Nghiên cứu quy trình sản xuất Oligochitin từ chitin sản xuất từ vỏ tôm thẻ bằng enzyme Hemicellulase

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



NGUYỄN THỊ HƯƠNG



NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT
OLIGOCHITIN TỪ CHITIN SẢN XUẤT TỪ
VỎ TÔM THẺ BẰNG ENZYME HEMICELLULASE

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM


GVHD:ThS. TRẦN VĂN VƯƠNG


Nha Trang, tháng 07 năm 2013


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án:
Trước hết tôi xin gửi tới ban Giám hiệu Trường Đại Học Nha Trang, Ban chủ
nhiệm Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Phòng Đào Tạo sự kính trọng, lòng biết ơn

sâu sắc, sự tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường trong 4 năm qua.
Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn đồ án:
Thạc sỹ Trần Văn Vương – giảng viên bộ môn Đảm bảo chất lượng – An toàn thực
phẩm, Khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Nha Trang đã tận tình hướng
dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Công Nghệ Thực
Phẩm, các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm đã chỉ dẫn, dạy bảo tôi trong suốt
thời gian học tập và quá trình làm đồ án tại trường. Và tôi xin bày tỏ lòng biết ơn
sâu sắc đến gia đình, bạn bè, người thân đã quan tâm, hỗ trợ, tạo điều kiện tốt nhất
cho tôi hoàn thành đồ án.
Do bước đầu tiến hành nghiên cứu nên không tránh khỏi những thiếu sót, kính
mong quý thầy cô và bạn bè đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn chỉnh hơn.
Sinh viên
Nguyễn Thị Hương

i



MỤC LỤC


MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iii
DANH MỤC CÁC HÌNH-ĐỒ THỊ-SƠ ĐỒ iii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN VÀ OLIGOCHITIN 3
1.1.1. Tổng quan về chitin 3
1.1.2. Tổng quan về oligochitin 8

1.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin, oligochitin 10
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước. 10
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước: 12
1.3. Ứng dụng của chitin và oligochitin 14
1.3.1. Ứng dụng của chitin 14
1.3.2. Ứng dụng của oligochitin 16
1.4. Tổng quan về enzyme 16
1.4.1. Giới thiệu chung về enzyme 16
1.4.2. Một số nghiên cứu và ứng dụng của enzyme Hemicellulase 22
1.4.3. Một số ứng dụng của enzyme Hemicellulase. 24
CHƯƠNG II : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 26
2.1.1. Vật liệu chính 26
2.1.2. Vật liệu phụ 27
2.2. PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 27
2.2.1. Phương pháp phân tích 27
2.2.2. Bố trí thí nghiệm 28
ii



2.2.3. Thiết bị, dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu 35
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu 35
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36
3.1. SẢN XUẤT CHITIN TINH SẠCH VÀ CHITIN HUYỀN PHÙ 36
3.1.1. Sản xuất chitin tinh sạch 36
3.1.2. xử lý chitin huyền phù 36
3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT OLIGOCHITIN.36
3.2.1. Xác định nồng độ enzyme thích hợp cho quá trình sản xuất oligochitin 36
3.2.2. Xác định nhiệt độ thủy phân thích hợp cho quá trình sản xuất oligochitin .37

3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi oligochitin 39
3.3. QUY TRÌNH HOÀN THIỆN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN CHITIN
BẰNG ENZYME HEMICELLULASE 40
3.3.1. Sơ đồ quy trình 40
3.3.2. Kết quả sản xuất thử nghiệm 42
3.3.3. Sơ bộ hoạch toán giá thành sản phẩm 43
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 44
4.1. Kết luận 44
4.2. Đề xuất ý kiến 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45
PHỤ LỤC I 48
PHỤ LỤC II 50
PHỤ LỤC III 58
iii



DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất 43

DANH MỤC CÁC HÌNH-ĐỒ THỊ-SƠ ĐỒ

Hình1.1: sắp xếp các mạch trong phân tử chitin 6
Hình 1.2: Công thức cấu tạo của chitin 6
Hình 1.3: Công thức cấu tạo của oligochitin 9
Hình 1.4: Cấu trúc không gian của hỗn hợp enzyme hemicellulase 24
Hình 2.1: Vật liệu chitin 26
Hình 2.2: Enzyme hemicellulase có nguồn gốc từ Aspergillus niger 27
Hình 2.3. Quy trình tinh sạch chitin 28

Hình 2.4: Quy trình xử lí huyền phù chitin 29
Hình 2.5: Quy trình dự kiến sản xuất oligochitin 30
Hình 2.6: Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quá trình
thủy phân 32
Hình 2.7: Sơ đồ thí nghiệm xác định nhiệt độ của quá trình thủy phân 33
Hình 2.8: Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian thủy phân 34
Hình 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất thu hồi oligochitin 36
Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến quá trình sản xuất oligochitin 38
Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất thu hồi oligochitin 39
Hình 3.4: Sơ đồ quy trình sản xuất thực nghiệm oligochitin 41
Hình 3.5: Hình ảnh oligochitin 42



1



MỞ ĐẦU

Chitin không có khả năng hòa tan trong nước nên việc sử dụng chúng rất hạn
chế. Vì thế để nâng cao giá trị sử dụng của chitin lên, người ta nghiên cứu theo
hướng sản xuất các chế phẩm từ chitin như: oligochitin, glucosamine,… hòa tan
nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng và góp phần hạn chế hiện trạng ô nhiễm môi
trường trong ngành thủy sản của nước ta hiện nay.
Oligochitin tan tốt trong nước và nó có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm,
chống oxy hóa , điều hòa đất,… Khi sử dụng oligochitin trong bảo quản thủy sản sẽ
không gây độc hại cho sản phẩm, vẫn giữ được giá trị cảm quan, chất lượng được
đảm bảo. Oligochitin sẽ là chất bảo quản thay thế các hóa chất bảo quản vẫn dùng
trong bảo quản thủy sản hiện nay như: Hàn the, ure, nitrit,…

Thủy sản được xem là ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta, hằng năm nó đem
lại cho đất nước một nguồn lợi kinh tế lớn. Năm 2012 tổng sản lượng thủy sản của
cả nước đạt 5.9 triệu tấn tăng 8.8% so với năm 2011, và kim ngạch xuất khẩu thủy
sản năm 2012 đạt 6.12 tỉ USD bằng năm 2011.
Chế biến thủy sản là ngành công nghiệp thải ra môi trường một lượng phế liệu
lớn lên tới 70.000 tấn/năm (năm 2011). Nếu không được xử lí thích hợp lượng phế
liệu này sẽ gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Phế liệu từ thủy sản chủ yếu là
vỏ tôm, cua, ghẹ, mai mực,… Thành phần chính của các phế liệu chủ yếu là:
protein, khoáng, chitin, sắc tố,…trong đó chitin chiếm khoảng 20%.
Chitin (poly-N-acetylglucosamine) là một polymer sinh học có nhiều trong
cấu trúc khớp, sụn của các động vật bậc thấp, trong thành phần tế bào của một số vi
sinh vật như nấm mốc, nấm men, vi khuẩn,… và trong lớp vỏ của các loài giáp xác
như tôm, cua, ốc, hến,…. Quá trình thu nhận, tách chiết chitin, chitosan, oligochitin
và glucosamin được ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm, y học, nông
2



nghiệp, điều chỉnh và kiểm soát pH, chất làm dai giấy viết, thuốc chữa xương khớp,
da nhân tạo,…
Do đó hướng nghiên cứu oligochitin từ chitin để sử dụng trong bảo quản thực
phẩm đang được các nhà khoa học quan tâm. Đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất
oligochitin từ chitin sản xuất từ vỏ tôm thẻ bằng enzyme hemicellulase” cũng là một
hướng như vậy.
Nội dung đề tài:
1. Xây dựng quá trình sản xuất oligochitin từ chitin vỏ tôm thẻ bằng enzyme
hemicellulase.
2. Tối ưu hóa được các thông số nhiệt độ, thời gian, pH, nồng độ enzyme để
hiệu suất thu hồi oligochitin là cao nhất.
3. Sơ bộ đánh giá được hiệu quả oligochitin thu được.

Tính khoa học của đề tài:
Đề tài đã đưa ra được quy trình sản xuất oligochitin từ chitin vỏ tôm thẻ bằng
enzyme hemicellulase. Đưa ra được các thông số tối ưu thích hợp cho quá trình thủy
phân chitin bằng enzyme chitinase và sản phẩm thu được là oligochitin. Đây là một
chất có hoạt tính sinh học, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.


3



CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN VÀ OLIGOCHITIN
1.1.1. Tổng quan về chitin
Chitin đã được phát hiện bởi Henri Braconnot vào năm 1811. Lần đầu tiên ông
Braconnot phân lập được chitin như một hợp chất không tan trong kiềm của một số
loài nấm. Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc của nó.
Năm 1823 Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi là chitin
hay “chiton”, tiếng Hy Lạp có nghĩa là vỏ giáp, nhưng ông không phát hiện ra sự có
mặt của Nitơ trong đó. Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết luận chitin
có dạng công thức cellulose.
Vào năm 1834, Children phát hiện sự có mặt của nitơ trong chitin, 9 năm sau
đó tức năm 1843 sự tồn tại của nitơ trong chitin đã được Lassaigne chứng minh một
lần nữa.
Đến năm 1859, C.Rouget phát hiện ra một hợp chất mới khi đun hoàn lưu
chitin trong dung dịch KOH đặc, có tính chất khác với chitin, ông gọi nó là
“modified chitin”.
Năm 1876, Ledderhose thủy phân vỏ tôm hùm bằng dung dịch HCl và nhận được
một muối Clorua của amin 6C. Ông đề nghị cấu trúc CHO.(CHOH)

4
.CH
2
NH
2
.HCl.
Năm 1894, Winterstein phát hiện ra khi xử lý nấm với H
2
SO
4
hay NaOH rồi
thủy phân trong HCl thì đều thu được cùng loại monosaccharide và acid acetic. Tuy
nhiên, ông ta vẫn gọi hợp chất này là “cellulose”. Cũng trong năm này, khi đun
chitin trong dung dịch KOH ở 180
o
C, Hope – Seyler thu được một hợp chất mới có
số nguyên tử giống như trong chitin và gọi nó là chitosan.
Năm 1912, Brach và Furth nhận thấy tỷ lệ acid acetic và glucosamine là 1:1,
ông gọi nó là “polyme mono acetyl glucosamine”.
4



Năm 1928, Meyer và Mark dựa trên phổ nhiễu xạ tia X kết luận rằng chitin
và chitosan nằm ở dạng liên kết β (1→4) giữa các mắt xích pyranoz.
Từ những năm 1930 đến 1940 có rất nhiều nghiên cứu về chitin và chitosan,
khoảng 50 phát minh đã được đăng ký. Với những nghiên cứu của mình, Purchase
và Braum chứng minh được chitin là một polysaccharide của glucosamine bằng
cách thủy phân chitin theo nhiều cách khác nhau, hay với nghiên cứu của
Rammelberg đã xác định một cách chính xác nguồn gốc của chitin.

Vào năm 1948, Matsusshima cũng đã có một phát minh sản xuất
glucosamine từ vỏ cua.
Năm 1950, người ta đã sử dụng tia X để phân tích nhằm nghiên cứu sâu hơn
sự hiện diện của chitin trong nấm và trong thành tế bào.
Và đến năm 1951, quyển sách đầu tiên viết về chitin đã được xuất bản. Bấy
giờ, người ta đã phát hiện tiềm năng của các polyme thiên nhiên này.
Nhưng sự cạnh tranh của các loại polyme tổng hợp nên đã kìm hãm sự phát triển
thương mại của chitin và chitosan. Cho đến năm 1970, hàng loạt nghiên cứu về chitin và
chitosan được tiến hành với mục đích ban đầu là tận dụng nguồn phế liệu dồi dào từ việc
chế biến thủy sản (vỏ tôm) nhằm tránh gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên các nhà khoa
học đã phát hiện ra các tính chất đặc biệt của chitin và các dẫn xuất của nó không những
giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn mở ra một triển vọng rất lớn trong việc
ứng dụng chitin và các dẫn xuất của chúng vào sản xuất.
Vào năm 1978, một hội nghị đầu tiên nói về chitin và chitosan diễn ra tại Mỹ
và thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới.
Hiện nay, những nghiên cứu về chitin và chitosan đã đạt những thành công
nhất định. Tại Nhật, một chương trình nghiên cứu dài hơn 10 năm cũng bắt đầu
khởi động. Trung Quốc, tuy là nước bắt đầu nghiên cứu chậm hơn so với những
nước khác nhưng lại đang phát triển rất nhanh trong lĩnh vực này [23].
5



Chitin là một polymer sinh học rất phổ biến trong tự nhiên, chỉ đứng sau
cellulose, chúng được tạo ra trung bình 20g trong một năm/1m
2
bề mặt trái đất.
Trong tự nhiên chitin tồn tại cả ở động vật và thực vật.
Đối với cơ thể động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của vỏ
một số động vật không xương sống như: Côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun

tròn. Trong thế giới thực vật chitin có ở thành tế bào của một số nấm và tảo như:
nấm Zygemycether, một số tảo Chlorophiceae, nấm bất toàn (Fugiimperfecti), tảo
khuẩn (Phycomycetes),… Chitin không hiện diện một mình trong lớp vỏ ngoài của
loài nấm mà nó được liên kết với những thành phần khác. Lượng chitin được tinh
chế từ một số loài nấm thông thường từ 3÷5 %.
Trong động vật thủy sản đặc biệt trong vỏ tôm, cua, ghẹ và xương mực hàm lượng
chitin chiếm tỷ lệ cao, từ 14-35% so với trọng lượng khô. Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ,
xương mực là nguồn nguyên liệu tiềm năng sản xuất chitin và các sản phẩm từ chúng.
Chitin là polysaccharide mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenlulose,
trong đó nhóm (-OH) ở nguyên từ C
2
được thay thế bằng nhóm axetyl amino (-
NHCOCH
3
). Chitin là polysaccharide chứa đạm không độc hại, có khối lượng phân
tử lớn. Cấu trúc của chitin là một tập hợp các phân tử liên kết với nhau bởi các cầu
nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức. Vì thế mà chitin làm tăng
độ bền, độ cứng và là điểm tựa cho các sinh vật (Riccarclo, 1996). Chitin rất hiếm
tồn tại ở trạng thái tự do, hầu như luôn liên kết bởi các cầu nối đẳng trị với protein,
CaCO
3
và các hợp chất hữu cơ khác trong vỏ tôm, vỏ cua, vỏ ghẹ [16].
Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn. Bằng phương pháp nhiễu xạ tia
X, người ta đã chứng minh được chitin tồn tại ở 3 dạng cấu hình: α, β, γ – chitin [24].
Các dạng này của chitin chỉ do sự sắp xếp khác nhau về hướng của mỗi mắt
xích (N- acetyl – D- glucosamine) trong mạch.
Có thể biểu diễn mỗi mắt xích này bằng mũi tên sao cho phần đầu của mũi tên
chỉ nhóm –CH
2
OH, phần đuôi chỉ nhóm – NHCOCH

3
, thì các cấu trúc α, β, γ –
chitin được mô tả như sau:
6






α-chitin β-chitin γ-chitin
Hình1.1: sắp xếp các mạch trong phân tử chitin

α- chitin có cấu trúc các mạch được sắp xếp ngược chiều nhau đều đặn, nên
ngoài liên kết hydro trong một lớp và hệ chuỗi, nó còn có liên kết hydro giữa các
lớp do các chuỗi thuộc lớp kề nhau nên rất bền vững. Do các mắt xích sắp xếp đảo
chiều, xen kẽ thuận lợi về mặt không gian và năng lượng. Đây cũng là dạng phổ
biến trong tự nhiên. Dạng α có nhiều trong các loại tôm, các loài nguyễn thể, thức
ăn của cá voi, trong dây chằng và vỏ tôm hùm, cua cũng như trong biểu bì của các
loài côn trùng.
γ, β-chitin do mắt xích ghép lại với nhau theo kiểu song song (β-chitin) và hai
song song một ngược chiều (γ –chitin), giữa các lớp không có loại liên kết hydro.
Dạng β-chitin cũng có thể chuyển sang dạng α-chitin nhờ quá trình acetyl hóa cho
cấu trúc tinh thể bền vững hơn. Dạng β tồn tại ít nó được tìm ra trong protein của
mực ống, còn dạng γ thì rất hiếm [24].
Vì thế mà người ta thường thủy phân dạng α – chitin do nó tồn tại nhiều và
phổ biến.

Hình 1.2: Công thức cấu tạo của chitin
7



Chitin có cấu trúc polymer tuyến tính từ các đơn vị N-acetyl-β- D-Glucosamin
nối với nhau nhờ cầu nối β- 1,4 Glucozit. Có công thức phân tử là [C
8
H
13
O
5
]
n
, trong
đó có chứa 47.29%C, 6.45%H, 39.37%O, 6.89%N và n thay đổi phụ thuộc vào
nguyên liệu.
Ví dụ: Ở tôm thẻ: n= 400-500
Ở tôm hùm: n= 700-800
Ở cua: n= 500-600
Phân tử lượng: M
chitin
= (203.09)
n

Chitin là một polysaccharide có tính kiềm, bền trong môi trường kiềm nhưng
kém bền trong môi trường acid. Dựa vào tính chất này người ta đã sản xuất

glucosamine bằng phương pháp hóa học từ chitin bằng cách đun nóng chitin trong
acid HCl đậm đặc ở nhiệt độ cao, chitin sẽ bị thủy phân hoàn toàn, tạo thành 88.5%
D-Glucosamin và 12.5% acid acetic.
Chitin ở dạng tinh thể, màu trắng ngà không định hình, không tan trong nước,
trong acid loãng, kiềm, chitin khó hòa tan trong thuốc thử Schweizei Sapranora.
Điều này có thể do nhóm acetamit (-NHCOCH
3
) ngăn cản sự tạo thành phức chất
cần thiết. Chitin hòa tan trong dung dịch đặc nóng của các muối: thioxianat Liti
(LiSCN), thioxianat Canxi Ca(SCN)
2
tạo thành dung dịch keo. Chitin hòa tan được
trong dung dịch acid đậm đặc như HCl, H
3
PO
4
. Chitin có khả năng hấp thu tia hồng
ngoại có bước sóng 884-890 cm
-1
.
Chititn ổn định với các chất chống oxy hóa khử như: Thuốc tím (KMnO
4
), oxy
già (H
2
O
2
), nước Javen (NaClO) hay Clorua vôi Ca(ClO)
2
… từ đó lợi dụng tính

chất này người ta sử dụng các chất oxy hóa để khử màu cho chitin [16].
Khi đun nóng chitin trong dung dịch kiềm đặc, chitin bị mất gốc acetyl tạo
thành chitosan. Dựa vào đặc tính này người ta đã sản xuất chitosan từ chitin.

Chitin NaOH 40-50% chitosan

8



Khi đun nóng trong acid HCl đậm đặc, ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị cắt mạch
thu được glucosamine:
HCl 36%
Chitin glucosamine
T
o
cao
Chitin là một vật liệu chứa cả 2 nhóm chức –OH và –NH
2
cho liên kết với
enzyme, có cấu trúc siêu lỗ, có khả năng hấp thụ tốt, dễ tạo màng. Chitin có cấu trúc
mạng tinh thể chặt chẽ, không chỉ có các liên kết hydro hình thành trong chuỗi mà
còn có giữa các lớp với nhau trong mạng tinh thể. Chitin là một polymer kỵ nước,
độ trương thấp, diện tích bề mặt tiếp xúc nhỏ và bền về mặt hóa học. dựa vào đặc
tính này, gần đây có rất nhiều nghiên cứu cố định enzyme trên chitin, chủ yếu bằng
phương pháp hấp phụ và liên kết cộng hóa trị qua cầu nối glutaradehyt. Tuy nhiên,
do tính chất kị nước nên bề mặt tiếp xúc của enzyme cố định và cơ chất rất hạn chế.
Vì vậy hoạt tính của ezyme cố định trên chitin thường rất thấp [16].
1.1.2. Tổng quan về oligochitin
Oligochitin là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin bằng các con đường

hóa học hoặc sinh học, chiếu xạ. Tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân mà các
Oligochitin có khối lượng phân tử, phân đoạn khác nhau.
Oligochitin là một saccharide, được kết hợp bởi các monosaccharide từ 2÷10
trong cấu trúc của chitin. Oligochitin có khối lượng phân tử thấp, nó có khả năng
hòa tan tốt trong nước và là một chất có tính sinh học cao.
Oligochitin được xem như một thực phẩm chức năng, có khả năng chống nấm mốc,
vi khuẩn, chống oxy hóa lipid, chống ung thư, chống bướu, chống bệnh tim mạch [16].
Công thức cấu tạo của oligochitin:




9



n = 2÷10
Hình 1.3: Công thức cấu tạo của oligochitin
Oligochitin có dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đặc biệt.
chúng có khả năng tan tốt trong nước, độ nhớt thấp, phân tử lượng nhỏ và dễ
kết tinh, có hoạt tính sinh học cao như: Cải thiện thiếu máu, bệnh gan, điều hòa
huyết áp trong máu, điều hòa lượng Cholesterol, làm tăng khả năng hấp thụ
canxi, chống ung thư máu,…Ngoài ra, oligochitin còn có khả năng kháng nấm,
kháng bệnh cho cây trồng vật nuôi.
Các phương pháp sản xuất oligochitin: Hiện nay có nhiều phương pháp sản
xuất oligochitin như:
- Phương pháp hóa học: Ledderhose thu được từ sự thủy phân chitin trong
dung dịch acid một sản phẩm dạng tinh thể mà ông gọi là glucosamine vào năm
1876. Năm 1902, một phương pháp thủy phân nhẹ nhàng hơn tạo nên 2 –
acetamiddo-deoxy- D-glucose. Như vậy cấu trúc và thành phần chính của chitin đã

được cô lập. 2-acetamiddo-2-deoxy-D-glucose hydrochloride đã tách rời với hiệu
suất 60÷70% do sự thủy phân chitin từ cua với acid chlohydric đậm đặc.
- Phương pháp sinh học: Với chế phẩm enzyme từ ốc sên, Hackman đã thu
được một lượng 44% tinh thể 2-acetamiddo-2-deoxy-D-glucose và chỉ 0.5% 2-
amino-2-deoxy-D-glucose từ chitin. Trong thí nghiệm tương tự với một enzyme H.
Pomatia, tinh thể 2-acetamiddo-2-deoxy-D-glucose thu được từ chitin của nấm men
và tôm hùm với lượng tương ứng là 50% và 80%.
10



- Phương pháp chiếu xạ: Dùng các tia gamma để thủy phân chitin thu oligochitin.
1.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin, oligochitin.
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước.
Nước ta là nước có ngành chế biến thủy sản khá phát triển nên các phế phẩm
từ thủy sản đang là vấn đề được quan tâm rất lớn đối với các công ty chế biến. Các
phế phẩm từ đầu tôm, mai mực, mai ghẹ nếu thải ra môi trường sẽ làm ô nhiễm
nặng, mà trong các phế phẩm đó có một lượng lớn chitin nếu được xử lí thu hồi
chitin thì không những vấn đề môi trường được giải quyết mà còn kiếm được một
nguồn lợi nhuận cao từ phế phẩm thủy sản.Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất chitin,
oligochitin và ứng dụng của chúng rất phổ biến và được quan tâm. Tuy nhiên việc
nghiên cứu sản xuất oligochitin còn là một vấn đề khá mới mẻ, mới bắt đầu được
quan tâm và đi vào nghiên cứu. Ở nước ta, trường Đại học Nha Trang bắt đầu
nghiên cứu tách chiết chitin từ năm 1978 với quy trình của cô Đỗ Minh Phụng
nhưng chưa có ứng dụng trong sản xuất cụ thể. Gần đây với yêu cầu bức bách trong
xử lí phế phẩm từ thủy sản, trước những thông tin kỹ thuật mới về chitin, chitosan
cũng như tiềm năng thị trường của chúng đã thúc đẩy các nhà khoa học bắt tay vào
nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chitin, đồng thời nghiên cứu quá trình thủy
phân chitin tạo các sản phẩm mới có ứng dụng cao trong sản xuất và thực phẩm,
cũng như đời sống.

Hiện nay, có nhiều cơ sở đang nghiên cứu sản xuất chitin trong đó Trung tâm
Chế biến Trường Đại học Nha Trang là nơi sản xuất chitin có chất lượng cao.
Ở miền Bắc, Viện Khoa học Việt Nam đã kết hợp với xí nghiệp Thủy sản Hà
Nội sản xuất chitin và ứng dụng của nó.
Ở miền Nam, trung tâm Công nghệ Sinh học và Sinh học Thủy sản phối hợp
với một số cơ quan khác như: Đại học Y dược TP.HCM, Phân viện Khoa học Việt
Nam, viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam… đang nghiên cứu sản xuất và ứng
dụng chitin trong các lĩnh vực nông nghiệp, y dược.
11



Năm 2003 một dự án sản xuất thử nghiệm chitin đã hoàn thành tại trường Đại học
Nha Trang. Trường Đại học Nha Trang đã chuyển giao công nghệ sản xuất chitin cho
một số cơ sở sản xuất. Sản phẩm chitin của Trung tâm Chế biến Thủy sản của Trường
Đại học Nha Trang đang có uy tín cao, sản phẩm bắt đầu ứng dụng mạnh mẽ vào một số
cơ sở sản xuất và được đưa đi chào hàng ở Thái Lan. Sản phẩm chitin của trường Đại
học Nha Trang đã góp phần giảm nhập khẩu chitin từ nước ngoài.
Năm 2005 Trần Thị Luyến đã nghiên cứu sản xuất olygosaccharide từ chitin –
chitosan bằng phương pháp hóa học. Hiện nay công nghệ đã được hoàn thiện, sản
phẩm đang tiếp tục được sản xuất tuy nhiên năng suất còn nhỏ.
Năm 2006 Trần Thị Luyến triển khai sản xuất olygosaccharide bằng enzyme.
Đây là một hướng nghiên cứu mới, cần được tiếp tục nghiên cứu trên nhiều đối
tượng enzyme khác nhau [11].
Một số quy trình sản xuất chitin và oligosaccharide ở trong nước.
1. Quy trình sản xuất chitin của xí nghiệp thủy sản Hà nội:
Nguyên liệu là vỏ tôm khô hoặc tươi được loại bỏ hết tạp chất, xử lí tách
khoáng lần 1 trong dung dịch HCl 4% trong thời gian τ = 24 giờ ở nhiệt độ phòng
với tỉ lệ w/v = ½. Sau đó vớt ra rửa trung tính và dùng NaOH 2% để tách protein lần
1 với tỉ lệ w/v = ½., ở nhiệt độ t

0
= 90 ÷ 95
0
C trong thời gian τ = 3 giờ. Sau đó rửa
trung tính và khử khoáng lần 2 cũng bằng HCl 4% với tỉ lệ w/v = ½, ở nhiệt độ
phòng trong thời gian τ = 24 giờ và đem rửa trung tính. Để tách protein lần 2 ta
ngâm trong dung dịch NaOH 2% với tỷ lệ ½
.8
ở nhiệt độ t
0
= 90÷95
0
C sau 3 giờ vớt
ra và rửa trung tính rồi tiến hành khử khoáng lần 3 giống 2 lần trên. Sản phẩm đem
phơi hoặc sấy khô ta thu được chitin.
Ưu điểm: Chitin thu được có độ trắng cao mặc dù không có công đoạn tẩy màu.
Nhược điểm: Tốn hóa chất. Thời gian sản xuất kéo dài, nồng độ hóa chất sử
dụng cao kết hợp thời gian xử lí dài làm cắt mạch polymer trong môi trường acid
dẫn đến độ nhớt giảm [7].
+ Quy trình của GVC Đỗ Minh Phụng – Đại học Nha Trang (1980)
12



Nguyên liệu là vỏ tôm khô, được xử lý sạch không lẫn tạp chất được đem đi
khử khoáng bằng HCl 6N với tỷ lệ w/m = 1/2.5, ở nhiệt độ phòng, sau 48 giờ vớt ra
và rửa trung tính. Tiếp theo ngâm trong NaOH 8% ở nhiệt độ t
o
=100
o

C trong thời
gian τ = 2 giờ với tỷ lệ w/m = 1/2.5 để khử protein, sau đó vớt ra và rửa trung tính.
Tiến hành tẩy màu bằng KMnO
4
1% trong môi trường H
2
SO
4
10% trong 60 phút
,sau đó đem rửa sạch và tiếp tục tẩy màu bằng Na
2
SO
3
1.5% trong thời gian 15 phút
rồi vớt ra rửa sạch ta thu được chitin.
Nhận xét:
Ưu điểm: Sản phẩm có chất lượng khá tốt, chitin có màu sắc đẹp.
Nhược điểm: Sử dụng nhiều chất oxy hóa do đó ảnh hưởng đến độ nhớt của
sản phẩm, thời gian xử lý dài [7].
+ Quy trình sử dụng enzyme papain sản xuất chitosan của PGS - TS Trần Thị Luyến:
Vỏ tôm khô được xử lý trong điều kiện: Dung dịch HCl 10% với tỷ lệ w/m = 1/10, ở
nhiệt độ phòng trong thời gian 5 giờ. Nguyên liệu vỏ tôm tươi được xử lý tương tự
nhưng với tỷ lệ w/m = 1/5. Sau đó tiến hành rửa sạch và khử protein bằng enzyme
papain theo phương pháp bổ sung dung dịch 13% papain vào khối vỏ tôm đạt tỷ lệ w/m
= 1/5, dùng HCl điều chỉnh pH về 5 ÷ 5.5 và nâng nhiệt độ lên 70 ÷ 80
o
C trong thời gian
4 giờ. Sau đó rửa sạch, làm khô ta thu được sản phẩm chitin [11].
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước:
Nghiên cứu sự tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hóa và công nghệ tách chiết chitin

đã có từ những năm 30 của thế kỷ này. Theo Hiranol công nghệ sản xuất chitosan
lần đầu tiên trên thế giới bởi Kyowa Yushi.Inc (1988), từ đó một vài công ty Nhật
tham gia sản xuất chitin thương mại. Công nghệ chitin cũng được sản xuất với quy
mô vừa và nhỏ ở Mỹ và một số quốc gia khác.
Mãi đến năm 1975 những áp dụng của chitin mới phát hiện. Kể từ đó, chúng
được đưa vào ứng dụng có hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó, Nhật
và Mỹ là hai nước sử dụng chitin đứng hàng đầu thế giới với sản lượng 400÷600
tấn/năm, kế tiếp là Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp.
13



Trong năm 1990, tổng sản lượng chitin và chitosan thế giới sử dụng là 12000 tấn.
Hằng năm chitin được sản xuất ra khoảng 5.11 triệu tấn trên toàn thế giới [26].
Theo đánh giá của FAO, nhu cầu dùng chitin trên thế giới còn tăng cao trong thế kỷ tới.
Do những hạn chế về khả năng hòa tan của chitin nên người ta tiến hành
nghiên cứu các chế phẩm từ chitin.
Năm 1859 nhờ vào phát minh đầu tiên của Rouget khi đun sôi chitin trong
dung dịch HCl đậm đặc. Và về sau đã có nhiều công trình nghiên cứu về chitin và
các sản phẩm thủy phân từ chitin [17].
Năm 1994 Shigermase và các cộng sự cho rằng Lysozyme có khả năng thủy
phân chitin rất tốt trong điều kiện t
o
= 37
o
C, pH = 5.4 với phương pháp:
Phương pháp A (sử dụng một lượng nhỏ Lysozyme): Sự thủy phân chất
keo chitin bởi Lysozyme. Cho một ít chất keo chitin (0.5% w/v, 10ml) trong 0.2
M dung dịch đệm acetate (pH = 5.4) với 0.05% NaN
3

, được ủ với lysozyme
(2mg/ml, 1ml), tại 37
0
C trong 3 ngày và sau đó cho thêm dung dịch enzyme
lysozyme vào (1ml). Sau 3 ngày, lấy đi ly tâm và những sản phẩm trên bề mặt
dung dịch mang đi phân tích bởi HPLC.
Phương pháp B (sử dụng một lượng lớn enzyme lysozyme): Chitosan đã
được deacetyl 30 -72%. Enzyme lysozyme (20mg) cho thêm vào, tạo nên một
hỗn hợp, đem đi ủ ở 37
o
C. Trong thời gian ủ, tách ra 0,5ml đưa ra ngoài,
acetylated và phân tích bằng HPLC [17].
Năm 1997 Muzzarelli cho rằng Strepmyces griseus HUT 6037 tiết ra enzyme
ngoại bào chitinase ứng dụng thủy phân chitin của loài giáp xác [18].
Quy trình sản xuất chitin của Hackman
Vỏ tôm được làm sạch bằng cách cạo và rửa dưới vòi nước chảy rồi sấy khô
trong lò sấy ở nhiệt độ 100
o
C. Lượng dùng là 220 g được ngâm trong 2 lít HCl 2N
trong thời gian 5 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau đó vớt ra rửa kỹ với nước và sấy ở
100
o
C. Sau đó nghiền thành bột, bột nhuyễn này được trích trong bình cầu và lắc
mạnh trong 48 giờ với 0.5 lít HCl 2N, ly tâm bỏ phần lỏng, phần rắn được rửa kỹ,
14



và tiếp tục được chiết bằng cách lắc mạnh trong 12 giờ với 0.5 lít NaOH 1N ở
100

o
C. Quy trình trích ly trong dung dịch kiềm được thực hiên 3 lần, sau đó phần
rắn được thu hồi và rửa nhiều lần với nước cho đến khi trung tính. Cuối cùng rửa
với ethanol và ether, rồi sấy khô, chitin thu được có màu vàng [23].
1.3. Ứng dụng của chitin và oligochitin
Chitin và các dẫn xuất của nó có nhiều đặc tính quý báu như: Có hoạt tính
kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân hủy sinh học cao, không gây dị
ứng, không gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo phức với một số
kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Ni(II),… Do vậy chitin và dẫn xuất của nó
được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực: trong lĩnh vực xử lí nước thải và bảo
vệ môi trường, dược học và y học, nông nghiệp, công nghiệp, công nghệ sinh
học… Ngoài ra chitin khi mang trên các vật liệu mao quản có khả năng ứng dụng
lớn trong lĩnh vực xúc tác dị thể.
1.3.1. Ứng dụng của chitin
Trong y tế:
+ Chitin được dùng làm chỉ khâu phẫu thuật: Trường đại học Delaware đã chế tạo
thành công chỉ khâu phẫu thuật từ chitin nhờ phát hiện một số dung môi đặc biệt có khả
năng hòa tan chitin ở nhiệt độ thường mà không làm phá hủy cấu trúc polymer. Những
chỉ khâu chitin mới có thể được hấp thụ bởi cơ thể, loại bỏ sự cần thiết phải phẫu thuật
cắt bỏ. Một công ty Nhật Bản mua bản quyền bằng sáng chế, và các vật liệu khâu sản
xuất tại Nhật Bản. Ngoài ra, công ty này sử dụng chitin băng cho vết bỏng, vết thương
bề mặt, và các thủ thuật ghép da, có tác dụng đáng kể trong việc chữa lành vết thương
và giảm đau so với phương pháp băng thông thường [22].
Ở Việt Nam, các nhà khoa học thuộc Viện Hóa học, Trung tâm khoa học tự
nhiên và công nghệ quốc gia và bác sĩ trường Đại học y Hà Nội đã nghiên cứu
thành công da nhân tạo có tên Vinachitin. Vinachitin dùng trong các trường hợp
bệnh nhân bị thương, bỏng trên diện tích rộng, bệnh nhân bị choáng do mất nước
15

dẫn đến bị nhiễm trùng. Có tác dụng chống mất nước, tăng khả năng tái tạo da,
khi lành không để lại sẹo.
+ Sản xuất thuốc kháng virut: Hiện nay thuốc kháng virut có nguồn gốc từ acid N
–acetylneuraminic hay gọi tắt là NANA có thể được tổng hợp hoặc thu từ tự nhiên. Cả
hai trường hợp đều rất tốn kém. Nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Vienna đang phát
triển một kĩ thuật mới để chuyển chitin thành NANA với chi phí thấp, một loại gen của
vi khuẩn đã được cấy vào loài nấm Trichoderma. Thông thường loài nấm này sẽ ăn
chitin, phá vỡ cấu trúc của nó để biến thành đường amino monomer. Nhờ sự bổ sung
loại gen mới vào nấm và qua vài bước tinh chế, kết quả cuối cùng thu được NANA với
giá thành thấp hơn các phương thức cũ. Nấm Trichoderma có thể nuôi cấy nhân tạo và
sinh khối cho nó là chitin thì rất phổ biến [20].
Trong nông nghiệp: Người ta dùng chitin để xử lí hạt giống nhằm tăng hiệu
quả phát triển và thúc đẩy sự tăng trưởng cho hạt giống. Ngoài ra chitin cho vào hỗn
hợp đất sẽ làm giảm đáng kể các gốc cây bị sâu và ức chế nấm [20].
Trong công nghiệp dệt may các dẫn xuất của chitin được sản xuất và sử dụng
trong in ấn và chuẩn bị hoàn thiện vải dệt. Bên cạnh đó, chitin và chitosan có những
đóng góp đáng kể cho ngành y tế liên quan đến khâu dệt, sợi và chất xơ.
Chitin được ứng dụng khá phổ biến trong xử lý môi trường nhờ khả năng
hấp phụ, tạo phức với các ion kim loại (Pb, Hg, Fe,…) các chất màu, khả năng
keo tụ, tạo bông rất tốt với các chất hữu cơ. Do đó, chitin được sử dụng như một
chất để xử lý nước thải, thu hồi protein trong nước thải, trong xử lý chất màu của
nước thải từ nhà máy dệt nhuộm.
Chitin nếu để thế thì không tan trong nước, acid loãng, kiềm nên ứng dụng của
chitin rất hạn chế, tuy nhiên nếu thủy phân chitin tạo các đồng phân, các sản phẩm
thủy phân như chitosan, oligochitin, glucosamine,… do các sản phẩm tan tốt trong
nước, có khả năng tạo độ nhớt, có độ kháng khuẩn cao nên được ứng dụng nhiều.
Các sản phẩm thủy phân chitin được ứng dụng trong y học, bảo quản rau quả do có
tính kháng khuẩn. Ngoài ra, các sản phẩm của quá trình thủy phân chitin còn được
16

dùng trong công nghiệp sản xuất giấy, làm tăng độ bền của giấy. Các sản phẩm này
còn được dùng để bổ sung vào thức ăn cho tôm, cá, cua để kích thích sinh trưởng.
Dùng tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy thực phẩm. Hơn nữa,
các sản phẩm thủy phân còn dùng trong công nghiệp mỹ phẩm, sản xuất kem giữ
ẩm cho da [20], [21].
1.3.2. Ứng dụng của oligochitin
Trong công nghệ thực phẩm: Oligochitin được dùng để bảo quản cá, tôm, …
Trong nông nghiệp: Oligochitin được dùng để tạo lớp phủ ngoài bảo quản hạt
giống, điều hòa đất, làm tăng trưởng lá, tiêu diệt mầm bệnh, kháng nấm,…
Oligochitin còn ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và năng suất của ngô.
Trong y học: Oligochitin và các chế phẩm của nó có đặc tính miễn dịch do nó
kích thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác
nhân gây bệnh. Đồng thời oligochitin còn được sử dụng làm thuốc để hạ cholesterol
trong máu [7]. Trường Đại học Pukyong National Hàn Quốc đã nghiên cứu thành
công ứng dụng của oligochitin trong việc tăng sức đề kháng điều hòa lượng
cholesterol, cải thiện máu và bệnh gan, điều hòa áo suất trong máu, làm tăng khả
năng hấp thụ canxi, điều trị các bệnh: Viêm loét dạ dày, bệnh tiêu chảy,…
Oligochitin có tính kháng khuẩn, kháng nấm cao nên được sử dụng để làm
chất bảo quản nguyên liệu thủy sản.
1.4. Tổng quan về enzyme
1.4.1. Giới thiệu chung về enzyme
Hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào sống đều do enzyme xúc
tác. Enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hóa
học. Chúng không những có khả năng xúc tác cho các phản ứng xảy ra trong tế bào
sống, mà sau khi tách khỏi tế bào chúng vẫn có thể xúc tác cho các phản ứng hóa
học. Mặt khác, enzyme còn có hoạt lực xúc tác cao gấp hàng trăm nghìn lần so với
các chất xúc tác vô cơ thông thường [2], [3].

17



Ví dụ: Trong phản ứng thủy phân saccharose nếu dùng sacaraza làm chất xúc tác
thì tốc độ phản ứng tăng nhanh gấp 2.10
12
lần so với khi dùng acid làm chất xúc tác.
a. Nguồn gốc của enzyme:
Việc điều chế enzyme bằng phương pháp hóa học với số lượng lớn là việc rất
khó khăn và đầy tốn kém, nên người ta thường thu nhận chúng từ các nguồn sinh
học. Có ba nguồn nguyên liệu sinh học cơ bản: Các mô và cơ quan động vật, mô và
cơ quan thực vật, tế bào vi sinh vật.
Từ thực vật: Thông thường enzyme hay có mặt ở các cơ quan dự trữ như
hạt, củ, quả. Nhựa đu đủ tách papain, hạt đậu tương tách urease, thân và quả
dứa tách bromelain,….
Từ động vật: Từ một số mô và cơ quan động vật người ta có thể thu nhận
nhiều enzyme khác nhau và enzyme thường có ở các tuyến tụy, màng nhầy dạ dày,
tim,… như dạ dày thu được enzyme pepsin, từ tụy tạng thu được enzyme trypsin,….
Từ vi sinh vật: Vi sinh vật thường đùng để sản xuất chế phẩm enzyme gồm
nhiều loại: Aspergillus, Baccillus, Pencillium, Clostridium, Streptomyces và các
loại nấm men. Vi sinh vật là đối tượng thích hợp để sản xuất enzyme [3].
b. Enzyme đều có đặc tính sinh học chung:
- Enzyme được tạo ra trong tế bào sinh vật: Quá trình tổng hợp enzyme rất phức tạp
- Enzyme tham gia phản ứng cả trong tế bào sống và cả khi tách ra khỏi tế bào sống.
- Enzyme tham gia phản ứng trong điều kiện ôn hòa
- Enzyme có thể tham gia xúc tác các phản ứng trong và ngoài cơ thể từ giai
đoạn đầu đến giai đoạn cuối.
- Enzyme có thể thực hiện một phản ứng. Các phản ứng này xảy ra ở ngoài tế bào.
- Phản ứng enzyme tiêu hao năng lượng rất ít. Trong khi đó, các phản ứng hóa

học tiêu hao năng lượng nhiều hơn.
Ví dụ: trong quá trình thủy phân saccharose
Saccharose Fructose + Glucose
Năng lượng hoạt hóa: + Không có xúc tác: 32000 cal/ptg
18



+ Acid : 25000 cal/ptg
+ Enzyme saccharase: 9000 cal/ptg
- Enzyme chịu sự điều khiển bởi gen và các điều kiện phản ứng [24].
c. Đặc điểm của enzyme:
Enzyme có thể hòa tan trong nước, trong dung dịch muối loãng nhưng không
tan trong dung môi không phân cực. Khi hòa tan enzyme vào nước, các phân tử
lưỡng cực nước sẽ kết hợp với các ion, các nhóm ion hoặc các nhóm phân cực trong
phân tử enzyme tạo thành lớp vỏ hydrat. Lượng nước hydrat này khá lớn và có vai
trò quan trọng là làm môi trường cho các phản ứng sinh hóa [1].
Enzyme cũng bị kết tủa bởi các tác nhân gây kết tủa protein. Các tác nhân vật
lý và hóa học làm biến tính protein thì cũng làm biến tính enzyme, vì vậy, enzyme
cũng bị mất hoạt tính khi bị tác động bởi các tác nhân gây biến tính protein như
nhiệt độ cao, acid hoặc kiềm đặc, muối kim loại nặng.
d. Phân loại enzyme: Có nhiều cách phân loại enzyme, có thể dựa vào bản chất
hóa học của enzyme, cũng có thể dựa vào kiểu xúc tác của enzyme để phân loại.
- Phân loại theo bản chất hóa học: Enzyme được chia làm 2 lớp: Lớp enzyme
đơn giản và lớp enzyme phức tạp.
- Phân loại theo cơ chế xúc tác:
Mỗi loại enzyme có đặc tính riêng của nó, dựa theo cơ chế xúc tác thì enzyme
được chia thành 6 lớp.
Lớp 1: Oxydoreductase: Những enzyme xúc tác cho các phản ứng oxy hóa – khử.
Lớp 2: Transferase: Những enzyme xúc tác cho phản ứng vận chuyển một

nhóm nguyên tử hay một nguyên tử từ chất này sang chất kia.
Lớp 3: Hydrolase: Gồm những enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân.
Lớp 4: Liase: Gồm những enzyme xúc tác cho các phản ứng tách 1 nhóm nào
đó ra khỏi một chất mà không cần nước.
Lớp 5: Ligase (Syntetase): Gồm những enzyme xúc tác cho các phản ứng tổng hợp
các chất hữu cơ đặc hiệu cho cơ thể mà năng lượng được lấy từ cá hợp chất cao năng.
19



Lớp 6: Isomerase: Gồm những enzyme xúc tác cho các phản ứng chuyển đồng
phân: D L,… cùng phân tử nhưng khác cấu tạo [29].
e. Cơ chế tác động của enzyme:
Apoenzyme quyết định tính đặc hiệu cao của enzyme và làm tăng hoạt tính
xúc tác của coenzyme. Coenzyme quyết định kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác,
trực tiếp tham gia trong phản ứng.
Enzyme là chất xúc tác sinh học, do đó trước tiên chúng mang đầy đủ các đặc
điểm của chất xúc tác nói chung. Vận tốc của phản ứng hóa học được xác định bởi
giá trị hoạt hóa tức là mức năng lượng các chất tham gia phản ứng phải đạt được để
cắt đứt liên kết cần thiết và hình thành liên kết mới. Hầu hết các biến đổi hóa sinh
trong tế bào và sơ thể sống đều được xúc tác bởi enzyme ở pH trung tính, nhiệt độ
và áp suất bình thường. Nhờ sự tạo thành phức hợp trung gian enzyme – cơ chất mà
cơ chất được hoạt hóa. Khi cơ chất kết hợp với enzyme, do kết quả của sự cực hóa,
sự chuyển dịch của các electron và sự biến dạng của các liên kết tham gia trực tiếp
vào phản ứng dẫn tới làm thay đổi động năng cũng như thế năng, kết quả làm cho
phân tử cơ chất trở nên hoạt động hơn, tham gia phản ứng dễ dàng.
Phương trình phản ứng enzyme như sau:
ES + S ES P + E
Trong đó:
E: Enzyme; S: Cơ chất; ES: Phức hợp enzyme- cơ chất; P: Sản phẩm.

Enzyme tác dụng và chuyển hóa cơ chất trải qua ba giai đoan:
Giai đoạn I: Enzyme kết hợp với cơ chất tạo thành phức hợp enzyme – cơ chất
(ES) không bền, phản ứng xảy ra nhanh và đòi hỏi năng lượng thấp.
Giai đoạn II: Là giai đoạn tạo phức chất hoạt hóa, đây là giai đoạn xảy ra sự
biến đổi cơ chất dưới tác dụng của một số nhóm chức trong trung tâm hoạt động của
enzyme và 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.
20



Giai đoạn III: Là giai đoạn tạo ra sản phẩm và giải phóng enzyme, đây là giai
đoạn cuối của quá trình phản ứng. Từ đó cơ chất sẽ hình thành sản phẩm và enzyme
được giải phóng dưới dạng tự do như ban đầu [1].
Các loại liên kết chủ yếu được tạo thành giữa E và S trong phức hợp ES là:
Tương tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, tương tác Vander Waals.
Enzyme có tính đặc hiệu phản ứng: Mỗi enzyme chỉ tác động lên một loại
phản ứng nhất định. Mỗi kiểu phản ứng chỉ có một enzyme tác động. Ví dụ như:
thủy phân liên kết glycoside là enzyme glycosidase.
Enzyme chỉ tác động lên một và chỉ một cơ chất. Ưu điểm cơ bản của enzyme
khi tham gia các phản ứng sinh hóa có thể tóm tắt như sau:
1- Enzyme có thể tham gia hàng loạt các phản ứng trong chuỗi phản ứng sinh
hóa để giải phóng hoàn toàn năng lượng hóa học có trong vật chất.
2- Enzyme có thể tham gia những phản ứng độc lập nhờ khả năng chuyển hóa rất cao.
3- Enzyme có thể tạo ra những phản ứng dây chuyền. Khi đó sản phẩm phản
ứng đầu sẽ là nguyên liệu hay cơ chất cho những phản ứng tiếp theo.
4- Trong các phản ứng enzyme, sự tiêu hao năng lượng thường rất ít.
5- Enzyme luôn luôn được tổng hợp trong tế bào của sinh vật. Số lượng
enzyme được tổng hợp rất lớn và luôn luôn tương ứng với số lượng các phản
ứng xảy ra trong cơ thể. Các phản ứng xảy ra trong cơ thể luôn luôn có sự tham

gia xúc tác bởi enzyme.
6- Có nhiều enzyme không bị mất đi sau phản ứng [22].
Sử dụng vi sinh vật để sản xuất enzyme có những ưu điểm sau:
- Có thể chủ động trong quá trình sản xuất.
- Chu kì sinh trưởng phát triển của vi sinh vật ngắn do đó có thể sản xuất
enzyme từ vi sinh vật trong một thời gian ngắn từ 36-60 giờ.
- Có thể định hướng việc tổng hợp enzyme ở vi sinh vật theo hướng sản xuất
chọn lọc enzyme với số lượng lớn.