ứng nhất định làm cho sản phẩm tạo thành có độ tinh khiết cao, ít tạo sản phẩm phụ. Khi thủy phân cá hồi. Với enzyme lipase sẽ phân tách lipit trong cá tạo các axit béo để có sản phẩm dầu cá hồi. Còn enzyme protease sẽ cắt các mạch liên kết peptide trong chỗi poly polypeptide tạo thành các axit amin cần thiết cho con người. - Enzyme tác dụng trong điều kiện êm dịu. Hầu hết các loại enzyme tác dụng tối ưu ở áp suất thường, nhiệt độ không cao, pH trung tính, do vậy không đòi hỏi các thiết bị chịu axit, kiềm hay chịu áp suất cao, đắt tiền. Enzyme protease có trong malt trong quá trình sản xuất bia hoạt động tối thích ở nhiệt độ 48-52°C, pH = 4,5 -5. - Đa dạng về chủng loại enzyme

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

Thực tế hiện nay enzyme được chiết tách từ rất nhiều nguồn tự nhiên, như ở động vật, thực vật và đặc biệt là vi sinh vật, tạo sự đa dạng hóa về chủng lại enzyme trên thị trường. Nghiên cứu đã thu nhận được nhiều loại enzyme từ thực vật như papain thu được từ nhựa của lá, thân, quả đu đủ, bromelain thu từ quả, chồi dứa, vỏ dứa, ficin thu được từ nhựa cây cọ, enzyme protease là enzyme được sử dụng nhiều nhất hiện nay được tìm thấy trong các hạt thóc, malt, hạt đỗ tương…. Tuy nhiên, khi xúc tác bằng enzyme thì đòi hỏi enzyme phải có độ tinh khiết để có hiệu quả cao, khó lọc hơn thủy phân bằng acid do đó cần phải nâng nhiệt độ trước khi lọc. Thời gian thủy phân khá lâu nên năng suất không lớn, tuy không đòi hỏi về thiết bị nhưng nhiệt độ, pH phải được khống chế trong điều kiện nghiêm ngặt. 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein trong sụn khớp chân gà bằng enzyme 1.2.3.1 Chất xúc tác Ở đây chất xúc tác được sử dụng là enzyme ProtamexTM (EC 3.4.21.62/ 3.4.24.28) là phức hợp protease Bacillus từ Novozymes A/ S (Bagsvaerd, Đan Mạch), được phát triển để thủy phân protein thực phẩm và đáp ứng nhu cầu tinh khiết cho các enzyme cấp thực phẩm, do các chuyên gia của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc FAO và WHO về phụ gia thực phẩm (JEFTA) và Bộ luật hóa chất thực phẩm (FCC). Các điều kiện làm việc tối ưu cho ProtamexTM được báo cáo ở pH= 5,5 - 7,5, nhiệt độ tối ưu từ 35 - 60°C. Nhiệt độ vô hoạt của nó được báo cáo là 85°C trong 10 phút [12]. Nhiệt độ bảo quản tốt nhất của Protamex là 0 ÷ 5°C. 1.2.3.2 Chất xúc tác Hoạt độ xúc tác axit vô cơ lớn hơn acid hữu cơ. Acid H3PO4 và HCl là hai chất xúc tác vô cơ thường được sử dụng nhất. Còn H2SO4 và HNO3 là những chất oxy hóa mạnh nên ít sử dụng vì các nguyên liệu để chế biến thực phẩm thường chứa nhiều hợp chất hóa học khác nhau. Nếu sử dụng H2SO4 và HNO3 là chất xúc tác thì có thể sinh ra các phản ứng phụ và làm ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm. Cần lưu ý là một số các acid vô cơ trên thị trường hiện nay thường có lẫn một số ion kim loại nặng và một số tạp chất hóa học độc hại cho sức khỏe người tiêu dùng. Vì vậy khi chọn xúc tác, cần chọn nguồn acid có độ tinh khiết theo quy định. Nhìn chung, tuy các acid hữu cơ (acid malc, acid citric, acid tartaric..) có cường lực xúc tác yếu hơn so với acid vô cơ. Tuy nhiên, ưu điểm lớn khi sử dụng acid hữu cơ làm xúc tác là sản phẩm sẽ không bị lẫn kim loại nặng và một số hợp chất độc hại cho sức khỏe người tiêu dùng. Ngoài ta, khả năng gây ra những phản ứng phụ trong quá trình thủy phân khi sử dụng xúc tác acid hữu cơ thấp hơn nhiều sơ với xúc tác acid vô cơ. Hoạt độ xúc tác enzyme phụ thuộc vào sự tương thích của enzyme đó đối với cơ chất, các cơ chế thủy phân đặc hiệu. Enzyme có sức mạnh xúc tác cao, có khả năng cải thiện tốc độ phản ứng lên tới một triệu lần nhanh hơn không có phản ứng enzyme.[9]

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

Để định lượng chất xúc tác dựa vào cơ chế của phản ứng thủy phân và kiểm tra sản phẩm tạo thành. Tỉ lệ giữa chất xúc tác và cơ chất Khi tỉ lệ giữa chất xúc tác và cơ chất cao thì phản ứng xảy ra nhanh, tăng sản phẩm, phản ứng xảy ra triệt để.Tuy nhiên, năng suất của quá trình sẽ tương đối thấp, đòi hỏi trong công nghiệp phải tính toán kĩ lưỡng, tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng sản phẩm mà khống chế lượng cơ chất phù hợp. Xác định hàm lượng chất xúc tác tối ưu dựa vào cơ chế thủy phân và bằng thực nghiệm sản xuất. Thủy phân sucrose để sản xuất đường nghịch đảo cần sử dụng hàm lượng axit citric là 750g/100Kg nguyên liệu. Tuy nhiên, lượng chất xúc tác tăng thì tốc độ thủy phân tăng nhưng chỉ tăng có mức độ, sau thời gian nồng độ cơ chất và nồng độ xúc tác bão hòa, lúc đó nếu tăng nồng độ chất xúc tác thì vận tốc phản ứng vẫn không đổi. 1.2.3.3 Hàm lượng Lượng cơ chất Hiệu suất thủy phân là đại lượng được quan tâm hàng đầu trong quá trình thủy phân nguyên liệu. Nó được xác định bằng tỉ lệ hàm lượng cơ chất đã được thủy phân so với hàm lượng cơ chất ban đầu. Trong chế biến thực phẩm, nhà sản suất luôn tìm các biện pháp để nâng cao tỉ lệ này. Khi lượng cơ chất ban đầu thấp, phản ứng thủy phân xảy ra triệt để, hiệu suất thủy phân tăng, tiết kiệm được thời gian thủy phân nhưng nồng độ sản phẩm lại thấp, . không kinh tế. Ngược lại, khi lượng cơ chất cao, cùng với một lượng chất xúc tác nhất định thì năng suất sản phẩm được nâng cao, giảm được chi phí năng lượng đáng kể. Do đó, người ta tối ưu lượng cơ chất ban đầu bằng thực nghiệm, tránh những tổn thất không đáng có và tiết kiệm chi phí tối đa. Ví dụ: thủy phân tinh bột trong sản xuất đường nha thì lượng tinh bột ban đầu là 40 – 43 (w/w) 1.2.3.4 Tỉ lệ giữa chất xúc tác và cơ chất Tỷ lệ chất xúc: nguyên liệu ảnh hưởng tới sự chênh lệch nồng độ chất tan và khả năng tiếp xúc giữa nguyên liệu và chất xúc tác [10]. Khi tăng tỷ lệ này lên thì tốc độ phản ứng tăng lên tuy nhiên đến một tỷ lệ nhất định thì nó sẽ đạt trạng thái cân bằng. Vì vậy cần chọn tỷ lệ này phù hợp. Xác định hàm lượng chất xúc tác tối ưu dựa vào cơ chế thủy phân và bằng thực nghiệm sản xuất. Tuy nhiên, lượng chất xúc tác tăng thì tốc độ thủy phân tăng nhưng chỉ tăng có mức độ, sau thời gian nồng độ cơ chất và nồng độ xúc tác bão hòa, lúc đó nếu tăng nồng độ chất xúc tác thì vận tốc phản ứng vẫn không đổi.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.2.3.5 Nhiệt độ phản ứng thủy phân môi trường 1.2.3.6

Khi tác nhân là axit, yêu cầu nhiệt độ lớn hơn 100°C. Khi nhiệt độ tăng lên thì tốc độ thủy phân tăng lên nhưng sự tăng nhiệt độ chỉ có giới hạn vì nếu tăng quá cao sẽ có các hợp chất hữu cơ khác bị thủy phân gây tổn thất sản phẩm, tạo sản phẩm phụ.

Tác nhân xúc tác là enzyme,, chúng hoạt động tốt nhất ở những nhiệt độ tối ưu nhất định. Khi nhiệt độ thủy phân lệch sang hai bên nhiệt độ tối ưu hoạt động của enzyme giảm và tốc độ phản ứng cũng sẽ giảm. Sự tăng nhiệt độ làm cho làm cho động năng của enzyme và cơ chất tăng, chúng chuyển động nhanh hơn, va chạm nhiều hơn. Các phức chất emzyme-cơ chất hình thành nhiều hơn, phản ứng xảy ra nhanh hơn. Tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao, enzyme bị biến tính, mất hoạt tính xúc tác. Ví dụ: quá trình thủy phân protein của đậu nành trong sản phẩm nước chấm + Dùng HCl ở nồng độ 6-10N, nhiệt độ 100 -180°C, thời gian thủy phân từ 24-48 giờ. Do nhiệt độ và nồng độ cao nên acid amin bj phá hủy, tryptophan bị phá hủy hoàn toàn, serine và threonine bị phá hủy một phân, asparagine, glutamine bị chuyển thành các dạng axit, hầu hết các vitamin bị phá hủy. + Dùng enzyme protea se ở nhiệt độ tương đối thấp (40-50°C), hạn chế sử dụng hóa chất nên ít làm biến đổi axit amin, sản phẩm an toàn và giá trị dinh dưỡng không giảm nhiều, hiệu suấtt cao vì enzyme thủy phân có tính đặc hiệu, cắt liên kết peptide. 1.2.3.7 Thời gian thủy phân Thời gian thủy phân là thời gian để cho các quá trình phân giải, cắt đứt các liên kết của các chất trong cơ chất dưới tác dụng của các chất xúc tác. Thời gian thích hợp sẽ có tác dụng thúc đẩy quá trình thủy phân. Khi thời gian dài, lượng sản phẩm cũng như chất lượng sản phẩm được cải thiên, tuy nhiên chí phí năng lượng lúc này tăng lên, năng suất thu hồi giảm, cùng với đó là sự tăng lên của các sản phẩm phụ không kiểm soát được nên thời gian thủy phân được tối ưu hóa bằng thực nghiệm. Ví dụ: bằng thực nghiệm, người ta xác định thời gian thủy phân tinh bột bằng acid 20-25 phút, thời gian thủy phân protein dưới áp lực cao là 3-8h. Thịt đỏ cá ngừ với xúc tác enzyme protamex mất 5h để thủy phân. 1.2.4 Các biến đổi trong quá trình thủy phân 1.2.4.1 Biến đổi vật lí Thực phẩm sau quá trình sẽ thay đổi về nhiệt độ, thể tích, khối lượng, tỉ trọng phụ thuộc nhiều vào bản chất của nguyên liệu và chế độ thủy phân. 1.2.4.2 Biến đổi hóa học Trong quá trình thủy phân, biến đổi hóa học là quá trình biến đổi chính vì có sự chuyển hóa các chất làm thay đổi thành phần hóa học của nguyên liệu, sản phẩm thu được gồm sản phẩm chính mong muốn và sản phẩm phụ hầu hết là không mong muốn vì ảnh hưởng xấu tới chất lượng của sản phẩm[10]. Protein sau khi bN {"citationItems":[{"id":"ITEMb1","itemData":{"author": [{"dropping-particle":"","family":"Truyền","given":"Trần Thế","non-droppingparticle":"","parse-names":false,"suffix":""},{"droppingSinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

particle":"","family":"Cường","given":"Bùi Viết","huyến đi [11]. Như vSL_CITATION {"citationItems":[{"id":"ITEM-1","itemData":{"author": [{"dropping-particle":"","family":"Phuyền","given":"Trần Thế","non-droppingparticl protein. Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào chất xúc tác, chế độ thủy phân và thời gian thủy phân. Ví dụ: trong quá trình sản xuất nước mắm Lê Gia, thủy phân là quá trình chính. Quá trình này xảy ra do protease của VSV và protease có trong tụy tạng cá. Quá trình thủy phân xảy ra nhờ ảnh hưởng của nhiệt độ là chính, thường rất chậm. Cơ chế của quá trình này như sau: Protit => Anbumin => Pepton => Polipepit => Peptit => Axit amin. Nếu quá trình xảy ra mạnh sẽ dẫn đến sản phẩm cuối cùng là axit amin và một số loại khí tạo ra mùi khó chịu (NH 3, H2S, mercaptan…). Các sản phẩm khí này có thể sẽ tan trong nước mắm, cũng có thể bay hơi tạo ra mùi rất khó chịu. Chính vì thế, việc quan trọng với các nhà sản xuất nước mắm, phải hạn chế quá trình này xảy ra vừa hao tổn lượng đạm cần thiết có trong nước mắm vừa tạo mùi khó chịu trong sản phẩm. Biến đổi sinh học Các quá trình thủy phân sử dụng xúc tác phi enzyme thường diễn ra ở nhiệt độ cao, nên các enzyme và VSV có sẵn trong nguyên liệu chỉ hoạt động ở điều kiện tối thích sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt. Trong quá trình thu nhận protein từ cao nấm men, khi nhiệt độ cao màng tế bào bị thủy phân, phân hủy tạo ra protein. Còn vvnh thu nhhn protein tt cao nnm men, khi nhiit đđ cao màng tt bào bị thủy phân, phân hủy tạo ra protein. trong nguyên liệu chỉ hoạt 1.2.4.3 Biến đổi hóa lí Một số biến đổi về pha có thể xảy ra trong quá trình này. Trạng thái từ không tan chuyển sang tan cùng và các chất tồn tại trong nguyên liệu sẽ hòa tan vào trong dung dịch làm nồng độ chất tan được tăng lên. Như ở quá trình sản xuất bia, thủy phân malt đại mạch sẽ hòa tan các chất màu có trong malt vào dung dịch. Hay trong quá trình thủy phân tinh bột thành đường nha, khi cho tinh bột dạng rắn vào nước sẽ tạo nên hệ huyền phù tinh bột. Khi phản ứng thủy phân kết thúc ta thu được syrup dạng lỏng. Ngoài ra, các chỉ số cảm quan được thay đổi sau quá trình. Sự thay đổi này không chỉ phụ thuộc vào các sản phẩm chính mà còn do những sản phẩm phụ khác. 1.2.5 Phương pháp thực hiện 1.2.5.1 Chọn chất xúc tác Lựa chọn chất xúc tác ảnh hượng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm thu được sau quá trình thủy phân và tốc độ của phản ứng thủy phân. Chất xúc tác được lựa chọn vào các tiêu chí sau: -

Mức độ và tốc độ của phản ứng thủy phân.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

-

Thành phần hóa học và tỉ lệ của các sản phẩm thu được sau quá trình thủy phân. Mức độ ảnh hưởng đến sản phẩm sau quá trình thủy phân. Tính độc hại, ăn mòn thiết bị. Giá thành và mức độ phổ biến của chất xúc tác

Khi thủy phân có thể chọn chất xúc tác là acid hoặc enzyme, tuy nhiên để tối ưu hóa và khắc phục được những nhược điểm đồng thời bổ sung ưu điểm cho nhau người ta thường kết hợp hai phương pháp này với nhau. Có thể thủy phân enzyme trước rồi thủy phân bằng acid hay ngược lại. Việc kết hợp này giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại, giảm ô nhiễm môi trường, rút ngắn thời gian sản xuất. 1.2.5.2 Chọn chế độ thủy phân Chế độ thủy phân có ảnh hưởng rất lớn vào hiệu suất thủy phân, vì vậy cần cân nhắc tới từng thông số kĩ thuật trong quá trình này. -

Nhiệt độ và thời gian thủy phân phụ thuộc vào nguyên liệu cần thủy phân.

Lượng nước cần bổ sung trong suốt quá trình thủy phân liên quan đến nồng độ cơ chất. Nếu thủy phân sâu dùng nồng độ cơ chất loãng, nếu không cần thực hiện phản ứng thủy phân triệt để đến cùng ta sử dụng nồng độ cơ chất vừa đủ chất phản ứng. nghiệm.

Hàm lượng chất xúc tác cần sử dụng thường được tính toán bằng thực

Áp suất trong quá trình thủy phân. Thông thường, khi thủy phân bằng acid thì chọn áp suất cao, còn khi thủy phân bằng enzyme thì chọn điều kiện áp suất thường. Phương pháp thủy phân: liên tục hoặc gián đoạn. Phương pháp thủy phân liên tục có ưu điểm là rút ngắn thời gian thủy phân, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng chất lượng sản phẩm và tạo điều kiện tự động hóa tốt. Phương pháp làm việc gián đoạn cần phải nghiên cứu kĩ mối quan hệ phụ thuộc giữa mức độ thủy phân với thời gian để xác định được thời gian thích hợp đạt mức độ thủy phân cực đại. Thiết bị thủy phân: sử dụng các thiết bị gia nhiệt trực tiếp hoặc gián tiếp, đảm bảo điều chỉnh được các thông số kĩ thuật, không bị ăn mòn và tốt nhất thì nên có cánh khuấy. 1.3 Axit amin 1.3.1 Giới thiệu về axit amin Axit amin là thành phần chính của phân tử protein. Bản chất protein (protid hay đạm) là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là axit amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

Axit amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amine (-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin. Do kết hợp với nhau trong những liên kết khác nhau, chúng tạo thành các phân tử khác nhau về thành phần và tính chất. Giá trị dinh dưỡng của protein được quyết định bởi mối liên quan về số lượng và chất lượng của các axit amin khác nhau trong protein đó. Nhờ quá trình tiêu hoá protein thức ăn được phân giải thành axit amin. Các axit amin từ ruột vào máu và tới các tổ chức, tại đây chúng được sử dụng để tổng hợp protein đặc hiệu cho cơ thể.[13] Trong tự nhiên, người ta tìm thấy 700 loại axit amin nhưng chỉ có hơn 20 loại axit amin trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thể sống. Người ta phân các acid amin cấu thành nên protein thành hai loại chính là các axit amin thay thế và các acid amin không thay thế. Những axit amin thay thế hoặc không cần thiết có thể tổng hợp được trong cơ thể. Do đó khi thiếu chúng trong cơ thể, cơ thể có thể bù trừ sự thiếu hụt đó nhờ các quá trình tổng hợp bên trong. Một số axit amin có vị ngọt kiểu đường (alanin, valine). Muối natri của acid glutamic có vị ngọt kiểu đậm được sử dụng làm gia vị. Còn các axit amin được gọi là các axit amin cần thiết hay không thể thay thế được vì chúng không thể tự tổng hợp trong cơ thể hoặc tổng hợp với tốc độ không thể đáp ứng được nhu cầu của cơ thể mà chúng phải được đưa vào đầy đủ trong đạm thức ăn. Bảng1.4: Các axit amin cần thiết và không cần thiết[13] Axit amin cần thiết Acid amin không cần thiết Arginine Alanine Histidine Asparagine Isoleucine Aspartate Leucine Cysteine Lysine Glutamate Methionine Glutamine Phenyl alanine Glycine Threonine Proline Tryptophan Serine Valine Tyrosine Giá trị dinh dưỡng một loại protein cao khi thành phần axit amin cần thiết trong đó cân đối và ngược lại. Các loại protein nguồn gốc động vật (thịt, cá, trứng, sữa) có giá trị dinh dưỡng cao, còn các loại protein thực vật có giá trị dinh dưỡng thấp hơn, nếu biết phối hợp các nguồn protein thức ăn hợp lý sẽ tạo nên giá trị dinh dưỡng cao của khẩu phần. Ví dụ gạo, ngô, mì nghèo lysine còn đậu tương, lạc, vừng hàm lượng lysine cao, khi phối hợp gạo hoặc mì hoặc ngô với đậu tương, vừng, lạc sẽ tạo nên protein khẩu phần có giá trị dinh dưỡng cao hơn các protein đơn lẻ.Các acid amin không cần thiết (có thể thay thế được) chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần đạm thức ăn. Cơ thể có thể tổng hợp được nhưng quá trình tổng hợp bên trong chỉ đáp ứng được nhu cầu tối thiểu của cơ thể. Do đó cần đưa hợp lý các acid amin này vào thành phần đạm của thức ăn[14]  Một số vai trò quan trọng của axit amin[15] - Xây dựng cấu trúc của protein, các chuỗi polypepide lớn nhỏ trong cơ thể. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

- Là chất nền sinh năng lượng chính cho ruột non (glutamine, glutamate, aspartate) và tế bào miễn dịch (glutamine). - Điều hòa quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng. Như là, glutamate được bổ sung qua chế độ ăn uống sẽ kích hoạt con đường truyền tín hiệu trong đường tiêu hóa thông qua trục não – ruột, do đó góp phần tiêu hóa hiệu quả các chất dinh dưỡng đa lượng và hấp thu thức ăn tốt. Alanine có rất nhiều trong huyết tương, ức chế pyruvate kinase, do đó điều hòa gluconeogenis và glycolysis để đảm bảo sản sinh glucose của tế bào gan trong thời kì thiếu thức ăn. - Điều chỉnh biểu hiện gen và tín hiệu của tế bào. Một số axit amin như glutamine và arginine có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen ở ruột non, cơ xương và tế bào nhau thai để cải thiện phản ứng chống oxy hóa và DNA.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.3.2 Giá trị sinh học của một số axit amin chính có trong sụn chân gà 1.3.3 Ngoài 8 axit amin cần thiết phổ biến, arginine và histidine cũng là axit amin cần thiết đối với sự phát triển của trẻ em. Nếu thiếu một trong những axit amin cần thiết sẽ dẫn đến rối loạn cân bằng đạm và rối loạn sử dụng ở tất cả các acid amin còn lại.. 1.3.4 Arginine 1.3.5 Axit amin argine có vai trò quan trọng trong việc điều hòa và bổ sung dinh dưỡng của sinh vât. Nó được bổ sung để thúc đẩy sự phát triển của cơ xương, cải thiện khả năng miễn dịch và tăng khả năng ngon miệng. 1.3.6 Ngoài ra, đối với vật nuôi, khi bổ sung arginine có thể làm tăng kích thước, số lượng của lứa đẻ trong động vật có vú. Một nghiên cứu đã chứng minh, khi bổ sung 1% arginine trong chế độ ăn của lợn nái vào ngày thứ 17 thời kì mang thai trong 16 ngày liên tục thì sẽ tăng số heo con sinh ra mỗi lứa từ 1-2 con. Hoặc khi bổ sung 0,83% arginine bằng ngô và đậu tương giữa ngày 90 và 114 của thai kì giúp cân nặng khi sinh của heo con tăng 16%. 1.3.7 Histidine 1.3.8 Có nhiều trong hemoglobin. Khi thiếu histidine mức hemoglobin trong máu hạ thấp. Histidine có vai trò quan trọng trong sự tạo thành hemoglobin. Khi cần thiết hemoglobin có thể bị phân giải để giải phóng histidine. 1.3.9 Hemoglobin → Histidine → Histamin 1.3.10 Histamin là chất giữ vai trò quan trọng trong việc làm giãn mạch máu. Thiếu hay thừa histidine làm giảm sút các hoạt động có điều kiện. 1.3.11 Thực phẩm giàu histidine như thịt và các sản phẩm sữa, ngũ cốc, gạo, lúa mì, lúa mạch đen. 1.3.12 Lysine 1.3.13 Lysine là một trong các axit amin quan trọng nhất. Đây là một trong bộ ba axit amin được đăc biệt chú ý khi đánh giá chất lượng dinh dưỡng của khẩu phần (lysine, tryptophan, methionine). Thiếu lysine trong thức ăn dẫn đến rối loạn quá trình tạo máu, hạ thấp số lượng hồng cầu và hemoglobin. Ngoài ra khi thiếu lysine cân bằng protein bị rối loạn, cơ suy mòn, quá trình cốt hoá bị rối loạn và có hàng loạt các biến đổi ở gan và phổi. 1.3.14

Trong chăn nuôi, lysine cần để tổng hợp hemoglobin ảnh hưởng thành phần của máu, nếu máu thiếu lysine huyết thanh sẽ giảm. Nó duy trì trạng thái bình thường của hệ thần kinh nếu thiếu gây ói mửa, co giật, ảnh hưởng tới sắc tố lông lợn. Ngoài ra lysine còn tham gia vào quá trình tạo xương, ảnh hưởng tới quá trình tạo axit nucleotide. Nếu thiếu lysine lợn lớn sử dụng đạm kém, lợn nhỏ gầy ốm, biếng ăn, lông xù, da khô.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.3.15 Lysine có chủ yếu trong fomat, thịt, cá, chứa khoảng 1,5 g lysine/100 g thực phẩm và có nhiều trong sữa và các chế phẩm của sữa, thịt, nhiều nhất trong đạm cơ-miosin và đạm máu-hemoglobin. Lysine hiện diện rất ít trong ngũ cốc. 1.3.16 Methionine 1.3.17 Methionine thuộc loại axit amin chứa lưu huỳnh. Lưu hùynh của methionine bền vững đối với kiềm hơn các axit amin có chứa lưu huỳnh khác (cystine và cysteine). Methionine có vai trò quan trọng trong chuyển hoá vật chất, đặc biệt là quá trình gắn và trao đổi nhóm methyl trong cơ thể. 1.3.18 Methionine là nguồn cung cấp chính các nhóm methyl dễ biến trong cơ thể. Các nhóm methyl được sử dụng để tổng hợp choline, một chất có hoạt tính sinh học cao. Choline còn là chất tổng hợp mỡ mạnh nhất: ngăn ngừa mỡ hoá gan. 1.3.19 Ngoài ra còn có ảnh hưởng cụ thể vào chuyển hoá lipid và phosphatid trong gan và giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa và chữa xơ vữa động mạch. Nguồn methionine tốt nhất là sữa, fomat, lòng trắng trứng. Methionine còn hiện diện trong đậu nành, bột mì, cá thu, thịt gà, bò, thỏ….. 1.3.20 Tryptophan 1.3.21 Đây là một trong những axit amin quan trọng nhất mà vai trò của nó liên quan chặt chẽ với tổng hợp tổ chức, các quá trình chuyển hoá và phát triển. Giữ hai chức năng quan trọng, một là được gan chuyển hóa thành niacin (vitamin B3), hai là cung cấp tiền chất của serotonin, một chất dẫn truyền thần kinh giúp cơ thể điều hòa giấc ngủ và tâm trạng, làm giảm cảm giác thèm ăn, hỗ trợ giảm cân cho người béo phì. 1.3.22

Trytophan là axit amin cần thiết cho sự phát triển của gia súc non, duy trì sức sống cho gia súc trưởng thành, ảnh hưởng tới hoạt động của cơ quan sinh dục, ảnh hưởng tới sự tạo ra albumin, albumin dùng để tổng hợp ra vitamin PP. Thiếu tryptophan lợn sẽ kém ăn, giảm trọng lượng, lông xù, có hiện tượng đói mệt lả.

1.3.23 Tryptophan có nhiều trong thịt, sữa, trứng, fomat..Ngoài ra còn có nhiều trong đạm lúa mì, đậu nành… 1.3.24 Phenylalanine 1.3.25 Tham gia vào việc tổng hợp tyrosine (là chất tiền thân của adrenalin) và là loại axit amin chính trong việc tạo thành đạm tuyến giáp, tạo hồng cầu. Nếu cơ thể thiếu phenylalanin sẽ chậm lớn, kém phát triển. 1.3.26 Ngoài ra, phenylalanine là một acid amin có tính giảm đau và chống trầm cảm. Phenylalanine có trong sữa, hạnh nhân, bơ, lạc, các hạt vừng. 1.3.27 Leucine 1.3.28 Leucine tương đối dồi dào trong protein của chế độ ăn uống, sự lưu thông của axit amin này có khả năng kích hoạt các con đường truyền tín hiệu tế bào kích thích tổng hợp protein. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.3.29 Leusine là axit amin duy nhất có khả năng điều hòa sự tổng hợp protein của cơ, làm giảm sự thoái hoái và tăng sự tổng hợp các protein của cơ. Đóng vai trò quan trọng trong chế độ ăn của các vận động viên trong việc rèn luyện cơ bắp bên cạnh axit amin isoleucine và valine. Leucin cần nhiều ở gan, mô mỡ và mô cơ để tổng hợp các sterol, thành phần cấu tạo nên hormone, giúp duy trì lượng hormone tăng trưởng để thúc đẩy quá trình phát triển mô cơ. 1.3.30 Những thử nghiệm trên chuột cho thấy nếu thiếu leucine chuột ngừng lớn, xuống cân, có các biến đổi ở thận và giáp trạng. 1.3.31

Nguồn thực phẩm chứa leucine: Đậu tương, đậu lăng, lòng đỏ trứng, hạnh nhân, cá, lạc, tôm.

1.3.32 Isoleucine 1.3.33

Đóng vai trò sống còn trong quá trình phục hồi sức khỏe sau thời gian luyện tập thể dục thể thao. Đồng thời giúp điều tiết lượng đường glucose trong máu, hỗ trợ quá trình hình thành hemoglobin và đông máu.

1.3.34 Nguồn thực phẩm chứa isoleucine: Thịt gà, cá, hạnh nhân, hạt điều, trứng, gan, đậu lăng và thịt bò. 1.3.35 Valine 1.3.36 Giúp ngăn chặn sự phân hủy của cơ bắp bằng cách cung cấp thêm đường cho các cơ bắp để sản xuất năng lượng trong quá trình hoạt động thể lực. Valine cũng giúp loại bỏ nitơ dư thừa độc hại từ gan, và có khả năng vận chuyển nitơ đến các mô khác trong cơ thể khi cần thiết. Giúp điều trị bệnh gan và túi mật, cũng như những tổn hại gây ra bởi chứng nghiện rượu và ma túy, giúp điều trị hoặc thậm chí đảo ngược bệnh não gan, hoặc tổn thương não liên quan đến rượu. Sự cân bằng lý tưởng của 3 acid amin quan trọng trong chế độ ăn của người tập thể dục nhiều là 2:1:1 (leucine : valine : isoleucine). 1.3.37 Nguồn thực phẩm chứa valine: Sữa, thịt, ngũ cốc, nấm, đậu tương và lạc. 1.3.38 Threonine 1.3.39 Giúp duy trì sự cân bằng protein thích hợp trong cơ thể. Là chất cần thiết để tạo ra glycine và serine, hai loại acid amin cần thiết cho việc sản xuất collagen, elastin, và các mô cơ, giúp giữ cho các mô liên kết và cơ bắp khắp cơ thể khỏe mạnh và đàn hồi, bao gồm cả tim. Nó cũng giúp xương và men răng chắc khoẻ, có thể tăng tốc độ chữa lành vết thương hoặc hồi phục sau chấn thương. Threonine còn kết hợp với các axit amin acid aspartic và methione để giúp gan có chức năng lipotropic (kích thích cơ thể sử dụng mỡ), hoặc tiêu hóa chất béo và acid béo, nếu không có đủ threonine chất béo có thể tích tụ trong gan và cuối cùng gây suy gan. 1.3.40

Ngoài ra, nó giúp hỗ trợ sản xuất các kháng thể, tăng cường miễn dịch, hữu ích trong điều trị một số loại bệnh trầm cảm.

1.3.41 Nguồn thực phẩm chứa nhiều threonine nhất: Thịt, cá, trứng. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.3.42 Glutamate 1.3.43 Glutamate tham gia vào nhiều con đường tổng hợp và oxy hóa ở động vật và phục vụ như một chất nền cung cấp năng lượng chính cho ruột non và như một chất dẫn truyền thần kinh kích thích. Nó kích hoạt chính xác vị giác trong đường tiêu hóa, tăng cường sinh nhiệt và điều chỉnh sự giải phóng một số hormone (norepinrphrine, glucagon). 1.3.44 Người ta nghiên cứu glutamate giảm lắng đọng chất béo ở chuột, lợn, gà đang phát triển. Hơn nữa, kết quả của các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng bổ sung 1% và 2% bột ngọt trong chế độ ăn dựa trên ngô và đậu tương (chứa 1,5% glutamate) trong chế độ ăn của heo nái thì nồng độ của các acid amin và peptide liên kết trong sữa tăng, tăng tỉ lệ sống của heo con bú. 1.3.45

Glutamine

Glutamine có nhiều chức năng, bao gồn vai trò trong việc điều hòa tổng hợp protein nội bào, sản xuất glutathione, tăng sinh tế bào và cân bằng axit – bazơ. Glutamine trong thức ăn giúp ổn định trong dạ dày, ruột non và tế bào niêm mạc khác. Do vai trò quan trọng của glutamine trong quá trình sinh lí và trao đổi chất trong niêm mạc nên axit amin này là cần thiết cho tính toàn vẹn và hàng rào bảo vệ ruột. 1.3.45.1

Glycine

Glycine là thành phần chính của collagen và gelatin, là những protein phong phú nhất trong cơ thể. Glycine cũng là tiền chất của các chất chuyển hóa quan trọng có trọng lượng phân tư thấp như porphyrin, purin, glutathione, creatin… Là một chất dẫn truyền thần kinh ức chế trong hệ thống thần kinh trung ương và là một chất chống oxy hóa, glycine có tác dụng điều hòa miễn dịch, tế bào chất trong cả mô thần kinh và ngoại biên. Giống như nhiều axit amin không cần thiết khác glycine cũng có vai trò trong việc điều hòa biểu sinh. Như trong các loài họ chim, chúng tích cực sản xuất acid uric thông qua con đường phụ thuộc glycine, nhưng cũng không thể tổng hợp đủ glycine để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất nên glycine phải được đưa vào chế độ ăn uống để hỗ trợ tối đa sự tăng trường và phát triển [15] 1.3.45.2Proline Proline là một thành phần thiết yếu của collagen, rất quan trọng đối với hoạt động đúng đắn của khớp và gân. Bên cạnh đó, axit amin này giúp duy trì và tăng cường cơ tim. Vì proline là một axit amin không thiết yếu, có thể thu được từ axit Glutamic, nên không cần thiết phải lấy thêm từ các nguồn thực phẩm. Nói cách khác, cơ thể con người có thể sản xuất đủ proline để sử dụng riêng. Proline được công nhận là có lợi theo hai cách quan trọng. Thứ nhất, nó chịu trách nhiệm tạo ra collagen, và thứ hai, nó giúp làm giảm xơ cứng động mạch. Đối với chứng xơ vữa động mạch, Proline ngăn chặn sự xuất hiện của nó theo cách sau: mỗi khi tim bạn đập, các động mạch của bạn giãn ra và co lại trừ khi một số chất béo được tích tụ trên thành của các động mạch, tình trạng này được gọi là xơ vữa động mạch. Trong trường hợp này, proline có thể giúp động mạch của bạn có thể kéo dài

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

hiệu quả và trở lại kích thước và hình dạng bình thường. Khả năng này của axit amin là rất cần thiết để duy trì mức áp suất phù hợp trên toàn cơ thể, cũng như cho việc vận chuyển máu đường dài xung quanh hệ thống tuần hoàn [16]. Ngoài ra, trong sụn chân gà có một lượng khá lớn hydroxylproline, là một thành phần chính trong collagen của mô liên kết được tổng hợp từ proline [13]. 1.3.45.3Alanine Alanin là một axit amin không thiết yếu đôi khi được tìm thấy ở mức độ cao ở trạng thái tự do trong huyết tương của con người. Axit amin này được tổng hợp bằng cách khử pyruvate, và tham gia vào quá trình chuyển hóa đường và axit. Nó cũng được biết đến với việc tăng khả năng miễn dịch và cung cấp năng lượng cho não và hệ thần kinh trung ương. Ngoài ra, alanine đóng vai trò trung tâm trong chu trình glucosealanine diễn ra giữa các mô và gan. Tóm lại, alanine giúp cơ thể bạn chuyển đổi loại đường đơn giản gọi là glucose thành năng lượng bạn cần, đồng thời loại bỏ độc tố dư thừa từ gan. Như bạn đã biết, axit amin là khối xây dựng của protein, do đó trở thành chìa khóa để xây dựng cơ bắp, và alanine cũng có trong danh sách, giúp bảo vệ các tế bào khỏi bị hư hại trong hoạt động thể chất cường độ cao. Sau đó, do chất lỏng trong tuyến tiền liệt có chứa axit amin này, các ý kiến đã được đưa ra rằng alanine có thể giúp điều trị tăng sản tuyến tiền liệt lành tính, đó là tình trạng tuyến tiền liệt mở rộng[17]. 1.3.45.4Axit glutamic Trong cơ thể người, axit glutamic tồn tài nhiều cơ quan và mô như mô cơ, mô não, thận, gan, lá lách. Trong đó, axit glutamic cũng là một chất tạo vị Umami – vị ngọt thịt, vị ngọt của nước dùng. Trong cơ thể người và sinh vật, có nhiều chức năng khác nhau như [18]: - Cấu thành nên protein trong cơ thể sinh vật nhờ liên kết với các axit amin khác. Axit glutamic chiếm khoảng 20% tổng số của các axit amin cấu thành protein. - Tham gia vào quá trình trao đổi chất nội bào như chuyển hóa axit amin, tạo chất trung gian cho các quá trình trao đổi chất hoặc loại N dư thừa ra khỏi cơ thể. - Là chất dẫn truyền thần kinh não bộ phổ biến nhất ở hệ thần kinh trung ương của động vật có vú, trong đó có con người. Ngoài ra, Glutamate là dạng tồn tại khi axit glutamic liên kết với một gốc khoáng chất. Natri và kali là các khoáng chất phổ biến nhất trong thực phẩm tự nhiên. Điều này có nghĩa glutamate trong thực phẩm tự nhiên chủ yếu tồn tại dưới dạng mononatri và monokali Glutamate thúc đẩy quá trình tiêu hóa diễn ra nhanh và dễ dàng. Glutamate tham gia vào nhiều con đường tổng hợp và oxy hóa ở động vật như kích hoạt các thụ thể vị giác trong đường tiêu hóa, tăng cường sinh nhiệt trong các mô mỡ giảm lắng đọng chất béo, điều chỉnh giải phóng một số hormone[15].Glycine Glycine là thành phần chính của collagen và elastin, là những protein phong phú nhất trong cơ thể. Glycine cũng là tiền chất của các chất chuyển hóa quan trọng có trọng lượng phân tư thấp như porphyrin, purin, glutathione, creatin… Là một chất dẫn truyền thần kinh ức chế trong hệ thống thần kinh trung ương và là một chất chống oxy hóa, glycine có tác dụng điều hòa miễn dịch, tế bào chất trong cả mô thần kinh và ngoại biên. Giống như nhiều axit amin không cần thiết khác glycine cũng có vai trò trong việu điều hòa biểu sinh. Như trong các loài họ chim, chúng tích cực sản xuất acid uric thông qua con đường phụ

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

thuộc glycine, nhưng cũng không thể tổng hợp đủ glycine để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất nên glycine phải được đưa vào chế độ ăn uống để hỗ trợ tối đa sự tăng trường và phát triển.

1.3.46 Nhu cầu của các axit amin cần thiết Theo Rose và các cộng sự nghiên cứu năm 1954 cho thấy rằng, lượng protein cần thiết cho người trưởng thành là 20 mg mỗi ngày. Theo tổ chức Nông lương thế giới (FAO) cho thấy, khi lượng protein đầy đủ, chất lượng protein được quyết định bởi tính cân đối của các axit amin trong đó hơn là số lượng tuyệt đối của các acid amin cần thiết khác nhau. Những tác dụng qua lại giữa các acid amin rất nhiều và phức tạp. Một hỗn hợp không cân đối có thể ảnh hưởng xấu về mặt dinh dưỡng ngay cả khi lượng axit amin cần thiết đầy đủ cho một cơ thể bình thường. Bảng: Nhu cầu tối thiểu của các acid amin cần thiết của người 1.3.47 (Hoàng Tích Mịnh và Hà Huy Khôi, 1997). Acid amin

Trẻ em (mg/kg)

Nữ trưởng thành (g/ngà y) 0,45 0,62 0,50 0,35

Nam trưởng thành (g/ngà y)

Isoleucine Leucine Lysine Methionin e Tổng số acid amin chứa S Phenyl alanine Tổng số acid amin thơm Threonine Tryptopha n Valine

126 103 45

0,55

1,1 – 1,01

0,22

1,1 – 0,3 (**)

87

1,12

1,1 – 1,4

87 22

0,30 0,15

0,5 0,25

105

0,65

0,80

90

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

0,70 1,1 0,80 -0,2 (*)

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.3.3 (*) Khi lượng Cystine đầy đủ (* *) Khi lượng Tyrosine đầy đủ Vì tyrosine và cystine là 2 acid amin thay thếcó thể được tổng hợp trong cơ thể nhờ: Phenylalanine → Tyrosine Methionine → Cystine Tuy nhiên quá trình ngược lại không thể xảy ra trong cơ thể. 80 - 90% nhu cầu của methionine có thể thoả mãn bằng cystine và 70 - 75% nhu cầu của phenylalanine có thể được thoả mãn bằng tyrosine. Do các acid amin không cần thiết có thể được tự tổng hợp trong cơ thể nên việc xác định nhu cầu của chúng rất khó khăn. Khả năng tiêu hóa protein và axit amin trong thực phẩm của con người[19] Theo các chuyên gia Nông lương thế giới (FAO) về đánh giá chất lượng protein trong dinh dưỡng của con người, tỉ lệ tiêu hóa protein và axit amin ở người được xác định tại ở điểm cuối ruột non, như là một phép đo sự biến mất axit amin giữa lượng được sử dụng và lượng axit amin ở điểm cuối ruột non. Cụ thể là các protein nạp vào cơ thể trước tiên phải được mô tả trên cơ sở lượng axit amin tiêu hóa của chúng, với mỗi axit amin được coi là một chất dinh dưỡng riêng biệt. Hơn nữa, không phải toàn bộ protein chuyển vào cơ thể có thể chuyển thành axit amin có thể tiêu hóa được, cũng có một lượng nhỏ axit amin không thể tiêu hóa. Rõ ràng có sự khác biệt đáng kể về mặt thực tế giữa khả năng tiêu hóa protein thô và của các axit amin cụ thể. Tỷ lệ tiêu hóa axit amin nên được sử dụng để ước tính chất lượng protein trong chế độ ăn uống. Bảng1.6: Khả năng tiêu hóa khi bổ sung protein dưới dạng thực phẩm và các axit amin được chiết tách từ thực phẩm[19]. (%) Axit amin Sữa tách béo Hạt hướng Protein từ thịt dương Protein 88 78 90 Agrinine 95 91 98 Histidine 94 79 91 Isoleucine 87 80 97 Leicine 95 79 98 Lysine 96 77 97 Methionine 96 87 98 Phenyl alanine 97 81 97 Threonine 90 78 93 Tryptophan 89 81 Valine 88 79 96 Thực tế, theo bảng nghiên cứu đã chứng minh được tỉ lệ tiêu hóa khi bổ sung từng axit amin tốt hơn so với protein thô. Vì khi bổ sung axit amin vào cơ thể, thì đa phần cơ thể có thể tiêu hóa được. Còn protein không thể được tiêu hoá hấp thu hoàn toàn trong đường tiêu hoá, phần chưa được tiêu hoá dưới tác dụng của các vi khuẩn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

trong ruột già sẽ sinh thối rữa, sản sinh ra các chất độc như amoniac, phenol, benzpyrol…. Lượng đó thường giảm vì những lí do sau [trang35,19]: - Sự tiêu hóa và hấp thu không hoàn toàn. - Sự có mặt của một số chất ức chế các men tiêu hóa ở một số thức ăn. - Sự biến chất protein và các axit amin (lysine, axit amin chứa lưu huỳnh) do nhiệt hoặc do tác dụng khác. Tỷ lệ hấp thu các axit amin rất cao ở phần lớn các protein động vật nhưng ở protein thực vật thường kém hơn. Ở chế độ nếu ăn hoàn toàn thực phẩm có nguồn gốc thục vật, lượng nito của phân lên tới 20% lượng nito ăn vào hoặc hơn. Khi chưa bị nhiệt làm giảm hoạt tính, các chất ức chế đặc hiệu các men tiêu hóa cũng làm giảm tiên hóa và hấp thu protein. Tác dụng này hay gặp nhất ở thức ăn giàu glucid. 1.3.48 Giá trị cảm quan của một số axit amin Ngoài những ưu điểm về dinh dưỡng của axit amin so với protein thô về khả năng hấp thụ, khả năng tiêu hóa tốt hơn thì cảm quan của axit amin cũng có phần nổi bật. Bảng: Một số axit amin thường được bổ sung vào thực phẩm. Axit amin

Sản lượng thế giới Thực phẩm (tấn/năm)

Mục đích

Axit glutamic

370 000

Nhiều loại thực phẩm

Tăng vị, làm mềm thịt

5000

Dịch quả, đồ ngọt

Làm dịu vị

6000

Đồ ngọt

Aspartic alanine Glycine Cystenine

và

700

Tryptophan – 400 Histidine Phenylalanine 7000 – Aspartate Lysine 70000 Methionine

70000

Tăng vị Tăng chất lượng, chống Bánh mì, dịch quả oxy hóa Sữa bột, nhiều loại Chống oxy hóa, ôi thiu, thực phẩm tăng dinh dưỡng Đồ uống nhẹ

Tăng tinh dưỡng

Bánh mì

Tăng dinh dưỡng

Sản phẩm đậu tương

Tăng dinh dưỡng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.3.4 Các amino axit thường không màu, vị đặc trưng của thực phẩm liên quan chặt chẽ đến thành phần của thực phẩm, vị đặc trưng của mỗi axit amin thường được duy trì và không đổi khi nồng độ chúng thay đổi. Nhiều loại có vị ngọt kiểu như đường (glysine, alanine, valine, histidine, tryptophan, một số loại có vị đắng như isoleusine, arginine hoặc không có vị như leusine. Bột ngọt hay còn gọi là mì chính là muối của natri với axit glutamic có vị umami. Axit amin được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm dưới dạng là gia vị ngoài việc để tăng dinh dường thì còn tạo hương thơm và màu nâu trong thực phẩm. Mùi thơm được chủ yếu hình thành trong quá trình chế biến hay nấu do phản ứng mailard giữa axit amin và đường khử. Các ứng dụng thương mại của axit amin có trong sụn chân gà 1.3.4.1. Trong công nghhiệp thực phẩm[21] Axit amin được sử dụng một mình hoặc kết hợp, như chất tăng cường hương vị. Bột ngọt là loại thường được sử dụng nhất trong ngành thực phẩm. Glycine và alanine cũng tăng cường hương vị. Tryptophan, kết hợp với histidine, hoạt động như một chất chống oxy hóa để bảo quản sữa bột. Để bảo quản nước ép trái cây, Cystein phục vụ như một chất chống oxy hóa. Aspartame, một dipeptide (aspartyl – phenylalaninr methy ester) được sản xuất bởi sự kết hợp của axit aspartic va phenylalanine, ngọt hơn sucrose khoảng 200 lần. Nó được sử dụng như một chất làm ngọt nhân tạo có hàm lượng calo thấp trong ngành công nghiệp nước giải khát. Ngoài những ưu điểm về dinh dưỡng của axit amin so với protein thô về khả năng hấp thụ, khả năng tiêu hóa tốt hơn thì cảm quan của axit amin cũng có phần nổi bật. Các amino axit thường không màu, vị đặc trưng của thực phẩm liên quan chặt chẽ đến thành phần của thực phẩm, vị đặc trưng của mỗi axit amin thường được duy trì và không đổi khi nồng độ chúng thay đổi. Nhiều loại có vị ngọt kiểu như đường (glysine, alanine, valine, histidine, tryptophan, một số loại có vị đắng như isoleusine, arginine hoặc không có vị như leusine. Bột ngọt hay còn gọi là mì chính là muối của natri với axit glutamic có vị umami. Axit amin được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm dưới dạng là gia vị ngoài việc để tăng dinh dường thì còn tạo hương thơm và màu nâu trong thực phẩm. Mùi thơm được chủ yếu hình thành trong quá trình chế biến hay nấu do phản ứng mailard giữa axit amin và đường khử. 1.3.4.2. Có một số axit amin thiết yếu bị thiếu hoặc hạn chế trong protein thực vật, chúng bao gồn lysine, methionine, threonine và tryptophan. Bổ sung các axit amin bị thiếu cải thiện chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm cho con người cũng như thức ăn nuôi. Vì vậy, bánh mì làm giàu với lysine, các sản phẩm đậu nành bổ sung methionine có giá trị dinh dưỡng tốt hơn. Bột đậu nành bổ sung methionine là thức ăn tốt hơn cho lợn và các động vật khác. 1.3.4.3. Trong công nghiệp dược phẩm Các axit amin có thể được sử dụng làm thuốc, các axit amin thiết yếu là hữu ích như các thành phần của chất lỏng truyền, để quản lí cho bệnh nhân sau điều trị. Một số axit amin hay sử dụng là arginine, valine, cystidine, tyrosine…. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

1.3.4.4.

Trong công nghiệp hóa chất

Axit amin đóng vai trò là nguyên liệu ban đầu để sản xuất một số hợp chất. Glycine được sử dụng làm tiền chất để tổng hợp glyphosate, một loại thuốc diệt cỏ. Trong khi đó, threonine là nguyên lieu ban đầu để sản xuất azthreonam, cũng là thuốc diệt cỏ. Poly – methyl glutamate được sử dụng để sản xuất da tổng hợp, một số axit amin ở dạng dẫn xuất N- axyl rất hữu ích cho việc điều chế mỹ phẩm. Bảng: Ứng dụng của các axit amin trong công nghiệp[21]

1.4. Tình hình nghiên cứu chiết protein từ sụn khớp gà 1.4.1. Tình hình nghiên cứu thế giới Trên thế giới có rất nhiều công trình nghiên cứu về sụn khớp gà, về việc chiết tách một lượng lớn các chất dinh dưỡng có trong nguyên liệu bằng rất nhiều các phương pháp, tối ưu hóa bằng các enzyme khác nhau như papain, pepsine, alcalase. Đặc biệt là những công trình nghiên cứu trên nguồn nguyên liệu này đã được nghiên cứu và phát triển trên thế giới từ lâu. Một số công trình như: Năm 1994, T. Nakano, Sim Sim, “Một số nghiên cứu về thành phần hóa học của sụn khớp và đĩa đệm của gà thịt”. Nghiên cứu này được thực hiện để phân tích thành phần hóa học của sụn khớp xương chày và sụn địa đệm từ gà như hàm lượng chất khô, collagen và glycosaminoglycan sunfat nhờ enzyme papain trong vòng 30 phút để thủy phân mẫu. Sau đó, bằng những phương pháp phân tích hóa học để xác định hàm lượng của chúng có trong mẫu [22]. Cho ra kết quả gì, xúc tác gì, ……..

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

Năm 1993, J.Graf, E.stoff, U. Freese, F.U. Niethard, “Cấu trúc của sụn khớp chân của gà”. Cho kết quả gì Năm 1974, J.M.Seyer, D.M. Brickley, M.J.Glimcher, “Xác định hai loại collagen của sụn khớp của gà sau sinh”. Nghiên cứu này phân tích axit amin của các mẫu được thu nhận của sụn khớp của gà sau sinh cho thấy sự hiện diện của một lượng đáng kể collagen. Nghiên cứu đã tìm ra các giải pháp LiC1 9 M ưu tiên trích xuất các thành phần của collagen I khi được xác định bằng sắc ký trao đổi ion v. Collagen loại II là về cơ bản không hòa tan trong các dung dịch LiC1 9 M, nhưng có thể được hòa tan trong 4 M CaC12 sau đó thủy phân sụn bằng pepsin trong môi trường pH điều chỉnh thành 2,0 với axit formic và được thủy phân trong 16 giờ ở 4 với 0,1% pepsin [8]. Năm 2012, Takuo Nakano, Zeb Pietrasik, Lech Ozimek, Mirko Betti, “ Chiết suất Chondroitin sulfate từ sụn gà thịt bằng cách tự động hóa”. Năm 2018, Iris Braz da Silva Araujo và các cộng sự, “Điều kiệu tối ưu để chiết collagen từ chân gà và đặc tính của chân gànó”. Mục tiêu của nghiên cứu này là tối ưu hóa quá trình chiết xuất collagen ở chân gà, theo nồng độ axit axetic 0,3 mol/L, hàm lượng pepsin 0.2% và thời gian thủy phân 12 giờ sau đó nhờ phương pháp phân tích thống kê [23]. -

Năm 2005, SC Shin, SJ You, BK An, CW Kang, “Nghiên cứu về chiết suất protein Mucopolysacarit Chondroitin Sulfate từ sụn gà”. 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Những năm gần đây, đề tài này vẫn còn khá mới ở nước ta, chưa có nhiều bài nghiên cứu về nguyên liệu này. Một số công trình tìm hiểu được như: Năm 2018, Trương Ngọc Thảo và các cộng sự, “Chiết chondroitin sulfate từ sụn gà bằng kết hợp ứng dụng xử lí sóng siêu âm và thủy phân bằng alcalase”. Nghiên cứu của đã được thực hiện để trích xuất chondroitin Sunfate (CS) từ sụn gà keel bằng ứng dụng kết hợp điều trị siêu âm và thủy phân nhờ alcolase. Các điều kiện tối ưu đã thu được bằng phương pháp thiết kế Trung tâm tổng hợp được sử dụng bằng phần mềm Modde 5.0. Tối ưu các giá trị cho quá trình này đã được tìm thấy ở pH 9, tỷ lệ vật liệu so với đệm 1: 9 (w nguyên liệu / v đệm), nhiệt độ 47,34° C và thời gian trong vòng 9,2 phút. Sau khi điều trị siêu âm, thủy phân sử dụng Enzym Alcalase được thực hiện trong các điều kiện sau: enzyme tỷ lệ với cơ chất 4% (v / w), nhiệt độ 55°C và thời gian 60 phút. Phân tích HPLC cho thấy bột sản phẩm chứa 80,45% CS, năng suất tổng thể của CS là 24,29% trọng lượng khô tuyệt đối và 61,02% tổng sản lượng hàm lượng carbohydrate của vật liệu [24]. Cho kết quả gì?

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu và hóa chất 2.1.1. Nguyên liệu Nguyên liệu được sử dụng để làm nghiên cứu là sụn khớp chân gà được thu mua từ các cửa hàng cung cấp thịt gà đông lạnh nhập khẩu. Sụn khớp được nhập khẩu từ Thái Lan theo miếng sụn đã được lọc tách riêng biệt từ chân gà. Cách chuẩn bị mẫu và bảo quản mẫu: Sụn gà sau khi thu mua về ở dạng đông lạnh được rã đông trong điều kiện môi trường bình thường sau đó rửa sạch và xay nhỏ. Kích thước lỗ xay sụn có đường kính 6mm, sau đó được chia nhỏ thành từng khối đựng trong các bình kín có khối lượng 1kg. Các mẫu này có thể trực tiếp đem đi làm thí nghiệm hoặc bảo quản trong tủ lạnh -20 oC, những lần thí nghiệm tiếp theo mẫu sẽ được rã đông ở nhiệt độ phòng tới nhiệt độ khối thịt từ 0 – 1 oC rồi mang đi tiến hành khảo sát, phân tích. 2.1.2. Hóa chất Hóa chất sử Công ty sản xuất Độ tinh khiết(%) dụng Enzyme Novoenzyme – Đan Mạch Protamex CuCl2.12H20 Guangdong guanghua - China ≥99 Na2B4O7.10H2O GuangdongGuanghua – Trung Quốc ≥99,5 Na3PO4.12H2O Xilong Scientific – Trung Quốc ≥98 Na2S2O3.5H2O Xilong Scientific – Trung Quốc ≥99 KI NaOH Xilong Scientific – Trung Quốc ≥99 HCl Đức Giang – Việt Nam 35-38 CH3COOH Xilong Scientific – Trung Quốc ≥99,5 Thimolphtalein HiMedia Laboratories Pvt - Ấn Độ C6H8O7.H2O Xilong Scientific – Trung Quốc ≥99 C6H5O7Na3.2H2O Xilong Scientific – Trung Quốc ≥99,5 H3PO4 Xilong Scientific – Trung Quốc ≥85 H3BO3 Tinh bột Cồn 96° 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Quá trình thủy phân sụn khớp chân gà 2.2.1.1. Thủy phân không xử lí nhiệt Sụn khớp chân gà (5g) được hòa trộn đều với xúc tác enzyme protamex nước trong bình tam giác được đậy bằng parafin hoặc màng bao thực phẩm. Quá trình thủy phân được thực hiện ở tủ sấy Ketong (Trung Quốc) có kiểm soát nhiệt độ liên tục bằng nhiệt kế. Sau khi kết thúc thời gian thủy thủy phân, sản phẩm thu được sau phản ứng thủy phân được làm nguội đến nhiệt độ phòng và lọc qua giấy lọc (Whatman. No.1). Lượng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

chất rắn còn sót lại được sấy khô đến khối lượng không đổi ở 100°C dùng để xác định hiệu suất thủy phân. Dịch lỏng qua giấy lọc được bảo quản ở 4°C (ngăn lạnh tủ lạnh) dùng cho các phân tích tiếp theo. 2.2.1.2. Thủy phân xử lí nhiệt Sụn khớp chân gà (5g) hòa trộn đều với nước trong bình tam giác được bọc parafin hoặc màng bao thực phẩm. Sau đó được xử lí nhiệt bằng thiết bị giữ nhiệt cách thủy tại 60°C. Tiếp đến, mẫu được hạ nhiệt đến nhiệt độ phòng, bổ sung enzyme protamex và quá trình thủy phân được thực hiện ở tủ sấy Ketong (Trung Quốc) có kiểm soát nhiệt độ liên tục bằng nhiệt kế. Sau khi kết thúc thời gian thủy thủy phân, sản phẩm thô thu được sau phản ứng thủy phân được làm nguội đến nhiệt độ phòng và lọc qua giấy lọc (Whatman. No.1). Lượng chất rắn còn sót lại được sấy khô đến khối lượng không đổi ở 100°C dùng để xác định hiệu suất thủy phân. Dịch lỏng qua giấy lọc được bảo quản ở 4°C (ngăn lạnh tủ lạnh) dùng cho các phân tích tiếp theo. 2.2.1.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân a. Nhiệt độ Sụn khớp chân gà (5g) được hòa với nước theo thể tích nhất định, tiếp theo xử lí nhiệt ở 60°C trong 15 phút. Sau đó bổ sung enzyme Protamex ở nồng độ và tỷ lệ tối ưu trong bình tam giác rồi khuấy đều. Phản ứng thủy phân được tiến hành ở các nhiệt độ 30°C, 40°C, 50°C, 60°C, 70°C, 80°C,90°C trong thời gian 20 phút. Sau khi đo và phân tích kết quả nghiên cứu, chọn được nhiệt độ tối ưu cho quá trình thủy phân. b. pH Sụn khớp chân gà (5g) được hòa với môi trường nước theo thể tích nhất định. Thay đổi môi trường đệm ở các mức PH khác nhau pH= 3,4,5,6,7,8,9,10. Tiếp theo xử lí nhiệt ở 60°C trong 15 phút. Sau đó bổ sung enzyme Protamex ở nồng độ và tỷ lệ tối ưu trong bình tam giác rồi khuấy đều. Phản ứng thủy phân được tiến hành ở các nhiệt độ tối ưu trong thời gian 20 phút. Sau khi đo và phân tích kết quả nghiên cứu, chọn được pH tối ưu cho quá trình thủy phân. Vì pH môi trường làm thay đổi cấu trúc không gian protein vì một số amino acid có mạch nhánh phân ly (COO- và NH4+ tạo liên kết ion). Họat động tối ưu của protein phụ thuộc vào cấu trúc không gian nhất định trong môi trường, nghĩa là phụ thuộc vào tỉ lệ phân ly của mạch nhánh thành ion, hay nói tóm lại là phụ thuộc vào pH môi trường. Dung dịch đệm là dung dịch có pH không thay đổi nhiều lắm khi một lượng nhỏ acid (H+) hoặc base (OH-) được thêm vào. Như vậy, dung dịch đệm bao gồm một cặp acid base liên hợp (acid yếu và muối của acid yếu này hoặc base yếu và muối của base này) và tỉ lệ của chúng sẽ quyết định pH của dung dịch.[25] Cách pha môi trường đệm[25]  pH = 3,4,5,6 Sử dụng dung dịch đệm citrate (pH = 3,0– 6,2) - Dung dịch acid citric 0,1M (a): 21,01 g C 6H8O7.H2O hòa tan và định mức đến1000 ml. - Dung dịch trinatri citrate 0,1M (b): 29,41 g C 6H5O7Na3.2H2O hòa tan và dẫn nước đến 1000 ml. Dung dịch đệm citrate có giá trị pH khác nhau phụ thuộc vào số ml dung dịch (a) và số ml dung dịch (b) theo bảng sau: pH a b Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

3 4 5 6

46,5 33 20,5 9,5

3.5 17 29,5 40,5

 pH=7,8,9,10 Sử dụng dung dịch đệm vạn năng 0,1M - Dung dịch acid acetic 0,1M (a): 5,7 ml CH3COOH đặc và định mức bằng nước cất đến 1000 ml. - Dung dịch acid phosphoric 0,1M (b): 6,45 ml H 3PO4 đậm đặc và định mức bằng nước cấtđến 1000 ml. - Dung dịch acid ortho-boric 0,1M (c): hòa tan 6,18 g acid ortho-boric trong nước cất và định mức đến 1000 ml. - Dung dịch natri hydroxide 1N (d): hòa tan 40 g NaOH trong nước cất và định mức đến 1000 ml. Trộn lẫn các dung dịch (a), (b), (c) với thể tích bằng nhau nhận được dung dịch đệm 0,1M có pH = 1,8. Điều chỉnh giá trị pH của dung dịch đệm trong khoảng pH = 1,8 đến pH = 10 bằng cách bổ sung dung dịch NaOH 1N (d). Các dung dịch đệm vạn năng nồng độ khác được chuẩn bị tương tự. c. Thời gian d. Tỉ lệ giữa enzyme và cơ chất e. Tỉ lệ giữa cơ chất và thể tích phản ứng 2.2.2. Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) là một phương pháp thống kê sử dụng các dữ liệu định lượng từ thực nghiệm để xây dựng phương trình toán học mô tả mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiêu. Phương pháp này đã được giới thiệu bởi G.E.P. Box và K.B. Willson năm 1951. Box và Willson đã sử dụng một mô hình toán học bậc hai. Mô hình này ước lượng được hàm mục tiêu, nhưng lại tương đối dễ áp dụng. 2.2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp bề mặt đáp ứng Sự thay đổi giá trị của các biến đầu vào X i sẽ dẫn đến sự thay đổi giá trị của hàm mục tiêu Yi tương ứng. Việc lựa chọn các biến đầu vào, xác định khoảng biến thiên cho từng biến và tính toán sai số được chú trọng khi xây dựng mô hình thí nghiệm cho RSM. Những biến đầu vào Xi(i=1,..,n) được gọi là những biến cơ sở. Những biến này được đặc trưng bởi một loạt các thông tin thống kê µ j(j = 1,2,…,p) có chức năng phân phối độc lập hoặc tương quan, …. Trong trường hợp chung, những biến X i là những biến thay đổi theo không gian – thời gian. Sự chuyển đổi của các biến đầu vào X i được thể hiện ở hình 1.20 3. Biến đầu vào Xi Chức năng chuyển đổi Hàm mục tiêu Yi 4. Hình 1.20. Sơ đồ chức năng chuyển đổi Hình thức của chức năng chuyển đổi này phụ thuộc vào các biến đầu vào X i và không được thể hiện rõ ràng, vì vậy, việc nghiên cứu về chức năng chuyển đổi rất cần thiết. Thông thường, chức năng chuyển đổi này thường là tuyến tính hoặc phi tuyến tính và được đặc trưng bởi những thông số X k(k=1,2,..,m) một cách ngẫu nhiên hay xác

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

định. Việc điều chỉnh mục tiêu phải dựa trên cơ sở của những số liệu thực nghiệm và việc tính toán các sai số cho phép tìm được được các biến X k. Sự biểu diễn hình học của chức năng đáp ứng dưới dạng một đường cong hoặc một mặt phẳng lồi gọi là bề mặt đáp ứng. Để xây dựng một bề mặt đáp ứng cần phải có: - X ={ X 1 , X 2 , … } : Biến đầu vào, - µ={ µ1 , µ2 , … } : Thông tin thống kê theo vector X (chức năng phân phối độc lập hoặc tương quan, …), - ψ(X/µ): Tính xấp xỉ của hàm mục tiêu Y, được biểu diễn là hàm số phụ thuộc theo biến X. 2.2.2.2. Ứng dụng của RSM RSM được dùng để khảo sát mối quan hệ giữa hai hay nhiều biến và hàm mục tiêu. Phương pháp này thường được áp dụng sau khi đã xác định được các yếu tố quan trọng có thể kiểm soát được và muốn tìm các giá trị tối ưu các yếu tố để có thể đáp ứng hàm mục tiêu đạt giá trị cực đại hoặc cực tiểu. RSM được dùng để xác định các mức yếu tố thỏa mãn đồng thời các thông số kĩ thuật mong muốn, kết hợp tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng để tìm được các giá trị của các yếu tố ảnh hưởng đáp ứng giá trị cụ thể của hàm mục tiêu hoặc các giá trị tối ưu của các yếu tố ảnh hưởng đáp ứng giá trị cực đại/cực tiểu của hàm mục tiêu, đồng thời mô tả kết quả tối ưu đó. Ngoài ra, RSM còn giúp xác định được những điều kiện mới nhằm đáp ứng yêu cầu của hàm mục tiêu so với những điều kiện hiện tại và mô hình hóa mối quan hệ giữa các yếu tố định lượng với mục tiêu mong muốn. RSM có ưu điểm mang tính thực tế vì số liệu được thu nhận từ thực nghiệm. Phương pháp này có thể áp dụng cho tất cả hệ thống đáp ứng yêu cầu có biến đầu vào và mục tiêu đầu ra. Đồng thời, cũng đánh giá được tác động của các yếu tố ảnh hưởng đến hàm mục tiêu và thực hiện dễ dàng, nhanh chóng. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ mang tính gần đúng, phạm vi ứng dụng bị giới hạn, hàm mục tiêu sẽ không chính xác đối với những khoảng biến thiên khác ngoài khoảng biến thiên các yếu tố ảnh hưởng đang thực hiện. 2.2.2.3. Các mô hình xây dựng ma trận thí nghiệm trong RSM 1. Mô hình Box-Behnken Mô hình Box-Behnken có ít điểm khảo sát hơn so với phương án cấu trúc có tâm quay (CCD). Do đó, số lượng thí nghiệm và chi phí thực hiện thí nghiệm ít hơn so với CCD và có thể ước lượng được các hệ số bậc một, bậc hai. Tuy nhiên, mô hình này không phù hợp với các thí nghiệm theo trật tự. Hình 1.21 mô tả mô hình Box-Behnken có 3 yếu tố, các điểm trên hình tượng trưng cho các thí nghiệm được thực hiện.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

Hình 1.21. a) Mô hình Box-Behnken cho 3 biến đầu vào dưới dạng hình học (khối lập phương) và b) Thiết kế kết hợp 22 giai thừa 2. Phương án cấu trúc có tâm quay (CCD) CCD đặc biệt hữu ích trong các thí nghiệm theo trật tự vì nó có thể kết hợp thông tin từ thực nghiệm nhân tố, xây dựng các thực nghiệm dựa vào kết quả của các thực nghiệm trước bằng cách thêm các điểm trục và trung tâm. CCD là một trường hợp đặc biệt trong nhóm các mô hình quy hoạch thực nghiệm. Nó được cấu thành từ 3 thành phần:  Nhân là một phương án tuyến tính với 2k đỉnh của một hình khối đều trong không gian k chiều. Nếu k > 5 có thể giảm bớt số thí nghiệm bằng cách sử dụng phương án yếu tố từng phần 2k-1.  2k điểm sao (*) nằm trên các trục tọa độ của không gian yếu tố. Các tọa độ của các điểm sao là (±α, 0, 0,…0), (0,±α, 0,…0), (0, 0 ,…,0, ±α), α là khoảng cách từ tâm phương án đến điểm sao được gọi là cánh tay đòn sao. Các điểm sao cần thiết để mở rộng không gian khảo sát tác động của 1 yếu tố ảnh hưởng để có thể tìm được các ước lượng của hệ số bjj trong phương trình hồi quy bậc 2.  Nghiệm phương trình ở tâm phương án dùng để tìm phương sai tái hiện. Cánh tay đòn sao α và số thí nghiệm ở tâm được chọn phụ thuộc vào tiêu chuẩn tối ưu, thường là phuơng án trực giao hay phương án quay. Đối với CCD giá trị α rất quan trọng, vì nó có thể xác định vị trí của các điểm trong miền khảo sát. Giá trị α được tính theo công thức: α = (2 k)0,25. Mối quan hệ giữa hàm mục tiêu và các biến độc lập được thể hiện qua phương trình bậc hai. CCD là thiết kế thí nghiệm mà trong đó mỗi yếu tố ảnh hưởng được xác định ở 5 mức: cộng alpha (+α), trừ alpha (-α), cộng một (+1), trừ một (-1) và điểm trung tâm (0). Nếu yếu tố phân loại được thêm vào, thiết kế trung tâm tổng hợp sẽ nhân đôi cho mỗi sự kết hợp của các cấp yếu tố phânloại. CCD với 2 yếu tố được trình bày trong hình 1.22. Các điểm trên biểu đồ tượng trưng cho các thí nghiệm được thực hiện.

2.3.

Hình 1.22. CCD cho các biến đầu vào dưới dạng hình học Phương pháp nghiên cứu

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

2.3.1. Xác định thành phần hóa học của sụn khớp chân gà 2.3.1.1. Độ ẩm  Nguyên tắc của phương pháp Dùng nhiệt để loại bỏ nước khỏi mẫu thử. Hiệu số khối lượng của mẫu thử trước và sau khi sấy khô là lượng nước có trong mẫu thử.  Quy trình được tiến hành theo theo quy định của AOAC Một mẫu (5 g) được giữ trong một cốc sứ sạch. Mẫu được sấy khô trong lò không khí nóng ở 100 ° C trong 18h. Sau đó mẫu được để nguội trong bình hút ẩm và cân lại. Quá trình này được lặp lại cho đến khi chênh lệch giữa hai lần liên tiếp nhỏ hơn 3 mg-5 mg.  Tính toán =

(w 2 - w) �100% (w1 - w)

Ẩm (%) Trong đó: W: Trọng lượng của một cốc sạch (g), W1: Trọng lượng của một cốc sứ sạch và mẫu ban đầu (g), W2: Trọng lượng của một cốc sứ và mẫu khô (g). 2.3.1.2. Hàm lượng tro  Nguyên tắc của phương pháp: Tro hóa hoàn toàn mẫu trong lò nung ở nhiệt độ từ 500 đến 550 oC trong lò nung để chuyển hóa hoàn toàn chất hữu cơ thành tro có màu xám trắng. Hàm lượng tro được xác định từ khối lượng tro còn lại sau khi tro hóa.  Quy trình được tiến hành theo quy định của AOAC Một mẫu (5 -10 g) trong một cốc sứ sạch được đốt trong lò ở 525 ° C trong 6 giờ cho đến khi tro không có carbon. Tro trong cốc sứ được để nguội trong bình hút ẩm và cân. Quá trình này được lặp lại cho đến khi chênh lệch giữa hai khối lượng liên tiếp nhỏ hơn 1 mg.  Tính toán =

(w 2 - w) �100% (w1 - w)

Tro tổng Trong đó: W1: Trọng lượng của cốc sứ sạch và mẫu khô (g), W2: Trọng lượng của cốc sứ và tro sạch (g), W: Trọng lượng của cốc sứ sạch rỗng (g) 2.3.1.3. Hàm lượng protein Hàm lượng protein thô trong mẫu được xác định bằng phương pháp xác định hàm lượng ni-tơ tổng số - phương pháp Kjeldahl. Tất cả các dạng ni – tơ có trong cơ thể và các mô là ni-tơ tổng số. Ni-tơ tỏng các acid amin của phân tử protein được gọi là ni-tơ protein, ni-tơ không có trong protein như các muối amoni, của muối vô cơ, acid nitric, các amino acid tự do, các peptide, urê và các dẫn xuất của urê, các alkaloid, các purin và pyrimidin… là các ni-tơ phi protein. Nguyên tắc của phương pháp Kjeldahl: Vô cơ hóa mẫu bằng acid sulfuric đậm đặc, ni-tơ có trong mẫu sẽ chuyển thành amon sulfat. Dùng kiềm đặc đẩy amoniac ra khỏi amon sulfat trong máy cất đạm tạo thành amon hydroxyt, sau đó định lượng bằng acid. Hàm lượng ni-tơ trung bình trong phân tử protein của sản phẩm thủy sản là 16% Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

vì vậy hàm lượng protein thô trong mẫu thử bằng hàm lượng ni-tơ tổng số nhân với hệ số 6.25. Quy trình được tiến hành theo tiêu chuẩn AOAC ở mục 2.1 phụ lục 2. 2.3.1.4. Hàm lượng lipit  Nguyên tắc của phương pháp Mẫu được xử lý bằng natri sulfat hoặc canxi sulfat, chất béo giải phóng được trích ly bằng ete etylic. Dung môi được làm bay hơi và lượng chất béo được xác định bằng cách cân.  Hàm lượng chất béo được xác định dựa theo phương pháp chiết Soxhlet theo quy định AOAC Một mẫu (10 g - 20 g) được chuyển sang một ống thimble. Chất béo thô trong mẫu được chiết bằng ete dầu tuần hoàn trong bình nón trong 16 h với tốc độ tuần hoàn từ 5 - 8 lần trong 1 h. Việc xác định chất béo thô được thực hiện trên bồn nước. Việc chiết chất béo được thu thập trong một ống thiết bị Soxhlet. Vào cuối quá trình, ête dầu mỏ hầu hết bị bốc hơi trong phòng xông hơi. Chất béo thô được sấy khô trong lò không khí nóng ở 80 - 90 ° C trong 45 - 50 phút. Quá trình sấy được lặp lại cho đến khi thời gian liên tục của trọng lượng nhỏ hơn 1 mg.  Tính toán Chất béo thô (%) = W(chất béo chiết xuất) / Wmẫu× 100% 2.3.1.5. Hàm lượng protein có trong dịch protein thô Lượng protein có trong dịch protein thô được xác định bằng phương pháp Bradford  Nguyên tắc của phương pháp Phương pháp này dựa trên sự thay đổi bước sóng hấp thu cực đại của thuốc nhuộm Coomassie Brilliant Blue khi tạo phức hợp với protein. Trong dung dịch mang tính acid, khi chưa kết nối với protein thì thuốc nhuộm có bước sóng hấp thu cực đại 465 nm; khi kết hợp với protein thì thuốc nhuộm hấp thu cực đại ở bước sóng 595 nm. Độ hấp thụ ở bước sóng 595 nm có liên hệ một cách trực tiếp tới nồng độ protein. Để xác định protein trong mẫu, đầu tiên ta xây dựng một đường chuẩn với dung dịch protein chuẩn đã biết trước nồng độ. Dung dịch protein chuẩn thường là bovine serum albumin (BSA). Sau khi cho dung dịch protein vào dung dịch thuốc nhuộm, màu sẽ xuất hiện sau 2 phút và bền tới 1 giờ. Tiến hành đo mật độ quang hỗn hợp dung dịch bằng máy quang phổ kế.  Cách tiến hành: Coomassie Brilliant Blue D-250 (0.2g), 100ml ethanol (95%) được trộn với nhau và thêm 200ml acid phosphoric 85% vào định mức lên 2 lít ta được dung Braford. Trước khi sử dụng tiến hành lọc qua giấy lọc. Lấy 1ml dung dịch đã được pha loãng với nước cất và thêm 5 ml dung dịch Braford lawscddeuf hỗn hợp rồi để yên trong 5 phút ta tiến hành đo quang ở bước sóng 595 nm bằng máy UV-VIS. Mẫu trắng lấy 1ml nước cất + 5ml dung dịch Braford, làm tương tự như trên. 2.3.1.6. Hàm lượng axit amin trong dịch protein thô Hàm lượng acid amin trong dịch protein thô được xác định bằng phương pháp đồng  Nguyên tắc phương pháp Đồng phosphat phản ứng với acid amin tạo thành muối acid amin (1 ion đồng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

phản ứng với 2 gốc acid amin). Lọc để loại đồng phosphat thừa. Thêm acid acetic và kali iodid vào dịch lọc trong. Ion I- trong môi trường acid khử ion Cu+, tạo ra I2 tự do. Chuẩn độ lượng iốt được tạo thành bằng dung dịch natri thiosulfat 0,025M.  Cách tiến hành Chuẩn bị mẫu phân tích: Lấy 5ml dịch thủy phân cho vào bình định mức 100ml, lấy 5ml dịch pha loãng vào bình định mức 25ml, thêm 2 -3 giọt thymolphthalein 0,25% và nhỏ từng giọt natri hydroxyd 0,1N vào cho đến khi dung dịch có màu xanh nhạt da trời (pH=10). Thêm 10 - 15ml hỗn hợp đồng phốt phát, thêm nước cất đến vạch mức. Lắc đều, li tâm hoặc lọc qua giấy lọc cứng dày để thu dịch lọc trong suốt. Lấy 10ml dịch lọc cho vào bình nón dung tích 100ml, thêm 5 giọt acid acetic đậm đặc và khoảng 0,2 – 0,5g kali iodid tinh thể, lắc đều, dung dịch có màu vàng của iôd. Chuẩn độ bằng dung dịch natri thiosulfat 0,01M cho đến khi dung dịch có màu vàng nhạt. Thêm 2 – 4 giọt dung dịch tinh bột 1%, dung dịch có màu xanh. Chuẩn độ tiếp cho đến khi dung dịch vừa mất màu. Ghi lượng dung dịch natri thiosulfat 0,01M dùng để chuẩn độ. Chuẩn bị mẫu trắng: Lấy 5ml nước cất thay cho 1ml dịch sau thủy phân pha loãng và tiến hành thử như trên.  Tính toán kết quả: Hàm lượng nitơ acid amin trong dịch thủy phân được tính bằng g/l theo công thức sau: XA A' =

( V 1−V 2 ) × 0.00028 ×20 ×1000 ×25 5× 10

Trong đó: V1 : thể tích natri thiosulfat 0,01M tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu thử (ml) V1 : thể tích natri thiosulfat 0,01M tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu trắng (ml) 20 : độ pha loãng của dịch sau thủy phân 5 : thể tích dung dịch pha loãng 25: thể tích toàn bộ hỗn hợp dịch trước khi lọc (ml) 10: thể tích dung dịch lọc lấy xác định (ml) 0,00028: số g nitơ acid amin tương ứng với 1ml dung dịch natri thiosulfate 0,01M. 2.3.2. Xác định hiệu suất thủy phân Mẫu sau phản ứng được lọc bằng phễu lọc Bucher để thu hồi dịch lọc. Lượng sụn khớp chân gà sau lọc được đem đi sấy ở 100 oC đến khi khối lượng không đổi. Sau đó đem cân rồi trừ cho khối lượng giấy lọc để thu được khối lượng còn lại sau phản ứng thủy phân. Hiệu suất thủy phân được tính theo công thức: H=

m 1−m 2 ×100 m1

Trong đó: M1: khối lượng chất khô của cá trước khi phản ứng M2: khối lượng chất khô của cá sau khi phản ứng

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

3.1. Kết quả xác định thành phần sụn khớp của chân gà 3.2. Kết quả xác định các thông số tối ưu cho quá trình thủy phân sụn khớp chân gà 3.2.1. Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ Chương 02 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Sụn chân gà mua ở đâu, xử lý như thế nào?.. 1. Hóa chất nghiên cứu Tên hóa chất (Hãng sản xuát, nước sản xuất, độ tinh khiết) 2. Phương pháp nghiên cứu Mô tả quá trình thủy phân sụn chân gà So sánh đánh giá quá trình xử lý nhiệt và không xử lý nhiệt Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ………………….. (Nêu đúng 05 yếu tố ảnh hưởng) Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng với phương án cấu trúc có tâm quay Thiết bị nghiên cứu (Model, tên và hãng sản xuất, nước sản xuất) 3. Phương pháp phân tích Phân tích thành phần hóa học của sụn chân gà Phương pháp xác định hiệu suất thủy phân – Giống chị Vân và chị My Phương pháp đo protein (Theo phương pháp Keidal – Giống phương pháp phân tích thành phần hóa học) Phương pháp đo acid amin Phương pháp xử lý số liệu Sự khác biệt có ý nghĩa được xử lý bằng phần mềm Minitab 16. Tối ưu hóa …….

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]

[2] [3]

“Toàn cảnh thị trường thịt tháng đến tháng 12/2018,” 2019. [Online]. Available: http://agromonitor.vn/toan-canh-thi-truong-thit-thang-12-2018---nhu-cau-sudung-thit-ga-tang-manh-trong-boi-canh-dich-lmlm-tren-heo-lan-rong-va-khokiem-soat-day-gia-ga-mien-bac-tang-tot-trong-nhung-tuan-cuoithang_101526.html. [Accessed: 17-Mar-2019]. “Tổng quan về ngành chăn nuôi gà của Việt Nam,” 2017. [Online]. Available: http://nhachannuoi.vn/tong-quan-ve-nganh-chan-nuoi-ga-cua-viet-nam/. [Accessed: 29-Dec-2018]. David L. Meeker, “Chế biến các phụ phẩm giết mổ,” 2004. [Online]. Available: http://assets.nationalrenderers.org/essential_rendering_book_vietnamese.pdf.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

[4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]

[13] [14] [15] [16] [17] [18] [19]

[20] [21]

[Accessed: 30-Dec-2018]. and F. U. N. J. Graf 1, E. Stofft 2, U. Freese 1, “The ultrastructure of articular cartilage of the chicken’s knee joint,” pp. 113–119, 1993. “Lịch sử nghiên cứu Collagen,” 2018. [Online]. Available: http://collagen6500.com/tin-tuc/lich-su-nghien-cuu-collagen/. [Accessed: 19Mar-2019]. “No Title.” [Online]. Available: https://www.nirschl.com/knee-replacement/. [Accessed: 03-Apr-2019]. S. C. Shin, S. J. You, B. K. An, and C. W. Kang, “Study on extraction of mucopolysaccharide-protein containing chondroitin sulfate from chicken keel cartilage,” Asian-Australasian J. Anim. Sci., vol. 19, no. 4, pp. 601–604, 2006. J. M. Seyer, D. M. Brickley, and M. J. Glimcher, “The identification of two types of collagen in the articular cartilage of postnatal chickens,” Calcif. Tissue Res., vol. 17, no. 1, pp. 43–55, 1974. A. Lasekan, F. Abu Bakar, and D. Hashim, “Potential of chicken by-products as sources of useful biological resources,” Waste Manag., vol. 33, no. 3, pp. 552– 565, 2013. T. T. Truyền and B. V. Cường, Cơ sở kĩ thuật thực phẩm. Đại học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng, 2013. T. T. Á. Phạm Thị Trân Châu, Hóa sinh học. NXB Giáo Dục, 2006. B. Liaset, K. Julshamn, and M. Espe, “Chemical composition and theoretical nutritional evaluation of the produced fractions from enzymic hydrolysis of salmon frames with ProtamexTM,” Process Biochem., vol. 38, no. 12, pp. 1747– 1759, 2003. “Axit Amin,” 2018. [Online]. Available: https://vi.wikipedia.org/wiki/Axit_amin. [Accessed: 28-Mar-2019]. “Các acid amin và vai trò dinh dưỡng của chúng,” 2015. [Online]. Available: https://voer.edu.vn/m/cac-acid-amin-va-vai-tro-dinh-duong-cuachung/5a88396b. [Accessed: 27-Mar-2019]. G. Wu, F. W. Bazer, and J. Wang, “Amino Acid Nutrition in Animals : Protein Synthesis and Beyond Amino Acid Nutrition in Animals : Protein Synthesis and Beyond,” no. November 2015, 2014. “Proline,” 2018. [Online]. Available: https://aminoacidsguide.com/Pro.html. [Accessed: 28-Mar-2019]. “Alanine,” 2018. [Online]. Available: https://aminoacidsguide.com/Ala.html. [Accessed: 28-Mar-2019]. Q. L. Hà and N. T. Hiền, “Công Nghệ Sản Xuất Axit Amin và ứng dụng.” Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, pp. 22–25, 2011. S. Gilani et al., “Report of a Sub-Committee of the 2011 FAO Consultation on " Protein Quality Evaluation in Human Nutrition " on: The assessment of amino acid digestibility in foods for humans and including a collation of published ileal amino acid digestibility ,” vol. 2012, no. August 2011, 2012. N. M. Thủy, Dinh dưỡng người. Đại học Cần Thơ, 2005. “Commercial Applications of Amino Acids: 3 Applications,” 2019. [Online]. Available: http://www.biologydiscussion.com/amino-acids/commercial-

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường

Thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme Protamex nhằm thu dịch Axit amin

applications-of-amino-acids-3-applications/10334. [Accessed: 28-Mar-2019]. [22] T. Nakano and J. S. Sim, “A Study of the Chemical Composition of the Proximal Tibial Articular Cartilage and Growth Plate of Broiler Chickens,” pp. 538–550, 1994. [23] E. S. do NASCIMENTO, C. A. de A. GADELHA, M. S. MADRUGA, T. K. A. BEZERRA, T. SANTI-GADELHA, and Í. B. da S. ARAÚJO, “Optimal conditions for obtaining collagen from chicken feet and its characterization,” Food Sci. Technol., vol. 38, no. suppl 1, pp. 167–173, 2018. [24] T. N. Thao, V. Nguyen, T. Nhu, N. T. Nguyen, D. Thi, and A. Dao, “EXTRACTION OF CHONDROITIN SULFATE FROM CHICKEN KEEL CARTILAGE BY COMBINED APPLICATIONOF,” vol. 56, pp. 127–137, 2018. [25] N. H. Huong, “Thuc hanh hoa sinh,” 2009.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Chi

Hướng dẫn: ThS. Bùi Viết Cường