Trong nguyên liệu động vật thủy sản có chứa nhiều hệ enzyme nhưng chủ yếu nhất là chia thành hai loại đó là enzyme thủy phân và enzyme oxy hóa – khử. Hai loại enzyme này gây ra nhiều biến đổi trong nguyên liệu thủy sản.
Khi động vật thủy sản còn sống thì các enzyme này tham gia hoạt động với vai trò chủ yếu trong quá trình tiêu hóa nó phân giải các hợp chất hữu cơ, xúc tác các quá trình trao đổi chất bên trong cơ thể sinh vật.
Khi động vật thủy sản chết các enzyme này tham gia vào hoạt động phân giải, tăng nhanh quá trình ươn hỏng và tê cứng, làm biến đổi các giá trị cảm quan của nguyên liệu gây nên các mùi hôi, và màu sắc thay đổi.
>> Xem thêm về chủ đề Enzyme thủy phân: Tìm hiểu về Enzyme thủy phân
Hệ enzyme thủy phân gồm một số loại chủ yếu sau:
- Protease gồm 2 loại:
- Cathepsin
- Calpain
- Collagenase
- Pepsin
- Trysin
- Chimotrypsin
- Lipase
Hệ enzyme oxy hóa – khử gồm một số loại chủ yếu sau
- Phenoloxidase
- Lipoxygenase
- Peroxidase
Hệ Enzyme Thủy Phân
1. Enzyme Protease
Enzyme Cathepsin:
Hệ enzyme protease quan trọng nhất là cathepsin (là enzym thủy phân nằm trong lysosome), trong cá chúng hoạt động rất thấp, chủ yếu có trong thịt và nội tạng cá, nhưng ngược lại hoạt động mạnh ở các loài tôm, cua và nhuyễn thể.
Enzym cathepsin quan trọng nhất là cathepsin D tham gia vào quá trình thủy phân protein nội tại của tế bào tạo thành peptide.
Sau đó peptide tiếp tục bị phân hủy dưới tác dụng của cathepsin A, B và C.
Enzym cathepsin có vai trò chính trong quá trình tự chín của cá ở pH thấp và nồng độ muối thấp. Đều này giải thích lí do tại sao khi cá chết thịt cá co cứng sau đó mềm nhũn, nguyên chính là do khi cá chết do oxy không còn cung cấp cho cơ thể làm cho các cơ thịt hô hấp yếm khí sinh ra acid lactic từ đó pH giảm, tạo điều kiện cho cathepsin hoạt động phân giải protein cơ thể làm cho thịt cá trở nên mềm lại, nhưng enzym cathepsin bị ức chế hoạt động ở nồng độ muối 5%.
Enzyme Calpain:
Đối với quá trình tự phân giải cơ thịt cá được tìm thấy trong thịt, các loài cá có vây và giáp xác và điều này cho thấy enzym này chỉ hoạt động mạnh khi thủy sản chết và những loài mà hàm lượng canxi bên trong chúng nhiều như các loài nhuyễn thể,… Ngoài ra, các enzym calpain tham gia vào quá trình làm gãy và tiêu hủy protein trong sợi cơ.
2. Enzyme Collagenase
Collagenase là loại protein cấu trúc trong cơ thể động vật. Nó được phân bố trong các bộ phận như da, cơ, gân, sụn, dây chằng xương và răng…
Enzym collagenase giúp làm mềm tế bào mô liên kết, và nó thể hiện chức năng nhiều khi sinh vật chết đi còn bình thường chủ yếu là tham gia phân giải các collagen, tế bào, lão hóa cho cơ thể.
Các enzym này gây ra các “vết nứt” hoặc bẻ gãy các myotome khi bảo quản cá bằng đá trong một thời gian dài hoặc khi bảo quản chỉ trong thời gian ngắn nhưng ở nhiệt độ cao.
3. Enzyme Trypsin
Tồn tại nhiều trong nội tạng của cá, thông thường trypsin được bài tiết dưới dạng tiền enzyme trypsinogen. Tiền enzyme này gặp enzym enterokinase của ruột thì biến thành trypsin hoạt động (trypsinogen bị cắt mất 6 đoạn peptit sau cùng biến thành trypsin). Trypsin lại có tác dụng tự xúc tác tham gia phảm ứng thủy phân.
Ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất nước mắm hoạt động của nó yếu đến tháng thứ 2 và phát triển dần đạt giá trị cực đại ở tháng tứ 3 rồi giảm dần đến khi chín (protein phân giải gần như hoàn toàn không còn ở dạng pepton).
Hệ enzyme này luôn bị ức chế bởi chuỗi acid amin trong cấu trúc của enzyme.
Để tháo gỡ chuỗi này phải nhờ đến hoạt động của men cathepsin B nhưng cathepsin B dễ bị ức chế bởi nồng độ muối cao. Vì vậy để cathepsin B hoạt động được người ta thực hiện phương pháp cho muối nhiều lần Enzyme serin-protease tức trypsin hoạt động mạnh ở pH từ 5–10, mạnh nhất ở pH=9.
4. Enzyme Chymotrypsin
Được tiết ra từ tuyến tụy dưới dạng tiền chymotrypsinogen. Tiền enzyme này gặp trypsin sẽ biến thành chymotrypsin. Nằm nhiều trong hệ tiêu hóa nó điều có tác dụng khi sinh vật còn sống hay chết.
Hai enzyme trypsin và chymotrypsin đều có tác dụng giống nhau, tức ở môi trường có độ pH ~ 8 thì 2 enzyme này thủy phân protein thành peptit. Riêng chymotrypsin còn có tác dụng làm đông sữa.
Hai enzyme này nằm ở phần trên của tá tràng pH ~ 5 tức là không thuận lợi lắm cho hoạt động của trypsin và chymotrypsin đối với protein, nhưng ở đó hai enzyme này bền vững hơn là môi trường kiềm (môi trường kiềm thì enzyme trypsin và chymotrypsin dễ bị phân hủy).
5. Lipase
Quá trình thủy phân lipid gây ra do vi sinh vật hoặc enzym lipase nội tại. Bước đầu tiên của phản ứng này là sự thủy phân triglyceride tạo thành glycerol và các acid béo tự do.
Trong suốt thời gian bảo quản lạnh cá, sự thủy phân xảy ra do enzym trong nội tạng cá không quan trọng, lượng acid béo tự do hình thành trong suốt giai đoạn bảo quản khi nhiệt độ bảo quản gia tăng. Tuy nhiên, không có mối liên hệ giữa hàm lượng acid béo tự do và mức độ tạo thành gốc tự do .
Trong quá trình bảo quản đông lạnh (hoạt động của nước thấp) → lipid bị phân huỷ → tạo các acid béo tự do → gây ra mùi vị xấu, ảnh hưởng đến cấu trúc và khả năng giữ nguyên nước của protein cơ thịt.
Hệ Enzyme Oxy Hóa – Khử
Các enzyme oxy hóa – khử tác động đến nguyên liệu thủy sản chủ yếu làm chúng bị biến đổi thay đổi giá trị cảm quan tăng mùi hoặc nặng mùi xấu hay làm thay đổi màu sắc của chúng làm giảm giá trị cảm quan cho nguyên liệu thủy sản.
1. Enzyme Lipoxygendase
Trong lipid cá có một lượng lớn acid béo cao không no có nhiều nối đôi nên chúng rất nhạy cảm với quá trình oxy hóa bởi cơ chế tự xúc tác. Biến đổi xảy ra quan trọng nhất trong chất béo của cá là tiến trình oxy hóa hóa học.
Một số vi sinh vật sản xuất enzym lipoxydase kích thích chuỗi acid béo phản ứng với oxy tạo sản phẩm hydroperoxide, hợp chất này dễ dàng bị phân cắt tạo thành aldehyde và ketone tạo mùi vị xấu cho sản phẩm.
2. Enzyme Phenoloxydase
Hiện tượng biến đen: do enzyme polyphenoloxydase gây ra.
Cơ chế: eyme polyphenoloxydase cộng với oxy không khí và các hợp chất chứa gốc phenol (tyrosin, phenynaladin) gây ra hợp chất chứa phenol gây biến màu ở cơ thịt.
Trong tôm hệ enzyme polyphenoloxydase nằm trong lớp màu màng trong suốt dưới vỏ, khi tôm chết lớp màng bị vỡ polyphenoloxydase được giải phóng, xúc tác phản ứng oxy hóa các hợp chất phenol tạo các phức có màu nâu đen.
Tài liệu tham khảo
- Book Seafood Enzymes: Utilization and Influence on Postharvest Seafood Quality. By Norman F.Haard, & Benjamin K. Simpson
- Hóa sinh công nghiệp – Lê Ngọc Tú.
- Luận án nghiên cứu thu nhận enzyme từ phế liệu cá/Nghiên cứu Protease trong thuỷ sản – GHVD Nguyễn Lệ Hà.
- Các bài báo khoa học về các biến đổi của thuỷ hải sản sau khi chết.
- By SV DHTP7B – IUH © FOODNK
