Những nghiên cứu về enzyme tiêu hóa của tôm hùm

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Đặc điểm sinh học của tôm hùm

1.3. Những nghiên cứu về enzyme tiêu hóa của tôm hùm

17

Protease của tôm cũng như của các loài động vật thuỷ sinh khác là các protease nội bào, nó tập trung nhiều nhất ở cơ quan tiêu hoá, sau đó đến nội tạng và cơ thịt. Đặc biệt ở tôm do đặc điểm hệ tiêu hoá nội tạng nằm ở phần đầu nên hệ enzyme sẽ tập trung nhiều nhất ở phần đầu sau đó đến các cơ quan khác 22.

Có nhiều cách phân loại protease, tùy vào khả năng thuỷ phân khác nhau mà các protease có đặc tính khác nhau. Nhóm enzyme này có tác dụng thuỷ phân protein, có tính đặc hiệu rộng rãi, chúng không chỉ thuỷ phân liên kết peptid mà còn có thể thuỷ phân các liên kết ester và cũng có thể xúc tác cho chuyển về gốc acid amin. Tuy nhiên, mức độ tác dụng khác nhau.

Phần lớn các nhóm enzyme thuộc protease của tôm thường có tính chất chung của một enzyme. Chúng hòa tan được trong nước, dung dịch nước muối sinh lý, đệm phosphate trung tính, đệm Tris-HCl và một số dung môi hữu cơ nên dựa vào những đặc tính này để tách chiết chúng. Bị kết tủa thuận nghịch bởi một số muối trung hòa sulfate amonium, ethanol, acetone… để thu nhận chế phẩm enzyme. Hoạt tính của enzyme có thể tăng hoặc giảm dưới tác dụng của các chất hoạt hóa hay ức chế. Độ hoạt động của enzyme chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố: nhiệt độ, pH môi trường 117.

Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Thị Trân Châu về protease đầu tôm biển cho thấy các enzyme tiêu hoá protein là các enzyme hoạt động mạnh trong môi trường kiềm. Tuy nhiên, protease của tôm sú thể hiện hoạt tính cao ở môi trường gần trung tính. Khả năng hoạt động của các enzyme tiêu hoá protein khác nhau tuỳ theo loài. Bằng cách đánh giá khả năng phân giải casein, người ta xác định được hoạt tính của emzyme protease ở tôm càng xanh (M. rosenbergii) và tôm đất (Metapenaeus ensis) thấp hơn ở tôm P. pencillatus, tôm sú (P.

monodon) và tôm he Nhật Bản (M. japonicus) 4.

Perera và ctv trong nghiên cứu đánh giá tương quan thức ăn khác nhau và hoạt tính protease trên tôm hùm gai vùng Caribe Panulirus argus cho rằng hoạt tính protease tăng lên khi thức ăn tôm hùm là mực 101. Khi nghiên cứu thay đổi hoạt tính enzyme tiêu hóa tôm hùm P. argus ở giai đoạn sinh trưởng khác

18

nhau, đặc biệt là giai đoạn lột xác Perera và ctv đã chỉ ra rằng hoạt tính của trypsin và amylase phụ thuộc vào kích cỡ tôm hùm 102.

Enzyme amylase

Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước 5.

Có 6 loại enzyme được xếp vào hai nhóm: Endoamylase (enzyme nội bào) và exoamylase (enzyme ngoại bào). Endoamylase gồm có α-amylase và nhóm enzyme khử nhánh. Nhóm enzyme khử nhánh này được chia thành 2 loại:

Khử trực tiếp là Pullulanase (hay α-dextrin 6-glucosidase); khử gián tiếp là Transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) và maylo-1,6-glucosidase. Các enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide.

Exoamylase gồm có β-amylase và γ-amylase. Đây là những enzyme thủy phân tinh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide. α-amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần amino acid khác nhau, mỗi loại α-amylase có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng 18.

α-amylase (1,4-α-glucan-glucanhydrolase), có khả năng phân cách các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phần tử cơ chất (tinh bột hoặc glycogen) một cách ngẫu nhiên. Dưới tác dụng của α-amylase, tinh bột có thể chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường α-amylase chỉ thủy phân tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine và một ít maltose. Khả năng dextrin hóa cao của α-amylase là tính chất đặc trưng của nó. Vì vậy, người ta thường gọi loại amylase này là amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa 127.

Đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện về protease trong hệ enzyme tiêu hóa của tôm nhưng vẫn có ít hiểu biết về carbonhydratase. Những carbohydratase ở tôm bao gồm α-amylase, maltase, chitinase, laminarinase và cellulase 30, 67, 99, 120. Carbohydrate chiếm ít nhất khoảng 25-35%

thức ăn thương mại cho tôm 100.

19

Nghiên cứu enzyme tiêu hóa carbohydrate và protein kèm với thực nghiệm về sự sinh trưởng có ích trong việc khám phá tiêu hóa carbohydrate và tỷ lệ hợp lý giữa hai thành phần này trong thức ăn 48. Nhiều loại giáp xác có khả năng thích nghi bằng việc sản xuất ra enzyme tiêu hóa để phù hợp với thay đổi thức ăn trong thời gian dài 40, 68. Thay đổi về hoạt tính enzyme tiêu hóa dưới các khẩu phần thức ăn khác nhau chưa được xác định trên tôm hùm. Tuy nhiên có những bằng chứng thực tế gần đây về sự thay đổi α - amylase thích nghi với thức ăn tự nhiên và thức ăn nhân tạo trên tôm hùm giống J. edwardsii

112. Điều này chứng tỏ rằng sử dụng enzyme tiêu hóa như là công cụ để quyết định chất lượng dinh dưỡng của thành phần then chốt thức ăn có tiềm năng với tôm hùm gai 113. Sự lắng đọng glycogen trong tuyến tiêu hóa là chỉ số khác về tiêu hóa carbohydrate và hấp thụ của giáp xác và cũng được sử dụng thành công ở tôm hùm gai J. edwardsii 104.

Enzyme lipase

Lipase (triacylglycerol acylhydrolase, EC 3.1.1.3): là enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân triacylglycerol (dầu thực vật, mỡ động vật) tạo thành glixerin và axit béo tương ứng. Lipase xúc tác phản ứng thuỷ phân lần lượt từng liên kết α-ester trong phân tử chứ không phải cắt đứt cả 3 liên kết ester cùng lúc.

Có hoạt tính mạnh đối với cơ chất không tan trong nước, thể hiện hoạt tính bề mặt. Hoạt động mạnh trong hệ nhũ hóa, đặc biệt là hệ nhũ đảo (nước trong dầu).

Hoạt tính lipase ở giáp xác đã được nghiên cứu trong giai đoạn đói trên tôm hùm J. edwardsii, những nghiên cứu khác chỉ ra rằng những cầu nối thiếu và thừa dinh dưỡng với nước cảm ứng sự thay đổi hoạt tính lipase trên tôm thẻ chân trắng L. vannamei 79, 94. Tuy nhiên, những kết quả này chưa thuyết phục bởi hoạt tính lipase thường lẫn với hoạt tính của esterase khi sử dụng cơ chất không đặc hiệu.

Lipase trong tuyến tiêu hóa đang được nghiên cứu trên tôm hùm P. argus, tôm M. borelli, tôm sú P. monodon và tôm P. setiferus 52, 65, 90, 102,

20

114. Những nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào các vấn đề sinh hóa của enzyme lipase.

Tóm lại, mặc dù đã có một số nghiên cứu về thành phần và hoạt tính của enzyme tiêu hóa thức ăn cho tôm cá nói chung được thực hiện trên thế giới, các nghiên cứu này ở Việt Nam, đặc biệt là trên tôm hùm chưa hề được đề cập.

Trong khi đó, việc nghiên cứu thành phần và hoạt tính enzyme tiêu hóa thức ăn của tôm hùm liên quan chặt chẽ đến hiệu quả sử dụng các loại thức ăn sản xuất.

Do đó, nghiên cứu về thành phần, hoạt tính, các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của hai enzyme cơ bản là protease và lipase trên tôm hùm bông và tôm hùm xanh có ý nghĩa lớn góp phần hoàn thiện công nghệ sản xuất thức ăn viên cho tôm hùm bông và tôm hùm xanh ở nước ta.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme tiêu hóa tôm hùm Ở Việt Nam chưa có nghiên cứu cụ thể về enzyme hệ tiêu hóa tôm hùm, các thí nghiệm sự phụ thuộc hoạt tính enzyme vào nhiệt độ và pH chủ yếu mô phỏng và cải tiến trên các nghiên cứu về tôm biển và tôm sú.

Theo nghiên cứu của Nguyễn Lệ Hà và ctv protease tôm sú thể hiện hoạt tính tốt ở vùng nhiệt độ cao 47-67oC, đạt giá trị tối đa ở 62oC. Việc tiếp tục tăng nhiệt độ lên cao nữa có tác dụng làm giảm hoạt tính của protease nhanh và gần như bị vô hoạt tại 87oC 11. Nhiê ̣t đô ̣ tối thích của protease từ nội tạng và đầu tôm sú 62oC thấp hơn so với protease từ nô ̣i ta ̣ng tôm P. orientalis là 70oC và cao hơn so với tôm P. kerathurus và P. japonicus là 50oC 57, 98. So với tôm sú P. monodon của Đài Loan với nhiệt độ tối thích là 55 và 65oC và tôm bộp, tôm rảo đánh bắt từ biển hoạt động thích hợp nhất ở 55o và 60oC, tôm sú Việt Nam chỉ thể hiện hoạt tính tối đa ở một nhiệt độ là 62oC 11, 78. Protease trong tôm sú nuôi cũng có nhiệt độ tối thích cao hơn so với của protease thịt tôm là 50oC theo công bố của Nguyễn Việt Dũng điều này cho thấy hệ protease trong nội tạng và thịt tôm không giống nhau 10. Protease nôi tạng cá thu, cá ngừ và gan mực ống đánh bắt ở biển Việt Nam cũng có nhiệt độ tối thích khá cao là 55oC 23.

21

Cũng theo nghiên cứu của Nguyễn Lệ Hà thì protease từ nô ̣i ta ̣ng và đầu tôm đều thể hiê ̣n hoa ̣t tính rất yếu ở vùng axit pH từ 1 - 5, tăng nhanh ở pH 6 trở lên, đa ̣t cực đa ̣i tại pH 7,5 rồi giảm nhanh khi pH tăng trong vùng kiềm 11. So với nghiên cứ u của Oh và ctv về tính chất của protease từ nô ̣i ta ̣ng tôm P.

orientalis hoa ̣t đô ̣ng tốt trong môi trường pH 6 - 9 thì protease nội tạng tôm sú P. monodon có điểm tương đồng 98. Kết quả của nghiên cứu này có sự khác biệt so với công trình của tác giả Phạm Thị Trân Châu và ctv: pH tối ưu protease từ đầu tôm biển là pH 8,5 4. Nghiên cứu của Nguyễn Việt Dũng về protease cơ thịt tôm sú cho thấy enzyme này hoạt động tốt nhất ở pH 6,6 hơi thấp hơn so với pH tối ưu của protease từ nội tạng tôm 10. Trong khi đó nghiên cứu của tác giả Nguyễn Tiến Lực, protease xoang tiêu hóa tôm sú có hoạt tính trong vùng pH từ 6,5 - 9,0 và đạt giá trị cực đại ở 8,0 17.