Ứng dụng phương pháp mặt đáp ứng để tối ưu quá trình thủy phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme alcalase

i





LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành tốt đề tài khóa luận tốt nghiệp, ngoài nỗ lực của bản
thân còn có sự giúp đỡ tận tình của những người đi trước, em xin chân thành bày tỏ
lòng biết ơn đến những người đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua, nhất là thời
gian 3 tháng thực tập trên phòng thí nghiệm.
Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.Ts Ngô Đăng
Nghĩa, cô Th.S Ngô Thị Hoài Dương đã luôn bên em, trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo
tận tình và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để em có thể từng bước hoàn
thành tốt đề tài.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô trong trường, nhất là các thầy cô
trong khoa công nghệ thực phẩm, bộ môn công nghệ chế biến đã trực tiếp giảng dạy,
truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian em theo học tại nhà trường.
Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô phụ trách phòng thí nghiệm Hóa
sinh – vi sinh thực phẩm, cùng thầy cô bộ môn quản lý chất lượng và an toàn thực
phẩm, bộ môn công nghệ lạnh, các anh chị trung tâm công nghệ sinh học và Trung
tâm ứng dụng công nghệ chế biến trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận
lợi trong suốt thời gian thực tập.
Em chân thành cảm ơn chị Ngọc Hoài sinh viên cao học thạc sĩ, các bạn sinh
viên lớp 50CBTS, cùng toàn thể các bạn sinh viên thực tập tại phòng thí nghiệm đã
nhiệt tình giúp đỡ động viên em.
Cuối cùng con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bố, mẹ kính mến cùng anh
chị em thân yêu, những người đã ủng hộ nhiệt tình cả vật chất lẫn tinh thần trong
quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Nha Trang, ngày 10 tháng 07 năm 2012

Sinh viên

Nguyễn Hồng Anh Diễm
ii





MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC BẢNG v
DANH MỤC CÁC HÌNH vi
DANH MỤC CÁC HÌNH vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Khái quát về phế liệu tôm 3
1.1.1. Tình hình nuôi trồng, chế biến và xuất khẩu tôm Việt Nam 3
1.1.2. Sản lượng phế liệu tôm trong chế biến thủy sản 4
1.1.3. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của phế liệu tôm 5
1.1.3.1. Thành phần hóa học của phế liệu tôm 5
1.1.4. Các hướng tận dụng phế liệu tôm 6
1.1.4.1. Sản xuất thức ăn chăn nuôi 7
1.1.4.2. Sản xuất chitin – chitosan và các dẫn xuất khác của chitin 7
1.1.4.3. Sản xuất màu Astaxanthin 8
1.1.4.4. Làm các sản phẩm định hình 8
1.1.4.5. Sản phẩm súp và canh, mắm tôm và gia vị 8

1.2. Enzyme protease và quá trình thủy phân protein 8
1.2.1. Enzyme protease 8
1.2.1.1. Phân loại protease 9
1.2.1.2. Nguồn thu nhận protease 10
1.2.1.3. Cơ chế tác dụng của protease 10
1.2.1.4. Hoạt độ enzyme 11
1.2.1.5. Enzyme Alcalase 12
1.2.1.6. Hệ enzyme protease của tôm 12
iii





1.2.2. Quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease 14
1.2.2.1. Protein thủy phân 14
1.2.2.2. Phương pháp sản xuất protein thủy phân 16
1.2.2.3. Giá trị dinh dưỡng và hoạt tính sinh học của dịch thủy phân
protein 16
1.2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein 17
1.3. Giới thiệu về phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) 19
1.3.1. Nguyên tắc 20
1.3.2. Công dụng của RMS 21
1.3.3. Ưu, nhược điểm của RMS 22
1.3.4. Các mô hình thí nghiệm trong RMS 22
1.3.4.1. Thiết kế Box-Behnken (BBD) 22
1.3.4.2. Thiết kế Central composit (CCD) 23
1.4. Các nghiên cứu và ứng dụng nguyên liệu còn lại từ nguyên liệu tôm 25
1.4.1. Trên thế giới 25
1.4.2. Ở Việt Nam 27

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
2.1. Đối tượng nghiên cứu 28
2.1.1. Nguyên liệu đầu tôm 28
2.1.2. Enzyme Alcalase 28
2.1.3. Hóa chất 28
2.2. Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu 28
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu 28
2.2.1.1. Phương pháp thu nhận mẫu 28
2.2.1.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 29
2.3. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 30
2.3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 30
2.3.2. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt
cho nguyên liệu trước khi thủy phân và việc bổ sung enzyme đến sự thủy
phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng 31
iv





2.3.3. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố đến quá trình
thủy phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng 33
2.3.4. Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa quá trình thủy phân protein bằng
enzyme Alcalase trên đầu tôm thẻ chân trắng 34
2.3.5. Bố trí thí nghiệm đặc trưng tính chất của dịch thủy phân protein thu được 37
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39
3.1. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt và bổ sung enzyme
Alcalase đến khả năng thủy phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng 39
3.1.1. Ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt và bổ sung enzyme đến hàm
lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân protein thu được 39

3.1.2. Ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt và bổ sung enzyme đến khả
năng chống oxi hóa của dịch thủy phân protein thu được 41
3.1.3. Ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt và bổ sung enzyme đến hiệu
suất khử protein còn lại trên bã 43
3.2. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố đến quá trình thủy phân
protein trên đầu tôm thẻ chân trắng 44
3.2.1. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố đến hàm lượng protein
hòa tan của dịch thủy phân 44
3.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng chống oxi hóa của dịch
thủy phân 50
3.3. Kết quả tối ưu hóa quá trình thủy phân protein bằng enzyme Alcalase
trên đầu tôm thẻ chân trắng 56
3.4. Kết quả đặc trưng tính chất dịch thủy phân protein thu được 70
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 73
4.1. Kết luận 73
4.2. Đề xuất ý kiến 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74
PHỤ LỤC 1


v





DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm Penaeus vannamei 6
Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố đến quá trình

thủy phân protein trên đầu tôm cho các giá trị ở biên 33
Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố đến quá trình
thủy phân protein trên đầu tôm ở tâm phương án 34
Bảng 2.4. Mức thí nghiệm của các yếu tố cho thí nghiệm tối ưu hóa quá trình
thủy phân protein trên đầu tôm 35
Bảng 2.5. Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa quá trình thủy phân protein trên đầu
tôm theo RMS-CCD 36
Bảng 3.1. Bảng Effect list cho hàm mục tiêu hàm lượng protein hòa tan 44
Bảng 3.2. Bảng Effect list cho hàm mục tiêu nồng độ DPPH bị khử 50
Bảng 3.4. Kết quả ma trận quy hoạch thực nghiệm theo RMS-CCD 57
Bảng 3.5. Bảng FIT SUMMARY đối với hàm mục tiêu hàm lượng protein hòa tan 58
Bảng 3.6. Bảng FIT SUMMARY đối với hàm mục tiêu nồng độ DPPH bị khử 58
Bảng 3.7. Bảng FIT SUMMARY đối với hàm mục tiêu hiệu suất khử protein
còn lại trên bã 58
Bảng 3.8. Kết quả phân tích ANOVA 59
Bảng 3.9. Bảng tổng hợp các tiêu chí lựa chọn chế độ xử lý tối ưu cho quá
trình thủy phân protein trên đầu tôm 67
Bảng 3.10. Nhận xét cảm quan dịch thủy phân protein từ đầu tôm 70
Bảng 3.11. Một số chỉ tiêu sinh hóa học của dịch thủy phân protein từ đầu tôm 71
Bảng 3.12. Thành phần % các axit béo 71




vi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Phản ứng thủy phân xúc tác bởi protease 11
Hình 1.2. Phản ứng thủy phân protein 14
Hình 1.3. Sơ đồ chức năng chuyển đổi 20
Hình 1.4. Biểu diễn hình thức của chức năng đáp ứng 21
Hình 1.5. Thiết kế Box-Behnken 23
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 30
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của công đoạn xử lý
nhiệt và xử lý enzyme đến sự thủy phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng 32
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đặc trưng tính chất dịch thủy phân protein 37
Hình 3.1. Ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt và bổ sung enzyme đến hàm
lượng protein hòa tan trong dịch thủy phân protein thu được 39
Hình 3.2. Ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt và bổ sung enzyme đến khả
năng chống oxi hóa của dịch thủy phân protein thu được 41
Hình 3.3. Ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt và bổ sung enzyme đến hiệu
suất khử protein còn lại trên bã 43
Hình 3.4. Đồ thị đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng
protein hòa tan của dịch thủy phân 45
Hình 3.5. Đồ thị ảnh hưởng của yếu tố nồng độ enzyme, nhiệt độ thủy phân,
thời gian thủy phân đến hàm lượng protein hòa tan 47
Hình 3.6. Đồ thị ảnh hưởng của tương tác giữa hai yếu tố nồng độ enzyme và
nhiệt độ thủy phân đến hàm lượng protein hòa tan 48
Hình 3.7. Đồ thị ảnh hưởng của tương tác giữa hai yếu tố nồng độ enzyme và
thời gian thủy phân đến hàm lượng protein hòa tan 49
Hình 3.8. Đồ thị đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng
chống oxi hóa của dịch thủy phân 51
vii

Hình 3.9. Đồ thị ảnh hưởng của yếu tố nồng độ enzymem, nhiệt độ thủy phân,
thời gian thủy phân đến khả năng chống oxi hóa của dịch thủy phân. 53
Hình 3.10. Đồ thị ảnh hưởng của tương tác giữa hai yếu tố nồng độ enzyme và
thời gian thủy phân đến nồng độ DPPH bị khử 54
Hình 3.11. Đồ thị ảnh hưởng của tương tác giữa hai yếu tố nhiệt độ và thời
gian thủy phân đến nồng độ DPPH bị khử của dịch thủy phân 55
Hình 3.16. Đồ thị của hàm lượng protein hòa tan , nồng độ DPPH bị khử và
hiệu suất khử protein còn lại 62
Hình 3.17. Đồ thị e
i
vs Run của hàm lượng protein hòa tan, nồng độ DPPH bị
khử và hiệu suất khử protein còn lại 63
Hình 3.18. Biểu đồ Contour và 3D-surface cho hàm mục tiêu hàm lượng
protein hòa tan 69
Hình 3.19. Biểu đồ Contour cho hàm mục tiêu nồng độ DPPH bị khử 69
Hình 3.20. Biểu đồ Contour và 3D-surface cho hàm mục tiêu hiệu suất khử
protein còn lại trên bã 70
Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn thành phần % của các axit amin có trong dịch thủy
phân tối ưu. 72

viii





DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

NL : Nguyên liệu
XL : Xử lý
đv : Đơn vị
TLK : Trọng lượng khô
DH : Độ thủy phân
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
E : Enzyme
S : Cơ chất
DPPH : 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl
TN : Thí nghiệm
RMS : Phương pháp bề mặt đáp ứng
BSA : Bovine serum albumin
Da : Dalton (Đơn vị khối lượng phân tử peptid)



1

LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay ở nước ta ngành chế biến thủy sản đã trở thành một trong những
ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước, chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân. Trong đó, mặt hàng tôm được coi là một trong các mặt hàng xuất khẩu
thủy sản chủ lực có mức tăng trưởng khá cao.
Với sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ, bên cạnh các sản
phẩm chính, nguyên liệu còn lại bao gồm đầu và vỏ tôm cũng đã và đang được tận
dụng một cách tối đa và hiệu quả như sản xuất bột đạm, thức ăn chăn nuôi, tách
chiết astaxanthin, sản xuất chitin-chitosan Điều này đã góp phần to lớn trong việc
xử lý ô nhiễm môi trường, nâng cao giá trị cho ngành thủy sản và tạo thêm nhiều
công ăn việc làm, thu nhập cho người dân.
Trong phế liệu đầu tôm có chứa tới 50% hàm lượng protein [4] với đủ các
thành phần axit amin không thay thế và có giá trị cao về mặt sinh học. Vì thế việc
nghiên cứu quá trình thủy phân protein từ đầu tôm này là hết sức cần thiết.
Một số nghiên cứu về quá trình thủy phân protein trên đầu tôm đã được quan
tâm thực hiện ở nước ta nhưng phương pháp bố trí thí nghiệm được sử dụng chủ
yếu là phương pháp cổ điển, vì thế chưa đánh giá được đầy đủ tác động của các yếu
tố ảnh hưởng. Nghiên cứu của nhiều tác giả trên thế giới đã chỉ ra rằng quá trình
thủy phân protein trên đầu tôm là một quá trình chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố
như nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian thủy phân… (Diniz and Martin 1997a;
Deng et al. 2002). Vì vậy để có thể hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng và sự tương tác
qua lại của chúng cần sử dụng các công cụ toán học hiện đại để hỗ trợ. Box và
Wilson đã giới thiệu phương pháp bề mặt đáp ứng (RMS), một công cụ hết sức hiệu
quả cho phép nghiên cứu tối ưu các quá trình thủy phân.
Trước tình hình đó, dưới sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa và
cô Th.S Ngô Thị Hoài Dương, em đã thực hiện đề tài “Ứng dụng phương pháp mặt
đáp ứng để tối ưu quá trình thủy phân protein trên đầu tôm thẻ chân trắng bằng

enzyme Alcalase”.

2





2. Mục đích của đề tài
 Xác lập chế độ thủy phân protein tối ưu trên đầu tôm thẻ chân trắng với
Alcalase bằng phương pháp bề mặt đáp ứng để thu hồi đồng thời protein và chitin.
 Đặc trưng tính chất của dịch thuỷ phân.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả của đề tài sẽ là dữ liệu khoa học về sử dụng enzyme trong thu hồi
sản phẩm hữu ích từ nguyên liệu còn lại trong quá trình chế biến tôm, đồng thời cho
phép tối ưu hoá quá trình sản xuất ở qui mô pilot.
4. Nội dung đề tài
 Đánh giá ảnh hưởng của công đoạn xử lý nhiệt cho nguyên liệu trước khi
thuỷ phân và việc bổ sung enzyme Alcalase đến khả năng thủy phân protein
trên đầu tôm.
 Đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố đến quá trình thủy phân protein trên đầu tôm.
 Sử dụng phương pháp mặt đáp ứng để tối ưu hóa quá trình thủy phân protein
trên đầu tôm thẻ chân trắng bằng enzyme Alcalase.
 Đặc trưng hóa tính chất sinh học và dinh dưỡng của dịch thủy phân.

3





CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Khái quát về phế liệu tôm
1.1.1. Tình hình nuôi trồng, chế biến và xuất khẩu tôm Việt Nam
Bờ biển Việt Nam dài 3.444 km với vùng đặc quyền kinh tế 1.000.000 km
2

rất thuận lợi để phát triển ngành nuôi trồng và đánh bắt thủy hải sản. Theo số
liệu thống kê của Tổng cục Thủy sản, tổng diện tích nuôi tôm cả nước đã tăng từ
327.194 ha năm 2005 đến 381.728 ha năm 2008. Năm 2011, diện tích nuôi tôm cả
nước đạt 656.425 ha tôm, sản lượng đạt 495.657 tấn, tăng 2,71% về diện tích và
5,48% về sản lượng so với năm 2010. Trong đó, diện tích nuôi tôm sú là 623.377 ha,
đạt sản lượng 319.206 tấn, tôm thẻ chân trắng là 33.049 ha, sản lượng đạt 176.451
tấn [18].
Đồng bằng Sông Cửu Long vẫn là vùng nuôi tôm trọng điểm của cả nước với
diện tích 602.416 ha (bằng 91,8% diện tích cả nước), trong đó diện tích tôm sú là
588.419 ha, tôm thẻ chân trắng là 18.998 ha. Sản lượng thu hoạch đạt 368.983 tấn,
bằng 74,4% sản lượng của cả nước, trong đó, tôm sú là 296.958 tấn, tôm thẻ chân
trắng là 71.025 tấn. Cà Mau là tỉnh có diện tích nuôi tôm lớn nhất với 266.600 ha [18].

Theo như báo cáo, phương pháp nuôi tôm phổ biến hiện nay là theo phương
pháp thâm canh, bán thâm canh và nhiều địa phương đã tiến hành nuôi tôm theo
phương pháp quảng canh cải tiến nhằm nâng cao năng suất và thân thiện hơn với
môi trường [19].
Xuất khẩu tôm của Việt Nam tăng trưởng liên tục hằng năm. Theo Hiệp hội
Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP), tính trung bình trong đầu
những năm 2000, sản lượng tôm đông lạnh xuất khẩu hằng năm đạt khoảng 150.000
tấn, trị giá gần 1tỷ USD. Trong 6 tháng đầu năm 2011, cả nước đã xuất khẩu
101.872 tấn tôm, trị giá 971,109 triệu USD, tăng 16,9% về khối lượng và 35,2% về
giá trị so với cùng kỳ năm 2010 và là nhóm hàng có mức tăng trưởng cao nhất trong
các nhóm hàng thủy sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam. Tính đến tháng 12/2011,
xuất khẩu tôm của Việt Nam đã thu về gần 2,4 tỷ USD, tăng 13,7% so với cùng kỳ
4





năm 2010. Trong đó, tôm sú đạt hơn 1,4 tỷ USD và tôm chân trắng đạt hơn 700
triệu USD [15].
Tôm của Việt Nam đã có mặt trên 70 thị trường ở khắp các châu lục trên thế
giới. Có hơn 50 mặt hàng tôm đông lạnh xuất khẩu, được chế biến dưới nhiều dạng
sản phẩm khác nhau như tươi sống, đông lạnh, các sản phẩm chế biến sẵn, chế biến
ăn liền, các sản phẩm phối chế, các sản phẩm khô, đóng hộp, làm lên mem
chua [20]
Theo Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO), từ nay đến năm 2015, tiêu
thụ thủy sản tính theo đầu người trên toàn cầu sẽ tăng trưởng khoảng 0,8%/năm,
tổng nhu cầu thủy sản và các sản phẩm thủy sản sẽ tăng khoảng 2,1%/năm. Như
vậy, có thể thấy, nhu cầu thủy sản thế giới năm 2012 sẽ tiếp tục tăng so với năm
nay, đó là một điều kiện thuận lợi để các doanh nghiệp thủy sản Việt Nam tiếp tục

đẩy mạnh xuất khẩu trong năm tới, nhất là với các thủy sản nuôi trồng như tôm, cá tra
1.1.2. Sản lượng phế liệu tôm trong chế biến thủy sản
Trong công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu, tỷ lệ cơ cấu các mặt hàng
đông lạnh giáp xác chiếm từ 70 – 80% công suất chế biến. Hằng năm, các nhà máy
chế biến đã thải bỏ một lượng phế liệu giáp xác khá lớn, khoảng 70.000 tấn, riêng ở
tỉnh Khánh Hòa lượng phế liệu này vào khoảng 2.300 tấn/năm [21], trong đó chủ
yếu là phế liệu tôm.
Phế liệu tôm là những thành phần còn lại từ quá trình sản xuất các sản phẩm
tôm đông lạnh xuất khẩu bao gồm đầu, vỏ và đuôi tôm. Ngoài ra, còn có tôm gãy
thân, tôm lột vỏ sai quy cách hoặc tôm bị biến màu. Tùy thuộc vào loài và các biện
pháp xử lý mà lượng phế liệu có thể vượt quá 60% khối lượng sản phẩm [1]. Phần
lớn tôm được đưa vào chế biến dưới dạng đã bóc vỏ, bỏ đầu. Phần đầu thường
chiếm 34 ÷ 35%, phần vỏ, đuôi và chân chiếm 10 ÷ 15% trọng lượng của tôm
nguyên liệu. Tuy nhiên, tỷ lệ này tùy thuộc vào giống loài, giai đoạn sinh trưởng
của chúng. Đối với tôm thẻ, lượng phế liệu đầu tôm chiếm khoảng 28%, vỏ chiếm
9% trọng lượng tôm [6]. Như vậy, tổng lượng phế liệu vỏ đầu tôm thẻ là 37%.
5





Với sản lượng tôm nguyên liệu ngày một gia tăng như hiện nay, lượng phế
liệu tôm do các nhà máy chế biến thủy sản thải ra là không hề nhỏ. Đây sẽ là nguồn
cung cấp nguyên liệu khá dồi dào cho các ngành công nghiệp tận dụng nguồn phế
liệu thủy sản để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị khác.
1.1.3. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của phế liệu tôm
1.1.3.1. Thành phần hóa học của phế liệu tôm [1]
Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu tôm là protein, chitin, canxi
cacbonate, khoáng, sắc tố [3]…trong đó hàm lượng protein chiếm gần tới 50% [4].

Tỷ lệ các thành phần này không ổn định, chúng thay đổi theo giống, loài, đặc điểm
sinh thái, sinh lý… Thành phần chitin và protein trong vỏ tôm thay đổi rất rộng phụ
thuộc vào loài, trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản…của tôm.
- Protein
Protein trong phế liệu tôm thường là loại protein không hòa tan, do đó khó
tách ra khỏi vỏ, tồn tại dưới dạng tự do và dạng phức tạp.
+ Protein ở dạng tự do thường tồn tại trong cơ quan nội tạng và trong các
cơ gắn phần vỏ tôm. Ở phế liệu tôm thì dạng này có nhiều ở phần đầu tôm, đó
là phần thịt đầu còn sót lại [2].
+ Protein ở dạng phức tạp liên kết với chitin, CaCO
3

như một thành phần
thống nhất của vỏ tôm. Đặc biệt là phức hợp protein – astaxanthin trong vỏ tôm
được gọi là hợp chất cartenoprotein, hợp chất này vừa có giá trị dinh dưỡng rất lớn
vừa có những đặc tính sinh học quý của astaxanthin [2].
- Enzyme
Trong đầu tôm chứa một lượng không nhỏ enzyme nội tại, đó là enzyme
protease. Nó tồn tại trong nội tạng nên chủ yếu nằm trong đầu tôm. Hoạt độ enzyme
protease của đầu tôm khoảng 6,5 đv hoạt độ/g tươi. Ngoài ra còn có enzyme
alkaline phosphatease, chitinase, -N-acetyl glucosamidase, lipaza, tyrozinaza.
- Chitin
Tồn tại dưới dạng liên kết với protein, khoáng và những hợp chất hữu cơ khác.

6

- Khoáng
Trong đầu tôm chứa một lượng muối vô cơ, chủ yếu là canxi cacbonat.
- Sắc tố
Sắc tố trong đầu tôm cũng như vỏ tôm chủ yếu là astaxanthin. Chất này kết
hợp với protein một cách chặt chẽ. Nhờ kiên kết này mà thành phần astaxanthin
trong vỏ được bảo vệ, khi liên kết này bị phá vỡ thì astaxanthin dễ dàng tách ra và
bị oxi hóa thành Astaxin.
- Chất ngấm ra ở đầu tôm
Trymethylamin (TMA), trymethylamin N oxide (TMAO), betain, bazo purin,
các axid amin tự do, urê
- Ngoài ra còn có một lượng đáng kể lipid, một lượng nhỏ photpho.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu tôm Penaeus vannamei
(Trung và cộng sự, 2007) [4]
Chỉ tiêu phân tích Giá trị
Hàm lượng khoáng (%) 24,6 ± 0,8
Hàm lượng chitin (%) 18,3 ± 0,9
Hàm lượng protein (%) 47,4 ± 1,8
Hàm lượng lipid (%) 4,7 ± 0,3
Hàm lượng astaxanthin (%) 130 ± 13,9

Như vậy, phế liệu tôm nhất là đầu tôm là nguồn giàu chitin, protein, giàu
chất dinh dưỡng và nguồn enzyme. Từ kết nghiên cứu cho thấy, hàm lượng protein
trong phế liệu rất lớn. Protein tôm là protein hoàn hảo. Vì vậy việc tận thu protein
này là cần thiết.
1.1.4. Các hướng tận dụng phế liệu tôm
Phế liệu tôm từ các khâu chế biến cần được thu hồi và bảo quản thích hợp.
Do thành phần và tiềm năng sử dụng của các thành phần phế liệu như đầu, vỏ… là
khác nhau nên cần phải thu gom riêng để dễ dàng cho việc tận dụng sản xuất các
chế phẩm khác.
Một số hướng tận dụng phế liệu tôm:

7





1.1.4.1. Sản xuất thức ăn chăn nuôi
Hiện nay ở nước ta đa số sử dụng phế liệu của tôm đông lạnh để sản xuất
thức ăn chăn nuôi. Rất nhiều thức ăn chăn nuôi bán chạy hiện nay có chứa bột tôm
và nó chiếm 30% thành phần thức ăn. Bột tôm được chế biến tốt có chứa axit amin
tương tự như amin trong đậu tương hay trong bột cá. Phế liệu tôm có chất lượng
càng cao thì bột tôm có chất lượng càng cao. Do vậy việc xử lý và chế biến phế liệu
có ý nghĩa rất quan trọng trong việc sản xuất bột tôm có chất lượng cao. Nếu công
nghệ chế biến không phù hợp thì nó cũng ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của sản
phẩm do các chất béo và axit béo thiết yếu sẽ bị ảnh hưởng.
Hiện nay có 2 phương pháp được áp dụng phổ biến trong sản xuất bột tôm là
phương pháp sấy khô và phương pháp ủ xi lô:
- Phương pháp sấy khô bằng nhiệt
Phương pháp có ưu điểm là đơn giản, có thể chế biến nhanh lượng phế liệu
tôm đông lạnh, tính kinh tế cao.
Nhược điểm là chất lượng kém, giá trị dinh dưỡng không cao.
- Phương pháp ủ xi lô
Ở phương pháp này người ta sử dụng axit hữu cơ và vô cơ trong việc ủ nhằm
tăng tác động của enzyme khử trùng và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. Sau
khi ủ tiến hành trung tính bằng các chất kiềm, chất ủ được làm thức ăn chăn nuôi.
Phương pháp này có ưu điểm là chất lượng tốt nhưng giá thành cao và phức tạp.
1.1.4.2. Sản xuất chitin – chitosan và các dẫn xuất khác của chitin
Trong thành phần của vỏ, đầu tôm có chứa một lượng lớn chitin, vì vậy có
thể sử dụng để sản xuất chitin-chitosan, sản xuất chitin-chitosan bao gồm các bước:
tách khoáng, tách protein, deacetyl bằng nồng độ cao. Sản phẩm chitin đem đi thủy

phân bằng NaOH đậm đặc thu chitosan hoặc thủy phân bằng HCl đặc để
thu glucosamine, chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, nông
nghiệp, mỹ phẩm, xây dựng…đặc biệt là trong y học.


8





1.1.4.3. Sản xuất màu Astaxanthin
Trong phần vỏ của phế liệu cũng chứa sắc tố astaxanthin, tuy nó có hàm
lượng nhỏ nhưng giá thành lại cao trên thị trường (2500 USD/kg). Astaxanthin còn
là một carotenoid có tác dụng kích thích tăng trưởng, kháng một số bệnh. Nó là chất
tạo màu nên được sử dụng trong kỹ thuật nuôi trồng thủy sản, thực phẩm, công
nghiệp. Vì hiện nay vấn đề tận dụng Astaxanthin trong công nghiệp chế biến phế
liệu tôm là vấn đề đang được nhiều nước quan tâm.
1.1.4.4. Làm các sản phẩm định hình
Thịt tôm vụn hoặc không đạt tiêu chuẩn có thể được chế biến thành các sản
phẩm định hình như tạo thành hình con tôm hay các hình dạng trang trí như bánh
tròn, viên, khoanh tôm. Bằng cách tạo ra các hình dạng khác nhau, tẩm ướp tẩm gia
vị hay bao bột, người ta có thể làm ra rất nhiều sản phẩm tôm đẹp mắt. Các sản
phẩm này thường được làm chín trong các lò vi sóng.
1.1.4.5. Sản phẩm súp và canh, mắm tôm và gia vị
Ngoài ra từ phế liệu tôm có thể tận dụng để chế biến thành nhiều sản
phẩm khác như đầu tôm sau khi được loại bỏ vỏ có thể chế biến thành mắm tôm và
gia vị, nó cũng được tận dụng làm nguyên liệu tạo mùi cho món súp tôm đặc,
tôm vụn được dùng làm món canh tôm.
1.2. Enzyme protease và quá trình thủy phân protein

1.2.1. Enzyme protease [5]
Protease là enzyme xúc tác thủy phân liên kết peptid (-CO ~ NH-) trong
phân tử polypeptide, protein và các cơ chất tương tự thành các amino acid tự do
hoặc các peptid phân tử thấp [24].
Hiệu suất xúc tác của nó có thể gấp hàng trăm, hàng ngàn hoặc hàng triệu lần
so với các chất xúc tác vô cơ khác. Quan trọng hơn nữa là nó có khả năng xúc tác
cho phản ứng hóa học xảy ra trong điều kiện nhẹ nhàng, nhiệt độ và áp suất bình
thường, pH môi trường gần như pH sinh lý và có khả năng xúc tác đặc hiệu cao đối
với kiểu phản ứng cũng như cơ chất mà nó tác dụng, sản phẩm tạo ra tinh khiết, ít
tạp chất.
9





1.2.1.1. Phân loại protease: có thể căn cứ vào các tiêu chí sau [5]:
- Cơ chế phản ứng của enzyme tham gia.
- pH tối thích cho hoạt động của enzyme như protease acid, protease kiềm,
protease trung tính.
- Nguồn thu các enzyme protease.
- Tính đặc hiệu cơ chất của enzyme.
 Theo phân loại quốc tế các enzyme protease được chia thành 4 nhóm phụ:
 Aminopeptidase: Enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết peptid ở đầu nitơ
của mạch polypeptide.
 Cacboxypeptidase: Xúc tác sự thủy phân liên kết peptid ở đầu cacbon
của mạch polypeptide.
 Dipeptihydrolase: Xúc tác sự thủy phân các dipeptid.
 Proteinaza: Xúc tác sự thủy phân liên kết peptid nối mạch.
 Theo Barett và Donald (1956), protease được phân ra thành 2 nhóm lớn là:

 Endopeptidase: Là các enzyme phân giải các liên kết nằm trong mạch
polypeptide. Chúng là những enzyme được sử dụng nhiều nhất để thủy phân protein
cho tính đặc hiệu rộng hơn.
- Phân nhóm 1: Proteinase – serin là những protease mà trong trung tâm
hoạt động của nó có nhóm (- OH) của axit amin serin. Phân nhóm này gồm các
enzyme như: Trypsin, Chymotrypsin.
- Phân nhóm 2: Proteinase – xistein là protease mà trong trung tâm hoạt
động của nó có nhóm Thiol (-SH) của axit amin xistein. Nhóm này gồm các enzyme
Cathepsin.
- Phân nhóm 3: Proteinase – aspartic là những protease mà trong trung tâm
hoạt động của nó có nhóm cacboxyl (-COOH) của aspartic như enzyme Pepsin.
- Phân nhóm 4: Protease – kim loại. Đây là những protease mà trong trung
tâm hoạt động của nó có ion kim loại. Enzyme này hoạt động trong môi truờng
trung tính. Ví dụ như Collagenase.
10





 Exopeptidase (peptidase): Là các enzyme không có khả năng thủy phân
liên kết peptid ngoài cùng của chuỗi polypeptide hoặc đầu amin, hoặc đầu cacboxyl
để lần lượt giải phóng ra các axit amin tự do ra khỏi chuỗi polypeptide. Vì vậy,
chúng còn được gọi là aminopeptidase hoặc cacboxypeptidase. Ngoài ra, những
exopeptidase còn có thể liên kết với các endopeptidase để thực hiện một sự thủy
phân phức tạp hơn.
1.2.1.2. Nguồn thu nhận protease: chủ yếu từ 3 nguồn cơ bản sau [5]:
 Từ động vật: enzyme đuợc tách ra từ các mô như: tụy tạng, dạ dày, ruột
và nội tạng của một số loài thủy sản (mực, cá…) thường là trypsin, pepsin,
chymotrypsin, cathepsin…

 Từ thực vật: có thể thu nhận được papain từ đu đủ, bromelain từ thân, lá,
vỏ dứa.
 Từ vi sinh vật: cũng là nguồn thu nhận enzyme rất phong phú, thường là
các loài aspergillus, bacillus, clostridium, streptomyces và một số loài nấm men.
 Trong các nguồn nguyên liệu này thì vi sinh vật là nguồn thích hợp cho
việc sản xuất enzyme ở quy mô công nghiệp vì nó có những ưu điểm sau:
- Có thể chủ động trong quá trình sản xuất.
- Chu kỳ phát triển của vi sinh vật ngắn, do đó có thể sản xuất enzyme từ vi
sinh vật trong thời gian ngắn từ 36 ÷ 60h.
- Có thể định hướng việc tổng hợp enzyme ở vi sinh vật theo hướng sản
xuất chọn lọc enzyme với số lượng lớn.
- Giá thành các chế phẩm enzyme từ vi sinh vật thấp hơn so với các nguồn
khác vì môi trường nuôi cấy vi sinh vật tương đối đơn giản, rẻ tiền.
Do những đặc điểm này mà ngày nay việc nghiên cứu ứng dụng enzyme
trong đời sống mang nhiều ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
1.2.1.3. Cơ chế tác dụng của protease [5]
Enzyme là chất xúc tác sinh học mang bản chất là protein có tính đặc hiệu
cao, nó có khả năng tương tác lên các liên kết peptid (-CO-NH-) trong phân tử
protein và cơ chất tương tự, làm cho các liên kết này bị suy yếu và dễ dàng bị đứt ra
11





khi có yếu tố nước tham gia. Thông thường enzyme tác dụng và chuyển hóa cơ chất
phải 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
lượng thấp, các liên kết yếu tạo thành giữa enzyme và cơ chất trong phức hợp ES là

tương tác tĩnh điện, liên kết Hydrogen, liên kết Vandecvan.
Giai đoạn 2: Là giai đoạn tạo phức chất hoạt hóa xảy ra sự biến đổi cơ chất,
dưới tác dụng của một số nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme làm
cho cơ chất từ chỗ 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 enzyme được
giải phóng ra dưới dạng tự do nhưu ban đầu.


Hình 1.1. Phản ứng thủy phân xúc tác bởi protease
Trong đó: P và P
+
biểu thị kết quả các peptid có kích thước khác nhau được tách ra.
Cách tác động: Endoprotease tiến hành tách các liên kết peptid ở bên trong
của nhánh polypeptide, trong khi exopeptidase tách rời các axit amin ở vị trí đầu
tiên và cuối cùng của nhánh polypeptide.
1.2.1.4. Hoạt độ enzyme [5]
Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzyme là số đơn vị enzyme/1mg protein
(UI/mg) cũng có thể 1g chế phẩm hoặc 1 ml dung dịch enzyme.
Thông thường hàm lượng protein được xác định bằng nhiều phương pháp.
Khi đã biết khối lượng phân tử của enzyme thì có thể tính hoạt độ phân tử.
Công thức tính hoạt độ:



a*b*c
t
X =
E + S ES EP + H – P
+

E + P – OH + H – P
+

H
2
O

12





Trong đó,
a: nồng độ tyrosine (µmol/ml)
b: độ pha loãng của dịch enzyme
c: thể tích của dịch thu được để đo (ml)
t: thời gian xảy ra phản ứng (phút)
1.2.1.5. Enzyme Alcalase
Enzyme Alcalase là một loại enzyme endoprotease có hoạt độ cao, thu được
từ Bacillus licheniformis. Đây là enzyme được phân tách và tinh sạch từ nguồn vi
sinh vật. Sử dụng enzyme Alcalase cho phép điều chỉnh dễ dàng độ thủy phân, tính
toán được lượng base yêu cầu để duy trì pH không đổi trong suốt quá trình thủy
phân. Chọn enzyme này cũng dựa trên đặc trưng của nó cho khả năng không hút
nước của các axit amin vào giai đoạn cuối, dẫn đến sản phẩm thủy phân không có vị
đắng (Adler-Nissen, 1986), đồng thời sản phẩm có sự cân bằng tốt các axit amin
thiết yếu (Kristinsson và Rasco, 2000).
Nhiệt độ bảo quản tốt nhất là 0÷10
o
C.

Điều kiện hoạt động tối ưu cho enzyme Alcalase AF 2.4 L: pH = 8
Nhiệt độ: 50 ÷ 60
o
C (122 ÷ 1400F)
DH (%) tối đa 15 ÷ 25.
Để kiểm soát đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân thì nên dừng phản
ứng enzyme gần với DH % xác định. Tất cả protease có thể bị bất hoạt bằng cách
xử lý nhiệt ở 85
o
C, thời gian 10 phút hoặc protease Alcalase bị bất hoạt tại pH = 4
hay thấp hơn trong khoảng 30 phút. Phản ứng có thể dừng tức thời bằng cách thêm
vào các acid thích hợp như: acid hydrochloric, phosphoric, malic, lactic, acetic.
Tăng nhiệt độ tức thời khó đạt được dưới các điều kiện công nghiệp và nó có thể
khó để kiểm soát DH % do sự thủy phân vẫn tiếp tục trong suốt giai đoạn bất hoạt.
1.2.1.6. Hệ enzyme protease của tôm
Sự tiêu hóa và trao đổi chất protein, các hợp chất nitơ khác giữa các loài giáp
xác khác nhau rất nhiều. Các enzyme tiêu hóa đặc biệt là enzyme tiêu hóa protein ở
giáp xác nói chung và của tôm nói riêng khá giống với enzyme có trong dạ dày của
13





cá. Protease ở tôm không có dạng pepsin, chủ yếu ở dạng trypsin và có khả năng
hoạt động rất cao. Ngoài ra, còn có enzyme chymotrypsin, actacine. Qua một số
nghiên cứu của một số tác giả cho thấy enzyme từ tôm nói chung là các protein
kiềm tính. Các enzyme này có tính chất chung của enzyme:
- Hòa tan trong nước, dung dịch nước muối và một số dung môi hữu cơ nên
dựa vào tính chất này để tách chiết chúng.

- Bị kết tủa thuận nghịch bởi một số muối trung hòa, ethanol aceton để thu
chế phẩm enzyme.
- Hoạt tính của enzyme có thể tăng hay giảm dưới tác dụng của các chất
hoạt hóa hoặc chất ức chế.
- Độ hoạt động của enzyme chịu ảnh hưởng lớn bởi các yếu tố: nhiệt độ,
pH môi trường.
Protease của tôm cũng như các loài động vật thủy sản khác là các enzyme
nội bào, tập trung nhiều nhất ở cơ quan tiêu hóa đến nội tạng và cơ thịt. Do đặc
điểm hệ tiêu hóa nội tạng của tôm nằm ở phần đầu nên hệ enzyme tập trung nhiều
nhất ở phần đầu.
- Trypsin: Có trong dịch vị tụy tạng, khả năng tác dụng của trypsin khá
mạnh với các loại protein có phân tử lượng thấp ở các liên kết peptid. Trypsin từ
ruột tôm có pH thích hợp là 7,8 ở 38
o
C.
- Peptidase, ereptase và các loại khác: Tham gia thủy phân liên kết peptid
và các polypeptide. Khả năng tác dụng cũng như tính đặc hiệu của enzyme này phụ
thuộc vào bản chất của các nhóm nằm liền kề bên mối liên kết peptid.
- Cacbonhydrase: Enzyme này xúc tác thủy phân các glucid và glucozit.
Ngoài ra, trong đầu tôm có chứa enzyme tiêu hóa chymotrypsin [11] được
sử dụng trong điều trị ung thư, ngoài ra trong vỏ tôm còn có một số enzyme
khác như alkaline photphatase, deacetylase, chitinase, β-N-acetylglucosamidase
[1] cũng được ứng dụng nhiều trong thực tế.
Đa số các enzyme nội tại trong phế liệu tôm là các enzyme có khả năng xúc
tác cho các phản ứng thủy phân cắt mạch protein, cho nên khi tiến hành quá trình
thủy phân protein trên đầu tôm cũng cần quan tâm đến enzyme nội tại này.

14

1.2.2. Quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease
1.2.2.1. Protein thủy phân [7], [8]
Protein là một chuỗi polymer dài, mà bao gồm các nhóm amino gắn với nhau
bởi các liên peptid. Phản ứng liên quan tới việc phá vỡ chuỗi các nhóm amino này
thành các mạch, nhánh nhỏ hơn sử dụng nước được gọi là sự thủy phân protein.
H
2
N – CH – CO – NH – CH – CO – … – NH – CH – COOH + (n-1) H
2
O

R
1
R
2
R
n

enzyme
H
2
N – CH – COOH + H
2
N – CH – COOH +…+ H
2
N – CH -
COOH

R
1
R
2
R
n

Trong môi trường nước, sự thủy phân protein sẽ xảy ra như trong hình 1.1







Hình 1.2. Phản ứng thủy phân protein
Trong suốt quá trình phản ứng, liên kết peptid sẽ được tách ra do sự tấn công
nuclephilic bởi phân tử nước, tạo thành axit cacboxylic và amin. Nhóm cacboxyl và
nhóm amino tự do hình thành sau quá trình thủy phân sẽ nhiều hơn hay ít ion hóa
hơn, phụ thuộc vào pH của phản ứng thủy phân. Từ đây sẽ hình thành anion
RCOOH- và cation R-NH
3
+.
– C – C – N – C – + H – O – H – C – C – OH + H – N – C
H O

H O H
H

R
1
H R
2
R
1
H R
2

Protein Nước Axit cacboxylic
Nucleo
philic
15





Theo Alder – Nissen, thêm nước vào trong quá trình thủy phân protein có
liên quan đến sự tấn công nucleophilic, các nhóm amino tự do (-NH
2
) có thể cũng
hoạt động như nucleophilic phản ứng trực tiếp với protein để tách các liên kết
peptid. Phản ứng này cũng được xem như sự vận chuyển các peptid sinh ra anion
RCOOH- và cation R-NH
3
+. Vì vậy trong quá trình thủy phân protein, các nhóm
amino tự do hình thành hỗ trợ cho sự phá vỡ, cắt mạch protein. Sự thủy phân
protein xảy ra rất chậm ở điều kiện bình thường như pH trung tính và nhiệt độ
phòng. Sử dụng enzyme chắc chắn sẽ thúc đẩy phản ứng thủy phân, dẫn tới việc cắt

mạch chuỗi peptid triệt để hơn, hình thành nhiều phân tử nhỏ hơn như axit amin.
Enzyme mà xúc tác cho phản ứng thủy phân protein là protease hay proteinase.
Quá trình thủy phân diễn ra như sau:

Enzyme enzyme enzyme
Protein polypeptide peptid axit amin
H
2
O H
2
O H
2
O
Do vậy, tùy thuộc vào mức độ thủy phân, thời gian thủy phân và mục đích
thủy phân mà người ta có thể thu được peptid hay axit amin.
Các đặc tính của protein thủy phân được đánh giá thông qua độ thủy phân và
cấu trúc của peptid tạo thành. Điều này phụ thuộc vào tính chất tự nhiên của protein
và tính đặc hiệu của enzyme sử dụng, cũng như việc kiểm soát các thông số của quá
trình thủy phân như nhiệt độ, thời gian, pH…Giá trị dinh dưỡng của protein thường
được giữ nguyên hay tăng lên bởi enzyme thủy phân, khi mà tiến hành dưới các
điều kiện phản ứng nhẹ nhàng. Protein bị cắt mạch thành các đơn vị nhỏ hơn như
peptid hay acid amin.
Tỷ lệ giữa enzyme và cơ chất xác định tốc độ thủy phân, ban đầu tốc độ thủy
phân là cao nhất sau đó giảm dần theo thời gian. Phản ứng thủy phân tạm dừng khi
không còn nhiều liên kết peptid sẵn có cho enzyme. Độ thủy phân tối đa có thể đạt
được phụ thuộc vào tính chất tự nhiên của protein và đặc trưng cả enzyme.

16

1.2.2.2. Phương pháp sản xuất protein thủy phân [9]
Để sản xuất protein thủy phân người ta thường sử dụng hệ enzyme có sẵn
trong nguyên liệu hoặc bổ sung enzyme để thủy phân protein thành các phần peptid,
axit amin và thu hồi chúng. Trong đó, có hai cách làm, là ủ xi lô và bổ sung enzyme
protease.
- Phương pháp ủ xi lô: thủy phân nguyên liệu nhờ các enzyme có sẵn trong
nguyên liệu, ngoài ra còn có sự hỗ trợ của acid hữu cơ được bổ sung vào. Chất
lượng của protein thu được theo phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào hàm
lượng các axit amin.
Trong vài giờ đầu của quá trình thủy phân, lượng axit amin thiết yếu tăng lên.
Tuy nhiên không nên kéo dài giai đoạn thủy phân vì khi đã đạt đến hiệu suất tối đa
mà tiếp tục thủy phân trong môi trường axit sẽ làm giảm hiệu suất các axit amin
thiết yếu. Phương pháp này có nhược điểm là giảm hiệu suất của các axit amin thiết
yếu. Tuy nhiên ưu điểm của phương pháp là tận dụng được các enzyme protease có
sẵn trong bản thân nguyên liệu, phương pháp đơn giản, không sử dụng máy móc,
thiết bị phức tạp nên dễ thực hiện.
- Phương pháp bổ sung enzyme protease: cũng giống như phương pháp ủ xi
lô là lợi dụng hoạt động thủy phân protein của protese để thu hồi protein. Tuy nhiên,
để giảm thời gian thủy phân người ta bổ sung enzyme protease với hàm lượng nhất
định để đẩy tốc độ phản ứng thủy phân.
Ngoài ra, người ta còn dùng phương pháp thủy phân bằng axit, kiềm người ta
thường dùng axit HCl 6N dư ở nhiệt độ 100 – 120
o
C trong khoảng 24 giờ. Sản
phẩm thu được chủ yếu là các axit amin tự do ở dạng hydrogenclograte. Và người ta
cũng có thể thu được axit amin bằng cách thủy phân với NaOH, bằng cách đun
nóng trong nhiều giờ. Sản phẩm thu được hầu hết là các axit amin nhưng đều bị

racemic hóa.
1.2.2.3. Giá trị dinh dưỡng và hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein [9]
Thành phần của protein thủy phân gồm các peptid và các axit amin khi sự
phân giải protein được gây ra bởi protease nội tại và enzyme bổ sung. Nó dường
17





như là thành phần ứng dụng khoa học dinh dưỡng của protein thủy phân không tinh
chế, nó có thể giúp ích chút ít hơn peptid tinh chế từ sự hút của oligopeptid được
tăng lên sự do có mặt của nó đường và axit amin.
Peptid từ thực phẩm được coi là hợp chất an toàn và có lợi cho sức khỏe,
chúng có cấu trúc đơn giản, có nhiều tính chất ổn định. Chúng có giá trị dinh dưỡng
cao và nhiều chức năng sinh học như chống tăng huyết áp, điều hòa miễn
dịch…[10] trong đó có chức năng chống oxi hóa. Có sự ức chế quá trình peroxid
lipid, lọc sạch các gốc tự do và kiềm hãm sự chuyển đổi ion kim loại của các peptid
chống oxi hóa. Khả năng chống oxi hóa của các peptid có liên quan tới kết cấu của
chúng, cấu trúc và tính không ưa nước. Sự hiện diện ở vị trí thích hợp của các axit
amin cấu thành các peptid trong chuỗi peptid giữ một vai trò quan trọng trong chức
năng chống oxi hóa của peptid. Liên kết peptid phản ánh cấu trúc rõ ràng, cụ thể của
peptid, đồng thời cũng được khẳng định là có ảnh hưởng đến phạm vi chất chống
oxi hóa của peptid. Khối lượng phân tử của peptid cũng ảnh hưởng đến hoạt động
chống oxi hóa của nó, peptid có khối lượng phân tử trong khoảng 500 – 1500 Da là
có hoạt động chống oxi hóa tốt nhất.
1.2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein [5], [7]
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Bản chất của enzyme là protein nên khi tăng hay giảm nhiệt độ thường ảnh
hưởng tới hoạt tính của enzyme và enzyme chỉ thể hiện hoạt tính cao nhất ở một

giới hạn nhiệt độ nhất định. Thông thường đối với đa số enzyme thì nhiệt độ thích
hợp nằm trong khoảng 40 ÷ 50
o
C và nhiệt độ lớn hơn 70
o
C đa số enzyme bị bất hoạt.
Do vậy, nhiệt độ 70
o
C gọi là nhiệt độ tới hạn của enzyme.
Trong khoảng nhiệt độ thích hợp cho hoạt độ của enzyme, nếu nhiệt độ tăng
10
o
C thì tốc độ thủy phân của enzyme tăng từ 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.
b. Ảnh hưởng của pH
Enzyme rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH. Mỗi enzyme chỉ hoạt động ở
một vùng pH nhất định gọi là pH tối thích. pH tối thích của đa số enzyme nằm trong