Đánh giá khả năng sử dụng một số protease thương mại để thu hồi protein trên đầu tôm thẻ chân trắng

1

LỜI CẢM ƠN
Em xin cám ơn sự giảng dạy tận tình của các thầy các cô ở Viện Công nghệ
sinh học và Môi trƣờng nói riêng và các thầy cô giáo ở trƣờng Đại học Nha Trang nói
chung. Các thầy cô đã tận tình chỉ dạy cho chúng em không chỉ tri thức mà còn là
cách cách để tiếp cận, thu nhận tri thức và cả kinh nghiệm sống quý báu. Chính những
điều này đã, đang và sẽ là hành trang quý giá nhất để em khi rời nhà trƣờng có thể
vững tin bƣớc vào cuộc hành trình gian nan nhất.
Để hoàn thành khóa luận này, em chân thành cảm ơn:
- Các thầy cô Viện Công nghệ sinh học và Môi trƣờng đã truyền đạt và
hƣớng dẫn cho em những kiến thức bổ ích nhất trong suốt những năm học qua.
- Th.S Ngô Thị Hoài Dƣơng và Th.S Nguyễn Thị Kim Cúc, đã giúp đỡ,
hƣớng dẫn tận tình, chỉ bảo và sửa chữa những sai sót trong suốt quá trình làm đề tài
tốt nghiệp, cũng nhƣ bài báo cáo để em có thể hoàn thành đề tài tốt.
- Các thầy cô quản lý ở các phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học, phòng
Sắc ký và phòng thí nghiệm của khoa chế biến đã tạo điều kiện làm việc thuận lợi
nhất cho em trong quá trình thực hiện đề tài.
- Các anh chị và các bạn cùng làm việc ở phòng thí nghiệm đã quan tâm
giúp đỡ, và chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Trong quá trình làm đề tài có những hạn chế về thời gian cũng nhƣ kinh
nghiệm thực tế chƣa có nhiều nên không tránh khỏi những thiếu xót và sai lầm. Em
kính mong nhận đƣợc sự chỉ bảo của các thầy cô để có thể hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp này.
Cuối cùng em xin kính chúc các quý thầy cô, các anh chị và các bạn sức khỏe
để công tác tốt, vui vẻ, và thành đạt hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn!
2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 2
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG 2
1.1.1. Cấu tạo và thành phần khối lƣợng của tôm 2
1.1.2. Thành phần hóa học của tôm 2
1.2. TÌNH HÌNH KHAI THÁC, NUÔI TRỒNG VÀ CHẾ BIẾN TÔM 4
1.3. TỔNG QUAN VỀ ENZYME PROTEASE 4
1.3.1. Giới thiệu chung 4
1.3.2. Phân loại protease 7
1.3.3. Nguồn thu nhận protein. 8
1.3.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng của enzyme 9
1.3.5. Các loại enzyme thƣơng mại 11
1.4. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 12
1.4.1. Các nghiên cứu ở Việt Nam 12
1.4.2. Các nghiên cứu trên thế giới 13
1.5. ỨNG DỤNG CỦA PROTEASE 13
CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 16
2.1.1. Đầu tôm thẻ chân trắng 16
2.1.2. Enzyme 16
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghệm tổng quát 16
2.2.2. Xử lý đầu tôm 18
2.2.3. Thủy phân dịch xay 19
2.2.4. Phƣơng pháp phân tích và đánh giá 20
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26
3

3.1. ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP DỊCH 26
3.1.1. Đặc trƣng tính chất của hỗn hợp dịch sau khi khử khoáng 26

3.1.2. Đặc trƣng tính chất của hỗn hợp dịch xay trƣớc khi thủy phân 26
3.2. Phân tích ảnh hƣởng của cs yếu tố đến hoạt động của từng enzyme 27
3.2.1. Phân tích ảnh hƣởng của các yếu tố đến hoạt động của enzyme Alcalase 27
3.2.2. Phân tích ảnh hƣởng của các yếu tố đến hoạt động của enzyme Pepsin 38
3.2.3. Phân tích ảnh hƣởng của các yếu tố đến hoạt động của enzyme Protamex 53
3.2.4. Phân tích ảnh hƣởng của các yếu tố đến hoạt động của enzyme Flavozyme 65
3.3. So sánh ảnh hƣởng của bốn loại enzyme 79
3.3.1. So sánh ảnh hƣởng của bốn loại enzyme đến hàm lƣợng protein hòa tan tạo thành sau
khi thủy phân 79
3.3.2. So sánh ảnh hƣởng của bốn loại enzyme đến nồng độ DPPH bị khử của dịch sau khi
thủy phân 81
3.3.3. So sánh ảnh hƣởng của bốn loại enzyme đến chỉ số tổng năng lực khử của dịch sau
khi thủy phân 82
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 83
PHỤ LỤC 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90








4



DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Điều kiện thủy phân của các enzyme 20
Bảng 3.1: Đặc trƣng tính chất của dung dịch khử khoáng 26
Bảng 3.2: Đặc trƣng tính chất của dịch thịt xay nhồi (dịch trƣớc khi thủy phân) 26
Bảng 3.3: ANOVA của các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng protein hòa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Alcalase 28
Bảng 3.4: ANOVA của các yếu tố ảnh hƣởng đến nồng độ DPPH bị khử tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Alcalase 31
Bảng 3.5: ANOVA của các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng protein hòa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Pepsin 39
Bảng 3.6: ANOVA của các yếu tố ảnh hƣởng đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình thủy
phân bằng enzyme Pepsin 46
Bảng 3.7: ANOVA của các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng protein trong quá trình thủy
phân bằng enzyme Protamex 54
Bảng 3.8: ANOVA của các yếu tố ảnh hƣởng đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình thủy
phân bằng enzyme Protamex 60
Bảng 3.9: ANOVA của các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng protein hòa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Flavourzyme 66
Bảng 3.10: ANOVA của các yếu tố ảnh hƣởng đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Flavourzyme 74
Bảng 3.11: Ảnh hƣởng của enzyme Alcalase đến quá trình thủy phân 88
Bảng 3.12: Ảnh hƣởng của enzyme Pepsin đến quá trình thủy phân 88
Bảng 3.13: Ảnh hƣởng của enzyme Protamex đến quá trình thủy phân 89
Bảng 3.14: Ảnh hƣởng của enzyme Flavourzyme đến quá trình thủy phân 89
5





DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Phân loại Protease 7
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 17
Hình 2.2: Quy trình khử khoáng 17
Hình 2.3: Quy trình thủy phân với các loại enzyme 19
Hình 3.1: Ảnh hƣởng của các yếu tố đến hàm lƣợng protein hòa tan trong quy trình thủy
phân bằng enzyme Alcalase. 27
Hình 3.2: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian đến hàm lƣợng protein hòa tan ở điều
kiện pH=8, %Enzyme=0.125% 29
Hình 3.3: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian đến hàm lƣợng protein hòa tan khi tăng
pH và giảm pH. 29
Hình 3.4: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian đến hàm lƣợng protein hòa tan khi tăng
tỷ lệ enzyme và giảm tỷ lệ enzyme 30
Hình 3.5: Ảnh hƣởng của các yếu tố thủy phân đến nồng DPPH bị khử của dịch thủy phân
bằng Alcalase 30
Hình 3.6: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của yếu tố pH đến nồng độ DPPH bị khử của dịch
thủy phân bằng Alcalase ở điều kiện %Enzyme=0.125%, thời gian=5h. 32
Hình 3.7: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của yếu tố pH đến nồng độ DPPH bị khử của dịch
thủy phân bằng Alcalase khi tăng và giảm %Enzyme. 33
Hình 3.8: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của yếu tố pH đến nồng độ DPPH bị khử của dịch
thủy phân bằng Alcalase khi tăng và giảm thời gian. 33
6

Hình 3.9: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của yếu tố thời gian đối với nồng độ DPPH bị khử khi
thủy phân bằng enzyme Alcalase ở pH=8, %Enzyme=0.125 34
Hình 3.10: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của yếu tố thời gian đối với nồng độ DPPH bị khử
khi thủy phân bằng enzyme Alcalase khi tăng và giảm %Enzyme 35
Hình 3.11: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của yếu tố thời gian đối với nồng độ DPPH bị khử
khi thủy phân bằng enzyme Alcalase khi tăng và giảm pH 35
Hình 3.12: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố AB đến nồng độ DPPH bị khử khi

thủy phân bằng enzyme Alcalase khi thời gian=5h 36
Hình 3.13: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố AB đến nồng độ DPPH bị khử khi
thủy phân bằng enzyme Alcalase khi tăng thời gian 37
Hình 3.14: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố AB đến nồng độ DPPH bị khử khi
thủy phân bằng enzyme Alcalase khi giảm thời gian. 37
Hình 3.15: Ảnh hƣởng của các yếu tố đến khả năng thủy phân của enzyme Pepsin 39
Hình 3.16: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của pH đến hàm lƣợng protein trong quá trình thủy
phân băng enzyme Pepsin với %Enzyme=0.125%, thời gian 5h. 40
Hình 3.17: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của pH đến hàm lƣợng protein trong quá trình thủy
phân băng enzyme Pepsinkhi tăng và giảm %Enzyme. 41
Hình 3.18: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của pH đến hàm lƣợng protein trong quá trình thủy
phân băng enzyme Pepsin khi tăng và giảm thời gian. 41
Hình 3.19: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên hàm lƣợng protein tạo thành trong
quá trình thủy phân bằng enzyme Pepsin. 42
Hình 3.20: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên hàm lƣợng protein tạo thành trong
quá trình thủy phân bằng enzyme Pepsin khi tăng và giảm pH. 42
Hình 3.21: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên hàm lƣợng protein tạo thành trong
quá trình thủy phân bằng enzyme Pepsin khi tăng và giảm %Enzyme. 43
Hình 3.22: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố BC lên hàm lƣợng protein trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Pepsin ở pH=3. 44
7

Hình 3.23: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố BC lên hàm lƣợng protein trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Pepsin khi tăng pH 44
Hình 3.24: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố BC lên hàm lƣợng protein trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Pepsin khi giảm pH 45
Hình 3.25: Ảnh hƣởng của các yếu tố đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình thủy phân
bằng enzyme Pepsin 45
Hình 3.26: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của pH đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Pepsin ở %Enzyme=0.125, thời gian=5h 47

Hình 3.27: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của pH đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Pepsin khi tăng và giảm%Enzyme 47
Hình 3.28: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của pH đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Pepsin khi tăng và giảm thời gian 48
Hình 3.29: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên nồng độ DPPH bị khử trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Pepsin ở pH=3, %Enzyme=0.125 49
Hình 3.30: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên nồng độ DPPH bị khử trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Pepsin khi tăng và giảm pH 49
Hình 3.31: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên nồng độ DPPH bị khử trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Pepsin khi tăng và giảm %Enzyme 50
Hình 3.32: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố pH và thời gian đến nồng độ DPPH bị
khử trong quá trình thủy phân bằng Pepsin với %Enzyme=0.125 50
Hình 3.33: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố pH và thời gian đến nồng độ DPPH bị
khử trong quá trình thủy phân bằng Pepsin tăng và giảm %Enzyme 51
Hình 3.34: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố tỷ lệ enzyme và thời gian đến nồng độ
DPPH bị khử trong quá trình thủy phân bằng enzyme Pepsin với pH=3. 52
Hình 3.35: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của hai yếu tố tỷ lệ enzyme và thời gian đến nồng độ
DPPH bị khử trong quá trình thủy phân bằng enzyme Pepsin khi tăng và giảm pH 53
Hình 3.36: Ảnh hƣởng của các yếu tố đến hàm lƣợng protein hình thành trong quá trình thủy
phân bằng enzyme Protamex. 53
8

Hình 3.37: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của %Enzyme lên khả năng thủy phân của enzyme
Protamex ở pH=8, thời gian=5h 55
Hình 3.38: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của %Enzyme lên khả năng thủy phân của enzyme
Protamex khi tăng và giảm pH 55
Hình 3.39: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của %Enzyme lên khả năng thủy phân của enzyme
Protamex khi tăng và giảm thời gian 56
Hình 3.40: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng thủy phân của enzyme
Protamex ở pH=8, %Enzyme=0.125% 57

Hình 3.41: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng thủy phân của enzyme
Protamex khi tăng và giảm pH 57
Hình 3.42: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng thủy phân của enzyme
Protamex khi tăng và giảm %Enzyme 58
Hình 3.43: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme và thời gian lên khả năng thủ
y phân của enzyme Protamex ở pH=8 58
Hình 3.44: Mô hình biểu đồ ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme và thời gian lên khả năng thủy phân
của enzyme Protamex khi tăng và giảm pH 59
Hình 3.45: Ảnh hƣởng của các yếu tố đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình thủy phân
bằng enzyme Protamex 60
Hình 3.46: Ảnh hƣởng của thời gian đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình thủy phân
bằng enzyme Protamex ở pH=8, %Enzyme=0.125% 61
Hình 3.47: Ảnh hƣởng của thời gian đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình thủy phân
bằng enzyme Protamex khi tăng hoặc giảm pH 62
Hình 3.48: Ảnh hƣởng của thời gian đến nồng độ DPPH bị khử trong quá trình thủy phân
bằng enzyme Protamex khi tăng hoặc giảm %Enzyme 62
Hình 3.49: Ảnh hƣởng của hai yếu tố pH và thời gian đến nồng độ DPPH bị khử trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Protamex ở %Enzyme=0.125% 63
Hình 3.50: Ảnh hƣởng của hai yếu tố pH và thời gian đến nồng độ DPPH bị khử trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Protamex tăng %Enzyme 64
9

Hình 3.51: Ảnh hƣởng của hai yếu tố pH và thời gian đến nồng độ DPPH bị khử trong quá
trình thủy phân bằng enzyme Protamex khi giảm %Enzyme 64
Hình 3.52: Ảnh hƣởng của các yếu tố đến hàm lƣợng protein hoa tan trong quá trình thủy
phân bằng enzyme Flavourzyme. 65
Hình 3.53: Ảnh hƣởng của yếu tố pH đến hàm lƣợng protein hoa tan trong quá trình thủy
phân bằng enzyme Flavozyme ở %Enzyme=0,125, thời gian=5h 67
Hình 3.54: Ảnh hƣởng của yếu tố pH đến hàm lƣợng protein hoa tan trong quá trình thủy
phân bằng enzyme Flavozyme khi tăng và giảm %Enzyme 67

Hình 3.55: Ảnh hƣởng của yếu tố pH đến hàm lƣợng protein hoa tan trong quá trình thủy
phân bằng enzyme Flavozyme khi tăng và giảm %Enzyme 68
Hình 3.56: Ảnh hƣởng của yếu tố enzyme đến hàm lƣợng protein hoa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Flavozyme ở pH=6,5, thời gian=5h 68
Hình 3.57: Ảnh hƣởng của yếu tố enzyme đến hàm lƣợng protein hoa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Flavozyme khi tăng và giảm pH 69
Hình 3.58: Ảnh hƣởng của yếu tố enzyme đến hàm lƣợng protein hòa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Flavozyme khi tăng và giảm thời gian 69
Hình 3.59: Ảnh hƣởng của yếu tố thời gian đến hàm lƣợng protein hòa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Flavozyme ở pH=6,5, %Enzyme=0,125% 70
Hình 3.60: Ảnh hƣởng của yếu tố thời gian đến hàm lƣợng protein hòa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Flavozyme tăng và giảm pH 70
Hình 3.61: Ảnh hƣởng của yếu tố thời gian đến hàm lƣợng protein hòa tan trong quá trình
thủy phân bằng enzyme Flavozyme tăng và giảm pH 71
Hình 3.62: Ảnh hƣởng của cả hai yếu tố %Enzyme và thời gian đến hàm lƣợng protein hòa
tan trong quá trình thủy phân bằng enzyme Flavozyme khi pH=6. 71
Hình 3.63: Ảnh hƣởng của cả hai yếu tố %Enzyme và thời gian đến hàm lƣợng protein hòa
tan trong quá trình thủy phân bằng enzyme Flavozyme khi tăng pH 72
Hình 3.64: Ảnh hƣởng của cả hai yếu tố %Enzyme và thời gian đến hàm lƣợng protein hòa
tan trong quá trình thủy phân bằng enzyme Flavozyme khi giảm pH 72
10

Hình 3.65: Ảnh hƣởng của các yếu tố đến nồng độ DPPH bị khử trong quy trình thủy phân
bằng enzyme Flavourzyme 73
Hình 3.66: Ảnh hƣởng của yếu tố pH đến nồng độ DPPH bị khử trong quy trình thủy phân
bằng enzyme Flavourzyme tại %Enzyme=0,125%, thời gian=5h 75
Hình 3.67: Ảnh hƣởng của yếu tố pH đến nồng độ DPPH bị khử trong quy trình thủy phân
bằng enzyme Flavourzyme khi tăng và giảm %Enzyme 75
Hình 3.68: Ảnh hƣởng của yếu tố pH đến nồng độ DPPH bị khử trong quy trình thủy phân
bằng enzyme Flavourzyme khi tăng và giảm thời gian 76

Hình 3.69: Ảnh hƣởng của yếu tố %Enzyme đến nồng độ DPPH bị khử trong quy trình thủy
phân bằng enzyme Flavourzyme ở pH=6,5, thời gian=5h 76
Hình 3.70: Ảnh hƣởng của yếu tố %Enzyme đến nồng độ DPPH bị khử trong quy trình thủy
phân bằng enzyme Flavourzyme tăng và giảm pH 77
Hình 3.71: Ảnh hƣởng của yếu tố %Enzyme đến nồng độ DPPH bị khử trong quy trình thủy
phân bằng enzyme Flavourzyme tăng và giảm thời gian 77
Hình 3.72: Ảnh hƣởng của cả hai yếu tố pH và %Enzyme đến nồng độ DPPH bị khử trong
quy trình thủy phân bằng enzyme Flavozyme ở thời gian=5h 78
Hình 3.73: Ảnh hƣởng của cả hai yếu tố pH và %Enzyme đến nồng độ DPPH bị khử trong
quy trình thủy phân bằng enzyme Flavozyme tăng và giảm thời gian 78
Hình 3.74: Biểu đồ so sánh ảnh hƣởng của 4 loại enzyme lên hàm lƣợng protein hòa tan tạo
thành sau khi thủy phân 80
Hình 3.75: Biểu đồ so sánh ảnh hƣởng của 4 loại enzyme lên nồng độ DPPH bị khử của dịch
sau khi thủy phân 81
Hình 3.76: Biểu đồ so sánh ảnh hƣởng của 4 loại enzyme lên chỉ số OD của pp tổng năng
lực khử trong quy trình thủy phân 82


MỞ ĐẦU

11

Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đã trở thành mối lo ngại hàng đầu của các quốc
gia trên thế giới, mà nguyên nhân chủ yếu là do chất thải từ các ngành công nghiệp đặc biệt
là ngành công nghiệp chế biến thủy sản. Ở nƣớc ta, sự phát triển nhanh và mạnh của ngành
nuôi và chế biến tôm đã đem lại kim ngạch xuất khẩu chiếm tỷ trọng lớn trong lĩnh vực thủy
sản ở Việt Nam. Nhƣng lƣợng phế liệu tạo ra trong quy trình chế biến cũng rất lớn, khoảng
100.000 tấn/năm. Theo đánh giá, phế liệu đầu tôm chiếm khoảng 40-60% sản lƣợng khai
thác, trong đó phần đầu thƣờng chiếm khoảng 35 ÷ 45% trọng lƣợng của tôm nguyên liệu,
phần vỏ chiếm 10 ÷15%. Đầu tôm lại có giá trị dinh dƣỡng khá cao, đối với tôm thẻ chân

trắng thì hàm lƣợng protein khoảng 47%, hàm lƣợng astaxanthin khoảng 130ppm (TS.
Trang Sĩ Trung). Vì vậy việc thu hồi protein là cần thiết để tận dụng nguồn tài nguyên và
hạn chế ô nhiễm môi trƣờng.
Ở nƣớc ta các phƣơng pháp xử lý phế liệu đầu tôm hiện nay gồm có sấy khô làm thức
ăn cho gia súc hoặc thu hồi protein trong sản xuất chitin nhƣ một sản phẩm phụ để dùng làm
thức ăn cho gia súc. Vì vậy việc nghiên cứu thu hồi protein nhƣ một sản phẩm chính bên
cạnh chitin là rất cần thiết để hạn chế thất thoát protein và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi
trƣờng. Đề tài “Đánh giá khả năng sử dụng một số protease thƣơng mại để thu hồi
protein trên đầu tôm thẻ chân trắng” đƣợc thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu nói trên. Nội
dung của đề tài bao gồm:
- Tổng quan về protein, các peptide có hoạt tính sinh học.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thủy phân protein đầu tôm của
một số enzyme protease thƣơng mại khác nhau.




CHƢƠNG I TỔNG QUAN

12

1.1. TỔNG QUAN VỀ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG
Tôm thẻ chân trắng ( White shrimp)
Phân loại:
Ngành: Arthropoda
Lớp: Crustacea
Bộ: Decapoda
Họ chung: Penaeidea
Họ: Penaeus Fabricius
Giống: Penaeus

Loài: Penaeus vannamei.
Phân bố:
Tôm thẻ chân trắng phân bố chủ yếu ở các vùng nƣớc ven bờ phía đông Thái Bình
Dƣơng, từ phía bắc Peru đến phía nam Mehico. Hiện nay tôm thẻ chân trắng đã di giống ra
nhiều vùng biển cả bờ Tây và bờ Đông nƣớc Mỹ, và Hawai và các nƣớc Châu Á nhƣ Trung
Quốc, Việt Nam, Thái Lan, Philipin, Indonexia, Malaixia …
1.1.1. Cấu tạo và thành phần khối lƣợng của tôm:
Tôm gồm hai phần, phần trƣớc là phần đầu và ngực, phần sau là thân. Đầu tôm có cấu
tạo nguyên thủy, mắt có cuống, chân có đốt, có hai đôi râu xúc giác, phần ngực đƣợc bao
bọc bằng giáp đầu ngực, ba đôi chân đầu tiên đƣợc biến hóa thành chân hàm dùng để đón
thức ăn, năm đôi chân ngực còn lại dùng để làm chân bò.
Phần chân bò gồm bảy đốt, có bảy đôi chân phân thành hai nhánh. Đốt cuối cùng hợp
với chân bơi tạo thành đuôi để tạo nên bánh lái trong quá trình di chuyển.
1.1.2. Thành phần hóa học của tôm:
Các thành phần hóa học của tôm bao gồm protein, lipid, khoáng, nƣớc, vitamin,
chitin, astaxanthin.
Tỷ lệ của cá thành phần sẽ thay đổi tùy theo giống loài, hoàn cảnh sinh thái, cũng nhƣ
trạng thái sinh lý, giới tính, mùa vụ và điều kiện thời tiết. Sự khác nhau về thành phần hóa
13

học trong tôm và sự biến đổi của chúng làm ảnh hƣởng đến mùi vị, giá trị dinh dƣỡng của
sản phẩm và việc bảo quản nguyên liệu trong quá trình chế biến.
 Protein:
Protein là thành phần chủ yếu trong thịt tôm, nó chiếm khoàng 70-80% tỉ lệ thịt theo
chất khô.
Hàm lƣợng protein trong tôm thay đổi từ 18-23% thịt tôm tùy theo loài, trạng thái
sinh lý và mùa vụ nuôi.
Protein trong tôm có thể chia làm hai nhóm: tƣơng cơ và chất cơ bản.
Tƣơng cơ: là chất cơ hòa tan gồm: actin, myozyn, troponyozyn, actonyozyn, chúng
chiếm 70-80% hàm lƣợng protein và chúng có thể tan trong các dung dịch muối trung tính

và nồng độ ion khá cao.
Ngoài ra còn có myoabumin và các enzyme chiếm 20-25% hàm lƣợng protein, có khả
năng hòa tan trong dung dịch nƣớc muối trung tính có nồng độ ion thấp.
Chất cơ bản: colagen và elastin chiếm khoảng hơn 3% hàm lƣợng protein liên kết.
 Nƣớc:
Hàm lƣợng nƣớc trong tôm chiếm khoảng 70-80%.
 Vitamin và các chất khoáng:
Lƣợng vitamin và các chất khoáng của tôm đặc trƣng theo loài và mùa vụ nuôi.
Nhƣng nói chung thì tôm rất giàu vitamin A và B … Về mặt chất khoáng thì tôm đƣợc xem
là nguồn khoáng quý của calcium, phospho, đồng và sắt.
 Các sắc tố:
Trong tôm chứa nhiều sắc tố khác nhau nhƣng củ yếu là astaxanthin – dẫn xuất cả
canden. Trong thành phần của vỏ tôm, astaxanthin tham gia vào thành phần cảu lipoprotein
gọi là cianin. Ngoài ra trong tôm các nhà nghiên cứu còn phân li đƣợc sắc tố tím và đen là
tiền astaxanthin và tetraxanthin.
 Các chất ngấm ra:
14

Cá chất ngấm ra chủ yếu là các chất chứa nitơ, là các chất ta đƣợc trong nƣớc, phân tử
lƣơng thấp, chứa nitơ với bản chất là phi protein. Hàm lƣơng chất ngấm ra chiếm khoảng 2-
3% thịt tôm.
Lƣợng chất ngấm ra đứng về mặt dinh dƣỡng không lớn lắm nhƣng đứng về mặt sinh
lý, tạo mùi, nó đóng vai trò rất quan trọng bởi nó quyết định ddeessn mùi vị đặc trƣng cho
sản phẩm.
Chất ngấm ra dễ bị thối rữa do vi sinh vật phân hủy làm giảm khƣ năng bảo quản
nguyên liệu. tốc độ phân hủy tùy thuộc vào tính chất và số lƣợng chất ngấm ra trong nguyên
liệu quyết định.
Các chất ngấm ra ở đầu tôm: trymethylamin (TMA), trymethylaminoyt (TMAO),
betain, bazo purin, các acid amin tự do, ure…
1.2. TÌNH HÌNH KHAI THÁC, NUÔI TRỒNG VÀ CHẾ BIẾN TÔM:

Theo thống kê, tổng diện tích nuôi tôm trên cả nƣớc đã tăng từ 327.194 ha năm 2005
đến 381.728 ha năm 2008 [11]. Và trong tƣơng lai diwwnj ticha nay có xu hƣớng tăng do
nhu cầu của ngành chế biến ngày càng cao. Đặc biệt là khu vực đồng bằng sông Cửu Long,
trong đó phần diện tích nuôi tôm lớn nhất thuộc về các tỉnh Cà Mau với 93.920 ha, Bạc Liêu
với 63.984 ha, Sóc Trăng với 54.250 ha [11].
Và cũng theo các báo cáo thì phƣơng pháp nuôi tôm phổ biến nhất hiện nay là
phƣơng pháp quản canh. Ngoài ra nhiều địa phƣơng cũng đang tiến hành công tác tập huấn
nuôi tôm theo phƣơng pháp quảng canh cải tiến nhằm nâng cao năng suất.
Hiện nay, đối tƣợng nuôi trồng và khai thác chủ yếu là tôm thẻ chân trắng và tôm sú
với mục đích xuất khẩu ra các thị trƣờng Nhật Bản (58.333 tấn chiếm 31%), thị trƣờng Mĩ
(46.629 tấn chiếm 24%), thị trƣờng EU (32.727 tấn chiếm 17%). [11].
Theo các số liệu thống kê trên một lƣợng phế liệu tôm và nƣớc thải cực lớn đƣợc thải
ra và nếu không đƣợc sử lý tốt thì sẽ gây ô nhiễm nặng cho môi trƣờng.
1.3. TỔNG QUAN VỀ ENZYME PROTEASE:
1.3.1. Giới thiệu chung:
15

Nhóm enzyme protease (peptide-hidrolase 3,4) xúc tác trong quá trình thủy phân liên
kết peptide (-CO-NH-)n trong phân tử protein, polypeptide đến các sản phẩm cuối cùng là
các acid amin. Ngoài ra, nhiều protease cũng có khả năng thủy phân liên kết este và vận
chuyển acid amin.
Protease cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng, từ mức độ tế bào,
cơ quan đến cơ thể đƣợc phân bố rộng rải trên nhiều đối tƣợng nhƣ vi sinh vật (vi khuẩn,
nấm mốc, virus…) đến thực vật (đu đủ, dứa, …) và động vật (gan, dạ dày, đầu tôm…).
Bản chất, cấu trúc và cơ chế tác dụng của enzyme:
Bản chất của enzyme:
Enzyme đa phần là những protein có hoạt tính sinh học, do vậy nó có đủ tính chất nhƣ
một protein thông thƣờng.
Enzyme có khối lƣợng phân tử lớn hơn 12000 Dalton. Giống nhƣ các protein khác, enzyme
có thể bị hòa tan trong nƣớc, dung dịch muối loãng, nhƣng lại không tan trong dung môi

phân cực. Dung dịch enzyme có tính chất của dung dịch keo ƣa nƣớc. khi hòa tan enzyme
vào nƣớc, các phân tử nƣớc lƣỡng cực sẽ kết hợp với các ion, các nhóm ion hoặc các nhóm
phân cực trong phân tử enzyme tạo thành lớp vỏ hydrat. Lƣợng nƣớc hidrat này có vai trò
quan trọng trọng đối với các phản ứng sinh hóa.
Enzyme dễ dàng bị kết tủa bởi các yếu tố vật lý và hóa học vốn là biến tính protein.
Ví dụ dƣới tác dụng của muối trung hòa nhƣ amon sunfat hoặc các dung môi hữa cơ
(ethanol, aceton ở nhiệt độ thấp enzyme bị kết tủa nhƣng không bị mất hoạt tính. Nhƣng
ngƣợc lại dƣới tác dụng của yếu tố gây biến tính protein nhƣ nhiệt độ cao, acid hay kiềm
đặc, muối kim loại nặng ở nhiệt độ cao, enzyme thƣờng bị mất hoạt tính xúc tác. Các tính
chất trên đƣợc ứng dụng trong việc thu nhận chế phẩm enzyme có hoạt tính xúc tác hoặc để
bất hoạt enzyme khi cần thiết.
Cấu trúc của enzyme:
Enzyme đƣợc chia thành hai loại: enzyme một cấu tử và enzyme hai cấu tử.
 Enzyme một cấu tử (enzyme đơn giản): trong thành phần chỉ có protein, những
enzyme này thƣờng xúc tác cho phản ứng thủy phân.
16

 Enzyme hai cấu tử (enzyme phức tạp): trong thành phần cấu tạo gồm protein
(apenzyme) và phi enzyme (coenzyme) những enzyme này thƣờng xúc tác cho các phản ứng
oxy hóa-khử, .
Trung tâm hoạt động của enzyme: chiếm một tỷ lệ khá nhỏ và chứa các nhóm chức
khác nhau (của acid amin, phân tử nƣớc liên kết và trong hiều trƣờng hợp có cả ion kim loại,
các nhóm chức của coenzyme) trực tiếp kết hợp với cơ chất, tham gia trực tiếp vào việc hình
thành , cắt đứt các liên kết… để tạo thành sản phẩm phản ứng. Các nhóm chức acid amin
thƣờng gặp trong trung tâm hoạt động là: nhóm sunfidril của serine, nhóm amin ở đầu N của
lizin, nhóm cacboxil của acid asparaginic, glutamic, nhóm hydroxil của serine, threonine và
tyrosine…Trung tâm hoạt động có cấu trúc không gian xác định, các nhóm chức có thể xa
nhau trong chuỗi polipeptide, cách nhau vài chục gốc acid amin nhƣng lại gần nhau trong
không gian. Giữa các nhóm chức này (và ion kim loại, coenzyme nếu có) đƣợc định hƣớng
xác định trong không gian, cách nhau những khoảng cách xác định ( thƣờng bé hơn 3Å) tạo

thành cấu hình không gian phức tạp, đƣợc giữ vững nhờ mạng lƣới liên kết hydro.
Hoạt tính của enzyme phụ thuộc vào tổng hợp các nhóm tham gia vào cấu trúc trung
tâm hoạt động, nếu vì một lý do nào đó mà trung tâm hoạt động này bị phá vỡ thì hoạt tính
xúc tác của enzyme sẽ mất đi.
Cơ chế xúc tác của enzyme:
Enzyme (E) là chất xúc tác sinh học, khi tác dụng với cơ chất (S) để tạo thành sản phẩm (P)
sẽ trải qua các giai đoạn theo cơ chế sau:
E+S  ES  P+E
 Giai đoạn 1: Enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức hợp
enzyme cơ chất (ES) khồng bền, phản ứng này xảy ra nhanh đòi hỏi năng lƣợng hoạt hóa
thấp.
 Giai đoạn 2: xảy ra sự biến đổi cơ chất dƣới tác dụng của enzyme dẫn đến sự kéo
căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng này. Kết quả làm cho cơ chất
đƣợc hoạt hóa dễ dàng tham gia phản ứng.
17

Giai đoạn 3: sản phẩm đƣợc tạo thành, enzyme đƣợc giải phóng dƣới dạng tự do để tiếp tục
tham gia tác dụng với cơ chất khác.
1.3.2. Phân loại protease:
Protesae (peptidase) thuộc phân lớp 4 của lớp thứ 3 (E.C.3.4) [19].

Hình 1.1 Phân loại Protease
Exopeptidase: peptidase thủy phân các phân tử peptide nhỏ (pepton, polipeptide)
thành cá acid amin tự do. Những enzyme này đòi hỏi phải các nhóm –COOH và nhóm –NH
2

tự do tận cùng ở gần kề liên kết peptide. Peptidase có đặc hiệu tƣơng đối hẹp, chủ yếu phân
cách các liên kết ở hai đầu phân tử protein. Dựa vào vị trí tác động lên mạch polypeptide,
exopeptidase đƣợc phân chia thành hai loại:
 Amino peptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của chuỗi

polypeptide để giải phóng ra một acid amin, dipeptide, hay tripeptide.
 Cacboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của mỗi polypeptide và
giải phóng ra một acid amin, một dipeptide.
Endopeptidase: protease thủy phân phân tử protein thành polypeptide, pepton. Chúng
có tính đặc hiệu tƣợng đối rộng, là những enzyme hoạt động mà không đòi hỏi phải có nhóm
cacboxyl hay nhóm amin tận cùng ở gần liên kết peptide. Chúng tác dụng vào những liên kết
18

peptide ở bên trong phân tử protein. Dựa vào hoạt động của cơ chế xúc tác, endopeptidase
đƣợc chia thành bốn nhóm:
 Serine protease: là những protease chứa nhóm –OH của gốc serin trong trung tâm
hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme. Nhóm nàu
bao gồm hai nhóm nhỏ:
- Chymotrypsine: bao gồm các enzyme động vật nhƣ chymotrypsine, trypsine, elastine.
- Nhóm subtilisine: gồm hai loại enzyme vi khuẩn nhƣ Subtilisine Carlsberg,
Subtilisine BPN.
Các serine proteinase thƣờng hoạt động mạnh ở vùng kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ
chất tƣơng đối rộng.
 Cystine proteinase: các nhóm proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt động.
cystine proteinase bao gồm các protease thực vật nhƣ papain, bromelin, một vài protease
động vật và protease kí sinh trùng. Chúng thƣờng hoạt động ở vùng pH trung tính, có tính
đặc hiệu cơ chất rộng rãi.
 Aspartic proteinase:hầu hết các aspartic proteinase đều thuộc nhóm pepsin. Nhóm
pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa nhƣ pepsin, chymosin, cathepsin, renin. Các aspartic
proteinase có chứa cá nhóm carboxyl ở trung tâm hoạt động và thƣờng hoạt động mạnh ở
môi trƣờng pH trung tính.
 Metallo proteinase: là nhóm protease đƣợc tìm thấy ở vi khuẩn nấm mốc, cũng nhƣ
các sinh vật bậc cao hơn. Các metallo proteinase thƣờng hoạt động ở vùng pH trung tính và
hoạt độ giảm mạnh dƣới tác dụng của EDTA.
Ngoài ra protease còn đƣợc phân loại theo một cách đơn giản hơn thành ba nhóm nhƣ sau:

 Protease acid: pH 2-4
 Protease trung tính: pH 7-8
 Protease kiềm: pH 9-11
1.3.3. Nguồn thu nhận protease [19]
Nguồn vi sinh vật:
19

Protease phân bố chủ yếu ở vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn… gồm nhiều loại thuộc
PergillAsus, Bacillus, Penicillium, Streptomyces, và một số loại nấm men.
Nguồn thực vật:
Có ba loại protease thực vật phổ biến là bromelin ( thu từ quả, chồi, vỏ dứa), papain ( thu
từ nhựa, lá, thân, quae đu đủ), prein ( thu từ nhựa cây cọ).
Nguồn động vật:
 Dạ dày bê: trong ngăn thứ tƣ của dạ dày bê có tồn tại một enzyme thuộc nhóm
protease là renin.
 Tụy tạng: đây là nguồn enzyme lớn nhất ( chứa nhiều enzyme nhất) đƣợc phát hiện
sớm nhất và lâu đời nhất.
1.3.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng của enzyme [3]
Tốc độ phản ứng của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhƣ bản chất và
nồng độ các chất phản ứng, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH môi trƣờng, nồng độ ion trong
môi trƣờng, nồng độ các chất kìm hãm, các chất hoạt hóa enzyme…
Ảnh hƣởng của nhiệt độ: giống nhƣ các phản ứng hóa học, các phản ứng 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, nhƣng vì bản chất của enzyme là protein nên nhiệt độ chỉ
tăng cao đến mức nhất định. Đa số các enzyme sẽ bị mật hoạt tính ở nhiệt độ 60
O
C trở lên,
trông nhiệt độ thích hợp nếu cứ tăng lên 10
O
C 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 thuộc cào nồng độ enzyme, nồng
độ cơ chất, dạng tồn tại của enzyme cũng sẽ làm biến đổi tác dụng của nhiệt độ.
Ảnh hƣởng của pH: enzyme rất nhạy cảm với pH của môi trƣờng. mỗi enzyme chỉ
thích hợp ở một pH xác định gọi là pH tối thích của enzyme.
Một số enzyme hoạt động ở pH thấp nhƣ pepsin pH= 2-4 và hoạt động ở ph cao nhƣ alcalase
pH=7-9, cùng một số loại enzyme thu đƣợc ở các nguồn khác nhau cũng có pH tối thích
khác nhau.
20

 pH của môi trƣờng ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng có thể do:
- pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của các nhóm định chức ở trung tâm hoạt động của
enzyme, làm thay đổi khả năng phản ứng của cá nhóm này trong phản ứng xúc tác và có thể
làm thay đổi cấu trúc trung tâm của enzyme.
- pH cũng làm thay đổi trạng thái ion hóa cơ chất, tại ph tối thích, phân tử cơ chất đƣợc
ion hóa tới trạng thái thích hợp nhất cho sự kết hợp với enzyme, nhờ đó phản ứng có vận tốc
cao nhất.
Ảnh hƣởng của thời gian: trong quá trình thủy phân, thời gian tác dụng của enzyme lên cơ
chất cps ảnh hƣởng tới hoạt động của nó và đến chất lƣợng của sản phẩm. Thời gian tác
dụng càng dài thì sự tác dụng càng triệt để, nhƣ vậy hiệu suất thủy phân thấp gây khó khăn
cho công đoạn tiếp theo, gây lãng phí nguyên liệu, không tận dung hết nguyên liệu ban đầu.
Ảnh hƣởng của nồng độ muối: muối ăn có tác dụng kìm hãm hoạt động của 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 lƣợng muối bổ sung vào, ở
nồng độ giới hạn cho phép thì thúc đẩy enzyme hoạt động mạnh, nếu vƣợt qua giới hạn cho
phép thì sẽ kìm hãm sự hoạt ðộng của enzyme.
Ảnh hƣởng của ion kim loại: một số enzyme không bị ảnh hƣởng rõ rệt của sự có mặt
hay không có mặt ðối với ion kim loại, nhýng có nhiều enzyme khác chiệu ảnh hýởng sâu
sắc của nồng ðộ và bản chất của ion kim loại. Có những ion kim loại hầu nhý tuyệt ðối cần
thiết cho sự hoạt ðộng của một số enzyme , nhýng một số ion kim loại ức chế hoạt ðộng của

enzyme này.
Ảnh hƣởng của chất kìm hãm: chất kìm hãm là chất làm yếu hoặc chấm dứt toàn bộ
phản ứng của enzyme. Có hai loại chất kìm hãm:
Kìm hãm cạnh tranh: là những chất kìm hãm thuận nghịch enzyme, có cấu trúc tƣơng tự cơ
chất, do đó có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động của enzyme, do vậy chúng chiếm
chỗ kết hợp của cơ chất làm giảm vận tốc xúc tác.
21

Kìm hãm không cạnh tranh: là chất kết hợp ở vị trí khác với trung tâm hoạt động làm
thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme theo hƣớng không có lợi cho hoạt động
xúc tác của enzyme, làm giảm phản ứng xúc tác.
Ảnh hƣởng của chất hoạt hóa: chất hoạt hóa là những chất có khả năng làm tăng hoạt
động xúc tác của enzyme hoặc làm cho enzyme ở dạnh không hoạt động. chất hoạt hóa có
thể làm tăng hay phục hồi hoạt động của enzyme một cách gián tiếp hay trực tiếp.
Hoạt hóa không gián tiếp: làm tăng tốc độ phản ứng của enzyme bằng cách loại trừ
chất kìm hãm ra khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc tham gia trực tiếp phản ứng, nhƣng không tác
động trực tiếp với phân tử enzyme.
Hoạt hóa gián tiếp: chất này có tác dụng trực tiếp vào trung tâm hoạt động của enzyme hoặc
làm thay đổi cấu hình không gian của phân tử enzyme theo hƣớng có lợi cho hoạt động xúc
tác.
Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme:
Đối với các phản ứng enzyme, tốc độ phản ứng thủy phân tỉ lệ với nồng độ enzyme. Khi
nồng độ enzyme quá cao nếu tiếp tục thêm enzyme, 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.
Ảnh hƣởng của nồng độ cơ chất:
Trong các phản ứng do enzyme và cơ chất, trƣớc 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 với phân tử của cơ chất khác. Nếu nồng độ cơ chất đủ
thích hợp với lƣợng enzyme sẽ làm quá trình thủy phân diễn ra đều đặn, nhanh chóng.

1.3.5. Các loại enzyme thƣơng mại:
 Enzyme Alcalase:
Alcalase đƣợc sản xuất bằng cách lên men chìm dòng vi khuẩn Bacillus licheniformis.
Alcalase là endo-protease của các loại serine, có một đặc trƣng bề mặt hoạt động rất rộng.
22

Nói cách khác, alcalase có thể thủy phân hầu hết các liên kết peptide trong một phân tử
protein.
Alcalase có điều kiện hoạt động tối thích với pH=7-8,5; nhiệt độ từ 45-65
O
C
 Enzyme Pepsin:
Pepsin là enzyme đƣợc tách chiết từ niêm mạc dạ dày của lợn.
Điều kiện hoạt động tối thích pH=2-4, nhiệt độ từ 37-42
O
C
 Enzyme Protamex:
Protamex là một protease phức tạp của Bacillus. spp .
Các điều kiện hoạt động tối ƣu của Protamex là pH=7-8, nhiệt độ từ 35-60
O
C.
 Enzyme flavozyme:
Flavozyme là enzyme nấm phức tạp, đƣợc sản xuất bằng cách lên men chìm dòng
Aspergillus oryzae đƣợc biến đổi gen, và đƣợc lựa chọn cho quá trình thủy phân protein
trong điều kiện pH trung tính hoặc có tính acid.
Các điều kiện tối ƣu hoạt động của Flavozyme là pH=5-7, nhiệt độ 50-60
O
C.
1.4. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC
1.4.1. Các nghiên cứu ở Việt Nam

Phần lớn các nghiên cứu trong nƣớc chỉ đang kết hợp quá trình thu nhận protein trong
các quá trình chính chiết tách chitin và chitosan, hoặc các sản phẩm chính khác.
Vũ Ngọc Bội và Vũ Thị Hoan đã nghiên cứu thử nghiệm sử dụng Protease từ đầu tôm
để xử lý phế liệu trƣớc khi chiết rút các chất màu.
Đặng Thị Hiền (2008) đã sử dụng enzyme Alcalase để tiến hành thủy phân phế liệu
tôm và tận thu protein và axtaxanthin trong công nghệ sản xuất chitin-chitosan.
Trang Sỹ Trung (2007) đã sử dụng enzyme Flavourzyme để tiến hành thủy phế liệu
tôm. Tại nhiệt độ 50,6h, tỷ lệ enzyme bổ sung là 0,1%, pH = 6,5 thì hiệu suất thu hồi khoảng
92 - 95%.
Trang Sĩ Trung với nghiên cứu Đánh giá chất lƣợng sản phẩm và hiệu quả môi trƣờng
của qui trình sản xuất Chitin cải tiến kết hợp xử lý enzyme. Cho kết quả quy trình cải tiến
kết hợp enzyme và thu hồi hỗn hợp protein và astaxanthi có tỷ lệ thu hồi hàm lƣợng chất khô
23

cao, tăng 20%. Chất lƣợng chitin, chitosan cao hơn, đặc biệt là độ nhớt so với phƣơng pháp
hóa học truyền thống. Hỗn hợp protein và astaxanthin thu hồi có chất lƣợng cao.
Nguyễn Thị Thanh Hoa, Ngô Thị Hoài Dƣơng: GVHD (2011) [4], Đánh giá khả năng
phối hợp enzyme Alcalase và Pepsin để khử protein cho vỏ tôm trong quá trình sản xuất
Chitin.
Trang Sỹ Trung, Vũ Ngọc Bội, Phạm Thị Đan Phƣợng (2007) [9], Nghiên cứu kết
hợp enzyme protease trong công nghệ sản xuất chitin từ phế liệu đầu và vỏ tôm.
1.4.2. Các nghiên cứu trên thế giới
Holanda và Netto (2006) nghiên cứu thu hồi 3 thành chính của phế liệu tôm là
protein, chitin và axtaxanthin bằng enzyme Alcalase và Pancreatin.
Gildberg và Stenberg (2001) thu đƣợc 68,5% protein từ phế liệu tôm Pandalus
borealis sau 2h thủy phân với enzyme Alcalase.
Józef Synowiecki và cộng sự (1999) nghiên cứu ứng dụng Alcalase để khử protein
của phế liệu vỏ tôm Crangon crangon nhằm thu hồi Chitin và protein.
Satya S.Dey và Krushna Chandra Dora (2011) [11], Tối ƣu hóa sản xuất tôm protein
thủy phân chất thải bằng cách sử dụng protease vi sinh vật thông qua phƣơng pháp bề mặt

đáp ứng. Cho kết quả điều kiện đã đƣợc tối ƣu của Alcalase là nhiệt độ 59,37OC, pH=8.25,
tỷ lệ enzyme=1,84%, thời gian=84,42 phút.
1.5. ỨNG DỤNG CỦA PROTEASE
Protease đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhƣ; công nghiệp thực
phẩm, công nghiệp nhẹ, công nghiệp dƣợc phẩm, nông nghiệp…
Trong công nghiệp chế biến thịt, protease đƣợc dùng làm mềm thịt nhờ sự thủy phân
một phần protein thịt, kết quả làm cho thịt có độ mềm thích hợp và có vị tốt hơn. Protease
đƣợc sử dụng làm mềm thịt và tăng hƣơng vị cho thịt ( ngâm thịt vào dung dịch protease ở
pH và nhiệt độ xác định), phƣơng pháp này phổ biến và thuận lợi nhất; tẩm hỗn hợp làm
mềm thịt (enzyme, mối, bột ngọt). sử dụng protease để sản xuất dịch đạm từ Streptomyces
fridiae tách đƣợc từ chế phẩm kerstineza thủy phân đƣợc keratin rất có giá trị để sản xuất
dịch đạm từ da, lông vũ. Nếu dùng acid thủy phân sẽ mất đi hoàn toàn các acid amin chứa
24

lƣu huỳnh. Nếu dùng kiềm để thủy phân sẽ bị raxemic hóa ( chuyển dạng L sang dạng D),
làm giảm giá trị sinh học của acid amin.
Trong chế biến thủy sản: đặc biệt là trong sản xuất nƣớc mắm với thời gian chế biến
dài thì hiệu quả thủy phân phụ thuộc vào tính địa phƣơng, phƣơng pháp gài nén, nguyên liệu
cá… Nên hiện nay quy trình sản xuất nƣớc mắm ngày cang đƣợc hoàn thiện, trong đó có sử
dụng chế phẩm enzyme từ thực vật ( bromeline, papaine) và vi sinh vật để rút ngắn thời gian
chế biến và cải thiện hƣơng vị của nƣớc mắm.
Trong công nghiệp chế biến sữa: protease đƣợc dùng trong sản xuất pho mat nhờ hoạt
tính là đông của chúng. Protease từ một số vi sinh vật nhƣ: A.candidus, P.roquerti,
B.mesentericus… đƣợc dung trong sản xuất pho mát.
Trong công nghiệp sản xuất bánh mì, bánh qui… protease làm giảm thời gian trộn
tăng độ dẻo, làm nhuyễn bột và tạo độ xốp, nở tốt hơn.
Trong công nghiệp da, protease đƣợc dùng để làm mềm da nhwof sự thủy phân một
phần protein của da, chủ yếu là collagene, thành phần chính làm nên độ cứng của da. Kết
quả đã loại bỏ khỏi da các chất nhớt, làm cho da co độ mềm dẻo nhất định, tính chất đó đƣợc
hoàn thiện hơn sau khi thuộc da. Trƣớc đây, để làm mềm da, ngƣời ta dùng protease đƣợc

phân lập từ cơ quan tiêu hóa của động vật. Hiện nay, việc đƣa protease tách từ vi khuẩn (B.
mesentericus, B. subtilis), nấm mốc (A. oryzae, A. flavus), xạ khuẩn (S. fradiae, S. griseus, S.
rimonus…)vào công nghiệp thuộc da đã đem lại nhiều kết quả và dần dần chiếm một vị trí
quan trọng.
Trong công nghiệp dệt: protasevi sinh vật đƣợc sử dụng để làm sạch tơ tằm, tẩy tơ
nhân tạo để sợi tơ đƣợc bóng và dễ nhuộm hơn. Protease có tác dụng thủy phân lớp protein
serisine đã làm kết dính cá sợi tơ tự nhiên, làm bong và tách rời cá loại tơ tằm, do đó mà
giảm đƣợc lƣợng hóa chất sử dụng để tẩy trắng.
Trong sản xuất bột dinh dƣỡng cho trẻ em: tại nhà máy sản xuất bột dinh dƣỡng trẻ
em Nam Định, ngƣời ta đữ sử dụng chế phẩm prozima có chứa promelain hoạt đọng cực đại
ở pH trung tính, nhiệt độ thích hợp ở 50
O
C-60
O
C để cải tiến đặc tính kích thích của protein
25

và xử lí các protein ức chế tiêu hóa có sẵn trong nguyên liệu. kết quả là làm cho bột dễ hấp
thụ hơn và sử dụng tốt hơn trong điều trị suy dinh dƣỡng ở trẻ em.
Trong y học: một số protease nhƣ trypsin, chymotrypsin dung để sản xuất thuốc chữa
bệnh kém tiêu hóa, bệnh nghem tĩnh mạch, tiêu mủ ở các ổ viêm, làm thông đƣờng hô hấp,
bệnh thiếu enzyme bẩm sinh…
Ngoài ra, protease còn đƣợc ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành khác nhau nhƣ:
- Điều chế dịch đạm thủy phân dùng làm chất dinh dƣỡng, chất tăng vị trong thực
phẩm, sản xuất một số thức ăn kiêng.
- Điều chế môi trƣờng dinh dƣỡng, chất tăng vị trong thực phẩm, sản xuất một số thức
ăn kiêng.
- Điều chế môi trƣờng dinh dƣỡng của vi sinh vật để sản xuất vaccine, kháng sinh…
- Sản xuất keo động vật, chất tẩy giặt tổng hợp để giặt tẩy cá chất bẩn protein, sản
phẩm mĩ thuật…

Trong nông nghiệp: ngƣời ta dùng protease và một số enzyme khác để sản xuất các
loại thức ăn cho động vật nhằm làm tăng hệ số hấp thụ của thức ăn, giảm lƣợng thức ăn sử
dụng và làm tăng cao tốc độ tăng trọng. Đặc biệt ngày nay, ở lĩnh vực nuôi trồng thủy sản,
ngƣời ta đã tạo ra nhiều loại thức ăn giảm chi phí và nâng cao sự tăng trọng cho vật nuôi nhƣ
cá, tôm… bằng cách bổ sung protease, amylase… Do vậy, năng suất nuôi trồng ngày càng
cao.
Tuy protease có thể đƣợc cung cấp từ các nguồn: vi sinh vật, thực vật và từ động vật.
Nhƣng phần lớn protease thƣơng mại hiện nay đang đƣợc sử dụng đƣợc sản xuất từ vi sinh
vật với số lƣợng lớn, ổn định, chất lƣợng tốt cũng nhƣ sự đồng đều và tinh sạch. Bên cạnh
đó qua công nghệ protein, có thể tác động vào vi sinh vật làm thay đổi cấu trúc nhƣ mong
muốn để từ đó tạo ra các enzyme mới với các cấu trúc cải biến, có các tính chất mới nhƣ
mong muốn nhƣ hoạt tính đƣợc cải thiện hoặc độ bền nhiệt hoặc khả năng hoạt động trên cơ
chất mới hoặc ở pH cao hơn.