Các loại enzyme từ động vật thủy sản

Bài viết điểm lại các nghiên cứu về các loại enzyme từ động vật thủy sản và những tính chất cơ bản của chúng như pH tối thích, phân tử lượng, hoạt tính trên các cơ chất khác nhau, ảnh hưởng của enzyme đến biến đổi của mô cơ trong quá trình bảo quản… Protease là nhóm được nghiên cứu nhiều nhất: các protease chịu axit từ dạ dày cá, protease từ ruột và gan tụy động vật thủy sản, protease trung tính và kiềm trong mô cơ. Động vật thủy sản còn là nguồn của các enzyme khác như elastase, carbohydrase và polyphenoloxydase với những tính chất độc đáo mở ra cơ hội cho nhiều ứng dụng trong sản xuất và bảo quản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các loại enzyme từ động vật thủy sản Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 3/2013 VAÁN ÑEÀ TRAO ÑOÅI CÁC LOẠI ENZYME TỪ ĐỘNG VẬT THỦY SẢN ENZYMES FROM FISH AND AQUATIC INVERTERBRATES Nguyễn Lệ Hà1 Ngày nhận bài: 06/6/2013; Ngày phản biện thông qua: 26/6/2013; Ngày duyệt đăng: 10/9/2013 TÓM TẮT Bài viết điểm lại các nghiên cứu về các loại enzyme từ động vật thủy sản và những tính chất cơ bản của chúng như pH tối thích, phân tử lượng, hoạt tính trên các cơ chất khác nhau, ảnh hưởng của enzyme đến biến đổi của mô cơ trong quá trình bảo quản… Protease là nhóm được nghiên cứu nhiều nhất: các protease chịu axit từ dạ dày cá, protease từ ruột và gan tụy động vật thủy sản, protease trung tính và kiềm trong mô cơ. Động vật thủy sản còn là nguồn của các enzyme khác như elastase, carbohydrase và polyphenoloxydase với những tính chất độc đáo mở ra cơ hội cho nhiều ứng dụng trong sản xuất và bảo quản. Từ khóa: enzyme, protease, động vật thủy sản, giáp xác ABSTRACT The article reviews information related to enzymes in fish and aquatic invertebrates, their characteristics such as pH optimum, molecular weight, temperature optimum, activity on different substrates, and the effect on changes in muscle during preservation. Protease is most well known group: acid protease from fish gastric, intestinal and hepatopancreas proteases, neutral and alkaline muscle protease. Fish and aquatic invertebrates are the sources of other enzymes like elastase, carbohydrase and polyphenoloxydase with unique characteristics, hence offer a wide range of applications in food processing and preservation. Keywords: enzyme, protease, fish, aquatic invertebrates I. MỞ ĐẦU Động vật thuỷ sản hầu hết là loài máu lạnh vì chúng sống ở trong nước có nhiệt độ thấp, do đó để duy trì cuộc sống (trao đổi chất, hoạt động, tiêu hoá…) cần phải có hệ enzyme tương đối mạnh (Nguyễn Trọng Cẩn, 2006). Hầu hết enzyme có nguồn gốc từ động vật thủy sản đều có thể tìm thấy ở động vật trên cạn (Haard 1998). Sự khác nhau giữa chúng chính là khối lượng phân tử, thành phần acid amin, pH và nhiệt độ hoạt động tối ưu, tính ổn định, điều kiện hoạt hóa hay ức chế và động học phản ứng (De-Vecchi & Coppes, 1996). Đã từ lâu, người ta biết rằng, ruột cá là nguồn chứa enzyme tiêu hóa quan trọng. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện nhằm tách chiết các protease từ ruột cá và vào năm 1988 Reece đã thành công trong việc tách chiết các enzyme này ở qui mô lớn. 1 Thời gian gần đây, nhiều enzyme như phosphatase, hyluronidase, acetylglucosaminidase, chitinase and protease cũng đã được thu từ phế liệu thủy sản (Venugopal, 1995). Tuy nhiên, các enzyme thường gặp nhất ở cá và động vật thủy sản phải kể tới polyphenolase từ tôm hùm (Ferer, Koburger, Simpson, Gleeson, Marshall, 1989) và tôm (Gallas-Galvan và cộng sự, 1999; Simpson, Marshall & Otwell, 1988), urease từ gan cá (Kinsella và cộng sự, 1985), thymidilate kinase từ nhím biển (Terentyev và cộng sự, 1999) và trymethylamine oxide demethylase từ cá tuyết và cá bơn (Lundstrom và cộng sự, 1982). Trong số các enzyme tự nhiên thu nhận được từ các loài thủy sản, protease là nhóm quan trọng và được phân chia thành các endoproteinase và exopeptidase. Chúng xúc tác các phản ứng thủy phân liên kết TS. Nguyễn Lệ Hà: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ, Thành phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 183 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản peptid trong các mạch polypepdide và protein. Theo Haard (1994), các protease từ cá và động vật thủy sản có thể phân làm hai nhóm chính là các enzyme acid và enzyme hoạt động trong môi trường kiềm tới trung tính. Theo cách phân loại của Hiệp hội sinh hóa ứng dụng quốc tế, protease trong động vật thủy sản lại có thể chia làm bốn nhóm cơ bản là protease acid và aspartic, serin, thiol (hay cystine) và metalloproteases (Haard, Simpson, 1994) II. NỘI DUNG 1. Các protease trong dạ dày cá Protease trong dạ dày cá và động vật thủy sản thuộc họ aspartic protease và bao gồm các loại: pepsin, pepsinogen, chymosin và gastricsin. Protease từ các nguồn khác nhau có tính chất rất khác nhau (Han & Shahidi, 1995). Nhìn chung, các enzyme trong hệ tiêu hóa của động vật thủy sản thể hiện hoạt tính tốt nhất ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với môi trường chúng sống. Điều này có thể do nhiệt độ bên trong hệ tiêu hóa thường cao hơn nhiều so với nhiệt độ môi trường sống bên ngoài (Gildberg, 1988). Các protease từ nguồn hải sản thường có các tính chất khá độc đáo như dễ bị biến tính do nhiệt, có hoạt tính cao ở nhiệt độ thấp và có khả năng xúc tác và thủy phân protein nguyên thủy (Simpson & Haard, 1989a). Pepsin: Pepsin cá thuộc họ aspartic endopeptidase và là cũng là protease tiêu hóa có mặt trong dịch vị của động vật trên cạn, chúng có hoạt tính riêng mạnh hơn so với các động vật thủy sản thuộc loài có vú (Gildberg & Raa 1983). Chúng cũng tồn tại ở dạng đồng enzyme (Squires, Haard, Feltham, 1986). Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng, rất nhiều loại cá có ít nhất hai loại pepsin khác nhau với pH tối ưu khác nhau và được gọi là pepsin I và pepsin II (Gildberg, 1988). Người ta đã tách chiết được pepsin từ lớp màng nhầy dạ dày của nhiều loài cá nước mặn và nước ngọt khác nhau, kể cả các loài sống ở vùng nước lạnh và nước ấm. Các protease hoạt động tốt trong môi trường axit của động vật thủy sản có pH tối ưu trong khoảng 2,5 - 4, giá trị thường gặp nhất là 3 và nhiệt độ tối ưu trong khoảng 30 - 550C với giá trị phổ biến nhất là 370C (Shahidi & Kamil, 2001). Chymosin và gastricsin: Chymosin còn được gọi là rennin, thuộc protease acid có các tính chất đặc trưng như: thể hiện hoạt tính proteolytic ổn định ở pH gần 7 (trên một số cơ chất), đây cũng là đặc tính khác biệt của enzyme này so với các protease acid khác (Haard 184 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Số 3/2013 & Simpson,1994). Chymosin thường có mặt trong dạ dày múi khế của động vật nhai lại. Tính chất của chymosin khác nhiều so với pepsin: khả năng đông tụ protein sữa rất cao, pH tối ưu khi thủy phân haemoglobin là 2,2 - 3,5; khô ...