Luận văn Nghiên cứu ứng dụng enzym protease để tạo sản phẩm thuỷ phân nấm men

LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo – Tiến Sỹ Quản Lê
Hà - Người đã trực tiếp hướng dẫn và dìu dắt em trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong viện Công nghệ sinh
học – Công nghệ thực phẩm, các cán bộ phòng thí nghiệm Vi sinh đã tạo
điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em tiến hành thí nghiệm và hoàn thành đề
tài.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng thí nghiệm Hoá sinh đã
hỗ trợ em thực hiện một số thí nghiệm trong thời gian triển khai đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn sự động viên, chia sẻ, giúp đỡ của gia đình,
bạn bè trong suốt thời gian vừa qua.
Hà Nội, ngày 29 tháng 05 năm
2008
Sinh viên

Trịnh thị Thuỳ


DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Hình dạng tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae
Hình 1.2. Cấu tạo tế bào nấm men Saccharomyces
Hình 1.3. Sản phẩm Marmit
Hình 1.4. Sản phẩm Vegemite
Hình 1.5. Chế phẩm β – glucan
Hình 1.6. Vị trí xúc tác của neutrase gồm 3 gốc Asp 102, His57 và Ser195
Hình 2.1. Đường chuẩn glutamic
Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ flavourzyme đến khả năng thuỷ phân
protein nấm men
Hình 3.2. Ảnh hưỏng của nhiệt độ đến khả năng thuỷ phân protein nấm
men bằng chế phẩm Flavourzyme

Hình 3.3. Ảnh hưởng của xử lý tế bào bằng chế phẩm enzym cereflo đến
khả năng thuỷ phân protein nấm men
Hình 3.4. Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt tế bào đến khả năng thuỷ
phân protein nấm men
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thuỷ phân protein nấm
men bằng chế phẩm neutrase 0.8L
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ neutrase đến khả năng thuỷ phân protein
nấm men
Hình 3.7. So sánh khả năng thuỷ phân của flavourzyme, neutrase, phương
pháp tự phân
Hình 3.8. Sắc ký đồ
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của NaCl đến sự phân bố độ ẩm của nấm
bảng 1.2. Thành phần của nấm men trích ly sản xuất bằng phương pháp
thuỷ phân
Bảng 3.1. Kết quả đo độ ẩm


Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ flavourzyme đến khả năng thuỷ phân
protein nấm men
Bảng 3.3. Ảnh hưỏng của nhiệt độ đến khả năng thuỷ phân protein nấm
men bằng chế phẩm Flavourzyme
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của xử lý tế bào bằng chế phẩm enzym cereflo đến
khả năng thuỷ phân protein nấm men
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt tế bào đến khả năng thuỷ
phân protein nấm men
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thuỷ phân protein nấm
men bằng chế phẩm neutrase 0.8L
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ neutrase đến khả năng thuỷ phân
protein nấm men
Bảng 3.8. So sánh khả năng thuỷ phân của flavourzyme, neutrase, phương

pháp tự phân nấm men


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
EDTA : Ethylen Diamin Tetra Acetic Acid
HdP

:Hoạt độ protease

KTĐ

:Khô tuyệt đối

TCA

:Trichloroaceticacid

TGTP

: Thời gian thuỷ phân


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................ 2
1.1. Nấm men Saccharomyces và ứng dụng ............................................. 2
1.1.1. Giới thiệu về Saccharomyces ...................................................... 2
1.1.1.1. Hình dạng và kích thước tế bào nấm men ............................ 2
1.1.1.2. Cấu tạo tế bào nấm men ........................................................ 3
1.1.1.3. Thành phần hoá học của tế bào nấm men ............................. 6

1.1.2. Các ứng dụng của nấm men trong ngành công nghiệp thực phẩm
................................................................................................................ 8
1.1.2.1. Ứng dụng trong sản xuất các đồ uống lên men .................... 8
1.1.2.2. Ứng dụng để tạo sản phẩm thuỷ phân nấm men ................. 9
1.1.2.3. Ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm bánh mì ................ 10
1.1.2.4. Thu nhận enzym .................................................................. 10
1.1.2.5. Thu nhận protein ................................................................. 10
1.1.2.6. Sử dụng sinh khối nấm men làm thức ăn chăn nuôi ........... 10
1.1.2.7. Ứng dụng nấm men tạo các sản phẩm chữa bệnh .............. 11
1.1.3. Ứng dụng của dịch thuỷ phân nấm men .................................... 11
1.1.3.1. Sử dụng làm chất điều vị .................................................... 11
1.1.3.2. Sản xuất một số sản phẩm truyền thống ............................. 12
1.1.3.3. Sử dụng làm môi trường vi sinh vật ................................... 13
1.1.3.4. Bổ sung vào quá trình nấu bia ............................................ 14
1.1.3.5. Sử dụng tạo ra một số sản phẩm chữa bệnh ....................... 14
1.1.3.6. Sử dụng làm thức ăn chăn nuôi.......................................... 16
1.2. Tổng quan về protease ...................................................................... 16
1.2.1. Khái quát về protease ................................................................ 16
1.2.1.1. Phân loại protease .............................................................. 16
1.2.1.2. Nguồn gốc protease............................................................ 18
1.2.1.3. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hoạt động của enzym ..... 21
1.2.2. Ứng dụng của protease trong thuỷ phân protein ....................... 23
1.2.2.1. Ứng dụng trong điều chế các dịch đạm thuỷ phân ............. 24
1.2.2.2. Ứng dụng trong sản xuất nước mắm................................... 24
1.2.2.3. Ứng dụng trong quá trình sản xuất bia .............................. 24
1.2.2.4. Ứng dụng trong chế biến thịt cá......................................... 25
1.2.2.5. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác .................... 25
1.2.3. Một số chế phẩm enzym protease từ vi sinh vật ....................... 25

1.2.3.1. Chế phẩm neutrase 0.8L ..................................................... 25
1.2.3.2. Chế phẩm enzym Flavourzyme .......................................... 28
1.3. Các phương pháp thủy phân nấm men ............................................. 29
1.3.1. Phương pháp hoá học ................................................................ 29
1.3.1.1. Thuỷ phân bằng axit............................................................ 29
1.3.1.2. Thuỷ phân bằng kiềm.......................................................... 30
1.3.2. Phương pháp enzym .................................................................. 30
1.3.2.1. Phương pháp tự phân nấm men .......................................... 30
1.3.2.2. Phương pháp thuỷ phân có bổ sung enzym protease .......... 30
1.3.3. Phương pháp thuỷ phân enzym kết hợp với axit: ...................... 31

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 32
2.1. Nguyên vật liệu................................................................................. 32
2.1.1. Nấm men .................................................................................... 32
2.1.2. Các chế phẩm enzym ................................................................. 32
2.1.3. Các loại hoá chất sử dụng trong đề tài....................................... 32
2.1.4. Thiết bị sử dụng ......................................................................... 33
2.2. Các phương pháp nghiên cứu ........................................................... 33
2.2.1. Phương pháp xác định hoạt độ enzym protease ........................ 33
2.2.2. Phương pháp rửa nấm men ........................................................ 35
2.2.3. Phương pháp xác định độ ẩm .................................................... 35
2.2.4. Nghiên cứu thuỷ phân nấm men ................................................ 35
2.2.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ enzym protease ......... 35
2.2.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thuỷ phân .................. 36
2.2.4.3. Nghiên cứu xử lý tế bào bằng chế phẩm enzym cereflo ..... 36
2.2.4.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt tế bào đến
khả năng thuỷ phân protein nấm men của enzym........................... 37
2.2.5. Phương pháp ninhydrin xác định hàm lượng axit amin ............ 37
2.2.6. Phương pháp sắc ký bản mỏng .................................................. 39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................... 40
3.1. Xác định độ ẩm của nấm men lọc chân không ................................. 40
3.2. Xác định hoạt độ enzym protease .................................................... 40
3.2.1. Xác định hoạt độ enzym protease trong chế phẩm Flavourzyme
500MG ................................................................................................. 40
3.2.2. Xác định hoạt độ enzym protease trong chế phẩm neutrase 0.8L
.............................................................................................................. 41
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thuỷ phân protein nấm men


bằng chế phẩm flavourzyme 500MG ...................................................... 41
3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ flavourzyme ....................................... 41
3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thuỷ phân ....................... 43
3.4. Nghiên cứu xử lý tế bào bằng chế phẩm enzym cereflo .................. 44
3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt tế bào đến khả năng
thuỷ phân protein nấm men ..................................................................... 46
3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thuỷ phân protein nấm men
bằng chế phẩm neutrase 0.8L .................................................................. 48
3.6.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ thuỷ phân............................................ 48
3.6.2. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzym neutrase và thời gian
thuỷ phân.............................................................................................. 50
3.7. So sánh hiệu quả thuỷ phân bằng chế phẩm enzym neutrase,
flavourzyme và phương pháp tự phân ..................................................... 51
KẾT LUẬN............................................................................................ 55
KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................... 57


MỞ ĐẦU
Ngành công nghệ sản xuất bia ở Việt Nam ngày càng phát triển. Sản

lượng bia ở Việt Nam đã tăng từ 1,29 tỷ lít vào năm 2003; 1,37 tỷ lít năm
2004; 1,5 tỷ lít năm 2005 và đạt 1,7 tỷ lít vào năm 2006. Nấm men bia là
một tác nhân quan trọng không thể thiếu tham gia trực tiếp vào quá trình
lên men bia. Sau khi lên men, một lượng lớn nấm men thải ra. Trung bình
cứ sản xuất ra được 100 lít bia sẽ thải ra môi trường 2 lít men có thuỷ phần
88%. Men bia có hàm lượng protein cao trung bình khoảng 50% (tính theo
chất khô), trong thành phần protein có đầy đủ các acid amin, đặc biệt là các
acid amin không thay thế. Ngoài ra, nó còn chứa các chất khoáng, giàu
vitamin nhóm B, nhóm D và các chất kích thích sinh trưởng. Trong 1 g chất
khô của nấm men chứa 300 μg vitamin B1, 40 μg vitamin B2, 50μg vitamin
B6, 600μg vitamin PP, 80μg axit pantoteic, 25μg axit folic, 1μg biotin và
500μg inozit. Trên thế giới, nấm men bia được quan tâm nghiên cứu tận
dụng với nhiều mục đích khác nhau như làm thực phẩm, làm nguồn thuốc
bổ giàu axit amin và vitamin. Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay các nhà máy
sản xuất bia vẫn chưa ứng dụng men bia thải ra ngoài một cách hiệu quả,
men thải ra từ các nhà máy bia được sử dụng chủ yếu làm thức ăn chăn
nuôi, khả năng khai thác các thành phần có giá trị sinh học trong men bia
để tạo ra các sản phẩm ứng dụng cho con người còn rất hạn chế. Hơn nữa,
nếu không được sử dụng triệt để thì nguồn bã nấm men này còn là một
trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường. Xuất phát từ những
điều đó cùng với sự gợi ý của giáo viên hướng dẫn, để góp phần tạo sản
phẩm có giá trị dinh dưỡng cho người bằng nguồn tận thu nấm men bia, em
tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ứng dụng enzym protease để tạo
sản phẩm thuỷ phân nấm men”.
Nội dung chính bao gồm:
- Nghiên cứu tìm điều kiện thích hợp để thuỷ phân nấm men bia bằng
các chế phẩm enzim Neutrase và Flavourzyme (điều kiện nhiệt độ, nồng độ
enzim, thời gian) và so sánh với quá trình tự phân nấm men.
- Nghiên cứu xử lý tế bào bằng chế phẩm enzym cereflo.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt tế bào đến khả năng

thuỷ phân protein nấm men của enzym.

1


- Định tính một số thành phần axit amin quan trọng trong sản phẩm
thuỷ phân.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Nấm men Saccharomyces và ứng dụng
1.1.1. Giới thiệu về Saccharomyces
Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, lớp Ascomycetes,
ngành nấm. Là vi sinh vật có cấu tạo đơn bào, không di động, có khả năng
sinh sản nhanh, sinh sản chủ yếu bằng phương pháp nảy chồi. Sinh khối
của chúng rất giàu protein, vitamin và lipit. Tế bào nấm men thuộc loại
Eucaryot (nhân thật), có khả năng hô hấp yếm khí tuỳ tiện.
Chúng phân bố rất rộng rãi trong thiên nhiên nhất là trong đất, có thể
nói đất là môi trường tự nhiên để giữ giống nấm men và đặc biệt là trên bề
mặt của rất nhiều loại lá cây, các loại quả hay các loại cây lương thực thực
phẩm khác.
Nấm men có khả năng lên men các loại đường để tạo thành rượu trong
điều kiện yếm khí, còn trong điều kiện hiếu khí thì chúng tạo thành sinh
khối tế bào. Vì thế, nấm men được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp
thực phẩm để sản xuất rượu, bia, nước giải khát lên men, sản xuất men
bánh mì, sản xuất protein sinh khối, tạo hương nước chấm, sản xuất chất
béo,… [18], [23], [25], [26], [34].
1.1.1.1. Hình dạng và kích thước tế bào nấm men
Nấm men thuộc các loài khác nhau thường có hình dạng khác nhau.
Ngay trong cùng một loài, hình dạng tế bào cũng thay đổi tuỳ thuộc vào
điều kiện sống và tuổi đời. Trong môi trường đặc biệt thì nấm men có hình

dạng rất ổn định. Đa số nấm men có hình ovan, hình bầu dục, hình tròn.
Nấm men có hình tròn, hình trứng như Saccharomyces cerevisiae, hình elip
như Saccharomyces ellipsoideus, hình quả chanh như Saccharomyces
apiculatus, đôi khi có hình chai như Saccharomyces ludwigii.
So với các vi sinh vật khác (đối với vi khuẩn chẳng hạn), nấm men có
kích thước tương đối lớn. Một số nấm men được sử dụng trong công nghệ
thực phẩm thường có kích thước khoảng 3 ÷ 5 × 5 ÷ 10µm [34]. Kích
thước này cũng thay đổi nhiều tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường sống,…

2


Tế bào nấm men trong tự nhiên có thể đứng riêng lẻ hoặc sau khi nảy chồi
vẫn dính vào nhau tạo thành chuỗi.

Hình 1.1. Hình dạng tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae
Hiện nay trên Thế Giới và ở Việt Nam đang sử dụng hai loại nấm men
bia, đó là nấm men nổi (Saccharomyces cerevisiae) và nấm men chìm
(Saccharomyces carlbergensis), là tế bào hình cầu hay hình trứng, có kích
thước 2.5-10 µm chiều rộng và 4.5-21 µm chiều dài.
1.1.1.2. Cấu tạo tế bào nấm men
Nấm men là sinh vật đơn bào, hiển vi, tế bào cơ bản giống như ở động
vật, thực vật. So sánh cấu tạo tế bào nấm men với vi khuẩn ta thấy có sự tiến
hoá nhảy vọt từ nhân sơ đến nhân chuẩn. Cùng với sự tiến hoá về nhân và cơ
chế phân chia nhân (nhân có màng, có các thể nhiễm sắc, phân bào có tơ,…),
ở cơ thể nhân chuẩn xuất hiện nhiều thể không thấy ở thể nhân sơ như: Ti thể,
lục lạp,… [26].

3

Hình 1.2. Cấu tạo tế bào nấm men Saccharomyces
Tế bào nấm men có thành phần và cấu tạo phức tạp. Trong tế bào có
các cấu tử tiểu thể và có thể chia thành: Các cơ quan nội bào hay cơ quan
tử của tế bào và các chất chứa trong tế bào hay các thể vùi của tế bào
(inclusion).
Thành tế bào
Thành tế bào dày khoảng 25 nm và chiếm khoảng 25-30 % khối lượng
khô tế bào, là lớp vỏ bao quanh tế bào nấm men, tạo hình dáng tế bào.
Thành tế bào gồm 3 lớp: Lớp trong cùng cấu tạo từ β-glucan không tan
trong kiềm, lớp giữa cấu tạo từ β-glucan hoà tan, lớp ngoài cùng là mannan
photphoryl. Giữa hai lớp màng phía ngoài có chứa các enzym invertaza,
photphataza axit, β-glucosidaza, proteaza,…Thành tế bào chứa khoảng 15
kitin cần thiết cho sẹo nảy chồi.
Glucan (chủ yếu) và mannan chiếm tới 90% chất khô của vỏ tế bào.
Glucan là một polyme phức tạp, có cấu tạo phân nhánh từ các tiểu phần là
D-glucoza, phân nhánh có liên kết β-1,6 và β-1,3. Glucan là thành phần
chính cấu tạo nên vỏ tế bào, nếu thành phần này bị phá hỏng thì tế bào bị phá
vỡ hoàn toàn. Mannan là polyme phân nhánh của đường D-mannanoza, mỗi
phân tử thường chứa từ 200-400 gốc mannanoza, có phân tử lượng là
5.9×104, không phải là thành phần quyết định của vỏ tế bào. Nếu bỏ phần
mannan hình dáng tế bào không bị biến đổi.

4


Thành tế bào nấm men chứa 6-7 % protein, phần protein của nó thường
liên kết vững chắc với phần hidratcacbon và tạo thành các phức chất giàu lưu
huỳnh. Ngoài protein, thành tế bào nấm men còn chứa lipit, đường khử, nitơ,
các axitamin, và các chất khoáng,…Thành phần hoá học của thành tế bào nấm

men có thể thay đổi phụ thuộc vào chủng, điều kiện môi trường sống và tuổi
đời [26], [34].
Màng nguyên sinh chất: Màng nguyên sinh chất là một lớp màng rất
mỏng, dày không quá 0.1nm, dính chặt với tế bào chất, nằm sát vách tế
bào. Màng nguyên sinh chất có cấu tạo 3 lớp: Lớp giữa là lipid và
photpholipid, hai lớp còn lại là protein. Hai lớp này đóng vai trò quan trọng
trong quá trình vận chuyển các chất hoà tan và hoạt động của các enzym.
Nguyên sinh chất: Nguyên sinh chất của tế bào nấm men là một hệ thống
keo cấu tạo bởi protit, lipit, lipoit, polysacarit, muối khoáng, nước. Nguyên
sinh chất nằm ngay bên dưới thành tế bào, dày khoảng 80A0, có độ nhớt
cao (gấp 800 lần độ nhớt của nước) và chứa tất cả các cấu trúc cơ bản của
tế bào.
Nhân tế bào: Khác với vi khuẩn, tế bào nấm men có nhân thật. Mỗi tế bào
nấm men có một nhân hình tròn hoặc hình bầu dục, được bao bọc bởi một
màng nhân. Trong nhân là nhân con. Hình dáng và kích thước của nhân có
thể thay đổi phụ thuộc vào tuổi và trạng thái sinh lý tế bào. Trong các tế
bào nấm men đang hoạt động mạnh, nhân có kích thước khá lớn. Cũng như
các sinh vật khác, nhân tế bào nấm men có cấu tạo bởi protein, AND, ARN
và nhiều enzym. Nhân quyết định tính di truyền và tham gia điều khiển mọi
hoạt động sống của tế bào. Trong nhân có chứa nhiễm sắc thể, có quá trình
giảm phân khi sinh sản và đôi khi cũng có thể phân cắt theo kiểu trực phân.
Không bào: Không bào có tính thẩm thấu cao, là nơi tích luỹ các sản phẩm
trao đổi chất. Glycogen có thể chiếm tới 12 % chất khô của tế bào.
Trehaloza là một hydratcacbon dự trữ, có thể chiếm tới 16 % lượng chất
khô trong tế bào. Chính không bào là nơi chứa axit amin tự do. Ngoài ra
không bào còn chứa purin, ortophotphat polyme hoá và các enzym thuỷ
phân.
Ty thể: Ty thể nấm men chứa AND, ARN, ARN polymeraza, các enzym
hô hấp, chúng suy biến thành các tiền ty thể (promitochondries) trong quá
trình lên men khi môi trường chứa hơn 5 % glucoza. Màng ty thể có chứa

lipid, photpholipid, ergosterol.

5


1.1.1.3. Thành phần hoá học của tế bào nấm men
Thành phần hoá học của tế bào nấm men tuỳ thuộc điều kiện môi
trường nuôi, thành phần chất dinh dưỡng, tình trạng sinh lý của tế bào.
Trong tế bào có chứa hầu hết các chất cần thiết như protein, glucid,
lipid, các enzym, các axit nucleic, chất khoáng [26].
Cũng như các cơ thể sống khác, thành phần cơ bản và chủ yếu của tế
bào nấm men là nước (khoảng 70-75 % khối lượng chung). Thành phần
sinh khối khô của nấm men như sau (%):
Chất vô cơ

5-10

Cacbon

25 – 50

Nitơ

4.8 – 12

Protein (N × 6.25)

30 -75

Lipid

2–5

Thành phần hoá học của tế bào nấm men nếu tính theo các nguyên tố
cấu thành sẽ là (% theo trị số trung bình): C – 47, H – 65, O – 31, N – 5 ÷
10, P – 1.6 ÷ 3.5. Hàm lượng các nguyên tố không phải đa lượng: Ca – 0.3
÷ 0.8, K – 9.5 ÷ 2.5, Mg - 0.1 ÷ 0.4, Na - 0.06 ÷ 0.2, S – 0.2. Các nguyên tố
vi lượng (mg/kg): Fe 90 ÷ 350, Cu – 20 ÷ 135, Zn – 100 ÷ 160, Mo – 15 ÷
65 [26].
a. Nước trong tế bào nấm men
Nấm men ép có chứa 70 – 75 % là nước, và 25 – 30 % còn lại là chất
khô.
Nước bao gồm phần nước ngoài tế bào (ngoại bào) là phần nước nằm
trong khoảng trống giữa tế bào, và nước trong tế bào (nội bào) là phần
nước nằm trong tế bào chất của tế bào. Lượng nước khác nhau còn tuỳ
chủng nấm men, kỹ thuật nuôi và phương pháp thu tế bào. Ví dụ: khi nuôi
trong môi trường có NaCl, lượng nước trong tế bào giảm, điều này thể hiện
ở bảng 1.1
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của NaCl đến sự phân bố độ ẩm của nấm men

Phương pháp nuôi

Phân bố trong nấm
men, %

6

Phân bố độ ẩm trong
men ép

lượng chất
khô

độ ẩm

ngoại bào

nội bào

Không thêm NaCl

27

73

22

51

Thêm NaCl vào môi
trường nuôi

31

69

22

47

Thay đổi độ ẩm của nấm men sẽ kéo theo thay đổi tỉ lệ nước nội bào
và nước ngoại bào. Khi loại bỏ 85 % lượng nước từ nấm men ở nhiệt độ
dưới 500C hầu như không ảnh hưởng đến hoạt động của chúng [25].
b. Chất khô trong tế bào nấm men
Chất khô của tế bào nấm men gồm có (tính theo % khối lượng nấm men
ép): 23 – 28 là chất hữu cơ và 5 – 7 là tro. Chất hữu cơ ở đây gồm có:
Protein 13-14%, glycogen 6 – 8 %, xenluloza 1.8 – 2 %, Chất béo 0.5 – 2
%.
Protein
Trong các chất hữu cơ của tế bào nấm men thì protein là thành phần có
giá trị nhất. Thành phần protein nấm men phụ thuộc vào loài giống, thành
phần môi trường và điều kiện nuôi cấy [26], [38].
Nấm men có hàm lượng protein nguyên liệu trung bình khoảng 50 %
(tính theo chất khô), trong đó có khoảng 45 % protein hoàn chỉnh. Các dẫn
xuất của axit nucleic như bazơ purin và pyrimidin, các axit amin tự do đều
được coi là protein nguyên liệu. Trong thành phần protein có đầy đủ các axit
amin và đặc biệt là axit amin không thay thế. Hàm lượng các axit amin trong
tế bào nấm men ở giai đoạn cuối lên men như sau (mg/g men khô): Lizin –
7.5; arginin – 1.3; histidin – 11.0; axit asparaginic – 2.9; serin – 2.7; glyxin –
1.5; axit glutamic – 3.9; alanin – 8.7; prolin – 2.0; tirozin – 2.8; metionin –
2.9; lơxin – 5.4; sistein - vết,… [26].
Vitamin
Nấm men có thể tổng hợp được tất cả các vitamin trong chừng mực
nào đó (nhiều hoặc ít), ngoại trừ biotin (vitamin H). Thực tế cho thấy, tế
bào nấm men rất giàu vitamin, nhất là vitamin nhóm B và tiền vitamin D2
là ergosterol.
Hàm lượng vitamin trong tế bào nấm men như sau (μg/g chất khô):
Inozit 6000 – 15000; biotin (vitamin H) 0.6 ÷ 0.7; riboflavin (vitamin B2)

7


30 ÷ 60; axit pantotenic (vitamin B3) 2.0 ÷ 19.0; thiamin (vitamin B1) 24 ÷
50; pyridoxine (vitamin B6) 14 ÷ 39; nicotinamit (vitamin B5) 370 ÷ 750.
Chất béo: Chất béo trong tế bào nấm men có các axit oleic, linoelic,
palmitic. Trong chất béo có tới 30 – 40 % phosphatit.
Tro: Trong tro nấm men thấy có các oxyt sau đây (%): P2O5 25 ÷ 60; CaO – 1 ÷
8; MgO – 4 ÷ 6; Na2O – 0.5 ÷ 2; SO3 - 0.5 ÷ 6; SiO2 – 1 ÷ 2; Fe2O3 – 0.05 ÷ 0.7.
Các nguyên tố vi lượng: Chúng tham gia vào thành phần của nhiều enzym,
vitamin và nhiều hợp chất khác nữa trong quá trình sinh tổng hợp các sản
phẩm của tế bào. Các nguyên tố vi lượng (mg/kg): Fe 90 ÷ 350, Cu – 20 ÷
135, Zn – 100 ÷ 160, Mo – 15 ÷ 65.
Glycogen: Là những chất dự trữ nguồn cacbon (hydratcacbon của nấm men).
Khi trong môi trường thiếu nguồn cacbon dinh dưỡng, glycogen sẽ được huy
động tham gia vào quá trình tiêu hoá của nấm men và giải phóng ra nước, khí
cacbonic.
Trehaloza: Hợp chất thường kết hợp với hàng loạt hạt glycogen làm nguồn
dự trữ cacbon rất cơ động. Ở cùng một giá trị pH, hàm lượng Trehaloza
tăng thì nitơ giảm.
Như vậy, protein là thành phần chủ yếu trong chất khô tế bào nấm
men. Nếu ta tận dụng thuỷ phân nguồn thứ phẩm này thải ra từ các nhà
máy bia sẽ thu được dịch thuỷ phân protein nấm men có giá trị dinh dưỡng
rất cao, với các thành phần axit amin không thay thế như lizin,
metionin,…bổ sung vào thực phẩm thiếu hụt các axit amin này (như các
protein có nguồn gốc thực vật,…) và tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị khác.
1.1.2. Các ứng dụng của nấm men trong ngành công nghiệp thực phẩm
1.1.2.1. Ứng dụng trong sản xuất các đồ uống lên men
Lên men là một trong những kỹ thuật lâu đời nhất trong chế biến thực
phẩm và mang tầm quan trọng kinh tế to lớn. Các sản phẩm lên men phổ

biến là rượu, bia, nước giải khát,…Các sản phẩm này ngày càng nhiều và
dường như chưa bao giờ đáp ứng đủ nhu cầu của con người.
Nấm men đóng vai trò là tác nhân lên men, nó hấp thụ các hydratcacbon
thấp phân tử và các chất dinh dưỡng khác trong môi trường vào tế bào, rồi
thực hiện quá trình trao đổi chất trong điều kiện kỵ khí qua một chuỗi các biến

8


đổi phức tạp tạo thành sản phẩm mà chủ yếu là rượu etylic, CO2 và một số sản
phẩm phụ khác.
Nấm men thường được sử dụng trong quá trình lên men rượu là
Saccharomyces.
1.1.2.2. Ứng dụng để tạo sản phẩm thuỷ phân nấm men
Men được hoà với nước theo tỉ lệ thích hợp, có thể bổ sung enzym
thuỷ phân hoặc không, giữ ở 50 – 550C, đây là nhiệt độ thích hợp cho
enzym protease có sẵn trong tế bào nấm men và enzym protease bổ sung
vào hoạt động thuỷ phân protein thành các đạm thấp phân tử, đồng thời giải
phóng ra nhiều thành phần có giá trị khác. Dịch thuỷ phân chứa rất nhiều
axit amin đặc biệt là các axit amin không thay thế, peptid, vitamin nhóm B,
các hydratcacbon,…
bảng 1.2. Thành phần của nấm men trích ly sản xuất bằng phương
pháp thuỷ phân [27]
Các axit amin (% so với khối lượng ban đầu)

Các vitamin
(mg/kg, ppm)

Alanin

3.4

Isoleucin

2.0

prolin

1.9

Arginin

2.1

Leucin

2.9

Serin

1.6

Thiamin

2030

Lizin

3.2

Treonin

1.9

Riboflavin

5070

Asparagin 3.8
Cistin

0.3

Methionin

0.5

Tirozin

0.8

Piridoxin

2535

Glycin

1.6

Ornithin

0.3

Histidin

0.9

Niacinamd

600

1.6

Axit
butyric

0.1

Axit
pantotenic

200

Axit
glutamic

7.2 Phenylalanin

Nhiều thực phẩm có nguồn gốc thực vật chứa hàm lượng protein cao
nhưng lại không thể dùng làm nguồn protein thức ăn cho con người và gia

súc do thiếu một số axit amin không thay thế. Ví dụ: protein lúa mì nghèo
lizin, protein lúa nước nghèo lizin và threonin, protein ngô nghèo lizin và
tryptophan, protein đậu nghèo metionin. Do đó, trên toàn thế giới việc thiếu
hụt các axit amin không thay thế như: lizin, threonin và metionin,… còn

9


trầm trọng hơn là đói protein nói chung. Vì vậy, việc tận dụng nguồn
protein nấm men để tạo ra dịch thuỷ phân có giá trị dinh dưỡng và giá trị
sinh học cao mà lại an toàn cho người và gia súc là rất cần thiết.
1.1.2.3. Ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm bánh mì
Sinh khối nấm men làm nở bột mì là sinh khối men Saccharomyces
cerevisiae còn sống, còn hoạt tính lên men rượu, khi trộn với bột mì sẽ lên
men rượu, giải phóng ra CO2 làm phồng gluten (protein trong bột mì), bột
nhào nở làm cho bánh mì xốp.
1.1.2.4. Thu nhận enzym
Thu nhận enzym superoxit dismutaza: Sử dụng công nghệ nghiền tế
bào Saccharomyces cerevisiae kết hợp với xử lý kiềm [6].
Thu nhận chế phẩm invertase: Tự phân nấm men bia ở 50 0C, pH 5.5,
thời gian 50 giờ. Khi đó hoạt tính invertase thu được là 120.9 U/g chất khô
nấm men [23].
1.1.2.5. Thu nhận protein
Protein nấm men có ưu điểm là nguồn protein sạch, chứa đầy đủ các
axit amin không thay thế, giá thành rẻ, hàm lượng cholesterol thấp [28]
…Từ việc thu hồi nấm men dư thừa tại các nhà máy bia, sử dụng công
nghệ enzym và công nghệ chế biến tiên tiến, đã sản xuất bột nấm men giàu
protein 46.27 %- 56.67 %, có đầy đủ các axit amin thay thế và không thay
thế với tỷ lệ lớn, các vitamin và các nguyên tố vi lượng như Mg, Ca, Fe,
Na,…có khả năng thay thế nguồn protein động vật. Được sử dụng làm bột

dinh dưỡng trẻ em, phối trộn với bột canh tạo ra 1 loại bột nêm có độ ngọt
đạm cho gia vị.
1.1.2.6. Sử dụng sinh khối nấm men làm thức ăn chăn nuôi
Trong hoàn cảnh nhiều nước trên thế giới (chủ yếu ở châu Phi và châu
Á) còn bị đói protein trầm trọng, các nước châu Âu hằng năm vẫn phải
nhập đậu tương cho chăn nuôi, thì protein vi sinh vật là một nguồn hấp dẫn.
Sinh khối nấm men làm nguồn protein – vitamin bổ sung vào thức ăn
chăn nuôi, đây là các tế bào của các giống Saccharomyces, Candida,… đã
sấy khô, đã chết, không còn hoạt tính lên men rượu. Protein vi sinh vật đặc
biệt giàu lizin, đây là một lợi thế khi bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Men

10


bia khô có thành phần protein 44.5 %, chất béo 1.2 %, xơ 1.3 %, nước 10.9
%.
Cho thức ăn tinh ngô, cám, khoai vào thùng, chum, pha nước vừa đủ
sền sệt. Trộn 2 – 4 % bánh men đã bóp vụn, bổ sung thêm ure 200 g và lân
150g/100kg bột, khuấy đều, đậy lại, ủ ấm và cứ 6-8 giờ đảo 1 lần. Sau vài
ngày, men sẽ mọc trắng, có mùi thơm. Thức ăn được ủ men bia làm tăng
protein lên 9-14 %. Thức ăn ủ men trộn vào khẩu phần của lợn con 40 %,
lợn choai
50-60 %, lợn nái chửa hai tháng cuối và lợn nái mới đẻ
không trộn thức ăn ủ men này vì có thể thiếu khoáng, nhất là canxi cho cấu
tạo phát triển xương của thai và lợn con. [18]
1.1.2.7. Ứng dụng nấm men tạo các sản phẩm chữa bệnh
Men bia sống thường được sử dụng làm thuốc trong các trường hợp cơ
thể mệt mỏi, kiệt sức, thiếu máu, kém ăn, chậm tăng trưởng, stress, rối loạn
thần kinh. Khi kết hợp với selen, nó tạo thành phân tử selen hữu cơ có tác
dụng ra tăng hiệu năng chống các gốc tự do, làm chậm quá trình lão hoá và

là yếu tố quan trọng trong nhóm các chất chống oxy hoá cần thiết cho sức
khoẻ.
Men bia sống có tác dụng chống nhiễm trùng bằng cách tăng cường hệ
thống miễn dịch. Các loại thuốc uống chứa men bia thường kết hợp men
bia 400 g với men bia selen – 75 mg, silice 25 mg, giúp tăng cường sức
khoẻ, chống nhiễm trùng (trong các trường hợp bị cảm, ho, nóng sốt). Men
bia còn được sử dụng làm thực phẩm bổ sung cho phụ nữ mang thai và cho
con bú.
Men bia sống dùng làm thuốc thường có 20 tỷ tế bào sống
Saccharomyces cerevisiae/1g, chứa trong 2 viên nang với hàm lượng 16
axit amin, 17 vitamin, 14 muối khoáng. Nó được xem là loại thực phẩm có
giá trị dinh dưỡng cao và là vectơ dẫn đường cho sự hấp thu các loại
vitamin khác vào cơ thể [14].
Chế phẩm YeaSacc 1026 bao gồm các tế bào nấm men của dòng men
Saccharomyces cerevisiae 1026, là một dạng men sống dùng để trộn vào
thức ăn. Có tác dụng kích thích tăng trưởng và hoạt động của các loại vi
khuẩn có lợi cho đường ruột [1].
1.1.3. Ứng dụng của dịch thuỷ phân nấm men
1.1.3.1. Sử dụng làm chất điều vị

11


Sử dụng một lượng nhỏ dịch thuỷ phân nấm men vào một số thực phẩm
như súp, nước xốt, trứng, snack, bánh quy,…sẽ góp phần tích cực vào việc
tăng giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm. Đây là kết quả của
các axit amin và các peptide phân tử lượng thấp trong dịch thuỷ phân nấm
men.
1.1.3.2. Sản xuất một số sản phẩm truyền thống
Dịch thuỷ phân nấm men giàu axit amin đặc biệt là các axit amin không

thay thế, vitamin nhóm B, khoáng,… được sử dụng để tạo rất nhiều sản phẩm
thơm ngon, bổ dưỡng như vegemite, marmite, oxo, cenovis, recipe,…
1) MARMITE: Sản phẩm này có xuất xứ từ nước Anh, thành phần chính
của Marmite là YE. Sản phẩm dính, có dạng sệt, màu nâu, vị mạnh, cực kỳ
mặn, có vị thịt. Mùi vị của nó được so sánh với nước tương (xì dầu). Ngoài ra,
marmite còn có một sản phẩm tương tự ở New Zealand, Úc.
Marmite là món ăn truyền thống ở Anh, được ăn với bánh mỳ, bánh bích
quy. Các nhà hàng Trung Quốc, Singapore sử dụng marmite trong các món
xào thịt lợn để làm tăng vị ngọt cho thức ăn. Nó cũng được cho vào cháo yến
để bổ sung hương thơm cho cháo.

Hình 1.3. Sản phẩm Marmit
Thông tin dinh dưỡng của Marmite loại 100g được sản xuất ở Anh:
- Năng lượng: 219 kcal

- Protein: 38.4 g

- Cacbonhydrat: 19.2 g

- Đường: 0.5 g

12


- Chất béo: 0.1 g

- Natri: 4.3g

- Thiamin: 5.8 mg

- Riboflavin: 7 mg

- Niacin: 160 mg

- Axit folic: 2500µg

- Vitamin B12: 15 μg
2) VEGEMITE: Là sản phẩm được làm từ YE, trông rất mịn, dính. Sử
dụng để phết lên bánh sandwich, bánh mì nướng, bánh bích quy,…Sản phẩm
có vị mặn, hơi đắng, có vị mạch nha, gần giống vị canh thang thịt bò.
Vegemite được coi là món ăn truyền thống ở Úc, New Zealand. Vegemite rất
giàu vitamin nhóm B.

Hình 1.4. Sản phẩm Vegemite
Thông tin dinh dưỡng của vegemite loại 5g:
-

Năng lượng 9.76 kcal

- Protein: 1.3g

-

Cacbonhydrat tổng số 1g

- Chất béo < 1g

-

Niacin: 2500 μg

- Thiamine: 550 µg

-

Riboflavin: 430 μg

- Folate: 100 μg

-

Natri: 169 mg

Tuy nhiên, việc sử dụng đạm vi sinh cho con người bị hạn chế bởi
hàm lượng axit nucleic của nó. Tổ chức WHO khuyến cáo mức độ tối đa
của axit nucleic là 2 % trong thực phẩm. Trong khi đạm nấm men chứa
khoảng 6-13 %.
1.1.3.3. Sử dụng làm môi trường vi sinh vật

13


Chiết lấy phần trong từ dịch thuỷ phân nấm men, bỏ cặn, trung hoà và
đun sôi. Từ dịch men thuỷ phân ta có thể pha thành môi trường thạch nước men - đường (nước men được thêm 0.5 % muối ăn, 1- 2 % glucoza và
2 % thạch). pH 6,8. Thanh trùng ở 0.5at trong 30 phút. Có thể thay glucoza
bằng 5 % sacaroza, pH = 6.0 – 6.5 [26].
Dịch men thuỷ phân có thể cô đặc thành cao men, đem dùng dần để
pha môi trường với tư cách là nguồn nitơ hữu cơ (peptone, peptid, axit
amin, nucleotide,…) và nguồn vitamin đặc biệt là vitamin nhóm B.
Thành phần môi trường để nuôi cấy nấm mốc Aspergillus oryzae sinh

tổng hợp protease là môi trường lỏng có các thành phần như sau: dextrin
2.5 g, bột đậu nành 5 g, saccharose 3 g, Na2CO3 0.9 g, NaHCO3 0.3 g,
Na3PO4 0.3 g, chất chiết nấm men 0.1 g, đong vừa đủ 100ml nước. Môi
trường này thích hợp cho nấm mốc phát triển và sinh tổng hợp protease
[13].
1.1.3.4. Bổ sung vào quá trình nấu bia
Chất chiết nấm men được xem là nguồn nitơ tốt nhất bổ sung vào dịch
nha trong sản xuất bia với kỹ thuật lên men nồng độ cao đối với dịch nha
220 pt, hàm lượng chất chiết nấm men cần bổ sung là 40 mg/lit. Làm giảm
thời gian lên men, nồng độ cồn trong bia non tăng lên [22].
1.1.3.5. Sử dụng tạo ra một số sản phẩm chữa bệnh
Thuốc ống uống BIOFIL: Đây là sản phẩm của công ty cổ phần Dược
- Vật tư Y tế Thanh Hoá, đi từ nguyên liệu sinh khối nấm men bia. Qua quá
trình lắng lọc tinh chế, thuỷ phân axit kiềm với men đặc hiệu, áp dụng công
nghệ mới tạo sản phẩm ống uống BIOFIL 10 ml đóng hộp 10 ống và hộp
20 ống. Là thuốc bổ dưỡng giàu axit amin và vitamin nhóm B. Với giá bán
bằng 30 % thuốc nước ngoài cùng loại. Với mức sản xuất năm 2004, làm
lợi cho xã hội và người tiêu dùng 19.500 triệu đồng [29].
Ngoài các thành phần có giá trị trong dịch chiết nấm men như đã nêu ở
trên thì phần bã rắn không bị thuỷ phân bao gồm chủ yếu là thành tế bào
cũng có rất nhiều ứng dụng.
- β–glucan là hỗn hợp sinh học tự nhiên bao gồm β 1-3, 1- 6 glucan và
manna oligosaccharide được chiết suất từ thành tế bào nấm men
Saccharomyces cerevisiae. β–glucan giúp kích thích hệ thống miễn dịch tự
nhiên, tăng cường hoạt động của các đại thực bào và kích thích tiết nhiều

14


cytokines (chất hoạt hoá tế bào) nhằm tiêu diệt các mầm bệnh xâm nhấp từ

bên ngoài. Vì vậy, β-glucan đã được ứng dụng để bào chế các loại thuốc
chữa vết thương, thuốc chống u bướu.
β–glucan giúp giảm hệ số chuyển đổi thức ăn, kích thích tiêu hoá,
phòng các bệnh đường ruột, nhiễm trùng do vi khuẩn, virut, làm giảm
cholesterol trong máu. β–glucan là giải pháp thay thế kháng sinh trong
phòng trị bệnh vật nuôi an toàn và hiệu quả. β–glucan chịu được nhiệt độ
1200C nên có thể dùng làm thức ăn ép viên [29]. Hiện nay, trên thị trường
có một số sản phẩm: BETA CLUCAN 25, BETA GLUCAN 40

Hình 1.5. Chế phẩm β - glucan
BETA GLUCAN 25: Trong 1kg sản phẩm chứa 25 % β–glucan 1 – 3,
1–6
BETA GLUCAN 40: Trong 1kg sản phẩm chứa 40 % β–glucan 1 – 3,
1–6
- Mannan–oligo-saccharide (MOS) (đại diện là chế phẩm Bio–Mos)
cũng được chiết từ thành tế bào nấm men có tác dụng chống bệnh ỉa chảy ở
lợn cai sữa. MOS có khả năng thu hút và loại thải ra ngoài phần lớn các vi
khuẩn đường ruột có hại như E.coli, Salmonella, các độc tố nấm như
Aflatoxin. Vì vậy, sử dụng Bio-Mos sẽ ngăn chặn sự định vị của mầm
bệnh, tăng cường hệ thống phòng thủ của cơ thể, giúp vật nuôi tăng trọng
nhanh [1].
Thực phẩm bổ sung B complex (100 viên) 205.700 vnd. Mỗi viên
cung cấp đầy đủ 7 loại vitamin B từ tự nhiên (B1, B2, B3, B5, B6, axit folic

15


và B12) cần thiết cho cả phụ nữ và nam giới. Tất cả được chiết xuất từ nấm
men.
1.1.3.6. Sử dụng làm thức ăn chăn nuôi

Tuy thành phần của các axit amin trong protein nấm men không cân
đối và có giá trị sinh học như axit amin từ protein động vật, nhưng giá trị
dinh dưỡng của nó cũng gần giống protein động vật. Sử dụng dịch thuỷ
phân nấm men sẽ góp phần bổ sung các axit amin không thay thế bị thiếu
hụt trong thức ăn hàng ngày như lizin, metionin,…Ngoài ra, các vitamin
nhóm B, các hydratcacbon, các chất kích thích sinh trưởng,…làm vật nuôi
lớn rất nhanh. Hiện nay, trên thị trường có các sản phẩm của Altech sử
dụng trong nuôi thuỷ sản,…
1.2. Tổng quan về protease
1.2.1. Khái quát về protease
Enzym protease là nhóm men thuỷ phân liên kết peptit (-CO-NH-)
trong phân tử protein và các cơ chất tương tự.
Trong các enzym công nghiệp, enzym thuỷ phân chiếm 75 % và
protease chiếm khoảng 60 % tổng lượng enzym được tiêu thụ trên thế giới.
1.2.1.1. Phân loại protease
Người ta phân loại nhóm enzym này theo nhiều cách khác nhau [8].
Dựa vào vị trí của liên kết peptit ở nội mạch hay ở đầu mạch thì
enzym protease được chia thành 2 nhóm: endopeptidase và exopeptidase.
Dựa vào quá trình thuỷ phân có thể chia thành proteinase và
peptidase. Sơ đồ ước lệ của quá trình thuỷ phân protein có thể biểu diễn
như sau:
Proteinase

peptidase

protein → albumoza → pepton → polypeptit → peptit → axit amin
Proteinase: Là enzym thuỷ phân liên kết peptit ở giữa chuỗi mạch
polypeptit. Vì vậy, nó cắt phân tử protit thành những đoạn protein có phân
tử lượng nhỏ hơn (pepton, polypeptit). Enzym này xúc tác cho quá trình
thuỷ phân liên kết peptit bên trong phân tử protit. Hoạt độ tối ưu đạt được

khi pH = 4.6 – 4.9, nhiệt độ tối ưu là 50 – 600C, nhóm enzym này chỉ bị vô

16


hoạt khi nhiệt độ lớn hơn 700C. Ở 500C, dưới tác dụng của enzym này sản
phẩm tạo thành chủ yếu là các pha thấp phân tử (peptit, polypeptit), còn ở
600C thì sản phẩm chủ yếu thuộc nhóm phân tử lượng trung bình.
Peptidase: Là nhóm enzym không ít hơn 2 cấu tử. Thuỷ phân liên kết peptit
ở 2 đầu của phân tử protit. Đầu tiên tạo thành các dipeptit rồi thành axit
amin tự do. Trong quá trình thủy phân mối liên kết peptit ở đầu amin hoặc
đầu cacboxyl sẽ dần dần bị thuỷ phân. Các enzym này có tính đặc hiệu rất
cao. Ví dụ: Dipeptidase thì thuỷ phân dipeptit, còn polypeptidase thì thuỷ
phân polypeptit có từ 3 axit amin trở lên. Aminopeptidase chỉ thể hiện hoạt
lực xúc tác khi cơ chất có nhóm – NH2 tự do, còn cacboxylpeptidase chỉ hoạt
động thuỷ phân khi cơ chất có nhóm –COOH tự do. Tất cả các peptidase
kém bền nhiệt hơn proteinase nhưng lại hoạt động tốt trong môi trường
kiềm. Hoạt động tốt nhất ở pH = 7 – 8 và nhiệt độ khoảng
40 – 420C.
Trong dung dịch nước, enzym này hoạt động yếu dần khi tăng nhiệt độ lên
500C và biến tính phi thuận nghịch nhanh chóng ở nhiệt độ 600C.
- Dựa vào tính chất của môi trường hoạt động có thể chia thành:
protease kiềm tính (pH = 8 - 11), protease trung tính (pH = 6.0 – 7.5) và
protease axit tính (pH < 6.0). Tuy nhiên cách phân loại này chỉ có ý nghĩa
thực dụng, không thực sự chính xác vì pH tối thích của mỗi enzym còn phụ
thuộc vào bản chất của cơ chất và nhiều yếu tố khác nữa.
- Dựa vào nhóm chức năng ở trung tâm hoạt động có 4 loại: serine
protease, cysteine protease, aspartic protease và metallo protease. Đây là
cách phân loại phổ biến hiện nay.
+ Serine protease: Là những proteinase có nhóm –OH của gốc serin

trong trung tâm hoạt động có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động
xúc tác của enzym. Enzym thuộc nhóm này thường hoạt động mạnh ở vùng
kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tương đối rộng. Lớp enzym này
được chia thành 2 nhóm nhỏ hơn đó là chymotrypsin và substilisin. Nhóm
chymotrypsin bao gồm các enzym của động vật có vú như: chymotrypsin,
trypsin, elastase hay kallikrein. Nhóm enzym substilisin gồm các enzym
của vi khuẩn như substilisin.
+ Cysteine protease: Là những proteinase có nhóm – SH trong trung
tâm hoạt động. Các enzym thuộc nhóm này thường hoạt động mạnh ở pH
trung tính, có tính đặc hiệu rộng và chỉ hoạt động được khi nhóm –SH
không bị bao vây như papain, bromelain,…

17


+ Aspartic protease: Là những enzym có chứa nhóm cacboxyl trong
trung tâm hoạt động, thường hoạt động mạnh ở pH trung tính như pepsin,
renin, cathepsin,…
+ Metallo protease: Là nhóm enzym được tìm thấy ở vi khuẩn, nấm
mốc cũng như các sinh vật bậc cao hơn. Các metallo proteinase thường
hoạt động mạnh nhất ở vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dưới tác
dụng của EDTA.
1.2.1.2. Nguồn gốc protease
Enzym protease khá phổ biến ở cả động vật, thực vật và vi sinh vật.
 Protease động vật
Các enzym có trong các cơ quan và mô cơ của động vật như: pepsin,
trypsin, chymotrypsin, renin,… được phát hiện sớm nhất [2], [8].
- Trypsin: Là enzym tiêu hoá đường ruột, phù hợp để thuỷ phân
protein thực phẩm. Nó là một serine proteinase và thuỷ phân mối liên kết
peptit giữa lysine và arginine.

- Chymotrypsin: Được tìm thấy ở dịch tuỵ. Nó đặc hiệu với mối liên
kết peptit có các nhóm cacboxyl của các axit amin thơm như phenylalanine,
tryrosine hoặc tryptophan.
- Pepsin: Là một proteinase axit, hoạt động thích hợp ở pH = 1.3 – 2.2.
Thu được từ dịch dạ dày heo. Enzym này thuỷ phân mối liên kết peptit giữa
hai axit amin ưa béo. Được sử dụng trong quá trình làm lạnh bia và mục đích
tiêu hoá.
- Renin: Là protease giống pepsin được sinh ra ở dạng tiền enzym
không hoạt động trong ngăn thứ tư của dạ dày bê, và được chuyển thành
dạng renin hoạt động do sự hoạt động của pepsin hoặc do quá trình tự xúc
tác của chúng. Renin làm biến đổi casein thành paracasein đây là chất kết
tủa để hình thành vụn sữa đông trong điều kiện có canxi trong môi trường.
Do đa số nguồn protease động vật phải thu nhận từ nội tạng, không
mang lại hiệu quả kinh tế cao nên các nghiên cứu về chúng rất hạn chế so
với protease từ thực vật và vi sinh vật.
 protease thực vật
Protease thực vật được phát hiện muộn hơn protease động vật (bắt đầu
từ cuối thế kỉ 18). Việc sử dụng thực vật làm nguồn protease bị chi phối bởi

18