Tối ưu hóa quá trình thủy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng enzyme alcalase

Bài viết trình bày điều kiện thủy phân tối ưu để thu được dịch thủy phân có khả năng kháng oxi hóa cao nhất là nồng độ enzyme Alcalase 0,9% và thời gian thủy phân 1,9h. Hiệu suất thu hồi protein tối ưu thu được khi nồng độ enzyme là 1% và thời gian thủy phân trong 1,8h. Khi đó hiệu suất thu hồi protein và khả năng bắt gốc tự do của dịch thủy phân thu được là 84,1% và 38,01 mg TE/g protein.

Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban công nghệ thực phẩm TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH THỦY PHÂN CHẾ PHẨM PROTEIN TỪ RONG CHAETOMORPHA SP BẰNG ENZYME ALCALASE Phan Thị Yến Nhi1, Phạm Thị Mỹ Tiên1, Nguyễn Bảo Tồn1, Trần Thị Cúc Phương, 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: 15/62017; Ngày chấp nhận đăng: 2/7/2017 TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng yếu tố như: pH, nồng độ enzyme thời gian thủy phân đến trình thủy phân protein rongCheatomorpha sp nghiên cứu Phương pháp bề mặt đáp ứng sử dụng để tối ưu hóa điều kiện thủy phân nhằm thu peptide có hoạt tính sinh học cao Kết cho thấy, điều kiện thủy phân tối ưu để thu dịch thủy phân có khả kháng oxi hóa cao nồng độ enzyme Alcalase 0,9% thời gian thủy phân 1,9h Hiệu suất thu hồi protein tối ưu thu nồng độ enzyme 1% thời gian thủy phân 1,8h Khi hiệu suất thu hồi protein khả bắt gốc tự dịch thủy phân thu 84,1% 38,01 mg TE/g protein Từ khóa: Alcalase 2.4L; Chaetomorpha sp.; phương pháp bề mặt đáp ứng; thủy phân protein GIỚI THIỆU Gần nhà khoa học giới quan tâm nhóm rong sống vùng nước lợ Đây vùng thủy vực cửa sông vùng nước mặn nhân tạo bên vùng châu thổ để nuôi thủy hải sản Do giao thoa hai vùng nước nên rong sống khu vực có đặc điểm khác biệt so với loại rong sống hai vùng nước riêng biệt [1] Khi thủy phân protein rong tạo peptide có hoạt tính sinh họccó khả kháng oxi hóa [2] Về bản, peptide có hoạt tính sinh học tạo từ protein theo nhiều cách thủy phân acid mạnh (HCl, H2SO4), kiềm mạnh (NaOH) hay enzyme Tuy nhiên việc thủy phân acid kiềm gặp phải nhiều trở ngại: oxy hóa số amino acide, gây tượng racemic hóa amino acide, xảy phản ứng khử amine Chính thế, phương pháp thủy phân acid hay kiềm hạn chế sử dụng, thay vào phương pháp sử dụng enzyme protease [3] Trong nghiên cứu khác nhau, hoạt tính kháng oxi hóa dịch thủy phân enzyme Alcalase cao so với dịch thủy phân loại enzyme khác Hơn nữa, so với protease khác, thủy phân Alcalase thu peptide có hoạt tính kháng oxi hóa cao peptide ngắn [4] Trong nghiên cứu chúng tơi tiến hành tối ưu hóa trình thủy phân protein rongCheatomorpha sp với yếu tố: pH, nồng độ enzyme thời gian thủy phân theo thiết kế Plackett-Burman phương pháp bề mặt đáp 200 Phan Thị Yến Nhi, Phạm Thị Mỹ Tiên, Nguyễn Bảo Tồn, Trần Thị Cúc Phương, Trần Chí Hải ứng để thu dịch thủy phân có khả kháng oxi hóa, hiệu suất thu hồi peptide/protein cao VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu Nguyên liệu: RongCheatomorpha sp thu nhận ao nuôi tôm quảng canh xã Long Điền, huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu Tại phịng thí nghiệm, rong rửa để loại bỏ tạp chất, sau phơi khơ tới độ ẩm 9-10%, xay nhỏ rây qua lưới 0,5mm Bột rong mền sấy nhiệt độ 50 – 60oC đến độ ẩm 5% Rong sau thu nhận sấy khơ xay mịn Sau đó, ngun liệu đượcxử lý với enzyme cellulase (nồng độ chất 10%, nồng độ enzyme 117 UI/g chất, pH 7-8, nhiệt độ 52-53oC thời gian 73-74 phút) sau trích ly dung mơi NaOH 0,1M, tỉ lệ dung môi nguyên liệu 20 ml:1g, nhiệt độ 500C 79 phút Hỗn hợp khuấy đều, đem ly tâm 10.000 vòng 15 phút để thu dịch Dịch thu sau trích ly kết tủa dung dịch muối (NH4)2SO4 bão hịa vớitỉ lệ dịch muối dịch trích 5:1, thời gian nhiệt độ phòng Dịch tủa thu đem ly tâm 10.000 vòng 15 phút để thu kết tủa Kết tủa thu đem thẩm tích màng cellophane có kích thước lỗ màng 14.000A để loại hết (NH4)2SO4 Và cuối tiến hành sấy đông khô để thu bột chế phẩm protein Chế phẩm protein sử dụng thí nghiệm có độ tinh 82% Chế phẩm protein nghiền nhỏ cho kích thước đồng lưu trữ để sử dụng cho tất thí nghiệm Hóa chất: Enzyme alcalase 2,4L Novozyme, enzyme mua Công ty Brenntag Việt Nam, có pH tối ưu nhiệt độ tối ưu 40oC, hoạt tính 2,4 U/g chế phẩm Hóa chất kiểm tra bao gồm: DPPH (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl), Vitamin C Đức mua cơng ty hóa chất Đồn Lê Các hóa chất phân tích khác đạt u cầu kỹ thuật phịng thí nghiệm 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Chọn lựa yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp enzyme Alcalase Mức độ ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến hoạt tính kháng oxi hóa dịch thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp xác định thơng qua mơ hình Plackett–Burman Chế phẩm enzyme thương mại Alcalase sử dụng để thuỷ phân protein thu phân đoạn protein thuỷ phân peptide Chế phẩm protein rong Chaetomorpha sp tái hòa tan với nước sau cho nồng độ protein dung dịch 5% Các yếu tố công nghệ khác trình thủy phân protein từ Chaetomorpha sp gồm có nồng độ enzyme (Z1) (%), pH dịch protein (Z2) thời gian thủy phân (Z3) (giờ) bố trí theo mơ hình Plackett–Burman Mỗi yếu tố cơng nghệ tiến hành mức độ thấp (-) cao (+) Bố trí Plackett–Burman thể Bảng 201 Tối ưu hóa q trình thuy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha Sp enzyme Alcalase Bảng Bố trí thí nghiệm theo mơ hình Plackett-Burman Thí nghiệm Bố trí thí nghiệm theo mơ hình Plackett–Burman Z1 Z2 Z3 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 Các yếu tố công nghệ Nồng độ enzyme (%) 2 2 0 pH 8 8 6 Thời gian thủy phân (h) 1 3 3 2.2.2 Tối ưu hóa trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp bằngenzyme Alcalase Dựa kết thí nghiệm 2.2.1, hai yếu tố công nghệ ảnh hưởng cao đến khả kháng oxi hóa dịch thủy phân chọn lựa để tối ưu hóa q trình thủy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha sp Phương pháp đáp ứng bề mặt với mơ hình trực giao cấp có tâm xoay sử dụng để tối ưu hóa điều kiện thủy phân sử dụng Trong thí nghiệm này, hai yếu tố công nghệ chọn kí hiệu X1và X2 Bảng Bố trí thí nghiệm theo mơ hình trực giao cấp có tâm xoay Thí nghiệm Bố trí thí nghiệm theo mơ hình trực giao cấp 2 10 11 12 13 X1 X2 -1 -1 -√2 √2 0 0 0 -1 -1 1 0 -√2 √2 0 0 Các yếu tố công nghệ Nồng độ enzyme (%) 2 2.414 1 1 1 2.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 2.3.1 Phương pháp phân tích 202 Thời gian thủy phân (h) 1 3 2 0.586 3.414 2 2 Phan Thị Yến Nhi, Phạm Thị Mỹ Tiên, Nguyễn Bảo Tồn, Trần Thị Cúc Phương, Trần Chí Hải 2.3.1.1 Xác định khả kháng oxi hoá Khả bắt gốc tự dịch protein thủy phân xác định dựa theo phương pháp Je cộng (2009) [5] 100µL dung dịch DPPH 1,5x10-4M trộn với 100µL dịch thủy phân, hỗn hợp ủ tối, nhiệt độ phịng 30 phút Sau hỗn hợp đo bước sóng 517 nm Mẫu control làm tương tự thay dịch thủy phân nước cất Khả bắt gốc tự dịch thủy phân tính theo cơng thức sau: % ứ𝑐 𝑐ℎế(%) = 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 − 𝐴𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 × 100 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 2.3.1.2 Hiệu suất thu hồi peptide/protein Hiệu suất thu nhận peptide/protein tính tỷ lệ phần trăn lượng peptide thu dịch thủy phân so với lượng protein nguyên liệu ban đầu 2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu Các thí nghiệm tiến hành lặp lại lần Kết trình bày giá trị trung bình ± SD Sử dụng phần mềm Statgraphics để phân tích thống kê số liệu thí nghiệm đánh giá khác biệt mẫu (p