Các loại enzyme từ động vật thủy sản

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 3/2013<br /> <br /> VAÁN ÑEÀ TRAO ÑOÅI<br /> <br /> CÁC LOẠI ENZYME TỪ ĐỘNG VẬT THỦY SẢN<br /> ENZYMES FROM FISH AND AQUATIC INVERTERBRATES<br /> Nguyễn Lệ Hà1<br /> Ngày nhận bài: 06/6/2013; Ngày phản biện thông qua: 26/6/2013; Ngày duyệt đăng: 10/9/2013<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> 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<br /> 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<br /> trình bảo quản… Protease là nhóm được nghiên cứu nhiều nhất: các protease chịu axit từ dạ dày cá, protease từ ruột và<br /> 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<br /> như elastase, carbohydrase và polyphenoloxydase với những tính chất độc đáo mở ra cơ hội cho nhiều ứng dụng trong sản<br /> xuất và bảo quản.<br /> Từ khóa: enzyme, protease, động vật thủy sản, giáp xác<br /> <br /> ABSTRACT<br /> The article reviews information related to enzymes in fish and aquatic invertebrates, their characteristics such as<br /> pH optimum, molecular weight, temperature optimum, activity on different substrates, and the effect on changes in muscle<br /> during preservation. Protease is most well known group: acid protease from fish gastric, intestinal and hepatopancreas<br /> proteases, neutral and alkaline muscle protease. Fish and aquatic invertebrates are the sources of other enzymes like<br /> elastase, carbohydrase and polyphenoloxydase with unique characteristics, hence offer a wide range of applications in<br /> food processing and preservation.<br /> Keywords: enzyme, protease, fish, aquatic invertebrates<br /> <br /> I. MỞ ĐẦU<br /> Động vật thuỷ sản hầu hết là loài máu lạnh vì<br /> chúng sống ở trong nước có nhiệt độ thấp, do đó<br /> để duy trì cuộc sống (trao đổi chất, hoạt động, tiêu<br /> hoá…) cần phải có hệ enzyme tương đối mạnh<br /> (Nguyễn Trọng Cẩn, 2006). Hầu hết enzyme có<br /> nguồn gốc từ động vật thủy sản đều có thể tìm thấy<br /> ở động vật trên cạn (Haard 1998). Sự khác nhau<br /> giữa chúng chính là khối lượng phân tử, thành phần<br /> acid amin, pH và nhiệt độ hoạt động tối ưu, tính ổn<br /> định, điều kiện hoạt hóa hay ức chế và động học<br /> phản ứng (De-Vecchi & Coppes, 1996).<br /> Đã từ lâu, người ta biết rằng, ruột cá là nguồn<br /> chứa enzyme tiêu hóa quan trọng. Nhiều nghiên cứu<br /> đã được thực hiện nhằm tách chiết các protease<br /> từ ruột cá và vào năm 1988 Reece đã thành công<br /> trong việc tách chiết các enzyme này ở qui mô lớn.<br /> <br /> 1<br /> <br /> Thời gian gần đây, nhiều enzyme như phosphatase,<br /> hyluronidase, acetylglucosaminidase, chitinase and<br /> protease cũng đã được thu từ phế liệu thủy sản<br /> (Venugopal, 1995). Tuy nhiên, các enzyme thường<br /> gặp nhất ở cá và động vật thủy sản phải kể tới<br /> polyphenolase từ tôm hùm (Ferer, Koburger,<br /> Simpson, Gleeson, Marshall, 1989) và tôm<br /> (Gallas-Galvan và cộng sự, 1999; Simpson,<br /> Marshall & Otwell, 1988), urease từ gan cá (Kinsella<br /> và cộng sự, 1985), thymidilate kinase từ nhím biển<br /> (Terentyev và cộng sự, 1999) và trymethylamine<br /> oxide demethylase từ cá tuyết và cá bơn<br /> (Lundstrom và cộng sự, 1982). Trong số các<br /> enzyme tự nhiên thu nhận được từ các loài thủy<br /> sản, protease là nhóm quan trọng và được phân<br /> chia thành các endoproteinase và exopeptidase.<br /> Chúng xúc tác các phản ứng thủy phân liên kết<br /> <br /> TS. Nguyễn Lệ Hà: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ, Thành phố Hồ Chí Minh<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 183<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> peptid trong các mạch polypepdide và protein. Theo<br /> Haard (1994), các protease từ cá và động vật thủy<br /> sản có thể phân làm hai nhóm chính là các enzyme<br /> acid và enzyme hoạt động trong môi trường kiềm<br /> tới trung tính. Theo cách phân loại của Hiệp hội<br /> sinh hóa ứng dụng quốc tế, protease trong động vật<br /> thủy sản lại có thể chia làm bốn nhóm cơ bản là<br /> protease acid và aspartic, serin, thiol (hay cystine) và<br /> metalloproteases (Haard, Simpson, 1994)<br /> II. NỘI DUNG<br /> 1. Các protease trong dạ dày cá<br /> Protease trong dạ dày cá và động vật thủy<br /> sản thuộc họ aspartic protease và bao gồm các<br /> loại: pepsin, pepsinogen, chymosin và gastricsin.<br /> Protease từ các nguồn khác nhau có tính chất rất<br /> khác nhau (Han & Shahidi, 1995). Nhìn chung, các<br /> enzyme trong hệ tiêu hóa của động vật thủy sản thể<br /> hiện hoạt tính tốt nhất ở nhiệt độ cao hơn nhiều so<br /> với môi trường chúng sống. Điều này có thể do nhiệt<br /> độ bên trong hệ tiêu hóa thường cao hơn nhiều so<br /> với nhiệt độ môi trường sống bên ngoài (Gildberg,<br /> 1988). Các protease từ nguồn hải sản thường có<br /> các tính chất khá độc đáo như dễ bị biến tính do<br /> nhiệt, có hoạt tính cao ở nhiệt độ thấp và có khả<br /> năng xúc tác và thủy phân protein nguyên thủy<br /> (Simpson & Haard, 1989a).<br /> Pepsin: Pepsin cá thuộc họ aspartic<br /> endopeptidase và là cũng là protease tiêu hóa có<br /> mặt trong dịch vị của động vật trên cạn, chúng có<br /> hoạt tính riêng mạnh hơn so với các động vật thủy<br /> sản thuộc loài có vú (Gildberg & Raa 1983). Chúng<br /> cũng tồn tại ở dạng đồng enzyme (Squires, Haard,<br /> Feltham, 1986). Một số nghiên cứu đã chứng minh<br /> rằng, rất nhiều loại cá có ít nhất hai loại pepsin<br /> khác nhau với pH tối ưu khác nhau và được gọi là<br /> pepsin I và pepsin II (Gildberg, 1988). Người ta đã<br /> tách chiết được pepsin từ lớp màng nhầy dạ dày của<br /> nhiều loài cá nước mặn và nước ngọt khác nhau, kể<br /> cả các loài sống ở vùng nước lạnh và nước ấm. Các<br /> protease hoạt động tốt trong môi trường axit của<br /> động vật thủy sản có pH tối ưu trong khoảng 2,5 - 4,<br /> giá trị thường gặp nhất là 3 và nhiệt độ tối ưu trong<br /> khoảng 30 - 550C với giá trị phổ biến nhất là 370C<br /> (Shahidi & Kamil, 2001).<br /> Chymosin và gastricsin:<br /> Chymosin còn được gọi là rennin, thuộc<br /> protease acid có các tính chất đặc trưng như: thể<br /> hiện hoạt tính proteolytic ổn định ở pH gần 7 (trên<br /> một số cơ chất), đây cũng là đặc tính khác biệt của<br /> enzyme này so với các protease acid khác (Haard<br /> <br /> 184 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Số 3/2013<br /> & Simpson,1994). Chymosin thường có mặt trong<br /> dạ dày múi khế của động vật nhai lại. Tính chất<br /> của chymosin khác nhiều so với pepsin: khả năng<br /> đông tụ protein sữa rất cao, pH tối ưu khi thủy phân<br /> haemoglobin là 2,2 - 3,5; không có khả năng vô<br /> hoạt ribonuclease, thể hiện hoạt tính thấp trên<br /> N-acetyl-1-phenylalanyl-3,5-diiodo-1-tyrosin (Haard<br /> & Simpson, 1994; Shamsuzaman, 1984). Han và<br /> Shahidi (1995) còn thử cố định protease từ dạ dày<br /> hải cẩu và cho biết chúng có khả năng đông tụ sữa<br /> thấp hơn so với protease nguyên thủy.<br /> Gastricsin là các protease aspartyl có tính<br /> chất hóa học và hoạt tính enzyme khá tương đồng<br /> với pepsin (De-Vicchi & Coppes, 1996; SanchezChiang & Ponce, 1981). Sanchez-Chiang và Ponce<br /> (1981) đã tách chiết được hai tiền enzyme của<br /> gastricsin từ dạ dày cá tuyết Merluccius gayi, cả<br /> hai tiền enzyme này đều được hoạt hóa ở pH dưới<br /> 10 và có pH tối ưu là 3,0. Thêm vào đó, các tiền<br /> enzyme này khác xa các protease trong dạ dày của<br /> loài có vú bởi vì chúng có hoạt tính khá ổn định ở<br /> môi trường kiềm và khả năng hoạt động khác biệt<br /> trên các cơ chất protein và cơ chất nhân tạo. Các kết<br /> quả này phù hợp với nhận định của Haard (1986) về<br /> tính chất của protease dạ dày cá tuyết Atlantic.<br /> 2. Các protease từ ruột và gan tụy của cá và<br /> động vật thủy sản<br /> Protease nội tạng các loài cá có xương cứng<br /> thường được tách từ ruột hoặc tuyến tụy (Haard,<br /> 1994; Walsh Wilcox, 1970). Hai dạng protease<br /> serine thu được từ ruột cá là trypsin và chymotrypsin<br /> (Han, 1993), ngoài ra còn có collagenase, elastase<br /> và carboxypeptidase.<br /> Các nghiên cứu về enzyme protease ở hệ tiêu<br /> hóa của nhiều loài cá khác nhau cho thấy rằng,<br /> các protease serine trong ruột cá thể hiện hoạt tính<br /> trong môi trường kiềm tốt hơn so với môi trường<br /> trung tính (Walsh, 1970), kích thước phân tử, thành<br /> phần amino acid và độ nhạy với các chất kìm hãm<br /> của chúng khá tương đồng với protease serine ở<br /> các động vật máu nóng.<br /> Trypsin và chymotrypsin:<br /> Trong các thập niên vừa qua, người ta đã<br /> nghiên cứu nhiều về trypsin và các enzyme tựa<br /> trypsin ở nhiều loài cá sống ở vùng nước lạnh và<br /> nước ấm. Các enzyme này được tinh chế và nghiên<br /> cứu tính chất từ nhiều nguồn khác nhau như cá mòi,<br /> cá ốt vảy nhỏ, cá tuyết Greenland, cá tuyết Atlantic,<br /> cá hồi Atlantic (Shahidi & Kamil, 2001).<br /> Trypsin và các enzyme tựa chymotrypsin có<br /> khối lượng phân tử khoảng 25.000 Da (Cohen<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> & Gertler, 1981). Simpson (1989) đã chỉ ra phân<br /> tử lượng của trypsin ở cá tuyết Atlantic, cá tuyết<br /> Greenland lần lượt là 24.000 và 23.500 Da. Các<br /> trypsin ở nhiều loài cá khác nhau có tính chất ổn<br /> định ở pH kiềm, điều này khác xa so với trypsin ở<br /> các loài có vú ổn định nhất ở điều kiện acid (De<br /> Vecchi & Coppes, 1996; Haard, 1992; Haard và<br /> Simpson, 1994). Tuy nhiên, Haard và Simpson<br /> cũng cho biết rằng, enzyme tựa trypsin thu được<br /> từ cá rô biển xanh cunner ở biển Atlantic lại tỏ<br /> ra bền hơn ở pH 2-4, và điểm này khá giống với<br /> trypsin tách được ở các loài có vú. Tính bền nhiệt của<br /> trypsin cá phụ thuộc vào giống loài và điều kiện<br /> phản ứng (De Vecchi & Coppers, 1996). Simpson<br /> (1984) và Simpson cùng cộng sự (1989) đã nghiên<br /> cứu tính chất động học của trypsin từ ba loài cá<br /> khác nhau và trypsin bò. Kết quả cho thấy, vận tốc<br /> của cả phản ứng esterase và amidase đều cao<br /> hơn đối với trypsin cá. Các tác giả cũng cho biết<br /> năng lượng hoạt hóa Arrhenius đối với trypsin cá<br /> thấp hơn so với trypsin của các loài có vú, họ cho<br /> rằng, điều này là do tính chất ít đáp ứng với sự<br /> thay đổi nhiệt độ của phản ứng.<br /> So với trypsin, các loại chymotrypsin của cá<br /> ít được nghiên cứu hơn nhiều (Haard, 1994). Một<br /> số nghiên cứu đã được thực hiện bao gồm công<br /> trình của Kalac (1978) trên cá ốt vảy nhỏ và cá<br /> trích, của Asgeirson và Bjarnason (1991) trên cá<br /> tuyết Atlantic. Người ta đã tìm ra, chymotrypsin từ<br /> cá tuyết có hoạt tính cao hơn trên cơ chất ester<br /> và amid. Các tác giả giải thích rằng, sự khác nhau<br /> về tính chất động học của trypsin và chymotrypsin<br /> cá tuyết Atlantic so với động vật có vú là do khả<br /> năng thích ứng với môi trường sống ở nhiệt độ<br /> thấp của chúng.<br /> Một số tác giả cũng đã tách chiết và nghiên cứu<br /> trypsin và chymotrypsin từ các loài cá nước ngọt<br /> như cá chép (Cohen & Gertler, 1981) và cá rô phi<br /> lai (El-Shemy, 1997). Trypsin tinh chế được từ cá rô<br /> phi lai có hoạt tính esterase tốt hơn so với amidase<br /> ở pH tối ưu 9 và nhiệt độ tối ưu 40oC. Fong, Chan<br /> và Lav (1998) tinh chế được hai loại chymotrypsin I<br /> và II từ nội tạng cá chép cỏ có độ nhạy trên các chất<br /> kìm hãm giống như chất kìm hãm trypsin đậu nành<br /> và phenylmethylsulphonyl fluoride. Các kết quả này<br /> phù hợp với những phát hiện của Kristjansson và<br /> Nielson (1992) về hai loại chymotrypsin trong ruột<br /> cá hồi.<br /> Ở các loài giáp xác, gan tụy hay ruột là cơ quan<br /> đảm nhiệm chức năng của gan và tụy tạng ở động vật<br /> có vú, là nơi sản sinh ra các protease tiêu hóa (Tsai,<br /> Lu & Chuang,1991). Các protease serine, như trypsin<br /> <br /> Số 3/2013<br /> chẳng hạn, có mặt ở nhiều loại giáp xác và động vật<br /> thân mềm (Garcia-Carreno & Haard, 1993; Kim và<br /> cộng sự, 1992), chymotrypsin thì tìm thấy ở sò điệp<br /> (Le-chevalier và cộng sự, 1995), bào ngư (Groppe<br /> & Morse, 1993) và tôm bạc (Hernandez-Cortes<br /> và cộng sự, 1997). Các protease tiêu hóa này chịu<br /> trách nhiệm chính trong quá trình tự phân giải của<br /> các protein mô cơ sau khi động vật chết, chúng<br /> cũng chịu trách nhiệm gián tiếp trong hiện tượng<br /> biến đen của các loại tôm. Tsai, Chuang và Chuang<br /> (1986) cũng đã chỉ ra rằng, chymotrypsin ở các loài<br /> giáp xác có tính chất xúc tác độc đáo đối với phản<br /> ứng thủy phân các cơ chất nhân tạo nhờ tính đặc<br /> hiệu của chúng.<br /> Collagenase và elastase:<br /> Các collagenase thuộc loại protease serine<br /> khác nhiều so với collagenase mô cơ. Chúng có<br /> khả năng thuỷ phân các phân tử collagen loại I, II<br /> và III, và nói chung có tính chất khá tương tự các<br /> trypsin và chymotrypsin (Haard, 1994). Người ta<br /> đã tinh chế và xác định được tính chất của nhiều<br /> protease serin collagenase ở hệ tiêu hoá của nhiều<br /> loại cá và thuỷ sản khác nhau như cáy (Elsen &<br /> Jeffrey, 1969), tôm càng (Baranowski, Nip & Moy,<br /> 1984), tôm đất (Garcia-Careno và cộng sự, 1994),<br /> cá tuyết Atlantic (Krisjansson và cộng sự, 1995).<br /> Các enzyme này thể hiện hoạt tính cao nhất ở<br /> khoảng pH 6,5-8,0 và hầu như mất hoạt tính ở pH<br /> nhỏ hơn 6,0 (Haard & Simpson, 1994). Zefirova<br /> cũng thông báo rằng, ứng dụng vào thực tế của<br /> các enzyme này thật sự hạn chế bởi vì chúng ít<br /> bền với nhiệt, ngay cả nhiệt độ 40oC cũng có thể<br /> làm chúng vô hoạt. Nhiều nghiên cứu đã xác định<br /> rằng, các protease serin collagenolytic đóng vai trò<br /> quan trọng trong quá trình tự phân mô cơ sau khi<br /> chết của các loài giáp xác (Baranowski và cộng sự,<br /> 1984; Kawamura và cộng sự, 1984).<br /> Elastase trong tụy tạng cũng thuộc về họ<br /> protease serine và có khả năng tiêu hoá elastin<br /> của mô liên kết (Asgeirson & Bjarnason, 1993). Tuy<br /> nhiên, Shotton (1970) lại thông báo rằng, elastase<br /> có khả năng phân giải nhiều loại protein chứ không<br /> phải chỉ elastin nguyên thuỷ. Người ta đã thu nhận<br /> được elastase từ dạ dày nhiều loại cá như cá chép,<br /> cá da trơn, cá tuyết Atlantic và cả từ tụy tạng nhiều<br /> loài cá nước mặn cũng như nước ngọt. Asgeirsson<br /> và Bjarnason (1993) đã quan sát thấy các gốc acid<br /> amin trong elastase cá tuyết có tính kỵ nước hơn so<br /> với elastase của lợn và cho rằng, do sự hiện diện<br /> của các tương tác yếu trong nhân kỵ nước của phân<br /> tử đã làm cho enzyme này dễ dàng thích nghi hoạt<br /> động ở môi trường nhiệt độ thấp.<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 185<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> 3. Các protease trung tính và kiềm trong mô cơ<br /> động vật thủy sản<br /> Các protease nội tại của mô cơ chủ yếu tồn<br /> tại trong các tơ cơ và mạng liên kết cơ phía ngoài<br /> tế bào (Haard, 1994). Trong các sợi cơ, có thể tìm<br /> thấy các enzyme này ở dịch bào và trong chất cơ<br /> hoặc những cơ quan khác của tế bào (Kolodziejska<br /> & Sirorski, 1996). Các protease trong tơ cơ lại có thể<br /> phân loại thành các protease thể men (lysosome),<br /> protease kiềm, trung tính và kim loại (Haard, 1994;<br /> Kolodziejska & Sirorski, 1996).<br /> Các protease lysosome như cathepsin A<br /> (caroxypeptidase A), cathepsin B (caroxypeptidase<br /> B), cathepsin D, H và L đã được thu nhận từ nhiều<br /> loại cá và thuỷ sản khác nhau, người ta cũng xác<br /> định được nhiều tính chất của chúng. Ngoại trừ<br /> cathepsin D, tất cả các protease khác đều thuộc<br /> nhóm protease serin hoặc cystein (thiol) với pH hoạt<br /> động tối ưu ở khoảng kiềm tính. Riêng cathepsin D<br /> lại là protease aspartic và có pH hoạt động tối ưu<br /> ở vùng acid (Haard, 1994, Kolodziejska & Sirorski,<br /> 1996), chúng có thể hoạt động trong môi trường pH<br /> từ 2 đến 7, nhưng tối thích ở pH 4 (Nguyễn Trọng<br /> Cẩn, 2006). Giá trị pH tối ưu của các cathepsin trong<br /> mô cơ cá thấp hơn nhiều so với pH đo được trong<br /> thịt cá, chúng có thể hoạt động trong nồng độ muối<br /> tăng lên tới 5% thì sẽ bị ức chế. Tính hoạt động của<br /> cathepsin trong các loại cơ thịt khác nhau là không<br /> giống nhau, thường ở các bắp cơ hoạt động nhiều<br /> cathepsin hoạt động mạnh hơn ở bắp cơ ít hoạt<br /> động (Nguyễn Trọng Cẩn, 2006). Gildberg (1988)<br /> đã thông báo rằng, lượng cathepsin D trong cơ thịt<br /> cá cao gấp 10 lần so với cơ thịt động vật có vú.<br /> Người ta cho rằng có lẽ hàm lượng enzyme trong<br /> cơ thịt cá cao như vậy là để bù đắp sự giảm hoạt<br /> tính do tác dụng của nhiệt độ thấp ở môi trường<br /> sống. Cho đến hiện tại, có khá nhiều báo cáo về khả<br /> năng phân giải mô cơ của các protease lysosome.<br /> Người ta tin rằng, cathepsin D chịu trách nhiệm<br /> chủ yếu trong phân giải protein mô cơ (Makinodan,<br /> Toyohara, & Ikeda, 1983), các protease cystein như<br /> cathepsin B, H và L cũng góp một phần vai trò trong<br /> quá trình đó nhưng chỉ là thứ yếu vì cathepsin D<br /> khởi đầu sự phân giải các protein trong tế bào nội tại<br /> thành các peptid, sau đó các cathepsin khác mới tác<br /> dụng tiếp tục. Chưa có nhà khoa học nào tách chiết<br /> được cathepsin C từ mô cơ cá, tuy nhiên, Hameed<br /> và Haard (1985) đã thu được enzyme này từ tụy<br /> tạng loại mực có rìa ngắn ở Atlantic, họ cho rằng,<br /> chính độ chịu mặn, hoạt tính exopeptidase của<br /> enzyme này đã ảnh hưởng sâu sắc đến mùi vị thơm<br /> ngon của các sản phẩm lên men.<br /> <br /> 186 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Số 3/2013<br /> Các protease kiềm của cơ thịt cá đã được<br /> nghiên cứu khá nhiều. Các enzyme này thường<br /> tồn tại trong chất cơ của mô thịt hoặc các phần tử<br /> siêu nhỏ gắn vào tơ cơ (Makinodan, Kyaw, & Ikeda,<br /> 1982; Makinodan, Toyohara, & Ikeda, 1983). Các<br /> enzyme này ít, thậm chí không thể hiện hoạt tính<br /> trừ phi phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn<br /> nhiều so với môi trường sống tự nhiên (60 - 650C)<br /> hoặc phải được hoạt hóa nhờ các tác nhân làm biến<br /> tính protein như urea, acid béo hay chất tẩy rửa<br /> (Toyohara và cộng sự, 1987). Gần đây, protease kiềm<br /> được biết đến như loại enzyme chính tham gia vào sự<br /> phá vỡ mạch myosin chuỗi nặng trong gel cá. Surimi<br /> là loại sản phẩm mới được sản xuất từ các loài thủy<br /> sản trong đó enzyme đóng vai trò quan trọng quyết<br /> định chất lượng sản phẩm. Nishimoto và các tác giả<br /> khác (1987) thông báo rằng, gel cá trở nên yếu đi<br /> khi nấu các sản phẩm surimi chính là do hoạt động<br /> của protease kiềm này. Sự phân giải của các protein<br /> tơ cơ như vậy làm giảm độ bền gel xuống. Trong số<br /> hàng loạt protease hiện diện ở mô cơ, endoprotease<br /> cysteine có ảnh hưởng sâu sắc nhất đến cấu trúc<br /> do độ bền nhiệt và khả năng cắt đứt các liên kết<br /> peptid bên trong, tạo ra hai mạch peptid ngắn hơn (An,<br /> Peters, & Seymour, 1996). Cathepsin L là enzyme<br /> chủ yếu quyết định sự “yếu” đi của surimi khi gia<br /> nhiệt. Việc đun nóng các sản phẩm cá ở dạng gel<br /> với nhiệt độ khoảng chừng 600C có thể gây hậu quả<br /> làm mềm quá mức. Kolodziejska và Sirorski (1996)<br /> cho rằng, hiện tượng này quan hệ mật thiết với quá<br /> trình phân giải protein tơ cơ cá (chính là thành phần<br /> quyết định sự tạo gel). Loại protease gây nên tác<br /> dụng làm mềm gel cá không giống nhau và phụ thuộc<br /> giống loài, tuy nhiên, trong phần lớn trường hợp<br /> protease serine đóng vai trò chủ yếu. Kinoshita và<br /> cộng sự (1990) đã xác định được tính chất của bốn loại<br /> protease trung tính chịu trách nhiệm phân giải mạch<br /> myosin và gọi chúng là “protease làm mềm”, đây là<br /> các protease kim loại trung tính.<br /> Trong quá trình tự phân sau khi chết xảy ra ở<br /> mô cơ cá, độ pH sau cùng đạt được thường dao<br /> động trong khoảng giữa 6 và 7. Có nhiều loại<br /> enzyme thích hợp hoạt động ở pH gần trung tính<br /> như calpain, hay “protease làm mềm”. Các enzyme<br /> này được gọi là các protease mô cơ trung tính. Gần<br /> đây, người ta rất chú ý đến loại enzyme được hoạt<br /> hóa bởi canxi có tên là calpain này vì thấy rằng<br /> chúng phân giải các protein ở đường Z của sợi cơ<br /> và giải phóng ra các tơ cơ.<br /> 4. Một số enzyme khác<br /> Một số nhóm enzyme khác ở động vật thủy sản<br /> đã được nghiên cứu có thể kể tới là các enzyme<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> esterase và carbohydrase (bao gồm cả các enzyme<br /> chinolytic là chitinase và lysozyme).<br /> Esterase<br /> Đây là loại enzyme phân giải các mối liên<br /> kết este, loại phân giải cho ra acid hữu cơ gọi là<br /> esterase hữu cơ, phân giải acid vô cơ gọi là<br /> esterase vô cơ. Esterase (lipase) xúc tác thủy phân<br /> chất béo tạo thành glycerin và acid béo tương ứng.<br /> Những động vật thủy sản ăn thức ăn động vật thì<br /> lipase của chúng có nhiều loại esterase hữu cơ, còn<br /> ăn thực vật thì có nhiều loại vô cơ. Người ta đã tìm<br /> thấy esterase hữu cơ trong tụy tạng của tôm càng<br /> Squillaoratoria, trong gan và tụy tạng của mực<br /> Sepia officinalis, bạch tuộc Eledne cierbosa, trong<br /> gan cá chép và cá diếc (Nguyễn, 2006), trong tụy<br /> tạng cá mập (Patton & Nevenzel, 1974), cá hồi đốm<br /> (Tocher & Sargent, 1984). Từ những số liệu đã thu<br /> được về các lipase, người ta thấy rằng, pH thích<br /> hợp nhất của đa số lipase là gần trung tính (pH 7-9)<br /> ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt. Các lipase có<br /> thể hoạt động ở khoảng nhiệt độ rất rộng từ -20 đến<br /> 65oC, nhưng tốt nhất là ở 30 - 450C (Jensen, 1983).<br /> Thời gian gần đây, người ta đặc biệt chú ý đến<br /> dầu cá do khả năng giúp ngăn ngừa các bệnh tim<br /> mạch của nó. Khả năng đặc biệt này có được là do<br /> acid béo không bão hòa ω-3 là EPA, DPA và DHA<br /> có mặt trong dầu cá. Các lipase có khả năng xúc<br /> tác phản ứng ester hóa, phản ứng thủy phân hoặc<br /> trao đổi acid béo giữa các ester (Wanasundara &<br /> Shahidi, 1997). Việc nghiên cứu về các enzyme<br /> lypolytic nguồn gốc thủy sản để xúc tác phản<br /> ứng interesterification của dầu cá để sản xuất<br /> triacylglycerol giàu acid béo không bão hòa ω-3<br /> đang đóng một vai trò quan trọng. Gần đây, người<br /> ta thường dùng lipase từ nguồn vi sinh vật để sản<br /> xuất axit béo không bão hòa giàu ω-3. Tuy nhiên,<br /> các acid béo không bão hòa có mạch dài lại không<br /> phải là cơ chất thích hợp đối với phần lớn lipase<br /> thương mại đang có trên thị trường do tính đặc hiệu<br /> đối với acid béo (Vilhelmsson, 1997). Các lipase từ<br /> ruột cá tuyết Atlantic Gadus morhua cho kết quả đầy<br /> hứa hẹn khi thủy phân các axit béo không bão hòa<br /> thành acid béo mạch ngắn hơn hẳn và thể hiện tính<br /> lựa chọn hoàn toàn khác đối với các acid béo (Lie<br /> & Lambertsen, 1985). Nhiều nhà nghiên cứu khác<br /> cũng đã thử nghiệm thủy phân mỡ hải cẩu và cá<br /> mòi dầu với mục đích nâng cao hàm lượng acid béo<br /> không bão hòa ω-3 ở dạng acylglycerol.<br /> Trong số các esterase vô cơ ở động vật thủy<br /> sản, phosphatase được nghiên cứu nhiều hơn cả.<br /> Phosphatase của động vật thủy sản không xương<br /> sống có hai loại là tính kiềm (hoạt động tốt ở pH<br /> <br /> Số 3/2013<br /> 8,2-9,4) và tính acid (hoạt động tốt ở pH 3-6).<br /> Glucosulphatase và phenylsulphatase cũng là<br /> hai loại có mặt ở nhiều động vật thủy sản, chúng<br /> thường kết hợp với nhau nhưng tỉ lệ giữa chúng<br /> khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc.<br /> Carbohydrase<br /> Enzyme này xúc tác thủy phân các glucid và<br /> glucozit. Loại men này có nhiều trong các động vật<br /> thủy sản ăn thức ăn thực vật (rong, rêu, tảo…).<br /> Các loài nhuyễn thể và hải tảo có nhiều amylase<br /> (glycogenase). α-amylase có nhiều trong tụy tạng,<br /> trong dạ dày tương đối ít. Nhiệt độ và pH hoạt động<br /> tối ưu của enzyme này không giống nhau ở các loài<br /> cá khác nhau nhưng nhìn chung chúng thích hợp<br /> với môi trường trung tính ở khoảng 35 - 450C. Nồng<br /> độ NaCl cũng có ảnh hưởng đến hoạt động của<br /> α-amylase, khi nồng độ NaCl tăng từ 0-10% thì nhiệt<br /> độ thích hợp của men tăng từ 25 - 420C nhưng nếu<br /> vượt qua ngưỡng 10% thì nhiệt độ lại giảm, nhiệt<br /> độ thích hợp cũng giảm theo thời gian kéo dài phản<br /> ứng phân giải. Ví dụ, thời gian phân giải là 3 giờ thì<br /> nhiệt độ thích hợp là 400C, 30 giờ thì là 300C, 90 giờ<br /> là 250C… (Nguyễn Trọng Cẩn, 2006).<br /> Gần đây, người ta đặc biệt chú ý đến các<br /> enzyme chitinolytic. Các enzyme thuộc nhóm này<br /> bao gồm chitinase “thật sự” và lysozyme. Chitinase<br /> “thật sự” lại tiếp tục được phân chia thành chitinase<br /> và chitobiase. Ở các loài nhuyễn thể và giáp xác,<br /> hoạt tính chitinolytic liên quan chủ yếu đến quá trình<br /> lột xác của chúng. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cũng<br /> đã tìm thấy chitinase và chitobiase ở đường tiêu hóa<br /> ruột, dạ dày của một số loài hải sản (Fang và cộng<br /> sự, 1979; Danulat, 1986, Matsumiya,1996), trong<br /> tôm và phế thải chế biến tôm (Koga và cộng sự,<br /> 1990; Suresh & Chandrasekaran, 1998), trong gan<br /> mực (Matsumiya & Mochizuki, 1997) và ở bạch tuộc<br /> (Grisley & Boyle, 1990). Cho đến bây giờ, người<br /> ta vẫn còn tranh cãi nhiều về nguồn gốc của các<br /> chitinase trong hệ tiêu hóa các loài hải sản. Một số<br /> nhà khoa học cho rằng, các enzyme này là enzyme<br /> nội tại do bản thân động vật sinh ra, nhiều người khác<br /> lại giả thuyết chúng do các vi sinh vật trong thức ăn<br /> hoặc do hệ vi sinh vật trong hệ tiêu hóa tạo thành.<br /> Chitinase tìm được ở vi sinh vật, rong biển, cá<br /> và động vật có vú thường có phân tử lượng từ 25<br /> đến 120 kDa (Koga và cộng sự, 1999). Chúng có<br /> điểm đẳng điện trong khoảng khá rộng: từ 3,0 - 10,0<br /> ở tảo và thực vật bậc cao, 4,7 - 9,3 ở động vật thân<br /> mềm, các loài giáp xác và cá, 3,5 - 8,5 ở vi sinh vật<br /> (Flach và cộng sự, 1992; Koga và cộng sự, 1999).<br /> Như vậy, trong các động vật kể trên có cả chitinase<br /> acid và kiềm.<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 187<br /> <br />