Sữa yến mạch là sản phẩm giàu dinh dưỡng, được các nước châu Âu sử dụng để bồi bổ sức khỏe cho mọi lứa tuổi. Nghiên cứu này góp phần chứng minh vai trò của enzyme phytase trong việc xử lí sữa yến mạch, làm giảm hàm lượng chất kháng dinh dưỡng phytate, tăng giá trị dinh dưỡng khoáng trong sữa.
HNUE JOURNAL OF SCIENCE Natural Sciences, 2020, Volume 65, Issue 3, pp 107-116 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1059.2020-0013 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ENZYME PHYTASE ĐỂ NÂNG CAO GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG KHOÁNG TRONG SỮA YẾN MẠCH THANH TRÙNG PASTEUR Trần Thị Thúy Lê Thị Hồng Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt Sữa yến mạch sản phẩm giàu dinh dưỡng, nước châu Âu sử dụng để bồi bổ sức khỏe cho lứa tuổi Tuy nhiên, hàm lượng chất kháng dinh dưỡng phytate hạt yến mạch cao (1 - 3% hàm lượng chất khô hạt), phytate tạo phức chất khó tan với ion kim loại thiết yếu sữa yến mạch, làm giảm hiệu hấp thu khoáng sữa Trong nghiên cứu này, lựa chọn enzyme phytase BacP (hàm lượng 40IU/l) để xử lí sữa yến mạch sau trùng Pasteur để giải phóng 20-30% hàm lượng phốt vô từ phytate sữa, làm tăng hàm lượng khoáng dễ tiêu (Ca2+: 27,0%; Fe2+: 49,3%, Zn2+: 63,3% Mg2+: 95,6%) so với sữa khơng xử lí enzyme Nghiên cứu góp phần chứng minh vai trò enzyme phytase việc xử lí sữa yến mạch, làm giảm hàm lượng chất kháng dinh dưỡng phytate, tăng giá trị dinh dưỡng khoáng sữa Từ khóa: hấp thu khống, phytase, phytate, phốt phát vô cơ, sữa yến mạch Mở đầu Yến mạch sản phẩm từ yến mạch như: sữa yến mạch, cháo yến mạch, bột dinh dưỡng yến mạch loại thực phẩm giàu dinh dưỡng có hàm lượng chất xơ hòa tan (β - glucan) cao; nguyên tố khoáng vi lượng (Ca, Mn, K, Na, Mg, P, Cu…) đầy đủ Ngoài ra, sản phẩm từ yến mạch chứa axit béo (Omega-3, Omega-6,…) tốt cho sức khỏe, tăng cường trí lực; vitamin thiết yếu (B6, B12), cung cấp choline đặc biệt folate, cần thiết cho phụ nữ mang thai [1] Sữa yến mạch không chứa sterol, yếu tố gây mắc bệnh tim mạch Nhiều nghiên cứu chứng minh sử dụng sản phẩm từ yến mạch làm giảm lượng cholesterol máu từ làm giảm nguy mắc bệnh tim mạch [2] Tuy nhiên, hàm lượng chất kháng dinh dưỡng phytate (myo-inositol hexakisphosphate) hạt yến mạch lại cao (1 - 3% hàm lượng chất khô hạt) [3] Chúng nguồn dự trữ phốt phát chủ yếu hạt, chiếm 80% tổng số phốt có hạt [4] Phytate thực vật thường dạng muối axit phytic liên kết chặt chẽ với nguyên tố khoáng như: Ca, Mg, Fe Zn,… [5, 6]; chúng liên kết với axit amin, protein, làm hạn chế q trình tiêu hóa hấp thu dinh dưỡng khoáng protein từ thức ăn [3] Do vậy, phytate coi yếu tố kháng dinh dưỡng thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật Loại bỏ phytate sữa yến mạch việc làm cần thiết nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng sản phẩm Phytase enzyme thủy phân đặc hiệu chất phytate, ứng dụng phổ biến Ngày nhận bài: 15/3/2020 Ngày sửa bài: 23/3/2020 Ngày nhận đăng: 30/3/2020 Tác giả liên hệ: Trần Thị Thúy Địa e-mail: thuy_tt@hnue.edu.vn 107 Trần Thị Thúy Lê Thị Hồng chế biến thức ăn chăn nuôi thực phẩm để loại bỏ chất kháng dinh dưỡng phytate, tăng hàm lượng phốt phát khoáng chất dễ tiêu thực phẩm thức ăn chăn nuôi Loại bỏ phytate sữa đậu nành cách bổ sung trực tiếp phytase từ lúa mì Anno cs tiến hành từ năm 1985 [7] Năm 1990, Simell cs sử dụng Finase S, phytase thương phẩm tách chiết từ Aspergillus awamori, để tạo loại protein đậu nành không chứa phytate [8] Năm 2006 Greiner Konietzny đề xuất việc sử dụng phytase vi sinh vật sinh phytase (nấm men, vi khuẩn lactic) trình làm bánh mì, lên men thực phẩm để làm giảm hàm lượng phytate thực phẩm Bổ sung phytase q trình làm bánh mì khơng làm giảm hàm lượng phytate mà giúp giải phóng canxi từ phức chất IP6 -Ca cần cho hoạt động α-amylase, gián tiếp giúp cải thiện chất lượng bánh m [9] Nghiên cứu góp phần chứng minh vai trò enzyme phytase việc loại bỏ chất kháng dinh dưỡng phytate sữa yến mạch, giúp giải phóng phốt phát vơ (Pvc) cation kim loại dễ tiêu sữa, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng khoáng cho sữa yến mạch Nội dung nghiên cứu 2.1 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1.1 Nguyên vật liệu Enzyme phytase BacP, sản xuất từ chủng Bacillus sp MD2, Bộ môn Công nghệ sinh học – Vi sinh, trường Đại học Sư phạm Hà Nội cung cấp; Enzyme phytase EcoP, có nguồn gốc từ Escherichia coli, cơng ty OptiPhos (JBS United, Indiana, Mỹ) sản xuất Hạt yến mạch nguyên cám công ty Johnny’s Selected Seeds (Mỹ), sử dụng để sản xuất sữa yến mạch phịng thí nghiệm Các hóa chất phân tích: Natri-phytate (Sigma, P3168), ammonium molypdate (Merck), tricloroaxetic acid (TCA - Trung Quốc); dung dịch chuẩn 1000 ppm Fe2+, Mg2+, Zn2+ Ca2+ (Scharlau, Tây Ban Nha); hóa chất thơng dụng khác mua Trung Quốc Việt Nam: CH3COOH, FeSO4.7H2O, CH3COONa, NaOH, HCl, Na2CO3, C2H5OH, NH4OH đạt độ tinh mức phân tích 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu * Chế biến sữa yến mạch Hạt yến mạch (20 g) ngâm nước khử ion 30 ºC Sau đó, bổ sung nước khử ion 80 ºC vào mẫu cho đạt thể tích 200 ml nghiền máy nghiền đồng thể, lọc qua vải loại bỏ cặn thu sữa yến mạch thô Sữa yến mạch thô trùng Pasteur 90 - 95 ºC 10 phút, sau làm nguội đến nhiệt độ phòng bảo quản 10 ºC - 10 ngày * Xác định hàm lượng phytate sữa yến mạch Căn vào đặc tính kết tủa mạnh phytate với ion Fe3+, người ta cho lượng dư Fe3+ vào sữa yến mạch để kết tủa toàn phytate sữa Sau đó, rửa Fe3+ dư kết tủa Fe-phytate xác định hàm lượng sắt có kết tủa Từ hàm lượng sắt có kết tủa với phytate, ta tính hàm lượng phytate sữa theo nguyên tắc: Một phân tử phytate liên kết với phân tử sắt khối lượng phytate gấp 2,98 lần khối lượng sắt [10] Sữa yến mạch dùng để kết tủa phytate sữa chế biến cô đặc lần (200 g hạt yến mạch cho lit sữa) mphytate sữa = 2,98 × mFe kết tủa Fe-phytate Hàm lượng Fe3+đã kết tủa với phytate xác định máy phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử NOVAA 350 (AnalytikJena, Đức), dựa đồ thị chuẩn tương quan giá trị phổ 108 Nghiên cứu sử dụng enzyme phytase để nâng cao giá trị dinh dưỡng khoáng sữa yến mạch hấp thụ nguyên tử bước sóng 248,33 nm (A248,33) nồng độ Fe3+ dung dịch chuẩn (nồng độ: 0; 0,5; 1; 2; 3; 4,5 ppm pha dung dịch đệm 1% HNO3) * Xác định hàm lượng protein tổng số sữa yến mạch Pha lỗng sữa yến mạch đến nồng độ thích hợp tiến hành phản ứng mầu với dung dịch Coomasie blue theo phương pháp Bradford [11] đo quang phổ hấp phụ ánh sáng bước sóng 595nm Tính tốn hàm lượng protein theo phương trình đường chuẩn tương quan hàm lượng BSA (Bovin Serum Albumin- Albumin huyết bò) có nồng độ chuẩn 0, 2,5; 5; 10; 15; 20; 25 30 μg/ml với độ hấp phụ quang bước sóng 595nm (A595) máy đo quang phổ (UV-VIS – 1240 Shimadzu, Nhật) * Xác định hoạt tính enzyme phytase [12] Enzyme phytase BacP pha dung dịch đệm 0,1 M Tris- HCl, pH = có bổ sung mM CaCl2; enzyme phytase EcoP pha dung dịch đệm 0,1 M CH3COONa, pH = 5,5 chứa mM CaCl2 Enzyme pha loãng đến nồng độ thích hợp phản ứng với dung dịch chất (1,67 mM Natri-phytate) theo tỷ lệ 1:9 thể tích Phản ứng enzyme diễn 10 phút nhiệt độ 55ºC (đối với EcoP) 70ºC (đối với BacP) dừng phản ứng cách bổ sung thể tích tương ứng dung dịch TCA 15% (Tri-chloro acetic acid) Sau dịch phản ứng li tâm, thu dịch bổ sung dung dịch màu (chứa lần thể tích dung dịch A (1,5% amoniummolypdate (NH4)6Mo7O24) 5,5% H2SO4) lần thể tích dung dịch B (2,7% FeSO4.7H2O)) theo tỷ lệ 1:1 thể tích đo độ hấp thụ quang bước sóng 700nm Phản ứng đối chứng âm (không chứa enzyme) tiến hành tương tự dung dịch TCA 15% bổ sung trước bổ sung dung dịch chất Hàm lượng phốt phát vơ (Pvc) giải phóng từ phản ứng enzyme tính tốn dựa vào đồ thị tương quan nồng độ Pvc chuẩn 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5 0,6 mM dung dịch NaH2PO4 với độ hấp thụ quang bước sóng 700nm (A700) máy đo quang phổ (UV-VIS - 1240 Shimadzu, Nhật) Một đơn vị hoạt tính (IU) quy định lượng enzyme để giải phóng µmol Pvc phút điều kiện thí nghiệm [12] * Xác định động thái hoạt động enzyme phytase chất natri-phytate Enzyme BacP EcoP pha lỗng đến nồng độ thích hợp dung dịch đệm, sau đó, bổ sung 0,15 ml enzyme vào 30 ml dung dịch chất (10 mM natri-phytate) cho đạt nồng độ enzyme 20 - 40 IU/l Thí nghiệm tiến hành bể ổn nhiệt 70 oC (đối với enzyme phytase BacP) bể ổn nhiệt 55 oC (đối với enzyme phytase EcoP) Mẫu lấy từ phản ứng thời điểm xác định, bổ sung thể tích tương ứng dung dịch 15% TCA để dừng phản ứng, xử lí mẫu tiến hành phản ứng màu thí nghiệm xác định hoạt tính phytase Lượng Pvc tạo xác định dựa đồ thị chuẩn Pvc (nêu trên) * Xác định động thái hoạt động enzyme phytase chất sữa yến mạch Tiến hành tương tự phương pháp xác định động thái enzyme chất phytate chuẩn dung dịch chất chuẩn thay sữa yến mạch thô (chưa qua trùng Pasteur) * Xác định hàm lượng kim loại hịa tan giải phóng q trình xử lí sữa yến mạch enzyme phytase Mẫu sữa dùng để xác định hàm lượng Fe2+, Mg2+, Ca2+ xử lí dung dịch 2% HNO3, cịn mẫu dùng để xác định Zn2+ xử lí dung dịch 1% HCl theo tỷ lệ thể tích 1:1 để nồng độ HNO3 HCl dung dịch sau trước phân tích 1% 0,5 % Tiếp tục li tâm dịch sữa yến mạch 8000 vòng/phút phút để thu dịch nổi, mẫu dịch lọc lại lần giấy lọc trước bảo quản điều kiện - 20oC Xác định hàm lượng kim loại có dung dịch máy phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử NOVAA 350 (Analytik Jena, Đức) bước sóng tương ứng với kim loại: đo Zn2+ bước 109 Trần Thị Thúy Lê Thị Hồng sóng 213,86 nm, đo Mg2+ bước sóng 285,51 nm, đo Ca2+ bước sóng 422,7 nm, đo Fe2+ bước sóng 248,33 nm [13] Hàm lượng kim loại mẫu sữa yến mạch xác định dựa vào đồ thị tương quan nồng độ chuẩn ion kim loại (0 – 10ppm) với độ hấp thu quang bước sóng tương ứng với kim loại * Phân tích kết thí nghiệm Các thí nghiệm lặp lại lần, kết thí nghiệm tính giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn 2.2 Kết thảo luận 2.2.1 Đánh giá số giá trị dinh dưỡng sữa yến mạch * Hàm lượng phytate sữa yến mạch Hàm lượng sắt kết tủa sắt-phytate mẫu sữa yến mạch thu 632,322 μg/ml, tương ứng với 0,942 mg/ml phytate sữa yến mạch Theo kết thì: lượng Pvc giải phóng sau phân giải triệt để phytate sữa 8,5651 mM Kết tương đồng với báo cáo Hídvégi cs (2002), theo đó, hàm lượng phytate có 100 g yến mạch khoảng 0,90 - 1,42 g [14] * Hàm lượng protein sữa yến mạch Kết xác định hàm lượng protein phương pháp Bradford cho thấy: 100 ml sữa yến mạch có 1,85 g protein Theo báo cáo Bộ Nơng nghiệp Hoa Kì hàm lượng protein có 100 g hạt yến mạch 17 g [15] Như vậy, so với số loại ngũ cốc hàm lượng protein hạt hạt yến mạch cao (hàm lượng protein lúa gạo 7,9 %, lúa mì 16,8 %, ngơ 10,6 %, cao lương 12,7 %, kê 11,3% tính theo hàm lượng chất khô) lại thấp hẳn so với hạt đậu nành (37%) [16] 2.2.2 Lựa chọn enzyme phytase để phân giải phytate sữa Hai loại phytase phytase axit (EcoP) có nguồn gốc từ E coli phytase kiềm (BacP) có nguồn gốc từ Bacillus subtilis MD2 đánh giá chất chuẩn (natri-phytate) dung dịch đệm chất phytate sữa yến mạch Hoạt tính chế phẩm enzyme BacP xác định là: 263,5483 (IU/ml) chế phẩm enzyme EcoP là: 57,4549 (IU/ml) Các dịch enzyme phytase pha loãng đến nồng độ thích hợp dung dịch đệm trước tiến hành thí nghiệm Pvc giải phóng (%) 100 80 60 BacP 40 EcoP 20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Thời gian (phút) Hình Khả xúc tác giải phóng Pvc EcoP BacP chất natri-phytate Đánh giá dung dịch chất chuẩn (10 mM natri-phytate) EcoP hoạt động tốt 55 ºC điều kiện axit (pH 5,5), xúc tác phân giải chất natri-phytate hiệu quả, giải phóng tới 92,14% lượng Pvc sẵn có 10 mM natri-phytate sau 25 phản ứng (Hình 1) Trong 110 Nghiên cứu sử dụng enzyme phytase để nâng cao giá trị dinh dưỡng khoáng sữa yến mạch đó, enzyme BacP hoạt động tốt 70 ºC điều kiện trung tính, kiềm (pH 7) [17], xúc tác phân giải chất natri-phytate chuẩn chậm hơn, giải phóng 64,33% lượng Pvc sẵn có 10 mM natri-phytate sau 52 phản ứng (Hình 1) Kết hồn tồn phù hợp với nghiên cứu chế hoạt động phytase kiềm axit [18] Theo đó, phytase axit (EcoP) hoạt động môi trường axit, thủy phân phytate, giải phóng - gốc Pvc, tạo sản phẩm cuối IP1 inositol; phytase kiềm (BacP) hoạt động mơi trường trung tính, kiềm, thủy phân phytate giải phóng - gốc Pvc, tạo sản phẩm cuối IP3, IP2 Pvc giải phóng (%) Đối với chất phytate sữa yến mạch, xúc tác thủy phân phytate giải phóng Pvc hai enzyme tương đối khác thời gian Sau phản ứng 55 ºC, EcoP xúc tác giải phóng lượng Pvc cực đại, đạt 83,88% lượng Pvc tổng số phytate có sữa yến mạch; enzyme BacP xúc tác giải phóng lượng Pvc cực đại 39,29% từ phytate có sữa yến mạch, 70ºC (Hình 2) Mặc dù pH dịch sữa yến mạch thô điều kiện trung tính rõ ràng yếu tố khác (hàm lượng tinh bột, khoáng…) sữa yến mạch hạn chế hoạt động enzyme BacP 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 EcoP BacP 50 100 150 200 250 300 Thời gian (phút) 350 400 Hình Khả xúc tác giải phóng Pvc EcoP BacP chất sữa yến mạch IP6 IP5 cho có lực cao với protein cation kim loại nên làm giảm khả hấp thụ nguyên tố khoáng loại protein IP1 chưa báo cáo có giá trị q trình chuyển hóa chất thể IP2, IP3 IP4 báo cáo có vai trị nịng cốt việc truyền tín hiệu qua màng huy động nguồn canxi dự trữ tế bào [3] Các dẫn xuất IP2, IP3, IP4 lại có lực với cation kim loại protein nên không ngăn cản khả hấp thụ khoáng protein thể người động vật Một số đồng phân hình học IP3 sử dụng để phòng tránh viêm khớp, bệnh hen, làm thuốc giảm đau [19] Ester inositol triphosphate sử dụng làm chất ức chế chống lại lây nhiễm bệnh nhóm retrovirus gây bao gồm HIV [20] Chính để loại bỏ tính kháng dinh dưỡng phytate thu hàm lượng IP2, IP3, IP4 cao lượng Pvc giải phóng nên khoảng 20% - 50% tổng lượng phốt có phytate Vì lí vừa đề cập mà lựa chọn enzyme phytase BacP để tiến hành thí nghiệm chất sữa yến mạch 2.2.3 Lựa chọn nồng độ enzyme BacP để xử lí phytate sữa yến mạch điều kiện bảo quản Tận dụng thời gian bảo quản sữa (từ xuất xưởng đến đến tay người sử dụng) - 10 ºC cho hoạt động enzyme phytase phân giải phytate sữa yến mạch cách thức tiết kiệm thời gian chi phí cho quy trình sản xuất sữa yến mạch trùng Trong thí nghiệm trước (kết không công bố báo này), xác định thời 111 Trần Thị Thúy Lê Thị Hồng gian bảo quản sữa yến mạch nhiệt độ mát (10ºC) - 10 ngày, thí nghiệm xử lí phytase BacP chất sữa yến mạch tiến hành 10 ºC ngày Trên chất sữa yến mạch, nhiệt độ bảo quản (10 ºC), khả phân giải phytate BacP tương đối thấp giống nồng độ enzyme từ 43,9 đến 527,1 IU/l (Hình 3) Kết tương đồng với kết thí nghiệm xác định khả phân giải phytate sữa yến mạch 70 oC với thời gian ngắn (Hình 2) Do vậy, nồng độ enzyme phytase BacP 43,9 IU/l lựa chọn để xử lí phytate q trình bảo quản sữa yến mạchbởi lí sau: (1) hàm lượng Pvc giải phóng từ ngày thứ tới ngày thứ nằm khoảng 20 - 50% tổng lượng Pvc giải phóng, tương ứng với lượng dẫn xuất có ích IP2, IP3 IP4 tạo nhiều nhất; (2) hàm lượng enzyme phytase BacP sử dụng ít, tiết kiệm chi phí cho enzyme Hình Hoạt động phytase BacP (ở nồng độ khác nhau) chất sữa yến mạch bảo quản nhiệt độ 10⁰C 2.2.4 Xử lí phytate sữa yến mạch thơ enzyme BacP quy trình sản xuất sữa trùng Phytate sữa yến mạch thơ xử lí trước trùng sữa sau trình trùng sữa để tận dụng nhiệt độ giai đoạn trùng nhiệt độ trùng sữa thường 90 - 95 ºC enzyme phytase BacP hoạt động tốt nhiệt độ 70 - 75 ºC [21] Thử nghiệm xử lí phytate sữa yến mạch enzyme phytase BacP (nồng độ 43,9 IU/l ở: (1) nhiệt độ phòng 30 phút trước trùng; (2) 70 ºC 10 phút sau trùng; (3) 70 ºC 20 phút sau trùng (4) bổ sung enzyme 43,9 IU/l sau trùng sữa 90ºC cho thấy: khác biệt không lớn hàm lượng Pvc giải phóng (nằm khoảng 20 - 30 % tổng lượng Pvc có phytate sữa yến mạch), kể thời gian bảo quản sữa yến mạch trùng (ở 10 ºC ngày) Như vậy, phương án lựa chọn để xử lí phytate sữa yến mạch trùng Phương án bổ sung enzyme sau trình trùng phương án khả thi nhiệt độ cao sau thời gian trùng làm giảm thiểu tối đa khả nhiễm khuẩn cho sữa yến mạch thành phẩm Theo dõi q trình giải phóng Pvc 40 - 60 phút điều kiện nhiệt độ nồng độ enzyme BacP khác thể tích 30ml sữa yến mạch trùng, nhận thấy: (1) Khi bổ sung enzyme giữ khoảng nhiệt độ 50 - 65ºC 30 - 60 phút gây tượng chín tinh bột kết lắng đáy bình, làm cho sữa khơng đồng nhất, giảm cảm quan cho sữa yến mạch; (2) Nồng độ enzyme 30 IU/l thấp để đạt hàm lượng Pvc giải phóng nằm khoảng 20 - 30 % lượng phốt phát dự trữ phytate sữa yến mạch; (3) Các phương án bổ sung enzyme từ 40 - 45 IU/l sử dụng xử lí 40 phút 112 Nghiên cứu sử dụng enzyme phytase để nâng cao giá trị dinh dưỡng khoáng sữa yến mạch 30ºC 20 phút trường hợp xử lí sữa yến mạch 80ºC cho tự giảm xuống nhiệt độ phịng Các thí nghiệm (Bảng 1) cho kết đạt yêu cầu đề hàm lượng Pvc giải phóng (nằm khoảng 20 - 30 % lượng phốt phát dự trữ phytate sữa yến mạch) Bảng Tỉ lệ Pvc giải phóng (%) so với lượng Pvc vốn có phytate sữa yến mạch xử lí sữa yến mạch thô enzyme BacP nồng độ, nhiệt độ thời gian khác Nhiệt độ (oC) 30 80oC giảm xuống nhiệt độ phòng Thời gian (phút) 40 60 10 20 30 40 30 15,403 ± 0,51 16,817 ± 0,67 17,741 ± 0,80 17,914 ± 0,73 18,232 ± 0,41 18,579 ± 0,56 Nồng độ BacP (IU/l) 40 19,903 ± 0,92 20,975 ± 0,87 18,551 ± 0,56 20,805 ± 0,89 21,087 ± 1,03 21,989 ± 0,99 45 20,073 ± 0,67 21,566 ± 0,91 19,255 ± 0,81 20,974 ± 1,15 21.172 ± 0,93 21,595 ± 1,21 Nhằm tiết kiệm enzyme BacP, tiết kiệm thời gian lượng xử lí sữa yến mạch, chúng tơi lựa chọn phương án bổ 40 IU/l BacP sau có sữa yến mạch thô trùng để nguội tới 80 ºC tiếp tục để nguội dần tới 30 ºC trước đem bảo quản sữa 10 ºC ngày 2.2.5 Khả giải phóng kim loại tự sữa yến mạch xử lí enzyme phytase Phytate có lực cao sắt, kẽm, canxi, magie nhiều cation kim loại thiết yếu khác loại hạt ngũ cốc, nguyên nhân dẫn đến tượng giảm khả hấp thụ khống chất đường tiêu hóa người động vật nuôi Do vậy, việc loại bỏ phytate enzyme BacP sữa yến mạch làm giải phóng ion kim loại thiết yếu khỏi phức chất với phytate, làm tăng hàm lượng ion hịa tan dịch sữa Song song với thí nghiệm kiểm tra hàm lượng Pvc giải phóng trình xử lí sữa yến mạch enzyme BacP thời gian ngày bảo quản sữa, bố trí kiểm chứng mối quan hệ việc giải phóng Pvc từ phytate sữa yến mạch (do xử lí enzyme phytase BacP) đến giải phóng cation kim loại Fe2+, Zn2+, Mg2+ Ca2+ từ dạng liên kết với phytate sang dạng cation tự dung dịch (Hình 4) Kết cho thấy, với việc giải phóng Pvc làm giảm hàm lượng phytate sữa yến mạch, hàm lượng kim loại thiết yếu Fe2+, Zn2+, Mg2+ Ca2+ sữa tăng đáng kể Cụ thể là: Hàm lượng Fe3+ dịch sữa trước xử lí 2,84 mg/l, tăng lên 3,45 mg/l sau xử lí với enzyme tiếp tục tăng lên 4,24 mg/l sau ngày bảo quản 10ºC, nghĩa tăng 49,3% so với dịch sữa trước xử lí với enzyme BacP (Hình 4A) Hàm lượng Zn2+ dịch sữa trước xử lí enzyme BacP 1,88 mg/l tăng lên 2,49 mg/l tiếp tục tăng đến 3,07 mg/l sau ngày bảo quản 10 ºC (Hình 4B), nghĩa tăng 63,3% so với dịch sữa trước xử lí với enzyme Như vậy, giảm hàm lượng phytate dịch sữa yến mạch làm tăng giải phóng Fe2+ Zn2+ hịa tạn dịch sữa, qua tăng hàm lượng sắt kẽm dễ tiêu Kết tương đồng với báo cáo Marine L cộng (1996), báo cáo chứng minh giảm phytate phần ăn có chứa hạt yến mạch nảy mầm làm tăng khả hấp thu kẽm người động vật [22] Hàm lượng Mg2+ (Hình 4C) tăng từ 121,01 mg/l sữa yến mạch chưa xử lí BacP lên 187,69 mg/l sau xử lí enzyme phytase BacP, sau đó, có xu hướng tăng nhẹ trì ổn định mức 236,65 mg/l sau ngày thứ bảo quản 10ºC (tăng 95,56% so với dịch sữa 113 Trần Thị Thúy Lê Thị Hồng trước xử lí với enzyme) Trái với ion kim loại trên, hàm lượng Ca sữa yến mạch tăng khơng nhiều (Hình 4D): trước xử lí enzyme phytase 12,25 mg/l, sau xử lí sữa enzyme BacP đạt 15,56 mg/l (tăng 27%) không tăng thời gian bảo quản sữa So sánh hàm lượng canxi sữa sau xử lí với hàm lượng canxi thành phần dinh dưỡng sữa yến mạch “Organic Long Life Oat Milk” cơng ty Pureharvest cơng bố hàm lượng canxi sản phẩm sữa xử lí với enzyme BacP chúng tơi đạt mức cao [23] 2+ Hình Hàm lượng cation kim loại hòa tan sữa yến mạch trước xử lí, sau xử lí với enzyme BacP thời gian bảo quản sữa: (A) Hàm lượng Fe2+, (B) Hàm lượng Zn2+; (C) Hàm lượng Mg2+ (D) Hàm lượng Ca2+ Nhìn chung, hàm lượng Fe2+, Zn2+, Mg2+ Ca2+ hòa tan sữa yến mạch tăng chủ yếu giai đoạn xử lí sữa sau trùng, đồng hành với giải phóng Pvc enzyme phytase BacP thủy phân phytate sữa Trong thời gian bảo quản sữa, hàm lượng kim loại tăng lên đáng kể (trừ trường hợp Ca2+) thường ổn định, không tăng sau ngày bảo quản 10ºC (Hình 4) Sản phẩm sữa yến mạch xử lí enzyme phytase cho hàm lượng ion kim loại thiết yếu, đặc biệt canxi, sắt, kẽm tự cao sở để tăng khả hấp thụ khoáng chất thể, góp phần ngăn ngừa số bệnh lí xương, cho người sử dụng sản phẩm sữa Kết luận Bổ sung enzyme BacP (nồng độ 40 IU/l) vào sữa yến mạch sau trùng để nguội sữa đến 80 ºC, tiếp tục để nguội sữa đến 30 ºC trước bảo quản 10 ºC giúp giải 114 Nghiên cứu sử dụng enzyme phytase để nâng cao giá trị dinh dưỡng khống sữa yến mạch phóng 20 - 30% hàm lượng phốt phát vô từ phytate sữa, đặc biệt làm tăng hàm lượng khoáng dễ tiêu (Ca2+, Fe2+, Zn2+và Mg2+) sữa từ 27 đến 95,56% so với sữa khơng xử lí enzyme Như vậy, bên cạnh việc làm giảm hàm lượng chất kháng dinh dưỡng phytate, việc sử dụng phytase để xử lí sữa góp phần làm tăng giá trị dinh dưỡng khoáng sữa yến mạch TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Rasane P, Jha A, Sabikhi L, Kumar A & Unnikrishnan VS, 2013 Nutritional advantages of oats and opportunities for its processing as value added foods - a review J Food Sci Technol, 52(2), pp 662-675 [2] Braaten T, Wood PJ, Scott FW, Wolynetz MS, Lowe MK, Bradley-White P, Collins MW, 1994 beta-glucan reduces blood cholesterol concentration in hypercholesterolemic subjects Division of Endocrinology and Metabolism Eur J Clin Nutr., 48(7), pp 465-474 [3] Cheryan M, 1980 Phytic acid interactions in food systems CRC Crit Rev Food Sci Nutr., 13, pp 297-335 [4] Sajjadi M, Carter CG, 2004 Effect of phytic acid and phytase on feed intake, growth, digestibility and trypsin activity in Atlantic salmon L Aquacult Nutr., 10, pp 135-142 [5] Davies NT, 1982 Effects of phytic acid on mineral availability, In Dietary Fiber in Health and Disease, Vahoung GV and Kritchevsky D, Eds, Plenum Press, New York pp 105-116 [6] Phillippy BQ, Wyatt CJ, 2001 Degradation of phytate in foods by phytases in fruits and vegetable extracts J Food Sci., 66, pp 535-539 [7] Anno T, Nakanishi K, Matsuno R and Kamikubo T, 1985 Enzymatic elimination of phytate in soybean milk J Japan Soc Food Sci Technol, 32, pp 174-180 [8] Simell M, Elovainio M, Vaara M, Vaara T, 1990 Novel method for production of phytatefree or low-phytate soy protein isolate and concentrate Patent WO 90/08476 [9] Greiner R, Konietzny U, 2006 Phytase for food application Food Technol Biotechnol, 44, pp 125-140 [10] Tsumura K, Saito T, Kugimiya W, 2004 Influence of phytase treatment on the gelation property of soymilk Food Sci Technol Res, 10 (4), pp 442-446 [11] Bradford M, 1976 A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principal of protein dye binding Anal Biochem, 72, pp 248-254 [12] Shimizu M, 1992 Purification and characterization of phytase from Bacillus subtilis (natto) N-77 Biosci Biotechnol Biochem., 56(8), pp 1266-1269 [13] Phạm Luận, 2009 Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 38-49 [14] Hídvégi M, Lásztity R, 2002 Phytic acid content of cereals and legumes interaction with proteins Periodica Polytechnica Ser Chem Eng, 46(1-2), pp 59-64 [15] http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/1940?fg=&man=&lfacet=&format=&count=&ma x=25&offset=&sort=&qlookup=oat [16] Hà Thị Anh Đào, Nguyễn Công Khẩn, 2007 Thành phần thực phẩm Việt Nam, NXB Đại học Y, tr 82, 93 [17] Tran TT, Mamo G, Mattiasson B and Hatti-Kaul R, 2010 A thermostable phytase from Bacillus sp MD2: cloning, expression and high-level production in Escherichia coli J Industrial Microbiol Biotechnol, 37, pp 279-287 115 Trần Thị Thúy Lê Thị Hồng [18] Oh BC, Choi WC, Park SC and Kim YO, 2004 Biochemical properties and substrate specificities of alkaline and histidine acid phosphatase Appl Microb Biotechnol, 63, pp 362-372 [19] Siren M, 1995 Method of treating pain using inositol triphosphate U.S Patent, 5407924, pp 23-28 pp.732-739 [20] Siren M, 1998 Use of an ester of inositol triphosphate for preparing of medicaments US Patent 5846957 [21] Tran Thi Thuy and Dao Thi Nu, 2017 Synergic effect of different phytase preparations in feed Journal of Science of HNUE, Chemical and Biological Sciences 9/2016, 62(10), pp.143-152 [22] Larsson M, Rossander-Hulthén L, Sandström B, Sandberg AS, 1996 Improved zinc and iron absorption from breakfast meals containing malted oats with reduced phytate content Brit J Nutr.,76, pp.677-688 [23] http://shop.coles.com.au/online/national/pureharvest-milk-long-life-oat-organic ABSTRACT Study on application of phytase enzyme to improve dissolution of minerals in pasteurized oat milk Tran Thi Thuy and Le Thi Hong Faculty of Biology, Hanoi National University of Education Oat milk is a nutritious product which has been used as a nutritional supplement by European people of all ages However, the concentration of phytate, an anti-nutritional compound, in oat seed is quite high (about - 3% of seed dry weight) Phytate forms undissolved complexes with many vital metal ions in oat milk causing a reduction in the efficacy of mineral absorption In this study, phytase enzyme BacP was chosen at the concentration of 40 IU/l to degrade phytate in pasteurized oat milk, whereupon 20 - 30% of the inorganic phosphate was released from phytate in oat milk, along with increases in the level of dissolved mineral ions (Ca2+: 27.0%; Fe2+: 49.3%, Zn2+: 63.3% and Mg2+: 95.6%) compared to untreated milk This study proves the role of BacP in degrading phytate and improving the nutrition of eupeptic minerals in oat milk Keywords: mineral absorption, inorganic phosphate, oat milk, phytase, phytate 116 ... enzyme từ 40 - 45 IU/l sử dụng xử lí 40 phút 112 Nghiên cứu sử dụng enzyme phytase để nâng cao giá trị dinh dưỡng khoáng sữa yến mạch 30ºC 20 phút trường hợp xử lí sữa yến mạch 80ºC cho tự giảm... 10 mM natri-phytate sau 25 phản ứng (Hình 1) Trong 110 Nghiên cứu sử dụng enzyme phytase để nâng cao giá trị dinh dưỡng khoáng sữa yến mạch đó, enzyme BacP hoạt động tốt 70 ºC điều kiện trung... (AnalytikJena, Đức), dựa đồ thị chuẩn tương quan giá trị phổ 108 Nghiên cứu sử dụng enzyme phytase để nâng cao giá trị dinh dưỡng khoáng sữa yến mạch hấp thụ nguyên tử bước sóng 248,33 nm (A248,33)