(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu phương pháp sản xuất và một số đặc tính của dịch đạm thủy phân từ nội tạng hải sâm (holothuroidea)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN THỊ ÁNH NGUYỄN THỊ ÁNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC C C NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN TỪ NỘI TẠNG HẢI SÂM (Holothuroidea) R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠNG NGHỆ SINH HỌC KHỐ K37 Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN THỊ ÁNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ ĐẶC TÍNH CỦA DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN TỪ NỘI TẠNG HẢI SÂM C C R L T DU Chuyên ngành : Mã số: Công nghệ sinh học 8420201 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Tạ Ngọc Ly PGS.TS Đặng Minh Nhật Đà Nẵng – Năm 2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn thạc sĩ tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Tạ Ngọc Ly thầy PGS.TS Đặng Minh Nhật hướng dẫn cho suốt thời gian qua Nhờ tận tình dạy thầy giúp tơi hồn thành luận văn cách tốt Đồng thời xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Công nghệ Sinh học nói riêng, thầy khoa Hóa nói chung trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng tham gia giảng dạy tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành luận văn Đà Nẵng, ngày 10 tháng 11 năm 2020 Học viên thực C C DU R L T Nguyễn Thị Ánh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu phương pháp sản xuất số đặc tính dịch đạm thủy phân từ nội tạng Hải sâm (Holothuroidea)” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Người cam đoan Nguyễn Thị Ánh C C DU R L T NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN TỪ NỘI TẠNG HẢI SÂM (Holothuroidea) Học viên: Nguyễn Thị Ánh Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học Mã số: 8420201 Khóa: K37 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Nội tạng Hải sâm phế phẩm ngành chế biến Hải sâm Phế phẩm chứa nhiều protein, chất béo khoáng chất nên nghiên cứu nhằm khảo sát khả ứng dụng phụ phẩm Hải sâm vào đời sống Quy trình cơng nghệ sản xuất dịch đạm thủy phân từ nội tạng Hải sâm nghiên cứu cách bổ sung papain Nội tạng Hải sâm xay nhuyễn bổ sung nước/nguyên liệu theo tỷ lệ khác nhau, tốc độ khuấy thời gian thủy phân khác Kết cho thấy, mức độ thủy phân cao đạt tỷ lệ bổ sung nước/nguyên liệu: 1,5/1 (v/w); tốc độ khuấy: mức 1; thời gian thủy phân: 180 phút Mơ hình tốn học động học phản ứng papain khảo sát để nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến tốc độ phản ứng enzyme mơ hình Lineweaver-Burk Các thơng số động học Km Vmax tính toán 0,21 g/L 1,69 mg/phút Nghiên cứu cịn papain thơ từ mủ đu đủ thay cho papain thương mại Kết phân tích thành phần acid amin nội tạng Hải sâm nội tạng Hải sâm có thành phần dinh dưỡng cao phát 16/22 loại acid amin, có 8/9 acid amin thiết yếu Acid amin chiếm thành phần cao Acid Glutamic (3,182 mg/g chất khô) Alanine (1,925 mg/g chất khô) Khả bắt gốc tự DPPH dịch đạm thủy phân cao: 62,8% mức độ thủy phân 10 % 62oC Từ kết cho thấy, dịch đạm thủy phân từ nội tạng Hải sâm có khả ứng dụng cao vào việc sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, phân bón,… cần nghiên cứu rộng rãi nhằm góp phần phát triền bền vững ngành chế biến thủy sản C C R L T DU Từ khóa – nội tạng Hải sâm; papain; điều kiện thủy phân; động học; DPPH RESEARCH ON PRODUCTION METHOD AND CHARACTERISTICS OF HYDRAULIC PEPPER FROM SEA CUCUMBER INNARDS (Holothuroidea) Abstract – Sea cucumber innards is the main waste of the sea cucumber processing industry This byproduct contains many proteins, fats and minerals so this study is to investigate the applicability of by-products of sea cucumber in life The technological process of producing hydrolyzate from Sea cucumber innards have been studied by the addition of the papain Sea cucumber innards are pureed, add water with different ratios, different stirring speed and hydrolysis time The results show that the highest hydrolysis efficiency is achieved when the ratio of water/material addition: 1.5/1 (v/w); stirring speed: level 1; hydrolysis time: 180 minutes The mathematical model of the papain enzyme reaction kinetics was also investigated to study the effects of factors on the enzyme reaction rate using the Lineweaver-Burk model Kinematic parameters of Km and Vmax were calculated to be 0.21 g / L and 1.69 mg / min, respectively Research has also show that papain from papaya latex can be a substitute for commercial papain Results of analysis of amino acids in the intestine of sea cucumbers show that sea cucumbers have high nutritional components when detecting 16/22 amino acids, including 8/9 essential amino acids Amino acids with the highest composition are Glutamic Acid (2.828 mg / g dry matter) and Alanine (1.711 mg / g dry matter) DPPH free radical capture ability of hydrolyzate is quite high: 62.8% when 10 % hydrolyzed efficiency is reached at 62oC From these results show that, sea cucumber innards should be studied more extensively to contribute to the sustainable development of the seafood processing industry Key words – sea cucumber innards; papain; hydrolysis conditions; kinetic; DPPH MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu .1 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài a Ý nghĩa khoa học .2 b Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Hải sâm 1.1.1 Khái niệm phân bố 1.1.2 Vai trò, giá trị Hải sâm 1.1.3 Tình hình khai thác Hải sâm .5 1.2 Tình hình nghiên cứu việc sử dụng chế phẩm nội tạng hải sản 1.2.1 Nghiên cứu giới 1.2.2 Nghiên cứu nước 1.3 Papain 1.4 Hoạt tính chống oxy hóa 11 1.4.1 Khái niệm 11 1.4.2 Các nghiên cứu hoạt tính chống oxy từ dịch đạm thủy phân 13 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Đối tượng nghiên cứu 15 2.2 Phương pháp nghiên cứu 16 2.2.1 Phương pháp thủy phân enzyme 16 2.2.2 Xác định hàm lượng N acid amin giải phóng phương pháp Ninhydrin 16 2.2.3 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung nước/nội tạng Hải sâm đến mức độ thủy phân .19 2.2.4 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến mức độ thủy phân 20 2.2.5 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng thời gian thủy phân đến mức độ thủy phân .21 2.2.6 Phương pháp xác định thông số động học (Km, Vmax) phản ứng 22 2.2.7 Xác định thành phần tỷ lệ acid amin 22 2.2.8 Xác định hoạt tính chống oxi hóa dịch đạm thủy phân 1,1diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 22 2.2.9 Phương pháp thu nhận papain thô từ mủ đu đủ 24 2.2.10 Phân tích thống kê .24 C C DU R L T CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25 3.1 Động học phản ứng thủy phân 25 3.2 Hồn thiện cơng nghệ sản xuất dịch đạm thủy phân .27 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung nước/nội tạng Hải sâm đến mức độ thủy phân .28 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến mức độ thủy phân 29 3.2.3 Xác định thay đổi mức độ thủy phân theo thời gian 30 3.2.4 Khả sử dụng papain thô thay papain thương mại .31 3.3 Đặc tính dịch đạm thủy phân nội tạng Hải sâm 33 3.3.1 Thành phần acid amin sản phẩm dịch đạm thủy phân nội tạng Hải sâm 33 3.3.2 Hoạt tính chống oxy hóa dịch đạm thủy phân nội tạng Hải sâm 34 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .36 TÀI LIỆU THAM KHẢO .37 PHỤ LỤC 1: SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46 PHỤ LỤC 2: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 47 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN ACID AMIN 51 C C DU R L T DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ BIẾT TẮT v/w : volume/weigh – Thể tích/khối lượng U : Unit – Đơn vị hoạt độ enzyme TCA : Trichloroacetic acid OD :Optical density – Mật độ quang DH : Degree of Hydrolysis – Mức độ thủy phân C C DU R L T DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng 2.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Tên bảng Số trang Bố trí thí nghiệm xác định Vmax, Km Hàm lượng N acid amin mẫu thử nghiệm động học Thành phần acid amin sản phẩm dịch đạm thủy phân (mg/g chất khô) C C DU R L T 22 25 33 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Số trang Hình 1.1 Hải sâm Hình 1.2 12 Hình 2.1 Cấu trúc 3D papain Q trình chuyển từ đỏ tía sang vàng phản ứng DPPH Sơ đồ thí nghiệm Hình 2.2 Nội tạng Hải sâm 15 Hình 2.3 Papain thương mại 15 Hình 2.4 Mẫu thủy phân tủ ấm 62oC Quá trình Ninhydrin kết hợp với acid amin để tạo thành phức chất màu xanh Dịch đạm thủy phân sau thêm thuốc thử Ninhydrin 16 18 Hình 2.11 Đường chuẩn Glycine Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung nước/nội tạng Hải sâm (v/w) q trình thủy phân Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy q trình thủy phân Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian thủy phân trình thủy phân Mẫu đối chứng mẫu thủy phân sau thêm DPPH Hình 2.12 Quy trình thu nhận papain thơ từ mủ đu đủ 24 Hình 1.3 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 C C R L T DU 14 17 17 19 20 21 23 Hình 3.4 Sự biến thiên nồng độ sản phẩm thủy phân theo thời gian Phương trình Lineweaer – Burk để tính Km, Vmax Ảnh hưởng tỷ lệ nước/nguyên liệu đến mức độ thủy phân Ảnh hưởng tốc độ khuấy đến mức độ thủy phân Hình 3.5 Sự thay đổi mức độ thủy phân theo thời gian 31 Hình 3.6 Sơ đồ hồn thiện quy trình thủy phần nội tạng Hải sâm Phần trăm bắt gốc tự dịch đạm thủy phân nội tạng Hải sâm 32 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.7 26 26 28 29 34 C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... enzyme - Xác định thông số công nghệ sản xuất hồn thiện quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân từ nội tạng Hải sâm - Xác định số đặc tính dịch đạm thủy phân từ nội tạng Hải sâm C C DU R L T 2 Ý... đề tài a Ý nghĩa khoa học - Thu quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân từ nội tạng Hải sâm cách tối ưu - Từ đặc tính dịch đạm thủy phân từ nội tạng Hải sâm, ứng dụng rộng rãi đối tượng khác lĩnh... kết nghiên cứu sở để xác định đặc tính thủy phân papain chất nội tạng Hải sâm, từ xác định công nghệ sản xuất dịch đạm thủy phân C C R L T DU 3.2 Hoàn thiện công nghệ sản xuất dịch đạm thủy phân