Tổng hợp ergothioneine từ nấm Aspergillus oryzae và ứng dụng bảo vệ đậu nành lên men Bacillus subtilis khỏi quá trình oxy hóa

Nội dung 1: Nghiên cứu qui trình chế biến sản phẩm đậu nành lên men từ B. subtilis và xác định sự oxy hoá lipid trong quá trình lên men

Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột (hoặc một hàng) thể hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% theo phép thử LSD. Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột (hoặc một hàng) thể hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% theo phép thử LSD. Ở nhiệt độ lên men 28oC hoạt tính protease khá cao, tuy nhiên hoạt độ protease cao nhất ở 33oC và giảm dần khi tăng nhiệt độ.

Bên cạnh đó, các thành phần dinh dưỡng và hoạt tính chống oxy hóa DPPH cũng thay đổi khi thay đổi nhiệt độ lên men. Ở 28oC hàm lượng glucid và lipid sau lên men cao nhưng hoạt độ enzyme protease và hoạt tính chống oxy hóa thấp. Ở 2 nhiệt độ lên men còn lại hàm lượng các chất ở mức trung bình, đặc biệt là ở 38oC các thành phần đều ở mức thấp.

Do đó, với kết quả nổi trội hơn các mức nhiệt độ còn lại, nhiệt độ lên men đậu nành lên men được chọn là 33oC. Sự thay đổi mật số VK lên men không ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng các chất dinh dưỡng và hoạt tính chống oxy hóa. Tuy nhiên khi phân tích sự tương tác giữa mật số vi khuẩn và thời gian lên men thì có sự khác biệt ý nghĩa, ở mật số 104 và thời gian 48 giờ có sự khác biệt ý nghĩa so với các điều kiện còn lại.

Dựa vào kết quả thống kê và tiêu chí chọn mẫu sao cho hoạt tính enzyme cao nhất nên chọn mật số 104, thời gian lên men 48 giờ cho các thí nghiệm tiếp theo. Điều này tương tự khi khảo sát sự oxy hoá lipid trong thịt cá lóc nuôi, kết quả sự oxy hóa lipid và protein của cơ thịt cá lóc được hạn chế khi pH của dung dịch muối ở khoảng trung tính (Long et al., 2019). Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột (hoặc một hàng) thể hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% theo phép thử LSD Ở nhiệt độ 35oC sự oxy hoá xảy ra mạnh nhất và yếu nhất ở 33oC.

Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột (hoặc một hàng) thể hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% theo phép thử LSD Bảng 4.7 đó thể hiện rừ quỏ trỡnh oxy hoỏ tăng dần khi thời gian lờn men kộo dài từ 24 giờ đến 60 giờ, sau 48 giờ lên men sự oxy hoá đã bắt đầu xảy ra mạnh, chỉ số IC50 0,77 mg/g CKNL và chỉ số TBARs 75,95 àmol TBARs/g đạt giá trị cao nhất so với các thời gian lên men khác. Tuy nhiên, sự oxy hoá lipid thì xảy ra mạnh nhất ở 60 giờ, chỉ số peroxyt cao nhất ở thời gian này (peroxyt 3,41 mEq/kg lipid ), trong khi chỉ số TBARs bắt đầu giảm.

Nội dung 2 Sinh tổng hợp và chiết suất ESH từ A. oryzae

Ở hình 4.5 cho thấy dù tăng hàm lượng Histidin nhưng nếu hàm lượng Cystein thấp thì hàm lượng ESH cũng thấp, do đó để tăng hàm lượng ESH cần tăng acid amin Cystein. Tuy nhiên nếu tăng hàm lượng Cystein quá cao cùng với sự thay đổi hàm lượng Methionin thì hàm lượng ESH đạt cực đại ở hàm lượng cysteine: methionine tương ứng là 52,51 mg: 90,80 mg rồi sau đó sẽ giảm (hình 4.3). Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột, dòng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa của các nghiệm thức khảo sát theo kiểm định LSD ở mức độ tin cậy 95%.

Ảnh hưởng của nồng độ hai acid amin (His và Met) lên sự thay đổi giỏ trị IC50 àL/mL. Theo đồ thị hình 4.6 cũng thấy được rằng, khi hàm lượng histidine càng tăng thì khả năng kháng oxy hóa tăng dần thể hiện ở giá trị IC50 giảm. Trong điều kiện thí nghiệm này, nghiên cứu này cho thấy ESH được chiết xuất bằng nước nóng ở mức khoảng 87,1%.

Tuy nhiên, với mức độ ESH cao đạt được như vậy, ESH CE có đặc tính chống oxy hóa mạnh để tăng cường quá trình chống oxy hóa lipid và hạn chế sự thay đổi màu sắc trong quá trình xử lý đậu nành lên men (FS).

Nội dung 3: Ứng dụng ESH trong chế biến đậu nành lên men Thí nghiệm 6: Khảo sát hàm lượng ESH bổ sung và khả năng hạn chế sự oxy

Dịch trích cô đặc chứa ESH 4-6% cho thấy tác động hiệu quả để giảm sự thay đổi màu sắc do cả phản ứng Maillard và phản ứng PPO enzyme gây ra. Như vậy, chỉ có phần ESH được thẩm thấu vào bên trong mới có tác động hạn chế quá trình oxy hóa chất dinh dưỡng, phần bên ngoài đậu còn lại khó tác động đến quá trình oxy hóa chất dinh dưỡng bên trong. Điều này có thể do khi cho vào ở giai đoạn lên men, ESH không thể thấm vào bên trong đậu nành do môi trường truyền và thẩm thấu không thuận lợi, ESH cũng chỉ bám trên bề mặt là chủ yếu, làm hạn chế quá trình chống oxy hóa các chất dinh dưỡng trong hạt.

Vì vậy việc bổ sung dịch trích cô đặc chứa ESH vào giai đoạn ngâm cho thấy hiệu quả cao hơn đáng kể so với hai giai đoạn trước khi hấp và trước khi lên men. Quá trình lên men làm tăng tổng hàm lượng phenolic (Polyphenol là chất chống oxy hóa đa chức năng bằng cách đóng vai trò là chất khử, chất chống oxy hóa tặng hydro và chất khử oxy nhóm đơn (Rice-Evans et al., 1997)) và tăng flavonoid cũng như các hoạt động chống oxy hóa của các gốc DPPH và khả năng chống oxy hóa khử sắt của các chất chiết xuất từ đậu nành (Dajanta et al., 2013; Liu et al., 2022). Ngoài ra, sự hiện diện của ESH có thể phân tích trong sản phẩm lên men là do việc bổ sung dịch trích cô đặc chứa ESH trong quá trình chế biến, có thể dẫn đến TPC và DPPH tăng cao.

(23,57 ± 1,73 g/100 g) là do quá trình tự oxy hóa lipid, khi nhiệt độ tăng lên, quá trình oxy hóa sẽ được thúc đẩy, vì việc giải phóng hydro được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách cung cấp năng lượng dễ dàng để phá vỡ liên kết hydro trong các phân tử lipid. Kết quả này cho thấy quá trình oxy hóa chất béo xảy ra mạnh mẽ trong quá trình chế biến FS ở điều kiện bình thường, đặc biệt là trong quá trình ngâm và lên men qua sự tăng lên của các chỉ số thể hiện sự oxy hoá như FFA, PV và TBARs. Kết quả trong Hình 4.14 cho thấy, nếu việc bổ sung ESH CE làm giảm đáng kể các chỉ số oxy hóa như PV, TBAR và FFA, thì lipid sẽ giảm không đáng kể do quá trình oxy hóa.

Chất béo trong đậu nành là chất béo trung tính, với nhiều liên kết đôi (Shibata et al., 2008), tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa bởi lipoxigenase, enzym tạo thành FFA cũng như peroxide hoặc TBARs. Kết quả của nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng mặc dù sự gia tăng hàm lượng TPC cũng như sự chuyển hóa thành các hợp chất aglycol giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa của DPPH trong giai đoạn lên men (hình 4.14). (a)–(d) chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về lipid tổng, axit béo tự do, peroxide hoặc TBARS giữa lượng chiết xuất bổ sung ở cùng giai đoạn bổ sung ESH CE trong quá trình xử lý (P <0,05).

(a)– (d) chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về tổng lượng lipid, axit béo tự do, peroxide hoặc TBARS giữa các giai đoạn bổ sung ESH CE khác nhau trong quá trình xử lý ở cùng nồng độ chiết xuất bổ sung (P. Cùng với quá trình oxy hoá thì còn có sự thay đổi hàm lượng của genistein qua quá trình lên men và với các tỉ lệ ESH bổ sung khác nhau thì hàm lượng genistein cũng thay đổi khác nhau. Theo hình 4.15, khi tăng hàm lượng ESH bổ sung thì hàm lượng genistein cũng tăng lên, đặc biệt qua các giai đoạn ngâm-hấp-lên men thì ở giai đoạn lên men hàm lượng genistein tăng rất cao so với 2 giai đoạn còn lại, điều này cũng phù hợp với nghiên cứu của Fukutake và cộng sự là hàm lượng genistein trong các sản phẩm đậu nành lên men cao hơn trong hạt đậu nành và các sản phẩm từ đậu nành như sữa đậu nành và đậu phụ do liên kết β-glycosyl của genistin bị vi khuẩn phân cắt để tạo ra genistein trong quá trình lên men để tạo ra miso và natto (Fukutake et al., 1996).

Khi tăng hàm lượng ESH bổ sung trong các giai đoạn ngâm, hấp thì hàm lượng Genistein cũng tăng theo tỉ lệ thuận điều này cho thấy bên cạnh việc tăng genistein do sự phân cắt liên kết β-glycosyl của vi khuẩn trong quá trình lên men thì ESH cũng đóng vai trò làm tăng hàm lượng genistein vì trong giai đoạn ngâm và hấp chưa có sự tham gia cụ thể của vi khuẩn.