Trong công nhiệp, protease có thể thu từ nguồn động vật, thực vật và vi sinh vật nhƣng chủ yếu từ vi sinh vật nhƣ: vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn.
Vi khuẩn
Lƣợng protease sản xuất từ vi khuẩn đƣợc ƣớc tính vào khoảng 500 tấn, chiếm 59% lƣợng enzym đƣợc sử dụng. Protease của động vật hay thực vật chỉ chứa một trong hai loại endopeptidase hoặc exopeptidase, riêng vi khuẩn có khả năng sản sinh ra cả hai loại trên, do đó protease của vi khuẩn có tính đặc hiệu cơ chất cao. Chúng có khả năng thủy phân tới 80% các liên kết peptit trong phân tử protein.
Trong các chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp mạnh protease là Bacillus subtilis, B. mesentericus, B. thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi
Clostridium. Trong đó, B. subtilis có khả năng tổng hợp protease mạnh nhất. Các vi khuẩn thƣờng tổng hợp protease mạnh nhất. Các vi khuẩn thƣờng tổng hợp các protease hoạt động thích hợp ở vùng pH trung tính và kiềm yếu.
Các protease trung tính của vi khuẩn hoạt động ở khoảng pH hẹp (pH 5 – 8) và có khả năng chịu nhiệt thấp. Các protease trung tính tạo ra dịch thủy phân protease thực phẩm ít đắng hơn so với protease động vật. Các protease trung tính có khả năng ái lực cao đối với các amino acid ƣa béo và thơm. Chúng đƣợc sinh ra nhiều hơn bởi B. subtilis, B. mesentericus, B. thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi Clostridium.
Protease của Bacillus ƣa kiềm có điểm đẳng điện bằng 11, khối lƣợng phân tử từ 20.000-30.000. Hoạt động trong khoảng pH rộng 7- 12.[40]
Nấm mốc
Nhiều loại nấm mốc có khả năng tổng hợp một lƣợng lớn protease đƣợc ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm là các chủng: Aspergillus oryzae, A. terricola, A. fumigatus, A. saitoi, Penicillium chysogenum… Các loại nấm mốc này có khả năng
21
tổng hợp cả ba loại protease: acid, kiềm và trung tính. Nấm mốc đen tổng hợp chủ yếu các protease acid, có khả năng thủy phân protein ở pH 2,5 – 3.[40]
Một số nấm mốc khác nhƣ: A. candidatus, P. cameberti, P. roqueforti…cũng có khả năng tổng hợp protease có khả năng đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất Fomat.
Xạ khuẩn
Về phƣơng diện tổng hợp protease, xạ khuẩn đƣợc nghiên cứu ít hơn vi khuẩn và nấm mốc. Tuy nhiên, ngƣời ta cũng đã tìm đƣợc một số chủng có khả năng tổng hợp protease cao nhƣ: Streptomyces grieus, S. fradiae, S. trerimosus...Các chế phẩm protease từ xạ khuẩn đƣợc biết nhiều là pronase (Nhật) đƣợc tách chiết từ S. grieus, enzyme này có đặc tính đặc hiệu rộng, có khả năng thủy phân tới 90% liên kết peptit của nhiều protein thành axit amin. Ở Nga, ngƣời ta cũng tách đƣợc chế phẩm tƣơng tự từ S. grieus có tên là protelin. Từ S. fradiae
cũng có thể tách chiết đƣợc keratinase thủy phân karetin. Ở Mỹ, chế phẩm đƣợc sản xuất có tên là M-Zim dùng trong sản xuất da. Protease từ S. fradiae cũng có hoạt tính elastase cao, do đó chúng đƣợc dùng trong công nghiệp chế biến thịt. Cũng do là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên protease vi sinh vật thƣờng có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thuỷ phân triệt để và đa dạng.[40]
Trên thị trƣờng có rất nhiều loại protease từ vi sinh vật, một số loại enzyme đƣợc sử dụng phổ biến là Flavourzyme, Alcalase, Neutrase, Protamex, Protex.
Flavourzyme là peptidase mang cả hai hoạt tính endoprotease và exoprotease (aminopeptidase), đƣợc sản xuất từ quá trình lên men chìm loài Aspergillus oryzae. Enzyme này hoạt động thủy phân protein trong điều kiện trung tính hoặc axit yếu. Điều kiện hoạt động tối ƣu của Flavourzyme 500L là pH = 5,0 – 7,0, nhiệt độ khoảng 500C. Flavourzyme 500L có hoạt tính 500 LAPU/g. Flavourzyme có thể bị ức chế hoạt động ở 900
C trong 10 phút hoặc 1200C trong 5 giây. Đây là một trong những enzyme khi thủy phân protein thu đƣợc dịch đạm vị không đắng so với các loại enzyme thủy phân nhƣ Neutrase, Alcalase hay Protamex [7][24]
Alcalase 2,4 L (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Denmark) là protease của Bacillus licheniformis với hoạt tính endopeptidase. Alcalase là enzyme thƣơng mại thuộc nhóm serine protease subtilisin A. Hoạt tính của Alcalase 2,4L là 2,4 AU/g, bị ức chế ở pH thấp, điều kiện hoạt động tốt nhất của Alcalase là pH=8, nhiệt độ 50 – 600C.[7][21]
Protamex là protease của Bacillus (Bagsvaerd, Denmark). Enzyme này có hoạt tính endoprotease. Điều kiện hoạt động tối ƣu của Protamex trong khoảng pH = 5,5 – 7,5 ở nhiệt độ 35 – 600C. Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g. Enzyme này cũng bị bất hoạt ở 85oC trong 10 phút và ở pH thấp.[7][21]
Protex 6L là protease tính kiềm đƣợc sản xuất từ vi khuẩn Bacillus licheniformi. Điều kiện hoạt động của Protex 6L là pH= 7 – 10, tối ƣu ở pH = 9,5, ở nhiệt độ 25 – 700
C, tối ƣu ở nhiệt độ 600C. Protex có hoạt tính 580.000 DU/g. Protex 51 FP là protease gồm cả endoprotease và exoprotease đƣợc sản xuất từ nấm mốc Aspergillus oryzae. Điều kiện hoạt động của Protex 51FP là pH = 6 – 9, tối ƣu ở pH = 7,5, ở nhiệt độ 25 – 600C tối ƣu ở 500C, Protex có hoạt tính 400.000 HU/g. Enzyme Protex 51FP bị bất hoạt ở nhiệt độ 900C trong 10 phút hoặc ở nhiệt độ 750
C trong 60 phút.