T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 162 TẬN DỤNG PHẾ PHẨM KHÓM CẦU ĐÚC (HẬU GIANG) CHO QUÁ TRÌNH TRÍCH LY ENZYME BROMELAIN Nguyn 1 , Nguyn Minh Thy 2 Dim Trang 3 1 Vingh Sinh hi hc C 2 c ng di hc C 3 H Thc phi hc C Thông tin chung: 18/01/2013 20/06/2013 Title: Extraction of bromelain enzyme from pineapple waste Từ khóa: Keywords: Ammonium sulphate, bromelain, Cau Duc (Hau Giang), pineapple peaked- shoots, vacuum drying ABSTRACT This research aimed to study the effect of some factors such as: (i) precipitating agents (acetone, ethanol, ammonium sulfate); (ii) ammonium sulfate concentrations (60, 70, 80%) and precipitation temperatures (27 o C and 4 o C and (iii) drying methods (freeze-drying, vacuum drying and by H 2 SO 4 ) on bromelain preparation extracted from pineapple peaked-shoots. The research results showed that 82,86, 71,19 and 66,19% enzyme activity recovery when precipitated by acetone, ethanol and ammonium sulfate, respectively. The appropriate concentration of ammonium sulfate and temperature for bromelain precipitation were 80% (v/v) and 27 o C, respectively. Vacuum drying (at 35 o C for 9 hours) was the most effective method for obtaining white bromelain powder with the moisture content below 8%; 74,74% activity recovery compared with the total activity in the crude extract. TÓM TẮT sulfate); (ii) ammonium (27 o o H 2 SO 4 o ai (35 o enzyme 74,74%. 1 GIỚI THIỆU enzyme thc vt ch u ng dng trong y h c phm. Trong y hc, T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 163 trng m t qu, tr ng, gi triu chng d can thi s t ng c u hiu trong vic chm ch chng hp thu thuc (Tochi et al., 2008) p thc ph c s d m th sa (Rabelo et al., c thu nhn ch yu t h Bromeliaceae c t trong ph ph phm ca di, v n ph ph phm m mt t l ln cng d li bin, khong 70% (Nguyn gii nhi ch bromelain t ph ph phm bng nhi t ta b y phun (Devakate et al c c nh kim loi (immobilized metal affinity membrance) (Huali et al., 2008), chit hai pha lng-lng (Ravindra et al., 2008), nhiu ch ph i. Tuy Vit Nam, mc nhi sng da ln, vi ph ph phm to ch phi ng dng p thc phu (Li Th Ng c sn ca Tnh Hu Giang. K bi u sn ph c, m n tht qu trong ch bin ch chim kho l ph phm c a enzyme bromelain vt li Th Ng i s n c n xu bi ng ph ph phm t ng trng b t hoc bin rau qu, phn ln ph ph ng. Tn dng t ngun ph phm s n gim thiu m ng, kinh t chc v hiu qu cho hong ch bin thc phm c phm. Do vy, m c o qun b dng. Ho li l ng dng thc t trong thc phm, m ph i nhun cao cho sn xut c 2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phƣơng tiện nghiên cứu c thc hin t nghi c phm, Vi c Sinh hcng i hc C Chồi ngọn trái khóm ( 1 c thu nhn t a Ti V Thanh, tnh Hu Giang. Hình 1: Nguyên liệu thí nghiệm (chồi ngọn trái khóm) 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1 Khng c kt ta ethanol, aceton, ammonium n hiu su t chi ngn c Ch c nghi t c b ch chit. Dch chinh 4 o C vi t 5300 g ( loi b c t ta d v a acetone (tinh khit), ethanol (99,8%), ammonium sulfate (70%), c bi t l 2 aceton : 1 dch er ,1957), 4 ethanol : 1 d i Th Ng T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 164 NH 4 ) 2 SO 4 472 g (NH 4 ) 2 SO 4 , 1994). T 1,5 kg chi ngn c nghic 750 ml d n bng nhau. Phn 1 (250 ml) cho t t 118 g mu nhi nh (27 o a, ra ta bng acetone l a bng H 2 SO 4 . Ph ln nhi (0-4 o acetone (-20 o C t nhi -20 o C t t t phn 2, phn 3 (250 ml) sau khi n nhi (0-4 o -20 o nhit -20 o C trong 2 gi Drauz et al. h nhi thp (<0 o C) trong sut ta). Sau a xut hi s 2.2.2 Khng ca n kt ta n hiu sut thu hi ho bromelain c b i 2 kt t o C. Sa bng H 2 SO 4 m 4 o C. 2.2.3 Khng c n hoa enzyme c b th y, bao gm s-40 o C), sy tron m (5 o o C). Bt t ta v 27 o C, thi gian cho mua y ta b cp. Lng enzyme c (g) (s dn t oa enzyme bromelain b (1974) ci tin ng protein bng u sut thu hi ho bromelain (%). So u qu kinh t ct ta y. X t qu: Kt qu c x ng 3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN Kt qu c t ban u cho thy ngt lc protease cao nh t lc trong chi ngn gp 9,92 l p 4,38 ln trong v t qu vi nhi c c v s hin din ca pro phn c et al., 2008; Li Th Ng 2009). 3.1 Ảnh hƣởng của các tác nhân kết tủa đến kết quả thu nhận bromelain thô từ chồi ngọn phn chi ngn c kt ta vp, nhm chc h t qu thu nhn enzyme t t Bng 1. Ho enzyme thu hc sau khi sa tng a mang lng nhau. Kt qu th hin cho thy hiu sut thu hi hoa bt cao nht (82,86%) so v amonium sulfate (66,52%). Theo Devakate et al. protein thu h c khi kt t n n 40-60% (w/v) ammonium sulfate nhi 4 o C. V loi b c phn protein tng ammonium sulfate th t phn protein b kt ta. M lnh hn ch c s mt hoa bromelain khi kt t u sut thu hi ho T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 165 Bảng 1: Ảnh hƣởng của tác nhân tủa đến quá trình trích ly enzyme bromelain Tác nhân tủa HSTH hoạt tính enzyme (%) Hoạt tính riêng (U/mg) Khối lƣợng bột enzyme (g) Chi phí sản xuất** 20000 TU (VNĐ) Ammonium sulfate (SA) 63.559 Acetone 124.888 Ethanol 118.893 lch chun) c Hoa i ammonium sulfate. S t do nhi thp, s kt hp gia c trong enzyme kt hp li v n nh c Gortner (1957); Su et al. (1967) nhiu dung c s dng cho vic kt ta bromelain. M t t trong dung d i ra khi ta d y do nhi b thp, vn trong bt enzyme sau khi s i s hin din ca ammonium sulfate trong ch phm n kh ca bromelain. Khng b c khi ta b khi ta b ba c tin i m ng d c khi ta bng ammonium sulfate (11,90 U/ enzyme ta b acetone (14,15 U/mg). V m hng s n, ng thc hp dn gi t protein kt ta protein. M i m lt v t protein t li vi a xung. Tuy v ng u ki ng tm khng b i ammonium sulfate n t ta protein rt tt. Khi tinh ta bromelain b h c nhau. Ta bng ammonium sulfate d ti thc hin ngay nhi ng Th Thu (2004) khi s d kt ti ti nhi l hn ch s mt hoa kt t nh d n nhi khong 0-4 o c gi lnh -20 o r dn s bin i s a ethanol trong dung d t trong nhng y l a bng dung tng th a d t nhiu so v ng dch u (ta bng acetone th n so vng d vi ethanol th y ta ra khi dung dc bin tit ta vn. sn xut hoi t tc thc hin. V nh kinh t a b a b p 1,95 ln so vi ta b p T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 166 1,90 lt ln na cho thc s bt li na ca bng dung i nhng kt qu nhc thy rng s dng ammonium kt t phn chi ngn c nghi thc hi c h thu so vi. 3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ ammonium sulfate và nhiệt độ kết tủa đến hoạt tính của enzyme bromelain thô kt ta dung d ng loi protein b kt ta nhng nng u qu c ammonium sulfate (t 60 - kt ta (4 o o n ho ng protein ca bc th hin cp, nhi u t quan trng c bit khi s d t tt ta bromelain b khi kt tn kh ng protein trong dung dch. Kt qu thu nhc cho thy khi kt ta dch chi ngn bng ammonium sulfate nhi 4 o nhi 27 o C bt k n mu nhi lnh (4 o t ta protein n ch s bi n ra tt ctv. (1994) u v ng ca nhi kt t ng nh rng ho a ch ph h ly nhi 4 o nhi 27 o C. ng thi kt qu ra rng khi n mu ng n 80% ammonium sulfate cho kt qu thu hi ho ng protein tt nht c hai mc nhit o o t qu t cao nht ti n 80% mui nhi 4 o qua thc nghim cho tht ta nhi 4 o c hi o t b nh nhi ng 4 o t t Hình 2: Hiệu suất thu hồi hoạt tính và hàm lƣợng protein khi kết tủa ở những nồng độ ammonium sulfate và nhiệt độ khác nhau m thc 1: o C; Nghim thc o C; Nghim th o C; Nghim th o C; Nghim thc 5: 70% SA o C; Nghim th o C Hiu sut thu hi hoa bng ammonium sulfate n 27 o C cho kt qu u kt ta nhit 4 o C n tt nht khi kt ta nhi o C). (1994), khi kt ta bromelain t ng ammonium sulfate t n t lun rng n 70% ammonium sulfate cho hiu sut thu hi hot t. S t kt qu do trong chi ng ng protein cao gp nhiu ln so vi phy n mui th t t b n ra n 80% hu h u b kt t Kh a bt enzyme c khi kt ta bromelain nhng nng T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 167 kt qu th hin y ho a mu kt ta n 60% c kt ta v mui c nhi o gi n 60% mu n l trong dung dch b kt t mu ng protein tp b kt ta s m ho ca mu. Ho a mu bromelain kt ta nhi 4 o u kt ta nhi 27 o C. Nhi t trong cu t ca u, s c gian c s mt ho a enzyme. Nguy . (1994) cho rng s kt ta bromelain bng ammonium sulfate nhi thn ngh th hn ch t mt hoa enzyme t ta nhi 27 o hoa enzyme bromelain. Hình 3: Hoạt tính riêng enzyme khi kết tủa ở những nồng độ SA và nhiệt độ khác nhau Nghim th o C ; Nghim thc 2: 70% o C ; Nghim th o C ; Nghim thc 4 o C ; Nghim thc 5 o C ; Nghim th o C Kh ng b c khi ta vi SA th hin Hình 4: Khối lƣợng bột enzyme thu đƣợc khi kết tủa ở các nồng độ chất tủa và nhiệt độ khác nhau m th o C ; Nghim thc o C ; Nghim th o C ; Nghim th o C ; Nghim thc 5: 70% o C ; Nghim th o C Kh ng ca b c hiu khi m c kt ta vi nng i ammonium sulfate n kt ta protein c ch a enzyme v a nhiu protein kh nhau, nh ra bt ta vi ammonium sulfate nh ng bt c khi kt ta nhi 4 o C nhi t ta nhi 27 o C do nhi 27 o C kh bi a enzyme vn di u. 3.3 Ảnh hƣởng của phƣơng pháp sấy đến hoạt tính bột enzyme bromelain thô Nhi i gian su t quan trng n hoa ch phm y nhi t hoa enzyme do protein b bi y nhi thi gian si s hin din ca t protease s di gim ho a enzyme. Kt qu t hiu sut thu hi ho gi u sy b 0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 4 5 6 Nghiệm thức Hoạt tính riêng (U/mg) . 0 2 4 6 8 10 12 14 1 2 3 4 5 6 Nghiệm thức Khối lượng bột enzyme (g) . T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 168 hin a mu sy b s dng H 2 SO 4 (Bng 2). Bảng 2. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp sấy đến chất lƣợng, khối lƣợng và thời gian sấy bột enzyme bromelain thô Phƣơng pháp sấy Hiệu suất thu hồi hoạt tính enzyme (%) Hoạt tính riêng của enzyme (U/mg) Khối lƣợng bột enzyme (g) Độ ẩm (%) Thời gian sấy (giờ) 9 Sy bng H 2 SO 4 17 15 lch chun) c hoc 85,73% so vi a bt enzyme t 11,96 (U/mg). S 35 o C trong 9 gi c 74,74% hot v a b t 10,07 (U/mg). V ng H 2 SO 4 nhi 4-5 o C trong 17 gi c thu h ho t 9,88 (U/mg). y, hoa bromelain khi s ca y thp (-40 o c c c. Theo Tr s li chng sn phm tt c ca sn phm bn m trc tip t trng n sang trng ng iu kit thp. Devakate et al u qu ca s sch kt qu c 95% ho c gi li i vi sy phun. S bo qun trong th n t). So vi s c ti nhi u (35 o a bromelain sau khi sy thp sy bng H 2 SO 4 nhi 4 o t qu t m th u n nhit (nhit t o nhi khong 35 o C vn gi c ho i t nhi lnh (4 o C). Kh ng b y bng H 2 SO 4 . Sau khi st t th rt nhiu so vi sn ph m 7,9%, sy bng H 2 SO 4 m ca sn phm cut 6,80%. S t v m t v kh nh n s nh ca ch phm bromelain trong thi gian bo qu thc hi y b m bo qun an chim thi gian ngn nht khong 9 gi, trong khi sy bng H 2 SO 4 phi mt 17 gi i i gian s) i m c khi y ph n -20 o t b s n c tt tic t c s dng ry gii ca b t i ca Merck (Bng 3) cho thy hong trong 1 g bt enz phm th i a enzyme vy, nu s d thy u qu thy gii s i (Merck). T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 169 Bảng 3: So sánh bột enzyme bromelain thành phẩm và bột enzyme thƣơng mại Loại bromelain Hoạt tính trong 1 g enzyme (TU/g) Hoạt tính riêng (TU/mg protein) m 1705 a 15,48 a i (Merck) 1950 b 10,55 b t nhng s mc 4 KẾT LUẬN n din trong tt c phn ph ph phm c t nhiu nht trong phn chi ngn ca Kt ta bromelain chi ngn bng acetone cho kt qu 82,86% hoc thu hi. Kt ta bng ethanol 79,19% hot u. Kt ta bng ammonium sulfate hiu sut thu hi ho t 66,19%. N kt ta dch chi ng o C. Thch t qu hot. S 35 o C trong 9 gi thu c bng, m < 8%, hiu sut thu hi ho t 74,74%. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bradford, M.M. 1976. A rapid and sensitive mocrogam quanlities of protein utilizing the principle of protein dye biding, Anal. Biochem. 72, 248-254. 2. Devakate R.V., V.V.Patil, S.S.,T.Waje, B.N.Thorat. 2009. Purification and drying of bromelain. In: Separation and purification Technology. 64, 259264. 3. Dixon M. and Webb E.E. 1975. Enzyme, NewYork, Academic press. 4. Drauz.K, Groger.G, May.O. 2011. Enzyme catalysis in organic synthesis. Willey-VCH. 5. ng Th Phm Thu Thy, Nguyn Th . 2004. g ngh enzyme. NXB Khoa hc K thui. 16, 230-231. 6. Evens M. 2006. Extraction et formulation de la 7. Heinicke R.M and Gortner W.A. 1957. Stem bromelain-A new protease preparation from pineaaple 417 plants, Econ. Bot. 11, 225-234. 8. Huali N., S. Li, Y. Zhou, T. Chen, Z. He, S. Su, H. Zhang, Y. Xue, L. Zhu. 2008. Purification of bromelain using immobilized metal affinity membranes. Journal of Biotechnology 136S, 402459. 9. Kunitz M. 1974. Determination of proteolytic activity by the casein digestion method. J. Gen. Physiol. 30, 291. 10. Li Th Ng to ch phm enzyme bromelain t ph ph phm da, TKhoa hPn -tp 7, s 2:203-ng i hnghii. 11. Nguyu ph phm da i hp, i. 12. Nguy Thanh Mai. 1994. N cn xu nghim thu cp B B91-07-03. 13. Pessoa Jr. A. and B.V. Kilikian. 2005. 14. Rabelo A.P.B, Tambourgi E.B, Pessoa Jr.A. 2004. Bromelain partitioning in twophase aqueous systems containing PEO-PPO-PEO block copolymers, J. Chromatogr., B 807, p. 61-68. T Phn p, Thy s Sinh hc: 26 (2013): 162-170 170 15. Ravindra Babu, B., Rastogi N.K. and Raghavarao K.S.M.S. 2008. Liquid-liquid extraction of bromelain and polyphenol oxidase using aqueous two-phase system. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 47, 83-89. 16. Soares, Paulo A.G., A.F.M. Vaz, M.T.S. Correia, A. Pessoa Jr, M. G. Carneiro-da-Cunha. 2012. Purification of bromelain from pineapple wastes by ethanol precipitation. In: Separation and Purification Technology. Elserver. 17. Tochi B.N, Wang Z, Xu S-Y and Zhang W, 2008, Therapeutic application of pineapple protease (bromelain): Review, Pakistan journal of nutrition, 7(4): 523-520. 18. Trt k h thng sc. . Sinh hc: 26 (2013): 162-170 162 TẬN DỤNG PHẾ PHẨM KHÓM CẦU ĐÚC (HẬU GIANG) CHO QUÁ TRÌNH TRÍCH LY ENZYME BROMELAIN Nguyn 1 , Nguyn. tác nhân tủa đến quá trình trích ly enzyme bromelain Tác nhân tủa HSTH hoạt tính enzyme (%) Hoạt tính riêng (U/mg) Khối lƣợng bột enzyme (g) Chi