TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CNSH&KTMT

ĐỀ TÀI:

LÀM MỀM THỊT BẰNG
ENZYME BROMELIN THU TỪ
DỨA
MÔN: CÔNG NGHỆ ENZYME
GVHD: Đỗ Thị Hiền
NHÓM: 5

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2017


I.
TỔNG QUAN:
1. Tổng quan về enzyme:

Enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hóa học. Là
chất xác tác sinh học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng như: cường lực xúc tác lớn, sự
chuyển hóa cơ chất mạnh,…
Hiên nay, việc sản xuất các loại chế phẩm enzyme đã và đang phát triển mạnh mẽ trên
quy mô công nghiệp. Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán trên thị trường trên
thế giới, các chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu
chuẩn công nghiệp và ứng dụng. Các chế phẩm enzyme phổ biến như amylase, protease,
catalase, cellulose, lipase, gluco-oxydase,… được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công
nghiệp khác nhau: trong công nghiệp, trong hóa học,…
Enzyme là một công cụ hữu hiệu để chế biến các phế liệu của công nghiệp thực phẩm
thành thức ăn cho người và vật nuôi. Protease của nấm mốc và vi khuẩn phối hợp với
amylase tạo thành hỗn hợp enzyme dung làm thức ăn gia súc, có ý nghĩa lớn trong chăn

nuôi gia súc và gia cầm. Việc sử dụng protease trong chế biến làm mềm thịt là ứng dụng
có tính truyền thống. Nhân dân ta từ rất lau đã dùng dứa đẻ bổ sung vào quá trình chế
biến thịt bò, nấu chân giò với đu đủ xanh,… mà thực chất là sử dụng các enzyme papain,
bromelain, ficin. Trong chế biến thủy sản, tăng lượng nước mắm nhờ thủy phân protein
thành các acid amin làm tăng hiệu suất thu hồi đạm của nước mắm.
Protease-enzyme là nhóm enzyme phổ biến trong công nghiệp chế biến thịt-cá.
Nhóm enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptide (-CO-NH) n trong
phân tử protein, polypeptide đến sản phẩm thủy phân cuối cùng là các acid amin. Ngoài
ra, nhiều protease cũng có khả năng thủy phân liên kết este và vận chuyển amine.
Trong công nghiệp chế biến thịt: protease thủy phân một phần protein trong thịt, làm cho
thịt có mềm độ mềm thích hợp và tăng hương vị cho thịt.


Hình 1. Mô hình enzyme protease thủy phân protein
Độ cứng là một trong những đặc tính phổ biến nhất để đánh giá chất lượng của thịt. Độ
cứng của thịt là do một loạt các yếu tố bao gồm số lượng mô liên kết bắp, chất béo bắp và
chiều dài của sarcomere. Như vậy, thịt không đạt yêu cầu đối với người tiêu dùng nếu thịt
quá cứng. Có nhiều nghiên cứu trong việc làm mềm thịt và làm cho thịt ngon hơn. Về
mặt hóa học - sử dụng canxi clorua, muối, phosphates và enzyme đã làm giảm lượng mô
liên kết. Các phương pháp vật lý cũng đã được thử làm mềm thịt bằng các phương pháp
xử lý bằng áp lực, kích thích điện,... Kỹ thuật thường dùng để làm mềm thịt là sử dụng
các enzyme như ficin (thu từ nhựa thân cây sung), bromelain (thu từ dứa) và papain (thu
từ nhựa của lá, thân, quả đu đủ). Đây là những enzyme protease được chiết xuất từ thực
vật. Trong nghiên cứu này sử dụng bromelain từ chiết xuất dứa để kiểm tra hiệu quả của
nó trong làm mềm thịt.


2. Tổng quan về enzyme bromelain:

Bromelain là tên gọi chung cho nhóm enzyme thực vật có chứa nhóm –SH, có khả năng

phân giải protein được thu nhận từ họ Bromeliaceae, đặc biệt là ở cây dứa (thân, chồi,
trái, vỏ). Bromelain chiếm 50% protein trong quả dứa, có khả năng thủy phân mạnh và
hoạt động tốt ở pH= 6-8. Trọng lượng phân tử khoảng 33000Da. Trong dịch chiết có chứa
một ít peroxidase, photphatase acid và chất cản protease.
-

Cấu tạo hóa học:

Bromelain là một glycoprotein, mỗi phân tử có glycan gồm 3 manose, 2 glucosamine, 1
xylose và 1 fructose. Sợi hydrate carbon này liên kết hoán vị với sợi polypeptide.
Bromelain có thành phần amino acid thay đổi trong khoảng 321-144 amino acid (thân),
283-161 amio acid (quả). Bromelain thân là một sợi polypeptide có amino acid ở đầu
amin là valine và ở đầu carbohydrat là glycine.
-

Cơ chế tác động của Bromelain:

Nhóm –SH của cystein, nhóm imidazole của histidine và nhóm disulfur có vai trò quan
trọng trong hoạt động thủy phân của bromelain. Nhóm –SH tham gia tạo thành acylthioester trung gian với nhóm carboxyl của cơ chất (nơi các liên kết peptide bị cắt).
Nhóm imidazole làm chất trung gian nhận gốc acid và chuyển cho nhóm anion của chất
nhận khác. Cầu nối S-S có vai trò duy trì cấu trúc không gian của bromelain. Casein và
hemoglobin là 2 cơ chất tự nhiên được dùng nhiều nhất.
Đầu tiên, bromelain kết hợp với protein và thủy phân sơ bộ cho ra polypeptide và acid
amin. Protein kết hợp với nhóm –SH của enzyme khiến nó bị ester hóa rồi nhóm
imidazole sẽ khử ester để giải phóng enzyme, acid amin và peptide. Ở giai đoạn đầu, Zn 2+
rất quan trọng, chúng kết hợp với nhóm –SH của tâm hoạt động hình thành mercaptid
phân ly yếu (nhưng vẫn còn khả năng tạo liên kết phối trí bổ sung với các nhóm chức
năng khác của phân tử protein, amin, carboxyl…)
Enzyme –SH +Zn2+


enzyme-S-Zn + H+


Do vậy nhóm –SH trong tâm hoạt động đã bị ester hóa bởi cơ chất, cấu trúc không gian
được bảo vệ ổn định.
Các yêu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme bromelain:
+ Cơ chất:
Khả năng thủy phân của bromelain với các cơ chất khác nhau là khác nhau. Sự thủy phân
tốt nhất là với casein và azocasein.
+ Nhiệt độ:
Enzyme bromelain có hoạt tính cực đại trong khoảng nhiệt độ 50 o-60oC. Độ bền nhiệt của
bromelain kém hơn papain. Ở 70oC, bromelain bị biến tính nhanh gấp 20 lần papain ở
75oC. Tùy thuộc vào cơ chất mà nhiệt độ tối ưu khác nhau.
+pH:
Enzyme bromelain có độ bền tương đối cao trong khoảng 4.5-8.3, biến tính nhanh trong
môi trường pH < 4.5 và pH > 12. Khi tiến hành kết tinh pH thích hợp để enzyme
bromelain ổn định là 5-6. Khi phản ứng, tùy thuộc vào bản chất cơ chất mà pH tối ưu
khác nhau. Đối với các hợp chất có phân tử lượng thấp, khi giá trị pH thấp, tốc độ phản
ứng nhanh, khi giá trị pH cao tốc độ phản ứng nhỏ hơn. Đó là do khi pH tăng, tốc độ
phân ly của nhóm cacboxyl tăng.

Hình 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt tính của bromelain
+Các chất hoạt hóa:


Enzyme bromelain có trung tâm hoạt động là nhóm –SH, do vậy các chất có chứa nhóm –
SH đều là chất hoạt hóa cho bromelain. Một số chất: L-cytein, Dithiothratiol, KCN,
Thioglycolicacid là các chất hoạt hóa của bromelain.
Bảng 1. Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa đến hoạt tính bromelain
Tên hoạt chất

L-cystein
Dithiothratiol
KCN
Thioglycolicaxit
+ Các chất ức chế:

Nồng độ (M)
10-2
10-2
10-2
10-2

Hoạt tính bromelain (%)
100
95.5
96
99

Một số chất ức chế đến hoạt động của bromelain: HgCl 2, Iodoaxetat, Nchloromercuribenzoat.
Bảng 2. Ảnh hưởng của chất cứ chế đến hoạt tính bromelain
Tên chất ức chế
Không có chất ức chế
N-chloromercuribenzoat
HgCl2
Iodoaxetat

Nồng độ (M)
10-2
1.44*10-2
2*10-2


Hoạt tính bromelain (%)
100
16
0
0


II.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1. Chuẩn bị Thịt:

Thịt tươi, không xương được cắt thành nhiều miếng cùng kích cỡ và trọng lượng, chia
thành hai nhóm. Một nhóm được sử dụng cho thí nghiệm và một nhóm được sử dụng làm
mẫu đối chứng. Nhóm thí nghiệm gồm 4 mẫu và nhóm đối chứng có một mẫu.
C – Đối chứng (Mẫu không có Bromelain)
B1 - Mẫu được xử lý với 1% Bromelain
B2 - Mẫu được xử lý với 2% Bromelain
B3 - Mẫu được xử lý với 3% Bromelain
B4 - Mẫu được xử lý với 4% Bromelain
2. Xác định độ pH:

Khoảng 2 g thịt được cho vào 5 ống nghiệm. Các ống được thêm các dung dịch 1%, 2%,
3% và 4% Bromelain cùng với nước cất và một ống nghiệm không có Bromelain, dùng
làm mẫu đối chứng. Để yên trong 10 phút và được đồng nhất bằng cách nghiền bằng
chày và cối. Sau đó đo pH từng ống bằng một máy đo pH kỹ thuật số.
3. Xác định khả năng giữ nước:

Lấy 6 g mẫu thịt (được xử lý bằng 0%, 1%, 2%, 3% và 4% Bromelain) được khuấy trong
1 phút với 10 ml dung dịch natri clorua 0.6. Sau đó ống được giữ ở 4 oC trong 15 phút,

khuấy lại trong 1 phút và ly tâm ở tốc độ 10000 rpm ở 4 oC trong 15 phút. Sau khi ly tâm,
đo lượng thể tích dịch nổi. Khả năng giữ nước của thịt được tính theo công thức:
WHC (%) = ((Thể tích ban đầu – Thể tích dịch nổi) / Thể tích ban đầu) x 100
4. Xác định hàm lượng độ ẩm:

Lấy 5 g thịt (được xử lý bằng 0%, 1%, 2%, 3% và 4% Bromelain) được cho vào trong 10
mL dung dịch natri clorua 0.6, để yên trong 30 phút, ghi lại trọng lượng của thịt. Sau đó


đặt trên một tấm kính nóng ở 100°C trong 20 phút để loại bỏ độ ẩm của thịt, xác định
trọng lượng của thịt. Tỷ lệ phần trăm độ ẩm trong mẫu thịt được tính như sau:
Phần trăm hàm lượng độ ẩm = ((Trọng lượng ban đầu - Trọng lượng cuối cùng) / Trọng
lượng ban đầu) x 100.
III.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN:
1. Đánh giá pH:

pH được xác định bằng máy đo pH kĩ thuật số và kết quả pH dao động từ 5,51 đến 6,93.
Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. pH giảm đáng kể trong các mẫu được xử lý bằng
bromelain so với mẫu đối chứng (C). Trong mẫu thịt bình thường, độ pH xấp xỉ 7.2.
Bảng 3. Ảnh hưởng của Bromelain đối với độ pH của mẫu thịt đã được xử lý
pH
Mẫu
C
6.93
6.64
6.91
Trung bình 6.83
Không có sự khác biệt đáng


B1
6.25
6.54
6.13
6.31
kể giữa mẫu

B2
B3
B4
6.29
5.91
5.54
6.11
6.2
5.47
6.14
5.89
5.51
6.18
6.00
5.51
đối chứng C, B1, B2 và B3 vì pH trung bình

của chúng khoảng xấp xỉ 6.
Có sự khác biệt pH ở B4 (thịt ướp trong 4% bromelain) (pH=5.51) so với nhóm đối
chứng C. Sự thủy phân của bromelain có thể làm giảm các axit amin dẫn đến làm giảm
độ pH của thịt.
Giá trị pH trong sản phẩm thịt là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng lớn đến các đặc tính hóa
lý và chất lượng khác như WHC, độ mềm và vị ngọt của thịt.

Qua bảng 3 cho thấy, ở mẫu B4 (thịt được ướp trong 4% bromelain)-mức bromelain cao
nhất trong các mẫu thí nghiệm có mức pH thấp nhất.
Độ pH trung bình đối với các nghiệm thức C, B1, B2, B3 và B4 lần lượt là 6.83, 6.31, 6
và 5,51. Với sự gia tăng nồng độ bromelain, độ pH của mẫu thịt giảm xuống do đó nó trở
nên có tính axit hơn.


Tính axit của thịt biểu thị rằng các sợi cơ của thịt đã được làm mềm, do đó, độ pH thấp
độ mềm thịt càng cao.

Hình 3. Ảnh hưởng của Bromelain đối với độ pH của mẫu thịt đã xử lý
2. Đánh giá về khả năng giữ nước:

Khả năng giữ nước (WHC) của thịt có thể được định nghĩa là khả năng giữ nước trong
khi áp dụng các lực, ép, ly tâm hoặc ủ nhiệt. Nó cũng có thể được định nghĩa là một
thuộc tính vật lý và là khả năng của cấu trúc thịt để ngăn nước thoát khỏi cấu trúc ba
chiều của protein.
WHC của thịt là rất quan trọng vì nhiều tính chất vật lý như màu sắc, kết cấu và sự vững
chắc trong cấu trúc một phần phụ thuộc vào WHC.


Hình 4. Ảnh hưởng của Bromelain đối với WHC của mẫu thịt được xử lý
Khả năng giữ nước ở nhóm đối chứng C là 8%. Không có sự khác nhau giữa B1 và C vì
khả năng giữ nước đều là 8%. Ở mức B2 và B4 khả năng giữ nước tăng lần lượt là 9% và
11%.
Phần lớn nước trong cơ bám vào các cấu trúc của tế bào, bao gồm cả nội bào và ngoài tế
bào. Do đó, những thay đổi trong kết cấu nội bào ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của
tế bào.
Có sự gia tăng dần khả năng giữ nước của thịt khi nồng độ bromelain tăng lên ngoại trừ
B3 vì khả năng giữ nước của nó cũng giống như nhóm đối chứng C. Khả năng giữ nước

cao nhất ở mẫu B4.
Khi tăng hoặc giảm pH, khả năng giữ nước tăng lên. Độ pH của cơ ảnh hưởng đến khả
năng giữ nước (WHC) và độ mềm của thịt. Khi pH được đưa đến 4.0 và thấp hơn bằng
cách ngâm trong axit xitric hoặc axit lactic hoặc đưa đến ~ 7.0, WHC và độ mềm của thịt
tăng lên.
WHC cao hơn trong mẫu đối chứng có thể là do sự giảm tổng thể nhóm phản ứng protein
có sẵn để liên kết nước.
Thịt có độ pH thấp có khả năng giữ nước thấp nhất so với thịt thông thường.
Bảng 4: Ảnh hưởng của Bromelain đối với WHC của mẫu thịt được xử lý
Mẫu
C
B1
B2
B3
B4

Khả năng giữ nước
Thể tích ban đầu
(mL)
10
10
10
10
10

3. Đánh giá độ ẩm:

Thể tích dịch nổi Khả năng
(mL)
nước (%)

9.2
8
9.2
8
9.1
9
9.2
8
8.9
11

giữ


Hàm lượng nước hoặc độ ẩm là một phép đo tổng lượng nước chứa trong thịt. Nó thường
được biểu diễn dưới dạng phần trăm của tổng trọng lượng. Tỷ lệ phần trăm độ ẩm không
thay đổi đáng kể giữa các mẫu.
Bảng 5: Ảnh hưởng của Bromelain đối với độ ẩm của mẫu thịt đã xử lý
Hàm lượng ẩm
Khối lượng ban
đầu (g)
7.2
7.15
6.89
7.34
7.51

Mẫu
C
B1

B2
B3
B4

Khối lượng cuối Hàm lượng
cùng (g)
(%)
5.38
25.28
5.34
25.31
5.11
25.83
5.44
25.89
5.61
25.30

ẩm

Hàm lượng độ ẩm của mẫu dao động từ 25,28% đến 25,89%. Hàm lượng độ ẩm cao đáng
kể ở mẫu B2 - 25,83%.
Hàm lượng độ ẩm ban đầu tăng lên đến B3 và sau đó giảm nhanh từ 25,89% xuống
25,30% ở B4.

Hình 5: Ảnh hưởng của Bromelain đối với độ ẩm của mẫu thịt đã xử lý
IV.

Kết luận:



Kết quả về ảnh hưởng của bromelain đối với các tính chất hóa lý như độ pH, nồng độ
bromelain, khả năng giữ nước và độ ẩm của thịt đã chỉ ra việc sử dụng có hiệu quả chất
chiết xuất từ bromelain từ dứa trong việc làm mềm thịt.
Nghiên cứu này cho thấy thịt có thể dễ dàng làm mềm bằng cách sử dụng một sản phẩm
tự nhiên - dứa, mà không ảnh hưởng đến chất lượng thịt. Các chất làm mềm thịt tự nhiên
như bromelain, ficin,… rất được ưa chuộng.
Bromelain cũng có tầm quan trọng kinh tế vì enzyme này thu được từ các bộ phận dứa
bao gồm cả thân và phế phẩm của nó. Công nghệ thu hồi enzyme này có thể thực hiện dễ
dàng, rẻ tiền và có thể được thực hiện tại hộ gia đình hoặc trong khu công nghiệp để làm
mềm thịt. Enzyme bromelain có thể được sử dụng là một chất thay thế tốt hơn cho chất
hoá học trong nhà máy.
V.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. C. M. Kemp, P. L. Sensky, R. G. Bardsley, P. J. Buttery and T. Parr, “Tenderness: An
Enzymatic View,” Meat Science, Vol. 84, No. 2, 2010, 248-256.
2. Sunantha Ketnawa, Saroat Rawdkuen, “Application of Bromelain Extract for
Muscle Foods Tenderization,” Food and Nutrition Sciences, 2, 2011, 393-401.
3. Deatherage F.E., “New approaches to the marketing of red meats,” New protein
food, Academic Press, New York, 1974.
4. B. Gerelt, Y. Ikeuchi and A. Suzuki, “Meat Tenderization by Proteolytic
Enzymes after Osmotic Dehydration,” Meat Science, Vol. 56, No. 3, 2000, 311-318.
5. Z. Pietrasik, J. L. Aalhus, L. L. Gibson and P. J. Shand, “Influence of Blade
Tenderization, Moisture Enhancement and Pancreatin Enzyme Treatment on the
Processing Characteristics and Tenderness of Beef Semitendinosus Muscle,” Meat
Science, Vol. 84, No. 3, 2010, 512-517.



6. J. A. Melendo, J. A. Beltrin and P. Roncales, “Tenderization of Squid (Loligo
vulgaris and Illex coindetii) with Bromelain and Bovine Spleen Lysosomal-Enriched
Extract,” Food Research International, Vol. 30, No. 5, 1997, 335-341.
7. N. A. Ashie, T. L. Sorensen and P. M. Nielsen, “Effects of Papain and a
Microbial Enzyme on Meat Proteins and Beef Tenderness,” Journal of Food
Science, Vol. 67, No. 6, 2002, 2138-2142.
8. Buyukyavuz, Ahmet “Effect of Bromelain on Duck Breast Meat Tenderization,”
All Theses, Paper 1929.
9. Laura P. Hale, Paula K. Green, Chau T. Trinh and Cindy L. James, “Proteinase
Activity

and

Stability

of

Natural Bromelain

Preparations,”

International

Immunopharmacology, No. 5, 2005, 783-793.
10. A. Sriwatanapongse, M. Balaban and A. Teixeira, “Thermal Inactivation
Kinetics of Bromelain in Pineapple Juice,” Journal of American Society of
Agricultural Engineers, Vol. 43, No. 6, 2000, 1703-1708.
11. F. B. Wardlaw, L. H. Maccaskill and J. C. Acton, “Effect of Post-mortem
Muscle Changes in Poultry Meat Loaf Properties,” Journal of Food Science, Vol.
38, No. 3, 1973, 421-424.

12. Ronald Klont, “Influence of Ultimate pH on Meat Quality and Consumer
Purchasing Decisions,” 5M Publishing, 2005.
13. T. Goli, P. A. Nakhoul, N. Zakhia-Rozis, G. Trystram and P. Bohuon,
“Chemical Equilibrium of Minced Turkey Meat in Organic Acid Solutions,” Meat
Science, Vol. 75, No. 2, 2007, 308-314.
14. N. F. S. Gault, “The Relationship between Water-Holding Capacity and Cooked
Meat Tenderness in Some Beef Muscles as Influenced by Acidic Conditions below
the Ultimate pH,” Meat Science, Vol. 15, No. 1, 1985, 15-30.


15. Joseph F. Zayas, “Water-holding Capacity of Proteins,” Functionality of Proteins
in Food, 1997, 76-133.
16. Hermansson, A. M., “Water and fat holding,” In Functional Properties of Food
Macromolecules (J. R. Mitchell and D. A. Ledward, eds.), Elsevier Appl. Sci. Publ.,
London and New York, 1986, 273.
17. Elisabeth Huff-Lonergan, Steven M. Lonergan, “Mechanisms of water-holding
capacity of meat: The role of post-mortem biochemical and structural changes,” Meat
Science, No. 71, 2005, 194-204.
18. Beringues, J.C., “Sorption Isotherms and Waterdiffusitivity in muscles of pork
ham at different NaCl contents,” Thesis from University of Politècnica de Catalunya.
19. Shuming Ke, "Effect of pH and salts on tenderness and water -holding
capacity of muscle foods", Doctoral Dissertations, 2006, Paper AAI3215890.
20. J. C. Forrest, E. D. Aberle, H. B. Hedrick, M. D. Judge and R. A. Merkel,
“Principles of Meat Science,” Kendall Hunt Publishing Company, Dubuque, 1994,
333-344.
21. Chan J.T., Omana D.A., Betti M., “Functional and rheological properties of
proteins in frozen turkey breast meat with different ultimate pH,” Poult Sci., 2011,
1112-1123.