CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.5. Quá trình thủy phân cá
Là quá trình tác dụng của hệ enzyme protease trong bản thân cá hoặc bên ngoài tác động vào thủy phân thịt cá từ dạng protein qua các dạng trung gian như pepton, polypeptide, peptide và cuối cùng là acid amin.
Hình 1.4. Quá trình thủy phân cá.
Nguồn: http://acc-biotech.com Bên cạnh quá trình thủy phân protein là chủ yếu còn có sự thủy phân của đường và chất béo... thành các acid hữu cơ, rượu...
Quá trình thủy phân protein trong thịt cá chủ yếu là do enzyme tác dụng nhưng cũng có thể có sự tham gia của vi sinh vật. Những vi sinh vật hữu ích tiết ra protease thúc đẩy cho quá trình thủy phân nhưng các vi sinh vật gây thối thì có tác dụng làm rữa nát thịt cá có khi ở ngay giai đoạn đầu hay trong quá trình chế biến.
Enzyme phân giải
Chuyển amin và phân giải carbon
Khử amin Trực tiếp sử dụng
trong quá trình sinh tổng hợp protein peptidase
Protein ngoại bào Protein
Polipeptide
Oligopeptide Acid amin
Các acid amin nội bào
Khử amin và phân giải mạch carbon
Quá trình thủy phân tiếp tục là quá trình thối rữa do vi sinh vật gây thối thủy phân acid amin thành các chất cấp thấp như: indol, phenol và các loại acid có đạm và acid béo thủy phân thành H2S, NH3, CO2,... (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990).
1.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá.
Ảnh hưởng của pH.
pH có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng của protease. Enzyme có pH tối thích khác nhau nếu chúng có nguồn gốc khác nhau. Nói chung, pH tối thích đa số enzyme nằm trong vùng acid yếu, kiềm yếu hoặc trung tính. Protease acid có pH tối thích 4,0 - 5,5. Protease kiềm có pH tối thích từ 9,0 - 11 trong khi pH tối thích của protease trung tính là 5,5 - 7,2 (Phạm Thị Hải Ân, 2011).
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân.
Thời gian thủy phân là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến chất lượng của kết quả thủy phân. Quá trình thủy phân nhiều giờ sẽ gây giảm số lượng peptide và acid amin (Pigott và Tucker, 1990).
Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu.
Thủy phân hai loại cá gồm cá béo và cá không béo có nhiều mỡ và không mỡ bằng enzyme thủy phân là papain được bổ sung 5% so với lượng cá. Kết quả là các loại cá không hoặc ít béo đã cho hàm lượng protein trong nước bổi cao hơn so với cá có mỡ và khi chế biến thì mỡ thường nổi lên trên (Nguyễn Đình Khôi, 2003 trích trong Mackie, 1982).
Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/cơ chất.
Tốc độ phản ứng của protease tỉ lệ thuận với nồng độ phức chất trung gian.
Nồng độ enzyme/cơ chất càng cao, tốc độ phản ứng càng lớn. Khi toàn bộ lượng enzyme trong phản ứng đều tham gia vào phức enzyme/cơ chất, tốc độ sẽ đạt cực đại. Trong điều kiện thừa cơ chất, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ enzyme, khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng cũng tăng. Tuy nhiên, khi nồng độ enzyme bão hòa với nồng độ cơ chất thì dù có tăng nồng độ enzyme lên thì tốc độ phản ứng vẫn không thay đổi (Phạm Thị Hải Ân, 2011).
Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Theo quy luật của các phản ứng hóa học thông thường, tốc độ phản ứng enzyme càng tăng khi tăng nhiệt độ. Do enzyme có bản chất là protein nên khi tăng nhiệt độ tới một giới hạn nào đó thì tốc độ phản ứng enzyme sẽ giảm do sự biến tính của protein. Tại giá trị mà nhiệt độ tương ứng với tốc độ phản ứng cực đại gọi là nhiệt độ tối thích. Nhiệt độ mà tại đó enzyme bị mất hoàn toàn hoạt tính gọi là nhiệt độ tới hạn. Nhiệt độ quá thấp cũng làm giảm hoạt tính của enzyme nhưng không làm biến tính enzyme, vì vậy khi đưa nhiệt độ trở lại điều kiện thích hợp thì hoạt tính của enzyme lại được phục hồi. Các enzyme mang hoạt tính proteolytic có nguồn gốc khác nhau thì khác nhau về nhiệt độ tối thích (Phạm Thị Hải Ân, 2011).
Ảnh hưởng của các chất kìm hãm và các chất hoạt hóa.
Hoạt động của một số enzyme mang hoạt tính proteolytic phụ thuộc vào sự có mặt của các ion kim loại và một số hợp chất khác. Trong đó, một số chất có tác dụng làm tăng tính hoạt động, số khác lại có tác dụng kìm hãm hoạt động của các enzyme (Phạm Thị Hải Ân, 2011).
Ảnh hưởng của lượng nước bổ sung vào hỗn hợp enzyme/cơ chất.
Nước không những là môi trường để khuếch tán hỗn hợp enzyme/cơ chất mà còn là tác nhân tham gia vào phản ứng. Nước không những ảnh hưởng đến vận tốc mà còn ảnh hưởng đến chiều hướng của phản ứng thủy phân từ enzyme (Phạm Thị Hải Ân, 2011).
Nhờ có nước bổ sung thêm vào hỗn hợp enzyme/cơ chất, enzyme protease chuyển protein thành các thể trung gian như pepton, polypeptide đến các dạng acid amin (Phạm Thị Hải Ân, 2011).
Thông thường, các enzyme protease hoạt động mạnh trong điều kiện muối nhạt.
Ngoài ra, nước còn làm cho nhiệt độ phân phối đều nguyên liệu làm chúng mau nát (Lương Hữu Đồng, 1975). Bổ sung thêm nước tạo môi trường lỏng giúp cho enzyme và vi sinh vật tốt hỗ trợ quá trình thủy phân hoạt động được dễ dàng, làm cho tế bào thịt cá được thủy phân nhanh chóng và dễ dàng.
Lượng nước cho vào nếu ít quá thì tác dụng thủy phân của enzyme kém nhưng nếu nhiều quá thì không khống chế được quá trình thối rữa gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Lượng nước bổ sung vào tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu, thông thường từ 20 - 30% có khi tới 40 - 200% so với nguyên liệu là cá (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990).
Theo Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013) tỷ lệ cá : nước tối ưu nhất được sử dụng trong suốt quá trình nghiên cứu thủy phân phụ phẩm cá Tra bằng enzyme Alcalase làm phân bón cho một số loại rau trong nhà màng là tỷ lệ 1 : 1.
Ảnh hưởng của vi khuẩn.
Mật số vi khuẩn khác nhau sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân. Mật số vi khuẩn cao sẽ thúc đẩy tốc độ thủy phân cơ chất nhanh hơn. Khi mới đưa vào môi trường thủy phân, đây là giai đoạn vi khuẩn làm quen với môi trường và chuẩn bị cho sự tăng trưởng, hoạt động vượt bậc sau đó. Khi đã quen với môi trường mới, vi khuẩn bắt đầu nhân mật số lên với tốc độ rất nhanh theo cấp số nhân. Đến một lúc nào đó mật số vi khuẩn không tăng thêm mà giữ ổn định ở một mức trong thời gian nhất định (Phan Thiên Tùng, 2006 trích trong Nguyễn Hữu Thanh và Nguyễn Thị Thanh Xuân, 2003).
Ảnh hưởng diện tích tiếp xúc
Khi thời gian thủy phân bằng enzyme, yếu tố quan trọng để thúc đẩy quá trình thủy phân là diện tích tiếp xúc. Để tạo điều kiện tốt hơn cho sự thủy phân của enzyme làm tăng khả năng tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất, muốn vậy phải làm nhỏ kích thước cơ chất là phế liệu cá trước khi thủy phân (Nguyễn Xuân Dung, 2006).