protease [10] [11] [15]
Enzym là chất xúc tác sinh học có bản chất protein, xúc tác cho các phản ứng bên trong và ngoài cơ thể. Hoạt động của enzym phụ thuộc chặt chẽ vào nhiều yếu tố khác nhau như: nhiệt độ, pH môi trường, nồng độ enzym và cơ chất, chất ức chế, chất hoạt hóa…Tất cả các yếu tố trên nếu thích hợp thì vận tốc phản ứng do enzym sẽ là tối đa.
*Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính chất của enzym. Nhiệt độ cao làm biến tính không thuận nghịch enzym. Nhiệt độ thấp làm biến tính thuận nghịch enzym, tức là khi đưa enzym từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ bình thường, thì enzym sẽ phục hồi khả năng xúc tác của mình nên người ta thường bảo quản enzym ở nhiệt độ thấp. Giá trị nhiệt độ mà enzym bắt đầu mất hoạt tính gọi là nhiệt độ tới hạn. Giá trị nhiệt độ mà enzym thể hiện cao nhất khả năng xúc tác gọi là nhiệt độ tối thích.
Cùng một enzym nhưng lấy từ các nguồn khác nhau thì vùng nhiệt độ tối thích cũng khác nhau.
*Ảnh hưởng của pH môi trường.
Enzyme rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH. Mỗi enzyme chỉ hoạt động ở một vùng pH nhất định gọi là pH tối thích. pH tối thích của đa số enzyme nằm trong vùng trung tính, axit yếu hoặc kiềm yếu, chỉ rất ít enzyme hoạt động mạnh trong vùng axit hay kiềm. Phế liệu tôm có thể bị thủy phân bởi enzyme protease có sẵn trong đầu tôm vì thế chúng ta phải chọn enzyme nào đóng vai trò là enzyme chính xúc tác cho quá trình thủy phân để tạo môi trường có pH thích hợp cho nó hoạt động và hạn chếảnh hưởng của các enzyme khác.
Tại pH tối thích thì enzym lẫn cơ chất đạt đến trạng thái ion hóa thích hợp nhất khiến cho chúng dễ dàng kết hợp với nhau nên vận tốc phản ứng tăng lên.
* Ảnh hưởng của chất kìm hãm.
Chất kìm hãm là những chất làm giảm khả năng xúc tác của enzyme, có khi làm cho enzyme vô hoạt. Những chất kìm hãm thường là những chất hữu cơ phân tử nhỏ, các ion lạ, đặc biệt là các ion kim loại nặng rất độc với enzyme (Cu2+, Hg2+, Cd2+,…)
*Ảnh hưởng của chất kích hoạt.
Chất kích hoạt là những chất có khả năng làm tăng hiệu lực xúc tác của enzyme hoặc chuyển enzyme từ trạng thái không hoạt động sang trạng thái hoạt động. Mỗi enzyme đòi hỏi cho mình chất hoạt hóa riêng.
Vai trò của chất hoạt hóa:
Phục hồi một số nhóm chức hoạt động yếu hoặc không hoạt động thành hoạt động. Các chất hoạt hóa có khả năng cắt đứt 1 vài đoạn peptid đang kìm hãm sự hình thành trung tâm hoạt động của enzyme. Chất kích hoạt có thể là ion kim loại kiềm: Ba2+, Ca2+, Cl-, Br-, I-… những ion này có vai trò làm cầu nối giữa enzyme với cơ chất, tăng diện tích tiếp xúc giữ enzyme với cơ chất, ổn định cấu trúc không gian cần cho sự xúc tác.
* Ảnh hưởng của nồng độ enzyme:
Trong điều kiện thừa cơ chất, nếu càng tăng nồng độ enzyme protease thì quá trình thủy phân xảy ra càng mãnh liệt. Khi nồng độ enzyme bão hòa với nồng độ cơ chất, dù tăng nồng độ enzyme bao nhiêu đi nữa vận tốc của quá trình thủy phân rất ít thay đổi.
* Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất:
Khi enzyme protease kết hợp với cơ chất là phế liệu tôm, sẽ tạo thành phức trung gian enzyme và cơ chất. Phức chất này sẽ kéo căng liên kết peptid, chuyển hóa thành sản phẩm dịch đạm và giải phóng enzyme. Quá trình này cứ tiếp tục xảy ra đến khi cơ chất hết, nếu nồng độ cơ chất thích hợp với lượng enzyme sẽ làm cho quá trình thủy phân diễn ra đều đặn, nhanh chóng.
*Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc:
Khi thủy phân diện tích tiếp xúc giữa enzyme protease và phế liệu tôm cũng ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ thủy phân. Để tạo điều kiện cho enzyme protease hoạt động tốt người ta thường xay nhỏ phế liệu tôm. Khi diện tích tiếp xúc giữa enzyme protease với protein càng lớn thì quá trình thủy phân càng dễ dàng và ngược lại.
* Ảnh hưởng của thời gian:
Thời gian thủy phân kéo dài hay rút ngắn đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thủy phân và chất lượng của sản phẩm. Thời gian tác dụng kéo dài thì enzyme có điều kiện để cắt mạch triệt để, dẫn đến sự biến đổi sâu sắc của cơ chất. Nhưng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm sản sinh ra nhiều sản phẩm cấp thấp như: NH3, H2S, indol, scaptol, …đồng thời khi kéo dài hiệu quả kinh tế kém. Khi rút ngắn thời gian thủy phân, sự thủy phân protein chưa triệt để dẫn tới hiệu suất thủy phân kém, gây lãng phí nguyên liệu và gây khó khăn cho khâu lọc rửa để thu dịch protein.
* Độ tươi của nguyên liệu:
Độ tươi của phế liệu tôm có vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng của sản phẩm protein thu hồi từ quá trình thủy phân và chitin. Độ tươi của phế liệu tôm giảm thì làm giảm chất lượng của bột protein do có sự phân hủy protein trong đầu tôm tạo thành những sản phẩm cấp thấp như: indol, scaptol, NH3, H2S …gây ra mùi khó chịu cho sản phẩm.
* Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung vào hỗn hợp thủy phân:
Nước là yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến phản ứng thủy phân. Nó có khả năng điều chỉnh phản ứng thủy phân, bởi lẽ nước là môi trường tăng cường quá trình phân cắt các liên kết nhị dương, là môi trường khuyếch tán enzyme và cơ chất tạo điều kiện cho tốc độ phản ứng xảy ra. Do vậy quá trình thủy phân nguyên liệu đầu tôm nếu ta bổ sung nước với tỷ lệ thấp sẽ hạn chế được hoạt động của vi sinh vật nhưng đồng thời ức chế hoạt động của enzyme làm giảm hiệu suất thủy phân. Nhưng nếu bổ sung nước với tỷ lệ quá cao, vi sinh vật hoạt động và phát triển phân hủy sản phẩm thành các sản phẩm thứ cấp. Vì vậy, ta phải xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân.