khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bã đậu nành bằng bromelain vỏ khóm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC


KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN BÃ ĐẬU NÀNH
BẰNG BROMELAIN VỎ KHÓM




CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ths. VÕ VĂN SONG TOÀN TRẦN THANH LIỀN
MSSV: 3102823
LỚP: CNSH K36



Cần Thơ, Tháng 11/2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC


KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN BÃ ĐẬU NÀNH
BẰNG BROMELAIN VỎ KHÓM




CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ths. VÕ VĂN SONG TOÀN TRẦN THANH LIỀN
MSSV: 3102823
LỚP: CNSH K36



Cần Thơ, Tháng 11/2013


PHẦN KÝ DUYỆT

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
(ký tên) (ký tên)



Võ Văn Song Toàn Trần Thanh Liền

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày tháng năm 2013
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(ký tên)








LỜI CẢM TẠ

Lời nói đầu tiên tôi xin chân thành gửi lời biết ơn sâu sắc đến cha mẹ và gia đình,
những người đã sinh thành, nuôi dưỡng, động viên và hỗ trợ tôi về mọi mặt trong suốt
quá trình học tập, thực hiện và hoàn thành luận văn này. Ngoài ra, tôi cũng đã nhận
được sự giúp đỡ từ rất nhiều phía.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm tạ và biết ơn sâu sắc đến:
Ban Giám hiệu trường Đại Học Cần Thơ, lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển
Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong

suốt quá trình học tập tại trường.
Thầy Võ Văn Song Toàn, người đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kinh
nghiệm quý báu, giải đáp mọi thắc mắc trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin được gửi lời cảm ơn đến quý thầy, cô phòng thí nghiệm Công nghệ Enzyme
đã nhiệt tình hướng dẫn để tôi có thể hoàn tất đề tài.
Cảm ơn cô cố vấn Bùi Thị Minh Diệu và tập thể lớp CNSH K36 đã động viên,
giúp đỡ tôi những lúc khó khăn cũng như chia sẻ những vui buồn trong suốt thời gian
học tập.
Cuối cùng tôi xin chúc quý Thầy, Cô và các bạn có nhiều sức khỏe và thành đạt
trên nhiều lĩnh vực khác nhau.
Xin trân trọng cám ơn!








Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

i

TÓM LƯỢC

Với mục đích tận dụng hai nguồn phế phẩm là bã đậu nành và bromelain được ly
trích từ vỏ khóm để tạo ra chế phẩm dịch thủy phân giàu đạm amin. Đề tài "Khảo sát
một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bã đậu nành bằng
bromelain vỏ khóm" được tiến hành nhằm khảo sát các điều kiện (nồng độ enzyme,

nhiệt độ, thời gian, pH) thích hợp cho quá trình thủy phân. Kết quả thí nghiệm cho
thấy bromelain vỏ khóm có hoạt tính đặc hiệu là 6,096U.mg
-1
. Qua khảo sát cho thấy
với 6U.mg
-1
của bromelain cho mỗi gram cơ chất là nồng độ thích hợp để thủy phân
protein bã đậu nành. Ở điều kiện nhiệt độ 50
o
C enzyme này đã thủy phân tốt nhất đạt
hàm lượng đạm amin là 0,322 g/l. Ở pH 8,0 bromelain cho hoạt tính cao nhất đạt hàm
lượng đạm amin 0,397 g/l và sau 20 giờ enzyme này cho hàm lượng đạm amin là
0,420 g/l. Quá trình thủy phân ở phạm vi phòng thí nghiệm cho thấy ở 50
o
C trong môi
trường pH 8,0, thời gian 20 giờ bromelain vỏ thủy phân bã đậu nành cho hàm lượng
đạm amin là 0,413 g/l. Kết quả điện di cho thấy các băng xuất hiện trên gel tương ứng
với trọng lượng phân tử protein bã đậu nành trong khoảng từ 14,4 - 66,2 kDa. Sau 20
giờ hầu hết các băng protein chủ đạo có trọng lượng phân tử 23,8; 33,6; 43,9; 58,4 và
62,9 kDa đều bị thủy phân tạo thành acid amin và các đoạn peptid ngắn có trọng
lượng phân tử từ 14,4 - 18,4 kDa.
Từ khóa: bã đậu nành, bromelain vỏ khóm, dịch thủy phân, đạm amin.

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

ii

MỤC LỤC
Trang
PHẦN KÝ DUYỆT
LỜI CẢM TẠ
TÓM LƯỢC i
MỤC LỤC ii
CÁC TỪ VIẾT TẮT vii
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu đề tài 2
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
2.1. Giới thiệu về nguyên liệu bã đậu nành 3
2.1.1. Đậu nành 3
2.1.2. Bã đậu nành 3
2.1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 5
2.1.3.1. Trong nước 5
2.3.1.2. Ngoài nước 7
2.2. Giới thiệu về enzyme trong quả khóm 8
2.2.1. Hệ enzyme trong cây khóm 8
2.2.2. Sơ lược về bromelain 9
2.2.3. Bromelain vỏ khóm 10
2.2.4. Hoạt tính của bromelain 10
2.2.5. Cơ chế tác động 11

2.2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính bromelain 12
2.3. Một số phương pháp phân tích 15
2.3.1. Phương pháp xác định ẩm độ (Wolf et al., 1997) 15
2.3.2. Phương pháp Kjeldahl (Kjeldahl, 1883) 15
2.3.3. Phương pháp chuẩn độ đạm formol (Horwitz, 2000) 16
2.3.4. Phương pháp chuẩn độ amoniac (Peters, 2003) 16
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

iii

2.3.5. Phương pháp Bradford (Bradford, 1976) 16
2.3.6. Phương pháp Kunitz cải tiến (Kunitz, 1947) 17
2.3.7. Phương pháp điện di SDS-PAGE (Laemmli, 1970) 17
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
3.1. Phương tiện nghiên cứu 18
3.1.1. Thời gian, địa điểm 18
3.1.2. Dụng cụ, thiết bị 18
3.1.3. Nguyên vật liệu 18
3.1.4. Hóa chất 18
3.2. Phương pháp nghiên cứu 19
3.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu 19
3.2.2. Khảo sát nguyên liệu 19
3.2.3. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân 19
Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quá trình thủy phân 19
Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân 20
Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân 20
Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân 21
Thí nghiệm 5: Khảo sát phương pháp trích ly bromelain vỏ để thủy phân bã
đậu nành ở phạm vi phòng thí nghiệm 22

3.2.4. Phương pháp xử lý số liệu 22
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23
4.1. Thành phần nguyên liệu 23
4.1.1. Hàm lượng nitơ, protein tổng số, hàm lượng amin và độ ẩm trong bã đậu
nành 23
4.1.2. Hoạt tính và hàm lượng protein trong dịch chiết vỏ khóm 23
4.2. Ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình thủy phân protein từ bã đậu
nành 24
4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme 24
4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 26
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

iv

4.2.3. Ảnh hưởng của pH 28
4.2.4. Ảnh hưởng của thời gian 30
4.2.5. Ảnh hưởng pháp trích ly bromelain vỏ để thủy phân bã đậu nành ở phạm vi
phòng thí nghiệm 35
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39
5.1. Kết luận 39
5.2. Đề nghị 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Các phương pháp phân tích
Phụ lục 2: Các số liệu thí nghiệm
Phụ lục 3: Kết quả phân tích thống kê

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

v

DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1: Hoạt tính thủy phân casein của bromelain 11
Bảng 2: Hoạt tính thủy phân (BAA) của bromelain 11
Bảng 3: Bố trí thí nghiệm 1 19
Bảng 4: Bố trí thí nghiệm 2 20
Bảng 5: Bố trí thí nghiệm 3 21
Bảng 6: Bố trí thí nghiệm 4 21
Bảng 7: Bố trí thí nghiệm 5 22
Bảng 8: Số liệu đo hàm lượng nitơ tổng, protein tổng bã đâu nành phụ lục 2
Bảng 9: Số liệu đo hàm lượng ẩm bã đậu nành phụ lục 2

Bảng 10: Số liệu xây dựng đường chuẩn Tyrosin phụ lục 2
Bảng 11: Số liệu đo hoạt tính bromelain phụ lục 2
Bảng 12: Số liệu xây dựng đường chuẩn BSA phụ lục 2
Bảng 13: Số liệu đo hàm lượng protein của bromelain vỏ phụ lục 2
Bảng 14: Số liệu thí nghiệm 1 phụ lục 2
Bảng 15: Số liệu thí nghiệm 2 phụ lục 2
Bảng 16: Số liệu thí nghiệm 3 phụ lục 2
Bảng 17: Số liệu thí nghiệm 4 phụ lục 2
Bảng 18: Mối tương quan tuyến tính giữa trọng lượng protein chuẩn và khoảng
cách di chuyển tương đối của các băng protein (TN4) phụ lục 2
Bảng 19: Trọng lượng phân tử của các mẫu thủy phân theo thời gian phụ lục 2
Bảng 20: Số liệu thí nghiệm 5 phụ lục 2
Bảng 21: Mối tương quan tuyến tính giữa trọng lượng protein chuẩn và khoảng
cách di chuyển tương đối của các băng protein (TN5) phụ lục 2
Bảng 22: Trọng lượng phân tử của các mẫu thủy phân theo thời gian phụ lục 2





Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

vi

DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1: Bã đậu nành 4
Hình 2: Quy trình sản xuất đậu phụ theo công nghệ xay ướt 4
Hình 3: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến tốc độ phản ứng 14

Hình 4: Biểu đồ ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng đạm 24
Hình 5: Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đạm 26
Hình 6: Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hàm lượng đạm 28
Hình 7: Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng đạm 30
Hình 8: Điện di đồ của protein bã đậu nành được thủy phân theo thời gian 33
Hình 9: Ảnh hưởng của phương pháp trích bromelain đến quá trình thủy phân bã
đậu nành 35
Hình 10: Điện di đồ thể hiện quá trình thủy phân protein bã đậu nành theo hai
phương pháp trích bromelain vỏ khác nhau 37
Hình 11: Đồ thị đường chuẩn Tyrosin phụ lục 2
Hình 12: Đồ thị đường chuẩn BSA phụ lục 2
Hình 13: Đồ thị đường logM của protein chuẩn (TN4) phụ lục 2
Hình 14: Đồ thị đường logM của protein chuẩn (TN5) phụ lục 2












Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

vii

CÁC TỪ VIẾT TẮT
BAA: Benzoyl-L-Arginine amide
BAEE: Benzoyl-L-Arginine ethyl ester
BSA: Bovine serum albumin
CBB: Coomassie Brilliant Blue
DM: Dry matter
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
EC: Enzyme Commission
FDA: Food and Drug Administration
FDO: Feature Data Objects
NT: nghiệm thức
OD: Optical Density
SDS - PAGE: Sodium Dodecyl Sulfate - Polyacrylamide Gel Electrophoresis
TN: thí nghiệm
TU: Tyrosin Unit
USD: United states dollar
Vinamilk: Công ty Việt Nam
Vinasoy: Công ty đậu nành Việt Nam
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Khóm là một trong những cây ăn quả nhiệt đới có giá trị kinh tế cao. Hiện nay,
khóm trở thành mặt hàng xuất khẩu chủ lực của ngành rau quả châu Á. Ở nước ta,
lượng khóm xuất khẩu ngày càng tăng, năm 2000 là 5000 tấn, 2001 là 6000 tấn, đến
năm 2002 xuất 10000 tấn khóm hộp và 2000 tấn nước khóm cô đặc. Ước tính tổng kim
ngạch xuất khẩu khóm cả nước năm 2011 đạt 41,1 triệu USD, tăng 61% so với năm

2010 (Sở Công Thương Tỉnh Nam Định, 29/05/2013). Trong đó đồng bằng sông Cửu
Long (ĐBSCL) có diện tích trồng khóm lớn nhất cả nước với 22 200 ha chiếm 54,7%
(Số liệu thống kê của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, 2011). Theo Medina
và García (2004), với tỉ lệ thành phần phần trăm trọng lượng của một quả khóm điển
hình là: thịt quả (33%), lõi (6%), vỏ (41%) và chóp (20%). Do đó, cùng với sự phát
triển của ngành sản xuất và chế biến khóm thì lượng phế phụ phẩm khổng lồ, trong đó
vỏ khóm chiếm tỉ lệ cao nhất lên đến hàng trăm nghìn tấn và thường được đưa ra bãi
rác gây ô nhiễm môi trường. Bromelain là enzyme có nhiều trong vỏ khóm nên việc
tận dụng biến các phế phụ phẩm thành các sản phẩm có ích một mặt làm tăng hiệu quả
kinh tế của cây khóm, mặt khác góp phần bảo vệ môi trường (Theo Công ty CP truyền
thông Công thương Việt Nam, 29/05/2013).
Bên cạnh đó, với diện tích gieo trồng đậu nành là 120,8 nghìn ha đạt sản lượng là
175,3 nghìn tấn (Số liệu thống kê của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn,
2012). Việc sản xuất các loại thực phẩm từ đậu nành như: sữa đậu nành, đậu hũ, ,
hàng năm thải ra lượng xác bã rất lớn. Chỉ riêng nhà máy của Công ty sữa đậu nành
Việt Nam - Vinasoy tại Bắc Ninh với công suất thiết kế 180 triệu lít/năm tương ứng
với nhu cầu tiêu thụ 15000 tấn đậu nành hạt/năm và tạo ra hơn 20000 tấn bã đậu nành.
Cùng với đó, việc sản xuất các loại thực phẩm từ đậu nành ở hộ gia đình rất phổ biến ở
nước ta, đối với quy trình chế biến sữa đậu nành trung bình cứ 1kg hạt đậu nành thải ra
1,5kg bã tươi nên lượng phụ phẩm trong quá trình chế biến hằng năm cũng rất lớn.
Trong bã đậu nành có isoflavones, lignans, phytosterol, coumestans, saponin và
phytates (Head, 1997). Lượng xác bã này có hàm lượng protein cao chỉ được sử dụng
làm thức ăn chăn nuôi với hiệu quả thấp hoặc được đưa trực tiếp ra bãi rác gây lãng
phí lớn và làm ô nhiễm môi trường. Vì vậy, việc tìm ra phương pháp để thu gom, xử lý
có hiệu quả nguồn phế phẩm là công việc rất quan trọng.
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

2

Với mục đích tận dụng nguồn phế phẩm vỏ khóm để thu nhận bromelain dùng để
thủy phân protein có trong bã đậu nành để sản xuất nguồn đạm amin phục vụ cho
ngành công nghiệp chăn nuôi mang rất nhiều ý nghĩa về giá trị kinh tế, cũng như việc
bảo vệ môi trường. Từ đó, đề tài “ Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
thủy phân protein bã đậu nành bằng bromelain vỏ khóm" được thực hiện.
1.2. Mục tiêu đề tài
Xác định các điều kiện thích hợp để thủy phân protein bã đậu nành tạo ra dịch
thủy phân giàu đạm amin.





















Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

3
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về nguyên liệu bã đậu nành
2.1.1. Đậu nành
Đậu nành (còn gọi là đậu tương) có tên khoa học là Glycine max (L.) Merrill là
loại ngũ cốc quan trọng có nguồn gốc Á Đông du nhập sang phương Tây vào thế kỉ 20
(Endres, 2001; Liu, 1999).
Cây đậu nành là loại cây có hiệu quả kinh tế lại rất dễ trồng. Đậu nành giàu chất
dinh dưỡng như protein, lipid, glucid, vitamin và muối khoáng. Có đặc tính sinh hoc
cao do chứa hầu hết các acid amin không thay thế và có thể hỗ trợ khi thiếu thức ăn
động vật vì thế đậu nành là nguồn thực phẩm quan trọng. Ngoài ra, thân và lá đậu nành
cũng có tác dụng cải tạo đất rất tốt, giúp tăng năng suất của các loại cây trồng khác
(Trần Minh Tâm, 2000).
Quê hương của đậu nành là Đông Nam Á, nhưng 45% diện tích trồng đậu nành
và 55% sản lượng đậu nành của thế giới nằm ở Mỹ. Nước Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu
nành năm 2000, trong đó hơn một phần ba được xuất khẩu. Các nước sản xuất đậu
nành lớn khác là Brazil, Argentina, Ấn Độ và Trung Quốc (Công ty Sữa đậu nành Việt
Nam, 2013).
Tại Việt Nam đậu nành được trồng nhiều ở miền núi vùng trung du phía bắc (Cao
Bằng, Sơn La, Bắc Giang) chiếm hơn 40% diện tích cả nước. Theo ông Nguyễn Trí
Ngọc, Cục trưởng Cục trồng trọt, mỗi năm cả nước trồng khoảng 200 nghìn ha đậu
nành, với sản lượng 300 nghìn tấn/năm. Tuy vậy sản lượng này mới đáp ứng được
25% nhu cầu sử dụng trong nước, và nhu cầu này tăng bình quân 10%/năm. (Sở Khoa
Học & Công Nghệ Tỉnh Lâm Đồng, 2013)
2.1.2. Bã đậu nành
Bã đậu nành (tên tiếng Nhật là okara và “okara” đã trở thành thuật ngữ quốc tế
để gọi bã đậu nành) còn gọi là “soy-pulp” là phần bã và các chất dinh dưỡng khác

không tan trong nước còn lại sau khi đã tách khỏi dịch các chất tan hoặc huyền phù
trong nước của công nghiệp sản xuất sữa đậu nành hay đậu hũ (Shurtleff et al., 2004).
Bã đậu nành là thứ bã màu trắng hay trắng ngà, thường nằm trên mặt lưới lọc sữa
đậu nành, sau sấy khô có màu vàng, chứa một lượng lớn protein, carbohydrate, lipid,
có cả calci, sắt, riboflavin (Shurtleff et al., 2004).
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

4
Thành phần dinh dưỡng của bã đậu
nành tính theo 100g
Năng lượng: 77kcal, protein: 3,22g,
béo tổng số: 1,73g, béo no: 0,193g, béo
không no: 1,05g, tro: 0,88g, carbohydrate:
12,54g, Ca: 80mg, Fe: 1,30mg, Mg: 26mg,
P: 60mg, K: 213mg, Na: 9mg, Zn: 0,56mg,
Cu: 0,2mg, Mn: 0,4mg, Se: 10,6mg,
Thiamin: 0,02mg, Riboflavin: 0,02mg,
Niacin: 0,1mg, Pantothenic acid: 0,088mg,
Vitamin B6: 0,115mg. (iepacifiche
alth.co.nz/okara-g-87_96.html , ngày 9/7/2013)
Hình 1: Bã đậu nành
(*Nguồn: />drying-okara-okara-crepes.html, ngày 9/7/2013)
Tại công ty Tribeco theo quy trình sản xuất sữa đậu nành lọc sữa 1 lần chỉ thu
được khoảng 50% protein của hạt đậu nành (ở nước ngoài lọc 2 lần sẽ thu được
khoảng 65 – 70%). Từ 1kg đậu nành thu được 1,5kg bã đậu nành ướt (sau ly tâm),
chứa khoảng 20% chất khô. Bã ướt là dạng phế liệu cuối cùng của công nghệ sản xuất
sữa đậu nành và hiện nay mới chỉ được sử dụng làm thức ăn thô cho chăn nuôi.

Hình 2: Quy trình sản xuất đậu phụ theo công nghệ xay ướt
(*Nguồn: ngày 9/7/2013)
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

5
Theo thông tin của công ty sữa Việt Nam (Vinamilk) cung cấp cho Viện Sinh
học Nhiệt đới thì ở nước ngoài, có khi giá của bột bã đậu nành không thấp hơn nhiều
so với giá của đậu nành hạt do hàm lượng dinh dưỡng của nó khá cao. Riêng tại công
ty Sữa Việt Nam, nơi có công nghệ sản xuất sữa đậu nành tận thu bột okara hiện đại
của nước ngoài thì bã đậu nành có thành phần như sau:
Bã đậu nành dạng ướt có hàm ẩm: 17,76%, xơ: 1,75%
Bã đậu nành bột có hàm ẩm: 6,7%, béo: 10,59%, xơ: 7,99% và đạm: 36,43%
Cho tới thời điểm cuối năm 2006, lượng bã đậu nành do Vinamilk sản xuất (có
hàm lượng đạm 39,5% và xơ thô 8,36%) trên dây chuyền thiết bị hiện đại của nước
ngoài (có công suất khoảng 10 tấn/giờ) mới chỉ dùng làm thức ăn thô cho chăn nuôi.
Không chỉ ở Việt Nam, bã đậu nành được xem như là một sản phẩm phụ ít có giá
trị kinh tế. Việc xử lý một lượng lớn bã đậu nành ở các cơ sở sản xuất sữa đậu nành và
đậu phụ ở Mỹ và Nhật Bản từ lâu được xem là một vấn đề nan giải đối với môi trường
vì bã đậu nành rất dễ lên men gây hư hỏng và số lượng khổng lồ của nó. Việc sử dụng
lượng bã đậu nành làm thức ăn cho người cũng bị hạn chế do độ ẩm cao và hàm lượng
chất xơ có trong phụ phẩm này. Mặc dù vậy nếu sử dụng đúng mức, bã đậu nành là
một nguồn giàu protein có chất lượng tốt (Matsuo và Hitomi, 1992).
Điều này cho thấy ngay cả nơi sản xuất bã đậu nành ở quy mô công nghiệp, hiện
đại thì loại phụ phế phẩm đậu nành này vẫn chưa được tận dụng có hiệu quả.
2.1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
2.1.3.1. Trong nước
Đối với bã đậu nành có rất ít công trình nghiên cứu trong nước được công bố.
Lại Mai Hương (2008) sử dụng các phương pháp xay nghiền chỉ có khả năng phá

vỡ sơ bộ cấu trúc sợi của bã đậu nành, do đó khả năng làm giảm kích thước hạt là
không đáng kể và hầu như không làm thay đổi nhiều về thành phần hóa học của
nguyên liệu. Do đó đã sử dụng enzyme pectinase có khả năng làm giảm kích thước hạt
xuống một cách đáng kể. Kết hợp sử dụng enzyme cellulase có khả năng làm thay đổi
hàm lượng các hợp chất xơ trong bã đậu nành một cách sâu sắc hơn. Do đó, việc kết
hợp sử dụng cùng lúc cả 2 enzyme là pectinase và cellulase là lựa chọn tối ưu bởi khi
đó kích thước trung bình của mẫu nguyên liệu Vinamilk chỉ còn khoảng 25µm và của
Tribeco là 53µm. Tỷ lệ qua sàng 106µm của Vinamilk và Tribeco tương ứng là
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

6
92,76% và 85,84%. Tỷ lệ giữa xơ hòa tan và không hòa tan tăng lên đáng kể. Các điều
kiện tối ưu đối với từng loại nguyên liệu là: Vinamilk (hàm ẩm 88%, tỷ lệ pectinase và
cellulase là 0,5% : 0,5%, nhiệt độ thủy phân là 45
o
C, thời gian thủy phân là 1,5 giờ);
Tribeco (hàm ẩm 92%, tỷ lệ enzyme gồm 0,7% pectinase + 0,7% cellulase, nhiệt độ
45
o
C, thời gian thủy phân 2,5 giờ). Tiêu chuẩn ứng dụng bã đậu nành để bổ sung vào
một số sản phẩm gồm: bánh mì (hàm lượng bã bổ sung: 15% bã xay khô, 17% bã xử lý
enzyme pectinase và cellulase); bánh cookie (hàm lượng bã bổ sung: 10% bã xay khô,
15% bã xử lý enzyme pectinase và cellulase); bánh cracker (hàm lượng bã bổ sung:
10% bã xay khô, 15% bã xử lý enzyme pectinase và cellulase).
Nguyễn Thị Kim Đông (2009) đã nghiên cứu ảnh hưởng của sự bổ sung bã đậu
nành trong khẩu phần lên sự tăng trưởng, tỉ lệ tiêu hóa dưỡng chất và hiệu quả kinh tế
của Thỏ lai. Kết quả cho thấy có ý nghĩa thống kê ở các khẩu phần được bổ sung bã
đậu nành. Thỏ được nuôi bằng khẩu phần cỏ lông tây có bổ sung bã đậu nành ở mức

độ từ 300 - 400g/con/ngày có tăng trọng và hiệu quả kinh tế cao nhất.
Phạm Đức Hùng và Nguyễn Đình Mão (2013) đã đánh giá những ảnh hưởng của
việc thay thế protein bột cá bằng bã đậu nành trong khẩu phần ăn lên sự sinh trưởng,
thành phần sinh hóa của cá Giò (Rachycentron canadum) giai đoạn giống. Ba nhóm cá
(trọng lượng ban đầu 9,48 g ± 0,34) đã được cho ăn với 7 chế độ (khoảng 45 %
protein, 18% chất béo) trong đó protein bột cá đã được thay thế bằng bã đậu nành là: 0
, 10 , 20, 30 , 40, 50 và 60%. Kết quả cho thấy mức độ thay thế protein bột cá bằng bã
đậu nành có ảnh hưởng đáng kể đến tăng trọng của cá (WG), tỉ lệ tăng trưởng (SGR),
tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR), hiệu quả sử dụng protein (PER), giá trị chuyển đổi
kinh tế (ECR ). Những kết quả này chỉ ra rằng có đến 40% protein bột cá có thể được
thay thế bằng bã đậu nành mà không gây ra giảm tăng trọng của cá. Mức độ tối ưu để
thay thế protein bột cá bằng bã đậu nành là 14,6%, trên cơ sở tăng cân tối đa.
Trương Thị Minh Hạnh và Nguyễn Thị Thanh Tịnh (2013) đã thực hiện nghiên
cứu quá trình thuỷ phân - lên men acid citric từ bã đậu nành bằng Aspergillus oryzae
và Aspergillus niger. Bã đậu nành được sử dụng làm môi trường lên men acid citric.
Trước hết, bã đậu nành được thủy phân nhờ hệ enzyme thủy phân phong phú như
xenlulase, amylase, protease của chủng nấm mốc Aspergillus oryzae. Sau đó, dịch thủy
phân này được lên men citric bằng chủng nấm mốc Aspergillus niger. Kết quả nghiên
cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân và lên men cho thấy, phương
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

7
pháp thủy phân và lên men đồng thời là hiệu quả nhất. Bã đậu nành được bổ sung 3%
methanol và 3ml (NH
4
)
2
SO

4
0,1% đem thủy phân và lên men với điều kiện pH = 3,4 –
4 và nhiệt độ 30
o
C. Acid citric thu được 8,24g trên 100g bã đậu nành sau 11 ngày thủy
phân và lên men.
2.3.1.2. Ngoài nước
Vào năm 1995, Khare et al ở Viện kỹ thuật Nông nghiệp Bhopal - Ấn Độ, đã
nghiên cứu sản xuất acid citric từ bã đậu nành lên men rắn Aspergillus niger. Bã đậu
nành được sử dụng để sản xuất axit citric bằng cách lên men trạng thái rắn sử dụng
một loại cellulolytic Aspergillus terreus và sản xuất citric acid bằng Aspergillus niger.
Bã đậu nành bổ sung với amoni sulfat (0.1%) khi lên men bằng Aspergillus niger và
đồng thời đường hóa bằng Aspergillus terreus ở pH 8,3 và nhiệt độ ủ 30°C cho kết quả
là sản xuất 5,1g citric acid/100 gram chất rắn khô vào ngày thứ mười một.
Năm 1999, O’Toole nghiên cứu đã nhận thấy bã đậu nành chứa chủ yếu là chất
xơ bao gồm cellulose, hemicellulose và lignin, khoảng 25% protein, dầu 10-15%,
nhưng ít tinh bột hoặc carbohydrate đơn giản. Đó là một phụ gia phù hợp với chế độ
ăn trong bánh quy và đồ ăn nhanh vì nó làm giảm lượng calo và tăng chất xơ. Các
phần protein cao, có khả năng giữ nước và chất nhũ hóa tốt và có chứa một peptide với
tác dụng chống cao huyết áp rất có hiệu quả. Bã đậu nành lên men với Actinomucor
elegans (meitauza), Aspergillus oryzae (Koji), Neurospora intermedia (ontjom)
và Rhizopus oligosporus (Tempe), cho sản phẩm có khả năng làm giảm hàm lượng
cholesterol và có chứa những chất chống lại gốc tự do chế độ ăn uống. Sản phẩm đặc
biệt và hữu ích được tạo ra bởi Bacillus subtilis và Penicillium simplicissimum trên
okara bao gồm surfactin và iturin A
Naoya et al., (2004) đã có công trình nghiên cứu về hoạt động của enzyme phân
cắt bã đậu nành. Mục tiêu của nghiên cứu này là dùng các loại enzyme thực phẩm để
thủy phân bã đậu nành với hiệu quả cao. Bã đậu nành được hấp thanh trùng để làm
tăng hiệu quả của quá trình thủy phân thành tế bào chính bằng cellulase. Hầu hết các
bã đậu nành còn lại sau khi hấp và thủy phân bằng cellulase bã đậu nành còn lại vách

tế bào thứ cấp. Thành tế bào thứ cấp được cấu tạo từ acid galacturonic, đường không
khử và protein và được coi là một dạng phức hợp sản phẩm. Nhiều enzyme phân giải
như: proteolytic và celullolytic không thể thủy phân thành tế bào thứ cấp.Tuy nhiên,
kết quả cho thấy sử dụng pectinase có thể thủy phân thành tế bào thứ cấp. Có khoản
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

8
83-85% bã đậu nành đã được thủy phân tạo thành hỗn hợp các sản phẩm so với cùng
lượng bã đậu nành thô.
Rekha và Vijayalakshmi (2011) đã nghiên cứu bổ sung bã đậu nành đã thủy phân
để làm tăng tốc lên men bột bánh mì "Idli", một loại bánh mì đặc trưng ở Ấn Độ. Mục
đích của việc này là để giảm thời gian lên men tự nhiên của "Idli" thông thường từ 10
giờ đến 14 giờ bằng cách cho thêm bã đậu nành vào bột làm bánh mì "Idli". Bột mì
màu đen sẽ được thay thế bằng một lượng bã đậu nành với tỷ lệ 1:1. Sau 14 giờ lên
men tự nhiên, độ pH và độ acid tổng số của bột mì "Idli" là 4,51 và 0,64% và của bã
đậu nành bổ sung cho bột mì "Idli" là 4,53 và 0,43%. Lượng CO
2
sinh ra ở bột mì
"Idli" không bổ sung và có bổ sung bã đậu nành tương ứng là 19,7% và 33,6%. Bã đậu
nành thêm vào có tác dụng làm cho bột mì "Idli" mềm và xốp so với không bổ sung bã
đậu nành.
Lu et al., (2013) đã nghiên cứu ảnh hưởng của sự bổ sung bột bã đậu nành đến
chất lượng của mì gói và bánh mì. Kết quả cho thấy thành phần tối ưu cho việc phối
trộn với tỉ lệ bột mì 75% và bột bã đậu nành là 25% để sản xuất mì gói và tỉ lệ 85% và
15% để sản xuất bánh mì. Sản phẩm từ mì gói và bánh mì được sản xuất từ việc phối
trộn trên có chất lượng gần như tương tự như sản xuất từ 100% bột mì. Kết quả của
nghiên cứu này cho thấy việc thay thế một phần bột mì bằng bột bã đậu nành là một
ứng dụng rất có tiềm năng.

2.2. Giới thiệu về enzyme trong quả khóm
2.2.1. Hệ enzyme trong cây khóm
Trong dịch chiết từ thân khóm và quả khóm có một hệ enzyme gồm nhiều nhóm
có các đặc tính khác nhau, trong đó, nhóm protease chiếm đa số. Chúng thay đổi trong
suốt quá trình phát triển của cây và quả khóm.
Protease trong khóm gồm có cysteine protease, đây là nhóm enzyme chính với
đại diện là bromelain; ngoài ra còn có một lượng ít các peroxidase, amylase, cellulase,
acid phosphatase.
Peroxidase, tồn tại và có hoạt tính không đổi trong suốt quá trình phát triển của
quả. Tuy nhiên, trong quả chín lượng enzyme này giảm dần, chỉ còn khoảng 1/3 so với
ban đầu (Gortner và Singleton, 1965).
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

9
Cysteine protease là nhóm enzyme proteolytic chủ yếu nhất được tìm thấy trong
dịch thân và quả khóm. Protease trong quả xuất hiện từ lúc bắt đầu ra hoa, tăng dần về
số lượng trong suốt thời kỳ phát triển của quả. Ở giai đoạn quả chín, lượng enzyme
này cũng có xu hướng giảm dần (Gortner và Singleton, 1965).
Từ cây khóm loài Ananas, người ta đã tìm thấy được có tối thiểu 4 loại cysteine
protease khác nhau (Rowan et al., 1988). Protease hiện diện chủ yếu trong dịch từ thân
khóm là bromelain thân, ngoài ra còn có ananain (EC 3.4.22.31) và comosain. Trong
dịch quả khóm, cysteine protease chủ yếu là bromelain quả.
Từ một số nghiên cứu khác, các nhà khoa học còn tìm thấy trong dịch từ thân và
quả của một loài khóm Bromelia pinguin (cùng họ Bromeliaceae) cũng chứa protease
tên là pinguinain (EC.3.4.99.18). Loài này chỉ có một số đặc tính đặc biệt và hoạt tính
hydrolase kém hơn so với bromelain (Toro-Goyco et al., 1968).
Từ quả xanh của giống Bromelia hieronymi Mez, họ Bromeliaceae, các nhà khoa
học đã tìm thấy được một loại peptidase mới tên là Hieronymain I. Loại enzyme này

cũng đã được xác lập vào nhóm cysteine protease (Bruno et al., 2003).
Trong quá trình phát triển của cây và trái khóm, dịch chiết thân và trái còn chứa
một số các enzyme khác như: dehydrogenase, synthase, pectin methyl esterase, pectin
galactoronase (Gortner và Singleton, 1965).
2.2.2. Sơ lược về bromelain
Bromelain là enzyme có nhiều trong quả khóm, lần đầu tiên được biết đến nhờ
nhà khoa học Chittenden vào khoảng thế kỷ XIX nhưng được mới được nghiên cứu từ
giữa thế kỉ XX.
Bromelain có trong toàn bộ cây khóm, nhưng nhiều nhất là trong quả. Bromelain
là nhóm endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptid nội phân tử protein để
chuyển các phân tử protein thành các đoạn nhỏ hơn là các peptid hoặc acid amin.
(Dương Thị Hương Giang, 2004)
Thành phần chủ yếu của bromelain có chứa nhóm sulfurhydryl thủy phân
protein. Khi chiết tách và tinh sạch phân đoạn có chứa nhóm sulfhydryl của bromelain
thì thu được một enzyme thủy phân protein hiệu quả in vitro. Bromelain là một
protease nhưng nó khác với các protease thực vật khác như papain, ficin ở chỗ nó là
một glycoprotein (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

10
Tùy theo nguồn gốc, bromelain được phân làm 2 loại là bromelain thân EC
3.4.22.32 (trích từ dịch thân khóm) và bromelain quả EC 3.4.22.33 (trích từ dịch quả,
vỏ khóm) ( ngày 9/6/2013) .
2.2.3. Bromelain vỏ khóm
Bromelain vỏ khóm cùng nhóm với bromelain quả khóm (EC 3.4.22.33).
+ Tên gọi khác: Bromelain vỏ, bromelain quả, juice bromelain.
+ Bromelain thân và quả dứa có thành phần acid amin thay đổi khác nhau.
+ Bromelain là một protease-thiol có chứa cysteine trong trung tâm hoạt động.

Đây là một loại amino acid có nhóm chức hóa học mạnh là -SH. Phân tử có dạng hình
cầu do có cách sắp xếp phức tạp và trong mỗi phân tử có tất cả 5 cầu nối disulfite.
Hiện diện ở tất cả các phần của cây khóm, loài Ananas. Chúng chiếm trên 50% protein
trong thân khóm và quả khóm. Do đó bromelain còn được gọi là “enzyme khóm”.
+ Bromelain quả có khoảng 283 – 161 acid amin, còn bromelain thân thì có
khoảng 321-144 acid amin. Bromelain quả là một sợi polypeptide có đầu amin là
alanine và ở đầu carbonyl là glycine. Bromelain thân có đầu amino acid là valine.
(Nguyễn Đức Lượng, 2004)
+ Bromelain quả là một protease acid, có phân tử lượng khoảng từ 23 đến 31 kDa
tùy thuộc vào kỹ thuật phân tích của phòng thí nghiệm. Bromelain quả có điểm đẳng
điện pI = 4,6 khác biệt cơ bản với bromelain thân với pI = 9,6 (Yamada et al., 1976;
Ota et al., 1985).
+ Hoạt tính: là một endopeptidase, có khả năng phân cắt các liên kết peptide nội
phân tử protein để chuyển phân tử protein thành các đoạn nhỏ gọi là các peptide tại vị
trí bất kỳ trên mạch polypeptide (Dương Thị Hương Giang, 2004).
+ Bromelain có trình tự cắt đặc hiệu là vị trí carbonyl của lysine, alanine,
tyrosine và glycine (Godfrey et al., 1983).
+ Cơ chất: thủy phân cơ chất tự nhiên lẫn tổng hợp giống như bromelain thân.
2.2.4. Hoạt tính của bromelain
Bromelain có hoạt tính khác nhau trên những cơ chất khác nhau. Nếu cơ chất là
hemoglobin thì khả năng phân giải của bromelain mạnh hơn papain gấp 4 lần, còn cơ
chất là casein thì khả năng phân giải của hai enzyme này tương đương nhau. Đối với
các cơ chất tổng hợp thì khả năng phân giải của bromelain yếu hơn.
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

11
Bromelain có 3 hoạt tính khác nhau: peptidase, amidase và esterase, hoạt tính
esterase ở bromelain hơn papain và ficin (Nguyễn Đức Lượng, 2004).

- Khả năng thủy phân các cơ chất tự nhiên của bromelain (bảng 1).
Bảng 1: Hoạt tính thủy phân casein của bromelain
Protein Hoạt tính thủy phân casein ( UI/mg)
Bromelain thân 7,4
Bromelain quả xanh 4,0
Bromelain quả chín 3,0
(*Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2004)
- Đối với cơ chất là casein, hoạt tính thủy phân của bromelain thân cao hơn trong
quả xanh và quả chín.
- Khả năng thủy phân các cơ chất nhân tạo Benzoyl-L-Arginine amide (BAA) của
bromelain (bảng 2).
Bảng 2: Hoạt tính thủy phân (BAA) của bromelain
Protein Hoạt tính thủy phân BAA ( UI/mg)
Bromelain thân 3,7
Bromelain quả xanh 9,1
Bromelain quả chín 7,2
(*Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2004)
- Qua bảng trên ta thấy bromelain quả xanh có hoạt tính thủy phân BAA cao hơn
bromelain thân và quả chín.
2.2.5. Cơ chế tác động
Hầu hết các tác giả đều thừa nhận vai trò của nhóm –SH của cystein, nhóm
imidazole của histidine và nhóm disulfur trong hoạt động thủy phân của bromelain.
Nhóm –SH tham gia tạo thành acyl-thioester trung gian với nhóm carboxyl của cơ chất
(nơi các liên kết peptide bị cắt).
Nhóm imidazole làm chất trung gian nhận gốc acid và chuyển cho nhóm anion
của chất nhận khác. Cầu nối S-S có vai trò duy trì cấu trúc không gian của bromelain.
Casein và hemoglobin là 2 cơ chất tự nhiên được dùng nhiều nhất.
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

12
Đầu tiên bromelain kết hợp với protein và thủy phân sơ bộ cho ra polypeptide và
acid amin. Protein kết hợp với nhóm –SH của enzyme khiến nó bị ester hóa rồi nhóm
imidazole sẽ khử ester để giải phóng enzyme, acid amin, peptide.
Ở giai đoạn đầu, Zn
2+
rất quan trọng, chúng kết hợp với nhóm –SH của tâm hoạt
động hình thành mercaptid phân ly yếu (nhưng vẫn còn khả năng tạo liên kết phối trí
bổ sung với các nhóm chức năng khác của phân tử protein như amin, cacboxyl, )
Enzyme –SH + Zn
2+
 enzyme –S-Zn + H
+

Do vậy nhóm –SH trong tâm hoạt động đã bị ester hóa bởi cơ chất, cấu trúc
không gian được bảo vệ ổn định.
(Nguyễn Đức Lượng, 2004)
2.2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính bromelain
Bromelain là cấu trúc sinh học nên cũng chịu bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như:
Nhân tố môi trường: Nhiệt độ, pH,
Nhân tố bên trong: cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, một số nhóm chức
của enzyme, phương pháp ly trích, phương pháp tinh sạch, độ tinh khiết của enzyme
Các yếu tố như nhiệt độ, pH thích hợp cho hoạt động của các phản ứng xúc tác
của bromelain không ổn định mà phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc vào các yếu tố khác
như: bản chất cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, sự có mặt của các chất hoạt
hóa….(Phan Thị Xuân Huyên, 2008)
 Ảnh hưởng bởi nhiệt độ:
Nhiệt độ có ảnh hưởng đến nhiều mức độ khác nhau lên hoạt tính của enzyme.
Enzyme có bản chất là protein nên nó không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, đa số các

enzyme mất hoạt tính ở nhiệt độ trên 70
o
C.
Nhiệt độ của phản ứng xúc tác chịu ảnh hưởng bởi: thời gian tác dụng càng dài
thì nhiệt độ ít nhiều ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme, nồng độ cơ chất, dạng tồn tại
của enzyme. Ví dụ: Ở dịch chiết quả khóm (pH = 3,5) khi tăng nhiệt độ lên đến 60
º
C
thì bromelain vẫn còn hoạt tính nhưng nếu tăng cao quá thì bromelain sẽ mất hoạt tính.
 Ở 5
º
C, pH = 4 - 10 thì enzyme giữ hoạt tính tối đa trên casein trong 24h.
 Ở 55
º
C, pH = 6,1 thì enzyme mất 50% hoạt tính trong vòng 20 phút.
(Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

13
 Ảnh hưởng của pH:
pH là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme, pH tối
thích của bromelain không ổn định mà tuỳ thuộc vào nhiệt độ, thời gian phản ứng, bản
chất và nồng độ cơ chất, độ tinh sạch enzyme. Bromelain có biên độ pH rộng (3 -10),
tốt nhất là pH = 5 – 8 tuỳ thuộc vào cơ chất (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
+ Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
Khi cơ chất đầy đủ thì vận tốc của phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ enzyme.
V = k × [E]
Trong đó:

v: vận tốc của phản ứng
k: hằng số vận tốc
[E] : nồng độ enzyme
Nồng độ của enzyme càng lớn bao nhiêu thì lượng cơ chất càng bị biến đổi bấy
nhiêu, nhưng nếu nồng độ enzyme quá lớn thì vận tốc phản ứng sẽ chậm lại.
 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất
Năm 1913 Michealis và Menten đã giải thích tính chất động học của enzyme và
lập phương trình biểu diễn liên quan giữa vận tốc phản ứng với nồng độ cơ chất.
Enzyme (E) tham gia quá trình xúc tác tạo phức hợp enzyme - cơ chất.Trường
hợp đơn giản nhất phản ứng chỉ có một cơ chất (S) thì enzyme (E) sẽ xúc tác cho sự
chuyển hóa cơ chất thành một sản phẩm (P) phản ứng xảy ra như sau:

E + S ES P
Trong đó:
E: enzyme; S: cơ chất; P: sản phẩm
K
1
: hằng số tốc độ phản ứng tạo ES
K
2
: hằng số tốc độ phân ly ES và cơ chất ban đầu
K
3
: hằng số tốc độ phân ly phức hợp ES tạo sản phẩm P
][
][
max
SK
SV
v

m




K
3
K
1
K
2
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 36 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công Nghệ Sinh học

14
Trong đó:
v: vận tốc phản ứng
K
m
: hằng số Michaelis - Menten
V
max
: vận tốc phản ứng cực đại
[S] : nồng độ cơ chất
V là hàm số của [S], đồ thị có dạng nhánh hyperbol vuông góc:

Hình 3: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến tốc độ phản ứng
K
m

: là hằng số Michealis - Menten đặc trưng cho mỗi enzyme,
–K
m
đặc trưng cho ái lực của enzyme và cơ chất, K
m
có trị số càng nhỏ thì ái lực
của enzyme đối với cơ chất càng lớn, nghĩa là vận tốc phản ứng càng lớn.
Qua đồ thị chung của đường biểu diễn cho thấy khi tăng nồng nộ cơ chất đến một
giá trị nào đó, vận tốc phản ứng đạt một giá trị cực đại V
max
, sau đó vận tốc sẽ không
tăng nữa nếu ta tiếp tục tăng nồng độ cơ chất.
 Ảnh hưởng bởi cơ chất:
Trên những loại cơ chất khác nhau, bromelain có hoạt tính khác nhau. Nếu cơ
chất là hemoglobin thì khả năng thủy phân của bromelain mạnh hơn papain gấp 4 lần,
nếu cơ chất là casein thì hoạt tính của bromelain tương tự như papain.
Đối với các cơ chất tổng hợp như BAA (Benzoyl-L-Arginine amide), BAEE
(Benzoyl-L-Arginine ethyl ester) thì khả năng thuỷ phân của bromelain yếu hơn papain
(Nguyễn Đức Lượng, 2004).