Trên thế giới, sản phẩm thủy phân đã biết đến từ khá lâu, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu công bố về việc sử dụng enzyme để thủy phân protein của sinh vật biển. Sau đây là một số công trình có liên quan đến đề tài:
Các nhà khoa học đã nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn cá tạp, cá kém giá trị kinh tế bằng cách sử dụng đơn lẻ một loại enzyme protease thƣơng mại thủy phân protein cá, thu hồi dịch đạm với các mục đích khác nhau.
Thu hồi peptide có khả năng chống oxy hóa, Rajaram và Nazeer (2010) nghiên cứu thủy phân cá nhồng bởi Pepsin [81]; Thiansilakul (2006) nghiên cứu thủy phân cá nục sồ bởi Alcalase và Flavourzyme. Ở cùng chế độ hoạt động là nhiệt độ thủy phân (to) = 50oC, pH = 7, thời gian thủy phân (tg) = 1 giờ, kết quả cho thấy peptide thu đƣợc từ mẫu sử dụng Flavourzyme có khả năng chống oxy hóa mạnh hơn mẫu sử dụng Alcalase [91].
Mục đích nghiên cứu thu hồi dịch đạm có độ thủy phân (DH) cao, Shamloo và cộng sự (2012) nghiên cứu thủy phân cá rô phi bởi Protamex, Alcalase và Flavourzyme. Kết quả cho thấy, ở chế độ thủy phân của Protamex (to = 50oC; pH = 7,5; tg = 5 giờ), Alcalase (to = 60oC; pH = 8; tg = 5 giờ), Flavouzyme (to = 55oC; pH = 7; tg = 5 giờ), thu đƣợc dịch đạm có DH lần lƣợt là 23,3%; 20,1%; 11,3% [77].
Cùng một đối tƣợng thủy phân, cụ thể là cá nục sồ nhƣng sử dụng các loại enzyme thƣơng mại xúc tác khác nhau thì hiệu quả thủy phân cũng khác nhau. Chun và cộng sự (2006) sử dụng Flavourzyme để thủy phân cá nục sồ với chế độ hoạt động của enzyme (to = 55oC, pH = 7, tg = 6 giờ), thu đƣợc dịch đạm thủy phân có DH và hiệu suất thu hồi (HSTH) lần lƣợt là 41,8%; 83,26% [49]; còn Anfeng và cộng sự (2009) nghiên cứu thủy phân cá nục sồ bằng Neutral protease, với các thông số tối ƣu
cho hoạt động của enzyme là to
= 50oC, pH = 7, tg = 10 giờ, tỷ lệ enzyme so với cơ chất (E/S) = 3260 U/g protein, thu đƣợc dịch đạm thủy phân có DH = 46,20%, HSTH = 92,40%, tổng nitơ bazơ bay hơi (TVB-N) = 0,047 mg/ml [44].
Bên cạnh ứng dụng protease thủy phân cá tạp, cá kém giá trị kinh tế, các nhà khoa học cũng mở rộng nghiên cứu của mình vào thủy phân phế liệu thủy sản bởi protease thƣơng mại. Trong các đề tài đã công bố, có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng Alcalase làm chất xúc tác cho quá trình thủy phân protein. Chẳng hạn nhƣ, Ovissipour và cộng sự (2009) nghiên cứu tối ƣu hóa thủy phân phế liệu cá tầm, kết quả xác định đƣợc thông số tối ƣu cho hoạt động của Alcalase là to
= 50oC, tg = 120 phút, E/S = 34 AU/kg protein, thu đƣợc dịch đạm thủy phân có DH lớn hơn 30%, hàm lƣợng protein cao (66,43%) và hàm lƣợng lipid thấp (1,34%). Dựa vào thành phần acid amine của dịch đạm thủy phân cho thấy dịch đạm thủy phân có ứng dụng tốt trong nuôi trồng thủy sản và peptone là một nguồn nitơ có hiệu quả trong việc tăng trƣởng của VSV [72]; Đối với thủy phân phần còn lại sau khi phi lê của cá tra, Amiza và cộng sự (2011) lại tìm ra điều kiện tối ƣu cho hoạt động của Alcalase là to = 55oC; tg = 163 phút; pH = 9,45; E/S = 2%, kết quả thu đƣợc sản phẩm có HSTH (71,60%), DH (22,73%) [42]; Nghiên cứu tối ƣu hóa quá trình thủy phân da cá hồi, kết quả với các thông số tối ƣu tìm đƣợc cho hoạt động của enzyme: E/S = 2,5% (v/w), to
= 55,3oC và pH = 8,39 thì DH đạt đƣợc là 77,03% (See và cộng sự, 2011) [83]. Đối tƣợng nghiên cứu là đầu cá hồi, đề tài của Sathivel chỉ ra rằng với E/S = 0,5%, to
= 50oC, tg = 75 phút, thu đƣợc dịch đạm thủy phân có nhiều thành phần acid amine quan trọng [78].
Guerad và cộng sự (2001) sử dụng Alcalase ở điều kiện là to = 50oC, pH = 8, sau 5,5 giờ thủy phân bao tử cá ngừ, thu đƣợc sản phẩm bổ sung cho môi trƣờng nuôi cấy VSV có kết quả tốt nhƣ những peptone công nghiệp [52].
Alcalse là một loại enzyme protease thƣơng mại thủy phân có hiệu quả cao đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu sử dụng, bên cạnh đó cũng có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng đơn lẻ các loại enzyme protease khác để thủy phân phế liệu thủy sản. Motamedzadegan và cộng sự (2010) nghiên cứu tối ƣu hóa quá trình thủy phân nội tạng cá ngừ vây vàng bằng Neutrase. Kết quả cho thấy, ở điều kiện pH môi trƣờng tự nhiên của nguyên liệu, to = 53oC, tg = 141 phút, E/S = 39,61 AU/kg protein thì thu đƣợc sản phẩm thủy phân có hàm lƣợng protein cao (74,56%), hàm lƣợng lipid thấp (1,86%) [67]. Liaset và cộng sự (2003) nghiên cứu thủy phân phần còn lại sau khi phi
lê thịt cá hồi ở chế độ hoạt động của Protamex là to
= 55oC, pH tự nhiên của nguyên liệu (6,5), E/S = 11,1 AU/kg, tỷ lệ nƣớc so với nguyên liệu (W/NL) = 1,14. Sau 6 giờ thủy phân, thu đƣợc dịch đạm thủy phân giàu các acid amine không thay thế [66]. Sˇlizˇyte và các tác giả khác nghiên cứu thủy phân xƣơng cá tuyết thu hồi dịch đạm thủy phân có khả năng chống oxy hóa và có hoạt tính sinh học cao, điều kiện hoạt động thích hợp của Protamex là to
= 55oC, W/NL = 1/1, E/S = 0,1%, thời gian thủy phân bằng 25 và 45 phút [89]. Ovissipour và cộng sự (2010) nghiên cứu thủy phân đầu cá ngừ vây vàng bằng Alacalase và Protamex với điều kiện thủy phân là E/S = 1,5%, pH tự nhiên của nguyên liệu, tg = 24 giờ và W/NL = 1/1 thì DH của mẫu sử dụng Alcalase cao hơn so với mẫu sử dụng Protamex, dịch đạm thủy phân khi sử dụng 2 loại enzyme này đều có hàm lƣợng acid amine không thay thế cao, có thể sử dụng trong khẩu phần ăn của ngƣời và động vật [75].
Cũng là thủy phân phế liệu cá, nhƣng sử dụng protease chứa thành phần chủ lực là exopeptidase, Nilsang và cộng sự (2004) dùng 2 loại enzyme protease là Flavourzyme và Kojizyme thủy phân dịch thải từ quy trình cá ngừ đồ hộp để sản xuất dịch đạm. Kết quả nghiên cứu cho thấy sử dụng Flavourzyme thủy phân dịch thải ở điều kiện to = 45oC, E/S = 50 LAPU/g protein (5%), tg = 6 giờ, pH tự nhiên của nguyên liệu (5,9 ÷ 6,0) thì DH đạt 62%; còn sử dụng Kojizyme với chế độ thủy phân là to = 50oC, E/S = 40 LAPU/g protein (5%), tg = 6 giờ thì DH đạt 68%, tuy nhiên dịch đạm thủy phân thu đƣợc khi sử dụng Flavourzyme có vị ít đắng hơn khi sử dụng Kojizyme [71].
Bên cạnh những nghiên cứu ứng dụng protease thủy phân phế liệu cá, đã có công trình nghiên cứu thủy phân phế liệu mực. Soufi-Kechaou và cộng sự (2012) nghiên cứu thủy phân phế liệu mực nang bởi Protamex, Delvolase, Pepsin và Multifect Neutral. Các enzyme này thủy phân ở cùng chế độ với tg = 6 giờ, E/S = 0,1%, W/NL = 1/1 và nhiệt độ, pH ứng với từng loại enzyme nhƣ sau: (50oC, pH tự nhiên của nguyên liệu), (55oC, pH = 10), (45oC, pH = 2), (50oC, pH tự nhiên của nguyên liệu) lần lƣợt đối với Protamex, Delvolase, Pepsin và Multifect Neutral thì kết quả thu đƣợc HSTH ở mẫu thủy phân bởi Pepsin cao nhất. Tuy nhiên, tỷ lệ phần trăm các acid amine không thay thế của mẫu thủy phân bởi Protamex lại cao hơn so với mẫu thủy phân bằng các enzyme khác [80].
Ngoài ra, còn có nhiều công trình nghiên cứu khác liên quan đến đề tài. Klomklao (2008) đã nghiên cứu tìm ra chế độ hoạt động của các loại protease tiêu hóa chiết rút từ sinh vật biển. Pepsin từ dạ dày cá Tuyết Đại Tây Dƣơng có nhiệt độ thích hợp (topt) = 37oC, pH thích hợp (pHopt) = 2; Pepsin từ dạ dày cá Sardine có topt = 45oC, pHopt = 2 ÷ 6, pH = 7 thì enzyme bị mất hoạt tính đáng kể. Đối với Trypsin từ ruột cá cơm, có 2 loại Trypsin A và B hoạt động ở pHopt = 8 ÷ 9, topt = 40 ÷ 45oC; Trypsin từ ruột cá ngừ vây vàng có pHopt = 8,5, topt = 55 ÷ 65oC. Đối với Chymotrypsin đƣợc phân lập từ cá cơm, cá Tuyết Đại Tây Dƣơng và cá Sardine Monterey thì pH hoạt động trong phạm vi 7,5 ÷ 8,5 [62].
Ho và cộng sự (2009) nghiên cứu thủy phân cá thu làm chất gây mùi dẫn dụ khả năng bắt mồi cho cá hồi trắng. Cá thu đƣợc xay nhỏ sau đó thủy phân bằng Alcalase hoặc Flavourzyme với điều kiện thủy phân là E/S (3%), tg (1 giờ và 4 giờ), kết quả mẫu thủy phân bởi Flavourzyme có hàm lƣợng acid amine tự do cao hơn mẫu thủy phân bởi Alcalase. Mẫu thủy phân sau 4 giờ có hàm lƣợng acid amine tự do cao hơn mẫu thủy phân sau 1 giờ [56].
Mục tiêu đề tài thu hồi Tryptophan tự do, Herpandi và cộng sự (2012) nghiên cứu thủy phân thịt cá ngừ vằn bởi Alcalase, Protamex, Neutrase và Flavourzyme. Với chế độ hoạt động của Alcalase, Protamex, Flavourzyme, Neutrase lần lƣợt nhƣ sau: to
(55oC, 50oC, 50oC, 45oC); pH (8; 7,5; 7,5; 7); tg (1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ) và W/NL (0,5; 1,0; 1,5; 2,0) thì DH của các enzyme giảm dần theo thứ tự Alcalase, Protamex, Flavourzyme, Neutrase và DH tăng tuyến tính với W/NL cũng nhƣ thời gian thủy phân [55].