Ảnh minh họa: Internet

Tôm  là  một  trong  những  loài  thủy  sản được nuôi phổ biến ở Việt Nam với hai loài chính là tôm sú (Penaeus monodon) và tôm thẻ chân  trắng  (Penaeus  vannamei).  Năm  2024, sản lượng tôm của Việt Nam đạt 1,264 triệu tấn, trong đó tôm sú đạt 284 nghìn tấn và tôm thẻ chân trắng đạt 980 nghìn tấn, đem về kim ngạch xuất khẩu gần 4 tỷ USD (Nguyễn Anh, 2025). Ngành công nghiệp chế biến tôm tạo ra lượng phụ phẩm chiếm khoảng 35-40% khối lượng nguyên liệu đầu vào, bao gồm vỏ, đầu và thịt vụn; trong đó đầu tôm chiếm hơn 70% khối lượng phụ phẩm (Trung và Phuong 2012). Phụ phẩm từ chế biến tôm chứa nhiều thành phần có giá trị dinh dưỡng và dược học như protein, carotenoids, chitin, lipid và khoáng chất; đây là nguồn nguyên liệu dồi dào để chế biến thành các sản phẩm sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, thức ăn chăn nuôi và nông nghiệp (Hsu và cộng sự, 2000).

Protein thủy phân từ động vật thủy sản đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như  chế  biến  thực  phẩm  và  thực  phẩm  bảo vệ sức khỏe, mỹ phẩm, thức ăn chăn nuôi, do chúng chứa nhiều các peptide mạch nhỏ với 2-20 amino acid, nên thích hợp cho sự tiêu hóa trong ruột của động vật (Neklyudov và cộng sự, 2000). Ngoài cung cấp dinh dưỡng, việc bổ sung protein thủy phân trong chế biến thực phẩm còn giúp làm tăng khả năng nhũ hóa và tăng khả năng giữ nước của sản phẩm (Ibarra và cộng sự, 2013). Nhiều nghiên cứu cho thấy, trong  protein  thủy  phân  có  chứa  hàm  lượng đáng kể các chất chống oxy hóa (Dekkers và cộng  sự,  2011; You  và  cộng  sự,  2011).  Các peptide được tạo ra trong quá trình thủy phân có khả năng gắn với các ion kim loại, khử các gốc tự do từ đó ngăn cản/làm chậm quá trình oxy hóa lipid (You và cộng sự, 2011). Nghiên cứu của Dekkers và cộng sự (2011) cho thấy sự hình thành các chất hydroperoxide và các hợp chất hoạt hóa của acid thiobarbituric (TBARS) trong cơ thịt đỏ cá mahi mahi giảm đáng kể khi được ngâm trong dịch protein thủy phân từ cá rô phi. Trong nuôi trồng thủy sản, protein thủy phân từ động vật thủy sản cũng được bổ sung vào thức ăn nhằm thay thế một phần bột cá. Việc  bổ  sung  protein  thủy  phân  từ  động vật thủy sản vào thức ăn giúp kích thích tăng trưởng, kích thích tiêu hóa và tăng khả năng miễn dịch cho cá bớp (Costa-Bomfim và cộng sự, 2017), cá lóc (Fang và cộng sự, 2019) và cá tráp đỏ (Khosravi và cộng sự, 2015). Nghiên cứu này được tiến hành nhằm thu nhận protein thủy phân từ đầu tôm thẻ chân trắng để bổ sung vào  thức  ăn  trong  ương  cá  bè  vẫu  (Caranx ignobilis Forsskål, 1775).

Nhiều phương pháp đã được ứng dụng để thu nhận protein thủy phân từ phụ phẩm chế biến thủy sản như phương pháp hóa học (sử dụng acid hoặc kiềm), phương pháp hóa lý (sử dụng nhiệt) và phương pháp sinh học (sử dụng enzyme). Trong  đó,  phương  pháp  thủy  phân protein  sử  dụng  enzyme  được  chứng  minh là  phương  pháp  thân  thiện  với  môi  trường, sản phẩm protein thủy phân thu được có chất lượng  cao,  có  thể  khống  chế  quá  trình  thủy phân để thu được các mạch peptides có phân tử  lượng  tùy  theo  mục  đích  sử  dụng.  Nhiều loại enzyme thương mại đã được nghiên cứu ứng dụng vào thủy phân phụ phẩm chế biến thủy  sản  như  alcalase,  flavouzyme,  papain, neutrase,  protamex,...  (Nguyễn  Văn  Mười và Hà Thị Thụy Vy, 2018; Denis và cộng sự, 2023,  Trương  Thị  Mộng  Thu  và  cộng  sự, 2022;  Randriamahatody  và  cộng  sự,  2011; Gunasekaran và cộng sự, 2015). Các enzyme có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các cặp với nhau nhằm tăng hiệu quả thủy phân. Alcalase  được  xem  là  một  enzyme  có  hiệu quả thủy phân cao và được ứng dụng rộng rãi trong thủy phân các phụ phẩm chế biến thủy sản (Nguyễn Văn Mười và Hà Thị Thụy Vy, 2018;  Denis  và  cộng  sự,  2023,  Trương  Thị Mộng Thu và cộng sự, 2022). Hiệu quả thủy phân protein của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nồng độ cơ chất, nhiệt độ, nồng độ enzyme, thời gian thủy phân, pH môi trường và tính chất của nguôn liệu (Randriamahatody và cộng sự, 2011; Gunasekaran và cộng sự, 2015; Nguyễn Văn Mười và Hà Thị Thụy Vy, 2018; Denis và cộng sự, 2023). Việc nghiên cứu tìm ra điều kiện thủy phân phù hợp đối với từng loại nguyên liệu là cần thiết nhằm tối đa hiệu quả thủy phân để thu nhận protein có các tính chất đáp ứng từng mục tiêu ứng dụng cụ thể. Do vậy, mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) để xác định điều kiện thủy phân tối ưu cho enzyme alcalase (nồng độ enzyme, nhiệt độ, thời gian thủy phân) nhằm thu nhận protein thủy phân từ đầu tôm thẻ chân trắng. Các hàm mục tiêu sử dụng trong nghiên cứu là độ thủy phân (DH) và hàm lượng protein hòa tan (SP).
Kết quả nghiên cứu cho thấy các yếu tố nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian thủy phân có ảnh hưởng lớn đến độ thủy phân và hàm lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân thu nhận từ đầu tôm thẻ chân trắng. Các phương trình hồi quy thu được hoàn toàn phù hợp và mô tả đúng các giá trị thực nghiệm. Điều kiện thủy phân tối ưu khi thủy phân đầu tôm  thẻ  chân  trắng  bằng  enzyme  alcalase là nồng độ enyzme 0,77% (w/w), nhiệt độ 54,4 °C và thời gian thủy phân 7,1 giờ. Dịch protein thủy phân từ đầu tôm thẻ chân trắng ở điều kiện tối ưu có độ thủy phân và hàm lượng protein hòa tan lần lượt là 40,98% và 50,67 mg/mL.