CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN LỆ HÀ

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày … tháng … năm …

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ
gồm:
TT

Họ và tên

Chức danh Hội đồng

1

Chủ tịch

2

Phản biện 1

3

Phản biện 2

4

Ủy viên


III- Ngày giao nhiệm
vụ:

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 22-082016
V- Cán bộ hướng dẫn: TS. NGUYỄN LỆ
HÀ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
NGÀNH

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn
gốc.
Học viên thực hiện Luận văn

Đỗ Tiến Nam


ii

LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo nhà trường, quý thầy cô khoa

experimental results showed that, the optimal hydrolysis time for the best efficiency
was 9 hours. The optimal conditions for the besthydrolysis included temperature
55oC combined with the concentration 0.075%.


5

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………………...……i
LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………...…….ii
TÓM TẮT…………………………………………………………...……………..iii
ABSTRACT………………………………………………..………………………iv
MỤC LỤC…………………………………………………………..……………...v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ viii
DANH MỤC BIỂU ĐỒ, HÌNHẢNH. ..................................................................... viii
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1
Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ........................................................................1
Mục đích chung của đề tài nghiên cứu : ..................................................................2
Phương pháp nghiên cứu : .......................................................................................2
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN......................................................................................3
1.1) Nguồn phế liệu tôm. ......................................................................................3
1.1.1)

Thành phần hóa học trong đầu tôm. .......................................................3

1.1.2)

Tình hình sử dụng nguồn phế liệu đầu và vỏ tôm. .................................4

1.1.3)

1.3.5)

Trong kỹ nghệ phim ảnh :.....................................................................16


6

1.4) Các nghiên cứu trong và ngoài nước về việc sử dụng enzyme proteaza thủy
phân protein. ..........................................................................................................16
1.4.1)

Các nghiên cứu trong nước :.................................................................16

1.4.2)

Các nghiên cứu ngoài nước: .................................................................17

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ..................18
2.1) Nguyên liệu nghiên cứu................................................................................18
2.2) Phương pháp nghiên cứu. .............................................................................18
2.2.1) Quy trình nghiên cứu. .............................................................................18
2.2.2)

Phương pháp phân tích đã áp dụng:......................................................20

Phương pháp xác định hoạt tính enzyme protease (Phương Pháp Amano) .......21
Phương pháp xác định hàm lượng chất khô. ......................................................21
Phương pháp xác định hàm lượng chất tro.........................................................21
2.2.3)



3.2.2)

Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: .........................................................34

3.2.3)

Ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân. ....................................................34


vii

3.3) Thành phần hoá học trong đầu tôm trước và sau phản ứng : ...................35
3.4 ) Hiệu quả kinh tế và khả năng ứng dụng : ......................................................36
3.5 ) Thành phần, tính chất nguồn thải và phương pháp xử lý . ............................37
3.5.1) Nguồn thải trong quá trình thủy phân. .....................................................37
3.5.2) Thành phần và tính chất nước thải . .........................................................37
3.5.3) Công nghệ có thể áp dụng để xử lý nguồn thải này. ................................38
4.1) Kết luận ..........................................................................................................39
4.2) Đề xuất cho những nghiên cứu tiếp theo ........................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................40
PHỤ LỤC ..................................................................................................................42


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme từ thực vật. ………………19
Bảng 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme từ động vật………………..20
Bảng 3: Thành phần hoá học của đầu tôm trước và sau khi thuỷ phân…………...44

với môi trường. Vì vậy, thực hiện thủy phân protein từ thịt đầu tôm sú theo phương
pháp enzyme có nhiều thuận lợi trong việc kiểm soát các quá trình thủy phân và do
đó giảm thiểu các phản ứng không mong muốn, nhằmgiảm ô thiểu nguy cơ gây
nhiễm môi trường. Bên cạnh đó việc sử dụng protease để thuỷ phân như thế nào
đểđạt hiệu quả kinh tế cao nhất, tránh gâng lãng phí là điều cần thực hiện. Vì vậy đề
tài “Nghiên cứu ứng dụng protease trong thuỷ phân phế liệu tôm sú Penaeus
monodon nhằm tận thu protein phù hợp cho mục đích thực phẩm.” được tiến
hành với mong muốn ứng dụng protease để thu được nguồn protein với hiệu suất
cao nhất từ phế liệu tôm sú nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và góp phần giảm
thiểu ô nhiễm môi trường.


2

Mục đích chung của đề tài nghiên cứu :
Mục đích chung của đề tài là nghiên cứu ứng dụng enzyme protease - TEGALASE
R660L trong việc thủy phân phế liệu tôm sú nhằm thu được protein với hiệu suất
cao nhất. So với những nghiên cứu khác từ phế liệu đầu tôm thì tính mới của đề tài
này là sử dụng enzyme công nghiệp và xác định điều kiện tối ưu nhằm cho hiệu suất
cao nhất. Bên cạnh đó đề tài này có ý nghĩa về mặt môi trường là tận thu protein
trước cho các mục đích thực phẩm sau đó ta có thể tách chiết để thu chitin và
chitosan,so với một số đề tài khác đã được tiến hành như thu chitin và chitosan từ
phế liệu tôm bằng phương pháp hoá học thì bên cạnh việc tốn hoá chất để khử các
chất khoáng và protein thì sau khi thu chitin và chitosan ta lại phải tốn nhiều hoá
chất để xử lý protein trong nước thải như dùng dung dịch HCl hay dung dịchNaOH,
KOH điều chỉnh pH về điểm đông tụ protein nhằm thu hồi protein trong nước thải
vì protein trong phế liệu tôm hàm lượng cao (25% - 28% ).
Phương pháp nghiên cứu :
Dựa trên các cơ sở dữ liệu và thông tin liên quan từ nguồn tài liệu tham khảo,
nghiên cứu thực hiện bố trí thí nghiệm nhằm ứng dụng enzyme protease TEGALASE R660L vào thủy phân phế liệu tôm và thu nhận dịch lọc sau khi thuỷ


Dạng phức tạp: ở dạng này protein không hòa tan và thường liên

kết
với chitin,canxicacbonat, với lipit tạo thành lipoprotein, với sắc tố tạo
proteincarotenoit…như một phần thống nhất quyết định tính bền vững
của vỏ tôm.
-

Chitin: tồn tại dưới dạng liên kết bởi những liên kết đồng hóa trị với các
protein dưới dạng phức hợp chitin – protein, liên kết với các hợp chất khoáng
và các hợp chất hữu cơ khác gây khó khăn cho việc tách và chiết chúng.

-

Canxi: trong vỏ, đầu tôm…có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ yếu là
muối CaCO3, hàm lượng Ca3(PO4)2 mặc dù không nhiều nhưng trong quá
trình khử khoáng dễ hình thành hợp chất CaHPO4 không tan trong HCl gây
khó khăn cho quá trình khử khoáng.

-

Sắc tố: trong vỏ tôm thường có nhiều loại sắc tố nhưng chủ yếu là
astaxanthin.


4

1.1.2) Tình hình sử dụng nguồn phế liệu đầu và vỏ tôm.
Vấn đề xử lí phụ phế phẩm (đầu, vỏ) từ tôm và các phế phẩm từ tôm xuất khẩu hiện


Khử protein bằng NAOH là phương pháp sử dụng NAOH ở nồng độ thấp
thủy phân các liên kết peptit của protein không hòa tan tạo thành các dạng
peptit,acid amin hòa tan trong nước và dễ dàng loại bỏ ra khỏi nguyên liệu.
Nồng độ NaOH thường dùng được sử dụng trong khoảng 1 – 10 % và ở nhiệt
độ 50
– 100 0C. Hiệu quả của quá trình khử protein phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng


5

độ và tỉ lệ của dung dịch với khối lượng vỏ giáp xác. Quá trình khử protein
thích hợp cũng có thể đạt được bằng việc xử lý với dung dịch KOH.
•

Quá trình khử protein thường kèm theo quá trình khử lipid do lipid có
thể

phản ứng với kiềm tạo thành xà phòng theo phương trình phản ứng sau:
CH2OCOR1

CH2OH

CHOCOR2 + 3NaOH

CHOH + R1COONa + R2COONa + R3COONa

CH2OCOR3

CH2OH

của những hộ dân gần các cơ sở tái chế này.
- Việc tận dụng nguồn phế thải này bằng phương pháp hoá học sẽ tiêu tốn một
lượng lớn hoá chất, bên cạnh đó cũng tạo ra một lượng nước thải hóa học và
các chất phân giải protein thải ra môi trường kéo theo việc phải xử lý nguồn
nước thải này nhằm tránh gây ô nhiễm môi trường.
Như vậy, việc xử dụng enzyme thủy phân protein mang lại hiệu quả môi
trường là rất lơn : vừa tránh được việc dùng hóa chất như NAOH, KOH
để khử protein, bên cạnh đó cũng giảm được phần lớn các chất phân giải
protein thải ra môi trường góp phần làm giảm nguy cơ gây ô nhiễm môi
trường .
1.2)

Giới thiệu proteaza.

1.2.1) Giới thiệu chung về protease :
-

Protease cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ mức độ
tế bào,cơ quan đến cơ thể nên được phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng
từ vi sinh vật(vi khuẩn, nấm và virus) đến thực vật (đu đủ, dứa...) và động vật
(gan, dạ dày bê...).

-

So với protease động vật và thực vật, protease vi sinh vật có những đặc điểm
khácbiệt. Trước hết hệ protease vi sinh vật là một hệ thống rất phức tạp bao
gồm nhiềuenzyme rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân
tử nên rất khótáchra dưới dạng tinh thể đồng nhất.

-

Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endopeptidase được chia thành bốn
nhóm:
•

Serin proteinase: la những proteinase chứa nhom –OH của gốc serine
trong trung tâmhoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với
hoạt động xúc tác của enzyme.Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ:
chymotrypsin va subtilisin. Nhóm chymotrypsin bao gồm các enzyme
động vật như chymotrypsin, trypsin, elastase. Nhóm subtilisin bao
gồm hai loại enzyme vi khuẩn như subtilisin Carlsberg, subtilisin
BPN. Các serineproteinase thường hoạt động mạnh ở vung kiềm tính
và thể hiện tính đặc hiệu cơ chấttương đối rộng.

•

Cysteine proteinase: Các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm
hoạt động. Cystein proteinase bao gồm các proteinase thực vật như
papayin, bromelin, một vài protein động vật và proteinase ký sinh
chung. Các cystein proteinase thường hoạt độngở vùng pH trung tính,
có tính đặc hiệu cơ chất rộng.

•

Aspartic proteinase: Hầu hết các aspartic proteinase thuộc nhóm
pepsin. Nhóm pepsin bao gồm cac enzyme tiêu hóa như : pepsin,
chymosin, cathepsin, renin. Các asparticproteinase có chứa nhóm
carboxyl trong trung tâm hoạt động và thường hoạt động mạnh ở pH
trung tính.



-

Bị kết tủa thuận nghịch bởi một số muối trung hòa (sulfate amonium),
ethanol, acetone…để thu nhận chế phẩm enzyme.

-

Hoạt tính của enzyme có thể tăng hoặc giảm dưới tác dụng của các chất hoạt
hóa hay ức chế.

-

Độ hoạt động của enzyme chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố: nhiệt độ,
pH môi trường.

Yếu tố chính ảnh hưởng hoạt tính enzyme
-

Ảnh hưởng của nhiệt độ : giống như các phản ứng hóa học, các phảnứng cho
enzyme xúc tác phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Theo quy luật của phản
ứng hóa học thì khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng, nhưng vì bản chất
của enzyme là protein nên nhiệ tđộ chỉ tăng cao đến mức nhất định. Đa
số các enzyme sẽ bị mất hoạt tính ở nhiệt độ 60oC trở lên, trong nhiệt độ
thích hợp nếu cứ tăng lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên 1,5-2 lần.
Nhiệt độ thích hợp của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố : thời gian
tác dụng dài thì nhiệt độ thích hợp của enzyme càng thấp. Ngoài ra còn phụ


9


của sản phẩm. Thời gian tác dụng càng dài thì sự tác dụng càng triệt để. Mặt
khác nếu thời gian tác dụng quá ngắn thì sự phân giải protein chưa triệt để,
như vậy hiệu suất thủy phân thấp gây khó khăn cho công đoạn tiếp theo, gây
lãng phí nguyên vật liệu, không tận dụng hết nguyên liệu ban đầu.

-

Ảnh hưởng của nồng độ muối: muối ăn có tác dụng kìm hãm hoạt độngcủa vi
sinh vật gây thối rữa và các vi sinh vật không chịu muối, có tác dụng
bảo quản nguyên liệu trong quá trình thủy phân. Mặt khác, muối ăn còn điều
vị mặn tùy theo lượng muối bổ sung vào, ở nồng độ giới hạn cho phép thì
thúc đẩy enzyme hoạt động mạnh, nếu vượt qua giới hạn cho phép thì sẽ kìm
hãm sự hoạt động của enzyme.


10

-

Ảnh hưởng của ion kim loại: một số enzyme không bị ảnh hưởng rõ rệtcủa
sự có mặt hay không có mặt đối với ion kim loại, nhưng có nhiều
enzyme khác chịu ảnh hưởng sâu sắc của nồng độ và bản chất của ion kim
loại. Có những ion kim loại hầu như tuyệt đối cần thiết cho sự hoạt động của
một số enzyme, nhưng một số ion kim loại lại ức chế hoạt động của enzyme
này.

-

Ảnh hưởng của chất kìm hãm: chất kìm hãm là chất làm yếu hoặcchấm dứt
toàn bộ phản ứng của enzyme. Có hai loại chất

của tốc độ thủy phân là không đáng kể. Vì vậy, tốt hơn là sử dụng nồng độ
enzyme thích hợp để đạt hiệu quả thủy phân cực đại và giảm giá thành.
-

Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất:
Trong các phản ứng do enzyme và cơ chất, trước hết phải tạo thành phức
trung gian giữa enzyme và cơ chất. Sau đó, phức này chuyển hóa tiếp tục tạo
thành sản phẩm cuối cùng và enzyme tự do, enzyme lại kết hợp với phân tử
của cơ chất khác. Nếu nồng độ cơ chất đầy đủ thích hợp với lượng enzyme sẽ
làm quá trình thủy phân diễn ra đều đặn nhanh chóng.


12

Proteaza từ thực vật
Enzy B P
me ro a
L L
à à
m pr
ột ot
ea
g se
Cấu l -

Fi
ci
T
hu
ỷ

ên

l,
C
hị
u
đ
ư
ợc

H
oạ
t
độ
ng
30
p
H
ho
ạt
độ
ng

nP
ap
ế
ai
u
n
dạ

h
ủ
y
p
hâ
L n
à L X

C
T h
ri y
ps m

C C
ắ ấ

t u
ú
K
p
c L
t
o p t
K ạ
l e á
o
y p c c

C
ấ


14

Giới thiệu Enzyme proteaza sử dụng :
Enzyme Protease sử dụng ở đây là TEGALASE R660L thủy phân protein trong đầu
tôm thành polypeptid.
-

Liều lượng: 0.5 - 1kg enzyme/1 tấn protein khô

-

Nhiệt độ15-60 độ C. Nhiệt độ tối ưu: 50-60 độ C.

-

Đóng gói: thùng 25kg. Dạng lỏng. Xuất xứ: Áo.

1.3)

Ứng dụng của proteaza:

Các protease nói chung được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
1.3.1) Trong công nghiệp:
-

Trong công nghệ thuộc da : Làm mềm lông, sạch lông, bóng da,…

-



Bên cạnh đó protease còn có thể làm sạch vảy cá, bóc tách màng và
cơ quan nội tạng thủy sản.


15

•

Sử dụng enzyme protease trong tách chiết carotenoprotein từ phế liệu
của quá trình chế biến các loài giáp xác hiện nay là một hướng nghiên
cứu đang rất được chú ý vì giúp nâng cao lợi nhuận sản xuất giảm
thiểu ô nhiễm môi trường. Carotenoprotein từ đầu, vỏ tôm hiện đang
rất được quan tâm để sử dụng làm thực phẩm chức năng cho người vì
thành phần carotenoid chủ yếu là astaxanthin, một hợp chất chống oxy
hóa thiên nhiên

-

Công nghệ sữa: sản xuất phomat nhờ enzyme renin…

-

Chế biến nước mắm: bromelin, papain rút ngắn thời gian ủ và cải thiện
hương vị nước mắm.

-

Công nghệ chế biến thịt: Papain, bromelin, ficin…thủy phân protein trong
thịt nên làm thịt mềm.