Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ trong quá trình thủy phân protein để sản xuất protein hydrolysate từ tảo Spirulina

Nghiên cứu này tập trung khảo sát quá trình thủy phân tảo Spirulina bởi các chế phẩm protease như Alcalase, Protamex và Favourzyme để thu nhận protein hydrolysate có hoạt tính sinh học cao. Khi khảo sát các yếu tố như pH, nhiệt độ, tỉ lệ enzyme/nguyên liệu

Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban Công nghệ thực phẩm ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CƠNG NGHỆ TRONG Q TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN ĐỂ SẢN XUẤT PROTEIN HYDROLYSATE TỪ TẢOSPIRULINA Nguyễn Ngọc Tuyền1, Trần Nữ Duyên Mai1, Văn Thụy Kiều Khanh1, Đào Thị Tuyết Mai1, Trần Chí Hải1,* Khoa Cơng nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TP Hồ Chí Minh * Email: haitc@cntp.edu.vn Ngày nhận bài: 15/62017; Ngày chấp nhận đăng: 2/7/2017 TÓM TẮT Nghiên cứu tập trung khảo sát trình thủy phân tảo Spirulina chế phẩm protease Alcalase, Protamex Favourzyme để thu nhận protein hydrolysate có hoạt tính sinh học cao Khi khảo sát yếu tố pH, nhiệt độ, tỉ lệ enzyme/nguyên liệu, thời gian thủy phân loại enzyme lên hoạt tính kháng oxi hóa dịch thủy phân mẫu thủy phân enzyme Alcalase cho dịch trích có hoạt tính sinh học cao với điều kiện thủy phân tối ưu pH 8; nhiệt độ 50oC; nồng độ 1,0%; thời gian 120 phút Khi đó, hoạt tính kháng oxi hóa đạt 1604,23 mg vitamin C/L hiệu suất thủy phân protein đạt 69,43% Từ khóa: enzyme protease, protein hydrolysate, Spirulina GIỚI THIỆU Tảo Spirulina lồi khuẩn lam có hình xoắn ốc loại Cyanobacterium có nhiều bào tử, thuộc lớp Cyanophyta Hội nghị thực phẩm giới Liên hợp quốc tuyên bố Spirulina thực phẩm "tốt cho tương lai" dần trở nên phổ biến rộng rãi năm gần thực phẩm chức [1] Trong tảo Spirulina chứa lượng lớn protein với khả tiêu hóa tương đối cao cấu trúc tế bào mucopolysaccharide [2] Ngoài ra, protein từ tảo đánh giá cao nhờ khả kháng oxi hóa kháng khuẩn [3] Hơn nữa, nghiên cứu khả kháng oxi hóa tăng lên sử dụng chế phẩm protease để thủy phân protein giảm kích thước peptide thu [4] Sự thay đổi kích cỡ, mức độ thành phần axit amin peptide có mối quan hệ mật thiết với khả kháng oxy hoá dịch protein thủy phân [5] Vì vậy, nghiên cứu trìnhthu nhận protein hydrolysate từ tảo Spirulina cách thủy phân tảo ba loại enzyme Alcalase, Flavourzyme Protamex thực Đồng thời, sản phẩm sau thủy phân tiến hành đánh giá hoạt tính sinh học Nghiên cứu tạo tiền đề cho nghiên cứu sâu xác định trình tự đoạn peptide có hoạt tính sinh học nghiên cứu thủy phân đối tượng protein khác 39 Nguyễn Ngọc Tuyền, Trẫn Nữ Duyên Mai, Văn Thụy Kiều Khanh, Đào Thị Tuyết Mai, Trần Chí Hải NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu Nguyên liệu sử dụng tảo Spirulina tươi dạng viên đóng hộp mua từ Công ty TNHH công nghệ sinh học Vina Tảo Spirulina với thành phần chủ yếu viên tảo (10±0,02g) bao gồm: nước 89±0,01%, chất khô 11±0,04% protein 59,27±0,03% so với hàm lượng chất khô, sau vận chuyển lạnh phịng thí nghiệm bảo quản ngăn đá tủ lạnh sử dụng Enzyme Alcalase, Protamex Flavourzyme sử dụng để thủy phân nguyên liệu mua từ công ty Novozymes A/S (Bagsvaerd, Denmark) Alcalase® 2.4 L loại endoprotease thu nhận từ vi khuẩn Bacillus licheniformis có hoạt tính 2,4U/g chế phẩm, điều kiện thích hợp enzyme pH=7-9 nhiệt độ 40-65oC Protamex kết hợp hai loại endoprotease exopeptidase thu nhận từ vi khuẩn Bacillus licheniormis Bacillus amyloliqueaciens có hoạt tính 1,5U/g chế phẩm, điều kiện thích hợp enzyme pH=5,5-7,5 nhiệt độ 35-60oC Flavourzyme kết hợp hai loại endoprotease exopeptidase thu nhận từ nấm Aspergillus oryzae có hoạt tính 500U/g chế phẩm, điều kiện thích hợp enzyme pH=5-7 nhiệt độ 50-55oC Hóa chất: DPPH xuất xứ từ Đức thuốc thử Nessler mua Cơng ty TNHH Hóa chất Cơng nghệ Khai Vũ (số Nam Quốc Cang, phường Phạm Ngũ Lão, quận 1, Tp HCM) 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Quy trình thủy phân tảo Spirulina chế phẩm enzyme Ngun liệu rã đơng sau bổ sung nước với tỉ lệ nguyên liệu:nước 1:10 (w/v) Hỗn hợp xử lý với sóng siêu âm cơng suất 12,5 (w/g) phút, sau tiến hành khảo sát yếu tố như: 2.2.1.1 Khảo sát nồng độ chế phẩm enzyme Các thông số cố định: pH 7, nhiệt độ thủy phân 50oC, thời gian 120 phút Với nồng độ enzyme khác (0%, 0,5%, 1,0%, 1,5%, 2,0%, 2,5%) 2.2.1.2 Khảo sát pH môi trường Các thông số cố định: nhiệt độ thủy phân 50oC, thời gian 120 phút, nồng độ enzyme tối ưu thí nghiệm 2.2.1.1 Với pH môi trường thay đổi (5, 6, 7, 8, 9) 2.2.1.3 Khảo sát nhiệt độ thủy phân Các thông số cố định: thời gian 120 phút, nồng độ enzyme pH mơi trường tối ưu thí nghiệm 2.2.1.1 2.2.1.2 Với nhiệt độ thủy phân thay đổi (control, 40, 50, 60, 70, 80oC) 2.2.1.4 Khảo sát thời gian thủy phân Các thông số cố định: nồng độ enzyme, pH môi trường, nhiệt độ thủy phân tối ưu thí nghiệm 2.2.1.1, 2.2.1.2 2.2.1.3 40 Ảnh hưởng số thông số công nghệ trình thủy phân protein để sản xuất protein hydrolysate từ tảo Spirulina Thời gian thủy phân thay đổi (0, 100, 110, 120, 130, 140 phút) [6] Sau trình thủy phân, mẫu vô hoạt enzyme 95ºC phút, đưa ly tâm với vận tốc 3500 v/ph phút, phần dịch thu tiến hành đo tiêu hoạt tính kháng oxi hóa hiệu suất thu hồi protein [7] 2.2.2 Các phương pháp phân tích 2.2.2.1 Xác định khả kháng oxi hố Hoạt tính chống oxy hóa quy hoạt tính vitamin C dựa phương pháp quang phổ so màu, sử dụng thuốc thử DPPH đo độ hấp thu quang học bước sóng 517 nm [3] Khả bắt gốc tự dịch thủy phân tính theo cơng thức sau: % ứ𝑐 𝑐ℎế(%) = 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 − 𝐴𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 × 100 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 2.2.2.2 Hiệu suất thu hồi peptide/protein Hàm lượng đạm tổng số xác định dựa phương pháp quang phổ so màu, sử dụng chất chuẩn amoni clorua (NH4Cl) thuốc thử Nessler, đo độ hấp thu quang học bước sóng 440 nm [8] Hiệu suất thu nhận peptide/protein tính tỷ lệ phần trăm lượng peptide thu dịch thủy phân so với lượng protein nguyên liệu ban đầu 2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu Tất thí nghiệm lặp lại lần, kết trình bày giá trị trung bình ± sai số Các số liệu thí nghiệm tiến hành xử lý phân tích phương sai ANOVA để xác định khác biệt số liệu (p