Nghiên cứu chế độ thủy phân cá cơm bằng sự kết hợp enzyme Protamex và Flavourzym

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM





TRƯƠNG THẠCH



NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY PHÂN CÁ CƠM BẰNG SỰ
KẾT HỢP ENZYME PROTAMEX VÀ FLAVOURZYME


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN






GVHD: TS. NGUYỄN THỊ MỸ HƯƠNG

Nha Trang, tháng 07 năm 2013



PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Trương Thạch Lớp: 51CBTS
Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN
Tên đề tài: “Nghiên cứu chế độ thủy phân cá cơm bằng sự kết hợp enzyme
Protamex và Flavourzyme”

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Kết luận:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

Nha Trang, ngày….tháng 06 năm 2013
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(kí và ghi rõ họ tên)



i
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lực học tập, rèn luyện của bản
thân, tôi đã nhận được giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể. Qua đây tôi xin bày tỏ
lòng biết ơn chân thành nhất đến:
Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nha Trang
Ban chủ nhiệm Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Cô TS.Nguyễn Thị Mỹ Hương người đã tận tình hướng 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, công nghệ lạnh 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 như hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này.

Sinh viên
TRƯƠNG THẠCH



ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC v
DANH MỤC HÌNH vi
DANH MỤC BẢNG viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 2
TỔNG QUAN 2
1.1 Tổng quan về nguyên liệu 2
1.1.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu cá cơm 2
1.1.2 Tình hình khai thác và sản lượng cá cơm 3
1.1.3 Một số loại cá Cơm: 3
1.1.4 Thành phần hóa học của cá Cơm thường: 5
1.2. Tổng quan về enzyme Proteaza và sự thủy phân của enzyme proteaza 6
1.2.1 Protease và cơ chế phản ứng thủy phân: 6
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme
protease 7
1.2.3 Một số enzyme thương mại thường được sử dụng trong quá trình thủy
phân protein: 9
1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về sự thủy phân protein bằng
enzyme proteaza 10
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về sự thủy phân protein bằng enzyme
10
1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về sự thủy phân protein bằng enzyme:
14
CHƯƠNG 2 19
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU 19
2.1 Nguyên vật liệu 19

iii
2.1.1. Nguyên liệu cá cơm 19
2.1.2 Enzyme Protamex 20
2.1.3 Enzyme Flavourzyme 20
2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định các thông số cho quá trình thủy phân 20
2.2.1 Xác định thành phần hóa học của cá cơm. 20
2.2.2 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ cá cơm. 22
2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy 23
2.2.3.1. Bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme protamex thích hợp cho quá
trình thủy phân. 23
2.2.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme
Protamex trong quá trình thủy phân 25
2.2.3.3 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme
protamex trong quá trình thủy phân. 27
2.2.3.4. Sơ đố bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp
cho quá trình thủy phân 29
2.2.3.5 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với
enzyme Flavourzyme cho quá trình thủy phân. 31
2.2.3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp đối
với enzyme Flavourzyme cho quá trình thủy phân. 33
2.3 Phương pháp nguyên cứu 35
2.3.1 Phương pháp phân tích: 35
2.3.2 Phương pháp xử lí số liệu 36
CHƯƠNG 3: 37
KẾT QUẢ NGUYÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37
3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học nguyên liệu cá cơm 37
3.2 Kết quả xác định các thông số kỹ thuật tối ưu cho quá tình thủy phân cá cơm.
37

3.2.1 Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Protamex/ NL 37



iv
3.2.2 Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân của enzyme Protamex đối với quá
trình thủy phân 40
3.2.3 Xác định thời gian thủy phân Enzyme protamex cho quá trình thủy phân
42
3.2.4 Kết quả xác định tỷ lệ enzyme Flavourzyme/ NL 45
3.2.5 Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân của enzyme Flavourzyme đối với
quá trình thủy phân 48
3.2.6 Xác định thời gian thủy phân Enzyme Flavourzyme cho quá trình thủy
phân 51
3.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm dịch đạm thủy phân protein từ cá cơm. 55
3.4 Khối lượng các sản phẩm thu được từ quá trình thủy phân 1kg nguyên liệu cá
cơm. 57
3.5 Chất lượng của các sản phẩm thủy phân thu được từ quá trình thủy phân
nguyên lệu cá cơm. 59
3.5.1 Chất lượng sản phẩm dịch đạm thủy phân Protein 59
3.5.2 Chất lượng của các sản phẩm phụ từ quá trình thủy phân 61
3.5.2.1 Chất lượng sản phẩm bột đạm không tan 61
3.5.2.2 Chất lượng của sản phẩm bột khoáng 61
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65
PHỤ LỤC 68



v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC

NL : Nguyên liệu
N
NH3
: Đạm amoniac
N
TS
: Đạm tổng số
Na.a : Đạm acid amin
N
F
:

Đam fomol
g : gam
gN : gam nitơ
g/l : Gam trên lit
H
2
O
2
: Oxy già
% : Phần trăm
ml : mililit
l : lit
V/P : vòng trên phút

vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cá cơm ấn độ 3
Hình 1.2 Cá cơm săng 3
Hình 1.3 Cá cơm thường 4
Hình 1.4 Cá cơm trung hoa 4
Hình: 2.1 Nguyên liệu cá cơm trước và sau khi xay 19
Hình 2.2 Xác định thành phần hóa học của cá cơm 21
Hình 2.3 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm thủy phân từ cá cơm. 22
Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm xác đinh tỷ lệ enzyme protamex thích hợp cho quá trình thủy
phân. 24
Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme protamex
trong quá trình thủy phân. 26
Hình 2.6 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho enzyme protamex
trong quá trình thủy phân. 28
Hình 2.7 Sơ đố bố trí thí nghiệm xác đinh tỉ lệ enzyme Flavourzyme thích hợp cho quá
trình thủy phân. 30
Hình 2.8 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp đối với enzyme
Flavourzyme cho quá trình thủy phân. 32
Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân thích hợp đối với enzyme
Flavourzyme cho quá trình thủy phân. 34
Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Protamex đến hiệu suất thu hồi nito 38
Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme protamex đến hàm lượng acid amin 38
Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme protamex hàm lượng nito amoniac 39
Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Protamex đến hiệu suất thu hồi Nito
40
Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Protamex đến hàm lượng acid amin 41
Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzymeProtamex đến hàm lượng Nito
amoniac 42
Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Protamex đến hiệu suất thu hồi nito

43
Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Protamex đến hàm lượng Nito acid
amin 44



vii
Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Protamex đến hàm lượng Nito
amoniac 45
Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hiệu suất thu hồi nito. 46
Hình 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito acid amin 47
Hình 3.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito ammoniac trong
dịch thủy phân 48
Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Flavourzyme đến hiệu suất thu hồi
nito 49
Hình 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito
acid amin 50
Hình 3.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito
amoniac 51
Hình 3.16 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme đến hiệu suất thu hồi nito 52
Hình 3.17 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito
acid amin 53
Hình 3.18 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme Flavourzyme đến hàm lượng nito
amoniac 54
Hình 3.19 Sơ đồ quy trình sản xuất các sản phẩm thủy phân từ cá cơm 56
Hình 3.20 Khối lượng các sản phẩm thu thủy phân thu được từ 1(kg) NL 58
Hình 3.21 Dịch đạm thủy phân protein từ cá cơm 59
Hình 3.22 Bột đạm không hòa tan 61
Hình 3.23 Bột khoáng 61

viii
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cá cơm thường 5
Bảng 1.2 Bảng thành phần các loại acid amin của cá cơm thường 5
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của cá cơm 37
Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan dịch đạm thủy phân protein 59
Bảng 3.3 Chỉ tiêu hóa học của dịch đạm thủy phân protein 59
Bảng 3.4 Thành phần các loại acid amin của dịch đạm thủy phân protein 60
Bảng 3.5 Đánh giá cảm quan bột đạm không tan 61
Bảng 3.6 Bảng đánh giá cảm quan bột khoáng 62




1
MỞ ĐẦU

Việt Nam, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa thuộc khu vực Đông Nam Á, có
đường bờ biển dài trên 3260km, vùng biển đặc quyền kinh tế rộng hơn 1 triệu
km
2
với tiềm năng kinh tế biển lớn đặc biệt về thủy sản. Với nguồn thủy hải sản
phong phú với trữ lượng lên hàng ngàn tấn và đặc biết trong số đó thì sản lượng cá
cơm, cá nục chiếm khoảng 60% tổng sản lượng khai thác. Với bản chất là khai thác
cá cơm theo mùa vụ cho và sản lượng cá cơm khai thác lớn như vậy cho nên khó
tránh khỏi việc ứ đọng nguyên liệu, hiện nay ở nước ta nguyên liệu cá cơm chỉ chủ
yếu là sản xuất nước mắm và sản phẩm khô cho nên nhiều khi còn ứ đọng nguyên

liệu, hơn nữa hiện nay quá trình sản xuất nước mắm ở nước ta chủ yếu là sản xuất
theo phương pháp thủ công cho nên thời gian sản xuất dài dẫn tới hiệu quả kinh tế
mà cá cơm mang lại chưa thật sự cao, trong thời gian gần đây một số cơ sở sản xuất
nước mắm đã dần chuyển sang sản xuất nước mắm công nghiệp cho nên việc sản
xuất ra sản phẩm dịch đạm thủy phân proteinvà bột đạm thủy phân có hàm lượng
acid amin cao phục vụ cho quá trình sản xuất nước chấm và các mục đích khác là
hết sức cần thiết, từ đó nâng cao được giá trị kinh tế cho cá cơm. Chính vì vậy mà
tôi đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu chế độ thủy phân cá cơm bằng sự kết hợp
enzyme Protamex và Flavourzyme













2
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về nguyên liệu
1.1.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu cá cơm
Cá cơm có tên khoa học là stolephorus thuộc dòng họ cá trống
Engraulidae, bao gồm 16 giống và 130 loài khác nhau, ở Việt Nam có các loài
cá cơm theo tiếng địa phương gồm: cá cơm than, cá cơm đỏ, cá cơm sọc tiêu, cá

cơm sọc phấn, cá cơm phấn chì.
Theo N.J.Nelson và T.Wongraulidae, cá cơm có các đặc điểm:
- Thuộc dòng họ cá trống Engraulidae (anchovies).
- Giống clupeifoemes (herrings).
- Lớp Actinopterygii ( ray-finned fishes: các loài cá có vây tỏa sáng ánh
bạc)
- Kích thước lớn nhất: 10(cm)
- Môi trường sống: sống ở biển, độ sâu khoảng 0-50(m)
- Khí hậu: vùng nhiệt đới 27
o
N -24
o
S, 38
o
E-155
O
E.
- Sức sinh sản: sinh sản ít nhất 2 lần trong 15 tháng.
- Mùa đẻ vào tháng 3-4, khai thác quanh năm.
- Sống ở tầng mặt, bơi thành từng đàn và ăn sinh vật phù du, chủ yếu là
giáp xác nhỏ.
- Hình thái học: thân hình thon dài, hơi dẹp, hàm trên đưa ra so với hàm
dưới, có răng nhỏ trên xương hàm. Cơ thể nhiều thịt, thịt trong màu sáng,
có 2 vệt sáng bạc bên hong.
- Sinh vật học: cá thường tìm thấy từng đàn ở vùng ven bờ biển, còn được
tìm thấy ở của sông Godavar, India từ tháng 2-6 vào mùa sinh sản của
chúng, thức ăn là những sinh vật trôi nổi trên bề mặt, ấu trùng nhỏ, các
động vât giáp xác nhỏ. Trứng hình oval.
- Không nằm trong sách đỏ
- Vô hại

3
- Sản lượng cá cơm có năm lên tới hàng trăm nghìn tấn, chủ yếu là dùng
làm nguyên liệu làm nước mắm và cá khô.
1.1.2 Tình hình khai thác và sản lượng cá cơm
Theo báo cáo của bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, 5 tháng đầu năm
tổng sản lượng xuất khẩu thủy sản của cả nước đạt 2.067,2 ngàn tấn, tăng 3,9%
so với cùng kì năm ngoái. Về khai thác thủy sản, sản lượng thuỷ sản khai thác 5
tháng đầu năm ước tính đạt 1.051 ngàn tấn, tăng 3,0% so với cùng kỳ năm 2011;
riêng khai thác biển 5 tháng ước đạt 986 ngàn tấn, tăng 3,2 % so với năm 2011.
Trong đó, sản lượng cá cơm và cá nục chiếm khoảng 60% tổng sản lượng khai
thác (591,6 ngàn tấn).
1.1.3 Một số loại cá Cơm:
* Cá Cơm Ấn Độ:
Tên khoa học: Stolephorus indicus
Tên tiếng việt: Cá Cơm Ấn Độ
Tên tiếng Anh: Indian anchovy Hình 1.1 Cá cơm ấn độ
Phân bố: Đông Phi, Ấn Độ, Malaixia, Iđônêxia, Trung Qốc, Việt Nam
Đặc điểm hình thái: Thân dài hình trụ, hơi dẹp bên. Đầu tương đối dài. Mõm tù.
Chiều dài thân gấp 4,9 - 5,3 lần chiều cao thân và 4,0 - 4,9 lần chiều dài đầu.
Mắt tương đối to, không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng, hơi gồ lên.
Phía sau cùng của xương hàm trên dài đến khe mang. Trên hàm, xương lá mía,
xương khẩu cái đều có răng nhỏ. Khe mang rộng, lược mang nhiều, mang giả
phát triển. Vẩy tròn, dễ rụng. Có một vây lưng tương đối to, khởi điểm nằm
ngang bằng với điểm giữa của khoảng cách từ vây bụng đến vây hậu môn. Vây
ngực to. Vây bụng nhỏ. Thân màu trắng, bên thân có một sọc dài màu trắng bạc,
trên đầu có một chấm màu xanh lục. Vây lưng và vây đuôi màu xanh lục, các
vây màu trắng.

* Cá Cơm Săng:
Tên khoa học: Stolephorus tri
Tên tiếng việt: Cá cơm Săng Hình 1.2 Cá cơm săng



4
Tên tiếng Anh: Spined anchovy
Phân bố: Ấn Độ, Malaixia, Iđônêxia, Trung Qốc, Việt Nam
Đặc điểm hình thái: Thân dài, dẹp bên, đầu tương đối to, mõm ngắn, chiều dài
thân gấp 4,8 lần chiều cao thân và 4,6 lần chiều dài đầu. Mắt tương đối to,
không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng. Trên hàm, xương lá mía,
xương khẩu cái đều có răng nhỏ. Khe mang rộng, lược mang dài và nhỏ. Vẩy
tròn, nhỏ, dễ rụng. Có một vây lưng, khởi điểm nằm sau khởi điểm của vây
bụng, trước khởi điểm của vây hậu môn. Thân màu trắng, bên thân có một sọc
dọc màu trắng bạc. Các vây màu trắng, riêng vây đuôi màu xanh lục.
*Cá Cơm thường:
Tên khoa học: Stolephorus commersonii
Tên tiếng việt: Cá Cơm thường
Tên tiếng Anh: Commerson's anchovy Hình 1.3 Cá cơm thường
Phân bố: Đông Phi, Ấn Độ, Thái lan, Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Việt Nam
Đặc điểm hình thái: Thân dài, dẹp bên. Đầu tương đối to. Mõm hơi nhọn. Chiều
dài thân gấp 4,4 - 5,2 lần chiều cao thân và 4,2 - 5,0 lần chiều dài đầu. Mắt to,
không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng. Trên hàm, xương lá mía,
xương khẩu cái đều có răng nhỏ. Khe mang rộng, lược mang dẹp, mỏng và
cứng. Vảy tròn, to vừa, rất dễ rụng. Khởi điểm của vây lưng nằm ở sau khởi
điểm của vây bụng, gần ngang bằng với khởi điểm của vây hậu môn. Vây hậu
môn to, dài. Thân màu trắng, trên đầu có hai chấm màu xanh lục, bên thân có
một sọc dọc màu trắng bạc.
* Cá Cơm Trung Hoa

Tên khoa học: Stolephorus chinensis
Tên tiếng việt: Cá Cơm Trung Hoa
Tên tiếng Anh: Chinese anchovy Hình 1.4 Cá cơm trung hoa
Phân bố: Trung Quốc, vịnh Bắc Bộ của Việt Nam
Đặc điểm hình thái: Thân dài, hình trụ, hơi dẹp bên. Đầu tương đối nhỏ. Mõm
ngắn, hơi nhọn. Mắt rất to, không có màng. Khoảng cách hai mắt rộng, hơi gồ



5
lên. Lỗ mũi rộng ở giữa viền trước mắt với mút mõm. Miệng rộng, ở phía dưới,
xiên. Trên 2 hàm đều có răng. Khe mang rất rộng. Xương nắp mang mỏng và
trơn liền. Màng nắp mang hơi dính liền nhau. Lược mang dài và tương đối
nhiều. Có mang giả.
1.1.4. Thành phần hóa học của cá Cơm thường:
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cá cơm thường[30]


:







Các loại axitamin của cá cơm bình thường:
Bảng 1.2 Bảng thành phần các loại acid amin của cá cơm thường[30]
STT Thành phần Cá tươi
1 Độ ẩm(%) 74,22

2 Protein(%) 19,5
3 Lipit(%) 1,7
4 Khoáng(%) 1,2
5 NH3(mg%) 4,65
6 NTQ 3,7
7 Histamin 3
STT Tên axit amin Cá Tươi
1 Alanine 418
2 Glycine 323
3 Valine 366
4 Leucine 536
5 Isoleucine 338
6 Thereonine 321
7 Srine 299
8 Aspartic axit 722
9 Methyonien 229
10 Phenylalanine 281



6

1.2. Tổng quan về enzyme Proteaza và sự thủy phân của enzyme proteaza
1.2.1 Protease và cơ chế phản ứng thủy phân:
Proteaza là enzyme xúc tác sự thuỷ phân các liên kết peptit (- CO – NH-)
trong phân tử Protein và các cơ chất tương tự.
H
2
N- CH – CO – NH – CH – CO - … - NH – CH - COOH


H
2
N- CH – COOH + H
2
N– CH – CO … NH – CH - COOH


Cơ chế:
Endopeptidase

HO H HO H
H
2
N-CH-CO-NH-CH….NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH
R
1
R
2
R
3
R

4
R
5
R
6

Amino peptidase
HO

H
Carboxy peptidase

11 Glutamic axit 950
12 Lysine 589
13 Histidine 168
14 Tyrosine 251
15 Tryptonphan 83
16 Arginine 398
17 Proline 252
18 Cyetin 62
E. proteaza
R
1

R
2

R
X

R
1

R
2


R
X




7

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng
enzyme protease

Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: Khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất
lớn, vận tốc thuỷ phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme. Khi nồng độ
enzyme tăng, tốc độ phản ứng thuỷ phân tăng đến một giá trị giới hạn v = v
max
thì nếu nồng độ enzyme tiếp tục tăng, tốc độ phản ứng thuỷ phân bởi enzyme
tăng không đáng kể, thậm chí không tăng.
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: Nồng độ cơ chất có ảnh hưởng lớn tới tốc
độ phản ứng thuỷ phân, khi càng tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thủy
phân càng tăng, nhưng khi tốc độ phản ứng thuỷ phân đạt đến giới hạn v = v
max
,
nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất, vận tốc phản ứng thuỷ phân hầu như không tăng.

Ảnh hưởng của các chất kìm hãm: Chất kìm hãm (hay chất ức chế) là những
chất vô cơ hay hữu cơ mà khi có sự hiện diện của chúng, enzyme có thể bị giảm
hoặc mất hoạt tính. Với mỗi enzym ta có các chất kìm hãm khác nhau, vì vậy khi
sử dụng enzyme ta phải biết rõ các chất kìm hãm của nó để điều chỉnh phản ứng
Ảnh hưởng của các chất hoạt hoá: Chất hoạt hoá là những chất khi có mặt
trong phản ứng có tác dụng làm tăng hoạt tính enzyme, các chất này có bản chất
hoá học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ. Tuy nhiên
các chất hoạt hoá chỉ có tác dụng trong giới hạn nồng độ xác định. Khi dùng quá
nồng độ cho phép, hoạt độ enzyme sẽ giảm.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Enzyme là protein có hoạt tính xúc tác nên kém
bền với nhiệt, chúng chỉ có hoạt tính trong khoảng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ
làm chúng biến tính. Trong khoảng nhiệt độ đó, khi nhiệt độ tăng tốc độ phản
ứng thuỷ phân tăng. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng thuỷ phân do
enzyme xúc tác được đặc trưng bằng hệ số:
Q
10
=
k
k
t 10

Với K
t
: Hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ t
K
t+10
: Hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ t + 10
0
C

8
Người ta đã xác định được hệ số Q
10
của các loại enzyme trong cơ thể cá
trong khoảng từ 2 – 3, cá biệt có thể lên đến 7 như phản ứng Hemoglobin trong
máu cá.
Vùng nhiệt độ tạo cho enzym có hoạt độ cao nhất gọi là vùng nhiệt độ thích
hợp của enzyme, trong đó có một giá trị nhiệt độ mà ở đó, tốc độ enzyme đạt
cực đại gọi là nhiệt độ tối thích. Với đa số enzyme, vùng nhiệt độ thích hợp
trong khoảng 40 - 50
0
C. Nhiệt độ làm cho enzyme mất hoàn toàn hoạt tính gọi là
nhiệt độ tới hạn, đa số enzyme có nhiệt độ tới hạn khoảng 70
0
C; với các enzyme
bền nhiệt (bromelin, papin…), nhiệt độ tới hạn có thể cao hơn. Nhiệt độ thích
hợp đối với một enzyme có sự thay đổ khi có sự thay đổi về pH, nồng độ cơ
chất…
Ảnh huởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính của enzyme
vì pH ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, ion hoá enzyme và đến độ bền của
protein enzyme. Đa số enzyme có khoảng pH thích hợp từ 5 – 9. Với nhiều
proteaza, pH thích hợp ở vùng trung tính nhưng cũng có một số proteaza có pH
thích hợp trong vùng acid (pepxin, proteaza-acid của vi sinh vật…) hoặc nằm
trong vùng kiềm (tripsin, subtilin,…). Với từng enzyme, giá trị pH thích hợp có
có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại cơ chất… thay đổi.
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân: Thời gian thủy phân cần thích hợp để
enzyme phân cắt các liên kết trong cơ chất, tạo thành các sản phẩm cần thiết của
quá trình thuỷ phân nhằm đảm bảo hiệu suất thuỷ phân cao, chất lượng sản

phẩm tốt. Thời gian thuỷ phân dài, ngắn khác nhau tuỳ thuộc vào loại enzyme,
nồng độ cơ chất, pH, nhiệt độ, sự có mặt của chất hoạt hoá, ức chế… Trong thực
tế, thời gian thuỷ phân phải xác định bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế
cho từng quá trình thuỷ phân cụ thể.
Ảnh hưởng của lượng nước: Nước vừa là môi trường để phân tán enzyme và
cơ chất lại vừa trực tiếp tham gia phản ứng nên tỷ lệ nước có ảnh hưởng lớn đến
tốc độ và chiều hướng và là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thuỷ phân bởi
enzyme.



9
1.2.3 Một số enzyme thương mại thường được sử dụng trong quá trình
thủy phân protein:
Papain
Papain là một Cystein protease có ngồn gốc từ nhựa trái đu đủ. Papain thủy
phân protein thành các polypeptide và các amino peptid, nó đóng vai trò vừa
như endoprotease vừa như exopeptidase. Papain là enzyme chịu được nhiệt độ
tương đối cao. Ở dạng nhựa khô papain không bị biến tính trong 3 giờ ở 100
0
C.
Ở dạng dung dịch, papain bị mất hoạt tính sau 30 phút ở 82,5
0
C và nếu tăng
nhiệt độ trên 100
0
C thì sẽ mất hoàn toàn hoạt tính kể cả khi thêm lượng lớn chất
hoạt hóa vào dung dịch vì cấu trúc tâm hoạt động của enzym đã bị phá hủy hoàn
toàn.
Điều kiện hoạt động tối ưu:

Hoạt động thích hợp trong khoản pH = 5,7-7,0
Nhiệt độ: 50-57
0
C
Bromelain:
Bromelain là một Cystein protease, bromelain có trong toàn bộ cây dứa,
nhưng nhiều nhất là trong quả dứa. Bromelain thuộc nhóm endoprotease có khả
năng phân cắt các liên kết peptid nội phân tử protein để chuyển phân tử protein
thành các peptid. Bromelain ở dạng tinh khiết thì nhạy với nhiệt độ: ở 5
0
C, pH =
4-10, bromelain có hoạt tính tối đa trên Casein sửa trong 24 giờ; ở 55
0
C, pH = 6
trong 20 phút hoạt tính giảm 20%
Biên độ pH cho sự hoạt động của bromelain là khá rộng, từ 3-10, nhưng pH
tối ưu thường nằm trong khoản 5-8 tùy vào cơ chất.
Ficin:
Ficin là một protese được tìm thấy trong dịch nhựa của những cây thuộc
giống Ficus. Các cây thuộc giống Ficus có tên gọi thông thường là Sung, Vải, họ
Moraceae, bộ Urticales. Nhiệt độ để Ficin có hoạt tính 30 – 80
0
C. Nhiệt độ tối
thích 50 - 65
0
C. Ficin không tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ, nhưng tan
một phần trong nước hoặc glycerin.

10
Ficin có khoảng pH hoạt động rộng 4 – 9,5. pH tối thích của enzyme ficin
phụ thuộc vào cơ chất thủy phân: với gelatin pH tối thích là 5, với casein pH tối
thích là 9,5, hay hemoglobin pH tối thích là 7.
Ficin dễ bị oxy hóa trong không khí ở dạng tươi, khi bị oxy hóa, dịch
enzyme chuyển sang màu hồng hoặc nâu và hoạt tính xúc tác giảm xuống. dưới
tác dụng của các tác nhân oxy hóa, ficin bị mất hoạt tính.
Enzyme Protamex:
Là enzyme endoprotease của Bacillus sp., thường được dùng để thủy phân
protein thực phẩm. Điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme Protamex trong
khoảng pH 5,5 – 7,5; nhiệt độ 35 – 60
0
C. Enzyme này bị bất hoạt ở 85
0
C trong
10 phút và ở pH = 8. Hoạt độ của Protamex là 1,5 AU / g.
Enzyme Alcalase:
Là enzyme endoprotease của vi khuẩn được sản xuất từ một chủng của
Bacillus lichenformis. Điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme Alcalase là: pH từ
6,5 – 8,5; nhiệt độ từ 55 – 70
0
C. Hoạt độ của Alcalase là 2,4 AU/g.
Enzyme Flavourzyme:
Là hỗn hợp protease và peptidase được sản xuất từ nấm mốc Aspergillus
oryzae bằng quá trình lên men chìm. Điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme
Flavourzyme là: pH từ 5 - 7; nhiệt độ 50 - 55
0
C. Hoạt độ của Flavourzyme là
500 LAPU / g.
1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về sự thủy phân protein

bằng enzyme proteaza
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về sự thủy phân protein bằng
enzyme
- Chae (1998), sử dụng kết hợp 3 enzyme Neutrase, Alcalase và
Flavourzyme để thủy phân protein sẽ cho độ thủy phân cao hơn khi sử dụng kết
hợp hai enzymeAlcalase và Flavourzyme. Theo tác giả này, độ thủy phân đạt cao
nhất khi sử dụngkết hợp 3 enzyme là 51% trong khi đó giá trị DH chỉ đạt 47 %
khi sử dụng hai enzyme [12].



11
- Guerard và cộng sự (2001) đã nghiên cứu về thủy phân bao tử cá ngừ
bằngenzyme Alcalase với các thông số sau: nhiệt độ 50
0
C, pH = 8, thời gian 5,5
giờ. Kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm này dùng làm chất bổ sung nitơ cho
môi trường nuôi cấy vi sinh vật có kết quả tốt như những pepton công nghiệp
dùng nuôi cấy vi sinh vật [13].
- Liaset và cộng sự (2002) đã nghiên cứu thu hồi nitơ từ xương cá hồi
Atlantic từ quá trình thủy phân bằng enzyme Protamex. Xương cá hồi được xay
nhỏ và thủy phân với điều kiện tỷ lệ nguyên liệu/nước là 1,16 : 1, tỷ lệ
enzyme/cơ chất là 90 AU Kg -1, pH là 6,5 và nhiệt độ nghiên cứu từ 35
0
C đến
70
0
C. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi thủy phân ở chế độ đó thì hiệu suất thu
hồi nitơ tăng theo nhiệt độ, đạt cao nhất tại 50
0

C với 53,5% và nhiệt độ càng
tăng thì hiệu suất thu hồi nitơ lại giảm [17].
- Liaset và cộng sự (2003) nghiên cứu thủy phân phần xương còn lại sau
khi philê tách thịt cá hồi bằng enzyme Protamex ở điều kiện nhiệt độ 55
0
C, pH
tự nhiên là 6,5, nồng độ enzyme là 11,1 AU/kg protein thô với tỷ lệ phế
liệu/nước là 1,14, thời gian thủy phân 6 giờ. Kết quả thu được sản phẩm thủy
phân giàu các axít amin không thay thế và axít béo [18].
- Nilsang và cộng sự (2004), nghiên cứu sử dụng hai loại enzyme
protease là Flavourzyme 1000L và Kojizyme 800L bổ sung để thủy phân dịch
thải từ qui trình cá ngừ đóng hộp để thu dịch đạm. Kết quả nghiên cứu cho thấy
điều kiện tối ưu khi sử dụng Flavourzyme là ở nhiệt độ 450
0
C, nồng độ enzyme
là 50 LAPU/g protein (5%), nồng độ cơ chất 20% (w/w), pH tự nhiên = 5,9 –
6,0, thời gian thủy phân sau 6 giờ thì DH đạt 62%. Với Kojizyme 800L, điều
kiện tối ưu là ở nhiệt độ 50
0
C, nồng độ enzyme là 40LAPU/g protein (5%), nồng
độ cơ chất 20% (w/w), pH tự nhiên =5,9 – 6,0, thời gian thủy phân sau 6 giờ thì
độ thủy phân đạt 68%. [20].
- Sathivel và cộng sự (2005) nghiên cứu thủy phân đầu cá hồi đỏ bằng các
loại enzyme thương mại như Alcalase, Flavourzyme 500L, Palatase 2000L và
Neutrase. Họ đã nghiên cứu ảnh hưởng của các loại enzyme khác nhau và thời



12
gian thủy phân khác nhau (25, 50, 75 phút) đến tính chất chức năng và giá trị

dinh dưỡng của sản phẩm thủy phân đầu cá hồi đỏ. [24].
- Sathivel và cộng tác viên (2005) khi thủy phân đầu cá hồi bằng enzyme
Alcalase (0,5%) ở nhiệt độ 50
0
C, trong thời gian 75 phút thì thu được bột protein
thuỷ phân có rất nhiều các thành phần axít amin trong đó hàm lượng
Isoleucine(3,71g/100g protein), Phenylalanine (4,07g/100g protein), hàm lượng
Leucine(6,69g/100g protein),và Lysine (7,39g/100g protein). Tổng số axít amin
là 98,74g/100g protein[25].
- Slizyté và cộng sự (2005) khi nghiên cứu quá trình thủy phân nội tạng cá
Tuyết bằng enzyme Neutrase với tỷ lệ 0,3%, thời gian thủy phân 1h, ở nhiệt độ
50
0
C thì thu được bột protein thủy phân có hàm lượng ẩm 3,9%; protein thô
83,5%; lipid 3,0%; tro 12,4%Lian và cộng sự (2005) nghiên cứu tối ưu hóa quá
trình thủy phân phế liệu mực bằng enzyme Flavourzyme và Protamex. Kết quả
nghiên cứu cho thấy với nhiệt độ 50
0
C, thời gian thủy phân 6 giờ thì hàm lượng
axít amin tự do của sản phẩm thủy phân đạt cao nhất 24,8% so với mẫu đối
chứng 8,2% [24].
- Sylla và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nước đến quá
trình thủy phân phế liệu cá bơn. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của 4 tỷ lệ
nước khác nhau (10%, 25%, 50% và 100% so với nguyên liệu) đến quá trình
thủy phân bằng enzyme Protamex được so sánh. Quá trình thủy phân được thực
hiện ở pH = 6, nhiệt độ 400C, thời gian thủy phân là 6h
- Ovissipour và cộng sự (2009) đã nghiên cứu: “Tối ưu hóa sự thủy phân
phế liệu cá tầm Beluga Huso bằng enzyme Alcalase”. Kết quả nghiên cứu đã
xác định được các điều kiện tối ưu là: 50°C, 120 phút. Chế độ thủy phân này cho
sản phẩm thủy phân có hàm lượng protein tương đối cao (66,43%) và lipid thấp

(1,34%).[22].
- Luan và Li-jiao (2009) đã nghiên cứu công nghệ thủy phân thịt sò bằng
sự kết hợp các loại enzyme proteaza. Giai đoạn đầu thịt sò được thủy phân bằng
sự kết hợp giữa proteaza trung tính và trypsin, giai đoạn sau được thủy phân



13
bằng Flavourzyme. Kết quả cho thấy tỷ lệ kết hợp tối ưu của protease trung tính
và trypsin là 3:1 và các điều kiện thủy phân tối ưu của Flavourzyme như sau:
nồng độ enzyme 1000U/g nguyên liệu, nhiệt độ thủy phân 550C, thời gian 5 giờ
và pH=5. Với điều kiện này độ thủy phân là 55,97% [16].
- Ho (2009) đã nghiên cứu thuỷ phân cá thu bằng Alcalase và
Flavourzyme, nồng độ enzyme/protein là 3%, thời gian thủy phân 1 và 4 giờ.
Kết quả nghiên cứu cho thấy các sản phẩm thủy phân sau 1 và 4 giờ có hàm
lượng peptid và các axít amin khác nhau. Mẫu thủy phân bằng Flavourzyme có
hàm lượng axít amin tự do cao hơn mẫu dùng Alcalase. Mẫu 4 giờ có hàm lượng
axít amin tự do cao hơn mẫu 1 giờ [14].
- Ovissipour và cộng sự (2010) đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm thủy
phân protein từ đầu cá ngừ vây vàng Thunnus albacares sử dụng enzyme
Alcalase và Protamex. Đầu cá ngừ vây vàng thu được từ quá trình sản xuất cá
ngừ đóng hộp được thủy phân với các thông số sau: nồng độ enzyme sử dụng là
1,5%, pH tự nhiên, tỷ lệ nguyên liệu/nước (w / v) là 1:1. Kết quả cho thấy theo
thời gian thủy phân thì độ thủy phân càng cao. Độ thủy phân, hàm lượng protein
và axít amin trong sản phẩm thủy phân thu được khi sử dụng enzyme Alcalase
cao hơn so với enzyme Protamex [22].
- Motamedzadegan và cộng sự (2010) đã nghiên cứu “Tối ưu hóa chế độ
thủy phân nội tạng cá ngừ vây vàng Thunnus albacares bằng enzyme Neutrase”.
Kết quả chỉ ra rằng khi sử dụng enzyme Neutrase để thủy phân nội tạng cá ngừ
vây vàng Thunnus albacares thì các thông số tối ưu là nồng độ enzyme 37 AU /

kg protein, pH tự nhiên của bản thân nguyên liệu, nhiệt độ 50°C, và thời gian 60
phút. Với các thông số thich hợp này thì sản phẩm thuỷ phân thu được có độ
thủy phân (DH) 35%, sản phẩm thủy phân có hàm lượng protein cao 74,56% và
hàm lượng lipid thấp 1,86% và được sử dụng làm thức ăn trong nuôi trồng thủy
sản [19].
- Nguyên và cộng sự (2011) đã nghiên cứu sự thủy phân phế liệu cá ngừ
bằng enzyme Protamex và đặc tính sinh hóa của sản phẩm thủy phân”. Sự thủy



14
phân đầu, nội tạng, đuôi cá ngừ được thực hiện ở nhiệt độ 45
0
C, tỷ lệ
nước/nguyên liệu = 1/1, tỉ lệ enzyme 0,1%, pH tự nhiên, thời gian 12h. Kết quả
nghiên cứu đã cho thấy độ thủy phân của đầu, nội tạng và đuôi lần lượt là 32,3%,
16,8% và 22,2%. Hiệu suất thu hồi nitơ trong sản phẩm thủy phân từ đầu, nội tạng
và đuôi lần lượt là 73,6%, 82,7%, 85,8% [21].
- Herpandi và công sự (2012) đã nghiên cứu sự thuỷ phân cá ngừ vằn
bằng các proteaza: Alcalase, Protamex, Neutrase và Flavourzyme với tỷ lệ
enzyme là 0,5, 1, 1,5 và 2% so với khối lượng của nguyên liệu trong thời gian
cho 60, 120, 180 và 240 phút. Kết quả cho thấy thời gian dài với tỷ lệ enzyme
cao đã làm tăng độ thủy phân. Alcalase cho độ thủy phân cao nhất trong số tất cả
các proteaza, tiếp theo là Protamex, Flavourzyme và Neutrase [15]
- Vanessa và cộng sự (2012) đã nghiên cứu về tối ưu hóa sự thủy phân thịt
vẹm bằng enzyme. Thịt vẹm đã được thủy phân bằng cách sử dụng Protamex.
Các điều kiện tối ưu cho sự thủy phân thịt vẹm là pH = 6,85, nhiệt độ 510C, và
tỷ lệ enzyme so với nguyên liệu là 4,5%. Dưới những điều kiện này độ thủy
phân là 26,5% và hiệu suất thu hồi protein 65% [26].
1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về sự thủy phân protein bằng

enzyme
Tại Việt Nam, những năm gần đây đã có rất nhiều công trình nghiên cứu
về sự thủy phân protein bằng enzyme, các công trình này thường tập trung vào
nghiên cứu thủy phân cơ chất có giá trị kinh tế thấp để tạo ra sản phẩm có giá trị
gia tăng cao, điển hình có các công trình nghiên cứu sau:
- PGS.TS Trần Thị Xô và Ths. Đặng Thị Mộng Quyên (Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng, 2007) đã thực hiện đề tài "Nghiên cứu tận dụng các phế liệu để
sản xuất sản phẩm dẫn mùi giàu đạm dùng trong thức ăn nuôi tôm, cá". Với
công nghệ sản xuất đơn giản sử dụng chất xúc tác Enzym của vi khuẩn đã phân
lập được bổ sung vào phế liệu thủy sản (đầu, xương cá), chúng sẽ tự tách phần
thịt ra khỏi xương. Với phần thịt được cô đặc giàu chất đạm trộn với thức ăn cho



15
tôm, phần xương được làm sạch, sấy khô, nghiền thành bột khoáng dùng cho
chăn nuôi gia súc [11]
- Viện Nghiên cứu Thủy sản II (2009) đã công bố kết quả “Nghiên cứu xây
dựng quy trình công nghệ sản xuất bột canxi thực phẩm từ xương cá Tra”. Kết
quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Khi sử dụng phương pháp thủy phân xương cá
Tra bằng phương pháp hóa học sử dụng NaOH, thì điều kiện tối ưu cho quá trình
là nhiệt độ 80
o
C, thời gian 90 phút, tỷ lệ NaOH:nguyên liệu là 1:1 và nồng độ
NaOH dùng để thủy phân là 2%. Trong khi đó, đối với phương pháp enzyme thì
điều kiện thích hợp là: nhiệt độ 55
o
C, tỷ lệ enzyme/cơ chất 5:10 trong thời gian
48 giờ. Sản phẩm bột xương thu được từ cả hai phương pháp đều được đánh giá
tốt về mặt cảm quan. Tuy nhiên, để sản phẩm có thể được ứng dụng trong lĩnh

vực thực phẩm, đặc biệt dùng làm chất bổ sung canxi cho thực phẩm con người,
cần có nhiều nghiên cứu sâu hơn về quy trình tinh chế và sản xuất bột xương,
đồng thời giá trị sinh học canxi của bột xương cũng cần được nghiên cứu nhằm
xác định rõ giá trị, chất lượng của sản phẩm, từ đó xác định giới hạn khả năng
ứng dụng của sản phẩm thu được. [8].
- Vũ Ngọc Bội (2004) đã phân lập tuyển chọn, tối ưu hóa môi trường nuôi
cấy và thu nhận chế phẩm proteaza từ chủng B.Subtilis S
5
. Chế phẩm proteaza
thu được từ chủng này, hoạt động tối thích ở nhiệt độ 55
0
C; pH = 6 – 6,5. Khi
nghiên cứu thử nghiệm thủy phân protein thịt các cơm bằng enzyme proteaza từ
chủng này trong chế biến nước mắm với tỷ lệ chế phẩm 0,2% so với cá, sau 6
giờ thủy phân mới cho muối lần đầu là 5% so với cá, phơi nắng đánh đảo và cứ
6 giờ lại cho thêm 5% muối cho đến khi đủ 25% muối. Kết quả thí nghiệm và so
sánh cho thấy mẫu thí nghiệm có thời gian thủy phân ngắn hơn,, hàm lượng,
thành phần các axit amin cao hơn và lượng nước cốt rút ra được cao gấp 1,18 lần
so với mẫu đối chứng được sản xuất theo phương pháp truyền thống. Đặc biệt,
có thể sử dụng chế phẩm proteaza từ chủng này để rút ngắn thời gian thủy phân
thịt cá tốt hơn so với một số proteaza đã được thử nghiệm khác. [1].