Tên đề tài: Nghiên cứu thu hồi protein và chất béo từ phụ phẩm của ngành chế biến cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm

Tác giả: Nguyễn Đỗ Quỳnh, Khóa: 2020

Ngành: Công nghệ thực phẩm; Mã số: 9540101. Nhóm ngành: Công nghệ sản xuất và chế biến

Người hướng dẫn chính: GS.TS. Nguyễn Văn Mười - Trường Đại học Cần Thơ

Người hướng dẫn phụ: PGS.TS. Lê Thị Minh Thủy - Trường Đại học Cần Thơ

1. Tóm tắt nội dung luận án

Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) là loài cá da trơn được nuôi nhiều nhất ở Đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam. Tuy nhiên, phần lớn sản phẩm cá tra xuất khẩu là fillet, trong khi lượng phụ phẩm thải ra từ quá trình chế biến rất lớn (gần 1 triệu tấn/năm), bao gồm da, xương, thịt vụn, dè,… Nguồn phụ phẩm của quá trình chế biến cá tra fillet đông lạnh chứa hàm lượng protein tương đối cao, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và giàu dinh dưỡng. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định thành phần khối lượng và thành phần dinh dưỡng của thịt cá fillet, thịt vụn trắng, thịt vụn đỏ và thịt dè để lựa chọn nguồn phụ phẩm phù hợp cho quá trình tách chiết chất béo và thu hồi protein để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Nguồn protein thu hồi từ phụ phẩm cá tra giàu protein được ứng dụng để phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng như surimi, kamaboko và thanh cua. Nghiên cứu bao gồm bốn nội dung chính: (i) khảo sát tỷ lệ khối lượng và thành phần dinh dưỡng của cá tra fillet và các loại phụ phẩm thịt vụn và thịt dè từ quy trình chế biến fillet cá tra để định hướng sử dụng thích hợp; (ii) nghiên cứu tách chiết và đánh giá chất lượng chất béo từ thịt dè cá tra bằng dung môi hữu cơ (isopropanol:hexane và ethanol:hexane) và enzyme Lipase 400SD; (iii) đánh giá khả năng thu hồi protein từ thịt fillet và thịt vụn cá tra và xây dựng quy trình chế biến surimi ở quy mô thực nghiệm; và (iv) nghiên cứu sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng: kamaboko và thanh cua từ surimi thịt vụn cá tra.

Kết quả của nghiên cứu về thành phần hóa học của các bộ phận khác nhau từ 6 cỡ cá tra cho thấy hàm lượng protein chiếm tỷ lệ cao nhất thịt fillet từ cá tra có khối lượng 0,8-1 kg/con (17%), thịt vụn trắng cỡ cá 0,6-0,8 kg/con (12,5%) và thịt vụn đỏ cỡ 1-1,2 kg/con và 1,2-1,4 kg/con (15,6-15,9%). Thịt vụn đỏ có hàm lượng protein cao chỉ sau thịt cá fillet chính là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất surimi và các sản phẩm giá trị gia tăng từ surimi. Hàm lượng lipid cao nhất là ở thịt dè cá tra cỡ lớn (1,2-1,4 và > 1,4 kg/con với hàm lượng lipid lên đến hơn 31%) và đây chính là nguồn nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu tách chiết chất béo. Chất béo từ thịt dè cá tra có thể được tách chiết hiệu quả bằng dung môi isopropanol: hexane ở tỷ lệ 2:3 và enzyme Lipase 400SD ở nồng độ 0,03% và pH=7. Quy trình sản xuất surimi từ thịt vụn cá tra đã được tối ưu hóa, sử dụng nồng độ muối 4% và phương pháp gia nhiệt hai giai đoạn (40°C trong 30 phút và 90°C trong 20 phút). Surimi từ thịt vụn cá tra có thể được sử dụng để sản xuất kamaboko và thanh cua với chất lượng tốt. Nghiên cứu này đã đóng góp vào việc nâng cao giá trị kinh tế của cá tra thông qua việc tận dụng phụ phẩm, đồng thời đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm từ cá tra.

2. Những kết quả mới của luận án

- Đã xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu về kết quả đánh giá thành phần hóa học của các bộ phận khác nhau từ 6 cỡ cá tra khác nhau. Kết quả đã cho thấy hàm lượng protein chiếm tỷ lệ cao nhất trong từng nhóm là thịt fillet từ cá tra có khối lượng 0,8-1 kg/con (17%), thịt vụn trắng cỡ cá 0,6-0,8 kg/con (12,5%) và thịt vụn đỏ cỡ 1-1,2 kg/con và 1,2-1,4 kg/con (15,6-15,9%). Thịt vụn đỏ có hàm lượng protein cao chỉ sau thịt cá fillet chính là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất surimi và các sản phẩm giá trị gia tăng từ surimi.

- Đã phân tích và đánh giá được hàm lượng lipid cao nhất là ở thịt dè cá tra cỡ lớn (1,2-1,4 và > 1,4 kg/con với hàm lượng lipid lên đến hơn 31%). Đây chính là nguồn nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu tách chiết chất béo.

- Đã xác định được nguyên liệu thịt dè cá tra vẫn đảm bảo chất lượng trong suốt 15 ngày bảo quản lạnh. Đối với phương pháp dung môi hữu cơ, điều kiện tách chiết tối ưu là sử dụng isopropanol:hexane (2:3), ở 50°C trong 25 phút. Điều kiện này giúp thu hồi chất béo hiệu quả, chỉ số acid thấp và hàm lượng acid EPA và DHA, cũng như tổng lượng acid béo Omega-3 và Omega-6 đạt cao nhất. Bên cạnh đó, đã tìm được điều kiện thích hợp cho enzyme lipase 400 SD hỗ trợ trong quá trình tách chiết chất béo thật sự có hiệu quả thông qua việc gia tăng tổng acid béo Omega-3 và Omega-6 cho chất béo từ thịt dè cá tra.

- Xây dựng được quy trình chế biến surimi từ thịt vụn cá tra có chất lượng dinh dưỡng cao và giá trị cảm quan tốt, có thể được sử dụng làm chất nền để chế biến các sản phẩm dạng nhũ tương.

- Đã thử nghiệm sản xuất và xây dựng quy trình công nghệ cho 2 sản phẩm kamaboko và thanh cua từ surimi và chất béo thu nhận từ phụ phẩm cá tra. Điều này mở ra triển vọng cho việc nghiên cứu đa dạng hóa các sản phẩm khác từ phụ phẩm và thịt cá tra ngoại cỡ vốn đang có giá trị kinh tế thấp.

3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Các kết quả nghiên cứu của luận án có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực chế biến thủy sản tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Cụ thể, quy trình thu hồi protein từ thịt vụn và fillet ngoại cỡ cá tra bằng phương pháp hòa tan muối có thể được áp dụng để sản xuất surimi – một nguyên liệu nền quan trọng cho các sản phẩm nhũ tương như kamaboko và thanh cua. Bên cạnh đó, phương pháp chiết tách chất béo từ thịt dè cá tra bằng dung môi hữu cơ và enzyme lipase 400SD đã chứng minh được hiệu quả, có thể mở rộng ứng dụng để khai thác lipid có giá trị dinh dưỡng cao trong sản phẩm thực phẩm chức năng. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao giá trị kinh tế của cá tra mà còn góp phần giảm thiểu lãng phí phụ phẩm và thúc đẩy mô hình sản xuất tuần hoàn, thân thiện với môi trường.

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc đánh giá thị hiếu và mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với các sản phẩm giá trị gia tăng từ surimi cá tra, nhằm định hướng phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu thị trường trong nước và quốc tế.

Title of the Dissertation: Study on the recovery of protein and lipid from by-products of Tra catfish (Pangasianodon hypophthalmus) processing for application in the food industry

Major: Food Technology                                                        Code: 954.01.01

Full name: Nguyen Do Quynh

Supervisor:      Prof. Nguyen Van Muoi

Assoc. Prof. Le Thi Minh Thuy

Educational institution: Can Tho University

1. Summary of the objectives of the thesis:

Tra catfish (Pangasianodon hypophthalmus) is the most widely farmed species in the Mekong Delta, Vietnam. However, the majority of exported Tra catfish products are in the form of fillets, while processing generates a large volume of by-products (nearly 1 million tons per year), including skin, bones, trimmings, and belly meat. These by-products are rich in protein and represent low-cost, nutrient-rich raw materials.

This study aimed to identify the mass ratio and nutritional composition of Tra catfish fillet meat, white trimmings, red trimmings, and belly meat to select suitable by-products for lipid extraction and protein recovery for use in the food industry. The recovered protein from protein-rich by-products was used to develop value-added products such as surimi, kamaboko, and crab sticks.

This study consisted of four main parts:

(i) Surveying the yield and nutritional composition of Tra catfish fillets and various by-products (trimmings and belly meat) to determine appropriate utilization strategies;

(ii) Studying lipid extraction and evaluating lipid quality from Tra catfish belly meat using organic solvents (isopropanol: hexane and ethanol: hexane) and the enzyme Lipase 400SD;

(iii) Evaluating the humankindtopsin recovery potential fromed from oversized fillets and developing a surimi processing protocol on a laboratory scale;

(iv) Producing value-added products—kamaboko and crab sticks—from Tra catfish surimi.

The analysis of the chemical composition of six different size groups of Tra catfish showed that the highest protein content was found in fillet meat (17%) for fish weighing 0.8–1 kg, white trimmings (12.5%) for fish of 0.6–0.8 kg, and red trimmings (15.6–15.9%) for fish of 1–1.4 kg. Red trimmings, which have a protein content second only to that of fillets, represent a potential raw material for surimi production. The highest lipid content (>31%) was found in large-sized belly meat (1.2–1.4 kg and >1.4 kg), making it suitable for lipid extraction.

Lipid extraction from belly meat using isopropanol: hexane (2:3) and the enzyme Lipase 400SD (0.03% concentration, pH = 7) proved effective. The surimi production process from Tra catfish trimmings was optimized using 4% salt and a two-stage heating method (40°C for 30 min, then 90°C for 20 min). Surimi derived from these by-products can be used to produce high-quality kamaboko and crab sticks, respectively. This study contributes to improving the economic value of Tra catfish through better by-product utilization and the diversification of food products derived from this species.

2. New findings of the thesis:

- Developed a comprehensive database of the chemical composition of various Tra catfish body parts from six size categories. The data showed that red trimmings are rich in protein, second only to fillets, making them promising raw materials for surimi and value-added products.

- Identified belly meat from large-sized Tra catfish as having the highest lipid content (>31%), confirming its suitability as a raw material for lipid extraction.

- Tra belly meat retained acceptable quality over 15 days under cold storage conditions. Optimal lipid extraction was achieved using a mixture of isopropanol and hexane in a 2:3 ratio at 50°C for 25 min, which resulted in high recovery efficiency, low acid value, and elevated levels of EPA, DHA, and total omega-3 and omega-6 fatty acids. Furthermore, effective conditions for the application of Lipase 400SD were identified to enhance the nutritional value of extracted lipids.

- Developed a surimi production process from Tra catfish trimmings that yields nutritionally rich and sensory-appealing products, which can serve as a base for further-processed foods.

- Conducted pilot production and established processing protocols for two value-added products—kamaboko and crab sticks—using surimi and lipids recovered from Tra catfish by-products. These results open up the potential for further development of diverse commercial products from low-value Tra catfish parts.

3. Practical applicability and Further research directions

The dissertation’s findings have strong applicability in food processing, particularly in aquatic processing in the Mekong Delta. Specifically, the salt-solubilized protein recovery process from oversized fillets and trimmings can be applied to produce surimi, a key ingredient for emulsion-based products such as kamaboko and crab sticks. Additionally, lipid extraction from Tra belly meat using organic solvents and Lipase 400SD has demonstrated effectiveness and could be extended to functional foods enriched with polyunsaturated fatty acids. These applications enhance the economic value of Pangasius, reduce waste, and promote sustainable circular production practices.

Further studies should focus on evaluating consumer preferences and acceptance of value-added products made from Tra catfish surimi to guide product development that aligns with the demands of both domestic and international markets.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)