Tiến hành 7 mẫu thủy phân bằng Alcalase với tỷ lệ enzyme bổ sung khác nhau: 0; 1/3000; 1/1500; 1/1000; 2/1500; 2/1000, 3/1000 (v/w) so với nguyên liệu. Trong đĩ mẫu 1: khơng bổ sung enzyme, mẫu 2: bổ sung 1/3000, mẫu 3: bổ sung 1/1500, mẫu 4: bổ sung 1/1000, mẫu 5: bổ sung 2/1500, mẫu 6: bổ sung 2/1000, mẫu 7: bổ sung 3/1000. Tất cả các mẫu thủy phân đều tiến hành ở nhiệt độ 55oC, pH 8,5 với tỷ lệ nước so với nguyên liệu là 1/1 (v/w), mỗi mẫu thủy phân đều chứa 200 g vỏ đầu tơm. Sau 8 giờ lấy mẫu phân tích hàm lượng protein. Kết quả được thể hiện ở phụ lục 5 và hình 3.1.
65 70 75 80 85 90 0 1/3000 1/1500 1/1000 2/1500 2/1000 3/1000 Tỷ lệ enzyme/nguyên liệu (v/w) Protein tách đư ợc so với ban đầu (% )
Hình 3.1. Biểu đồ biểu thị khả năng tách protein của enzyme Alcalase phụ thuộc vào tỷ lệ enzyme/nguyên liệu (v/w)
Các dẫn liệu khoa học đều khẳng định: Trong phản ứng thủy phân do enzyme xúc tác, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như tỷ lệ enzyme/nguyên liệu, pH, nhiệt độ, thời gian…Trong đĩ tỷ lệ enzyme/nguyên liệu cĩ ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ phản ứng. Khi tỷ lệ enzyme/nguyên liệu càng tăng thì phản ứng thuỷ phân cắt đứt liên kết trong phân tử protein xảy ra càng mạnh. Các phân tử protein bị thuỷ phân thành các thành phần như polypeptid, peptid, amino acid…hồ tan vào dung dịch.
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng tỷ lệ enzyme bổ sung vào phế liệu tơm trong khoảng từ 1/3000÷3/1000 thì hiệu suất thủy phân protein tăng lên rõ rệt. Ban đầu khi chưa bổ sung thêm enzyme bên ngồi vào thì quá trình thủy phân protein vẫn diễn ra dưới tác dụng của hệ protease nội tại. Cụ thể, ở mẫu đối chứng hàm lượng protein tách được sau 8 giờ là 73,6%. Khi càng tăng tỷ lệ enzyme thì hàm lượng protein tách được càng nhiều do lúc này enzyme tương tác lên các liên kết nhị dương và làm thay đổi các liên kết thủy phân trong phân tử cơ chất, làm cho các liên kết này bị suy yếu và dễ dàng cắt mạch chuỗi peptid triệt để hơn, hình thành nhiều phân tử
nhỏ hơn. Theo Alder – Nissen, các nhĩm amino tự do (- NH2) hình thành trong quá trình thủy phân cĩ thể phản ứng trực tiếp với protein để thủy phân các liên kết peptid. Phản ứng này cũng được xem như sự vận chuyển các peptid sinh ra anion R-COO- và cation R-NH3+. Vì vậy các amino tự do cùng hỗ trợ cho sự cắt mạch protein [18]. Ở tỷ lệ 3/1000 hàm lượng protein tách được là 85,2% so với ban đầu và cao hơn so với mẫu đối chứng là 12% ở cùng điều kiện thủy phân. Tại tỷ lệ 3/1000 cho hiệu suất tách protein cao nhất là 85,2% nhưng so với hiệu suất tách protein ở tỷ lệ 2/1000 là 84,6% khơng cao hơn nhiều. Trong khi đĩ enzyme Alcalase lại cĩ giá thành rất đắt từ đĩ kéo theo giá thành sản phẩm đắt theo. Do đĩ tỷ lệ enzyme/nguyên liệu 3/1000 là khơng khả quan, nên chọn tỷ lệ enzyme/nguyên liệu 2/1000 là thích hợp nhất. Kết quả nghiên cứu cho thấy mặc dù dùng nồng độ enzyme thấp hơn 15 lần so với nghiên cứu của Holanda và Netto (2006) [32] nhưng hàm lượng protein cịn lại sau quá trình thủy phân thấp hơn 7% so với 9,06%. Nhưng theo nghiên cứu của Synowiecki và Al- Khateeb (2000) [42], hàm lượng protein cịn lại trong chitin chỉ cĩ 4,45% khi thủy phân phế liệu tơm Crangon crangon tại DH 30% nồng độ 20 AU/kg. Khi so sánh với các nghiên cứu đi trước, kết quả thu được cĩ sự khác biệt, đây cĩ thể là do đối tượng nghiên cứu và phương pháp xử lý mẫu khác nhau. Để làm sáng tỏ điều này chúng tơi đã tiến hành nghiên cứu hàm lượng protein tách được sau quá trình xay nghiền. Hàm lượng protein trước khi xay nghiền là 45,3%, sau khi xay nghiền là 32,5%. Như vậy, khi phế liệu tơm được xay nghiền do tác dụng của lực cơ học làm cho các phân tử protein bị cắt mạch và khuyếch tán ra khỏi liên kết với phức hợp chitin–calci carbonat, bên cạnh đĩ cịn làm tăng diện tích tiếp xúc enzyme protease với cơ chất protein dẫn đến hàm lượng protein tách được nhiều. Tuy nhiên, quá trình xay nghiền kết hợp với quá trình thủy phân enzyme khơng thể loại bỏ hết protein trong phế liệu tơm vì theo như No và cộng sự năm 1989 [37], protein cĩ liên kết cùng hĩa trị với chitin, hình thành một phức hợp ổn định, do đĩ khơng thể tách hết protein trong quá trình xử lý thu chitin.
Như vậy, tỷ lệ enzyme/nguyên liệu tối ưu được chọn cho các thí nghiệm tiếp theo là 2/1000.