Hiện nay, cả nước có hơn 100 nhà máy chế biến cá ngừ, sản lượng chế biến và tiêu thụ cá ngừ hàng năm đạt trên 200.000 tấn (theo VINATUNA), các sản phẩm xuất khẩu chủ lực là thăn cá ngừ, đồ hộp cá ngừ ngâm dầu, cá ngừ xông khói. Kim ngạch xuất khẩu đạt trên 400 triệu USD/năm, là mặt hàng xuất khẩu chinh của việt Nam chỉ sau cá tra và tôm. Ngành chế biến cá ngừ phát triển kéo theo lượng phế phụ phẩm còn lại tương đối lớn, theo ước tính thì lượng phế phụ phẩm chiếm trên 50% tổng nguyên liệu sử dụng. Phế liệu rắn từ ngành đóng hộp có thế lên tới 65% lượng nguyên liệu ban đầu, bao gồm đầu, xương, nội tạng, mang, thịt đỏ (red meat) và da... ngành sản xuất thăn cá ngừ cũng tạo ra tới 50% phế liệu rắn, phần cơ thịt đỏ có thế chiếm tới gần 20% trọng lượng nguyên liệu (Irineu Batista, 1999). Mục tiêu của nghiên cứu là tạo ra sản phẩm "bột gia vị cá ngừ" từ cơ thịt đỏ cá ngừ, sản phẩm tạo ra có giá trị dinh dưỡng cao và giá trị sinh học.

Thịt đỏ cá ngừ được thu mua từ công ty cổ phần Đồ hộp Hạ Long, Đà Nẵng. Ở phòng thí nghiệm, nguyên liệu được xay nhỏ và đóng trong các bao nilon với khối lượng 0,8 -1,0 kg. Nguyên liệu được lạnh đông và bảo quản ở nhiệt độ -20±20C cho tới khi làm thi nghiệm. Nghiên cứu sử dụng enzyme protease thương mại - protamex (endopeptidase). Protamex là protease của Bacillus (Bagsvaerd, Denmark). Enzyme này có hoạt tính endopeptidase. Điều kiện hoạt động tối ưu của protamex trong khoảng pH = 5,5 -7,5 ở nhiệt độ 35 - 60°C.

Hàm lượng protein được xác định theo phương pháp Kjeldahl (NMKL No.6,4th 2003); Hàm lượng lipid được thực hiện theo phương pháp chiết Soxhlet (NMKL số 131,1989); Hàm lượng nước được xác định theo tiêu chuẩn NMKL số 23 -1991; Hàm lượng tro được xác định theo tiêu chuẩn NMKL số 173-2005.

Nguyên liệu được rã đông, nghiền nhỏ, sau đó đem đi thủy phân đế thu dịch đạm thủy phân (FPH - Fish Protein Hydrolysate). Điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân protein nguyên liệu là: tỷ lệ enzyme/nguyên liệu bằng 2,05%, bổ sung nước theo tỷ lệ 1:1, nhiệt độ phản ứng 50°C, thời gian thủy phân trong 9,31 giờ. FPH sau khi ly tâm tách bỏ bã đế tách mỡ và tinh chế.

Quá trình thủy phân nguyên liệu được triển khai theo sơ đồ quy trình công nghệ trên Hình 1. Quy trình công nghệ này đã được nghiên cứu tối ưu các thông số của các công đoạn tại PTN công nghệ sinh học - Trường ĐH Bách khoa - ĐH Đà Năng. (Hình 1)

Đế tạo sản phẩm dạng bột, FPH sau khi ly tâm tách bỏ bã được đem đi sấy phun ở nhiệt độ 180°C, tốc độ sấy 1305ml/h, tốc độ quạt gió 3,5m/s. Bột sau khi sấy phun được đem trộn với các gia vị theo Bảng 1:

Đánh giá chất lượng sản phẩm bột gia vị cá ngừ theo các chỉ tiêu trong yêu cầu kỹ thuật được khuyến cáo của TCVN 7396 : 2004, cụ thế: Phân tích hàm lượng nitơ tổng số theo TCVN 3705:1990; Phân tích hàm lượng acid (tính theo acid axetic) theo TCVN 3702:2009; xác định hàm lượng NaCl theo TCVN 3701:2009; xác định chỉ tiêu nấm mốc, nấm men theo tiêu chuẩn ISO 21527-2:2008; xác định chỉ tiêu Conforms theo tiêu chuẩn ISO 4832:2006; xác định chỉ tiêu vi khuẩn hiếu khí (TPC) theo tiêu chuẩn ISO 4833:2003. xác định chỉ tiêu Clos. perfringens theo tiêu chuẩn ISO 7937:2004; xác định chỉ tiêu E.coli theo tiêu chuẩn ISO 16649-2:2001; xác định chỉ tiêu Shigella theo tiêu chuẩn ISO 21567:2004; xác định chỉ tiêu Samonella theo tiêu chuẩn ISO 6579:200.

Mẫu FPH đã thu nhận được từ quá trình thủy phân, tiến hành xác định khả năng bắt gốc DPPH theo các nồng độ khác nhau (Ngo Minh Ngoc, Quan Le Ha, 2017). Tiến hành với 5 nồng độ: 1,021 (mg/ml), 1,042 (mg/ml), 1,116 (mg/ml), 1,198 (mg/ml), 1,270 (mg/ml). Quy trình thực hiện tương tự như trên (Rong He, Xingrong Ju, Jian Yuan, 2012).

FPH được kiếm tra khả năng chứa các đoạn peptide có hoạt tính sinh học bằng phương pháp chạy điện di SDS - PAGE (Ngô Đại Nghiệp, 2015).

Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên, lặp lại ít nhất 3 lần. Thông số tương ứng với kết quả khảo sát đã lựa chọn từ thí nghiệm trước được sử dụng làm nhân tố cố định cho thí nghiệm kế tiếp. Số liệu được thu thập và xử lý bằng phần mềm xử lý số liệu Microsoft excel 2013.

Hình 2 cho thấy thịt đỏ cá ngừ chúa hàm lượng protein tổng số cao (24%), giá trị này tương đương hoặc cao hơn so với hàm lượng protein trong một số loài cá ở một số nghiên cứu khác ví như cá trích là 19,25% [18]; hàm lượng lipid thấp (0,53%), nên được xếp vào loại nguyên liệu (cá) gây. Hàm lượng protein cao khi thu FPH sẽ cho hiệu suất cao, hàm lượng lipid thấp sẽ hạn chế sự tạo thành peroxyde, sản phẩm ôi hóa lipid, như vậy nguyên liệu này thích hợp sử dụng đế sản xuất FPH.

Sản phẩm bột gia vị cá ngừ được sản xuất thử nghiệm theo quy trình công nghệ Hình 1 tại công ty CP Chế biến Xuất khẩu Thủy sản Hạ Long, sản phẩm sau khi đóng gói được bảo quản trong điều kiện lạnh trước khi phân tích, các chỉ tiêu chất lượng sau khi phân tích được trình bày trong (Bảng 2).

Các chỉ tiêu cảm quan và sinh hóa của sản phẩm đều đạt theo yêu cầu và phù hợp với mức khuyến cáo của TCVN 7396 : 2004. sản phẩm của bột gia vị của dự án có hàm lượng protein từ 21 - 36,2% cao hơn nhiều so với các sản phẩm bột gia vị pha chế ( protein từ 18-20%) hiện có trên thị trường.

Chỉ tiêu hóa học và ATVSTP của sản phẩm bột gia vị cá ngừ đều đạt theo quy định hiện hành của Bộ Y Tế và quy định tham chiếu TCVN 7396 : 2004.

Khả năng kháng oxy hóa của FPH dựa vào khả năng loại bỏ gốc tự do và các nhóm cho hydro, phương pháp này cũng được sử dụng đế định lượng các chất oxy hóa trong hệ thống sinh học phức tạp ngày nay. Những electron lẻ có trong gốc tự do DPPH cho sự hấp thu mạnh nhất ở bước sóng 517 nm và hợp chất này có màu tím. Khi các electron lẻ này kết hợp với hydro của chất kháng oxy hóa đế hình thành dạng DPPH-H, hợp chất sẽ chuyến từ màu tím sang vàng tương ứng với lượng electron kết hợp với DPPH. vì vậy, khả năng làm sạch gốc tự do của một chất càng cao thì sự hấp thu quang phổ được đo ở bước sóng 517 nm của phản ứng DPPH có giá trị càng thấp và ngược lại. (Hình 3)

Kết quả nghiên cứu cho thấy, FPH có khả năng kháng oxy hóa, điều này có thế do khi protein của thịt đỏ cá ngừ bị thủy phân bởi các enzyme có hoạt tính endopeptidase đã tạo ra các peptid mạch ngắn có hoạt tính sinh học.

(lane PM, peptide chỉ thị; lane S - peptide của FPH)

Kết quả chạy điện di đứng (SDS-page) cho thấy, FPH chứa các đoạn peptid ngắn có khối lượng phân tử trong khoảng 14,2 đến 66,0 kDa. 

Việc ứng dụng công nghệ sinh học (ví dụ, công nghệ enzyme) trong công nghiệp chế biến có thế tận dụng các nguồn phế liệu hoặc phụ phẩm giá trị kinh tế thấp đế tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng trong quá trình sản xuất. Nghiên cứu này đã chứng minh, từ phụ phẩm cơ thịt đỏ cá ngừ (thu hồi từ quy trình sản xuất cá ngừ đóng hộp) có thế sản xuất bột gia vị có chất lượng đảm bảo các yêu cầu về VSATTP, bột gia vị cá ngừ có giá trị dinh dưỡng cao, có giá trị sinh học (khả năng kháng oxy hóa và chứa các peptid có hoạt tính sinh học). Như vậy, nếu triển khai sản xuất bột gia vị cá ngừ từ thịt đỏ cá ngừ ở quy mô công nghiệp có thế thu được lợi nhuận.