Tìm hiểu về protein cá và thủy sản GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
LỜI MỞ ĐẦU
Trong chế độ ăn hàng ngày của chúng ta , một trong những thành phần dinh
dưỡng không thể thiếu là protein . Protein là một hợp chất rất phổ biến trong các
nguyên liệu và sản phẩm , thực phẩm .Trong thực phẩm protein tồn tại ở trạng thái
rắn ,có thể ở trạng thái gần như thuần nhất trong một số sản phẩm này nhưng lại ở
dạng hỗn hợp với các hợp phần khác trong một số thành phẩm khác . Có những
thực phẩm protein là thành phần chính trong nhiên liệu ,có những thực phẩm protein
thêm vào với vai trò là phụ gia .Thành phần dinh dưỡng cung cấp protein hàng ngày
phần lớn là thịt (bò , heo , gà…v.v.) , các loại rau .Bên cạnh đó một nguồn thực
phẩm chứa lượng protein không kém , đồng thời chúng rất dể hấp thụ và tiêu hoá ,
và đang là một trong những loại thức ăn có giá trị kinh tế hiện nay, đó chính là thịt
cá và một số loài thủy sản .
Ngày nay ngành nuôi trồng , chế biến cá và thủy sản đang là một trong
những ngành rất phát triển ở nước ta . Do đó tài liệu này sẽ cung cấp cho chúng ta
có được những kiến thức sâu sắc về protein trong cá và một số loài thủy sản là một
trong những thành phần dinh dưỡng chính mà các nhà sàn xuất quan tâm hàng đầu
trong quá trình chế biến và bảo quản cá và thủy sản .Nội dung của tài liệu này gồm
có:
+ Các loại protein trong cá và thủy sản . Cấu trúc của từng loại
protein trong cá và thủy sản . Giá trị dinh dưỡng của từng loại protein trong cá và
thủy sản . những đặc tính của từng loại protein cần chú ý trong quá trình chế biến và
bảo quản sản phẩm thực phẩm từ cá và thủy sản
+Tính năng công nghệ của protein cá và một số loài thủy sản,
cũng như khả năng chuyển hoá của các chất trong điều kiện tự nhiên cũng như
trong các quá trình công nghệ
+Sơ lược về quá trình chế biến một số sản phẩm từ cá và thủy
sản (sản xuất các sản phẩm từ surimi , quá trình sản xuất nước mắm . .v. v..)
Nội dung tài liệu rõ ràng ,dể hiểu, được trình bày ngắn gọn ,súc tích .
Tài liệu này có thể được sử dụng rộng rải cho các bạn đang học chuyên
nguyên tử cacbon bất đối có thể xoay xung quanh tạo thành các liên kết đồng hóa trị
đơn là cho chuỗi polipeptide có nhiều hình thể.
Các protein, người ta phát hiện cấu trúc bậc hai ở dạng xoắn α và gấp nếp β.
-Cấu trúc gấp nếp α : là cấu trúc có trật tự và rất bền vững. Mỗi vòng
xoắn có từ 3 đến 6 gốc acid amin.Xoắn ốc này được giữ chặt bởi liên kế hydro. Các
liên kết này song song với trục xoắn ốc và nối nhóm –NH của liên kết peptide này
với nhóm -CO của liên kết peptide thứ 3 kề nó. Cứ mỗi nhóm –CONH- tạo được 2
liên kết hydro với 2 nhóm -CONH- khác. Xoắn α có trong mọi protein.
-Cấu trúc gấp nếp β : là cấu trúc có hình chữ I.Xoắn α có thể chuyển
thành cấu trúc gấp nếp β khi tăng nhiệt độ.Các mạch sẽ duỗi ra và liên kết với nhau
bằng liên kết phân tử tạo thành cấu trúc gấp nếp.
Cấu trúc bậc trúc bậc 2 có trong protein dạng sợi.
c/Cấu trúc bậc ba:
Chuỗi peptide với vùng cấu trúc bậc 2 cuộn tròn, sắp xếp lại thành cấu trúc 3
chiều gọi là cấu trúc bậc 3.
Nếu như cấu trúc bậc 2 giữ bằng liên kết hydro thì cấc trúc bậc ba ổn định
bằng liên kết S-S, liên kết kị nước,liên kết hydro và liên kết ion.
Phần lớn protein cấu trúc bậc ba đều tan tốt trong nước do các gốc acid amin
kị nước quay vào trong và các gốc ưa nước phân bố chủ yếu trên bề mặt phân tử.
Một số protein tan tốt trong dung môi hữu cơ do các gốc kị nước quay ra
ngoài
3
Tìm hiểu về protein cá và thủy sản GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
d/Cấu trúc bậc bốn:
Các tiểu cầu bậc ba liên kết với nhau tạo thành cấu trúc bậc bốn. Sự sắp xếp
các tiểu cầu không bắt buộc phải đối xứng.
Trong cấu trúc bậc bốn phân tử protein có liên kết đồng hóa trị, liên kết
hydro, liên kết Van der walls, liên kết ion, không có liên kết cầu disunfua.
Các protein bậc bốn có hoạt tính sinh học như là enzym xúc tác phản ứng
hay vận chuyển oxy.
Do đó protein là nguồn cung cấp acid amin thiết yếu cho cơ thể mà không có
một loại nào thay thế được. Mặt khác protein là thành phần cấu tạo của tế bào nên
sự thiếu hụt protein trong cơ thể có thể gây ảnh hưởng đến súc khỏe của con người.
Một số ví dụ:
4
Tìm hiểu về protein cá và thủy sản GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
Thiếu protein sẽ gây ảnh hưỡng đến hoạt động bình thường của một số cơ
quan như Hệ thần kinh, gan, tuyến nội tiết
Thiếu protein cũng gây thay đổi thành phần hoá hoc và cấu tạo của xương,
làm giòn xương và dễ gẫy
Do protein có nhiều chức năng sinh học quan trọng nên viêc cung cấp đầy
đủ p là rất cần thiết cho cơ thể
3. Vai trò của p trong chế biến công nghệ thực phẩm
Protein trong thực phẩm hoặc được bổ sung vào thực phẩm chủ yếu là để
tạo cho thực phẩm co giá trị dinh dưỡng cao. Bên cạnh đó protein còn giữ vai trò
quan trọng trong sản suất thực phẩm:
Do có khả năng tương tác với nước và dễ bị biến tính dưới tác động của
nhiệt mà protein có thể thay đội tính chất trạng thái để tạo cấu trúc, hình thái, tạo
hình khối, tạo trạng thái cho nhiều sản phẩm thực phẩm. Mặt khác, trong những
điều kiện công nghệ nhất định protein có thể tương tác với nhau, tương tác với
nước, tương tác với một số hợp chất khác để tạo độ dẻo độ đông đặc, để tạo bọt, tạo
xốp cho sản phẩm thực phẩm.
Ví dụ
Trong tơ cơ của cá và một số loại thuỷ sản có tính tạo cấu trúc cao trong một
số loại sản phẩm như giò lụa v..v…
Nhờ có các p hòa tan của malt mà CO
2
trong bia mới giữ được bền
Gelatin của da có khả năng tạo ra gel va giữ bền gel bằng liên kết hidro nên
mới có công nghệ tạo ra màng để bọc kẹo để tạo ra các viên thuốc mà khi
protein và các thành phần hóa học khác trong một số loài thủy sản.
Loài Thành phần hóa học(g/100g)
Nước Protein Lipid Khoáng
Cá trích 69 17,3 11,3 2,1
Cá thu 67,2 19 12,2 1,6
Cá tuyết 81,2 17,6 0,3 1,2
Cá đuối 88,7 21,5 0,7 1,2
Cá hồi 63,6 22,5 13,4 1,4
Cá tra 23,42 3,42
Cá Basa 28 7
Cá nục 76,4 21,3 0,8
Cá bạc má 73,4 21,5 3,7
Cá cơm thường 78,9 18,5 0,7
Cá chim đen 76,3 19,8 2,5
Cua 78,5 17,3 1,9 1,8
Tôm 78,2 18,1 0,8 1,4
Tôm hùm 78,5 16,9 1,9 2,2
Mực 80,2 16,4 0,9 1,0
Hầu 84,6 8,4 1,8 1,8
Vẹm 78,6 14,4 2,2 1,5
Điệp 79,8 13,3 0,2 1,4
Ghẹ 75,5 19,9 0,5
Sò huyết 81,3 11,7 1,1
Nghêu lụa 82,3 10,3 0,5
Bào ngư 68,6 20,5 0,9
Dựa vào bảng số liệu cho thấy hàm lượng protein trong nguồn thủy sản khá
cao,nhất là ở cá.
Như mọi nguồn protein khác, protein trong cá và thủy sản là những chuỗi
polipeptide được cấu tạo từ các acid amin.
6
Cá tầm 16,5 22,2 15,4 26,5 22,4 16,3
Cá trích 17,5 13,6 19,8
Cá đãnh 18,3 15,7 8,9 13,5
Cá chép 17,6 14,7 13,5 28,6 21,4 13,2
Cá leo 20 17,5 15,6 30 20,4 13,1
7
Tìm hiểu về protein cá và thủy sản GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
IV. PHÂN LOẠI PROTEIN TRONG CÁ VÀ THUỶ SẢN
Protein cá cũng giống với một số loài thủy sản .So với động vật có vú
,protein cá cũng tương tự ,chỉ khác nhau về hàm lượng protein , tỉ lệ giữa các loại
protein và một số tính chất vật lý ,cách sắp xếp các protein . Do đó cũng được chia
làm 3loại như sau:
Protein cấu trúc
Protein chất cơ
Protein mô liên kết
Tỉ lệ protein (%)trong tổng số p của cá và mực ống và thịt động vật có vú
Cá Mực ống Thịt
Protein cấu trúc 65- 75% 77 – 85% 60,5%
Protein chất cơ 25 -30% 20% 29%
Protein mô liên kết 3 – 10% 10,5%
1/ Protein cấu trúc :
Có dạng sợi . Mỗi sợi cơ được tạo bởi nhiều sợi cơ xếp song song với nhau .
Mỗi sợi cơ gồm các thơ sợi thô và sợi mảnh
Trong đó , các sợi cơ của cá và một số loại thủy sản thường ngắn hơn ở thịt
và được sắp xếp thành những lớp mỏng , do đó cá và thủy sản thường dể chín và dễ
bị thủy phân hơn thịt
Protein cấu trúc được chia làm 2 nhóm :
+ Protein co rút như myosin ,actin
+ Protein điều hòa co rút như tropomyosin ,troponin ,
actomyosin
actin chúc 1 phân tử ATP và một ion Ca
2+
. Trong điều kiên xác định (nồng độ ion
Ca
2+
hoặc Mg
2+
> 1 mM) G-actin có thể trùng hợp thành F-actin.
F-actin là những sợi mãnh được cuộn lại thành xoắn ốc kép chúa 13 monome
( G-actin)/ 1 vòng xoắn/1 sợi. Mỗi sợi có từ 340 đến 380 monome actin. Trong quá
trình trùng hợp ATP liên hợp với G-actin, bị thuỷ phân thành ATP và phốtphát vô
cơ, ADP nằm lại trên monome
Actin của cá và tôm ,cua..v..v..Rất có tách ra khỏi myosin do đó khi chiết thu
myosin thì một lượng lớn actin cũng bị tách ra khỏi myosin
c) Troponin
9
Tìm hiểu về protein cá và thủy sản GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
Là protein phân bố theo chiều dọc của F-actin, cứ 39nm có một Troponin. Có
3 Troponi T, Y, C có khối lượng phân tử khác nhau. Troponin có 4 chỗ để gắn với
ion Ca
2+
, việc gắn Ca
2+
vào Troponin diễn ra bằng cách dịch chuyển Tropomyosin
dọc theo cấu trúc xoắn ốc của actin
d) Tropomyosin
Là sợi cơ rất dài mảnh,chứa hai chuỗi peptide có cấu trúc xoắn α
Phân tử Tropomyosin gắn vào hai sợi F-actin còn bản thân các phân tử
Tropomyosin thì gắn đối đầu với nhau băng liên kết ion. Mỗi phân tửTropomyosin
có một vùng để cố định Tropomin T vào góc xistein
Ca 2+ ATPAZE Mg 2+ ATPZE
Cá chép 0,238 0,104
Cá đuôi vàng 0,261 0,082
Cá mòi 0,23 – 0,736
Thịt thỏ 0,518 – 0,837
Ngoài ra khi nấu cá , tôm, cua, ghẹ ta thấy hiện tượng cứng và chín diễn ra
nhanh hơn ở thịt động vật
Một đặc điểm khác ở cá và các loại thuỷ sản khác là sau khi chết rất không
bền đối với vi sinh vật do pH giảm ít
2/Protein của khung mạng( mô liên kết)
Là những protein của mạng, của sợi cơ, của màng ti thể của vảy và xương và
của mô liên kết
Gồm colagen, esastin
Không tan trong nước hoặc dung dịch kiềm hoặc dung dich muối có ion thấp
Cơ thịt loài cá có độ bền cơ học cao chứa nhiều collagen hơn so với loại có
cấu trúc mềm mại (sò, ốc hến)
a) Collagen
Chiếm khoảng từ 3 đến 8% tổng số protein. Collegen được tìm thấy trong hệ
thống, vảy, xương, gân…. Cấu tạo collagen gồm 3 chuỗi peptide. Chúng có thể
khác biệt nhau hay giống nhau có cấu trúc xoắn ốc hình thành chung một hình xoắn
có 3 sợi. Ở collagen thành phần acid amin khá đặc biệt , việc có mặt glycine và
proline,cũng như sự hiện của 4-hidroxy proline, 5-hidroxy lisine là đặc trưng. Sự có
mặt của hidroxy proline việc xác định collagen có thể cung cấp định lượng dữ liệu
về mô liên kết có sẵn trong các sản phẩm thịt.
Đơn vị cấu trúc căn bản của collagen là tropocollagen có hình trụ do 3 chuỗi
peptide cuộn lại thành xoắn ốc kép 3 với bước sống là 0.9 nm. Trong chuỗi peptit có
đoạn cấu trúc(Gly-X-Y)
n
lập đi lập lại nhiều lần
*Cấu tạo tropocollage
Ở trạng thái tự nhiên collage chỉ bị pepxin và collagenase thỷu phân . Sau khi
bị biến tính nhiệt mới được trypsine , chimotrypsine và carbopetidaza thỷu phân
Collagen ở các loài cá khác nhau thì khác nhau, chúng cũng ảnh hưởng đến
cấu trúc cơ thịt cá. Mặt khác ta còn thấy ở cá và một số loài thỷu sản collage kém
bền nhiệt hơn so với động vật có vú , ít có liên kết chéo hơn nhưng nhạy cảm hơn
collage ở động vật có vú .Nói chung hàm lượng hydroxyprolin trong thỷu sản thấp
hơn trong động vật có vú
b) Elastin:
Elastin là protein có màu vàng, một lượng nhỏ của elastin được tìm thấy
trong mô liên kết cùng với collagen. Nó là một protein không trương nở, rất bền, là
một protein tạo thành các sợi đàn hồi. Elastin mang các đặc tính của cao su, nó có
thể kéo căng và sau đó trở lại hình dáng ban đầu.
Trong Elastin lượng acid amin cơ bản là thấp, trong khi đó lượng acid này lại
giàu trong các cặn của chất béo không cực, điều đó lý giải cho sự kém trương nở
của elastin khi nó được làm nóng trong nước. Tính chất đàn hồi của elastin là do sự
hiện diện của thành phần của pentapeptide. Là một polyme, thành phần
pentapeptide này được hình thành đồng phân β -spiral. Đó là một hệ thống nối tiếp
bị liên kết bởi cặn glycine để tào nên cánh quạt α -helix
Elastin bị hydro hoá bởi serine proteinase elastase, enzeim này được tiết ra từ
tuyến tuỵ. Elastin rất bền với acid, base và các protease, nó chỉ bị thủy phân bởi
papain.
12
Tìm hiểu về protein cá và thủy sản GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
3/Protein chất cơ:
Gồm có myoglobin, myoalbumin, globulin, và enzyme. Trong đó phần lớn là
enzyme và mioglobin.
Tan trong nước, trong dung dịch muối có nồng độ ion thấp ( < 0.15M) .Do
đó có thể thu dược khi ta tiến hành ép thịt cá ,thịt của các loài thủy sản (tôm, cua,
ghẻ …) hoặc chiết trong dung dịch muối có nồng độ thấp . Khả năng hoà tan cao
của protein là ngyuên nhân làm mất giá trị dinh dưỡng do một lượng protein đáng
chuyển hoá năng lượng trong điều kiện yếm khí từ glycogen thành ATP. Nếu các
nội bào quan trong tế bào cơ bị phá vỡ, nhóm protein này cũng có thể chứa các
enzyme tham gia trao đổi chất nằm bên trong lưới nội bào tương, ti thể và thể men
b. Myoglobin
Là một chuỗi phân tử globin gắn với nhóm ngoại của nó là heme ở góc
histidyl có số thứ tự 93. Phân tử globin do 153 gốc acidamin tạo nên, trong đó có
121 gốc tham gia vào cấu trúc xoắn α, chia ra làm tám phần, mỗi phần chứa từ 7
cho đến 26 gốc acid amin. Cấu trúc bậc ba có dạng hình cầu được ổn định bởi các
13