(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN SỤN KHỚP
CHÂN GÀ VỚI XÚC TÁC ENZYME PAPAIN
NHẰM THU DỊCH AXIT AMIN
Người hướng dẫn: TS. MẠC THỊ HÀ THANH
ThS. BÙI VIẾT CƯỜNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THÚY KIỀU
Số thẻ sinh viên: 107150089
Lớp: 15H2A

Đà Nẵng, 12/2019


TÓM TẮT

Tên đề tài: Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme papain
nhằm thu dịch axit amin.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thúy Kiều
MSSV: 107150089
Lớp: 15H2A
GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh, ThS. Bùi Viết Cường.
Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu.

Chương 3: Kết quả và thảo luận.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
Sụn khớp chân gà là một phụ phẩm trong ngành chế biến gia cầm nhưng lại chứa
một hàm lượng protein rất lớn với đa dạng về loại axit amin. Mục đích của nghiên cứu
này nhằm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cũng như tìm ra điều
kiện tối ưu cho quá trình thủy phân sụn khớp chân gà để thu dịch axit amin với xúc tác
enzyme papain. Cụ thể, nghiên cứu này tập trung khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, ảnh
hưởng của tỉ lệ enzyme cơ chất (%, w/w), ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thủy
phân và hiệu suất thu nhận axit amin bằng enzyme papain. Kết quả nghiên cứu cho
thấy, điều kiện phản ứng thủy phân tối ưu khi nhiệt độ phản ứng ở 60oC, tỉ lệ enzyme
cơ chất là 3% và thời gian phản ứng là 90 phút. Khi đó, hiệu suất thu nhận axit amin
đạt giá trị cực đại là 67,616 ± 1,269%. Nghiệm tối ưu của phương trình hồi quy được
xác định bằng phần mềm Minitab 17. Với giá trị nghiệm tối ưu, hiệu suất thu nhận axit
amin đạt giá trị cực đại có thể có là Hmax = 70,0486%, với kì vọng d = 0,84792 khi
nhiệt độ phản ứng thủy phân là 66,6252oC, tỉ lệ enzyme cơ chất là 3,2633% và thời
gian phản ứng là 85,1585 phút. Nghiên cứu này đã cung cấp những thông tin quan
trọng trong việc ứng dụng xúc tác enzyme papain để thủy phân nguyên liệu sụn khớp
chân gà nhằm thu dịch axit amin.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Thúy Kiều
Lớp: 15H2A

Số thẻ sinh viên: 107150089

Khoa: Hóa

Ngành: Cơng nghệ thực phẩm

1. Tên đề tài đồ án:
Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu
dịch axit amin.
2. Đề tài thuộc diện:  Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện.
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan
- Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
- Chương 3: Kết quả và thảo luận
- Chương 4: Kết luận và kiến nghị
- Tài liệu tham khảo
- Phụ lục
5. Các bản vẽ, đồ thị: (Không)
6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh, ThS. Bùi Viết Cường
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/9/2019.
8. Ngày hoàn thành đồ án: 15/12/2019.
Đà Nẵng, ngày16 tháng 12 năm 2019

LỜI NÓI ĐẦU
Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài “Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng
xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin”, dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn của
các thầy cô cũng như các bạn sinh viên trong phịng thí nghiệm, em đã hồn thành
xong đồ án tốt nghiệp của mình.
Đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến cô Mạc Thị Hà Thanh và thầy
Bùi Viết Cường đã tận tình giúp đỡ em từ việc chọn đề tài cho đến khi hồn thành đồ
án tốt nghiệp của mình. Trong suốt thời gian thực hiện đồ án, mặc dù bận nhiều công
việc nhưng thầy cô đã dành nhiều thời gian và tâm huyết để hướng dẫn, định hướng
cho em, cũng như góp ý, sửa chữa để em có thể hồn thành đồ án tốt nghiệp một cách
hoàn chỉnh và tốt nhất.
Bên cạnh đó, em xin cảm ơn q thầy cơ trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm,
cũng như quý thầy cô tại phịng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt
thời gian em thực hiện đề tài tốt nghiệp.
Cuối cùng em xin cảm ơn đến các thầy cô trong Hội đồng bảo vệ đồ án tốt
nghiệp đã dành thời gian quý báu của mình để đọc và đưa ra ý kiến đóng góp cho đồ
án tốt nghiệp của em.
Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thúy Kiều


CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, đồ án “Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng
xúc tác enzyme Papain nhằm thu dịch axit amin” là cơng trình nghiên cứu độc
lập do tôi tự thực hiện. Các số liệu và kết quả được phân tích một cách trung
thực, khách quan, khơng sao chép từ các đề tài khác. Các tài liệu tham khảo sử
dụng trong đồ án có độ tin cậy cao, được trích dẫn đầy đủ và đúng quy định. Các
kết quả trong nghiên cứu này chưa từng được công bố ở bất kì cơng trình nghiên

cứu nào khác.

Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thúy Kiều


MỤC LỤC

TÓM TẮT
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................iv
CAM ĐOAN.................................................................................................................... v
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ...................................................................... viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ............................................................................................. 3
1.1. Tổng quan về nguyên liệu sụn khớp chân gà ....................................................... 3
1.1.1. Tình hình sản xuất gà trên thế giới ........................................................................ 3
1.1.2. Cấu tạo sụn khớp chân gà ...................................................................................... 3
1.1.3. Thành phần hóa học............................................................................................... 4
1.2. Tổng quan về enzyme ............................................................................................. 5
1.2.1. Định nghĩa và phân loại ......................................................................................... 5
1.2.2. Các đơn vị hoạt độ của enzyme ............................................................................. 6
1.2.3. Cơ chế tác dụng ..................................................................................................... 6
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng của enzyme .................................... 7
1.2.5. Enzyme papain ...................................................................................................... 9
1.3. Tổng quan về phương pháp thủy phân .............................................................. 10
1.3.1. Bản chất và cơ chế ............................................................................................... 10
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân sụn khớp chân gà bằng enzyme .. 10

1.3.3. Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình thủy phân ..................................... 11
1.4. Tổng quan về axit amin ........................................................................................ 12
1.4.1. Định nghĩa và phân loại ....................................................................................... 12
1.4.2. Vai trị của axit amin ........................................................................................... 16
1.5. Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng ................................................ 16
1.5.1. Nguyên tắc của phương pháp bề mặt đáp ứng .................................................... 16
1.5.2. Các mơ hình xây dựng ma trận thí nghiệm trong RSM ...................................... 17
1.5.3. Các bước tiến hành của kĩ thuật tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt .............. 19
1.6. Tình hình nghiên cứu chiết protein từ sụn khớp chân gà ................................ 19
1.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ...................................................................... 19
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 22


2.1. Nguyên liệu và hóa chất ....................................................................................... 22
2.1.1 Nguyên liệu và chuẩn bị nguyên liệu ................................................................... 22
2.1.2. Chất xúc tác ......................................................................................................... 22
2.1.3. Hóa chất ............................................................................................................... 22
2.1.4. Dụng cụ thí nghiệm ............................................................................................. 23
2.2.5. Thiết bị thí nghiệm .............................................................................................. 23
2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 23
2.2.1. Bố trí thí nghiệm .................................................................................................. 23
2.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng protein .......................................................... 28
2.2.3. Phương pháp xác định hàm lượng lipit ............................................................... 31
2.2.4. Phương pháp xác định hàm lượng tro tổng ......................................................... 32
2.2.5. Phương pháp xác định hàm lượng ẩm ................................................................. 33
2.2.6. Tối ưu hóa quá trình bằng phương pháp bề mặt.................................................. 34
2.2.7. Phương pháp xử lí số liệu .................................................................................... 35
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 36
3.1. Xác định thành phần hóa học của sụn khớp chân gà........................................ 36
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng, tỉ lệ enzyme cơ chất và thời gian

phản ứng đến hiệu suất thu nhận axit amin và hiệu suất thủy phân của phản ứng
thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme papain ........................................ 37
3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thu nhận axit amin và hiệu suất
thủy phân của phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme papain ....... 37
3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme cơ chất đến hiệu suất thu nhận axit amin và hiệu
suất thủy phân của phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme papain39
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất thu nhận axit amin và hiệu suất
thủy phân của phản ứng thủy phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme papain ....... 40
3.3. Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân sụn khớp chân gà
với xúc tác enzyme papain để thu dịch axit amin bằng phương pháp bề mặt ...... 42
3.3.1. Mức, khoảng biến thiên của các yếu tố ............................................................... 42
3.3.2. Ma trận quy hoạch thực nghiệm .......................................................................... 43
3.3.3. Kết quả tối ưu hóa ............................................................................................... 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 51
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 54


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Sản xuất và thương mại thịt gà toàn cầu năm 2015-2019 (nghìn tấn) ............3
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của sụn khớp gà .............................................................5
Bảng 2.1. Hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu………………………………
Bảng 2.2. Ma trận thí nghiệm 1 .....................................................................................24
Bảng 2.3. Ma trận thí nghiệm 2 .....................................................................................26
Bảng 3.1 Mức, khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng
Bảng 3.2 Ma trận và kết quả thí nghiệm .......................................................................43
Bảng 3.3 Hệ số trong phương trình hồi quy và giá trị P ...............................................45
Bảng 3.4 Kiểm tra độ lặp lại của mơ hình tối ưu hóa ....................................................48

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sụn khớp gà………………………………………………………………. 4
Hình 1.2 Cấu trúc sụn khớp gà khi được nhìn dưới kính hiển vi ...................................4
Hình 1.3 Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất theo thuyết MichaelisMenten .............................................................................................................................7
Hình 1.4 Cấu tạo chung của axit amin ..........................................................................12
Hình 1.5 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm I ........................................................13
Hình 1.6 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm II .......................................................13
Hình 1.7 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm III .....................................................14
Hình 1.8 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm IV .....................................................14
Hình 1.9 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm V.......................................................15
Hình 1.10 Tính lưỡng tính của axit amin ......................................................................16


Hình 1.11 a) Mơ hình Box-Behnken cho 3 biến đầu vào dưới dạng hình học (khối lập
phương) và b) Thiết kế kết hợp 22 giai thừa ..................................................................18
Hình 1.12 CCD cho các biến đầu vào dưới dạng hình học ...........................................19
Hình 3.1 Thành phần hóa học của sụn khớp chân gà………………………………. ..36
Hình 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thủy phân ..........................37
Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme cơ chất đến hiệu suất thủy phân .......................39
Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất thủy phân .........................41
Hình 3.5 Đồ thị dạng 2D (a) và 3D (b) biểu thị sự ảnh hưởng của cặp yếu tố nhiệt độ
thủy phân và tỉ lệ enzyme cơ chất đến hiệu suất thu nhận axit amin. ...........................46
Hình 3.6 Đồ thị dạng 2D (a) và 3D (b) biểu thị sự ảnh hưởng của cặp yếu tố nhiệt độ
thủy phân và thời gian thủy phân đến hiệu suất thu nhận axit amin. ............................47
Hình 3.7 Đồ thị dạng 2D (a) và 3D (b) biểu thị sự ảnh hưởng của cặp yếu tố tỉ lệ giữa
enzyme cơ chất và thời gian phản ứng đến hiệu suất thu nhận axit amin. ....................48


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Sụn khớp chân gà là một phụ phẩm trong ngành công nghiệp giết mổ gia cầm.
Đối với thịt gà, chỉ có 63% khối lượng của thịt được sử dụng với mục đích làm thực
phẩm cho con người, còn lại 37% khối lượng là phần phụ phẩm sau giết mổ, không
thể sử dụng làm thực phẩm cho con người, trong đó có sụn khớp chân gà. Theo số liệu
thống kê, mỗi năm có khoảng 46 tỷ con gia cầm bị giết mổ trên tồn thế giới [1]. Do
đó số lượng sụn khớp chân gà thải ra môi trường là rất lớn. Nếu không được xử lý,
những phụ phẩm tạo ra từ q trình chế biến thực phẩm có nguồn gốc động vật này sẽ
là nơi cư trú của nhiều loài vi sinh vật và dễ bị thối rữa gây ảnh hưởng xấu đến môi
trường cũng như sức khỏe con người. Bên cạnh đó, sụn khớp chân gà là một nguyên
liệu có hàm lượng protein rất cao, khoảng 11,78% nên rất thích hợp được sử dụng làm
nguyên liệu sản xuất axit amin [2].
Enzyme papain là một enzyme thực vật được chiết xuất từ nhựa cây đu đủ xanh.
Với điều kiện khí hậu Việt nam, đu đủ là loại cây dễ trồng và cho năng suất cao. Trung
bình, mỗi quả đu đủ cho 12g mủ, với 10 kg mủ đu đủ tươi sản xuất được 1 kg enzyme
papain thô [3]. Enzyme papain có hoạt tính cao, có khả năng thủy phân hầu hết các
liên kết peptit (trừ liên kết của Prolin và axit Glutamic) do đó nó thích hợp được lựa
chọn làm chất xúc tác để thủy phân sụn khớp chân gà nhằm thu dịch axit amin [4].
Với việc sử dụng phụ phẩm sụn khớp chân gà làm nguyên liệu để sản xuất axit
amin giúp nâng cao giá trị kinh tế của sụn khớp chân gà, giải quyết được những vần đề
về ô nhiễm môi trường, mở ra một hướng đi mới cho ngành cơng nhiệp sau giết mổ.
Do đó em quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng
xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin”.

2. Mục tiêu nghiên cứu
❖ Xác định thành phần hóa học của sụn khớp chân gà.
❖ Khảo sát các yếu tố: nhiệt độ phản ứng, tỉ lệ enzyme cơ chất và thời gian phản
ứng ảnh hưởng đến hiệu suất thu nhận axit amin và hiệu suất thủy phân sụn khớp chân gà.

❖ Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu nhận axit amin khi thủy
phân sụn khớp chân gà với xúc tác enzyme papain.

SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

1


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

3. Đối tượng nghiên cứu
Nguyên liệu sụn khớp chân gà được thu mua các cửa hàng cung cấp thịt gà đông
lạnh nhập khẩu được cung cấp bởi công ty TNHH Việt Trường – Hải Phịng. Enzyme
papain được cung cấp bởi Cơng ty Cổ phần Dược phẩm Novaco (Việt Nam).

4. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài “Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme Papain
nhằm thu dịch axit amin” được thực hiện tại Phịng thí nghiệm xưởng Cơng nghệ

Thực phẩm – Khoa Hóa, Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp vật lí, phương pháp hóa học và các phần mềm xử lý số liệu như
Excel 2010, Minitab (Version 17, Minitab Inc., Pennsylavania State, USA).

6. Nội dung bài báo cáo
Gồm 4 chương:
❖ Chương 1: Tổng quan

✓ Tổng quan về nguyên liệu sụn khớp chân gà (tình hình sản xuất gà trên thế
giới, cấu tạo, thành phần hóa học).
✓ Tổng quan về enzyme (định nghĩa và phân loại, đơn vị hoạt độ, cơ chế tác
dụng, các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng).
✓ Tổng quan về enzyme papain (nguồn gốc, tính chất, ứng dụng).
✓ Tổng quan về phương pháp thủy phân (định nghĩa và cơ chế, các yếu tố ảnh
hưởng, biến đổi của nguyên liệu trong quá trình thủy phân).
✓ Tổng quan về axit amin (phân loại, vai trị).
✓ Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng.
✓ Tình hình nghiên cứu về sụn khớp chân gà trên thế giới và Việt Nam.
❖ Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
✓ Đối tượng nghiên cứu.
✓ Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm.
✓ Phương pháp nghiên cứu (bố trí thí nghiệm; phương pháp xác định hàm lượng
ẩm, protein, lipit, tro; tối ưu hóa).
❖ Chương 3: Kết quả và thảo luận
✓ Kết quả thí nghiệm.
✓ Nhận xét, giải thích và kết luận.
❖ Kết luận và kiến nghị.
SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

2


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nguyên liệu sụn khớp chân gà

1.1.1. Tình hình sản xuất gà trên thế giới
Theo báo cáo của World Markets and Trade, sản lượng thịt gà toàn cầu trong sản
xuất và thương mại có xu hương tăng từ năm 2015 đến năm 2019 [5]. Số liệu được thể
hiện ở bảng sau.
Bảng 1.1 Sản xuất và thương mại thịt gà tồn cầu năm 2015-2019 (nghìn tấn) [5]
Năm

Sản xuất

Tiêu dùng

Nhập khẩu

Xuất khẩu

2015

91 337

89 587

8 641

10 308

2016

90 276

90 740

9 173

10 725

2017

93 779

92 034

9 351

11 039

Ước tính 2018

95 594

93 787

9 363

11 153

Dự báo 2019

97 802

95 974

9 775

11 619

Theo dự báo của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, sản lượng thịt gà thế giới trong năm
2019 sẽ đạt mức 97,8%, tăng 2% so với năm 2018. Mỹ là nước có sản lượng lớn nhất
thế giới với hơn 19,7 triệu tấn. Theo sau đó là Brazil với sản lượng 13,8 triệu tấn, EU
với 12,47 triệu tấn và Trung Quốc với 12,0 triệu tấn [5].
Về xuất khẩu, xuất khẩu toàn cầu được dự báo tăng hơn 4% trong năm 2019, đạt
mức kỉ lục lên đến 11,6 triệu tấn. Đứng đầu về sản lượng xuất khẩu gà phải kể đến là
Brazil với 3 775 nghìn tấn. Tiếp đến là Mỹ với 3 248 nghìn tấn, EU với 1 500 nghìn
tấn và Thái Lan với 900 nghìn tấn. Về nhập khẩu, Nhật Bản là thị trường nhập khẩu
gà lớn nhất thế giới với hơn 1,18 triệu tấn. Đứng thứ hai về sản lượng nhập khẩu là
Mexico và EU với lượng nhập khẩu lần lượt đạt 850 nghìn tấn và 680 nghìn tấn.
Ở Việt Nam, sản lượng thịt gà hơi xuất chuồng trong giai đoạn từ năm 2013 đến
năm 2017 có xu hướng tăng từ 536 005 tấn lên đến 786 354 tấn [6]. Theo số liệu thống
kê 6 tháng đầu năm 2019, tổng số gia cầm của cả nước tăng 7,5% so với cùng kỳ năm
trước [7].
1.1.2. Cấu tạo sụn khớp chân gà
SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

3


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

Sụn khớp chân gà là một phụ phẩm trong ngành chế biến thịt gà. Nhìn bên ngồi,

sụn khớp chân gà có bề mặt mịn màng, trơn bóng. Khi được nhìn dưới kính hiển vi,
cấu trúc của sụn khớp gà được tạo nên từ rất nhiệu sợi collagen hình thành nên một
mạng lưới chặt chẽ [8].

Hình 1.1 Sụn khớp gà

Hình 1.2 Cấu trúc sụn khớp gà khi được nhìn dưới kính hiển vi [8]
1.1.3. Thành phần hóa học

SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

4


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

Thành phần hóa học chủ yếu của sụn khớp chân gà là nước và protein. Theo
nghiên cứu của Shin và các cộng sự, kết quả phân tích thành phần hóa học của sụn
khớp gà được thể hiện như sau:
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của sụn khớp gà [2]
Thành phần

Hàm lượng (%)

Độ ẩm

82,85 ± 1,42

Protein thô

11,78 ± 0,21

Lipit thô

0,29 ± 0,72

Tro thô

1,21 ± 0,12

Hàm lượng protein trong thành phần của sụn khớp chân gà chiếm một hàm lượng
rất lớn. Protein này có chứa các axit amin cần thiết đối với con người và động vật.
Axit amin chiếm tỉ lệ cao nhất là glycine khoảng 30%, tiếp đó là proline và alanine lần
lượt là 10,5% và 9,8% [9].
1.2. Tổng quan về enzyme
1.2.1. Định nghĩa và phân loại
Enzyme là các chất xúc tác sinh học có bản chất là protein và có khả năng xúc
tác đặc hiệu các phản ứng hóa học. Sở dĩ enzyme được gọi là chất xúc tác sinh học vì
nó tồn tại hầu hết trong các tế bào của cơ thể sống, do đó nó được xem là chất có
nguồn gốc sinh học. Thêm vào đó, enzyme có bản chất là protein nên có đầy đủ mọi
tính chất của protein như tính tan, tính lưỡng tính, khả năng biến tính và sự kết tủa,…
Enzyme mang tính đặc hiệu vì mỗi enzyme chỉ có khả năng xúc tác cho sự chuyển hóa
của một hoặc một số chất nhất định theo một kiểu phản ứng nhất định. Enzyme có thể
đặc hiệu theo kiểu phản ứng hoặc đặc hiệu theo kiểu cơ chất. Nếu đặc hiệu theo kiểu
phản ứng thì enzyme chỉ có khả năng xúc tác một loại phản ứng nhất định và nếu
enzyme đặc hiệu theo kiểu cơ chất thì enzyme chỉ có khả năng xúc tác cho một số chất nhất
định [10] [11].
Dựa vào các loại phản ứng và cơ chế phản ứng, Hội hóa sinh quốc tế (The

International Union of Biochemistry, IUB) đã chia enzyme thành 6 lớp lớn, được đánh
số từ 1 đến 6:
1. Oxydoreductases: các enzyme xúc tác phản ứng oxy hóa khử
SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

5


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

2. Transferases: các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển vị
3. Hydrolases: các enzyme xúc tác các phản ứng thủy phân
4. Lyases: các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt không cần nước
5. Izomerases: các enzyme xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa
6. Ligắs: các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp có kèm theo việc sử dụng
liên kết giàu năng lượng ATP để giải phóng AMP hoặc ADP [10].
1.2.2. Các đơn vị hoạt độ của enzyme
Đơn vị hoạt độ của một enzyme là lượng enzyme có khả năng xúc tác làm
chuyển hóa được một lượng cơ chất trong một thời gian nhất định ở điều kiện tiêu
chuẩn, gồm đơn vị quốc tế (UI) và đơn vị Katal.
- Đơn vị quốc tế (UI) là lượng enzyme có khả năng xúc tác để chuyển hóa được
một micromol cơ chất trong thời gian một phút ở điều kiện tiêu chuẩn [10].
1 UI = 1 µMol cơ chất / phút (10-6 Mol / phút)
- Đơn vị Katal (Kat) ) là lượng enzyme có khả năng xúc tác để chuyển hóa được
một mol cơ chất trong thời gian một giây ở điều kiện tiêu chuẩn [10].
1 Kat = 1 Mol cơ chất / giây
1 UI = 1/60 x 10-6 Kat = 16,67 nKat
Hoạt lực enzyme hoặc hoạt lực xúc tác được biểu diễn bằng một số đơn vị hoạt

độ enzyme.
- Hoạt độ riêng: Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzyme được biểu diễn bằng số
đơn vị hoạt độ enzyme ứng với 1 mililit dung dịch (nếu dạng lỏng) hoặc 1 miligam
protein (nếu dạng khô) của chế phẩm [10].
1 UI hoặc Kat /1 mg (ml) protein
- Hoạt độ phân tử (hoặc hoạt độ riêng phân tử): Được biểu diễn bằng số phân tử
cơ chất được chuyển hóa bởi một phân tử enzyme sau một đơn vị thời gian (thường là
phút) [4].
- Hoạt độ tâm xúc tác: Là số phân tử cơ chất bị chuyển hóa bởi một trung tâm
hoạt động sau một phút [4].
1.2.3. Cơ chế tác dụng
Cơ chế tác dụng của enzyme trải qua 3 giai đoạn, có thể được biểu diễn dưới
dạng sơ đồ như sau:
SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

6


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

E+S

ES

E+P

Trong đó: E: enzyme
S: cơ chất

ES: phức hợp trung gian enzyme – cơ chất
P: sản phẩm phản ứng
Trong giai đoạn thứ nhất, enzyme kết hợp với cơ chất để tạo thành phức enzyme
- cơ chất. Phản ứng này thường xảy ra rất nhanh. Các loại liên kết giữa enzyme và cơ
chất này là các liên kết yếu nên phức chất ES là một phức khơng bền. Liên kết yếu đó
có thể là liên kết hidro, tương tác tĩnh điện, tương tác Van der Waals hay các tương tác
kị nước. Trong giai đoạn thứ hai sẽ có hiện tượng kéo căng và phá hủy các liên kết
đồng hóa trị xảy ra trong phức ES. Ở giai đoạn thứ ba, sản phẩm sẽ được tạo thành và
enzyme được giải phóng dưới dạng tự do [10].
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng của enzyme
1.2.4.1. Nồng độ cơ chất
Trong các phản ứng enzyme, nếu thay đổi nồng độ cơ chất và giữ nguyên các
điều kiện cịn lại thì nhận thấy nồng độ cơ chất có ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng
của enzyme.

Hình 1.3 Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất theo thuyết
Michaelis- Menten
SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

7


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

Trong đó: v: vận tốc phản ứng của enzyme
vmax: vận tốc phản ứng cựa đại của enzyme
S: nồng độ cơ chất
Km: hằng số Michaelis

Theo thuyết Michaelis - Menten, khi nồng độ của cơ chất nhỏ thì vận tốc phản
ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ cơ chất. Khi nồng độ cơ chất lớn thì vận tốc
phản ứng tiến gần đến vận tốc cực đại nhưng nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất thì vận
tốc phản ứng của enzyme khơng tăng thêm được nữa [10].
1.2.4.2. Nồng độ enzyme
Trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ
cơ chất theo phương trình: v = k[E], trong đó v là vận tốc phản ứng và [E] là nồng độ
enzyme. Tuy nhiên, khi nồng độ enzyme đã bão hịa với nồng độ cơ chất thì cho dù có
tăng nồng độ enzyme thì vận tốc phản ứng cũng khơng tăng thêm nữa [12].
1.2.4.3. Nhiệt độ
Đối với các phản ứng khơng có sự xúc tác của enzyme, theo định luật Vant –
Hoff, vận tốc phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, khi có mặt enzyme, do
enzyme mang bản chất là protein, dễ bị biến tính dưới tác dụng của nhiệt độ nên khi
tăng nhiệt độ, một mặt vận tốc phản ứng vẫn tăng theo quy luật thông thường, mặt
khác, nếu tăng đến nhiệt độ enzyme bị biến tính thì vận tốc phản ứng sẽ bị giảm đi.
Mỗi enzyme sẽ có một nhiệt độ hoạt động tối thích, nhiệt độ này khơng phải là một
hằng số mà cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, như nồng độ enzyme, nồng độ
cơ chất, thời gian phản ứng, pH, dạng tồn tại của enzyme [10].
1.2.4.4. pH của môi trường
Mỗi enzyme sẽ có một giá trị pH hoạt động tối thích mà tại đó hoạt tính của
enzyme đạt tối đa và giá trị này cũng không phải là hằng số. Ở mỗi giá trị pH khác
nhau, protein sẽ có sự phân li khác nhau dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc hoạt động
của enzyme làm ảnh hưởng đến mức độ ion hóa và độ bền của enzyme. Đa số enzyme
bền trong khoảng pH từ 5 đến 9 [13].
1.2.4.5. Các chất hoạt hóa
Các chất hoạt hóa là các chất có khả năng làm tăng hoạt độ xúc tác của enzyme
trong quá trình chuyển hóa từ cơ chất thành sản phẩm. Các chất hoạt hóa có thể là các
anion, như Cl, Br, I,… hay các cation kim loại như Mn2+, Zn2+,… Các chất xúc tác này
sẽ liên kết trực tiếp với phân tử enzyme và làm thay đổi cấu hình khơng gian của
SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

8


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

enzyme để chuyển enzyme từ trạng thái không hoạt động sang trạng thái hoạt động
hoặc từ trạng thái hoạt động kém trở nên hoạt động mạnh hơn [10] [13].
1.2.4.6. Chất kìm hãm
Trái ngược với chất hoạt hóa, các chất kìm hãm sẽ làm giảm hoặc chấm dứt hoàn
toàn khả năng xúc tác của enzyme. Các chất kìm hãm có thể là ion, các phân tử vơ cơ
hoặc hữu cơ và sự kìm hãm có thể là thuận nghịch hoặc khơng thuận nghịch [13].
1.2.5. Enzyme papain
1.2.5.1. Nguồn gốc
Enzyme papain là một enzyme có nguồn gốc thực vật, được thu nhận chủ yếu từ
nhựa trái đu đủ xanh, ngồi ra Papain cịn được thu nhận từ nhựa cây họ Ficus như
sung, si, vả [4].
1.2.5.2. Cấu tạo
Phân tử papain chưa 15,5% N và 1,2% S, được tạo nên từ 211 axit amin, trong đó
khơng chứa methionine, có phân tử lượng khoảng 27 000 Da. Phân tử gồm 1 chuỗi
polypeptide với 1 đầu N là isoleucine và đầu C là asparagines. Trong phân tử chứa đến
6 gốc cystein tạo nên ba cầu nối disulfur ở các vị trí 22 - 23, 56 - 95, 153 - 200 và một
gốc amino axit chứa nhóm SH tự do ở vị trí 25. Trung tâm hoạt động của enzyme này
bao gồm nhóm SH của cystein-25 và N bậc 3 của histidine-159 [4].
1.2.5.3. Tính chất
Enzyme papain có khả năng thủy phân hầu hết các liên kết peptit (trừ liên kết của
prolin và axit glutamic). Khoảng pH hoạt động của enzyme papain khá rộng, dao động
từ 4,5 - 8,5, tùy thuộc vào cơ chất. Khi pH<4,5 hoặc pH>12 thì enzyme bị biến tính

nhanh. Nhiệt độ tối thích của enzyme nằm trong khoảng 50 - 57oC [4][14].
Để tăng hoạt tính của enzyme papain có thể sử dụng các chất hoạt hóa có tính
khử như cystein, tioglyconic, Na2S2O3,… Ngược lại, khi sử dụng các chất có hoạt tính
oxy hóa như oxy, ozon, hydroperoxide, iodaxetat hoặc các hợp chất disulfur thì
enzyme papain bị kìm hãm. Nguyên nhân là do các chất kìm hãm này sẽ phản ứng với
nhóm –SH có trong trung tâm hoạt động của papain và làm phá vỡ cấu trúc trung tâm
hoạt động của nó [4].
1.2.5.4. Ứng dụng của enzyme papain
Trong y học, enzyme papain được sử dụng để chữa bệnh giun kim, giun đũa, tiêu
diệt các protein chết trong cơ thể. Papain có tác dụng làm giảm độc tố với toxin,
toxabumin và có tác dụng lên hệ mạch dùng để trị bệnh bạch cầu, viêm họng. Ngoài
SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

9


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

ra, enzyme này cịn được sử dụng làm thành phần chính của các loại thuốc biếng ăn,
ăn không tiêu [14].
Trong công nghệ thực phẩm, papain được ứng dụng rộng rãi trong các ngành chế
biến thịt, cá với mục đích làm mềm thịt, loại bỏ những thành phần không ngon để tạo
ra được sản phẩm có giá trị kinh tế cao hơn. Trong cơng nghệ sản xuất bia, papain
được sử dụng để giúp tiêu hóa các protein hịa tan trong bia [14].
Trong các ngành cơng nghiệp khác, papain được sửu dụng để xử lí len và lụa
trước khi nhuộm hoặc làm phụ gia trong công nghệ chế biến cao su [14].
1.3. Tổng quan về phương pháp thủy phân
1.3.1. Bản chất và cơ chế

Quá trình thủy phân là một q trình hóa học, trong đó hợp chất cao phân tử dưới
tác dụng của chất xúc tác và sự tham gia của nước bị phân cắt thành các phân tử mới
có cấu trúc đơn giản hơn. Bản chất của quá trình thủy phân protein là quá trình cắt
mạch protein ở liên kết peptid để tạo thành các sản phẩm có kích thước và khối lượng
phân tử nhỏ hơn như polypeptide, peptone và các acid amin [15]. Quá trình cắt đứt liên
kết peptide khi thủy phân protein được diễn ra theo trình tự như sau:
Protein
polypeptide
pepton
peptide
axit amin
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân sụn khớp chân gà bằng enzyme
1.3.2.1. Nồng độ chất xúc tác
Khi nồng độ chất xúc tác tăng thì tốc độ thủy phân tăng nhưng chỉ tăng trong một
mức độ đủ để thủy phân tương đối triệt để lượng cơ chất [15].

SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

10


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

1.3.2.2. Nồng độ cơ chất
Khi nồng độ cơ chất thấp, sự thủy phân diễn ra triệt để hơn, hiệu suất thủy phân
tăng, thời gian thủy phân giảm nhưng hiệu quả kinh tế thấp do tạo ra ít sản phẩm. Khi
nồng độ cơ chất cao, với một hàm lượng chất xúc tác thích hợp thì sẽ cho hiệu quả
kinh tế cao hơn. Vì vậy cần phải khống chế được nồng độ cơ chất để quá trình sản xuất

được diễn ra một cách hiệu quả nhất [15].
1.3.2.3. Nhiệt độ môi trường
Do enzyme mang bản chất protein nên cần phải chọn nhiệt độ thủy phân là nhiệt
độ hoạt động tối thích của từng loại enzyme đó. Nếu nhiệt độ quá thấp, sự linh động
của các phân tử enzyme thấp dẫn đến khả năng tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất bị hạn
chế nên cho hiệu suất thủy phân không cao. Khi tăng nhiệt độ, vận tốc phản ứng thủy
phân cũng tăng theo do tăng sự linh động của các phân tử enzyme, cơ chất được tiếp
xác với enzyme nhiều hơn dẫn đến cho hiệu suất thủy phân cao hơn. Nhưng nếu nhiệt
độ quá cao thì enzyme sẽ bị biến tính và mất hoạt tính xúc tác [15].
1.3.2.4. Thời gian thủy phân
Nếu thời gian thủy phân ngắn, cơ chất không đủ thời gian để tiếp xúc với enzyme
nên sẽ cho hiệu suất thấp. Nếu kéo dài thời gian thủy phân, hiệu suất thủy phân tăng
nhưng hiệu quả kinh tế giảm. Tuy nhiên, nếu thời gian thủy phân quá dài đến khi cơ
chất đã hết, sản phẩm của quá trình thủy phân bị phân giải thì hiệu suất thủy phân lại
giảm. Vì vậy cần phải lựa chọn một thời gian thích hợp để có thể thúc đẩy hiệu quả
của quá trình thủy phân [15].
1.3.3. Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình thủy phân
Trong quá trình thủy phân, biến đổi hóa học là biến đổi chính do có sự chuyển
hóa các chất nên thành phần hóa học của nguyên liệu sẽ bị thay đổi. Tùy thuộc vào tác
nhân thủy phân và chế độ thủy phân mà sản phẩm tạo thành sau quá trình thủy phân là
sản phẩm chính mong muốn hoặc sản phẩm phụ khơng mong muốn [15].
Tính chất của protein phụ thuộc vào thành phần, trình tự sắp xếp các gốc axit
amin trong phân tử của nó. Trong q trình thủy phân, protein trong ngun liệu sẽ bị
cắt mạch để tạo ra các phân tử nhỏ hơn, do đó kéo theo một loạt các thay đổi về tính
chất của nguyên liệu như để lộ các đầu ưa nước và kỵ nước, số nhóm kỵ nước tăng lên
ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của nguyên liệu,… [16].
Khi nhiệt độ thủy phân thích hợp, protein chỉ bị biến tính nhẹ, các mạch peptit bị
duỗi ra, các liên kết giữa protein - protein, giữa protein với các thành phần khác sẽ bị
SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

11


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

bẻ gãy, tạo điều kiện thuận lợi để enzyme tác dụng làm tăng hiệu suất thủy phân. Tuy
nhiên, protein chỉ chịu được một khoảng nhiệt độ nhất định, nếu vượt khỏi mức đó,
protein sẽ bị biến tính khơng thuận nghịch [16].
1.4. Tổng quan về axit amin
1.4.1. Định nghĩa và phân loại
Axit amin là chất hữu cơ trong đó có chứa ít nhất một nhóm carboxyl (COOH)
và ít nhất một nhóm amino (NH2), trừ proline chỉ có nhóm NH. Các phân tử protein
được hình thành từ 20 loại axit amin khác nhau nên axit amin được xem là yếu tố cơ
bản để cấu tạo nên một phân tử protein. Các axit amin liên kết với nhau tạo thành các
xích polyme ngắn gọi là peptit hoặc polypeptit rồi tạo thành phân tử protein [10][17].
Các axit amin có cơng thức cấu tạo chung như sau:

Hình 1.4 Cấu tạo chung của axit amin
Trong đó R là gốc hydrocarbon có cấu tạo mạch thẳng hoặc mạch vịng và có thể
chứa các nhóm chức năng như: -COOH, -NH2, -OH, -SH,… Dựa vào tính chất của gốc
R, axit amin được chia thành 5 nhóm như sau:
Nhóm I bao gồm 7 axit amin có gốc R khơng phân cực, kị nước, đó là glycine
(Gly), alanine (Ala), proline (Pro), valine (Val), leucine (Leu), isoleucine (Ile) và
methionie (Met) [17].

SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

12


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

Hình 1.5 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm I
Nhóm II bao gồm 3 axit amin có gốc R chưa nhân thơm, đó là phenylalanine
(Phe), tyrosine (Tyr) và tryptophan (Trp) [17].

Hình 1.6 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm II

Nhóm III bao gồm 5 axit amin có gốc R phân cực, khơng tích điện, đó là serine
(Ser), threonine (Thr), cysteine (Cys), asparagine (Asn) và glutamine (Gln) [17].

SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

13


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

Hình 1.7 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm III
Nhóm IV bao gồm 3 axit amin có gốc R tích điện dương, đó là lysine (Lys),
histidine (His) và arginine (Arg) [17].

Hình 1.8 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm IV
Nhóm V bao gồm 2 axit amin có gốc R tích điện âm, đó là aspartate (Asp) và

glutamate (Glu) [17].

SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

14


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

Hình 1.9 Cơng thức cấu tạo các axit amin nhóm V
Trong 20 axit amin kể trên, có khoảng 10 axit amin được xem là axit amin không
thay thế. Axit amin không thay thế là các axit amin mà con người không thể tự tổng
hợp được, chỉ được bổ sung từ bên ngoài vào hoặc qua thức ăn. Các axit amin không
thay thế này bao gồm: Met, Val, Leu, Ile, Thr, Phe, Trp, Lys, Arg và His. Ngày nay,
ngồi các axit amin khơng thay thế ở trên thì Cys cũng được xem là một axit amin
không thay thế [17].
Các axit amin thường không màu, một số loại có vị ngọt như Gly, Ala, Val, Ser,
His, Trp; một số axit amin khác lại có vị đắng như Ile, Arg hoặc khơng có vị như Leu.
Các axit amin thường dễ tan trong các dung môi phân cực, như nước, rượu do sự có
mặt của các nhóm mang điện tích và khả năng tan của mỗi loại là khác nhau. Ngược
lại, trong các dung môi không phân cực như benzene, ether thì các axit amin lại rất
khó có khả năng hịa tan. Chúng cũng dễ hịa tan trong dung dịch axit hoặc kiềm loãng
(trừ Tyr) [10][17].
Các axit amin trong phân tử protein đều có khả năng làm quay mặt phẳng của
ánh sang phân cực sang phải hoặc sang trái do trong cấu tạo của chung đều chứa các
nguyên tử carbon bất đối, trừ Gly. Vì vậy, axit amin cịn được gọi là các chất hoạt
quang. Có 2 dạng đồng phân quang học mà axit amin có thể tồn tại đó là đồng phân
quang học dạng D và dạng L [17].

Trong cấu tạo của phân tử axit amin có chứa hai nhóm chức là COO- có khả
năng nhường proton (H+) và -NH2 lại có khả năng nhận proton nên axit amin có tính
lưỡng tính. Tính lưỡng tính trong phân tử axit amin được biểu diễn qua hình dưới đây:

SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

15


Nghiên cứu thủy phân sụn khớp chân gà bằng xúc tác enzyme papain nhằm thu dịch axit amin

Hình 1.10 Tính lưỡng tính của axit amin
Trong mơi trường có pH thấp, axit amin tồn tại ở dạng ion dương. Khi tăng pH,
axit amin sẽ nhường proton H+ thứ nhất để trở thành dạng trung hòa về điện. Nếu tiếp
tục tăng pH thì axit amin lại nhường proton H+ thứ hai nên kết quả axit amin sẽ tồn tại
ở dạng ion âm. Tại giá trị pH mà axit amin trung hòa về điện thì giá trị pH đó được gọi
là pH đẳng điện [10].
1.4.2. Vai trị của axit amin
Có thể kể đến một vài vai trò quan trọng của axit amin như sau:
- Là thành phần cấu tạo nên protein, các chuỗi polypeptit lớn nhỏ trong cơ thể
[18].
- Là chất nền sinh năng lượng chính cho ruột non (Gln, Glu,Asp) và tế bào miễn
dịch (Glu) [18].
- Tham gia vào quá trình tổng hợp protein cũng như các nội tiết tố và các chất
dẫn truyền thần kinh cần thiết cho cơ thể [18].
- Một số axit amin như Ala, Val, tham gia vào quá trình cung cấp năng lượng để
hỗ trợ cho sự phục hồi và phát triển của cơ bắp [18].
1.5. Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng

Phương pháp bế mặt đáp ứng (Response surface methodology - RSM) được giới
thiệu bởi Box và các cộng sự vào những năm 50 của thế kỉ XX. RSM là phương pháp
thống kê được sử dụng để khảo sát mối quan hệ giữa một hay nhiều biến đáp ứng và
hàm mục tiêu. Phương pháp này được áp dụng sau khi đã xác định được một số yếu tố
quan trọng có thể kiểm sốt được và muốn tìm các giá trị của các yếu tố để đáp ứng tối
ưu [19], [20].
1.5.1. Nguyên tắc của phương pháp bề mặt đáp ứng
Sự thay đổi giá trị của các biến đầu vào Xi sẽ dẫn đến sự thay đổi giá trị của hàm
mục tiêu Yi tương ứng. Việc lựa chọn các biến đầu vào, xác định khoảng biến thiên
cho từng biến và tính tốn sai số được chú trọng khi xây dựng mơ hình thí nghiệm cho
RSM. Những biến đầu vào Xi(i=1,..,n) được gọi là những biến cơ sở. Những biến này
được đặc trưng bởi một loạt các thơng tin thống kê µj(j = 1,2,…,p) có chức năng phân phối
độc lập hoặc tương quan,…. Trong trường hợp chung, những biến Xi là những biến

SVTH: Nguyễn Thị Thúy Kiều

GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh

16