Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng enzyme alcalase

Nghiên cứu này tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng enzyme Alcalase để tạo thành các peptide có hoạt tính sinh học. Các thông số như tỷ lệ enzyme và cơ chất, pH môi trường, nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân được khảo sát. Mời các bạn tham khảo!

Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban Công nghệ thực phẩm CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN TỪ RONG CHAETOMORPHA SP BẰNG ENZYME ALCALASE Phạm Thị Mỹ Tiên1, Phan Thị Yến Nhi1, Nguyễn Bảo Tồn1, Nguyễn Thúy Hương1, Trần Chí Hải1,* Khoa Cơng nghệ Thực Phẩm, Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.Hồ Chí Minh * Email: haitc@cntp.edu.vn Ngày nhận bài: 15/06/2017; Chấp nhận đăng: 02/07/2017 TÓM TẮT Nghiên cứu tập trung vào yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp enzyme Alcalase để tạo thành peptide có hoạt tính sinh học Các thông số tỷ lệ enzyme chất, pH môi trường, nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân khảo sát Theo kết nghiên cứu, tỷ lệ enzyme:cơ chất 1%, pH dung dịch protein 8, nhiệt độ thủy phân 40oC, thời gian thủy phân 2h cho kết thủy phân tốt Khi hoạt tính kháng oxi hóa dịch thủy phân protein enzyme Alcalase tăng 3,2 so với mẫu đối chứng Mức độ thủy phân dịch thủy phân protein Alcalase tăng thời gian thủy phân tăng, hiệu suất thu hồi peptide/protein đạt 82% Từ khóa: Chaetomorpha sp., enzyme Alcalase, peptide sinh học, thủy phân MỞ ĐẦU Hiện nay, rong tảo nghiên cứu sử dụng thực phẩm, công nghiệp dược phẩm nhiều nước giới Rong biển giàu protein khống chất, tận dụng để sử dụng thực phẩm thức ăn gia súc [1] Gần đây, nhà khoa học quan tâm nhóm rong sống vùng nước lợ Kết phân tích sơ thành phần hóa sinh cho thấy hàm lượng protein rong thay đổi từ 10 - 20% khối lượng khô, với nhiều loại amino acid thiết yếu cần thiết cho tăng trưởng trì chức sinh lý [2] Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh lợi ích từ peptide có hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ thực vật điều hịa miễn dịch, kháng khuẩn, chống đơng máu, giảm cholesterol máu, chống tăng huyết áp đặc biệt số peptide chứng minh có hoạt tínhchống oxy hóa [3,4] Việc thủy phân protein enzyme protease xem phương pháp hiệu quả, đơn giản có khả mở rộng với quy mơ công nghiệp Đồng thời phương pháp thủy phân enzyme chứng minh làm tăng hiệu suất thu hồi peptide khả chống oxi hóa [5,6] Một số peptide sinh học tồn tiềm ẩn dung dịch protein ban đầu hoạt hóa enzyme thủy phân.Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu peptide sinh học từ rong 10 Phạm Thị Mỹ Tiên, Phan Thị Yến Nhi, Nguyễn Bảo Toàn, Nguyễn Thúy Hương, Trần Chí Hải Chaetomorpha sp Trong nghiên cứu này, tiến hành thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp enzyme Acalase khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân tỷ lệ enzyme:cơ chất, pH dung dịch protein thủy phân, nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân thông qua việc đánh giá hoạt tính sinh học dung dịch thu để tìm điều kiện thích hợp cho trình thủy phân đạt hiệu cao hiệu suất thu hồi peptide khả kháng oxi hóa VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Vật liệu 2.1.1 Nguyên liệu Rong Chaetomorpha sp thu ao nuôi tôm tỉnh Bạc Liêu, Cà Mau Rong vận chuyển thùng x [11] Kết nghiên cứu cho thấy tương đồng với nghiên cứu khác sử dụng Alcalase để thủy phân protein Kết hình cho thấy có khác biệt đáng kể hiệu suất thu hồi thay đổi pH dịch protein Khi pH dịch protein tăng từ đến 10 hiệu suất thu hồi dịch thủy phân tăng từ 64 đến 91% Protein từ rong Chaetomorpha sp tan tốt mơi trường kiềm pH dịch protein thay đổi từ pH acid sang pH kiềm protein tan tốt làm 14 Phạm Thị Mỹ Tiên, Phan Thị Yến Nhi, Nguyễn Bảo Toàn, Nguyễn Thúy Hương, Trần Chí Hải tăng hiệu suất thu hồi Với mục đích thu phân đoạn peptide có hoạt tính kháng oxy hóa cao với hiệu suất thu hồi cao, pH chọn để tiến hành thủy phân protein 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân đến hoạt tính sinh học dịch protein thuỷ phân thu nhận từ rong Chaetomorpha sp Nhiệt độ dung dịch protein từ rong Chaetomorpha sp thay đổi 30/40/50/60/700C thủy phân chế phẩm protease Alcalase Kết trình bày hình 0.9 35 30 0.8 25 20 0.7 15 10 0.6 25 40 50 60 Nhiệt độ thủy phân (0C) 85 20 80 15 75 10 70 65 0.5 30 90 b) Mức độ thủy phân (%) 40 60 30 70 Hiệu suất thu hồi peptide/protein (%) a) Hàm lượng Phenolic tổng (g GAE/g protein) Khả kháng oxi hóa (mg TE/g protein) 45 40 50 60 Nhiệt độ thủy phân (0C) 70 Hình Khả kháng oxy hóa, hàm lượng phenolic tổng (a); mức độ thủy phân dịch thủy phân hiệu suất thu hồipeptide/protein (b) thủy phân protein rong Chaetomorpha sp Alcalase nhiệt độ thủy phân khác Chú thích: protein), : Khả kháng oxi hóa (mg TE/g protein), : Mức độ thủy phân (%), : Hàm lượng Phenolic tổng (gGAE/g : Hiệu suất thu hồi peptide/protein (%) Kết cho thấy nhiệt độ thủy phân thay đổi khả bắt gốc tự dung dịch thủy phân thay đổi Khả bắt gốc tự dung dịch protein thủy phân đạt giá trị cao 38,65 mg TE/g protein ứng với nhiệt độ dịch thủy phân 400C Mức độ thủy phân dung dịch protein thủy phân Alcalase đạt giá trị cao nhiệt độ 40 0C Kết hình cho thấy có khác biệt đáng kể hiệu suất thu hồi thay đổi nhiệt độ dịch protein Khi nhiệt độ dịch protein tăng từ 300C đến 700C hiệu suất thu hồi dịch thủy phân tăng từ 71 đến 77,67% Với mục đích thu phân đoạn peptide có hoạt tính kháng oxy hóa cao với hiệu suất thu hồi cao, nhiệt độ chọn để tiến hành thủy phân protein 400C 3.4 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến hoạt tính sinh học dịch protein thuỷ phân thu nhận từ rong Chaetomorpha sp Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến hoạt tính sinh học dịch protein thủy phân từ rong Chaetomorpha sp thể hình Quá trình thủy phân protein chế phẩm enzyme Alcalase tiến hành mốc thời gian thay đổi 0, 1, 2, 3, 5h 15 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp alcalase 45 1.6 30 1.4 25 1.2 20 0.8 15 0.6 10 0.4 0.2 0 90 b) 40 Mức độ thủy phân (%) 1.8 35 80 35 70 30 60 25 50 20 40 15 30 10 20 10 0 Thời gian thủy phân (h) Thời gian thủy phân (h) Hiệu suất thu hồi eptide/protein (%) a) Hàm lượng Phenolic tổng (g GAE/g protein) Khả kháng oxi hóa (mg TE/g protein) 40 Hình Khả kháng oxi oxy hóa, hàm lượng Phenolic tổng (a); mức độ thủy phân dịch thủy phân hiệu suất thu hồi peptide/protein (b) thủy phân protein rong Chaetomorpha sp Alcalase mốc thời gian thủy phân khác Chú thích: protein), : Khả kháng oxi hóa (mg TE/g protein), : Mức độ thủy phân (%), : Hàm lượng phenolic tổng (gGAE/g : Hiệu suất thu hồi peptide/protein (%) Hình cho thấy mức độ thủy phân tăng dần theo thời gian Khi thời gian tăng từ đến mức độ thủy phân tăng 3,2 lần so với mẫu đối chứng thời điểm 0h Hiệu suất thu hồi peptide/protein tăng từ đến 82% 2h thủy phân Kéo dài thời gian thủy phân không làm tăng thêm khả hịa tan cấu tử protein có tính kị nước cao không làm tăng hiệu suất thu hồi Alcalase protease không đặc hiệu thường sử dụng rộng rãi cơng nghiệp thực phẩm Hình cịn thể hoạt tính kháng oxi hóa dịch thủy phân protein rong Chaetomorpha sp Alcalase Khi sử dụng enzyme Alcalase để thủy phân dịch protein từ rong Chaetomorpha sp hoạt tính kháng oxi hóa đạt giá trị cao 36,5 mg TE/g protein 2h thủy phân Thời gian thủy phân dài mức độ thủy phân tốt dẫn đến hoạt tính sinh học dịch thủy phân tăng, nhiên mức độ thủy phân sâu sắc hoạt tính sinh học dịch thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp giảm Nguyên nhân đoạn peptide có hoạt tính sinh học bị enzyme protease phân cắt cách sâu sắc thành đoạn peptide ngắn amino acid khơng có hoạt tính sinh học Như thời gian thủy phân tối ưu để thu peptide có hoạt tính sinh học từ chế phẩm protein rong Chaetomorpha sp KẾT LUẬN Dịch protein sau thủy phân enzyme Alcalase thể hoạt tính sinh học cao Khi tiến hành thủy phân điều kiện nhiệt độ 400C, thời gian 2h, pH dịch thủy phân với nồng độ enzyme 1% ta thu dịch thủy phân có hoạt tính kháng oxi hóa 36,5 mg TE/g protein, hiệu suất thu hồi protein đạt 82% Khi thủy phân Alcalase ta thu peptide có kích thước từ – 20 acid amin khối lượng phân tử nhỏ 6000Da, peptide thể hoạt tính sinh học cao đặc biệt khả kháng oxi hóa 16 Phạm Thị Mỹ Tiên, Phan Thị Yến Nhi, Nguyễn Bảo Toàn, Nguyễn Thúy Hương, Trần Chí Hải TÀI LIỆU THAM KHẢO Akiko Isa, Yasufumi Mishima, Osamu Takimura, Tomoaki Minowa - Preliminary Study on Ethanol Production by Using Marco Green Algae (2009) Lê Như Hậu - NITRA, chủ nhiệm đề tài cấp Bộ - Nghiên cứu đánh giá tiềm rong biển Việt Nam sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên liệu (Biofuel) Triển khai từ 2009 - 2011, khuôn khổ Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 (2011) GauthierS F., PouliotY and Saint-SauveurD - Immunomodulatory peptides obtained by the enzymatic hydrolysis of whey proteins, International Dairy Journal 16 (2006) 1315-1323 McCann K., Shiell B., Michalski W., Lee A., Wan J., Roginski H., et al - Isolation and characterisation of a novel antibacterial peptide from bovine α S1-casein,International Dairy Journal16 (2006) 316-323 Heo SJ, Park EJ, Lee KW et al - Antioxidant activities of enzymatic extracts from brown seaweeds Bioresour Technol 96 (2005) 1613–1623 Athukorala Y, Kim KN, Jeon YJ - Antiproliferative and antioxidant properties of an enzymatic hydrolysate from brown alga Ecklonia cava Food Chem Toxicol 44 (2006) 1065–1074 HeS., WangF., NingZ., YangB., and WangY - Preparation of anchovy (Engraulis japonicus) protein hydrolysates with high free radical-scavenging activity using endogenous and commercial enzymes, Food Science and Technology International (2013) JeJ.-Y., LeeK.-H., LeeM H., and AhnC.-B - Antioxidant and antihypertensive protein hydrolysates produced from tuna liver by enzymatic hydrolysis,Food Research International 42 (2009) 1266-1272 DewantoV., Wu X., AdomK K., and LiuR H - Thermal processing enhances the nutritional value of tomatoes by increasing total antioxidant activity, Journal of agricultural and food chemistry 50 (2002) 3010-3014 10 Charoenphun N., Cheirsilp B., Sirinupong N., & Youravong W Calcium-binding peptides derived from tilapia (Oreochromis niloticus) protein hydrolysate European food research and technology 236 (1) (2013b) 57-63 11 Je J.-Y., Qian Z.-J., Byun H.-G., and Kim S.-K - Purification and characterization of an antioxidant peptide obtained from tuna backbone protein by enzymatic hydrolysis, Process Biochemistry 42 (2007) 840-846 17 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp alcalase ABSTRACT FACTORS AFFECTING THE PROTEIN HYGIENE FROM CHAETOMORPHA SP BY ENZYME ALCALASE Pham Thi My Tien, Phan Thi Yen Nhi, Nguyen Bao Toan, Nguyen Thuy Huong, Tran Chi Hai* Faculty of Food Technology, Ho Chi Minh City University of Food Industry * Email: haitc@cntp.edu.vn This study focused on the factors that influence the hydrolysis of protein from Chaetomorpha sp Alcalase enzyme to form bioactive peptides Parameters such as enzyme and substrate ratio, pH of the medium, hydrolysis temperature, hydrolysis time were investigated According to research results, the enzyme ratio was 1%, the pH of the protein solution was 8, the hydrolysis temperature was 400C, the hydrolysis time was hours will give the best hydrolysis results The antioxidant activity of the hydrolysis protein by Alcalase enzyme increased 3.2 compared with the control sample The hydrolysis of hydrolysis of protein hydrolysates by Alcalase increased as the hydrolysis time increased, and the protein / peptide recovery efficiency was 82% Key words: Biological peptide, Enzyme Alcalase, Hydrolysis 18 ... dịch protein thủy phân từ rong Chaetomorpha sp thể hình Quá trình thủy phân protein chế phẩm enzyme Alcalase tiến hành mốc thời gian thay đổi 0, 1, 2, 3, 5h 15 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy. .. Hải Chaetomorpha sp Trong nghiên cứu này, tiến hành thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp enzyme Acalase khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân tỷ lệ enzyme: cơ chất, pH dung dịch protein. .. để tiến hành thủy phân protein 400C 3.4 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến hoạt tính sinh học dịch protein thuỷ phân thu nhận từ rong Chaetomorpha sp Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến hoạt tính