ENZYME PHYTASE TRONG GẠO LỨT NGUYÊN LIỆU
Theo Lê Ngọc Tú (2004), pH và nhiệt độ có ảnh hƣởng rất lớn đến hoạt tính cũng nhƣ tốc độ phản ứng của enzyme, mỗi loại enzyme đều có pH và nhiệt độ tối ƣu khác nhau, tại pH và nhiệt độ tối ƣu đó enzyme sẽ thể hiện hoạt tính cao nhất. Nếu nhƣ nhiệt độ quá cao cùng với pH không thích hợp thì enzyme sẽ bị mất hoạt tính, không phục hồi đƣợc. Chính vì vậy, mục đích của thí nghiệm này là xác định đƣợc pH và nhiệt độ tối ƣu của enzyme phytase trong gạo mầm của hai giống nếp than và nếp trắng.
Enzyme phytase là loại enzyme đƣợc hoạt hóa trong quá trình nảy mầm của gạo lứt nên tồn tại sẵn trong hạt gạo mầm, vì thế cần phải tách dịch chiết chứa enzyme phytase (lấy 1,5 g gạo lứt hòa với 20 ml dung dịch pH (4,5; 5,0; 5,5), lắc đều trong 1 giờ và lọc) và tiến hành thủy phân ở các nhiệt độ (30, 35, 40, 450
C) trong 30 phút, ngừng phản ứng, phản ứng màu và để yên trong 10 phút rồi đo quang phổ với bƣớc sóng 700 nm và xác định hoạt tính của enzyme phytase (U/kg). Thí nhiệm tiến hành với 2 nhân tố và 2 lần lặp lại, kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện trong Bảng 4.1, 4.2.
Bảng 4.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH và nhiệt độ tối ƣu đến hoạt tính của enzyme phytase (U/kg) trong nếp than.
Nhiệt độ (0C) pH 4,5 5,0 5,5 Trung bình 30 203,86 209,46 203,57 205,63c 35 213,21 216,50 214,18 214,63a 40 209,38 210,98 208,83 209,73b 45 201,21 204,49 199,96 201,88d Trung bình 206,91b 210,36a 206,64b
Số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 2 lần lặp lại
Các giá trị trung bình có cùng chữ cái đi kèm a, b, c,…trong cùng một cột, cùng một hàng thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5%.
Bảng 4.2 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH và nhiệt độ tối ƣu đến hoạt tính của enzyme phytase (U/kg) trong nếp trắng.
Nhiệt độ (0C) pH 4,5 5,0 5,5 Trung bình 30 205,10 207,30 205,15 205,85c 35 210,51 211,03 209,19 210,24a 40 208,65 210,12 207,05 208,61b 45 200,89 205,78 202,33 203,00d Trung bình 206,29b 208,56a 205,93b
Số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 2 lần lặp lại
Các giá trị trung bình có cùng chữ cái đi kèm a, b, c,…trong cùng một cột, cùng một hàng thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5%.
Thay đổi pH và nhiệt độ có ảnh hƣởng rất lớn đến khả năng thủy phân của enzyme phytase. Với nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nếu tăng hoặc giảm giá trị pH đến một điểm xác định nào đó, vận tốc phản ứng của enzyme sẽ tăng dần và đạt đến điểm cực đại. Giá trị pH mà ở đó vận tốc phản ứng của enzyme đạt giá trị cực đại gọi là pH tối ƣu của hoạt động enzyme, vƣợt quá giới hạn pH này hoạt tính enzyme sẽ giảm (Nguyễn Đức Lƣợng và ctv, 2004).
Khi giá trị pH tăng dần từ 4,5 đến 5,5 thì hoạt tính enzyme phytase sẽ thay đổi cho dù ở bất kỳ một nhiệt độ nào. Kết quả thống kê ở Bảng 4.1, 4.2 cho thấy ở các mức pH khác nhau từ 4,5 đến 5,5 thì hoạt tính của enzyme phytase có sự khác biệt ý nghĩa 5%. Từ Bảng 4.1 và 4.2 cũng thấy rõ ở pH 4,5 không có sự khác biệt ý nghĩa với pH 5,5 ở cả hai giống nếp. Bên cạnh đó, pH 5,0 có sự khác biệt ý nghĩa ở mức 5% đối với pH 4,5; pH 5,5 và ở pH 5,0 enzyme phytase thể hiện hoạt tính mạnh hơn so với ở pH 4,5 và pH 5,5 nên pH tối ƣu cho hoạt động của enzyme phytase ở cả hai giống nếp là pH 5,5.
Ở pH cao hơn hoặc thấp hơn pH tối ƣu, hoạt tính của enzyme phytase đều giảm. Do đó, có thể nói rằng pH có ảnh hƣởng rất mạnh đến hoạt tính của enzyme phytase. Khi thay đổi pH môi trƣờng sẽ làm thay đổi khả năng ion hóa của enzyme và cơ chất do đó sẽ ảnh hƣởng đến khả năng tạo phức hợp ES làm giảm vận tốc phản ứng enzyme (Nguyễn Đức Lƣợng và ctv, 2004). Vì thế phải chọn pH tối ƣu cho enzyme hoạt động để đạt đƣợc hiểu quả cao nhất.
Ngoài pH thì nhiệt độ cũng ảnh hƣởng đến khả năng hoạt động cũng nhƣ hoạt tính của enzyme phytase. Sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng, vì các nguyên tử trong phân tử enzyme có năng lƣợng cao hơn và xu hƣớng lớn hơn để di chuyển. Tuy nhiên, nhiệt độ bị giới hạn trong một phạm vi sinh học bình thƣờng. Khi nhiệt độ tăng, sự biến tính nhiệt phá hủy các hoạt động của các phân tử enzyme. Điều này là do sự mở ra của chuỗi protein sau khi bị mất các liên kết yếu nhƣ liên kết hydro, vì thế vận tốc phản ứng bị giảm. Nhƣ vậy, về cơ bản tốc độ phản ứng xúc tác do enzyme tăng khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng đến cực đại khi nhiệt độ tăng, sau đó bị giảm nếu tiếp tục tăng nhiệt độ (Nguyễn Công Hà và Lê Nguyễn Đoan Duy, 2011).
Kết quả thống kê cho thấy hoạt tính enzyme phytase ở hai giống nếp tăng khi nhiệt độ từ 300C đến 350
C và giảm nếu tiếp tục tăng nhiệt độ lên 450C. Vì bản chất của protein là không bền nhiệt, khi tăng nhiệt độ trong giai đoạn đầu của phản ứng enzyme sẽ làm tăng khả năng tạo cấu trúc không gian của enzyme sao cho phù hợp với cơ chất, khi vƣợt quá giới hạn về nhiệt độ thì cấu trúc không gian của trung tâm hoạt động trong enzyme không còn phù hợp với cấu trúc không gian của cơ chất nữa, khi đó hoạt tính của enzyme sẽ giảm dần và dẫn đến triệt tiêu (Nguyễn Đức Lƣợng và ctv., 2004). Tuy nhiên, khi xét về mặt thống kê thì ở nhiệt độ 350C có sự khác biệt với các nhiệt độ 300C, 400C, 450C và hoạt tính của enzyme cao nhất, nên 350C là nhiệt độ tối ƣu cho hoạt động của enzyme phytase trong gạo mầm.
Với thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH và nhiệt độ lên hoạt tính enzyme phytase trong gạo mầm đến quá trình giải phóng phospho trong phytate đã xác định đƣợc pH và nhiệt độ tối ƣu cho hoạt động của enzyme phytase là pH 5 và nhiệt độ 350C.