BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
*************** ĐỖ THỊ THANH THỦY NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY PHÂN THU DỊCH ĐẠM
HÒA TAN GIÀU ACID AMINE TỪ PROTEIN CÁ NỤC GAI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHÁNH HÒA, 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác. Nếu có gì không đúng tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Tác giả luận văn
Đỗ Thị Thanh Thủy ii LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện luận văn, tôi đã nhận đƣợc
sự quan tâm tận tình của quý thầy cô hƣớng dẫn khoa học, các tập thể, các cá nhân
trong và ngoài trƣờng, đã góp phần vào sự hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học, Khoa Công nghệ
Thực phẩm và cán bộ viên chức Trƣờng Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi
thuận lợi trong quá trình học tập, nghiên cứu và bảo vệ luận văn.
Xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn TS. Nguyễn
Anh Tuấn, ngƣời hƣớng dẫn khoa học, ngƣời thầy đã hết lòng chỉ bảo và hƣớng dẫn
tận tình, thƣờng xuyên theo dõi quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Minh Trí, TS. Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng,
ThS. Đặng Thị Thu Hƣơng, các thầy cô Bộ môn Đảm bảo chất lƣợng và An toàn Thực
phẩm, tập thể cán bộ nghiên cứu tại Viện Công nghệ Sinh học - Môi trƣờng, phòng thí
nghiệm Công nghệ Thực phẩm, Hóa - Vi sinh vì những ý kiến đóng góp, gánh vác
công việc và sự giúp đỡ trong quá trình thực nghiệm.
Xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn TS. Nguyễn
1.3.2. Các phƣơng pháp thủy phân protein 11
1.3.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme
protease 12
1.3.4. Sản phẩm thủy phân 14
1.3.5. Ứng dụng của dịch đạm thủy phân, bột đạm thủy phân 15
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC LIÊN QUAN ĐẾN
ĐỀ TÀI 16
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 16
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc 19
iv CHƢƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT THIẾT BỊ 21
2.1.1. Cá nục gai 21
2.1.2. Enzyme protease thƣơng mại 21
2.1.3. Hóa chất, thiết bị 21
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu chung 23
2.2.2. Phƣơng pháp phân tích 23
2.2.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm 23
2.3. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 24
2.3.1. Thu nhận và xử lý mẫu 24
2.3.2. Xác định thành phần khối lƣợng và thành phần hóa học cơ bản của cá nục
gai 25
2.3.3. Bố trí thí nghiệm tổng quát 27
2.3.4. Nghiên cứu thăm dò tìm tác nhân thủy phân phù hợp 29
2.3.5. Nghiên cứu chế độ thủy phân tối ƣu thu hồi dịch đạm hòa tan giàu acid
amine từ protein cá nục gai 44
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Sản lƣợng cá nục gai đánh bắt trên thế giới năm 1997-2007 4
Bảng 1.2. Thành phần hóa học và dinh dƣỡng của cá nục 6
Bảng 2.1. Qui hoạch thực nghiệm 3 yếu tố theo mô hình Box-Behnken 44
Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến ảo của công
đoạn thủy phân protein cá nục gai bằng hỗn hợp (E
2
+ E
3
) 46
Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với biến thật của công
đoạn thủy phân protein cá nục gai bằng hỗn hợp (E
2
+ E
3
) 47
Bảng 3.1. Thành phần khối lƣợng của cá nục gai 48
Bảng 3.2. Thành phần hóa học cơ bản của cá nục gai 48
Bảng 3.3. Đánh giá cảm quan của dịch đạm thủy phân thu nhận từ cá nục gai 75
Bảng 3.4. Tiên đoán một số thí nghiệm tối ƣu cho quá trình thủy phân 79
Bảng 3.5. Kết quả tối ƣu theo tiên đoán và thực nghiệm 79
Bảng 3.6. Đánh giá chất lƣợng dịch đạm thủy phân protein cá nục gai 82
Bảng 3.7. Thành phần acid amine của dịch đạm thủy phân protein cá nục gai 83 vii
1
51
Hình 3.3-I. Ảnh hƣởng của thời gian đến DH, HSTH của dịch đạm thủy phân bằng E
1
52
Hình 3.3-II. Ảnh hƣởng của thời gian đến N
aa
/N
TS
, TVB-N của dịch đạm thủy phân
bằng E
1
52
Hình 3.4-I. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến DH, HSTH của dịch đạm thủy phân bằng E
2
54
Hình 3.4-II. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến N
aa
/N
TS
, TVB-N của dịch đạm thủy phân
bằng E
2
54
Hình 3.5-I. Ảnh hƣởng của E/S đến DH, HSTH của dịch đạm thủy phân bằng E
2
55
Hình 3.5-II. Ảnh hƣởng của E/S đến N
aa
/N
aa
/N
TS
, TVB-N của dịch đạm thủy phân bằng E
3
60
Hình 3.9-I. Ảnh hƣởng của thời gian đến DH, HSTH của dịch đạm thủy phân bằng E
3
61
viii Hình 3.9-II. Ảnh hƣởng của thời gian đến N
aa
/N
TS
, TVB-N của dịch đạm thủy phân
bằng E
3
61
Hình 3.10-I. Ảnh hƣởng của tỷ lệ E
1
và E
3
đến DH, HSTH của dịch đạm thủy phân . 62
Hình 3.10-II. Ảnh hƣởng của tỷ lệ E
1
và E
3
đến N
bằng hỗn hợp (E
1
+ E
3
) 65
Hình 3.13-I. Ảnh hƣởng của thời gian đến DH, HSTH của dịch đạm thủy phân bằng
hỗn hợp (E
1
+ E
3
) 66
Hình 3.13-II. Ảnh hƣởng của thời gian đến N
aa
/N
TS
, TVB-N của dịch đạm thủy phân
bằng hỗn hợp (E
1
+ E
3
) 67
Hình 3.14-I. Ảnh hƣởng của tỷ lệ E
2
và E
3
đến DH, HSTH của dịch đạm thủy phân 68
Hình 3.14-II. Ảnh hƣởng của tỷ lệ E
2
và E
3
, TVB-N của dịch đạm thủy phân
bằng hỗn hợp (E
2
+ E
3
) 71
Hình 3.17-I. Ảnh hƣởng của thời gian đến DH, HSTH của dịch đạm thủy phân bằng
hỗn hợp (E
2
+ E
3
) 72
Hình 3.17-II. Ảnh hƣởng của thời gian đến N
aa
/N
TS
, TVB-N của dịch đạm thủy phân
bằng hỗn hợp (E
2
+ E
3
) 73
Hình 3.18-I. DH, HSTH của dịch đạm thủy phân khi sử dụng các loại enzyme đơn lẻ
và hỗn hợp khác nhau 74
Hình 3.18-II. N
aa
/N
TS
, TVB-N của dịch đạm thủy phân khi sử dụng các loại enzyme
đơn lẻ và hỗn hợp khác nhau 74
aa
/N
TS
của
dịch đạm thủy phân 78
Hình 3.23. Chế phẩm dịch đạm hòa tan giàu acid amine sản xuất theo qui trình đề xuất 82
x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DH
Degree of Hydrolysis (Độ thủy phân)
EAA
Essential amino acids (Acid amine không thay thế)
E/S
Tỷ lệ enzyme so với cơ chất
E
1
Alcalase
E
2
Protamex
E
3
Flavourzyme
N
NH3
Nitơ amoniac
N
TS
Nitơ tổng số
pH
opt
pH thích hợp
SĐBTTN
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
TAA
Total amino acids (Tổng acid amine)
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
TEAA
Total essential amino acids (Tổng acid amine không thay thế)
tg
Thời gian thủy phân
t
o
Nhiệt độ thủy phân
t
opt
Nhiệt độ thích hợp
1
, E
2
, E
3
31
Sơ đồ 2.6. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả thủy phân
bằng E
1
, E
2
, E
3
33
Sơ đồ 2.7. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ E
1
và E
3
, E
2
và E
3
đến hiệu
quả thủy phân 35
Sơ đồ 2.8. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ hỗn hợp enzyme so với cơ
chất đến hiệu quả thủy phân 37
Sơ đồ 2.9. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu quả thủy phân
bằng hỗn hợp (E
1
+ E
thể thiếu của sự sống. Acid amine có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Khoảng 65%
các acid amine đƣợc ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm; 31% trong chăn nuôi;
4% trong y tế, mỹ phẩm và là nguyên liệu trong công nghiệp hóa học. Trong công
nghiệp thực phẩm, acid amine đƣợc sử dụng riêng hoặc kết hợp để tăng vị, chất chống
oxy hóa trong một số loại thực phẩm. Bổ sung các acid amine không thay thế vào thực
phẩm là rất có ý nghĩa về mặt dinh dƣỡng. Nhiều acid amine đƣợc ứng dụng trong y
học, đặc biệt là chế thuốc để điều trị sau phẫu thuật. Trong công nghiệp hóa học, acid
amine đƣợc sử dụng nhƣ nguyên liệu sản xuất polymer, sợi polyalamine… [17].
Có nhiều nguồn cũng nhƣ phƣơng pháp sản xuất ra acid amine, nhƣng phƣơng
pháp thủy phân protein từ cá tạp thì chƣa đƣợc các nhà khoa học đặc biệt quan tâm tới.
Trong các loài cá kém giá trị kinh tế, cá nục gai là loài có sản lƣợng rất lớn. Hiện nay,
cá nục gai chỉ đƣợc sử dụng ăn tƣơi, làm khô, nƣớc mắm, thức ăn thô trong chăn nuôi,
một ít xuất khẩu dƣới dạng đông lạnh để làm mồi câu, nhƣng đem lại hiệu quả kinh tế
chƣa cao Trƣớc tình hình đó, vấn đề sử dụng tiết kiệm và hiệu quả nguồn tài nguyên .
thiên nhiên là yêu cầu bức thiết để phát triển kinh tế bền vững, cần thiết phải tận dụng
thu hồi các thành phần tốt của các loại nguyên liệu nhỏ, sản lƣợng lớn, giá thành rẻ…
để tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng, đáp ứng nhu cầu của ngƣời tiêu dùng trong và
ngoài nƣớc, đem lại lợi nhuận cao cho các công ty Chế biến Thủy sản cũng nhƣ đẩy
mạnh sự phát triển của nền kinh tế Việt Nam.
Xuất phát từ những lý do trên đề tài: “Nghiên cứu chế độ thủy phân thu dịch
đạm hòa tan giàu acid amine từ protein cá nục gai” là cần thiết, có ý nghĩa khoa học
và thực tiễn.
2. Mục tiêu của đề tài
Tìm ra hệ enzyme protease và chế độ thủy phân phù hợp làm cơ sở để nghiên
cứu tìm ra qui trình công nghệ thu dịch đạm hòa tan giàu acid amine từ protein cá nục
gai với hiệu suất cao.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Xác định thành phần hóa học cơ bản của đối tƣợng nghiên cứu
2
Hình 1.2. Cá nục đỏ
Hình 1.3. Cá nục sồ
Hình 1.4. Cá nục heo Hình 1.5. Cá nục gai
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁ NỤC VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC CÁ NỤC
1.1.1. Phân loại cá nục
Cá nục đƣợc phân ra làm nhiều loại, mỗi loại cá nục mang đặc điểm, giá trị
kinh tế, giá trị sử dụng khác nhau [40],
[93].
+ Cá nục thuôn
Tên thƣờng gọi tiếng Việt là cá
nục thuôn, tên khoa học là Decapterus
dài đầu, bên trong môi là hai hàm có răng nhỏ đều đặn. Chiều dài môi lớn hơn đƣờng
kính mắt. Các vây có chứa nhiều tia, cụ thể là vây bụng (5 tia), vây lƣng thứ nhất (8
tia), vây lƣng thứ hai (28 ÷ 33 tia), vây hậu môn (25 ÷ 29 tia). Vây ngực và vây hậu
môn gồm có các tia nhỏ cách xa nhau. Vây ngực dài bằng 76,5 ÷ 97,0% chiều dài của
đầu cá. Màu sắc trên cơ thể cá nục gai khác nhau, xanh lục phía trên, bạc phía dƣới,
vết đen nhỏ phía mép mang. Vây đuôi trong suốt đến nâu đục, vây lƣng thứ hai trong
suốt, đục sáng về phía ngoài, các vây khác hầu nhƣ trong suốt, trừ vây bụng của các
con cái trƣởng thành màu hơi tối. Cá nục gai có 10 ÷ 14 chiếc xƣơng mang trên và 30
÷ 39 chiếc xƣơng mang dƣới [51].
1.1.3. Tình hình khai thác cá nục
a. Tình hình khai thác và sử dụng cá nục gai trên thế giới
Trên thế giới, cá nục gai phân bố rộng khắp chủ yếu ở các vùng biển của Ấn Độ
Dƣơng, từ Đông Phi tới Indonesia và ở phía tây Thái Bình Dƣơng, từ Nhật Bản đến
Úc. Cá nục gai cũng đã đƣợc tìm thấy ở đông Địa Trung Hải (Golani 2006). Đây cũng
là một trong những loài cá nổi ven biển phổ biến nhất ở Đông Nam Á nhƣ:
Campuchia, Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Việt Nam… Sản lƣợng cá nục gai trên thế
giới đƣợc thống kê ở bảng 1.1 và hình 1.6 [94], [96].
Bảng 1.1. Sản lƣợng cá nục gai đánh bắt trên thế giới năm 1997-2007
Đơn vị: tấn (FAO-FIGIS 2008)
Năm
Sản lƣợng
Năm
Sản lƣợng
Năm
Sản lƣợng
1997
150.027
2001
171.701
2005
Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa…
Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Tổng Cục Thủy Lợi, tháng
5/2012, tại cảng cá Thuận An (Thừa Thiên - Huế) cá nục gai có giá 7.000 ÷ 10.000
đồng/kg. Sản lƣợng khai thác cá nục gai từ đầu tháng 1 đến tháng 5/2012 trong toàn
tỉnh đạt khoảng 10.000 tấn, tăng 20% so cùng kỳ năm 2011 [36]. Còn ở nam miền
Trung, ngƣ dân tại Khánh Hòa liên tục trúng đậm cá nục. Mỗi ngày có gần hai chục
chiếc thuyền khai thác cá nục cập cảng cá Vĩnh Lƣơng Thành phố Nha Trang, Khánh
Hòa. Mỗi chuyến đi biển tàu đƣa về 5 ÷ 7 tấn cá nục (cá nục gai và cá nục thuôn), có
tàu khai thác đƣợc 10 tấn [16].
Cũng nhƣ ở Huế tháng 5/2012, tại cảng cá Ninh Chữ (Ninh Thuận), trong 4
ngày, trung bình mỗi ngày lƣợng cá nục thuôn và cá nục gai vào cảng khoảng 100 tấn.
Tại huyện Tuy An (Phú Yên), bình quân mỗi ghe, tàu đánh bắt sau một đêm gần 3 tấn
cá nục thuôn, cá nục gai [33].
Theo Phòng Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, tháng 5/2012, sản lƣợng cá
nục thuôn và cá nục gai từ đầu năm đến tháng 5/2012 ở huyện Tuy An lên hơn 4.950
tấn, đạt 48% so với kế hoạch năm và tăng 5% so với cùng kỳ năm 2011 [28], [98].
6 Thống kê của Cục Khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản Việt Nam cho biết,
cá nục gai thƣờng xuất hiện nhiều vào thời điểm đầu tháng 5 đến hết tháng 8 âm lịch.
Tháng 7/2012, ở Quảng Ngãi, đặc biệt là huyện đảo Lý Sơn, ngƣ dân đã trúng đậm cá
nục gai. Chỉ sau một đêm đánh bắt, mỗi tàu khai thác từ 5 ÷ 10 tấn cá, với giá bán từ
5.000 ÷ 6.000 đồng/kg.
+ Ở nƣớc ta hiện nay cá nục gai chỉ đƣợc sử dụng ăn tƣơi, làm khô, nƣớc mắm,
thức ăn thô trong chăn nuôi, một ít xuất khẩu dƣới dạng đông lạnh để làm mồi câu,
nhƣng đem lại hiệu quả kinh tế chƣa cao .
1.1.4. Thành phần hóa học và dinh dƣỡng của cá nục
Thành phần hóa học và dinh dƣỡng của cá nục phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ:
giống loài, kích thƣớc, mùa vụ, vị trí địa lý khu vực khai thác, thời kỳ sinh sản…
93
76,4
21,3
0,8
1,3
58
216
2,3
67
246
27
0,05
0,23
3,4
1.2. TỔNG QUAN VỀ ENZYME PROTEASE
1.2.1. Khái niệm enzyme protease
Enzyme nói chung và enzyme protease nói riêng là chất xúc tác sinh học mang
bản chất là protein có tính đặc hiệu cao, phân tử lƣợng lớn từ 20.000 ÷ 1.000.000 Da.
Enzyme protease có khả năng tƣơng tác lên các liên kết peptide (- CO - NH
2
-) trong
phân tử protein và cơ chất tƣơng tự, làm cho các liên kết này bị suy yếu và dễ dàng bị
đứt ra khi có yếu tố nƣớc tham gia [35].
Hiệu suất xúc tác của enzyme protease cũng nhƣ các loại enzyme khác gấp
hàng trăm, hàng nghìn hoặc hàng triệu lần so với các chất xúc tác vô cơ khác. Quan
trọng hơn, enzyme protease có khả năng xúc tác cho phản ứng hóa học xảy ra trong
điều kiện nhẹ nhàng, nhiệt độ và áp suất bình thƣờng, pH môi trƣờng gần pH sinh lý
[12], [35].
7
+ Nhóm 2: Exopeptidase là nhóm enzyme protease có khả năng thủy phân liên
kết peptide ngoài cùng của chuỗi polypeptide, hoặc đầu amine hoặc đầu carboxyl, tuần
tự tách từng acid amine ra khỏi chuỗi polypeptide.
8
- Aminopeptidase: Là những protease xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu
nitơ tự do của chuỗi polypeptide để giải phóng ra một acid amine, một dipeptide hoặc
một tripeptide.
- Carboxypeptidase: Là những protease xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu
cacbon của chuỗi polypeptide và giải phóng ra một acid amine, một dipeptide hoặc
một tripeptide.
1.2.3. Cơ chế tác dụng của enzyme protease
Thông thƣờng, enzyme nói chung và enzyme protease nói riêng tác dụng và
chuyển hóa cơ chất trải qua ba giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức
hợp enzyme - cơ chất (ES) không bền, phản ứng xảy ra nhanh và đòi hỏi năng lƣợng
thấp, các liên kết yếu tạo thành giữa enzyme và cơ chất trong phức hợp ES là tƣơng
tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, tƣơng tác Van der Waals.
+ Giai đoạn 2: Là giai đoạn tạo phức chất hoạt hóa xảy ra sự biến đổi cơ chất,
dƣới tác dụng của một số nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme làm cho
cơ chất từ không hoạt động trở thành hoạt động, một số liên kết trong cơ chất bị kéo
căng ra và mật độ electron trong cơ chất bị thay đổi.
+ Giai đoạn 3: Là giai đoạn tạo ra sản phẩm của phản ứng và giải phóng
enzyme. Đây là giai đoạn cuối của phản ứng, từ cơ chất sẽ hình thành sản phẩm và
enzyme đƣợc giải phóng ra dƣới dạng tự do nhƣ ban đầu.
Hình dƣới đây minh họa cơ chế xúc tác của protease trong phản ứng thủy phân
protein:
- Trysin: Enzyme này ở trong dịch tụy tạng, trong ruột non, gan… Trysin là loại
protease tính kiềm, phân tử lƣợng khoảng 23.800 Da, điểm đẳng điện ở pH = 10,5. Đa
số Trysin hoạt động ở pH tối ƣu là 8, khả năng tác dụng của Trysin khá mạnh với các
loại protein, với các phân tử thấp không chỉ ở liên kết peptide mà còn cả liên kết amid
và cả liên kết este. Nhiệt độ thích hợp của Trysin cá tuyết trong khoảng 38 ÷ 50
o
C và
pH = 6,4 ÷ 8,2 [11].
- Peptidase, Ereptase (Erepsin) và các loại khác: Khả năng tác dụng cũng nhƣ
tính đặc hiệu của các enzyme này phụ thuộc vào bản chất của các nhóm nằm kề bên
liên kết peptide [11].
+ Ở thực vật, thông thƣờng enzyme protease hay có mặt ở các cơ quan dự trữ
nhƣ hạt, củ, quả. Cơ quan dự trữ giàu chất gì thì nhiều enzyme chuyển hóa chất ấy. Ví
dụ Papain thu đƣợc từ mẫu nhựa đu đủ xanh, Bromelain thu đƣợc từ các bộ phận (lá,
thân, quả) cây dứa… [12].
+ Đối với VSV, đây là nguồn nguyên liệu vô tận để sản xuất enzyme protease
và cũng là nguồn nguyên liệu mà con ngƣời chủ động tạo ra đƣợc. Đặc điểm của VSV
là chu kỳ sinh trƣởng ngắn, tốc độ sinh sản cực kỳ nhanh chóng, khối lƣợng lại nhỏ,
kích thƣớc bé, nhƣng tỷ lệ enzyme trong tế bào tƣơng đối lớn. Hệ enzyme VSV vô
cùng phong phú, VSV có khả năng tổng hợp nhiều loại enzyme khác nhau, trong đó có
những loại enzyme ở động, thực vật không tổng hợp đƣợc. VSV rất nhạy cảm đối với
sự tác động của môi trƣờng, thành phần dinh dƣỡng nuôi chúng cũng nhƣ một số tác
nhân lý hóa khác. Do đó, có thể thay đổi những điều kiện nuôi cấy để chọn giống tạo
những chủng đột biến cho hàm lƣợng enzyme lớn với hoạt tính xúc tác cao.
10 Đối với enzyme protease từ VSV, nguồn thu nhận chủ yếu là từ vi khuẩn, nấm
mốc và xạ khuẩn… gồm nhiều loài thuộc Aspergillus, Bacillus, Penicillium,
Clotridium, Streptomyces và một số loại nấm men [12].
Polypeptide
Pepton
e
Peptide
Acid amine
11 1.3.2. Các phƣơng pháp thủy phân protein
Thủy phân protein có hai phƣơng pháp là bằng con đƣờng hóa học (tác nhân
xúc tác là acid hay kiềm) và con đƣờng sinh học (sử dụng enzyme protease là chất xúc
tác phản ứng).
a. Thủy phân protein bằng acid
Hóa chất đƣợc sử dụng trong quá trình thuỷ phân là acid HCl 6N dƣ thừa ở
nhiệt độ 100 ÷ 120
o
C trong khoảng 24 giờ. Sản phẩm thu đƣợc chủ yếu là các acid
amine tự do [18].
+ Ưu điểm: Đơn giản, hiệu quả, cuối quá trình thủy phân dùng kiềm để trung
hòa acid dễ dàng.
+ Nhược điểm: Một số acid amine nhƣ Serine và Threonine bị giảm nhiều,
Tryptophan bị phá hủy, Cysteine bị oxy hóa thành Cystine, không thân thiện với môi
trƣờng, ăn mòn thiết bị máy móc.
b. Thủy phân protein bằng kiềm
Hóa chất đƣợc sử dụng trong quá trình thuỷ phân là NaOH, bằng cách đun nóng
trong nhiều giờ [18].
+ Ưu điểm: Tryptophan không bị phá hủy. Vì vậy, phƣơng pháp thuỷ phân bằng
kiềm thƣờng chỉ dùng để xác định Tryptophan.
+ Nhược điểm: Sản phẩm thu đƣợc hầu hết là các acid amine nhƣng đều bị
racemic hóa (thủy phân bằng kiềm làm cho L-acid amine chuyển thành D-acid amine,
hợp của enzyme. Thông thƣờng, đối với đa số enzyme thì nhiệt độ thích hợp nằm
trong khoảng 40
÷ 50
o
C, nhiệt độ lớn hơn 70
o
C đa số enzyme bị mất hoạt tính [2].
Trong khoảng nhiệt độ thích hợp cho hoạt độ của enzyme, nếu nhiệt độ tăng lên
10
o
C thì tốc độ thủy phân tăng lên 1,5 ÷ 2 lần. Nhiệt độ thích hợp đối với một enzyme
có thể thay đổi khi có sự thay đổi về pH và cơ chất [2].
b. Ảnh hƣởng của pH
Enzyme rất nhạy cảm đối với sự thay đổi pH môi trƣờng thủy phân. Mỗi
enzyme nói chung và enzyme protease nói riêng chỉ hoạt động ở một vùng pH nhất
định gọi là pH tối thích. pH tối thích của đa số protease nằm trong vùng trung tính,
acid yếu hoặc kiềm yếu, chỉ có rất ít protease có thể hoạt động trong vùng rất acid
chẳng hạn Pepsin hay rất kiềm nhƣ Trypsin.
Thịt cá có thể bị thủy phân bởi protease bổ sung thêm từ bên ngoài và bị thuỷ
phân bởi các protease nội tại có sẵn trong nguyên liệu nhƣ: Cathepsin, Pepsin, Trypsin,
Chymotrypsin… Vì thế, cần phải chọn xem protease nào đóng vai trò là enzyme chính
xúc tác cho quá trình thủy phân để tạo môi trƣờng có pH thích hợp cho các protease
này. Mặt khác, giá trị pH sử dụng lại phải ít ảnh hƣởng đến các protease khác.
Copyright: Tài liệu đại học ©