Thu nhận và tinh sạch enzym bromelin từ dứa cayenne

ĐẠI HỌC QUỐ
C GIA TP. HỒCHÍ MINH
TRƯỜ
NG ĐẠI HỌC BÁ
CH KHOA

LÊHỮ
U Ý

THU NHẬ
N VÀTINH SẠCH ENZYM BROMELIN
TỪDỨ
A CAYENNE

CHUYÊ
N NGÀ
NH: KHOA HỌC & CÔ
NG NGHỆTHỰC PHẨ
M
MÃSỐNGÀ
NH: 2.11.00

LUẬ
N VĂ
N THẠC SĨ

TP. HỒCHÍ MINH, THÁ
NG 07 NĂ
M 2006

CÔ
NG TRÌNH ĐƯC HOÀ
N THÀ
NH TẠI

TRƯỜ
NG ĐẠI HỌC BÁ
CH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐ
C GIA TP. HỒCHÍ MINH

Cán bộhướng dẫn khoa học:

TS. HOÀ
NG KIM ANH
Chữký

..........................................

Cán bộchấm nhận xét 1:

TS. TRẦ
N BÍCH LAM
Chữký

..........................................

Cán bộchấm nhận xét 2:

TS. LÊTHỊPHÚ

Chữký

..........................................

Luận văn được bả
o vệtại
HỘ
I ĐỒ
NG CHẤ
M BẢ
O VỆLUẬ
N VĂ
N THẠC SĨ,
Trường Đại học Bá
ch Khoa Tp. HồChí Minh
Ngày 09 thá
ng 08 năm 2006


TR

NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
C L P T DO H NH PHÚC

NG
I H C BÁCH KHOA
PHÒNG ÀO T O S H

Tp. HCM, ngày . . . . tháng . . . . n m 200. .

NHI M V LU N V N TH C S
tên h c viên:
LÊ H U Ý
Ngày, tháng, n m sinh: 12/05/1980
Chuyên ngành: Khoa h c và công ngh th c ph m

Phái: Nam
i sinh: Sông Bé
MSHV: 01104307

I- TÊN
TÀI: THU NH N VÀ TINH S CH ENZYME BROMELAIN T
CAYENNE

D A

II- NHI M V VÀ N I DUNG:
1. Kh o sát hàm l ng protein và ho t tính bromelain trong quá trình phát tri n c a
qu d a Cayenne.
2. Ch n nguyên li u- ph ph m c a công nghi p ch bi n d a thu nh n enzyme.
3.
t t a enzyme, tinh s ch b ng s c ký l c gel.
4. Xác nh m t s tính ch t c a enzyme thu
c (t0opt, pHopt, các thông s
ng
c).
III- NGÀY GIAO NHI M V : 06/02/2006
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 06/07/2006
V- CÁN B

H

NG D N (Ghi rõ h c hàm, h c v , h , tên): TS. HOÀNG KIM ANH

CÁN B H
NG D N
(H c hàm, h c v , h tên và ch ký)

CN B MƠN
QL CHUN NGÀNH

TS. HỒNG KIM ANH

i dung và

c

ng lu n v n th c s

.................................................

ã

cH i

ng chun ngành thơng qua.
Ngày

TR

NG PHỊNG T

S H

.............................................

TR

tháng

n m

NG KHOA QL NGÀNH

.................................................


Tôi xin chân thành cả
m ơn:

TS. Hoàng Kim Anh
Viện Sinh học nhiệt đới TP. HồChí Minh
Đãtận tình hướng dẫn, động viên, tạo điều kiện vàđóng góp nhiều ýkiến q
báu trong suốt quátrình nghiên cứu.

PGS. TS. Đống ThịAnh Đào
Bộmôn Hóa Thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa TP. HồChí Minh
Đãgiúp đỡ, động viên đểLuận văn được hoàn thành một cách tốt đẹp.

TS. LêVăn Việt Mẫn

Chủnhiệm Bộmôn Hóa Thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa TP. HồChí Minh
Đãgiúp đỡtrong quátrình thực hiện Luận văn.


Xin chân thành cả
m ơn sựgiú
p đỡ, hỗtrợcủ
a:
Thầy Văn Đứ
c Chín, Bộmôn Sinh hóa , trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.
HồChí Minh
Anh Nguyễn Duy Tân, học viên lớp K15 trường Đại học Bách Khoa TP. HồChí
Minh
ChịPhạm Kim Phụng, học viên lớp K15 trường Đại học Bách Khoa TP. HồChí
Minh
Các Anh, Chị, bạn bèlớp K15 trường Đại học Bách Khoa TP. HồChí Minh
Em Nguyễn Thị Thanh Bình, sinh viên trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.
HồChí Minh


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢ
NG ...................................................................................................................I
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................................. II
TRÍCH YẾ
U ............................................................................................................................ IV
1.

MỞĐẦ
U ........................................................................................................................... 1

2.

TỔ
NG QUAN TÀ
I LIỆ
U ................................................................................................. 4
2.1.
ĐẶ
C ĐIỂ
M SINH HỌC CỦ
A DỨ
A [17] .................................................................. 4
2.1.1. Rễ......................................................................................................................... 4
2.1.2. Thân ..................................................................................................................... 5
2.1.3. Lá......................................................................................................................... 5
2.1.4. Hoa ....................................................................................................................... 6
2.1.5. Quả....................................................................................................................... 7
2.1.6. Hạt........................................................................................................................ 7
2.2.
Ứ
NG DỤNG CỦ
A DỨ
A ........................................................................................... 8
2.2.1. Nguồn thực phẩm cho người................................................................................. 8
2.2.2. Món ăn chữa bệnh ................................................................................................ 9
2.2.3. Thức ăn cho vật nuôi .......................................................................................... 10
2.2.4. Các ứng dụng khác ............................................................................................. 10
2.3.
TÌNH HÌNH PHÁ

T TRIỂ
N CỦ
A NGÀ
NH CÔ
NG NGHIỆ
P CHẾBIẾ
N DỨ
A
TẠI VIỆ
T NAM VÀTRÊ
N THẾGIỚ
I ................................................................................ 10
2.4.
ENZYME BROMELAIN TRONG DỨ
A ................................................................. 13
2.4.1. Tính chất vật lývàcấu tạo hóa học .................................................................... 13
2.4.2. Cấu trúc không gian ........................................................................................... 15
2.4.3. Hoạt tính của bromelain ..................................................................................... 16
2.4.4. Cơ chếtác động của bromelain .......................................................................... 17
2.4.5. Các yếu tốảnh hưởng đến hoạt tính của bromelain............................................ 19
2.4.6. Các ứng dụng hiện nay của bromelain................................................................ 20
2.5.
MỘ
T SỐPHƯƠNG PHÁ
P THU NHẬ
N ENZYME BROMELAIN ........................ 23
2.5.1. Sơ đồ chung ....................................................................................................... 23
2.5.2. Phương pháp phávỡtếbào thu enzyme .............................................................. 23
2.5.3. Thu nhận enzyme dựa trên đặc điểm hòa tan ...................................................... 24
2.5.4. Thu nhận enzyme bằng phương pháp hấp phụ..................................................... 25

2.5.5. Thu nhận enzyme bằng phương pháp siêu lọc ..................................................... 25
2.5.6. Tinh sạch enzyme bằng phương pháp sắc ký....................................................... 26

3.

NGUYÊ
N VẬ
T LIỆ
U VÀ
PHƯƠNG PHÁ
P NGHIÊ
N CỨ
U ...................................... 29
3.1.
NGUYÊ
N VẬ
T LIỆ
U ............................................................................................. 29
3.2.
PHƯƠNG PHÁ
P NGHIÊ
N CỨ
U ............................................................................ 32
3.2.1. Sơ đồnghiên cứu ................................................................................................ 32
3.2.2. Qui trình thu nhận enzyme bromelain ................................................................. 33
3.2.3. Ly trích bromelain .............................................................................................. 33


3.2.4.
3.2.5.

3.2.6.
3.2.7.
3.2.8.
3.2.9.
4.

Kết tủa protein.................................................................................................... 34
Khảo sát các điều kiện kết tủa enzyme bromelain............................................... 34
Tinh sạch bromelain bằng sắc kýlọc gel ............................................................ 35
Xác định một sốtính chất của chếphẩm enzyme thu được .................................. 35
Các phương pháp phân tích ................................................................................ 37
Xửlýsốliệu........................................................................................................ 37

KẾ
T QUẢVÀ
BÀ
N LUẬ
N ........................................................................................... 38
4.1.
KHẢ
O SÁ
T HÀ
M LƯNG PROTEIN HÒ
A TAN VÀHOẠT TÍNH
BROMELAIN TRONG QUÁTRÌNH PHÁ
T TRIỂ
N CỦ
A QUẢDỨ
A CAYENNE ............ 38
4.1.1. Sự biến động hàm lượng protein hòa tan vàhoạt tính bromelain trong quá

trình phát triển của quảdứa Cayenne .............................................................................. 38
4.1.2. Sựphân bốhàm lượng protein hòa tan vàhoạt tính bromelain trong các bộ
phận của quảdứa Cayenne .............................................................................................. 42
4.2.
LỰA CHỌN NGUYÊ
N LIỆ
U THU NHẬ
N ENZYME ........................................... 44
4.2.1. Chọn nguyên liệu vàthời điểm thu nhận enzyme ................................................ 44
4.2.2. So sánh một số chỉ số về khối lượng, hàm lượng protein và hoạt tính
bromelain ởdứa Cayenne vàdứa Queen .......................................................................... 47
4.3.
THU NHẬ
N VÀTINH SẠCH BROMELAIN......................................................... 50
4.3.1. Khảo sát các tác nhân kết tủa............................................................................. 50
4.3.2. Xác định nồng độamonium sulfate bão hòa ....................................................... 51
4.3.3. Xác định các điều kiện tủa thích hợp .................................................................. 52
4.3.4. Tinh sạch bromelain bằng phương pháp sắc kýlọc gel ....................................... 56
4.4.
KHẢ
O SÁ
T MỘ
T SỐ TÍNH CHẤ
T CỦ
A CHẾ PHẨ
M ENZYME
BROMELAIN....................................................................................................................... 58
4.4.1. Khảo sát nhiệt độtối thích vàpH tối thích của chếphẩm................................... 58
4.4.2. Xác định hằng sốMichaelis-Menten vàvận tốc phản ứng cực đại ...................... 59

5.

KẾ
T LUẬ
N..................................................................................................................... 62

6.

TÀ
I LIỆ
U THAM KHẢ
O.............................................................................................. 64

7.

PHỤLỤC........................................................................................................................ 67


i

DANH MỤC BẢ
NG
Bảng 1.1 Vị trí của dứa trong bảng phân loại thực vật
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của quảdứa
Bảng 2.2 Các quốc gia sản xuất dứa chủyếu
Bảng 2.3 Một sốthông sốvật lýcủa bromelain
Bảng 2.4 Thành phần amino acid vàcác nhóm khác của bromelain
Bảng 2.5 Hoạt tính phân giải casein của bromelain
Bảng 2.6 Hoạt tính phân giải Benzoyl-L-Arginine amide (BAA) của bromelain
Bảng 2.7 Hằng sốMichaelis đối với các cơ chất tổng hợp khác nhau

Bảng 4.1 Hàm lượng protein vàhoạt tính chung (HTC) ởlõi, thịt quảvàvỏdứa
Queen vàCayenne
Bảng 4.2 So sánh khối lượng, tổng hàm lượng protein, tổng hoạt tính vàhoạt tính
riêng ởlõi-vỏvàthịt quảdứa Queen vàCayenne
Bảng 4.3 So sánh kết quảtủa bromelain bằng các tác nhân kết tủa khác nhau
Bảng 4.4 Kết quảtủa enzyme bằng amonium sulfate ởcác độbão hòa khác
nhau
Bảng 4.5 Bảng kết quảkhảo sát hàm lượng protein vàhoạt tính bromelain ởcác
chếđộtủa khác nhau với tác nhân (NH4)2SO4 bão hòa
Bảng 4.6 Thông sốcủa quátrình tinh sạch chếphẩm bromelain
Bảng 4.7 Hoạt tính của chếphẩm enzyme theo nhiệt độ
Bảng 4.8 Hoạt tính của chếphẩm enzyme theo pH


ii

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Những thay đổi trong quátrình phát triển của quảdứa
Hình 2.2 Cấu trúc phần carbohydrate của bromelain
Hình 2.3 Một sốsản phẩm thuốc cóchứa bromelain
Hình 3.1 Dứa Cayenne ởđộtuổi 80 ngày và110 ngày (tính từngày xửlýbằng
đất đèn)
Hình 3.2 Các bộphận của quảdứa Cayenne ởđộtuổi 110 ngày
Hình 3.3 Sơ đồnghiên cứu
Hình 3.4 Qui trình thu nhận enzyme bromelain
Hình 3.5 Hình minh họa phương pháp Lineweaver et Burk
Hình 4.1 Sự biến động hàm lượng protein hòa tan vàhoạt tính chung ởlátheo
ngày tuổi của quả
Hình 4.2 Sự biến động hàm lượng protein hòa tan vàhoạt tính bromelain ởchồi
theo ngày tuổi của quả

Hình 4.3 Sự biến động hàm lượng protein hòa tan vàhoạt tính bromelain ở
cuống theo ngày tuổi của quả
Hình 4.4 Sự biến động hàm lượng protein hòa tan vàhoạt tính bromelain ởlõi
theo ngày tuổi của quả
Hình 4.5 Sự biến động hàm lượng protein hòa tan vàhoạt tính bromelain ởthịt
quảtheo ngày tuổi của quả
Hình 4.6 Sự biến động hàm lượng protein hòa tan vàhoạt tính bromelain ởvỏ
quảtheo ngày tuổi của quả
Hình 4.7 Sự phân bốtổng hàm lượng protein hòa tan ởcác phần khác nhau của
quảdứa Cayenne
Hình 4.8 Sựphân bốtổng hoạt tính của bromelain ởcác phần khác nhau của quả
dứa Cayenne
Hình 4.9 So sánh hàm lượng protein vàhoạt tính chung (HTC) ởlõi, thịt quảvà
vỏdứa Queen vàCayenne
Hình 4.10 So sánh khối lượng lõi, thịt quảvàvỏdứa Queen vàCayenne
Hình 4.11 So sánh tổng protein vàtổng hoạt tính (THT) ởlõi, vỏvàthịt quảdứa
Queen vàCayenne
Hình 4.12 Đồthịbiểu diễn phương trình hồi qui của hoạt tính bromelain theo các
thông sốnhiệt độvàpH
Hình 4.13 Đồthịbiểu diễn hàm lượng protein vàhoạt tính enzyme thu nhận theo
thời gian bằng phương pháp sắc kýlọc gel


iii

Hình 4.14 Sựthay đổi hoạt tính của chếphẩm theo nhiệt độ
Hình 4.15 Sựthay đổi hoạt tính chếphẩm theo pH
Hình 4.16 Đường biểu diễn vận tốc phản ứng theo nồng độcơ chất
Hình 4.17 Đường thẳng xây dựng theo phương pháp Lineweaver et Burk

iv

TRÍCH YẾ
U
Bromelain thuộc họ enzyme phân giải protein. Mã số: EC.3.4.4.24.
Bromelain được tìm thấy trong môthực vật của cây họDứa (họBromeliaceae).
Hiện tại, bromelain cónhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm vàdược
phẩm. Trong ngành thực phẩm, bromelain được sửdụng làm mềm thịt, thủy
phân protein…Trong ngành dược phẩm, bromelain được sửdụng trong các loại
thuốc kháng viêm, kháng sinh…Ngoài ra, bromelain còn được sửdụng trong một
sốngành công nghiệp khác.
Ởnước ta, dứa được trồng phổbiến ởcác tỉnh thành. Dứa được thu hoạch
dùng cho chếbiến các sản phẩm đồhộp vànước ép. Tuy nhiên, việc thu nhận
bromelain từquảdứa vẫn chưa được khai thác hiệu quả. Hiện nay, Việt Nam có
đến 15 Nhàmáy sản xuất các sản phẩm đóng hộp từdứa . Trong đó, lượng phế
phẩm (vỏvàlõi dứa) chiếm đến 2/3 tổng lượng nguyên liệu ban đầu. Việc thu
nhận bromelain từnguồn phếliệu này một mặt cóýnghóa vềkinh tế, mặt khác
làmột hướng giải quyết cho vấn đềxửlýphếthải.
Trong đềtài này, chúng tôi nghiên cứu việc thu nhận bromelain từdứa
Cayenne, trong đótập trung vào việc tận dụng nguồn phếphẩm của công nghiệp
chếbiến dứa (vỏvàlõi dứa ). Các khía cạnh được xem xét trong đềtài bao gồm:
1. Khảo sát sự biến thiên hàm lượng protein vàhoạt tính bromelain
trong các bộphận của dứa Cayenne theo độtuổi.
2. Lựa chọn nguyên liệu đểthu nhận enzyme .
3. Kết tủa enzyme vàtinh sạch bằng sắc kýlọc gel.
4. Xác định một sốtính chất của enzyme (nhiệt độtối thích, pH tối
thích, các thông sốđộng học).

v

ABSTRACT
Bromelain is a proteolytic enzyme. It’s system code is EC.3.4.4.24.
Bromelain is found in plant tissues of Bromeliaceae.
Bromelain has been used in food processing and medicament producing
industry. In food processing industry, bromelain is used to tenderize meat,
hydolyze protein. Bromelain is also used as an ingredient of medicament
products. Besides, bromelain is used in some other industries as well.
Pineapple is cultivated populary at many provinces in Vietnam. The fruit is
used for the production of canned products as well as condensed juice products.
Vietnam has 15 factories specifying in processing these products. The bark and
the core consist 60% of the total weight of the raw material. Studying the
procedure to obtain bromelain would help us to solve the problem of waste
treating as well as to obtain economic profits.
In this thesis, we have investigated the bromelain reception procedure from
waste of pineapple processing industry (mainly from bark and core of the fruit).
The detail aspects are:
1. Determining the protein content and bromelain activity changes
inside the fruit during the development.
2. Choosing material for the obtaining process of bromelain.
3. Receiving and purifying the enzyme.
4. Studying some of the properties of the enzyme received from the
previous step.


1

1. MỞĐẦ
U

Dứa làmột thành viên thuộc họ Bromeliaceae với hơn 2000 loài. Hiện tại,
chúng ta biết đến các giống dứa Ananas comosus Merr. (tương tự A. sativus
Schult. F, Ananassa sativa Lindl., Bromelia ananas L., B. comosa L.) với những
tên gọi mang tính địa phương. Người Tây Ban Nha thường dùng tên gọi pina;
người ThổNhó Kỳgọi dứa bằng tên gọi abacaxi; người HàLan vàngười Pháp sử
dụng tên gọi ananas; còn nanas làtên gọi được sửdụng ởvùng Nam ÁvàĐông
Indes; ởTrung Quốc, người ta gọi làpo-lo-mah; ởJamaica gọi làsweet pine; ở
Guatemala thường chỉgọi làpine [46].
Theo Py cùng với cộng sự (1969) [37], vị trí của dứa trong bảng phân loại
thực vật như sau:
Bả
ng 1.1 Vị trí của dứa trong bảng phân loại thực vật
Khó
a phân loại

Nhó
m

Giới (Kingdom)

Thực vật

Dòng (Phyllum)

Pteridofitae

Lớp (Class)

Angiosperm

Phân lớp (Subclass)

Monocotyledoneal

Loài (Order)

Farinosae

Họ(Family)

Bromeliaceae

Giống (Genus)

Ananas

Loài (Species)

comosus

Dứa trồng trên thếgiới được chia làm 4 nhóm chính: Smooth Cayenne, Red
Spanish, Queen vàAbacaxi; trong mỗi nhóm cónhiều loại đa dạng khác nhau
(Morton, 1987) [35]. Ngoài ra còn cónhóm thứ5 làMotilona hay Perolera rất
quan trọng vềmặt thương mại ởNam Mỹ[46]. Tuy nhiên, phần lớn sản lượng
trên thếgiới (hơn 70%) vàphần lớn dứa đóng hộp (hơn 95%) đều làSmooth
Cayenne (Sanewski vaøScott, 2000) [40].


2

Hiện nay, trên thếgiới, dứa làmột loại cây trồng phổbiến. Mặt hàng dứa
tươi chiếm vị trí đầu trong cơ cấu sản phẩm quảtươi trên thị trường (trên 50%,
theo sốliệu của FAO 2004), trong đóphần lớn làdứa Cayenne. ỞViệt Nam,
giống dứa được trồng chủyếu làdứa Queen. Dứa Cayenne mới được du nhập và
trồng ởnước ta trong khoảng 10 năm trởlại đây. Sản lượng dứa hàng năm ở
nước ta đạt khoảng 300 nghìn tấn. Cảnước cũng cóđến 15 nhàmáy chuyên về
sản xuất các sản phẩm từdứa Cayenne như dứa cắt khoanh đóng hộp, nước ép từ
quảdứa đóng hộp, nước ép dứa côđặc…Thực tếcho thấy lượng phếphẩm (lõi
vàvỏdứa ) luôn làmột vấn đềđối với các nhàmáy chếbiến bởi cho đến nay,
chúng ta vẫn chưa cóhướng xửlýđối với lượng phếphẩm chiếm đến 2/3 tổng
khối lượng nguyên liệu đầu vào này.
Một sốnghiên cứu đãđềcập đến việc tận dụng phếliệu của các nhàmáy
chếbiến dứa đểlên men sản xuất thức ăn gia súc, hoặc ép lấy nước đểlên men
sản xuất cồn [7,49]. Tuy nhiên, thực trạng ởnhiều nhàmáy chếbiến dứa hiện
nay cho thấy phần lớn phếliệu vỏ, lõi, cuống bị thải bỏvừa lãng phí, vừa gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Chúng ta đều biết đến sự hiện diện của bromelain- một loại enzyme thủy
phân protein- trong các thành phần của quả. Nếu cóbiện pháp thu nhận nguồn
enzyme này thì một mặt cóthểgiải quyết được bài toán vềxửlýphếphẩm của
các nhàmáy chế biến dứa , mặt khác lại cóthể khai thác được một nguồn
enzyme cógiátrị.
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về dứa và enzyme
bromelain từdứa . Một sốnghiên cứu kháđầy đủvàcơ bản đầu tiên làcủa
Murachi (1964), Py vàcộng sự (1969), Fukuda (1978)…Hiện nay, nhiều phòng
thí nghiệm tại châu Â
u vàHoa Kỳđang tập trung nghiên cứu khảnăng chữa
bệnh, đặc biệt làkhảnăng ngăn chặn các tếbào ung thư của bromelain. ỞViệt
Nam cũng cómột sốcông trình nghiên cứu vềdứa vàenzyme bromelain. Tuy
nhiên, các nghiên cứu này chủyếu tập trung vào đối tượng dứa Queen vốn được
trồng phổ biến ở nước ta (Lê Thị Thanh Mai, 1997, Nghiên cứu về enzym

bromelin vàcon đường ứng dụng của chúng; Nguyễn Đức Lượng, LêThị Thanh
Mai, 2003, Xửlýphếliệu dứa từnhàmáy thực phẩm xuất khẩu Tân Bình). Cho


3

đến thời điểm này, chúng tôi chưa tìm thấy báo cáo nào đềcập đến kết quả
nghiên cứu trên đối tượng dứa Cayenne làmột giống dứa mới, đang được trồng
thửnghiệm ởViệt Nam.
Với những nội dung nghiên cứu về sự hình thành vàphân bố enzyme
bromelain trong các bộphận của quảdứa Cayenne, bước đầu thu nhận chếphẩm
enzyme từphếliệu của công nghiệp chếbiến dứa bằng các phương pháp như
kết tủa , sắc kýlọc gel…, hy vọng dự án trồng vàchếbiến dứa Cayenne tại TP.
HồChí Minh nói riêng vàtại Việt Nam nói chung sẽcóthêm cơ sởđểphát triển
vàthành công trong tương lai.


4

2. TỔ
NG QUAN TÀ
I LIỆ
U
2.1. ĐẶ
C ĐIỂ
M SINH HỌC CỦ
A DỨ
A [17]
Dứa làloại cây thân thảo lâu năm. Sau khi thu hoạch quả, các mầm nách ở
thân tiếp tục phát triển vàhình thành một cây mới giống với cây trước, cũng cho

một quả. Quảthứhai thường béhơn so với quảtrước. Các mầm nách của cây
con lại phát triển vàlại cho quảthứba.
Nhiều thếhệsinh trưởng cóthểkếtiếp nhau như vậy. Nhưng trên thực tế,
đối với nhiều giống dứa thì việc thu hoạch lứa quảthứ2, thứ3 thường không có
lợi.
Sau đây làgiới thiệu khái quát vềcây dứa Cayenne, làgiống dứa được
trồng phổbiến trên thếgiới.
Cây trưởng thành cao 1÷1,2 m vàcóđường kính khoảng 1,3÷1,5 m. Nhìn
vào cây, ta cóthểphân biệt:
• Thân-trục của cây thường gọi là“gốc”.
• Láxếp hình hoa thị trên thân theo một kiểu phân bốnhất định.
• Rễthường làrễbất định vàmọc ngang mặt đất.
• Cuống quảmang một quảkép, bên trên cómột chồi ngọn.
• Chồi, cónhiều loại, tùy theo vị trí đính trên cây.
Thành phần theo khối lượng của một quảdứa thuộc giống Cayena lisa điển
hình như sau: thịt quảchiếm 33%, lõi quảchiếm 6%, vỏquảchiếm 41% và
cuống chiếm 20% [46].
2.1.1. RỄ
Rễđược chia thành các loại sau căn cứvào nguồn gốc phát sinh:
• Rễcái vàrễnhánh: mọc ra từphôi hạt,
• Rễbất định: mọc ra từcác rễmầm. Các mầm này được phân bốtrên
các đốt của các loại chồi dứa trước khi đem trồng.


5

Rễdứa thuộc loại rễăn nông. Phần lớn do nhân giống bằng chồi (nhân
giống vôtính) nên mọc từthân ra. Rễdứa nhỏvàphân làm nhiều nhánh. Ởtầng
đất dày, rễcóthểăn sâu đến 0,9 m. Rễdứa thường tập trung ởtầng đất 10÷26
cm vàphát triển rộng đến 1 m.

2.1.2. THÂ
N
Thân dứa chia làm 2 phần: một phần mọc trên mặt đất vàmột phần mọc
bên dưới mặt đất. Phần mọc bên trên mặt đất thường bị các lávây kín nên khó
nhìn thấy. Khi cây đãphát triển đến một mức độnhất định, ta cóthểdùng các
mầm ngủtrên các đốt đểnhân giống.
Thân lớn hay béchứng tỏcây yếu hay cây khỏe . Thân ngắn bậm chứng tỏ
cây khỏe ; ngược lại thân dài vàbéchứng tỏcây yếu.
Trong thời kỳsinh trưởng của thân, ởđỉnh sinh trưởng không ngừng sản
sinh ra lá, hình thành các đốt thân, mầm, chồi ngủvàrễkhiến cho lávàrễtăng
dần vềsốlượng. Tiếp đến giai đoạn sinh trưởng sinh thực, cây hình thành hoa tự,
ra hoa vàkết quả.
Thân cây dứa trưởng thành dài 20÷30 cm, đường kính 3÷7 cm, trọng lượng
200÷400 g. Ởtrung tâm thân làmột môrỗng, mềm, chứa các chất dinh dưỡng có
nhiều tinh bột ởgiữa, nối tiếp làmột lớp bómạch cónhiều xơ. Ngoài cùng được
bao bọc bởi một lớp biểu bì vàgốc lá.
Cũng như lá, trong điều kiện nhiệt độ25 0C trởlên, thân mọc khỏe . Nếu
dưới 5 0C thì đỉnh thân vàgốc lábị những vết cháy do rét. Nếu vừa lạnh vừa có
mưa kéo dài thì đỉnh thân sẽbị thối. Trường hợp ngập nước thì cảrễvàthân đều
bị thối.
2.1.3. LÁ
Ládứa mọc trên thân cây theo hình xoắn ốc. Láthường dày, không có
cuống, hẹp bềngang vàdài. Mặt lávàlưng láthường cómột lớp phấn trắng
hoặc một lớp sáp cótác dụng làm giảm độbốc hơi nước cho lá.


6

Các giống dứa thường cógai nhọn vàcứng ởmép lá. Giống Cayenne không
cógai nhọn ởlá. Hình dạng lá, biên lácóhay không cógai làmột trong những

tiêu chuẩn đểphân biệt các giống dứa .
Hình dạng láthay đổi tùy theo vị trí của chúng trên cây- theo tuổi của
chúng- từ đódẫn đến việc xếp chúng thành nhiều loại khác nhau. Sự hiểu biết
các loại lárất quan trọng cho người trồng dứa cũng như đối với người làm công
tác nghiên cứu. Vì láthuộc vềmột loại nào đó, ví dụ láD chẳng hạn- sẽnói lên
hiện trạng sinh lýcủa cây ởthời kỳláđang sinh trưởng mạnh nhất vàtừđócó
thểước tính nhu cầu của cây, sựsinh trưởng phát triển của nó.
Ládứa cóchức năng quan trọng trong đời sống của cây: quang hợp, hôhấp,
phát tán…tích lũy các chất dinh dưỡng đểnuôi cây, nuôi quả.
Một cây dứa trưởng thành cókhoảng 60÷70 lá. Các giống dứa khác nhau có
sốlákhác nhau. Lấy ví dụ: Cayenne 60÷70 lá, Philippin 40÷50 lá, giống địa
phương (nhóm Spanish) 50÷60 lá, giống Đài Loan chỉcó30÷40 lá.
Độlớn của lácũng khác nhau. Giống Cayenne cóládài 80÷100 cm, rộng
5÷8 cm; giống Philippin cóládài 60÷70 cm, rộng 4÷5 cm; giống Đài Loan cólá
dài 60÷70 cm vàrộng dưới 4 cm.
2.1.4. HOA
Với lábắc dưới hoa gồm có3 láđài, 3 cánh hoa, 6 nhị xếp thành 2 vòng, 1
nhụy có3 tâm bì vàbầu hạ. Cánh hoa màu xanh, đỏtía, gốc cómàu trắng nhạt
vàtrên mặt cánh hoa cócác vảy.
Cảtràng hoa códạng một ống dài hơi loe ởphía đầu, ởgiữa lồi lên 3 núm
nhụy tím mờcủa vòi nhụy. Ba tuyến mật thông ra gốc vòi nhụy qua các ống dẫn.
Hoa dứa tự bất thụ, đólàtrường hợp chung cho tất cảcác giống dứa, do đónoãn
không đậu. Dùng các giống khác nhau đểthụ phấn thì cókhảnăng thụ tinh tạo
thành hạt. Kết quảquan sát cho thấy, ởnhiệt độkhông khí 13 0C thì hoa không
nở. Hoa bắt đầu nởkhi nhiệt độkhông khí đạt 16 0C trởlên.


7

Trong một năm, dứa cóthểra hoa nhiều vụ. Ởcác tỉnh miền Bắc, dứa ra

hoa vào tháng 2 vàtháng 3 làchính. Quảđược thu hoạch vào tháng 6-7 gọi là
dứa chính vụ.
2.1.5. QUẢ
Quảdứa làloại quảkép do 100÷150 quảnhỏhọp lại. Các giống khác nhau
thì hình dạng quảvàmặt quả(các quảnhỏ) cũng khác nhau. Ví dụ dứa tây hình
bầu dục, mắt quảlồi; dứa ta cóhình ống, mắt quảto vàbằng; dứa Sarawak hình
chóp cụt, mắt quảrất to vàphẳng.
Bộphận ăn được của dứa do trục của chùm hoa vàlábắc phát triển tạo
nên. Sau khi hoa tàn thì quảbắt đầu phát triển.
Độlớn của quảphụ thuộc vào giống, loại chồi đem trồng, sức sinh trưởng
của cây, kỹthuật thâm canh, điều kiện khí hậu. Theo Cl. Py vàTisseau (1969)
[37] thì nhiệt độthích hợp cho quảdứa chín là25 0C. Nhiệt độquácao thì độ
chua của quảtăng, phẩm chất quảkém.

Hình 2.1 Những thay đổi trong quátrình phát triển của quảdứa
2.1.6. HẠT
Dứa thường không cóhạt. Nếu đem lai các giống dứa với nhau thì cóthểcó
hạt. Người ta ứng dụng phương pháp lai hữu tính đểcóhạt lai, trên cơ sởđótiếp
tục chọn đểtạo ra các giống mới.


8

2.2. Ứ
NG DỤNG CỦ
A DỨ
A
2.2.1. NGUỒ
N THỰC PHẨ
M CHO NGƯỜ

I
Dứa được trồng chủyếu nhằm lấy quảăn tươi, đóng hộp hoặc lấy nước quả.
Thành phần quảdứa chỉđược khảo sát trên phần ăn được của quả. Các báo cáo
cho thấy cósự dao động vềthành phần chính khi khảo sát trên các giống khác
nhau vềnơi trồng vàđiều kiện môi trường nơi trồng kèm theo độchín của quả
khảo sát. Độẩm của dứa chiếm đến 81,2÷86,2%, tổng chất rắn 13÷19%, trong
đóchủyếu làcác đường sucrose, glucose vàfructose. Carbohydrate chiếm 85%
tổng sốchất rắn trong khi chất xơ chiếm 2÷3%. Vềthành phần acid hữu cơ, citric
acid chiếm đa số. Thịt quảchứa lượng tro thấp, lượng các hợp chất chứa nitrogen
vàlipid cũng thấp ởthịt quả(khoảng 0,1%). Các protein chiếm 25÷30% tổng
lượng hợp chất chứa nitrogen (Dull, 1971) [7].
Dứa tươi chứa các khoáng calcium, chlorine, potassium, phosphorus và
sodium.
Bả
ng 2.1 Thành phần hóa học của quảdứa
Thành phần
ĐộBrix
Acid chuẩn độđược (như citric acid)
Tro
Độẩm
Chất xơ
Lipid
Ester (ppm)
Các sắc tố(ppm carotene)
Nitrogen tổng số
Protein
Nitrogen hòa tan
Ammonia
Tổng sốamino acid

%, tính theo khối lượng
10,8÷17,5
0,6÷1,62
0,3÷0,42
81,2÷86,2
0,3÷0,61
0,2
1÷250
0,2÷2,5
0,045÷0,115
0,181
0,079
0,010
0,331

Dứa còn làloại quảchứa nhiều vitamin C vàthường được dùng ởdạng
nước ép quảchín, dùng làm món tráng miệng hay món ăn nhẹvào buổi sáng.


9

2.2.2. MÓ
N Ă
N CHỮ
A BỆ
NH
Nhằm khuyến khích việc tiêu thụ dứa , một sốquốc gia đãvận động các
chiến dịch nâng cao nhận thức của người tiêu dùng vềlợi ích của quảdứa trong
việc làm dược phẩm vàlàm liệu pháp chữa bệnh. Ngoài các dược tính của quả
dứa đãđược biết đến, quảdứa còn cócác đặc điểm như chống sinh vật kýsinh,

chống hiện tượng đẻnon, khửđộc, chống giun vàgiảm rối loạn tiêu hóa. Dứa
giúp cải thiện hệtiêu hóa , ổn định độacid ởdạ dày, hỗtrợ quátrình khửđộc,
trung hòa các gốc tự do vàphân giải máu tụ, cũng như hỗtrợ liệu pháp chữa
bệnh thấp khớp, giúp giảm triệu chứng đau thần kinh tọa , sản sinh collagen,
kiểm soát trọng lượng cơ thểvàliệu pháp chữa chứng bệnh tiểu ra albumin.
Bằng chứng của những điều nêu trên chính lànhững kết quảnghiên cứu được
thực hiện tại Hoa Kỳvàchâu Â
u (Coveca, 2002) [27].
Một trong các đặc điểm được biết đến đầy đủnhất của dứa làtính lợi tiểu.
Tính chất này giúp loại bỏchất cóhại thông qua đường nước tiểu, hỗtrợ bệnh
nhân bị các bệnh liên quan đến thận, bàng quang vàtuyến tiền liệt. Do thịt quả
dứa chứa chất xơ, dứa cótác dụng giúp ngăn ngừa chứng táo bón vàhỗtrợhoạt
động đường ruột. Thêm vào đó, cóbằng chứng vềtác dụng giúp giảm sự thèm
ăn, bảo vệtim vàgiúp hạ sốt, các chứng sưng viêm cổhọng vàmiệng cùng các
chứng viêm khác. Dứa được luộc sơ bộcóthểdùng làm sạch các vết thương
nhiễm trùng bởi vì nógiúp phân giải các môđãchết, không làm ảnh hưởng đến
các môcòn khỏe mạnh, trường hợp này dứa đóng vai tròlàmột chất khửvi
trùng vàthúc đẩy quátrình liền sẹo (Mundogar, 2004) [36].
Nói tóm lại, dứa lànguồn chứa vitamin C vàmột sốvitamin khác cùng với
chất xơ. Bromelain của dứa kích thích tiêu hóa vàđiều chỉnh hoạt động của hệ
đường ruột vàthận; dứa giúp khửchất độc, ổn định hệvi sinh đường ruột, làm
giảm cơn đau do bệnh tró mang lại, ngăn ngừa vàchữa trị chứng táo bón. Dứa
cũng giúp làm lành các vết thương, sưng tấy đường miệng, cổhọng vànhiễm
trùng đường phổi. Vỏdứa luộc chín cótác dụng làm tan máu vàgiảm sưng.
Nước ép dứa giúp chữa trị bệnh viêm bọng đái, hạsốt (Gastronomia, 2004) [31].


10

2.2.3. THỨ

C Ă
N CHO VẬ
T NUÔ
I
Người ta khuyến khích việc sửdụng các phếphẩm từsản phẩm dứa đóng
lon vànước ép dứa vào việc sản xuất thức ăn cho vật nuôi. Lácủa quảdứa có
thểsửdụng ở3 dạng: látươi, lákhôvàláqua ủ(silage) đểlàm thức ăn gia súc
(Geo coppens, 2001) [32].
Lõi vàvỏquảdứa thu được từphếphẩm của dứa đóng lon cóthểsấy khô
vàtrộn với men đểlàm thức ăn cho gia súc. Trên mỗi hectare cóthểthu được
đến 10 tấn lõi vàđỉnh quảdạng tươi, sau khi sấy khôsẽthu được 1 tấn sản
phẩm. Chất rắn thải ra từquátrình ly tâm sản xuất nước ép dứa cóthểsửdụng
làm thức ăn cho lợn (FAO, 2004) [47].
2.2.4. CÁ
C Ứ
NG DỤNG KHÁ
C
Dứa còn mang lại nhiều lợi ích nếu chúng ta biết tận dụng chúng, đặc biệt
lànguồn chất xơ của nó. Trong sốcác tính chất cóích do chất xơ mang lại cóđộ
dài, độchứa nước cao, cấu trúc bềmặt của sợi, khảnăng giữchất màu, độtrắng
cao, độsáng, khảnăng kháng muối vàsức căng tốt. Một sốnhàsản xuất dứa đã
khai thác chất xơ của dứa đểlàm giấy vàcác sản phẩm may mặc. Chất xơ của
dứa tương tựnhư tơ lụa vềcấu trúc vàmàu sắc. Nóđược sửdụng ởmột sốquốc
gia châu Ávào việc sản xuất các mặt hàng may mặc cógiátrị cao. Trong công
nghiệp sản xuất giấy, chất xơ của dứa được sửdụng tạo nên các loại giấy có
chất lượng tốt.
Dứa cóchứa bromelain làenzyme thủy phân protein được sửdụng nhiều
trong dược phẩm vàlàtác nhân làm mềm thịt.

2.3. TÌNH HÌNH PHÁ

T TRIỂ
N CỦ
A NGÀ
NH CÔ
NG NGHIỆ
P
CHẾBIẾ
N DỨ
A TẠI VIỆ
T NAM VÀTRÊ
N THẾGIỚ
I
Dứa cóảnh hưởng lớn đến nền thương mại thếgiới vềtrái cây vùng nhiệt
đới, mặc dùnhiều loại trái cây khác cũng chiếm một lượng nhất định trong thị
trường này. Thống kêtừnăm 2000 cho thấy lượng dứa trên thị trường chiếm
51% trong tổng số2,1 triệu tấn trái cây, trong đósản lượng xoài đứng hàng thứ
hai với 21,7%. Dứa làloại trái cây chiếm vị trí cao nhất vì xu hướng thương mại
của nóthiên vềcác quốc gia phát triển như Nhật Bản, Hoa KỳvàKhối cộng


11

đồng châu Â
u (European Community) (Coveca, 2002) [27]. Kết quảlà, trong
suốt thập kỷ vừa qua, sản lượng dứa trên toàn thế giới đã tăng với tỷ lệ
1,9%/năm, mặc dùthời tiết không được thuận lợi vàxảy ra các biến động kinh
tế(FAO, 2002). Tổng sản lượng dứa năm 2003 là14 triệu tấn (FAO, 2004) [47].
Bả
ng 2.2 Các quốc gia sản xuất dứa chủyếu
Quốc gia

Thái Lan
Philippin
Brazil
Trung Quốc
Ấ
n Độ
Nigeria
Costa Rica
Mexico
Kenya
Indonesia
Venezuela
Colombia
Việt Nam
Hoa Kỳ
Malaysia
BờBiển Ngà
Congo
South Africa
Bangladesh
Peru
Australia
CH Dominican
Guinea
Guatemala
Ecuador
Benin
Tanzania

Năm 2003

(tấn)
1.700.000
1.650.000
1.400.190
1.316.280
1.100.000
889.000
725.224
720.900
600.000
467.395
383.922
353.000
338.000
285.760
255.000
225.000
192.080
167.724
153.000
150.000
140.000
110.000
105.000
102.299
89.504
87.000
77.500

Quốc gia

Papua New Guinea
Cambodia
Puerto Rico
Central African Republic
Mozambique
Japan
Reunion
Liberia
Guadeloupe
El Salvador
Sudan
Samoa
Mauritius
Guyana
Trinidad and Tobago
Fiji Islands
Haiti
French Polynesia
Congo
Argentina
Portugal
French Guiana
Belize
Uganda
Hàn Quốc
Brunei Darussalam
Gabon

Nguồn: Dữliệu thống kêFAO (2004) [47]

Năm 2003
(tấn)
18.000
16.000
15.000
13.800
13.000
13.000
10.000
7.000
6.975
5.800
5.200
4.600
4.560
4.500
3.800
3.662
3.500
3.500
3.294
3.200
2.000
1.810
1.662
1.650
1.057
1.000
700

12

ỞViệt Nam hiện cótrồng 4 giống sau:
• Dứa ta (Ananas comosus spanish hay Ananas comosus sousvar red
spanish) làcây chịu bóng tốt, cóthểtrồng ởdưới tán cây khác. Quả
to nhưng vị ít ngọt.
• Dứa mật (Ananas comosus sousvar Singapor spanish) cóquảto, thơm,
ngon, trồng nhiều ởNghệAn.
• Dứa tây hay dứa hoa (Ananas comosus queen) được nhập nội từ1931,
trồng nhiều ởcác đồi vùng trung du. Thịt quảvàng đậm, giòn, thơm,
ngọt. Quảnhỏ, mắt quảlồi, loại dứa này cóphẩm chất cao nhất.
• Dứa không gai (Ananas comosus cayenne) được trồng nhiều ởNghệ
An, Quảng Trị, Lạng Sơn. Cây không ưa bóng. Quảto hơn các giống
trên. Thịt quảvàng ngà, nhiều nước, ít thơm vàvị kém ngọt hơn dứa
hoa. Quảrất to vì thếcòn gọi làdứa độc bình.
Trong chương trình 2 cây (cây dứa Cayenne vàcây rau sạch) – 2 con (bò
sữa vàtôm) của Thành phốHồChí Minh năm 2001 – 2005, diện tích trồng dứa
Cayenne đạt 900 ha. ỞViệt Nam hiện có15 nhàmáy chếbiến dứa cókhảnăng
chếbiến khoảng 35.000 tấn dứa côđặc và100.000 tấn dứa khoanh đóng hộp.
Tuy nhiên, do khókhăn vềnguyên liệu nên hàng năm các nhàmáy này chỉchế
biến được 10.000 tấn dứa côđặc và20.000 tấn dứa khoanh đóng hộp. Như vậy
hàng năm ngành công nghiệp chếbiến dứa đưa vào môi trường một lượng lớn
phụ phếphẩm. Tuy nhiên, nguồn phụ phếphẩm này sẽmang lại giátrị kinh tế
cao nếu chúng ta sửdụng chúng đểthu nhận enzyme bromelain.
Đầu tháng 03/2003, Nhàmáy chếbiến dứa vàrau quảxuất khẩu Bình Định
được khởi công xây dựng tại thôn Thiết Đính, thị trấn Bồng Sơn, huyện Hoài
Nhơn, tỉnh Bình Định với công suất thiết kế10.000 tấn sản phẩm/năm. Trước đó,
vào khoảng giữa năm 2000, một dựán đầu tư xây dựng vùng nguyên liệu dứa đã
được hình thành vàxây dựng. Theo đó, tổng diện tích đất qui hoạch xây dựng

vùng nguyên liệu dứa tại 4 huyện Hoài Nhơn, Hoài Â
n, An Lão vàPhùMỹcủa
tỉnh Bình Định là3.360 ha [43].


13

Vào tháng 09/2004, tỉnh Yên Bái đãquyết định đầu tư hàng trăm tỷđồng
cho việc xây dựng nhàmáy chếbiến dứa vàhoa quảxuất khẩu tại vùng đất tiềm
năng huyện Văn Yên. Vùng nguyên liệu được qui hoạch với diện tích 2.400 ha
sẽcung cấp 50.000 tấn nguyên liệu/năm. Đây lànhàmáy chếbiến dứa vàhoa
quảxuất khẩu thứ7 trong cảnước vàlànhàmáy duy nhất ởphía Bắc [45].
Đến tháng 10/2004, Thành phốHồChí Minh có375,05 ha trồng dứa . Trong
đócó73,7 ha chuyên sản xuất giống. Riêng dứa Cayenne thương phẩm, tính đến
tháng 10/2004 là144 ha với mật độ40.000-50.000 cây/ha. Diện tích này chủyếu
ởNông trường LêMinh Xuân vàPhạm Văn Hai, thuộc huyện Bình Chánh. Các
doanh nghiệp như Công ty TNHH nước giải khát Delta, Công ty thực phẩm xuất
khẩu Tân Bình đang cónhu cầu đầu tư vùng nguyên liệu cho các nhàmáy chế
biến. Cho nên, việc xây dựng các vùng trồng dứa Cayenne đểcung cấp nguyên
liệu cho các nhàmáy làkhảthi vàcótriển vọng. Ủ
y ban Nhân dân Thành phố
cũng xác định đólàtrọng tâm của chương trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng mà
theo kếhoạch, diện tích năm 2004 là880 ha [49].
Vào tháng 08/2005, Trung tâm ứng dụng tiến bộkỹthuật chăn nuôi của
tỉnh Thanh Hóa vừa thực hiện thành công đềtài sửdụng vỏdứa cho lên men vi
sinh đểlàm thức ăn gia súc. Được biết, lượng phếphẩm vỏdứa vàlõi dứa chiếm
đến 2/3 tổng khối lượng của nguyên liệu ban đầu. Với thành công này, gia súc
cónguồn thức ăn giàu dinh dưỡng, còn các nhàmáy chếbiến dứa lại cócách xử
lýphếphẩm, tránh được ônhiễm môi trường [49].
Như vậy, hiện tại các nhàmáy chếbiến dứa đang sửdụng một lượng lớn

nguyên liệu cho hoạt động sản xuất. Trong khi đó, vấn đềxửlýphếphẩm của
công nghiệp chế biến dứa lại chưa được xem trọngï. Nghiên cứu thu nhận
enzyme bromelain từnguồn phếphẩm này giúp mởra hướng giải quyết cho vấn
đềcòn vướng mắc ởtrên.

2.4. ENZYME BROMELAIN TRONG DỨ
A
2.4.1. TÍNH CHẤ
T VẬ
T LÝVÀ
CẤ
U TẠO HÓ
A HỌC
Các nghiên cứu vềtính chất vật lýcủa bromelain thân dứa được Murachi
vàcộng sựtiến hành vàcông bốvào năm 1964 nhö sau [7]: