nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ vẹm xanh

i

LỜI CẢM ƠN
ngoài sự nỗ lực
học tập, rèn luyện của bả nhận đƣợc giúp đỡ của nhiều cá nhân và
tập thể hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Qua đây, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn
chân thành nhất đến:
Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang.
Ban chủ nhiệ .
Tiến sĩ Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn và chỉ bảo
những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài.
Quý thầy cô quản lý phòng thí nghiệm công nghệ chế biến, hóa sinh - vi
sinh, công nghệ thực phẩm và công nghệ sinh học đã tạo điều kiện cho tôi trong
suốt quá trình thực tập tốt nghiệp.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã động
viên, khích lệ và giúp đỡ nhiệt tình trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này.

Sinh viên

Nguyễn Thị u
ii



LỜI CẢM ƠN i
ii
IV
V
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VI
LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2
1.1.Tổng quan về vẹm xanh 2
1.1.1.Giới thiệu chung 2
1.1.2.Phân bố 3
1.1.3.Thành phần hóa học và thành phần dinh dƣỡng của vẹm xanh 3
1.1.4.Tình hình nuôi nhuyễn thể 4
1 ất khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ tại Việt Nam 5
1.2.Tổng quan về enzyme 8
1.2.1.Định nghĩa 8
1.2.2.Phân loại enzyme protease 8
1.2.3.Cơ chế xúc tác của enzyme 9
1.2.4.Ứng dụng của enzyme protease trong công nghiệp 10
11
11
12
1.3.3.Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt động của enzyme trong quá trình thủy phân .
13
1.3.4. Sản phẩm thủy phân 14
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17
2.1.Đối tƣợng nghiên cứu 17
2.1.1.Vẹm xanh 17
iii

2.1.2.Enzyme 17
2.2.Phƣơng pháp nghiên cứu 18
2.2.1.Xác định thành phần hóa học của vẹm xanh 18
2.2.2. Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân 20
2.2.3. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số kỹ thuật trong quá trình thủy phân
21
2.2.4.Các phƣơng pháp phân tích 28

2.2.5.Phƣơng pháp xử lý số liệu 29
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30
3.1.Kết quả xác định thành phần hóa học của Vẹm xanh 30
3.2.Kết quả xác định các thông số kỹ thuậ 30
3.2.1.Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Protamex so với nguyên liệu 30
3.2.2.Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme so với nguyên liệu 32
3.2.3.Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp 34
3.2.4.Kết quả xác định thời gian thủy phân thích hợp 36
3.3.Đề xuất quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân 39
3.3.1.Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân từ 39
ất lƣợng của sản phẩm thủy phân từ
xanh 42
3.4.1Khối lƣợng các sản phẩm thu đƣợc từ quá trình thủy phân 42
3.4.2Chất lƣợng của dịch protein thủy phân 43
3.4.3.Chất lƣợng của bột protein hòa tan 44
3.4.4.Chất lƣợng của bột protein không tan 47
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 51
KẾT LUẬN 51
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO 53
PHỤ LỤC 54

iv



Bả ỡng của Vẹm xanh 4
Bảng 1.2. Tình hình xuất khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ của Việ
năm 2012. 7
Bảng 2.1. Điều kiện hoạt động tối thích của enzyme Flavourzyme

TM
. 18
Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Protamex thích hợp. 23
Bảng 3.1. Thành phần hóa học củ 30
Bảng 3.2. Chất lƣợng cảm quan dịch protein thủy phân. 43
Bảng 3.3. Các chỉ tiêu hóa học của dịch protein thủy phân. 44
Bảng 3.4. Chất lƣợng cảm quan bột protein hòa tan. 44
Bảng 3.5. Các chỉ tiêu hóa học của bột protein hòa tan. 45
Bảng 3.6. Thành phần axit amin của bột protein hòa tan. 46
Bảng 3.7. Chất lƣợng cảm quan bột protein không tan. 47
Bảng 3.8. Các chỉ tiêu hóa học của bột protein không tan. 48
Bảng 3.9. Thành phần axit amin của bột protein không tan. 49












v



2
Hình 2.2. Xác định thành phần hóa học của Vẹm xanh. 19

ủy phân protein từ Vẹm xanh. 20
Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp. 25
Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp. 26
Hình 2.7. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp. 28
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Protamex đến hàm lƣợng Nitơ trong dịch
protein thủy phân. 31
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Protamex đến tỷ lệ N
aa
/N
ts
trong dịch
protein thủy phân. 31
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hàm lƣợng Nitơ trong dịch
protein thủy phân. 33
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến tỷ lệ N
aa
/N
ts
trong dịch
protein thủy phân. 33
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ thủy phân đến hàm lƣợng Nitơ trong dịch protein
thủy phân. 35
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của nhiệt độ thủy phân đến tỷ lệ N
aa
/N
ts
trong dịch protein
thủy phân. 35
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến hàm lƣợng Nitơ trong dịch
protein thủy phân. 37

Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến tỷ lệ Naa/Nts trong dịch protein
thủy phân. 37
Hình 3.9. Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân từ Vẹm xanh. 39
Hình 3.10. Bể ổn nhiệt. 40
Hình 3.11. Dịch thủy phân sau khi bất hoạt enzyme. 40
Hình 3.12. Máy ly tâm thể tích lớn. 41
Hình 3.13. Khối lƣợng các sản phẩm thu đƣợc từ quá trình thủy phân. 42
Hình 3.14. Dịch protein thủy phân. 43
Hình 3.15. Bột protein hòa tan. 44
Hình 3.16. Bột protein không tan. 47


vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT: Số thứ tự
N/NL: Nƣớc trên nguyên liệu
tg: Thời gian
t
o
C: Nhiệt độ
g: Gam
E: Enzyme
En.Protamex/NL: Enzyme Protamex so với nguyên liệu
En. Flavourzyme/NL: Enzyme Flavourzyme so với nguyên liệu
opt: Optimal
E
pro
/NL

opt
: Enzyme Protamex tối thích so với nguyên liệu
E/NL
opt
: Enzyme tối thích so với nguyên liệu
t
o
opt
: Nhiệt độ tối thích
L: Lit
N
ts
: Nitơ tổng số
N
aa
: Nitơ axit amin
N
aa
/N
ts
: Nitơ axit amin trên nitơ tổng số


1

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển không ngừng của ngành
công nghiệp chế biến thủy sản, công nghệ thủy phân bằng enzyme ngày càng phát
triển. Là do: nguồn phế liệu tạo ra từ ngành chế biến thủy sản rất dồi dào, chiếm
một tỷ lệ rất cao. Chúng có nguy cơ góp phần trực tiếp gây ô nhiễm môi trƣờng nếu

chúng ta không có những biện pháp khắc phục kịp thời.
Hiện nay, sản xuất các sản phẩm thủy phân có ý nghĩa kinh tế rất to lớn.
Chúng tận dụng đƣợc nguồn phế liệu và các loài thủy sản kém giá trị tạo nên các
sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao, có hàm lƣợng đạm dễ tiêu hóa cao cung cấp
cho các loài động vật, với mục đích phát triển ngành chăn nuôi, tạo ra các sản phẩm
thực phẩm cần thiết cho con ngƣời.
Ngoài ra, ở các nƣớc có ngành công nghiệp phát triển công nghệ sản phẩm
thủy phân đƣợc chú trọng, bằng việc tạo ra các loại bột đạm thực phẩm bổ sung vào
các sản phẩm thực phẩm dành cho con ngƣời nhƣ: pate, xúc xích, chả, giò, các loại
bánh, các loại nƣớc uống…
Với mục đích không ngừng tìm kiếm ra các loại sản phẩm thủy phân giàu
protein cung cấp cho con ngƣời, dƣới sự hƣớng dẫn của TS.Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng,
tôi thực hiện đề tài:”Nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm thủy phân protein
từ Vẹm xanh”.





2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về vẹm xanh
1.1.1. Giới thiệu chung [14]

1.1. .
Tên tiếng Anh: Green mussel
Tên khoa học: Perna Viridis, Mytilus spp., Modiolus spp.
Nguồn nguyên liệu: khai thác, nuôi
Mùa vụ khai thác: tháng 4 – 5, tháng 9 - 11
Vùng khai thác: vùng biển miền Bắc – Trung - Nam
Ngƣ cụ khai thác: lƣới cào, xúc tay
Kích thƣớc khai thác: 150 – 65 – 40mm
Vẹm xanh là loại nhuyễn thể hai mảnh vỏ. Vỏ
ọn t
vỏ

Trong m
3

- 7 - 4 cm. C





xanh xanh

1.1.2. Phân bố
Vẹm
–
Indone xanh
Hả ả ừa Thiên Huế ị
ận, Kiên Giang (Hà Tiên, Phú Quốc) [8].

xanh
– 30
o
/
oo

[14].
1.1.3. Thành phần hóa học và thành phần dinh dƣỡng của vẹm xanh
1.1.3.1. Thành phần hóa học của vẹm xanh
Vẹm xanh (Perna Viridis) là loài động vật thân mềm giàu protein, các loại
khoáng chất sắt, kẽm, phospho… Ngoài ra, trong cơ thịt của chúng chứa hàm lƣợng
axit béo omega–3 cao, hàm lƣợng lipit thấp và một số vitamin nhóm B rất cần thiết
cho cơ thể [10].
4

Theo phân tích thành phần dinh dƣỡng, trong thịt Vẹm xanh chứa 53,5%
protein, 17,6% glucid, 8,6% chất tro [11].
1.1.3.2. Thành phần dinh dƣỡng của vẹm xanh
Vẹm xanh là loại thực phẩm có giá trị cao về mặt dinh dƣỡng và kinh tế.
Thành phần protein của vẹm xanh có chứa gần nhƣ đầy đủ các axit amin không thay
thế. Hàm lƣợng lipit chiếm tỷ lệ nhỏ, nhƣng trong chúng lại có hàm lƣợng và thành
phần các axit không no, đặc biệt các axit béo thuộc Omega-3 rất cao, rất phù hợp
cho ngƣời bị bệnh tim mạch.
Bảng 1.1. dinh dƣỡng của Vẹm xanh [14]
1.1.4. Tình hình nuôi nhuyễn thể
1.1.4.1. Tình hình nuôi nhuyễn thể hai mảnh vỏ trên thế giới [9]
Theo FAO (2010) cho thấy: tổng sản lƣợng và giá trị sản lƣợng nhuyễn thể
nuôi thế giới giai đoạn 1998-2008 tăng, với tốc độ bình quân 5,5%/năm về sản
lƣợng và 6,5%/năm về giá trị là thấp hơn so với tốc độ tăng chung hằng năm của
các loại thủy sản nuôi trên thế giới. Nếu so với sản lƣợng nuôi trồng thủy sản thế

giới thì sản lƣợng nuôi năm 1998 chiếm 23,3%, năm 2003 là 22,6% và năm 2008 là
19,2%. Tuy nhiên, giá trị thì chiếm tỷ lệ thấp hơn, năm 1998 (16,9%), năm 2003
(16,1%) và năm 2008 (12,5%).
Theo FAO (2010), mƣời quốc gia dẫn đầu về sản lƣợng nhuyễn thể nuôi giai
đoạn 1998-2008 chủ yếu là các nƣớc nhƣ: Việt Nam, Trung Quốc, Mỹ, Thái Lan,
Tây Ban Nha, New Zealand, Hàn Quốc, Nhật, Pháp và Chilê, chiếm 64% tổng sản
lƣợng và 64,2% tổng giá trị.
Thành phần dinh dƣỡng trong 100 g thực phẩm ăn đƣợc
Năng lƣợng
Thành phần chính

Prôtein
Lipit
Glucid
Kcal
G
53
85,4
9,3
0,9
2
5

Nhìn chung, sản phẩm nhuyễn thể ngày càng đƣợc ngƣời tiêu dùng ƣa
chuộng và đƣợc thị trƣờng các nƣớc phát triển chú ý. Tuy nhiên, có rất nhiều nƣớc
tham vọng sẽ phát triển sản xuất và xuất khẩu mặt hàng này, đây cũng là một thách
thức lớn hiện nay trong việc xây dựng kế hoạch phát triển ngành hàng.
1.1.4.2. Tình hình nuôi nhuyễn thể hai mảnh vỏ tại Việt Nam
Nghề nuôi nhuyễn thể hai mảnh vỏ ở Việt Nam đã có cách đây khá lâu, tập
trung chủ yếu ở các địa phƣơng ven biển nhƣ đầm Lăng Cô, đầm Nha Phu (Khánh

Hòa)…
- Khai thác: tổng sản lƣợng khai thác tự nhiên ở biển và ven biển các loài
nhuyễn thể có vỏ thuộc lớp hai chân bụng và nhuyễn thể hai mảnh vỏ ƣớc đạt
300.000 – 350.000 tấn/năm [3].
- Nuôi: theo FAO (2010), trong 10 nƣớc dẫn đầu thế giới về sản lƣợng nuôi
nhuyễn thể thì Việt Nam đứng thứ 8 nhƣng so về tốc độ tăng trƣởng bình quân hằng
năm thì Việt Nam là nƣớc có tốc độ tăng trƣởng cao nhất (24,9%/năm). Năm 1998,
sản lƣợng nhuyễn thể nuôi của Việt Nam chỉ đạt 21,3 nghìn tấn đến năm 2003 đạt
đƣợc 100 nghìn tấn và năm 2008 đạt 170 nghìn tấn, với nhiều đối tƣợng khác nhau
nhƣ: hàu, nghêu, trai ngọc, sò huyết, ốc hƣơng, bào ngƣ vành tai, vẹm xanh và tu
hài. Hình thức nuôi cũng khá đa dạng: nuôi bãi triều, nuôi lồng bè, nuôi dàn. Nguồn
con nuôi chủ yếu vẫn dựa vào tự nhiên. Nhƣng gần đây đã sản xuất nhân tạo thành
công giống của một số loài nhƣ trai ngọc, điệp, bào ngƣ, vẹm xanh… [3]
Trong các loài nhuyễn thể nuôi ở Việt Nam hiện nay, Vẹm xanh là một đối
tƣợng nuôi đang phát triển mạnh và đƣợc nhiều địa phƣơng ven biển đặc biệt quan
tâm. Nguyên nhân là do V
V
n
, .
1.1.5. xuất khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ tại Việt Nam
Tại Việt Nam, tình hình xuất khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ chủ yếu sang các
thị trƣờng Mỹ, Canađa. Đây là hai thị trƣờng có mức tăng trƣởng ổn định và khả
6

quan nhất của nhuyễn thể hai mảnh vỏ Việt Nam. Tính đến hết tháng 9, Mỹ tăng
hơn 29% và Canađa tăng hơn 30% về giá trị so với cùng kỳ năm 2010. Liên tiếp
trong 9 tháng qua, Mỹ tăng nhập khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ từ Việt Nam từ 2 -
150% cả khối lƣợng và giá trị so với cùng kỳ năm trƣớc. Còn Canađa, thay thế
Thụy Sỹ trong danh sách các thị trƣờng nhập khẩu lớn, tháng 4/2011, thị trƣờng này
làm "sáng bừng" cả bức tranh XK nhuyễn thể Việt Nam khi tăng đến hơn 1.800%

về khối lƣợng và gần 1.100% về giá trị so với cùng kỳ năm ngoái. Điều này đã đƣa
kết quả XK nhuyễn thể hai mảnh vỏ sang Canađa trong 9 tháng đầu năm tăng
30,3% so với cùng kỳ năm ngoái [13].
Nửa đầu tháng 1/2012, nhuyễn thể hai mảnh vỏ của Việt Nam đã có mặt tại
21 thị trƣờng khác nhau trên thế giới. EU là thị trƣờng nhập khẩu lớn nhất, chiếm
72,3% tổng giá trị. Nếu tốc độ xuất khẩu sang EU duy trì nhƣ hiện nay, có thể năm
nay xuất khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ sang thị trƣờng EU sẽ khả quan hơn năm
trƣớc [13].














7

Bảng 1.2. Tình hình xuất khẩu nhuyễn thể hai mảnh vỏ của Việt Nam 4
[9].
STT
Thị trƣờng
Giá trị
(USD)

Tỷ lệ giá
trị (%)
EU
16.339.809
71,25
1
Bồ Đào Nha
4.087.069
17,82
2
Tây Ban Nha
3.486.213
15,20
3
Pháp
3.092.703
13,49
4
Italy
2.216.606
9,67
5
Bỉ
1.781.334
7,77
6
Anh
477.272
2,08
7

Hà Lan
470.047
2,05
8
Đức
434.239
1,89
9
Đan Mạch
279.069
1,22
10
Romania
12.800
0,06
11
Hy Lạp
2.456
0,01
12

2.002.805
8,73
13

1.713.368
7,47
14

609.043

2,66
ASEAN
628.569
2,74
15
Singapore
344.807
1,50
16
Malaysia
239.095
1,04
17
Thái Lan
44.668
0,19
Các TT khác
1.639.906
7,15
18
Hàn Quốc
699.661
3,05
19
Australia
462.902
2,02
20
Đài Loan
201.356

0,88
21
Canada
127.468
0,56
22
Thụy Sĩ
54.070
0,24
23
Israel
24.486
0,11
24
New Zealand
22.912
0,10
25
Honduras
10.800
0,05
26
Cộng hoà Đôminich
10.000
0,04
27
Cuba
7.440
0,03
28

Ai Cập
6.075
0,03
29
Mexico
6.000
0,03
30
Libăng
1.550
0,01
31
Jordan
1.446
0,01
32
New Caledoni
1.300
0,01
33
Reunion
1.147
0,005
8

34
Nam Phi
734
0,003
35

Ucraine
561
0,002
TỔNG CỘNG
22.933.499
100,00
VASEP (theo số liệu Hải quan Việt Nam)
1.2. Tổng quan về enzyme
1.2.1. Định nghĩa [4]
Proteaza là enzyme xúc tác sự thủy phân các liên kết peptit (-CO-NH-) trong
phân tử protein, polypeptide đến các sản phẩm cuối cùng là các axit amin. Ngoài ra,
nhiều protease cũng có khả năng thủy phân liên kết este và vận chuyển axit amin.





1.2.2. Phân loại enzyme protease [11]
Enzyme protease đƣợc chia làm hai loại: endopeptidaza và exopeptidaza.
Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptide, exopeptidaza đƣợc chia làm
hai loại:
Aminopeptidaza: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của
chuỗi polypeptide để giải phóng ra một amino axit.
Cacboxypeptidaza: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của
chuỗi polypeptide để giải phóng ra một amino axit.
Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endopeptidaza đƣợc chia thành 4
nhóm:
Serine proteinase: là những proteinase chứa nhóm –OH của gốc
serine trong trung tâm hoạt 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 và subtilisin.

Nhóm chymotrypsin bao gồm các enzyme động vật nhƣ chymotrypsin, trypsin,
R
2
R
n
R
1
H
2
N-CH-CO-NH-CH-CO-…-NH-CH-COOH + (n-1)H
2
O
Protease
R
2
R
n
R
1
H
2
N-CH-COOH + H
2
N-CH-COOH +…+ H
2
N-CH-COOH
9

elastase. Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn nhƣ subtilisin,
carlsberg, subtilisin BPN. Các serine proteinase thƣờng hoạt động mạnh ở vùng

kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tƣơng đối rộng
Cysteine proteinase: các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm
hoạt động. Cysteine proteinase bao gồm các proteinase thực vật nhƣ papain,
bromelin, một vài protein động vật và proteinase ký sinh trùng. Các Cysteine
proteinase thƣờng hoạt động ở 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 các enzyme tiêu hóa nhƣ: pepsin, chymosin,
cathepsin, renin. Các aspartic proteinase có chứa nhóm carboxyl trong trung tâm
hoạt động và thƣờng hoạt động mạnh ở pH trung tính.
Metallo proteinase: là nhóm proteinase đƣợc tìm thấy ở vi khuẩn,
nấm mốc cũng nhƣ các sinh vật bậc cao hơn. Các metallo proteinase thƣờng hoạt
động vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dƣới tác dụng của EDTA.
Ngoài ra, protease đƣợc phân loại một cách đơn giản hơn thành 3 nhóm:
Protease axit : pH = 2 – 4
Protease trung tính: pH = 7 – 8
Protease kiềm: pH = 9 - 11
1.2.3. Cơ chế xúc tác của enzyme
Quá trình tạo thành phức hợp enzyme cơ chất và cự biến đổi của phức hợp
này thành sản phẩm, giải phóng enzyme tự do thƣờng trải qua ba giai đoạn theo sơ
đồ sau:
E + S ES P + E
Trong đó: E: enzyme
S: cơ chất
ES: phức hợp enzyme – cơ chất
P: Sản phẩm
10

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 này xảy ra rất nhanh và đòi
hỏi năng lƣợng hoạt hóa thấp. Các loại liên kết chủ yếu đƣợc tạo thành giữa E và S

trong phức hợp ES là: tƣơng tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, tƣơng tác Van der
Waals.
Giai đoạn 2: xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn tới sự kéo căng và phá vỡ
các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng.
Giai đoạn 3: tạo thành sản phẩm, còn enzyme đƣợc giải phóng ra
dƣới dạng tự do.
1.2.4. Ứng dụng của enzyme protease trong công nghiệp
Enzyme protease đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp
thực phẩm, công nghiệp nhẹ, công nghiệp dƣợc, nông nghiệp…
Trong công nghiệp thịt, protease đƣợc dùng để làm mềm thịt nhờ sự thủy
phân một phần potein trong thịt, làm cho thịt có một độ mềm thích hợp và tăng
hƣơng vị cho thịt. Các loại protease thƣờng dùng: protease thực vật (papain,
bromelin, fixin) và protease vi sinh vật (từ nấm mốc, xạ khuẩn).
Trong công nghiệp sữa, protease đƣợc dùng để sản xuất phomat nhờ hoạt
tính làm đông tụ sữa của chúng. Có thể dùng renin, pepsin, một số protease vi sinh
vật có hoạt tính làm đông tụ sữa đƣợc tách từ nấm mốc hoặc vi khuẩn.
Trong công nghiệp da, protease đƣợc sử dụng với mục đích tách lông trên da
và làm mềm da nhờ sự thủy phân sơ bộ lông, tách các mô liên kết phía ngoài ra, chỉ
còn một lớp collagen tạo lớp mỏng và mềm da.
Trong công nghiệp dệt: protease đƣợc sử dụng để xử lý bên ngoài các sợi tơ,
làm nhiệm vụ kết dính các sợi tơ. Protease có tác dụng thủy phân lớp protein,
serisin đã làm dính bết các sợi tơ tự nhiên, làm bong và tách rời các loại tơ tằm do
đó làm giảm lƣợng hóa chất để tẩy trắng.
Trong chế biến thủy sản, tăng lƣợng nƣớc mắm nhờ thủy phân protein thành
các acid amin làm tăng hiệu suất thu hồi đạm của nƣớc mắm.
Một số ứng dụng khác:
11

- Điều chế các dịch đạm thủy phân dùng làm chất dinh dƣỡng, chất điều vị
trong thực phẩm và bổ sung cho thức ăn gia súc. Từ Streptomyces fradiae tách đƣợc

chế phẩm keratineza thủy phân đƣợc keratin rất có giá trị để sản xuất bột đạm từ da,
lông vũ.
- Điều chế môi trƣờng dinh dƣỡng của vi sinh vật để sản xuất vacsin, kháng
sinh…
- Sản xuất keo động vật, chất giặt tổng hợp để tẩy các chất bẩn protein, sản
xuất mỹ phẩm.
- Sản xuất thuốc hỗ trợ tiêu hóa, nấu cao động vật, nhƣ bệnh nghẽn mạch máu,
tiêu viêm vết thƣơng.
1.3.

. Thuỷ phân protein bằng con đƣờng hoá học hoặc con đƣờng enzyme
có thể cho ra đa dạng sản phẩm.
1.3.1.
Thuỷ phân hoá học là phƣơng pháp cổ điển. Thuỷ phân có thể thực hiện
trong môi trƣờng acid (HCl hoặc H
2
SO
4
) hoặc trong môi trƣờng kiềm (NaOH).
Điều kiện thuỷ phân khá tốn kém: nhiệt độ cao (100
0
C) và thƣờng là trong môi
trƣờng áp suất thấp.
Thuỷ phân axit có bất lợi là phá huỷ một phần axit amin và đặc biệt là phá
huỷ hoàn toàn tryptophane. Cho nên cần thiết bổ sung vào dịch thuỷ phân những
axit amin này.
Thuỷ phân trong môi trƣờng kiềm bằng xút sẽ phá huỷ cystein, cystine,
arginin và methionin. Đặc biệt, thuỷ phân trong môi trƣờng kiềm là nguyên nhân
gây ra sự chuyển đổi L-axit amin thành D-axit amin con ngƣời không hấp thụ đƣợc,
điều này làm giảm giá trị dinh dƣỡng của sản phẩm.

12

1.3.2.
Thuỷ phân enzyme có thuận lợi là dễ kiểm tra hơn thuỷ phân hoá học, cho
phép giữ giá trị dinh dƣỡng của nguyên liệu ban đầu và không cần xử lý hoá học để
loại bỏ tác nhân thuỷ phân sau khi thuỷ phân (enzyme dễ dàng bị bất hoạt bởi nhiệt
độ tƣơng đối).
Trong thuỷ phân enzyme, những proteasa sẽ cắt liên kết peptit của 2 axit
amin kế tiếp nhau trong đoạn ban đầu của protein tạo thành ít nhất 2 peptit. Cắt đứt
liên kết peptit sẽ giải phóng proton H
+
. Sự giải phóng này sẽ làm cho môi trƣờng có
tính axit. Quy luật này buộc quá trình thuỷ phân xảy ra trong điều kiện pH môi
trƣờng lớn hơn 6.5 để cho mức độ điện li của ion -R-N
+
H
3
đƣợc đủ. Khi pH nhỏ
hơn thì phản ứng xảy ra theo chiều ngƣợc lại và do đó ion OH
-
đƣợc giải phóng.

OH
2
H
R1
O
N
H
R2

H


H
R1
O
O

H N
+
H
H H
R2

H N
+
H
H H
R2

H
+
H N
H
H
R2

+ +
enzyme
+

Sự khác nhau trong quá trình chuẩn bị thuỷ phân chính là nguồn gốc enzyme
thƣơng mại (enzyme ngoại bào), đƣợc thêm vào trong quá trình chuẩn bị để thúc
đẩy quá trình thuỷ phân. Quá trình thuỷ phân đƣợc thúc đẩy bằng một enzyme duy
nhất hay hỗn hợp proteasa thƣơng mại có rất nhiều thuận lợi nhƣ kiểm tra đƣợc quá
trình thuỷ phân và thông số thuỷ phân và sử dụng nhiệt độ xúc tác tƣơng đối.
Những enzyme đƣợc sử dụng có thể chia thành 3 dạng :
1. Enzyme có nguồn gốc thực vật : papain (quả đu đủ), ficin (cây vả), bromelin
(quả dứa).
2. Enzye có nguồn gốc động vật : trypsin, chymotrypsin, pepsin (thành dạ dày).
3. Enzyme có nguồn gốc vi sinh vật : pronase (streptomyces griseus),
protamex, monzym (bacillus subtilis) v.v.
13

1.3.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt động của enzyme trong quá trình thủy
phân [2]
a. Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme cơ chất
Giống nhƣ các phản ứng enzyme, tốc độ phản ứng thủy phân tỷ lệ với nồng
độ enzyme. Khi nồng độ enzyme quá cao, nếu tiếp tục thêm enzyme thì sự biến đổi
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.
Trong các phản ứng do enzyme xúc tác trƣớc hết 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 cơ chất khác. Nếu nồng
độ cơ chất đủ thích hợp với lƣợng enzyme sẽ làm cho quá trình thủy phân diễn ra
đều đặn nhanh chóng
b. Ảnh hƣởng của các chất kìm hãm các chất hoạt hóa
Chất kìm hãm hay còn gọi là các chất ức chế là những chất mà khi trong
phản ứng có sự hiện diện của chúng, enzyme có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính. Các
chất này có thể là các ion, các phân tử vô cơ, hữu cơ. Các chất kìm hãm thuận

nghịch hoặc không thuận nghịch, cạnh tranh hoặc không cạnh tranh. Với mỗi
enzyme ta có các chất kìm hãm khác nhau.
Các chất hoạt hóa là những chất có tác dụng làm tăng tính hoạt tính enzyme.
Các chất này có bản chất hóa học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các
chất hữu cơ.
c. Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Vì enzyme có bản chất protein nên khi tăng hay giảm nhiệt độ đều ảnh
hƣởng đến hoạt động của enzyme. Thật vậy, mỗi enzyme chỉ hoạt động trong vùng
nhiệt độ xác định. Phần lớn enzyme hoạt động thích hợp ở khoảng nhiệt độ 40
o
C ÷
50
o
C và vô hoạt hóa ở 70
o
C. Trong vùng nhiệt độ thích hợp nếu nhiệt độ tăng 10
o
C
thì tốc độ thủy phân tăng 1,5 ÷ 2 lần. Nhiệt độ thích hợp của enzyme có thể thay đổi
khi có sự thay đổi về pH, cơ chất.
d. Ảnh hƣởng của pH môi trƣờng
14

Enzyme rất nhạy cảm với sự thay đổi pH môi trƣờng. Mỗi enzyme chỉ hoạt
động ở vùng pH nhất định gọi là pH tối thích. pH tối thích của đa số enzyme nằm
trong vùng acid yếu, kiềm yếu hay trung tính, chỉ có một số enzyme hoạt động tối
thích nằm trong vùng acid mạnh hay kiềm mạnh.
e. Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân
Thời gian thủy phân kéo dài hoặc rút ngắn đều ảnh hƣởng đến hiệu quả của
quá trình thủy phân và chất lƣợng của sản phẩm.

Thời gian tác dụng kéo dài thì enzyme có điều kiện để cắt mạch triệt để.
Nhƣng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức dẫn đến vi sinh vật thích nghi và
hoạt động mạnh tạo ra các sản phẩm cấp thấp nhƣ NH
3
, H
2
S, indol, skatol… đồng
thời khi thời gian kéo dài hiệu quả kinh tế sẽ kém.
Ngƣợc lại, thời gian thủy phân rút ngắn, sự phân giải protein chƣa triệt để,
hiệu suất thủy phân không cao và gây lãng phí nguyên liệu.
f. Ảnh hƣởng của lƣợng nƣớc
Nƣớc là môi trƣờng thuận lợi của enzyme và vi sinh vật hoạt động. Các kết
quả nghiên cứu cho thấy điều kiện để các loại enzyme và vi sinh vật hoạt động đƣợc
là môi trƣờng phải có hàm lƣợng nƣớc tự do tối thiểu là 15%.
Do vậy, nếu trong quá trình thủy phân ta bổ sung lƣợng nƣớc quá thấp thì nó
hạn chế đƣợc sự hoạt động của vi sinh vật nhƣng đồng thời nó cũng ức chế hoạt
động của enzyme làm giảm hiệu suất thủy phân. Nhƣng nếu bổ sung hàm lƣợng
nƣớc quá cao thì chính nƣớc là môi trƣờng thuận lợi để vi sinh vật hoạt động và
phát triển tạo ra các sản phẩm cấp thấp nhƣ: indol, skatol, NH
3
, H
2
S… làm giảm
chất lƣợng sản phẩm.
1.3.4. Sản phẩm thủy phân
1.3.4.1. Dịch đạm thủy phân
Dịch đạm thủy phân là sản phẩm của quá trình thủy phân. Khi cô đặc thì
chúng sẽ thành dịch đạm cô đặc.
Thành phần chủ yếu của dịch đạm thủy phân là các axit amin, các peptit.
Ngoài ra, trong dịch đạm thủy phân còn chứa một lƣợng nhỏ khoáng và lipit.

15

1.3.4.2. Bột đạm thủy phân
Bột đạm thủy phân cũng là một trong những dạng của quá trình thủy phân.
Dịch đạm thủy phân đƣợc đem đi cô đặc và sấy khô thì thu đƣợc bột đạm thủy phân
(bột đạm hòa tan). Thực chất của quá trình sản xuất bột đạm bằng phƣơng pháp sử
dụng protease là quá trình thủy phân protein để tạo các peptit và các axit amin dƣới
tác động của hệ protease nội tại và enzyme bổ sung từ ngoài vào.
Bột đạm thủy phân có hàm lƣợng protein cao khoảng 70%, lipid khoảng
0,5% và tỷ lệ nitơ dễ hấp thụ cao, rất có giá trị dinh dƣỡng. Có thể sử dụng dƣới
dạng nguyên chất hoặc phối trộn với các thực phẩm khác.
Bột đạm thủy phân có màu trắng ngà, vàng nhạt hay vàng nâu tùy thuộc vào
nguyên liệu ban đầu. Mùi thơm đặc trƣng, khi cho vào nƣớc dễ tan, có khả năng tạo
gel, dẻo dính.
Bột đạm thủy phân thƣờng đƣợc sản xuất từ các loài cá kém giá trị kinh tế
hoặc từ các phế liệu cá.
1.3.4.3. Các sản phẩm phụ từ quá trình thủy phân
Bột cặn thủy phân (protein không tan): là lớp dƣới cùng sau khi ly tâm dịch
thủy phân, đƣợc đem đi sấy khô và xay nghiền. Trong bột cặn chứa phần lớn là
protein không tan.
Bột khoáng là phần xƣơng thu đƣợc sau quá trình thủy phân đƣợc đem đi lọc
tách xƣơng và rửa sạch. Sau đó, bột đem đi sấy khô và xay nghiền. Trong bột
khoáng có chứa các nguyên tố Ca, Mg, P…, một lƣợng nhỏ protein, lipit chƣa thủy phân
triệt để.
Dầu cá: là lớp trên cùng thu đƣợc sau khi ly tâm hỗn hợp có đƣợc từ sự thủy
phân. Hàm lƣợng thì phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu. Ngoài ra, trong dầu cá có
chứa hàm lƣợng DHA, EPA… rất tốt cho sức khỏe con ngƣời.
1.3.4.4. Vai trò của sản phẩm thủy phân
Dịch đạm cô đặc và bột đạm hòa tan có thể đƣợc ứng dụng trong sản xuất thức
ăn chăn nuôi, đặc biệt là trong nuôi trồng thủy sản. Sản phẩm với nồng độ đạm cao,

gồm hỗn hợp các amin cần thiết cho sự phát triển của tôm, cá. Sản phẩm cũng chứa
16

các chất kích thích tiêu hóa. Cho nên khi phối trộn chúng vào thức ăn theo tỷ lệ phù
hợp sẽ làm tăng vị ngon và với mùi hấp dẫn sẽ giúp cho tôm, cá nhanh chóng phát
hiện và ăn mồi, góp phần cung cấp lƣợng thức ăn đầu vào cho nuôi trồng thủy sản.
Bột đạm thủy phân cũng có thể đƣợc dùng trong thực phẩm sản xuất các sản
phẩm bột dinh dƣỡng cao đạm đối với bột đạm thủy phân có chất lƣợng cao. Ngoài
ra thì nó cũng có thể sử dụng làm phụ gia, gia vị trong thực phẩm.
Dịch đạm cô đặc còn có thể sử dụng để bổ sung trong quá trình làm nƣớc mắm
do nó có hàm lƣợng axit amin cao, làm tăng độ đạm của nƣớc mắm.
Dịch đạm thủy phân có thể dùng trong sản xuất nƣớc mắm công nghiệp khi
thêm hƣơng vị của nƣớc mắm, rút ngắn thời gian sản xuất mà hàm lƣợng đạm axit
amin trong đó lại cao.














17

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
2.1.1. Vẹm xanh [14]

Tên tiếng Anh: Green mussel


Tên khoa học : Perna Viridis


Hệ thống phân loài:

Ngành: Molluaca

Lớp :
Bialvia
xanh.
Bộ :
Myaria

Họ :
Mytilidac

Giống: Chloromytilu
Loài
:
Chloromytilus Viridis
Vẹm xanh đƣợc mua tại thôn Ngọc Diêm, Tân Thành, Tân Đảo. Nguyên liệu
đƣợc xử lý
xanh

quản trong tủ đông ở nhiệt độ -18
o
C.
2.1.2. Enzyme
2.1.2.1. Enzyme Protamex [12]
Enzyme Protamex có nguồn gốc từ vi sinh vật Bacillus của hãng Novozyme
(Đan Mạch). Nó đƣợc sản xuất để thủy phân protein của thực phẩm. Hiện nay
enzyme này đang đƣợc sử dụng rộng rãi cả trong nghiên cứu và trong thực tiễn sản
xuất.
18

Enzyme Protamex có hoạt độ 1,5 AU/g, hoạt động thích hợp trong khoảng
pH = 5,5 – 7,5; nhiệt độ 35
o
C – 60
o
C. Protamex bị mất hoạt tính trong 30 phút tại
50
0
C hoặc cao hơn khi pH = 4 và trong 10 phút tại 85
o
C hoặc cao hơn khi pH = 8.
2.1.2.2. Enzyme Flavourzyme [11]
Enzyme Flavourzyme là một protease đƣợc chiết xuất từ nấm Aspergillus
oryzae theo phƣơng pháp lên men chìm. Chế phẩm này của hãng Novozymes sản
xuất và đã đƣợc tổ chức FAO cho phép sử dụng trong thực phẩm. Nó bao gồm tính
chất của một endoprotease và exoprotease.
Bảng 2.1. Điều kiện hoạt động tối thích của enzyme Flavourzyme
TM
.

Tên enzyme
pH
Nhiệt độ (
o
C)
Flavourzyme
TM
5.0 – 7.0
40
o
C - 60
o
C

Hiện nay, Flavourzyme đƣợc ứng dụng nhiều trong thực tế và đƣợc dùng để
thủy phân protein trong thực phẩm. Hoạt độ của nó là 500 LAPU/g (Leucine Amino
Peptidase Units). 1LAPU là lƣợng enzyme cần để thủy phân 1 μmol of L-leucine-
pnitroanilide trong 1 phút.
Enzyme này bị bất hoạt ở 85
o
C trong 10 phút hoặc cao hơn.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Xác định thành phần hóa học của vẹm xanh
Thành phần hóa học của Vẹm đƣợc xác định theo sơ đồ sau





19

Thịt Vẹm xanh
Nghiền nhỏ
Xác định thành phần hóa học (nƣớc, protein,
lipid, tro)
Kết quả













Hình 2.2. Xác định thành phần hóa học của Vẹm xanh.