Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ezyme để sản xuất một số sản phẩm thực phẩm chức năng từ cua lột

Trong những năm gần đây, người tiêu dùng Việt Nam quan tâm đến các thực phẩm chức năng an toàn, có lợi cho sức khỏe tăng lên đáng kể, cùng với những minh chứng xác thực về vai trò quan trọng của thực phẩm chức năng trong việc giảm thiểu bệnh và cải thiện sức khỏe đã và đang là động lực cộng hưởng thúc đẩy công nghệ sinh học chế biến trong lĩnh vực này phát triển mạnh mẽ. Trong đó, công nghệ enzyme được xếp hạng là một trong những công nghệ “xanh-sạch”, giữ vị trí tiên quyết tạo ra các hợp chất có thành phần giàu dinh dưỡng, hoạt tính sinh học cao, bao gồm các protein và peptid, các acid béo không no bão hòa (PUFAs), các probiotic và prebiotic, các chất xơ, các chất khoáng… được sử dụng có định hướng trong sản xuất các sản phẩm bảo vệ sức khỏe chất lượng cao. Những năm qua, nhiều chế phẩm enzyme đã được sinh tổng hợp ở quy mô công nghiệp và được thương mại hóa, có những ưu điểm nổi trội như tốc độ phản ứng nhanh, có tính chuyên hóa cao, điều kiện phản ứng đơn giản, không cần loại bỏ hóa chất dư thừa sau phản ứng ra khỏi sản phẩm cuối cùng và dễ dàng mở rộng quy mô sản xuất. Động vật thủy sản nói chung, động vật giáp xác nước mặn-lợ nói riêng là những đối tượng có hàm lượng protein cao có thể được sử dụng như một nguồn nguyên liệu lý tưởng để thu nhận các hợp chất chức năng có hoạt tính sinh học đa dạng bằng công nghệ enzyme nhằm phục vụ phát triển sản xuất các loại thực phẩm chức năng.

Ở nước ta, cua bùn (Scylla sp.) là một đối tượng nuôi thủy sản nước mặn lợ truyền thống, có giá trị kinh tế-xã hội quan trọng trong cộng đồng ngư dân ven biển và là nguồn thực phẩm ưa thích của số đông người Việt. Nghề nuôi cua bùn thương phẩm phát triển kéo theo sự phát triển của nghề nuôi cua lột đã làm tăng lên giá trị kinh tế của đối tượng này và làm đa dạng hơn nghề nuôi thủy sản. Nuôi cua lột cũng là một nghề truyền thống mà sản phẩm là những con cua vỏ mềm (được gọi là cua lột), sau khi đã lột bỏ lớp vỏ cứng thay bằng lớp màng chitin mềm mại bao bọc cơ thể. Đặc trưng của nghề nuôi cua lột đã được xác định bằng chính những tiêu chuẩn thương mại của thị trường, đó là kích cỡ của 2 cua lột từ 50-150 g/con, dẫn đến thời gian nuôi và thu hoạch khoảng 2,5-3 tháng với tỷ lệ sống đạt trên 70%, trong khi cua thương phẩm là 250-350 g/con, thời gian nuôi khoảng 5-6 tháng và tỷ lệ sống giao động 20-40%; đó là độ mềm vỏ của cua lột, dẫn đến thời điểm thu hoạch khoảng 3-5 giờ sau khi lột, trong khi cua thương phẩm là 48-72 giờ (thời gian vỏ cứng hoàn toàn); đó là hình thái của cua lột v.v... Cua lột giàu dưỡng chất, đặc biệt hàm lượng chất khoáng như canxi, phospho, vitamin và các acid thiết yếu cao hơn nhiều lần so với cua thương phẩm ở cùng giai đoạn phát triển. Gần đây, công nghệ nuôi cua lột bằng thức ăn công nghiệp trong hệ thống nước chảy đã được nghiên cứu thành công ở Việt Nam. Đồng thời, nuôi ghép tôm sú hoặc tôm chân trắng trong các ao nuôi cua bùn làm nguyên liệu cho cua lột hiện đang là một giải pháp nuôi thủy sản hiệu quả, tránh được một số bệnh phố biến, tiết kiệm chi phí thức ăn, công chăm sóc… Đây chính là những “điều kiện cần” bảo đảm cho nghề nuôi cua lột phát triển theo hướng bền vững.

Xuất phát từ thực tiễn đó, Cơ quan chủ trì Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Lê Tất Thành thực hiện Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ezyme để sản xuất một số sản phẩm thực phẩm chức năng từ cua lột với mục tiêu xây dựng được quy trình sản xuất một số sản phẩm thực phẩm chức năng để gia tăng giá trị của cua lột bằng công nghệ enzyme.

Cua bùn Scylla sp. thuộc họ Portunidae, bộ Decapoda, lớp Crustacea, ngành Arthropoda. Có hai loài cua bùn trong 4 loài (Scylla serrata, S.olivacea, S.tranquebarica, S.paramamosain) là S.paramamosain và S.olivacea được xác định có phân bố ở Việt Nam (Keenan & CTV, 1998). Các loài này có giá trị kinh tế cao và được nuôi phổ biến ở các vùng rừng ngập mặn các tỉnh ven biển (Út, 2004). Về hình thái, cua bùn dẹt theo hướng lưng bụng, toàn bộ cơ thể được bao bọc trong lớp vỏ chitin dày, phần đầu ngực nằm trong giáp đầu ngực, phần bụng nhỏ và gập lại dưới giáp đầu ngực (yếm cua). Về sinh sản, cua mẹ đẻ trứng và thụ tinh ngoài, sau đó toàn bộ trứng thụ tinh đƣợc chúng giữ ở phần yếm trong suốt thời kỳ phát triển phôi cho đến khi nở ra ấu trùng Zoea sống phù du ở vùng biển ven bờ. Đến giai đoạn cua bột, chúng theo thuỷ triều dạt vào vùng nước lợ, thường là những bãi lầy rừng sú vẹt ven bờ biển, cửa sông, nơi có đáy bùn, bùn cát hoặc đất thịt pha cát mịn giàu mùn bã hữu cơ thuộc vùng trung hạ triều, cua sinh trưởng ở đây cho đến lúc thành thục sinh dục lại di cư vào vùng biển gần bờ.

Haryati (2019) cho rằng, hàm lượng dinh dưỡng của cua bùn cũng như các loài giáp xác phụ thuộc vào từng thời kỳ sinh trưởng. Chúng có phần ngoài cơ thể được bao bọc bởi một lớp vỏ chitin, mà nhờ thấm canxi và vôi hóa nên lớp vỏ này rất cứng cáp; còn phần bên trong là thịt được đánh giá cao về hàm lượng dinh dưỡng dựa trên thành phần các amino acid thiết yếu và protein. Các protein này có ảnh hưởng quan trọng tới kết cấu trong các peptide nhỏ, amino acid và các acid béo thiết yếu có vai trò trong việc tạo ra chất lượng dinh dưỡng cũng như mùi đặc trọng (De la Cruz-Garcia, 2000; Chen, 2007). A. Mohapatra & CTV (2009) đã đưa ra kết luận rằng, ở cua bùn thành phần các vitamin và khoáng chất trong vỏ cua mới lột vỏ cao hơn so với giai đoạn sau lột. Nghiên cứu của Haryati & CTV (2019) đã quan sát thấy sự chuyển dịch của các nguyên tố như K, Ca, Mn, Cu... được hấp thụ ngược trở lại từ lớp vỏ vào tế bào cơ thể cua bùn sau khi diễn ra quá trình lột xác. Cũng nghiên cứu trên cua bùn, L. Imayavimimhiw & CTV (2007) đã chứng minh rằng, các nguyên tố độc như chì (Pb), thủy ngân (Hg) có xu hướng giảm đi trong và sau quá trình lột vỏ. Nghiên cứu của Wu X. (2010) trên ghẹ xanh (Portunus pellagicus) cho thấy, hàm lượng dinh dưỡng còn phụ thuộc vào giới tính, ở ghẹ cái protein và lipid trong thịt, gan tụy và bộ phận sinh dục cao hơn so với ghẹ đực, nhưng ghẹ đực lại có hàm lượng acid docosahexaenoic (DHA) cao hơn và các acid béo không no có trong thịt (36-39%), cao hơn so với trong gan tụy (16-18%) và cơ quan sinh dục (16-24%).

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Xác định các chỉ tiêu dinh dưỡng đặc thù của cua lột ở Việt Nam chưa từng được công bố trước đây. Kết quả đã xây dựng được bộ chỉ tiêu nguyên liệu cua lột đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm gồm nhóm chỉ tiêu vi sinh, nhóm chỉ tiêu kim loại nặng, và chỉ tiêu dinh dưỡng có tổng số lipid và protein của Scylla sp. lần lượt là 1,2% và 30,44%.

Đã xây dựng được quy trình thủy phân cua lột bằng hệ enzyme bromelain và chitinase quy môi 50 kg/mẻ. Các điều kiện tối ưu quy trình thủy phân cua lột bằng hệ 0,975% enzyme bromelain và 1,28% chitinase ở điều kiện nhiệt độ 50oC, pH 6,0, thời gian 6,6h, đạt hiệu suất thu hồi 10% trên khối lượng tươi ban đầu. Bột cua lột thủy phân chứa hàm lượng khoáng vi lượng (canxi, magie và kẽm) đã đạt được mức cao lần lượt là 1,16%, 0,31% và 203,53 mg/kg; có thành phần acid amin phong phú chứa đầy đủ acid amin không thay thế.

Đã xây dựng quy trình thu nhận các nhóm hợp chất chức năng từ dịch thủy phân gồm: astaxanthin, vitamin E, 4 nhóm peptide hòa tan và kích thước <10 kDa, khoáng, sản phẩm giàu steroid và phospholipit.

Đã lần đầu tiên nghiên cứu 04 lớp chất phospholipid tách từ lipid tổng của cua lột Scylla sp. và xác định được 30 phân tử của dạng phospholipid này. Lần đầu tiên, chúng tôi đã xác định được hoạt tính kháng viêm và hoạt tính gây độc 05 dòng tế bào ung thư gồm ung thư vú, ung thư phổi, ung thư gan, ung thư đại tràng, ung thư bạch cầu cấp của phân đoạn lipid tổng và lipit phân cực tách chiết từ cua lột.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18019/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)