NGHIÊN CỨU TÁCH TRIẾT BỘT ĐẠM CÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY

Bột cá là nguồn cung cấp protein tốt nhất cho các loài tôm cá.Bột cácó hàm lượng protein cao trung bình từ 45 – 60%, có loại hơn 70% vàchủ yếu được làm từ cá biển.Bột cá chứa đầy đủ các

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

Trần Thị Thanh Thúy

Lê Thị ThảoNguyễn Thị Lâm

TP Hồ Chí Minh03/2016

13116047131161431311612913116059

Bột cá là nguồn cung cấp protein tốt nhất cho các loài tôm cá.Bột cá

có hàm lượng protein cao trung bình từ 45 – 60%, có loại hơn 70% vàchủ yếu được làm từ cá biển.Bột cá chứa đầy đủ các acid amin cầnthiết cho động vật thủy sản.Đặc biệt trong thành phần lipid của bột

cá có nhiều acid béo cao phân tử không no Trong bột cá có hàmlượng vitamin A và D cao và thích hợp cho việc bổ sung vitamin Atrong thức ăn Bột cá làm cho thức ăn trở nên có mùi hấp dẫn và tínhngon miệng của thức ăn Hàm lượng khoáng trong bột cá luôn lớnhơn 16% và là nguồn khoáng được động vật thủy sản sử dụng hiệuquả.Năng lượng thô của bột cá khoảng 4100-4200 kcalo/kg.Ngoài ra,một số nghiên cứu cho thấy trong bột cá có chứa chất kích thích sinhtrưởng, đây là nguyên nhân chính khi thay thế bột cá bằng các nguồnprotein động vật khác kết quả không hoàn toàn đạt được như sửdụng bột cá

Bột cá được sản xuất từ các nguyên liệu thuỷ sản khác nhau, chẳnghạn với các phế liệu, cá kém giá trị ta được bột cá chăn nuôi, với cá

có giá trị ta được bột cá thực phẩm.Từ bột cá có thể chế biến thànhcác sản phẩm cao cấp khác hoặc dùng bột cá để làm giàu thêmlượng đạm, axit amin cần thiết cho các sản phẩm thực phẩm dùngtrực tiếp cho người tiêu dùng

Cùng với sự phát triển của công nghệ chế biến thực phẩm thuỷ sản,công nghệ sản xuất bột cá chăn nuôi ngày càng phát triển Bởi lẽ từcông nghệ chế biến thuỷ sản tạo ra nguồn phế liệu khá dồi dào, sảnlượng cá tạm ngày càng tăng cao, chiếm 2/3 tổng sản lượng chung.Các nước phát triển công nghiệp đòi hỏi tiêu thụ một lượng lớn về bột

cá chăn nuôi Việc sản xuất bột cá chăn nuôi có ý nghĩa kinh tế rấtlớn, bởi vì công nghệ này đã tận dụng được nguồn phế liệu và thuỷsản kém giá trị tạo nên sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấplượng đạm dễ tiêu hoá cho động vật nhằm phát triển chăn nuôi cungcấp trứng, sữa, thịt cho con người

Sự tăng trưởng mạnh của ngành nuôi tôm, cá Tra và cá Basa tạo ranhu cầu sử dụng bột cá trong những năm qua Trong năm 2004, ViệtNam sử dụng 250.000-300.000 tấn bột cá, trong đó nhập khẩu 90%bột cá

Phần phụ phẩm cá Tra và cá Basa trong chế biến philê (đầu, xươngmỡ, cá) chiếm từ 65-70% Như vậy với định hướng sản lượng 1 triệu

tấn cá Tra và cá Basa vào năm 2010 của bộ thủy sản (MOFI) thì lượngphụ phẩm trong chế biến cá philê sẽ rất lớn, nếu tận dụng tốt nguồn

cá phụ phẩm để chế biến bột cá, các sản phẩm đạm cá dạng bột,dạng lỏng và thu hồi mỡ dùng cho nuôi thủy sản và làm thứ ăn giasúc sẽ góp phần thỏa mãn nhu cầu bột cá, các sản phẩm cung cấpđạm, giải quyết tốt vấn đề về môi trường và giảm chi phí chế biếntrong sản xuất cá Tra vs cá Basa philê xuất khẩu

Chế biến phụ phế phẩm của ngành thủy sản thành những sản phẩm

có giá trị gia tăng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà sản xuất

và giảm lượng phế liệu gây ô nhiễm môi trường

I.TỔNG QUAN

1 Giới thiệu cá tra, cá basa:

1.1 Phân loại khoa học

Giới (Kingdom): Animalia

Chi (branch): Pangasius

Loài (species): Pangasius hypophthalmus (cá Tra)

Pangasius bocourti (cá Basa)

Cá Tra có thân hẹp, da trơn và có râu ngắn Cá Basa có thânngắn, hình thoi, hơi dẹp bên, lườn tròn, đặc biệt bụng to tích nhiềumỡ.Chúng là loài cá nước ngọt, không vảy, giống cá trê nhưng không

có ngạnh.Trong phân loại khoa học cá Tra và cá Basa khác với cá Trê

Cá tra là tên gọi của một họ đồng thời cũng là tên gọi của mộtchi và một số loại cá nước ngọt.Ở Việt Nam, cá tra sống chủ yếu ở

đồng bằng sông Cửu Long và các lưu vực sông lớn ở cực Nam của Tổquốc.

Cá Tra thuộc họ Pagassidae Họ Pagasiidae (họ cá Tra) có 3 chi:Sionpangasius(1 loài), Helicophagus (3 loài) và Pangasius (27 loài).Tuy nhiên chi và loài Sionpangasius được coi là đồng nghĩa vớiPanangassiuskempfi (cá Bông Lau) (theo tài liệu của Fishbase)

Ngoài ra theo phân loại khoa học thì trong Pangasius có 3 cặptên đồng nghĩa Như vậy họ Pangasiidae có 2 chi và Pangsius có 24loài

1.2 Phân loại họ cá Tra

Nguồn gốc tên Việt họ cá Tra được vay mượn từ ngôn ngữKhmer: cá tra là từ chữ Trey pra, cá Vồ từ chữ Trey Po và cá Xác từchữ Trey Chhwaet Còn 3 loại còn lại thì cá hú trong tiếng Khmerthuộc Trey Pra (cá Tra) và cá Dứa được gọi là Trey Chhwaet (cáXác).Chỉ có cá Bông Lau tiếng Khmer là Trey Bong Lao

Những loại cá trong họ cá Tra được chia làm 3 nhóm: nhóm cáTra, nhóm cá Vồ và nhóm cá Xác

Cá thuộc họ cá Tra (họ Pangasiidea) có những loại sau:

• Helicophagus waandersii - cá TraChuột

• Pangasius conchohilus - cá Hú

LauTrong 13 loại trên có 12 loại thuộc chi Pangasius và mộtloại thuộc chi Helicophasus Ngoài trừ 3 loài: cá Hú, cá Dứa và

1.3 Thành phần dinh dưỡng của cá Tra và cá Basa

Bảng 6: Thành phần dinh dưỡng của cá Tra và Basa

(Pangasiushypophthalmus)

Cá Basa(Pangasius bocourti)

Năng lượng 124,52

cal 170calNăng lượng từ chất

béo 30.84cal 60calTổng lượng chất béo 3.42g 7

gChất béo bão hòa 1,64g 2

gCholesteron 25,2

mg 22mgNatri 70,6m

g 70.6mgProtein 23,42g 28

gTổng lượng

Cacbonhydrat 0g 0gChất xơ 0g 0

g

1.4 Tình hình nuôi và phát triển cá Tra và cá Basa

a)Nuôi cá Tra và Basa

Trong họ cá Tra có một số loại được nuôi trong hồ từ rấtlâu đời, đặc biệt là cá Tra (cá Tra nuôi) Ngày nay ngành cá nuôi trởthành một công nghiệp nuôi và chế biến mà họ cá Tra là trọng điểm.Trên đà nghiên cứu cho ngành cá nuôi có rất nhiều báo cáo về môitrường sống, thức ăn… của họ cá Tra trong điều kiện thiên nhiên vàtrong điều kiện “gia ngư hóa”

Đối với 2 loại có tên trong sách đỏ, đã có những dự kiếnbảo vệ bằng cách cấm hoàn toàn việc săn bắt và nghiên cứu để nuôi

Theo sự đánh giá của P.Cacot và J Lazard năm 2004,tương lai phát triển ngành nuôi họ cá Tra như sau:

• Cá Tra nuôi (Pangsius hypophthalmus): kỹ thuậtnuôi có tầm vóc sản xuất quy mô, giới tiêu thụxếp vào loại tạm ngon

• Cá Basa (Pangasius bocourti): kỹ thuật nuôikhá quy mô, giới tiêu thụ xếp vào loại ngon

• Cá Tra Bần (Pangasius mekongensis hayPangasius kunyit ): kỹthuật nuôi còn ở giaiđoạn thử nghiệm, giới tiêu thụ xếp loại ngonđến thật ngon

• Cá Vồ Đém (Pangasius larlaudii): kỹ thuậtnuôi ở giai đoạn thử nghiệm, giới tiêu thụ xếploại ngon

• Cá Hú (Pangasius conchophilus): kỹ thuật nuôi

ở giai đoạn thử nghiệm, giới tiêu thụ xếp loạingon

• Cá Bông Lau (Pangasius krempfi): chưa cóthông tin về kỹ thuật nuôi, được xếp loại vàohàng ngon nhất

Ngành nuôi cá Tra đang có đà phát triển mạnh và điềukiện gia tăng trong tương lai mặc dù có ảnh hưởng ít nhiềuđến vụ kiện ở nước Mỹ Việc nuôi và chế biến cá Tra có tầmquan trọng trong cả nước Việt Nam Nó cung cấp công ăn việclàm cho hàng vạn nông/công nhân.

Vùng ĐBSCL có sản lượng cá Tra và cá Basa là 400.000 tấnnăm 2005 và 800.000 tấn trong năm 2006 Người nuôi cá ởđây đang phấn đấu tăng sản lượng cá nuôi do nguyên liệu đểchế biến xuất khẩu đang thiếu trầm trọng Các nhà chế biếnđang thu gom và mua cá nguyên liệu để dự trữ cho chế biến,ngay cả cá còn nhỏ để tránh tình trạng thiếu hụt nguyên liệu.Chính vì vậy giá cá Tra và Basa tăng cao làm cho diện tích đấtnuôi ở ĐBSCL tăng nhanh chóng và dự đoán sản lượng cá Tra

và Basa năm 2007 đạt 1 triệu tấn, tăng 25% so với năm2006

Ở huyện Thốt Nốt (TP Cần Thơ), người nuôi cá đã thựchiện thành công mô hình nuôi cá Tra hầm thay vì phải nuôi bènhư trước đó Nuôi cá Tra hầm có nhiều ưu điểm hơn nuôi cáTra bè, bởi vì: vốn đầu tư thấp, sản lượng thu hồi cao và đạtchất lượng (tỉ lệ phile cá cao, thịt trắng, ít bệnh…)

b)Tình hình phát triển của ngành cá Tra và cá Basa

Cá da trơn đang được ưa chuộng nhiều hơn các loài cákhác do được đánh giá là loài cá có chứa ít Cholesteron Hiệnnay nhu cầu tiêu thụ của loài cá này đang ngày càng mởrộng Do đó khả năng phát triển của cá Tra và Basa vẫn cònrất cao

Do nguồn cung cấp từ các loại cá thịt trắng truyền thốnggiảm nên thị trường sẽ ngày càng quan tâm hơn tới các sảnphẩm nuôi có giá cả cạnh tranh như cá Tra và cá Basa

Về mặt sản lượng thì ngành cá Tra và cá Basa Việt Nam cókhả năng thích nghi và cạnh tranh trong một số thị trườngtầm cỡ

Về thị trường xuất khẩu, cá Tra và cá Basa đã mở rộng đến

65 quốc gia và vũng lãnh thổ Loại cá này đang được xuấtkhẩu qua các thị trường: Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Phi và ngàycàng được mở rộng, trong đó Nga và EU là thị trường chính.Khối lượng xuất khẩu sang Nga đã có sự tăng vọt với khốilượng 58.000 tấn và sang thị trường EU là 123.000 tấn trongnăm 2006, chiếm gần 2/3 tổng xuất khẩu cá Tra và Basa củaViệt Nam cả về khối lượng lẫn giá trị Việc xuất khẩu sang cácthị trường khác như Châu Âu, Mỹ, Trung Đông, Nhật… cũnggia tăng Bên cạnh đó, không chỉ xuất khẩu tăng mạnh màlượng tiêu thụ nội địa cũng gia tăng

Hình 1: Khối lượng cá Tra và cá Basa xuất khẩu

Về giá trị xuất khẩu, hiện nay xuất khẩu cá Tra và cá BasaViệt Nam với tên thương mại là Pangasius đang tăng mạnh.Gía cá Tra và Basa của Việt Nam xuất khẩu tăng khoảng 40-50% Dự báo năm 2007, nhu cầu tiêu thụ của cá da trơn trênthị trường tiếp tục bùng nổ và kim ngạch xuất khẩu mặt hàngnày sẽ đạt 1 tỉ USD Trong 2 năm 2005-2006, giá trị xuất khẩutăng gấp đôi, đạt 700 triệu USD

Hình 2: Gía trị của cá Tra và Basa xuất khẩu

c) Phụ phế phẩm cá và tình hình sử dụng.

Những phụ phế phẩm của cá (như: đầu, xương, vây, bụng)được thải ra trong quá trình chế biến được tận dụng tối đa để sảnxuất cá dạng chế phẩm có giá trị Điều này không những giảiquyết bài toán về môi trường mà còn đem lại nguồn lợi lớn chocác ngành này

Với sản lượng nguyên liệu ước tính khoảng 1 triệu tấn/ năm thìlượng phụ phẩm sẽ đạt 645.000-685.000 tấn/năm Từ 685.000 tấnphụ phẩm thô, ta có thể tạo ra 137.000 tấn bột cá và 177.000tấn mỡ Phần lớn các nhà máy đều lấy mục đích sản xuất bột cá làchính, do đó cần nghiên cứu thêm để tạo ra các sản phẩm khác.Con cá mất phi lê được tận dụng tối đa như sau:

• Đầu, xương, ruột, vây được chế biến thành nhữngsản phẩm có giá trị dinh dưỡng bổ sung vào thức ăncông nghiệp phục vụ cho chăn nuôi sau khi lấy mỡ

• Bong bóng cá sấy khô dùng để nấu súp

• Bao tử cá được dùng làm đặc sản ở các quán ăn

• Da được dùng phục vụ cho một số ngành: dượcphẩm, mỹ phẩm

• Riêng mỡ cá có rất nhiều ứng dụng tiêu biểu nhưsau:

Mỡ tinh sạch có thể ứng dụng vào một số lĩnh vực: sảnxuất dầu biodiesel, chất nền trong mỹ phẩm còn được nghiêncứu để tách chiết lấy DHA Mỡ cá cũng có thể dùng làmnguyên liệu để tách các vitamin

Với mỡ thô được tách ra, một số nhà máy chế biến thức ăn

đã sử dụng để sản xuất ra chất béo hoặc dầu biodiesel

Theo một số chuyên gia trong việc chế biến dầu biodiesel thì

1 tấn cá cho ra 700kg phụ phẩm, từ số phụ phẩm này thắng

được 300kg mỡ khô Mỗi kg mỡ sản xuất được tương đương 1 lítdầu biodiesel Sản lượng cá hiện tại là rất lớn thì số lượng mỡ cáđược tạo ra từ phụ phẩm là rất lớn.

Phương pháp tạo dầu biodiesel như sau: 1kg mỡ cá pha thêm15% methanol và một ít hóa chất, đun nóng ở 60 độ C thì sẽ cho

ra 1 lít dầu

Nếu trở thành hiện thực thì hàng triệu lít dầu biodiesel sẽđược đưa ra thị trường vào năm 2007 Dầu biodiesel là nguồnnăng lượng sạch, có thể pha trộn với dầu Diesel với tỷ lệ thíchhợp và đã sử dụng nhiều nước trên thế giới như Nhật, Hungary,…

2 Giới thiệu về enzyme

2.1 Khái quát về enzyme

Enzyme là chất hữu cơ có phân tử lượng lớn từ 20.000 –1.000.000 dalton (có kích thước nhỏ nhất là Ribonucleaza) Do vậyenzyme không đi qua các màn bán thấm

Enzyme có thể hòa tan trong nước, trong dung dịch muối loãng,trong các dung môi hữu cơ có cực nhưng không hòa tan trong cácdung môi hữu cơ không phân cực Dung dịch enzyme có tích chấtnhư dung dịch keo ưa nước

Enzyme không bền dưới tác động của nhiệt độ.Dưới tác dụngcủa nhiệt độ cao enzyme bị biến tính và mất khả năng xúc tác.Hoạttính của enzyme giảm tương ứng với mức độ biến tính của proteinenzyme

Enzyme là chất lưỡng tính có thể tồn tại ở các dạng: anion,cation hoặc trung hòa điện ở trong môi trường điện ly

Những đặc điểm trên cho thấy bản chất hóa học cỉa enzyme làprotein

Enzyme được cấu tạo từ các L - α – acid amin liên kết với nhauqua liên kết peptit

Enzyme là một protein có khả năng tham gia xúc tác các phảnứng sinh hóa trong và ngoài cơ thể.Chúng được cơ thể sinh vật sinhtổng hợp nên và tham gia vào các phản ứng sinh hóa trong cơ thể vàlàm thay đổi chiều hướng, trạng thái phản ứng hay năng lượng sửdụng trong phản ứng.

Enzyme được chia ra làm 2 loại: enzyme một thành phần vàenzyme 2 thành phần

• Enzyme một thành phần chỉ có phần protein Do đó trungtâm hoạt động của nó là sự phối hợp giữa các nhóm chức

tự do của acid aminCác nhóm chức thường gặp của acid amin trong trung tâmhoạt động của enzyme là: nhóm –SH (sunfihyryl) củaCuys, nhóm –OH (hydroxyl) của Ser, nhóm –COOH(carboxyl) của Asp hay Glu Những enzyme này thườngxúc tác cho phản ứng thủy phân

• Enzyme hai thành phần gồm có phần protein và phần phiprotein còn gọi là coenzyme Trung tâm hoạt động của nóngoài các nhóm chức của acid amin, người ta còn gặp cácnhóm chức của coenzyme thường chứa các vitamin hayion kim loại

Phân tử enzyme một thành phần hay hai thành phần đều chứaprotein nhưng số chuỗi polypeptide trong phân tử enzyme có thểthay đổi trong từng enzyme

Đến nay người ta xác định được phần lớn enzyme trong tếbào đều có cấu trúc bậc 4 bao gồm nhiều tiểu đơn vị Cáctiểu đơn vị này có thể liên kết với nhau bằng liên kếthydro, liên kết cộng hóa trị hoặc một số liên kết khác Trung tâm hoạt động của enzyme là một phần nhỏ trongcấu trúc của enzyme, chúng quyết định đến hoạt lực xúctác enzyme Trung tâm hoạt động của enzyme bao gồmnhiều nhóm chức khác nhau của acid amin, các nhómchức của coenzyme, phân tử nước liên kết và trong nhiềutrường hợp có cả ion kim loại

Có những enzyme có một trung tâm hoạt động nhưngcũng có enzyme có hai hay nhiều trung tâm hoạt đông.

Ưu điểm cơ bản của enzyme khi tham gia các phản ứngsinh hóa có thể tóm tắc như sau:

+Enzyme có thể tham gia hàng loạt các phản ứng trongchuổi phản ứng sinh hóa để giải phóng hoàn toàn nănglượng hóa học trong vật chất

+ Enzyme có thể tham gia những phản ứng độc lập nhờ

chuyển hóa rất cao

+ Enzyme có thể tạo ra những phản ứng dây truyền Sảnphẩm phản ứng ban đầu làm nguyên liệu hay cơ chất chonhững phản ứng tiếp theo

+ Trong các phản ứng enzyme, sự tiêu hóa năng lượngthường rất ít

+ Enzyme luôn được tổng hợp trong tế bào sinh vật Sốlượngenzymeđược tổng hợp rất lớn và luôn luôn tương ứngvới số lượng các phản ứng xảy ra trong cơ thể.Các phảnứng xảy ra trong cơ thể luôn luôn có sự tham gia xúc táccủa enzyme

+ Có nhiều enzyme không bị mất khi phản ứng Ngày nay,các nhà khoa học đã tìm ra trên 1000 loại enzyme khácnhau có trong tế bào sinh vật, số lượng này là rất nhỏ sovới số lượng có thật trong mỗi tế bào Trong hơn 1000 loạienzyme đã biết, loài người mới thu nhận và kết tinh đượckhoảng 200 loại

Các enzyme khi thủy phân liên kết sẽ cắt ở các đầu mútcủa chuỗi mạch polypeptid trong cơ chất (protein) để tạo

ra các acid amin thì được gọi là exopeptidhydrolase

Ngoài cách phân loại thông thường, protease được phânloại theo cấu trúc trung tâm hoạt động của các enzyme.Theo cách phân loại này, protease được chia làm 4 nhóm:+ Proteinase – serin: nhóm –OH của serin đóng vai tròquan trọng trong trung tâm hoạt động (như tripsin,kimotripsin, subtilizi từ bacillus, enzyme xúc tác quá trìnhđông máu )

+ Proteinase – thiol: nhóm SH đóng vai trò quan trọngtrong trung tâm hoạt động (như: bromelin,papain )

+ Proteinase – kim loại: kim loại có mặt trong tâm hoạtđộng trực tiếp tham gia vào phản ứng (như: colagenase,protease trung tính )

+ Proteinase – acid: nhóm y-cacboxyl của acid aspartic tạitâm hoạt động tham gia trong phản ứng xúc tác (như:pepsin, renin )

Một số enzyme protease từ nguồn gốc động vật và thực vật

+ Pepsin: được thu nhận từ bao tử lợn Chúng được kết

hợp với Renin để sản xuất phomai và hoạt động mạnh ở pH2-4, nhiệt độ tối ưu là 50OC

+Renin: được thu nhận từ bao tử của cừu, dê, heo Chúng

là loại enzyme rất đặc biệt được ứng dụng nhiều trong sảnxuất phomai

+ Papain: là loại enzyme của thực vật được khai thác từ

quả đu đủ Trong thành phần quả đu đủ, hai thành phầnprotease chiếm khối lượng lớn là papain và kimopapain.Được ứng dụng nhiều trong chế biến thịt, sản xuất bia,bánh nướng, và y trong y học

pHtối ưu của papain là 7,5 và nhiệt độ tối ưu là 55OC-60OC

+ Bromelin : là loại protease được khai thác từ dứa

(khóm) Chúng có nhiều ở đọt dứa, ở phần chồi trên quả.Tính chất của bromelin gần giống papain nhưng có điểm

khác nhau là chúng kèm bền hơn.

+ Fixin là loại enzyme được tìm thấy ở các quả cây sung.

Chúng có tính chất giống papain về mọi phương diện

2.3. Enzyme bromelin

Bromelin là một phức hợp enzyme Nó chứa protease vàcác chất khác với số lượng ít hơn gồm: peroxidase, acidphosphatase, glucosidase, cellulase, glycoprotein,carbohydrate, calcium Ngoài ra còn có một số chất ứcchế protease

a) Nguồn thu nhận và phương pháp thu nhận

Nguồn thu nhận

Cây thuộc họ bromeliaceace (họ dứa) là nguồn duynhất để thu nhận enzyme bromelin Enzyme này hiệndiện trong tất cả bộ phận của cây dứa (ananascomosus) Chúng thường chiếm đến 50% lượngprotein có trong dứa và có hoạt tính xúc tác tương tựpapain hay ficin

Phương pháp thu nhận và tinh sạch enzyme bromelin

+Thu nhận enzyme bằng phương pháp phá vỡ tế bào + Đối với enzyme ngoại bào, người ta chỉ cần loại bỏ

xác tế bào bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm, phầndịch được thu hồi để tinh sạch enzyme Đối vớiezyme nội bào, việc đầu tiên cần làm là phải phá vỡmàng tế bào bằng một số phương pháp sau:

Cơ học: nghiền, xay nhỏ nguyên liệu

Vật lý: sử dụng nhiệt độ,áp xuất thẩm thấu, làm lạnhnhanh, sóng siêu âm, ion hóa

Hóa học: sử dụng các loại acid, kiềm, muối, dung môihữu cơ, chất hoạt động bề mặt

Sinh học: thường sử dụng tự phân và enzyme xúc tácthủy phân, các chất kháng sinh

+ Đối với đối tượng nghiên cứu là thực vật, gồm tậphợp những tế bào có kích thước lớn hơn tế bào vi sinhvật nhiều, người ta thường sử dụng phương pháp cơ

học là xay mẫu trong dung môi thích hợp bằng máyxay sinh tố.

+ Tinh sạch enzyme từ dịch chiết:

Sau khi đã thu nhận dịch chiết enzyme người ta cóthể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để táchenzyme ra khỏi hỗn hợp dựa trên cơ sở các đặc tínhchung của enzyme như: kích thước, trọng lượng, điệntích, độ hòa tan, và các vị trí liên kết trong phân tử

Tinh sạch dựa trên kích thước và trọng lượng:

Ly tâm: ly tâm dựa trên kích thước của phân tử

và sự khác nhau giữa mật độ pha lỏng và pha rắn Lytâm liên tục thường được cho quy mô lớn Nó chophép bổ sung liên tục nguyên liệu và cũng như táchliên tục phần rắn ra khỏi phần lỏng

Lọc gel: lọc gel dựa vào khả năng của các phân

tử chui qua các lỗ giữa các hạt gel Phương pháp này

có thể sử dụng ở quy mô lớn, nhưng nó đòi hỏi cột lọclớn tốn nhiều thời gian và lượng gel nhiều tốn kém.Một số loại gel thường được sử dụng như: sephadex,bio-gel P

Thẩm tích: thẩm tích thường được sử dụng để

tách muối, dung môi hữu cơ, các chất kìm hãm cótrọng lượng phân tử thấp

Dựa trên độ phân cực

Sắc kí trao đổi ion: enzyme mang điện tích

trong dung dịch, phụ thuộc vào pH, cấu trúc và điểmđẳng điện (pI) Trong dung dịch pH thấp hơn điểmđẳng điện, enzyme mang điện tích dương và gắn kếtvới các chất trao đổi cation, ngược lại trong dung dịch

pH cao hơn điểm đẳng điện enzyme mang điện tích

âm và gắn kết với các chất trao đổi anion

Điện di: điện di dựa vào sự chuyển động khác

nhau của các phân tử tích điện dưới lực điện trường

Tập trung đẳng điện: các phân tử mang điện

tập trung ở vị trí cân bằng trong gradient pH

Dựa trên sự thay đổi độ hòa tan

Thay đổi pH: các enzyme thường hòa tan rất

kém ở điểm đẳng điện của chúng Sự điều chỉnh pHtới giá trị thích hợp có thể dùng để tủa enzyme

Thay đổi lực ion: bổ sung lượng ion nhất định

có thể làm thay đổi độ hòa tan của enzyme trongdung dịch Aminium sulphat thường được chọn trongquá trình tinh sạch bởi giá thành rẻ và dễ hòa tan

Thay đổi hằng số điện môi: một số các dung

môi hữu cơ như: cồn aceton khi bổ sung là thay đổihằng số điện môi và do đó làm tăng lực tĩnh điện.Phương pháp này dùng trong giai đoạn đầu của quátrình tinh sạch Một polymer thường được sử dụng đểtủa enzyme là polyethylenglucol

Tinh sạch dựa trên các vị trí liên kết đặt hiệu: Sắc kí ái lực: dựa vào tương tác đặc hiệu của

các enzyme và cách chất mang Khi hỗn hợp đi quacột, chỉ các phân tử enzyme được giữ lại, các proteinkhác sẽ thải ra ngoài Sau đó enzyme lấy ra khỏi cộtbằng thay đổi pH hoặc lực ion

Sắc kí phối tử - thuốc nhuộm: một số các loại

thuốc nhuộm có liên kết với một số loại enyme như:dehydrogenase, kinase Các thuốc nhuộm này gắnkết với các phối tử như: agarose qua nhóm chloridetriazinyl Sau đó enzyme được thu qua cột bằng các

cơ chất thích hợp

b) Đặc điểm và cấu tạo của enzyme

Enzymy bromelin có trọng lượng phân tử khoảng33.000 dalton, có chứa 285 gốc acid amin và là mộtthiol proteinase, thuộc lớp cysteine proteinasepeptidase họ C1 cùng họ với papain (từ cây đu đủ).Murachi T đã phân tích cấu trúc bậc một củaBromelin và đã nhận thấy cách sắp xếp của cácamino acid trong phân tử Bromelin như sau:

Ser-Val-Lys-Asn-Gln-Asn-Pro-Cys-Gly-Ala-Cys-Tyr :

Gly-Cys-Lys

Enzyme này là protease có tâm hoạt động chứaCystein có cầu nối S-S (disunfua) giữa hai sợi peptitvới nhau Chuỗi phân tử gấp nếp phức tạp thànhdạng protein hình cầu.

Ngoài ra trong Bromelin còn có sự hiện diện của ion

Zn2+ đóng vai trò duy trì cấu trúc không gian củaemzyme

Bromelin có hoạt tính phân giải protein và đông tụsữa Tan trong nước nhưng không tan trong dung môihữu cơ như: aceton, ethanol, ether, methanol

c) Đặc tính xúc tác của emzyme cho quá trình thủy phân

Điều kiện tối ưu cho hoạt tính xúc tác của emzyme

• Nhiệt độ từ 45-650C (Bromelin mất hoạt tính ở

700C)

• pH: có thể hoạt động ở biên độ Ph từ 3-9 nhưngphổ biến nhất là ở biên độ từ 5-7, thay đổi tùytheo cơ chất (5-6 đối với gelatin và hemoglobin,7-8 đối với casein)

• Chất hoạt hóa: Cysteine, muối bisulfite, NaCN,H2S, Na2S, benzoat

• Chất ức chế: Hg++, Ag+, Cu++, Indoacetate, antitrypsin, estatin A&B, 1,3-chloro-3tosylamido-7-amino-2-heptanone (TLCK)

-1-d) Ứng dụng của Bromelin

• Trong thực phẩm

Với ưu điểm thủy giải một cách tuần tự,Bromelin đã được sử dụng nhiều để làm mềmthịt hay cá Ở philipin người ta dùng làmmềm dăm bông và chế tạo xúc xích đạt kếtquả tốt đồng thời làm tăng hương thơm nhờ

sử dụng trược tiếp nước dứa tươi

Nói chung Bromelin được sử dụng trong cácngành công nghiệp chế biến thực phẩm nhưlàm mềm thịt, làm trong rượu bia, hoàn tanprotein, thúc đẩy quá trình thủy phân protein

trong sản xuất nước chấm, xử lý phế liệungành công nghiệp chế biến cá Nó còn được

sử dụng trong công nghiệp sản xuất các loạiprotein thủy phân, làm tăng khả năng hòatan của gelatin

Bromelin là một trong những emzymeprotease giúp thủy phân protein từ các nguồnnguyên liệu khác nhau (động vật, thực vật, visinh vật) để thu hồi các sản phẩm hòa tan(như: các amino acid, peptid) có giá trị dinhdưỡng cao, dịch thủy phân này có thể được

sử dụng trong các ngành khác như chế biếnthành thực phẩm cao cấp, chuyển thành bộtdùng trong y dược cũng có thể chế biếnthành thuốc tiêm truyền

Ở Việt Nam, do điều kiện khí hậu và đất đaithích hợp, cây dứa đã phát triển mạnh từnhững năm 30 của thế kỷ này Tới nay diệntích đất trồng dứa một tăng, trái thơm trởthành một nguồn xuất khẩu có giá trị Tuynhiên sự quan tâm đến cây dứa mới chỉ đơnthuần như một loại cây nhằm để ăn trái Đểnâng cao giá trị kinh tế của loại cây này cầnkhẳng định nó như một nguồn nguyên liệuprotease có khả năng ứng dụng rộng rãi

Từ trước đến nay nước ta có một vài nơinghiên cứu về bromelin như viện Pasteur,trường đại học tổng hợp Hà Nội hoặc ứngdụng của nó và đã cho thấy những tính chấtđặc biệt của bromelin

• Trong y học

Bromelin đã trở thành một sản phẩm thươngmại từ rất lâu tại nhiều nước, thường nó đượcbào chế chung với nhiều chất khác Ở Mỹ, Mỹ LaTinh, và Anh có Ananas do W.H,Rorer điều chếtại Philadel Nhưng ở những xứ sở khác các sảnphẩm chứa bromelin lại mang một cái tên khác

như: Extranase ở Pháp, Tatranase ở ĐứcTornacin ở Tây Ban Nha, Daezin ở Brazin,Kimotal ở nhật

Là enzyme protease với những đặc tính ưu việtcủa mình, bromelin có lĩnh vực ứng dụng rộngrãi

Nhờ tác dụng làm dễ tiêu hóa đồ ăn, bromelinđược điều chế với vài đặc phẩm khác để bổsung hay sửa chữa sự thiếu protease tiêu hóa tựnhiên

Những dược phẩm này chứa bromelin với nhữngprotease khác như: lipidase, amylase và nhữngchất bổ hay sinh tố

Trong lĩnh vực giải phẩu chung, những phù gây

ra do bị đụng chạm hay sự tuần hoàn, thận,hocmon bị mất thăng bằng hoặc sau giải phẫuthì việc điều trị bằng bromelin sẽ nhanh chóngđạt được kết quả

Trong giải phẫu thẩm mỹ, người ta dùngbromelin để làm đỡ những phù, bầm biến chứngsau khi mổ

Đối với các bệnh nhân răng hàm mặt, thườngđây là lĩnh vực bệnh chứng thuộc về vi trùng, cókhi là kết quả trạng thái ngoại thương hay giảiphẩu gây viêm tại chổ phù và vì thế đau đớn,người ta thường uống bromelin trước khi phẩuthuật hay đắp vô chỗ chân răng sau khi nhổrăng

Trong da liễu, người ta dùng bromelin để điều trịcác vết thương ngoài da hay những đụng chạmlàm chảy máu bầm, phù, làm độc đau đớn.Phỏng nặng có thể được làm sạch bằng cáchthoa kem có bromelin, làm cho mau lành và ítthấy vết sẹo

Mạch máu bị viêm có thể chữa bằng bromelinnhưng ung sưng tĩnh mạch Dứa dùng để chống

viêm và làm thông máu đông, chống vi trùng vàcác bệnh về đường niệu Trong bệnh phổi, phùphổi được làm tan, làm dễ khạc nhỗ nhờbromelin.

Heiber thu được kết quả khả quan khi điều trịphong thấy bromelin Khi vào cơ thể, bromelincũng giống như những protein khác, một phầnđược tiêu hóa ở ruột, đi qua máu tới các cơ quanmột cách nhanh chóng Nếu được bao bọc, viênbromelin đi ngang qua dạ dày và phần đầu ruột

sẽ không bị hư hao và hiệu quả của nó sẽ kéodài Sau đó hiệu quả của nó sẽ giảm mà khônggây rối loạn nào trong máu Heinicker cho rằng

từ 30 – 40 hoạt động hoạt tính mới bị giảm phânnữa, và muốn tiêu hóa thịt bò dễ chỉ cần ăn hayuống nước dứa tươi

Người ta biết rằng tiêm bromelin thường thúcđẩy sự tạo thành kháng thể, nên nó được dùngnhiều trong huyến miễn dịch học

Neubauer so sánh ba nhóm protease thực vật cổđiển: ficin làm đông đặc fibrin, papain gây nên

sự sốc khó chịu, chỉ có bromelin hình như dùngđược nhiều mà không gây ra biến động

Theo Miller và Opher, bromelin có tác dụng tạoplasmine là enzyme thủy giải protein, ít đặchiệu có tác động tiêu hủy cục huyết

Những ứng dụng đa dạng của bromelin có thểđược giải thích như sau:

• Có biên độ hoạt động rộng giữa pH acid

và trung tính (pH 3 và 8)

• Ổn định tương đối tốt với dịch tiêu hóa, từ

đó cho phép nó xâm nhập vào máu mà vẫngiữ hoạt tính thủy phân protein

• Tác động thật nhẹ trên hematocryte vàhuyết thanh, nên không gây ra những dịứng với lượng thường dùng

Đặc biệt là bromelin còn có tác dụng làmgiảm di căn của các bệnh ung thư, bao gồm:ung thư vú, ung thư phổi, ung thư ruột kết vàung thư buồng trứng.

Các nhà khoa học mới phát hiện ra hai phân

tử có tiềm năng chữa bệnh ung thư có trongbromelin như

• Phân tử thứ nhất là CCS Nó có thể ngănchặn một loại protein tên Ras (khoảng30% các trường hợp ung thư)

• Phân tử thứ hai có thên là CCZ Nó thúcđẩy hoạt động hệ miễn dịch, giúp cơ thểphát hiện và tiêu diệt tế bào ung thư.Đây là công trình nghiêm cứu do các nhàkhoa học thuộc trung tam nghiêm cứu yhọc Queensland thực hiện Với kết quả này

ta ó thể hoàn toàn hy vọng với một loạithuốc chống ung thư hiệu quả trong tươnglai

2.4 Xu hướng sử dụng enzyem protease để chế biến phụ phẩm thành dịch đạm bột cá

Hướng nghiên cứu tận dụng phế liệu của công nghiệpthực phẩm, phế liệu trong công nghiệp chế biến thủysản đã có từ lâu đời trên thế giới

Các loại thức ăn thương mại hiện nay dùng để nuôi tôm,

cá chứa một lượng bột cá đáng kể vì nó là nguồn đạmcân bằng tốt nhất về acid amin, dễ tiêu hóa và chấpnhận tốt với các loại vật nuôi Tuy nhiên, bột cá chấtlượng cao thường rất đắt và luôn biến động Điều nàydẫn dến mối quan tâm về việc tìm kiếm và phát triểnnguồn acid amin thay thế khác

Phụ phẩm động vật tái chế bao gồm xác, bã được bỏ đicủa gia súc, gia cầm Trong đó có bã dầu mỡ sau khinấu, mỡ bỏ, xương và các phụ phẩm khác của quá trìnhchế biến thịt gia súc, gia cầm, thủy sản Ở Mỹ sản xuấtthực phẩm được quản lý chặc chẽ và các phụ phẩm vẫn

còn có giá trị cao.

Hai phụ phẩm tái chế chính bao gồm bột xương và bộtthịt được chế biến từ phụ phẩm của bò, heo và gia cầm.Bột phụ phẩm gia cầm có nguồn gốc từ bột thịt và bộtlông vũ

Nhiều nghiên cứu cho thấy nhiều loại phụ phẩm tái chế

đã sử dụng trong thức ăn thủy sản (theo tiến sĩ IanForster viện hải dương học Hawai,USA)

Bột cá thường được coi là chất bổ sung đạm động vật.Bột cá là chất nghiền từ toàn thân cá hoặc những phầncắt rời đã được rửa sạch và sấy khô, hoặc cả hai thànhphần trên Bột cá có thể là loại không được tách dầuhoặc đã được tách dầu một phần Độ ẩm bột cá khôngvượt quá 10%

Đối với bột cá, không có những quy định giới hạn vềlượng đạm cũng như lượng khoáng chất Trong đó cá MồiDầu (menhaden) và cá Tròng (anchovy) là các loại cáchính để sản xuất bột cá, sau đó đến bột cá Trích(herring)

Ngoài chế biến sản phẩm thủy sản chính cho người, cácsản phẩm phụ của quá trình chế biến này cũng ngàycàng được sử dụng nhiều

Bột cá thường là nguồn acid amin không thay thế và lànguồn vitamin hòa tan trong chất béo tuyệt hảo Khảnăng tiêu hóa các acid amin này rất cao và cũng nhưthành phần dinh dưỡng khác, khả năng này phụ thuộcvào quá trình chế biến

Bột cá có thể sử dụng cho tất cả các khẩu phần ăn,chẳng hạn như: heo, cá, gà, tôm các yếu tố mùi vị làmngon miệng có trong bột cá là một tiện ích dễ thấy

Tối thiểu 90% bột cá trong nước được nhập khẩu theonhu cầu phát triển thủy sản, khoảng 150.000 tấn bột cá

sẽ được yêu cầu đến năm 2010, gấp 2 – 30 lần mức tiêudùng trong hiện tại

a) Nguyên lý và phương pháp sản xuất dịch đạm, bột cá

Nguyên lý là sử dụng enzyme bromelin để thủy phân

đem lọc trong, tách phần xác cá

Sản lượng phụ phẩm cá tra và cá basa thải ra từ cácnhà máy chế biến có giá trị thấp nhưng có hàm lượngprotein cao, rất thích hợp để làm nguyên liệu sảnxuất bột cá, dịch đạm cá thủy phân

Bột đạm, bột cá được sản xuất từ nguồn phụ phẩmnày có giá thành rẻ hơn so với nguyên liệu khác

Nguyên liệu là phụ phẩm cá tra đem xay nhỏ, sau đótrộn với nước, xử lý nhiệt, làm nguội đến nhiệt độthích hợp, bổ sung enzyme để thủy phân hỗn hợp cá.Theo thế độ hoạt động tối ưu của enzyme bromelin

đã chọn Điều chỉnh pH, nhiệt độ, thời gian thủy phânthích hợp Kết quả quá trình thủy phân lọc lấy dịch và

Phần lớn bột cá và dầu cá của thế giới ngày nay đượcsản xuất bằng phương pháp chế biến ẩm

Những bước chính của quá trình:

 Nấu để đông tụ protein, bằng cách đó để giảiphóng liên kết nước và dầu

 Phân ly bằng ép pha rắn Sản phẩm đông tụchứa 60 – 80% chất khô (protein, xương)

 Dịch lỏng ép được mang đi cô đặc Sau đó phầnsản phẩm cô đặc được trộn với bánh ép sấy, quamáy sấy tách nước Sản phẩm bột cá khô đượcnghiền, đóng gói

Protein cá cô đặc (FPC) là sản phẩm trong đó cóprotein cá được cố đặc hơn cá nguyên thủy Thuậtngữ “chất cô đặc cá” (FPC) thường có liên quan

đến sự chuẩn bị chế biến dùng cho người, thuậtngữ có thể dùng cho nhiều sản phẩm, tổng quá cóhai loại FPC.A và FPC.B

Tổ chức Nông – Lương (FAO) xác định có 2 loạiFPC:

 Loại A: là bột cá ít mùi, có thành phần chấtbéo<0,75%, phương pháp chế biến trích ly ẩmbằng ethanol qua công đoạn riêng, có giá trịdinh dưỡng cao

 Loại B: dạng bột cá có mùi cá không bị hạn chếđặc biệt, nhưng xác định có mùi cá, thành phầnchất béo 3-5%

Các loại FPC về cảm quan thì giống bột cá, nhưnglượng protein tổng số không giống bột cá FPCđược chế biến bằng thủy phân protein cá bằngcách dùng enzyme hay phương pháp hóa họckhác, sau đó cô đặc thành dạng paste hay dịchchiết Sự cô đặc protein của FPC tùy thuộc vàonguyên liệu thô sử dụng và bậc mà nước được lấy

ra Sản xuất FPC liên quan đến lấy nước ra và một

số hay toàn bộ chất béo

b) Chế biến để thu nhận bột đạm dầu cá thô

Nội dung liên quan đến chế biến thu nhận bột cáprotein chất lượng cao và lấy dầu từ cá Phương phápcông nghệ là điều kiện về thời gian chế biến ngắnnhiệt độ chế biến thấp là yếu tố chủ yếu Đun nóng

cá theo vài cách truyền thống và dầu cá được táchriêng ra từ khối lượng cá được đun nóng bằng máy lytâm

Ở nghiên cứu này, nước dính và kết tủa phải được lấy

ra khỏi máy ly tâm được nạp liệu cùng vào một bộphận bay hơi, ở đó là một thiết bị đung nóng trong bộphận trao đổi nhiệt trực tiếp, những vách ở bên trongđược rửa liên tục bằng một dụng cụ nạo, đầu ra nốivới một khoảng trống bay hơi, sản phẩm sau đó đượclàm khô theo vài cách đã biết, sự trang bị này vừatiết kiệm nhiệt, thời gian lưu khối lượng dịch cá khi đi

và máy cô đặc ngắn, nên nguyên nhân gây hạiprotein cá do nhiệt độ quá ca là rất hạn chế.

cá màu xám, có mùi nhẹ Chất lỏng sau khi lọc đượctách dầu, trong khi pha chất lỏng (khoảng 70%) đượckhử nước trong máy sấy phun thành bột đạm FPC, cómàu vàng nhạt mùi nhẹ

Theo tạp chí nghề cá indonesia (utilization of trashfish and wastes in indonesia) cho biết, ở một số nhàmáy địa phương, phương pháp chế biến thô sơ Cáđược đun nóng, làm bay hơi nước, sau đó ép Bánh épđược phơi nắng và dịch lỏng ép (nước dính) được thải

ra, chúng chứa > 40% protein theo phần thải bị tổnthất

Sản xuất theo kiểu ủ silon cá: bột cá là nguồn proteinchủ yếu cho thức ăn gia cầm ở indonesia và thường

sử dụng bột cá nhập khẩu Một phương pháp rẻ màhiệu quả để bảo quản nước thải cá và cá thải ra lànguồn lợi ở indonesia Một nghiên cứu khả thi củaFAO năm 1976, đã thiết lập khảo sát dùng cá thải khi

ủ silo cá để làm thức ăn cho gia súc, đã nhận xét cónhiều thuận lợi: như công nghệ đơn giản, nhu cầu vềvốn nhỏ, ngay cả sản xuất quy mô lớn, ảnh hưởng vềmùi cá được giảm, sản xuất độc lập với thời tiết Silo

có thể làm ngay trên tàu cá, vì thế cá thải không cầnkho lạnh

Phần lớn hương pháp được dùng trong chế biến cáMenhaden và cá Sardin Cá được nấu bằng hơi và ép

trực tiếp để tạo ra bánh ép cá được sấy sau đó làmbột cá Pha lỏng được tách ra qua ly tâm gồm mỡ vàchất tan của cá, chúng được tách ra làm hai phầnbằng máy ly tâm cao tốc để tách riêng mỡ, phần lỏngchứa dịch đạm sau đó được cô đặc thành dạng pastechứa 50% chất khô, có mùi thơm cá đặc trưng Sảnphẩm chứa 70% protein theo chất khô và các aminoacid Theo sự chế biến này số lượng chất tan cô đặcđược bổ sung vào trong bột cá theo tính toán riêngtrong quá trình chế biến sẽ tạo ra sản phẩm bột cá cóchất lượng cao hơn chế biến bột cá truyền thống.

Tóm lại: phương pháp công nghệ phổ biến chế biếnbột và dịch đạm cá ở nước ngoài hiện nay là dùngnhiệt làm đông tụ protein, tan mỡ, phần dịch cá (stickwater) được cô đặc, bổ sung vào bánh ép cá (fishcake) làm bột cá hay dịch đạm cô đặc dạng lỏng(FPC) hoặc dạng bột đạm Mỡ cá được tách khỏi nướcdính theo phương pháp ly tâm

Công nghệ sử dụng enzyme protease để thủy phânphụ phẩm cá được ứng dụng ở nhiều nhà máy chếbiến thủy sản ở nước ngoài và đã có nhiều phươngpháp hợp lý nhất để thu gom và chế biến phụ phẩm

cá để tạo ra sản phẩm an toàn, nhất là những nguồnprotein và amino acid được cô đặc và một số cũng lànguồn vitamin và khoáng thiết yếu, làm cho sảnphẩm từ phụ phẩm cá trở thành nguyên liệu thức ănquan trọng trong chăn nuôi, có giá trị kinh tế và bảo

vệ môi trường

Các loại bột cá trên thị trường:

• Loại: grade a fm – p60

Mùi: rất tươi, không mùi lạ, không mùi cháy khét,không có vi khuẩn gây bệnh, không có côn trùngsống.

Bột cá đã được trộn antioxidant: 200-500 ppm

• Loại: grade a fm- p63

Đạm: 63%

Ẩm độ: 10%

d) Quá trình thủy phân bằng enzyme protease

Dùng phương pháp sử dụng enzyme protease để thủyphân cá trong quy trình nghiêm cứu quy trình côngnghệ chế biến phụ phẩm cá tra thành sản phản dịchđạm, bột cá

Việc sử dụng protease để sản xuất chế phẩm prorein

cá đậm đặc (FPC) là phương pháp biến đổi nhữngthành phần phụ phẩm của cá thành chế phẩm đậmđặc có tính chất chức năng tốt hơn

Trong những quy trình cổ điển, người ta đã lợi dụng

hệ enzyme thủy phân protein có sẵn trong cá để thủyphẩn protein cá một cách chậm chạp trong một thờigian dài và ở nhiệt độ thích hợp

Ngày nay enzyme thủy phân được sử dụng rộng rãitrong sản xuất công nghiệp Vì vậy khi sử dụng cầnphải biết các đặc tính của chúng Sản phẩm thu được

sẽ khác nhau tùy theo mức độ thủy phân, điều kiệnthủy phân của enzyme

Việc sử dụng các enzyme protease thực vật để sảnxuất dịch đạm cá, bột cá có những ưu điểm sau:

• Rút ngắn thời gian cho quá trình sản xuất

• Gia tăng lượng protein không hòa tan chuyểnthành protein hòa tan

• Tận dụng được các nguồn phụ phế phẩm của cá

 Cơ chế thủy phân

Dưới những điều kiện thích hợp cho quá trình thủyphân, các mô cá được biến đổi một cách nhanhchóng thành chất lỏng Nét đặc trưng của hệ thống

là cơ chất bao gồm rộng rãi những protein cơkhông hòa tan, trong khi đó enzyme là nhữngprotease hòa tan Vì vậy, dường như phản ứng baogồm tối thiểu hai bước:

những phân tử enzyme liên kết và kết hợp vớithành phần cá

Sự thủy phân xảy ra, dẫn tới sự phóng thích cácpolypeptid và các acid amin hòa tan

Một tỷ lệ lớn phân tử enzyme đã hấp thụ trên bềmặt ngoài của thành phần cá theo tiến trình tươngđối nhanh Sau đó sự khuếch tán những phân tửenzyme vào trong những thành phần xảy ra chậmhơn Sự liên kết giữa enzyme và cơ chất xảy radưới những pH và nhiệt độ tối ưu của quá trìnhthủy phân

Quá trình thủy phân nối các peptid của protein xảy

ra theo một kiểu đặc hiệu cao và cơ bản giốngnhau cho những loại protease cho động vật vàthực vật gồm hai pha:

• Pha nhanh: ở thời gian đầu, một số lượng lớnpeptid bị phá hủy trong một đơn vị thời gian vàmột phần chất hòa tan được phóng thích vàodung dịch

• Pha chậm: tốc độ thủy phân càng về sau càngchậm, tiến trình thủy phân hầu như đi vào giaiđoạn ít thay đổi đến lúc coi như không còn sựthủy phân xảy ra nữa

Một đặc điểm của quá trình là 20% Nitrogen tổng

số còn lại trong phần không tan, ngay cả khi bổsung thêm enzyme vào trong pha ổn định của quátrình Điều này giải thích rằng, ngoài sự thủy phânnối các peptid trong thành phần cá không tan mà

còn có sự thủy phân các nối peptid đã được phóngthích vào trong dung dịch.

Vì vậy tiến trình tiếp diễn với những peptid củaphần tan bị phá vỡ thành những chất có trọnglượng phân tử thấp Chính những sản phẩm này lại

là nhân tố kìm hãm quá trình thủy phân

 Enzyme tác dụng và chuyển hóa cơ chất

Qua 3 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: enzyme kết hợp với cơ chất tạothành phức hợp enzyme-cơ chất Giai đoạn nàykhông bền, phản ứng xảy ra nhanh và đòi hỏinăng lượng thấp

• Giai đoạn 2: là giai đoạn tạo phức chất hoạt hóa,đây là giai đoạn xảy ra sự biến đổi cơ chất dướitác dụng của một số nhóm chức trong trung tâmhoạt động của enzyme và làm cho cơ chất từ chỗkhông hoạt động trở thành hoạt động, một sốliên kết trong cơ chất kéo căng ra và mật độelectron trong cơ chất bị thay đổi

• Giai đoạn 3: là giai đoạn tạo ra sản phẩm và giảiphóng enzyme là giai đoạn cuối của quá trìnhphản ứng Từ cơ chất sẽ hình thành sản phẩm vàenzyme được giải phóng dưới dạng tự do như banđầu

II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

1. Nguyên liệu,dụng cụ và hóa chất

1.1. Nguyên liệu

Nguyên liệu được sử dụng để nghiên cứu là cá tra.Nguồn nguyên liệu này được mua cố định tại mộtđiểm ở chợ

Nguyên liêu chính là những thành phần phụ phẩmcủa cá sau khi đã lọc phần philê và thịt nạc, trong đó

sử dụng chủ yếu là đầu cá

Nguyên liệu tiếp theo là enzyme bromelin được thunhận trong dứa

Enzyme bromelin sử dụng cho quá trình được chiathành 2 dạng:

• Sử dụng trực tiếp enzyme có trong dịch dứa đểthủy phân

• Thu nhận enzyme thi từ dịch dứa rồi sử dụng đểthủy phân

• Các chất vô cơ: HCL, H2SO4,NaOH,BaCL2

• Các chất hữu cơ: acid formic, erther ethylic

• Chỉ thị màu phenolphtalein

2. Phương pháp thực hiện

2.1. Tách enzyme bromelin thô

Bromelin là enzyme phân giải protein có trong thân,

lá và quả thơm

Chiếm khoảng 50% lượng protein có trong quả

Chiết tách enzyme bromelin bằng muối amonisulfatea) Chuẩn bị hóa chất

Điều chỉnh đến pH = 6 bằng HCL 2N

Cho vào bình định mức, thêm nước tới vạch100ml Bảo quản trong tủ lạnh (chỉ có thể đểtrong 3 ngày)

 12.5g Sodium molydate (NaMO4.2H2O)

 350ml nước cất và 25 acid ortho phosphoric85%

Khuấy tan rồi thêm vào 100ml HCl đậm đặctinh khiết

Đun sôi hỗn hợp trong bình cầu có gắn ốngsinh hàn hoàn lưu trong 10 giờ Sau đó đểnguội tự nhiên hỗn hợp trên

Thêm vào 75g lithium sulfate tinh khiết rồikhuấy đến khi tan hoàn toàn

Đưa hỗn hợp vào tủ hotte, thêm vào 2ml bromlỏng, khuấy đều để mở và đun sôi khoảng 15phút để đuổi hết lượng brom thừa

Làm nguội rồi cho vào bình định mức 500mlĐịnh mức tới vạch và lắc kỹ

Nếu dung dịch không trong thì phải lọc bằnggiấy lọc Bảo quản trong chai màu có nútnhám ở nhiệt độ thấp (khoảng 20oC)

Lưu ý: Nếu thuốc thử biến thành màu xanh lụcthì không dùng được

b) Cách tiến hành

Quả thơm gọt vỏ, cắt mắt, lõi Đem cân phần thịt quả, trước khi xay.Cho nguyên liệu vào máy xay nhuyển để phá vỡ các tổ chức mô giảiphóng enzyme Vắt lấy phần nước qua một tấm vải mùng sạch, bỏ bã

và thu lấy dịch lọc

Mang dịch lọc ly tâm ở tốc độ 6000 vòng/ phút trong 10 phút, thu lấyphần dịch trong Dịch chiết thu nhận đã loại bỏ được các tạp chất,phần lớn chỉ còn lại enzyme Bromelin

Thu hồi enzyme bằng phương pháp tủa với muối (NH4)2SO4

 Cân 53,2g (NH4)2SO4 cho vào 100ml dịch chiết enzyme thuđược

Cho từ từ muối này vào dung dịch nước thơm đã ly tâm, vừa cho vừadung đũa thủy tinh khuấy đều

 Để yên ở nhệt độ phòng trong khoảng 15 phút

 Mang tất cả ly tâm với tốc độ 6000 vòng/ phút trong 7 phút

 Thu nhận phần tủa

Rửa tủa bằng cách:

 Thêm acetone vào ống ly tâm cho ngập tràn phần tủa, đảo trộn

 Ly tâm 6000 vòng/ phút trong 5 phút, thu nhận tủa

 Sấy nhẹ

Thu được chế phẩm enzyme bromelin thô ở dạng bột

• Sơ đồ quy trình

Hình 3: Quy trình sản xuất Enzyme bromelin thô

2.2 Phương pháp xử lý phụ phẩm để tạo ra các chế phẩm:

a) Bột đạm

Là sản phẩm từ quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá Đây làsản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao.

Thành phần dinh dưỡng của bột đạm chủ yếu là protein hòa tan

và các acid amin, các khoáng chất Ca, P… và còn một lượng mỡ rấtthấp (<10%)

Sản phẩm này ở dạng bột, có màu vàng nhạt và cá nhẹ

• Cách tiến hành sản xuất thử

Nguyên liệu được rửa sạch, xay nhỏ và cân định lượng

Cho 40% nước (so với khối lượng trên) vào nguyên liệu rồi đunnóng ở 100oC trong khoảng thời gian là 15 phút, để nguội xuống 600Crồi cho enzyme Bromelin vào

Đưa hỗn hợp trên vào nồi thủy phân rồi ổn định ở nhiệt độ 600Ctrong khoảng thời gian 2-3 giờ Đây là khâu quan trọng nhất quyếtđịnh đến chất lượng của sản phẩm

Sau khi quá trình thủy phân xảy ra xong thì đun sôi dịch thủyphân khoảng 15 phút

Lọc lấy dịch rồi gia nhiệt cho khối dịch lên 850C

Sau đó để lạnh khối dịch ở nhiệt độ 50C trong khoảng thời gian1-2 giờ

Tiếp tục lọc để tách mỡ ra khỏi khối dịch trên

Cô đặc để tách bớt các phân tử H2O ra khỏi hỗn khối dịch

Dùng thiết bị sấy chân không để sấy khô dịch Cần tạo điềukiện môi trường chân không cho quá trình này là để tránh cho protein

bị biến tính do nhiệt

Ta thu được sản phẩm cuối cùng là bột đạm

• Sơ đồ quy trình

Hình 4: Quy trình sản xuất Bột đạm

b) Bột xương cá

Là thứ phẩm từ quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá Đây là sảnphẩm có giá trị, được sử dụng vào trong chế biến thức ăn để bổ sungcác thành phần khoáng, chủ yếu là Ca và P