Tối ưu hóa quá trình thủy phân đầu cá ngừ vây vàng bằng enzym protamex

- 1 -
LỜI CẢM ƠN
Đề tài này được hoàn thành là nhờ sự gúp đỡ tận tình của nhiều thày cô
giáo, bạn bè và người thân. Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất
đến tất cả tập thể và cá nhân đã giúp đỡ em trong thời gian học tập và thực hiện
đề tài:
Em xin chân thành biết ơn các thầy cô giáo trong Nhà trường và đặc biệt
là các thày cô trong khoa Chế biến đã truyền đạt cho em những kiến thức quý
báu trong suốt quá trình học tập tại trường.
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn cô ThS.Nguyễn Thị Mỹ Hương,
người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu
trong suốt thời gian em thực hiện đề tài.
Em xin chân thành biết ơn các thày cô quản lý các phòng thí nghiệm:
Phòng thí nghiệm hoá sinh, phòng thí nghiệm CNSH của khoa Chế biến, phòng
thí nghiệm Viện Công nghệ sinh học và Môi trường đã tạo điều kiện cho em
trong suốt quá trình thực tập.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thành viên trong gia đình,
các bạn đồng môn đã động viên và nhiệt tình giúp đỡ em thực hiện đề tài.
Sinh viên

ĐỖ QUỐC VIỆT




- 2 -
LỜI MỞ ĐẦU
Các sản phẩm thủy sản là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, không
những thế nó còn góp phần không nhỏ vào sự phát triển kinh tế xã hội nói chung
và Việt Nam nói riêng. Trong đó, các sản phẩm chế biến từ cá ngừ đại dương
cũng là một trong những mặt hàng quan trọng đem lại kim ngạch xuất khẩu cao

cho nền kinh tế nước ta như: Sản phẩm xông khói, đóng hộp hoặc đông lạnh. Với
những thị trường rộng lớn và đầy tiềm năng như: Mỹ, Nhật Bản và các nước
châu Âu ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng các sản phẩm được chế biến từ cá
ngừ đại dương.
Cùng với sự phát triển rất mạnh của ngành đánh bắt và chế biến các sản
phẩm cá ngừ đại dương để xuất khẩu cho phù hợp với nhu cầu trên đã kéo theo
việc nghiên cứu và tận dụng một cách có hiệu quả, mang lại giá trị kinh tế cao
các phế liệu của quá trình chế biến.
Để giải quyết vấn đề này, đề tài: “ Tối ưu hóa quá trình thủy phân đầu
cá ngừ đại dương bằng enzyme protamex”, được nghiên cứu nhằm tận dụng
thành phần protein trong phế liệu đầu cá ngừ đại dương vào nhiều mục đích kinh
tế khác nhau như: Bổ sung dung dịch thủy phân vào nước mắm, bổ sung vào
thành phần thức ăn nuôi tôm.
Trong suốt hơn 4 năm được học tập tại trường đây là lần đầu tiên tôi được
trực tiếp đứng ra thực hiện một đề tài nghiên cứu, trong khi kiến thức còn hạn
chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, mong thầy cô và các bạn sinh viên
góp ý, bổ sung cho đề tài của tôi được hoàn thiện hơn.
Sinh viên thực hiện
ĐỖ QUỐC VIỆT


- 3 -

Phần 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

- 4 -
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁ NGỪ VÀ PHẾ LIỆU CÁ NGỪ
1.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁ NGỪ
Cá ngừ thuộc họ cá thu ngừ (Scombridae) có giá trị kinh tế quan trọng
nhất ở biển Việt Nam. Cá ngừ phân bố ở khắp các vùng biển Việt Nam, kích
thước cá tương đối lớn (6 loài có kích thước từ 20 – 70 cm, khối lượng từ 0,5 – 4
kg. Riêng hai loài cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to có kích thước lớn 70 – 200
cm, khối lượng 1,6 – 64 kg). Căn cứ vào tập tính di cư có thể chia cá ngừ ở Việt
Nam thành 2 nhóm nhỏ:
i) Nhóm các loài có kính thước nhỏ, di cư trong phạm vi địa lý hẹp.
ii) Nhóm các loài di cư đại dương.
Mùa vụ khai thác: Mùa vụ khai thác cá ngừ ở vùng biển Việt Nam gồm
hai vụ, vụ chính bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 8, vụ phụ từ tháng 10 đến tháng 2
năm sau. Cá ngừ thường tập trung thành đàn và di cư, trong đàn thường bao gồm
một số loài khác nhau. Cá ngừ ở Việt Nam phân bố ở khắp nơi nhưng có nhiều ở
vùng biển phía Nam từ Quảng Nam Đà Nẵng đến Kiên Giang. Ở phía Bắc thì có
ở Bạch Long Vĩ, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh.
Biển Việt Nam nằm ở vùng nhiệt đới nên nguồn lơị cá ngừ rất phong phú.
Các kết quả nghiên cứu của Xí nghiệp Liên hiệp Thuỷ sản Hạ Long, viện nghiên
cứu Hải sản và dự án JICA đã xác định thành phần khu hệ cá ngừ gồm 8 loài,
thuộc 6 giống trong họ Thunnidae nằm trong bộ Scombriformes như cá ngừ chù,
cá ngừ ồ, cá ngừ chấm, cá ngừ bò, cá ngừ sọc dưa, cá ngừ vây vàng, cá ngừ vằn,
cá ngừ mắt to. Vùng khơi sâu nước biển Đông đã được thừa nhận là một ngư
trường cá ngừ mắt to và cá ngừ vây vàng, chúng phân bố trên phạm vi rộng, ở
nơi có độ sâu 400-500 mét tới vài ngàn mét. Khu vực đánh bắt rộng từ quần đảo
Hoàng Sa tới nam quần đảo Trường Sa cho đến giáp bờ biển miền Trung, cánh
bờ từ 60 – 100 hải lý

- 5 -
Có 5 loại cá ngừ khai thác chính trên thế giới là cá ngừ vằn, cá ngừ vây
vàng, cá ngừ vây dài, cá ngừ mắt to, cá ngừ vây xanh.
1.1.2 CÁC LOÀI CÁ NGỪ Ở VIỆT NAM
1.1.2.1 Cá ngừ nhỏ, phân bố địa phương: Đây là các loài cá ngừ có kích cỡ
nhỏ (từ 20 – 70 cm, trọng lượng từ 0,5 – 4 kg), có giá trị kinh tế thấp, chủ yếu
tiêu thụ nội địa.
a. Cá ngừ ồ
Tên tiếng Anh: Bullet tuna
Tên khoa học: Auxis rochei (Risso,1810)
- Phân bố: vùng biển miền Trung
- Mùa vụ khai thác: Quanh năm Hình 1: Cá ngừ ồ
- Ngư cụ khai thác: Lưới vây, vó, rê, đăng
- Kích thước khai thác: từ 140 – 310 mm, chủ yếu 260 mm
- Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô, đóng hộp, hun khói.
b. Cá ngừ chù
Tên tiếng Anh: Frigate mackerel
Tên khoa học: Auxis thazard (Lacepede,1803)
- Phân bố: chủ yếu ở vùng biển miền Trung,
Đông và Tây Nam Bộ
- Mùa vụ khai thác: Quanh năm Hình 2: Cá ngừ chù
- Ngư cụ khai thác: Lưới vây, rê, đăng
- Kích thước khai thác: Dao động 150 – 310 mm, chủ yếu 250 – 260 mm
- Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô, đóng hộp, hun khói
- 6 -
c. Cá ngừ chấm
Tên tiếng Anh: Eastern little tuna
Tên khoa học: Euthynnus affinis (Canner,
1850)
- Phân bố: chủ yếu bắt gặp ở vùng biển miền

Trung và Nam Bộ
- Mùa vụ khai thác: Quanh năm Hình 3: Cá ngừ chấm
- Ngư cụ khai thác: Lưới vây, rê, đăng
- Kích cỡ khai thác: 240 –450 mm, chủ yếu 360 mm
d. Cá ngừ bò
Tên tiếng Anh: Longtail tuna
Têng khoa học: Thunnus tonggol (Bleeker,
1851)
- Phân bố: ở vịnh Bắc bộ, Trung bộ, Tây Nam bộ
- Mùa vụ khai thác: Quanh năm
- Ngư cụ khai thác: Lưới rê, câu, đăng, vây Hình 4: Cá ngừ bò
- Kích thước khai thác: 400 – 700 mm
- Dạng sản phẩm: Ăn tươi, đóng hộp
e. Cá ngừ sọc dưa
Tên tiếng Anh: Striped tuna
Tên khoa học: Sarda orientalis (Temminek &
Schlegel, 1844)
- Phân bố: vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung
- Mùa vụ khai thác: Quanh năm Hình 5: Cá ngừ sọc
dưa
- 7 -
- Ngư cụ khai thác: Đăng, rê, vây, câu, mành
- Kích thước khai thác: 450 – 750 mm
- Dạng sản phẩm: Ăn tươi, ướp muối, đóng hộp
1.1.2.2. Cá ngừ di cư đại dương: Ngoài cá ngừ vằn, các loài khác trong nhóm
này đều có kích thước lớn (từ 700 – 2000 mm, khối lượng từ 1,6 – 64 kg), có giá
trị kinh tế cao và có nhu cầu lớn trên thị
trường thế giới. Phạm vi di cư đại dương.
a. Cá ngừ vằn
Tên tiếng Anh: Skipjack tuna

Tên khoa học: Katsuwonus pelamis (Linnaeus, 1758) Hình 6: Cá ngừ vằn
- Phân bố: chủ yếu ở vùng biển miền Trung, vùng biển khơi bắt gặp nhiều hơn
vùng biển ven bờ
- Chiều dài thân: 33 – 81 cm
- Khối lượng trung bình: 3 – 18 kg/con
Đặc điểm:
Cá ngừ vằn có thể nhận dạng bởi 4 dải đậm dọc thân tương phản trên nền
sắc tố trắng của nửa thân dưới. Lưng màu tím xanh xẫm, với những vệt ngang
màu xám nhạt ở phần phía sau, thân cá tròn trĩnh.
- Vùng khai thác: cá ngừ vằn được đánh bắt chủ yếu ở vùng biển Thái Bình
Dương, Thái Lan, Philipine. Ngoài ra còn được tìm thấy ở vùng Đại Tây Dương,
Ecuado, Colombia, …
- Mùa vụ khai thác: Quanh năm
- Ngư cụ khai thác: Lưới rê, vây, câu vàng, câu giật, câu kéo
- Kích thước khai thác: Dao động 240 – 700 mm, chủ yếu 480 – 560 mm
- Dạng sản phẩm: Ăn sống, luộc hoặc nướng nhưng có giá trị kinh tế nhất khi
được chế biến thành Katsuobushi (thỏi cá phơi khô).
- 8 -
b. Cá ngừ vây vàng
Tên tiếng Anh: Yellowfin tuna
Tên khoa học: Thunnus albacares
(Bonnaterre, 1788)
- Chiều dài thân: 61 – 152 cm
- Khối lượng trung bình: 7 – 25 kg/con Hình 7: Cá ngừ vây vàng

 Đặc điểm:
Cá ngừ vây vàng đặc trưng bởi thân cá có dạng hình thoi với vùng đuôi
thon dài. Vây ngực kéo dài qua khỏi điểm vây lưng thứ 2. Vây lưng thứ 2 và vây
hậu môn kéo dài hơn. Lưng cá vây vàng gần như đen, bên hông màu sáng nhạt.
Vây thứ nhất và vây bụng có màu xám phớt vàng, vây ngực màu đen ở phần bên

trong có màu xám hoặc đôi khi có màu vàng ở mép ngoài, vây hậu môn có màu
vàng sáng.
c. Cá ngừ mắt to
Tên tiếng Anh: Bigeye tuna
Tên khoa học: Thunnus obesus (Lowe, 1839)
- Chiều dài thân: 91 – 213 cm
- Khối lượng trung bình: 90 – 185 kg/con Hình 8: Cá ngừ mắt to
Đặc điểm:
Cá ngừ mắt to trông giống như cá ngừ vây vàng. Đầu hình nón, mắt và
miệng rất to, đuôi hình lưỡi liềm, bên hông thân cómàu xanh nhạt với một vài
đốm trắng bạc.
- Phân bố: ở vùng biển xa bờ miền Trung và Đông Nam bộ
- Mùa vụ khai thác: Quanh năm
- 9 -
- Ngư cụ khai thác: Câu vàng, rê, đăng
- Kích thước khai thác: 600 – 1.800 mm
- Dạng sản phẩm: Ăn tươi, đóng hộp
Nghề khai thác chủ yếu là lưới vây, rê, câu và đăng. Nghề câu vàng mới
được du nhập từ những năm 1990 đã nhanh chóng trở thành một nghề khai thác
cá ngừ quan trọng.
1.1.3. TÌNH HÌNH KHAI THÁC, CHẾ BIẾN VÀ XUẤT KHẨU CÁ NGỪ Ở
VIỆT NAM
Thủy sản là một trong những ngành hàng chủ lực của Việt Nam, đóng góp
không nhỏ vào GDP quốc gia. Theo Bộ Thủy sản, hàng thuỷ sản Việt Nam hiện
đã có mặt tại gần 100 nước và vùng lãnh thổ. Kim ngạch xuất khẩu thủy sản
trong năm 2004 đạt 2,397 tỷ USD, qua năm 2005 đạt khoảng 2,6 tỷ USD. Qua
năm 2006, xuất khẩu thủy sản Việt Nam hoàn thành rất sớm kế hoạch, nhờ xuất
khẩu tới hầu hết các thị trường chủ lực đều tăng trưởng cao, đặc biệt là các thị
trường khu vực EU và Đông Âu, với sự tăng trưởng mạnh mẽ trong xuất khẩu cá
tra và basa. Kim ngạch xuất khẩu thủy sản trong tháng 11/2006 ước đạt 320 triệu

USD, đưa tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản 11 tháng đầu năm lên gần 739
nghìn tấn thủy sản các loại, đạt giá trị 3,1 tỷ USD, vượt 10% so với kế hoạch,
tăng 29,2% khối lượng và 23,4% giá trị so với cùng kỳ năm ngoái. Đây là những
con số tốt hơn cả dự báo do VASEP đưa ra từ đầu năm. Và cho dù mức 3 tỷ
USD đưa ra từ đầu năm vốn vẫn bị coi là lạc quan, nhất là khi so với chỉ tiêu đặt
ra cho toàn ngành, nhưng thực tế thì thủy sản đã cán đích 3 tỷ ngay trong tháng
11 [G:\dinh huong danh bat ca ngu_files]
Mục tiêu và định hướng của ngành thủy sản là đến năm 2010 đảm bảo cung
cấp khoảng 35 tỷ con tôm giống, hơn 50 triệu con giống giáp xác, trên 11 tỷ con
giống nhuyễn thể, khoảng 400 triệu cá giống biển và trên 6.000 tấn giống rong
tảo biển, phục vụ nuôi trồng thủy sản. Hiện nay, Bộ Thuỷ sản đang soạn thảo
Chương trình phát triển xuất khẩu thủy sản tới năm 2010 và tầm nhìn 2020,
- 10 -
theo đó năm 2010, kim ngạch xuất khẩu sẽ đạt 4 tỷ USD và đến năm 2020 sẽ
đạt từ 4,5 đến 5 tỷ USD.
Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu thủy sản VN (VASEP) dẫn nguồn tin nước
ngoài cho biết các sản phẩm cá ngừ vây vàng ướp lạnh của VN xuất khẩu sang
Mỹ gia tăng đáng kể, chiếm vị trí số một trong tất cả các nước xuất khẩu sản
phẩm này vào Mỹ. Với gần 1.544 tấn, mặt hàng cá ngừ vây vàng ướp lạnh
của VN xuất sang Mỹ chiếm 28,6% thị phần tại thị trường này; giá trị kim ngạch
đạt trên 11 triệu USD, tăng 48% so với cùng kỳ năm ngoái.
Hiện nay, sản lượng và giá trị cá ngừ vây vàng tươi nhập khẩu từ VN của Mỹ
cũng vượt xa so với nước đứng hàng thứ hai là Trinidad với sản lượng 684 tấn,
đạt giá trị 5 triệu USD. (cuối năm 2005)
Trong năm 2004, Việt Nam xuất khẩu sang Mỹ 2.217 tấn cá ngừ vây vàng
tươi và ướp lạnh, chiếm 14,2% thị phần, với tổng giá trị khoảng 16 triệu USD
(G:\san luong ca ngu 2004_files\index.htm).
Theo Bộ Thuỷ sản, cá ngừ Việt Nam đang có mặt tại 40 thị trường, trong đó,
thị trường xuất khẩu chính là Mỹ, Nhật Bản, Australia, NewZealand, Đài Loan,
Israel, Đức Hiện cá ngừ đại dương (bao gồm cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to)

được Bộ Thuỷ sản chọn là đối tượng mục tiêu ưu tiên để phát triển nghề cá xa
bờ.

- 11 -

Hình 9: Xuất khẩu cá ngừ Việt Nam từ 1997 - 2003
Cá ngừ đại dương (cá ngừ vây vàng) thuộc nhóm loài cá nổi lớn, có tính di
cư xa, thường xuất hiện ở những vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới (từ
40
o
00N÷40
o
00S) và là đối tượng đánh bắt quan trọng, có hiệu quả kinh tế cao
của các hạm đội tàu lưới vây, câu vàng và câu chạy trên thế giới Năm 2002, sản
lượng khai thác cá ngừ vây vàng trên toàn thế giới ước đạt 1,73 trệu tấn, giá trị
giao dịch thương mại khoảng 20,8 triệu USD. Các nước có nghề khai thác cá ngừ
đại dương phát triển là: Nga, Pháp, Tây Ban Nha, Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ…
Nghề khai thác cá ngừ vây vàng được du nhập vào Việt Nam khoảng năm
1992 thông qua sự hợp tác đánh bắt giữa công ty Hải sản Biển Đông với Nhật
Bản và sự mày mò học tập, chuyển đổi nghề của một số ngư dân làm nghề lưới rê
khai thác cá Chuồn ở Phú Yên. Đến tháng 5/2005, cả nước có khoảng 1400 tàu
chuyên câu cá ngừ đại dương theo công nghệ của Nhật Bản và Đài Loan. Sản
lượng khai thác cá ngừ đại dương năm 2004 ước đạt 9900 tấn. (xung quanh vấn
đề phát triển khai thác cá ngừ đại dương. Vũ Duyên Hải. Tạp chí khoa học Thủy
Sản 5/2005)
- 12 -
- Vùng khai thác: Cá ngừ vây vàng có xu hướng bơi thành bầy với những
loại cá khác có cùng kích cỡ, bao gồm các loại cá ngừ khác cũng như các loại cá
lớn hơn khác như cá heo, cá voi hay cá nhám voi. Cá ngừ vây vàng ăn các loại cá
nhỏ khác, động vật giáp xác hay mực.

- Mùa vụ khai thác: Quanh năm
- Ngư cụ khai thác: Câu vàng, rê, đăng
- Kích thước khai thác: Đối với lưới rê, kích thước dao động 490 – 900 mm, đối
với câu vàng 500 – 2.000 mm
- Dạng sản phẩm: Thịt cá ngừ vây vàng săn chắc và có màu đỏ tươi. Do mùi vị
tuyệt vời khi ăn sống nên có nhu cầu lớn để làm Sashimi. Cá nhỏ chưa thành thục
được dùng để luộc, hun khói và phơi khô để chế biến sản phẩm Fushi. Cá ngừ
vây vàng khi đóng hộp trở nên hơi sẫm.
1.1.4 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA CÁ NGỪ VÂY VÀNG
Thành phần hóa học và dinh dưỡng của cá ngừ phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như: Giống loài, kích thước, mùa vụ, vị trí địa lý khu vực khai thác, thời ký sinh
sản… Thành phần hóa học và dinh dưỡng quyết định đến giá trị của từng loại cá
ngừ. Thành phần hóa học của cá ngừ được thể hiện ở bảng 1 dưới đây:
 Bảng 1: Thành phần hoá học của cá ngừ [infofish International
No5/1997].
Nước Protein Chất béo Carbonhydrate Tro
70÷75 20÷25 1÷25 0,1÷1 1,0÷1,5

- 13 -
Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng của cá ngừ vây vàng

Thành phần dinh dưỡng trong 100 g thực phẩm ăn được.
Thành phần chính Muối khoáng Vitamin
Năng
lượng

Nước

Protein

Lipit

Tro

Ca

P Fe Na

K

A B1 B2 PP

Kcal

G Mg µg mg
107

74,4

23,6 1,4 2,3 65 471

1,6

- - 140

0,02

0,21

16

1.1.5. PHẾ LIỆU CÁ NGỪ
Sản lượng khai thác cá ngừ trên thế giới đạt khoảng trên 4 triệu tấn, trong
đó 40÷60% là phế liệu trong chế biến. Cá ngừ thường được chế biến tươi sống và
tiêu thụ dưới dạng cắt khoanh, fillet hoặc đóng hộp. Trong đóng hộp, chỉ khoảng
1/3 toàn bộ thân cá là có thể dùng để gia tăng giá trị. Hằng năm, phế liệu từ
ngành chế biến cá ngừ đóng hộp ước đạt khoảng 450.000 tấn. Bởi vậy, ngành
công nghiệp chế biến cá ngừ phải tìm cách để tận dụng các phế liệu sẵn có,
không mất công khai thác này, làm cho chúng trở thành những sản phẩm có giá
trị, từ đó tăng thêm thu nhập cho doanh nghiệp.
Ở nước ta sản lượng cá ngừ khai thác trên 30.000 tấn mỗi năm như vậy
lượng phế liệu cá ngừ khoảng 12.000÷18.000 tấn. Đây là một nguồn phế liệu khá
lớn, cần nhiều biện pháp thích hợp để tận dụng góp phần nâng cao giá trị trên
một đơn vị nguyên liệu.
Phế liệu cá ngừ gồm vây, đầu, xương, nội tạng và cơ lọc từ thăn cá. Đây là
nguồn tài nguyên quý giá, nếu tận dụng để gia tăng giá trị thì có thể đem lại lợi
nhuận rất lớn.
Năm 2004, Srilanka đã xuất khẩu 8.000 tấn cá ngừ, trong đó khoảng 4.500
tấn sẽ trở thành phế liệu. Nhờ có dịch vụ hậu cần tốt, có khả năng truy xuất
nguồn gốc nguyên liệu và tiêu chuẩn vệ sinh cao, ngoài việc chế biến cá ngừ
- 14 -
Srilanka rất có khả năng để xử lý tốt các phế liệu cá ngừ để làm tăng giá trị sử
dụng cho chúng. Cá ngừ ủ xilô chẳng hạn, có thể làm nguyên liệu cho các công
ty sản xuất thức ăn, xương cá cho các công ty dược phẩm và thức ăn, còn da và
nội tạng của cá dùng cho các công ty dược phẩm và thực phẩm.
Nếu sản lượng phế liệu ở nhà máy ít hơn 1÷2 tấn/ngày thì không đủ để sản
xuất các sản phẩm có quy mô lớn như bột cá. Ủ xilô cá ngừ thì không như vậy,
nó không phụ thuộc vào lượng phế liệu trong chế biến. Xilô cá là một sản phẩm
dạng lỏng được làm từ cá nguyên con hoặc các bộ phận của cá mà không cần
phải bổ sung bất kỳ một nguyên liệu nào khác ngoài một loại axit còn quá trình

hóa lỏng là do enzyme có sẵn trong cá. Lợi ích của việc ủ xilô là lượng đạm và
các axit amin trong dịch cao, đặc biệt là lysine. Chính vì lý do đó mà ủ xilô cá
thường được bổ sung vào thức ăn cho lợn, gia cầm và thức ăn nuôi thủy sản thay
cho bột cá (thành phần đắt nhất trong thức ăn chăn nuôi)
Nội tạng và xương cá có thể sử dụng làm chất thủy phân protein. Các chất
thủy phân là các protein bị phân tách về mặt hóa học hoặc sinh học thành các
chuỗi peptit có kích thước khác nhau. Người ta đã tìm thấy các đặc điểm của
gastrin và cholecystokinins (các phân tử kích thích bài tiết có phạm vi hoạt động
lớn từ kích thích tổng hợp hóa học protein đến tiết ra các enzyme tiêu hóa) trong
dịch thủy phân dạ dày cá ngừ sử dụng Alcalase. Sử dụng các emzyme khác để
thủy phân có lẽ làm tăng chuỗi peptid với các hoạt tính sinh học khác.
Bột xương cá ngừ có tiềm năng trở thành một sản phẩm phụ giá trị gia
tăng trong nghành công nghiệp chế biến cá ngừ. Xương cá chứa tỷ lệ canxi và
photpho thích hợp có thể sử dụng để bổ sung canxi trong thực phẩm. Tuy nhiên,
cho đến nay, xương cá được dùng chủ yếu trong thức ăn gia súc. Các thực phẩm
bổ sung bột xương cá ngừ có thể là một sản phẩm thay thế cho các loại thuốc
chống bệnh loãng xương.
Gelatin là một dạng thủy phân colagen (protein mô liên kết) và là một
dạng keo protein được dùng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Phần lớn gelatin được
- 15 -
sản xuất từ bì lợn và da bò. Tuy nhiên bệnh bò điên, bệnh lở mồm long móng,
bệnh heo tai xanh bùng phát liên tục, gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe con người.
Vì thế người ta hạn chế sử dụng các phế liệu của động vật có vú. Gelatin cá được
ứng dụng để làm các vỏ nhộng nhỏ, các màng nhạy sáng và một thành phần hoạt
tính trong dầu gội chứa protein. Sự tạo gel cần nhiều phân tử lớn, tốt nhất là lớn
hơn 10.000 Dalton. Gelatin chiết xuất từ da cá ngừ chứa tỷ lệ lớn các phân tử lớn
hơn 10.000 Dalton nên có đặc tính tạo gel tốt và có thể sử dụng trong công
nghiệp thực phẩm.
Dầu cá biển rất có lợi cho sức khỏe con người như làm giảm bệnh tim
mạch, bệnh cao huyết áp, tăng khả năng miễn dịch. Chỉ duy nhất trong dầu cá

chứa một lượng lớn các chuỗi axit béo không no không có khả năng sinh
cholesterol như axit eicosapentaenoic (EPA, C20:5n-3) và acid docosahexaenoic
(DHA, C22:6n-3).
Dầu mắt cá ngừ chứa hàm lượng lipit tổng là 22,4%, trong đó có các axit
béo không no (PUFA) không có khả năng sinh cholesterol. Trong 100g dầu chiết
xuất, DHA chiếm 19,7g/100g và EPA 3,9g/100g. Hàm lượng các axit béo omega
6 là 3,8g/100g và các axit béo không bão hòa đơn (MUFA) 23,3g/100g. Số liệu
này cho thấy, dầu mắt cá ngừ là nguồn cung cấp rất PUFA và MUFA (hai chất vô
cùng quan trọng đối với sức khỏe).
Vì nguồn lợi hải sản có hạn nên cần phải sử dụng công nghệ an toàn, chi
phí thấp mà hiệu quả cao để tận dụng hết nguồn nguyên liệu cập bến, phục vụ
cho tiêu dùng của con người và tăng thêm giá trị trong các ngành thực phẩm,
công nghiệp chế biến thức ăn và công nghiệp dược phẩm, làm tăng lợi nhuận cho
ngành công nghiệp này và là một giải pháp thân thiện với môi trường, giải quyết
vấn đề phế thải.
- 16 -
1.2 TỔNG QUAN VỀ ENZYME PROTEAZA
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

Trong các proteaza, các enzyme proteaza của hệ tiêu hoá được nghiên cứu
sớm hơn cả. Từ thế kỷ 18 Reomur đã phát hiện được rằng dịch dạ dày của chim
ăn thịt có khả năng tiêu hoá thịt. Đến năm 1836, trong quá trình nghiên cứu về
cách thức của hệ tiêu hoá, nhà sinh học người Đức Schwann đã thu nhận được
chế phẩm enzyme có khả năng tiêu hoá albumin được gọi là pepsin. Cũng trong
thời gian này nhiều enzyme của hệ tiêu hoá cũng được phát hiện. Corvisart
(1857) đã tách được trypsin từ dịch tụy và đây là proteaza đầu tiên nhận được ở
dạng chế phẩm. Năm 1862 Danilevxki đã tách được trypsin với amylase tụy tạng
khi ông dùng phương pháp hấp thụ trên colodion, và năm 1864 Brucke cũng đã
tách được pepsin từ dịch dạ dày chó ở dạng tương đối tinh khiết. Năm 1872
Hommarten cũng đã tách được chymosin (renin).
Các proteaza thực vật được phát hiện muộn hơn. Mãi đến năm 1879 khi
Wurtz tách được papain từ đu đủ thì proteaza thực vật mới được nghiên cứu
nhiều hơn.
Đến nửa đầu thế kỷ 20 người ta mới phát hiện thêm các proteaza khác như
bromelanin từ cây dứa (Willstatter, Grassman, Ambros, 1926), cathepsin của mô
cơ động vật (Willstatter, Bamann, 1929), calierein-peptidiol-peptit hydrolase của
tuyến tụy nước bọt (Kraut, Frey, Werle, 1933), Fixin từ cây thuộc giống ficus
(Walti, 1938).
R
1

R
2

R
X

R

1
R
2


R
X

E. proteaza
- 17 -
Đối với proteaza của vi sinh vật thì mới được nghiên cứu từ những năm
50 của thế kỷ XX. Tuy vậy nó lại phát triển rất mạnh, chỉ sau có 10 năm số công
trình nghiên cứu proteaza vi sinh vật tăng lên đáng kể, nhiều hơn các công trình
nghiên cứu proteaza của động vật và thực vật. Những kết quả đạt được trong lĩnh
vực nghiên cứu proteaza vi sinh vật đã góp phần mở rộng quy mô sản xuất chế
phẩm enzyme và ứng dụng của enzyme trong thực tế. Trong thời gian gần đây,
người ta cũng đã có những phương pháp thích hợp để nhận các chế phẩm không
tan của proteaza. Kết quả này mở ra triển vọng to lớn trong nghiên cứu, ứng dụng
của proteaza.
 Phân loại enzyme Proteaza
Việc phân loại proteaza có thể căn cứ vào các tiêu chí, các tiêu chí đó là :
- Căn cứ vào cơ chế phản ứng của enzyme tham gia.
- Căn cứ vào pH tối thích cho hoạt động của enzyme như proteaza acid, proteaza
kiềm, proteaza trung tính.
- Tính đặc hiệu cơ chất của enzyme gồm : endopeptidaza (hay endopeptit
hydrolaza, hay proteinaza) và exopeptidaza (hay peptidaza), amino peptidaza,
cacboxyl peptidaza, dipeptidaza.
- Nguồn gốc của enzyme: enzyme từ nội tạng, enzyme từ cơ thịt, enzyme từ
tuyến tụy…
- Sự giống nhau giữa các enzyme đang được nghiên cứu với các proteaza đã

được biết rõ. Ví dụ như proteaza giống pepsin, giống trypsin, giống
trymotrypsin…
Theo phân loại quốc tế các enzyme proteaza được chia thành bốn nhóm
phụ :
+ Aminopeptidaza: enzyme xúc tác sự thuỷ phân liên kết peptit ở đầu nitơ
của mạch polypeptit.
- 18 -
+ Cacboxypeptidaza: xúc tác sự thuỷ phân liên kết peptit ở đầu cacbon của
mạch polypeptit.
+ Dipeptihydrolaza: xúc tác sự thuỷ phân các liên kết dipeptit.
+ Proteinaza: xúc tác sự thuỷ phân các liên kết peptit nối mạch.
Theo Barett và Donald (1956), proteaza được phân ra thành hai nhóm lớn
là nhóm endopeptidaza và nhóm exopeptidaza.
+ Nhóm 1: Endopeptidaza (hay proteinaza, hay peptit hydrolaza) là các
enzyme phân giải các liên kết nằm trong mạch polypeptit, các enzyme nhóm này
gồm có bốn phân nhóm :
 Phân nhóm 1: Proteinaza - xerin là những proteaza mà trong trung tâm
hoạt động của nó có nhóm (-OH) của acid amin xerin. Phân nhóm này
gồm các enzyme như: trypsin, chymotrypsin.
 Phân nhóm 2: Proteinaza - xistein là proteaza mà trong trung tâm hoạt
động của nó có nhóm thiol (-SH) của acid amin xistein. Nhóm này
gồm các enzyme cathepxin.
 Phân nhóm 3: Protinaza - aspactic là những proteaza trong trung tâm
hoạt động của nó có nhóm cacboxy (-COOH) của aspactic như enzyme
pepsin.
 Phân nhóm 4: Proteaza – kim loại. Đây là những proteaza trong trung
tâm hoạt động của nó có ion kim loại. Enzyme này thường hoạt động
tốt trong môi trường trung tính. Ví dụ như colagenaza.
+ Nhóm 2: Exopeptidaza (hay peptidaza). Các enzyme thuộc nhóm này
gồm: cacboxyl-peptidaza, amino peptidaza, dipeptidaza. Các exopeptidaza không

có khả năng thuỷ phân liên kết peptit ngoài cùng của chuỗi polypeptit hoặc đầu
amin, hoặc đầu cacboxyl, tuần tự tách từng acid amin ra khỏi chuỗi polypeptit.
- 19 -
Các proteaza khá phổ biến ở động vật, thực vật và vi sinh vật. Ở thực vật,
từ quả đu đủ có thể thu được papain, từ quả và đọt dứa có thể thu nhận bromelin,
từ hạt đậu tương có thể thu nhận urease…, từ mô động vật (thu pesin từ dạ dày,
thu trypsin, chymotrypsin từ tuỵ tạng), hoặc từ vi sinh vật (các chủng có khả
năng sinh tổng hợp proteaza như Bacillus, Aspergillus, Penecillium, Clostridium,
Streptomyces…).
 Ứng dụng của enzyme proteaza
Các proteaza được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:
công nghiệp, nông nghiệp, y học, trong nghiên cứu khoa học …
- Ứng dụng của proteaza trong công nghiệp.
+ Trong công nghiệp thực phẩm.
Trong công nghiệp thịt: Proteaza được sử dụng để là mềm thịt và tăng
hương vị thịt sau khi chế biến. Người ta xác định rằng nếu thuỷ phân một phần
protein của thịt rồi mới chế biến sẽ làm tăng hương vị rõ rệt của sản phẩm nhận
được. Để làm mềm thịt có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau: Ngâm thịt
vào dung dịch có chứa hỗn hợp proteaza giữ ở pH và nhiệt độ xác định. Hiện
nay phương pháp này được dùng phổ biến và thuận lợi hơn cả. Tẩm bột làm mềm
thịt (có chứa proteaza, muối, bột ngọt) trên bề mặt thịt. Tiêm dung dịch enzyme
vào mô thịt. Tiêm chế phẩm enzyme vào trước khi giết mổ. Thịt sau khi làm
mềm có thể chế biến thành các thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Người ta
cũng dùng proteaza khi làm xúc xích, lạp xưởng.
Trong quá trình chế biến sữa: Ở đây chủ yếu sử dụng các proteinase có tác
dụng làm đông tụ sữa như: renin, pepsin và một số proteaza vi sinh vật khác
trong quá trình sản xuất phomat. Dưới tác dụng của các enzyme này, protein chủ
yếu của sữa là casein bị kết vón lại thành dạng không hoà tan, tất cả mỡ trong sữa
cũng được giữ trong kết tủa này. Sau đó dưới tác dụng của các vi khuẩn lên men
lactic sẽ tạo thành phomat có chứa các chất dinh dưỡng quý giá và có hương vị

- 20 -
đặc biệt. Khi sử dụng proteaza, phomat sẽ chóng chín, nâng cao chất lượng
phomat và có thể tạo ra nhiều loại phomat khác nhau.
Trong công nghiệp nước giải khát: Proteaza được sử dụng để làm trong
bia và làm trong nước quả. Nó cũng được sử dụng trong quá trình sản xuất rượu,
ở đây nó sẽ phân giải protein có tác dụng kìm hãm amilase do đó sẽ làm tăng
nhanh quá trình đường hoá tinh bột.
+ Trong các ngành công nghiệp khác
Trong công nghiệp dệt: Papain và proteaza vi sinh vật được sử dụng để
làm sạch tơ tự nhiên, tẩy hồ tơ nhân tạo. Một số sợi tơ nhân tạo thường được hồ
bằng các dung dịch protein như casein, gelatin do đó khi rũ hồ bằng proteaza sẽ
không làm ảnh hưởng đến phẩm chất của sợi, trái lại còn làm tăng tính mao dẫn,
tính hấp phụ của sợi nên khi nhuộm sẽ bắt màu tốt hơn.
Trong kỹ nghệ phim ảnh: Proteaza vi khuẩn và xạ khuẩn được sử dụng để
tái sinh các nguyên liệu cảm quang khác nhau như phim điện ảnh, giấy ảnh…
Trong công nghiệp da: Proteaza được sử dụng để làm mềm da, làm sạch
và tẩy lông da. Các proteaza sẽ làm mềm lớp biểu bì, phân giải không sâu sắc
protein, loại bỏ chất nhầy và thuỷ phân một số liên kết của sợi collagen. Khi sử lý
bằng enzyme tính đàn hồi của da cũng tăng lên. Sử dụng proteaza sẽ rút ngắn
được quá trình tẩy lông và lượng lông thu được sẽ tăng lên khoảng 25 ÷30 % so
với khi sử dụng phương pháp hoá học.
Trong công nghiệp sản xuất bột giặt và các chất tẩy rửa: Với các chất tẩy
rửa thông thường không thể tẩy sạch một số các vết bẩn có nguồn gốc protein,
đôi khi còn làm chúng bám chặt thêm vào quần áo. Nhưng khi proteaza kiềm tính
được thêm vào các chất tẩy rửa thì chúng có khả năng làm sạch một cách có hiệu
quả các vết bẩn trên vì proteaza thuỷ phân protein thành các dạng hoà tan. Hiện
nay khoảng 80-85% các loại bột giặt trên thị trường có chứa enzyme, trong đó
chủ yếu là proteaza và một số các enzyme khác để tăng vận tốc và hiệu quả cho
quá trình tẩy rửa.
- 21 -

- Trong công nghiệp dược phẩm và y học
Proteaza được sử dụng để sản xuất các loại thuốc làm tăng khả năng tiêu
hoá protein, dùng để phân giải các cục protein trong cơ thể, chữa bệnh nghẽn tim
mạch, tiêu mủ các vết thương, các ổ viêm, làm thông đường hô hấp…Cũng có
thể dùng proteaza để thuỷ phân sơ bộ protein làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật
để sản xuất nhiều loại thuốc.
- Trong nông nghiệp
Proteaza được sử dụng trong chăn nuôi để phân giải sơ bộ protein trong
thức ăn, làm tăng khả năng hấp thụ thức ăn của động vật, hoặc dùng sản xuất các
dịch thuỷ phân giàu đạm bổ sung vào thức ăn của gia súc gia cầm.
Ví dụ: Proteaza được sử dụng để thuỷ phân phế liệu bột cá, thịt cá trộn
vào thức ăn gia súc, sản xuất dịch thuỷ phân giàu đạm bổ sung thức ăn cho gia
súc và gia cầm.
- Trong nghiên cứu khoa học.
Proteaza được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc phân tử protein…
- Ứng dụng của proteaza trong chế biến thuỷ sản.
Trong quá trình chế biến cá: khi làm nước mắm, sản xuất bột
cá…proteaza vốn có trong cá sẽ thuỷ phân một phần protein của cá. Tuy nhiên
quá trình này thường sảy ra rất chậm và yếu. Đưa thêm proteaza từ ngoài vào sẽ
làm tăng quá trình thuỷ phân rút ngắn thời gian chế biến. Do protein của cá bị
thuỷ phân mạnh nên quá trình loại mỡ, loại xương khỏi phần thịt cá đã bị thuỷ
phân (trong sản xuất bột cá) được dễ dàng hơn, lượng mắm cốt thu được cũng
nhiều hơn hẳn. Thêm proteaza làm biến đổi nhanh chóng cấu tạo của mô cá do
đó muối và các chất gia vị dễ dàng thấm vào rút ngắn thời gian muối cá, thời gian
xông khói cũng như thời gian xử lý nhiệt. Trong nhiều trường hợp khi thêm
proteaza còn làm tăng hương vị của sản phẩm. Sử dụng proteaza để sản xuất các
dịch đạm thuỷ phân từ các phế liệu giàu protein như thịt vụn, đầu cá, da…
- 22 -
Sử dụng proteaza trong việc đánh vẩy cá: Đánh vẩy cá bằng enzyme được
sử dụng trong trường hợp xử lý cơ học không thể đáp ứng được. Kỹ thuật dựa

trên cơ sở sử dụng một hỗn hợp proteaza của cá để phân huỷ tế bào cấu trúc liên
kết với vẩy cá. Tuy vậy tế bào này chủ yếu chứa colagen, do đó điều kiện thuỷ
phân phải được xác định đối với từng trường hợp.
Cần chú ý là: trong quá trình thuỷ phân, phản ứng thuỷ phân cơ chất là
phản ứng chính nhưng không duy nhất mà còn một số phản ứng phụ. Ví dụ, trong
phản ứng thuỷ phân protein thành các aid amine, các phản ứng phụ có thể là phản
ứng phân huỷ acid amine thành các sản phẩm thứ cấp, phản ứng melanoidin tạo
thành các hợp chất màu…
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân của enzyme
Tốc độ thuỷ phân bằng enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, cụ
thể là:
- 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 thuỷ
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.
- 23 -

- 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
ửng 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
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 enzym, trong đó có một giá trị nhiệt độ mà ở đó, tốc độ enzym 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 vung trung tính hưng cũng có một số proteaza có
pH thích hợp trong vùng acid (pepxin, proteaza-acid của vi sinh vật…) hoặc
- 24 -
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 thửy 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.

- 25 -
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU