ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN BẢO QUẢN ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA ENZYME
Pectin sau khi hồ hóa sẽđược bổ sung vào dung dịch enzyme thô (% w/v) theo tỉ lệ khảo sát, nồng độ pectin bổ sung là lượng pectin so với dung dịch mẫu chứ không tính lượng nước dùng để hòa tan pectin. Tiến hành bảo quản ở hai nhiệt độ 40C và - 160C, sau các khoảng thời gian dự kiến, mẫu được đem phân tích hoạt tính enzyme theo phương pháp Davis - 1947. Sự thay đổi hoạt tính của enzyme được thể hiện ở bảng 3.
Bảng 3: Sự thay đổi hoạt tính enzyme naringinase theo nồng độ pectin và nhiệt độ
bảo quản Hoạt tính UI Nồng độ pectin (%) Nhiệt độ (oC) 0 0,1 0,3 0,5 Trung bình (nhiệt độ) 4 12,150 12,054 12,135 12,059 12,106a -16 12,119 12,195 12,186 12,118 12,148a Trung bình (nồng độ) 12,135 a 12,124a 12,161a 12,089a
Các chữ cái a, b, c,.. trong cùng một cột hoặc một hàng thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5%.
Từ kết quả ở bảng 3 cho thấy các mẫu enzyme được bảo quản ở nhiệt độ 40C và - 160C thì sự thay đổi hoạt tính không khác nhau. Đồng thời, không có sự khác biệt ý nghĩa giữa các mẫu khi bổ sung pectin.
10,00 10,50 11,00 11,50 12,00 12,50 13,00 13,50 0 1 2 3 4 5 Ngày bảo quản H o ạ t tí n h ( U I/ m l) 0% 0,1% 0,3% 0,5% hàm các hoạt động vi sinh hoặc quá trình tự phân của enzyme nhờ lạnh đông. Ở điều kiện lạnh đông -160C, nước kết tinh, lượng nước tự do trong dung dịch chứa enzyme giảm. Hệ quả là độ hoạt động của nước trong dung dịch giảm thấp, hầu hết các phản ứng hóa học, và biến đổi vật lý sẽ bị kìm hãm. Vì thế, sau rã đông, dung dịch có thể duy trì được trạng thái gần như ban đầu và đặc tính của các phần tử trong dung dịch được giữ ổn định (Copeland, 2000). Tuy vậy, điều kiện lạnh đông chỉ có thể kìm hãm một số vi sinh vật và các yếu tố ảnh hưởng khác nhưng không ngăn chặn hoàn toàn được nên hoạt tính enzyme vẫn giảm dần trong các ngày bảo quản tiếp theo.
Các nghiên cứu về sự ổn định của enzyme cũng cho thấy, lạnh đông nhanh ở nhiệt độ nhỏ hơn -200C (tốt nhất là -700C hay lạnh đông bằng Nitơ lỏng) là chếđộ tối ưu nhằm duy trì hoạt tính của enzyme (Copeland, 2000).
Hình 14: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hoạt tính enzyme naringinase bảo quản ở 40C, theo nồng độ pectin và thời gian bảo quản
Ở 40C pectin hầu như không có tác dụng giữổn định hoạt tính enzyme. Kết quả cho thấy hoạt tính enzyme giảm ở ngày 1 và bắt đầu tăng nhẹ từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 4. Điều này có thể hiểu là do ở nhiệt độ thấp, khả năng kết hợp giữa protease và enzyme không tồn tại, vì vậy hoạt tính enzyme tăng lên.
10,00 10,50 11,00 11,50 12,00 12,50 13,00 13,50 0 1 2 3 4 5 Ngày bảo quản H o ạ t tí n h ( U I/ m l) 0% 0,1% 0,3% 0,5%
Hình 15: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hoạt tính enzyme naringinase bảo quản ở -160C, theo nồng độ pectin và thời gian bảo quản
Ta nhận thấy nồng độ pectin bổ sung 0,1% tồn trữ ở -160C giúp hoạt tính enzyme ổn định nhất qua các ngày bảo quản, do pectin có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrate hóa cao. Mặc khác, các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giản mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch. Vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrate hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều rắn, chứa pha lỏng ở bên trong, và điều đó giúp cho enzyme ổn định hơn khi bảo quản. Nhưng nếu hàm lượng pectin cao thì sự liên hợp giữa các phân tử xảy ra càng nhanh, hệ keo càng bền, vì vậy enzyme khó tiếp xúc được với cơ chất, dẫn đến hoạt tính không ổn định.
Từ hai đồ thị trên ta thấy hoạt tính enzyme giảm nhanh ở ngày 1 sau đó lại tăng trở lại và tăng mạnh ở ngày thứ tư. Điều đó có nghĩa là enzyme duy trì được trạng thái ban đầu và đặc tính của các phân tử trong dung dịch được giữổn định nhất từ ngày bảo quản thứ tư. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu bảo quản enzyme thô của Nguyễn Ngọc Huỳnh Trân (2010).
Hình 16: Dung dịch mẫu trước khi bảo quản
Hình 17: Sự biến đổi vật lý của các mẫu (có pectin) bảo quản ở 40C sau thời gian 4 ngày
Hình 18: Sự biến đổi vật lý của các mẫu (có pectin) bảo quản ở -160C sau thời gian 4 ngày
Sau bốn ngày bảo quản sự thay đổi màu sắc diễn ra khá rõ rệt. Dung dịch enzyme naringinase thô ban đầu có màu vàng đặc trưng , trong suốt và không có mùi lạ. Tuy nhiên theo thời gian thì màu vàng này trở nên sậm và ngã sang màu vàng nâu. Sự thay đổi này thể hiện rõ ở nhiệt độ 40C, còn ở nhiệt độ -160C thì sự chuyển màu này xảy ra ít hơn. Do ở nhiệt độ lạnh thì các phản ứng hóa học cũng như vi sinh xảy ra mạnh hơn ở điều kiện nhiệt độ đông. Tuy nhiên trạng thái của các mẫu không có sự thay đổi đáng kể.
Qua kết quả thu được có thể rút ra kết luận sau: nên sử dụng dung dịch enzyme thô sau khi để ổn định từ hai đến ba ngày trong điều kiện nhiệt độ lạnh đông. Việc sử
dụng pectin trong quá trình bảo quản, để giúp ổn định hoạt độ enzyme thì không có hiệu quả. Tuy nhiên ở -160C, nồng độ pectin bổ sung là 0,1% thì hoạt tính enzyme ổn định hơn so với các mẫu còn lại. Ngoài ra ở điều kiện lạnh đông thì sự thay đổi tính chất vật lý ít hơn.
4.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ MALTODEXTRIN, NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN BẢO QUẢN ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA ENZYME