Khảo sát một số điều kiện nhằm thu nhận enzyme papain từ nhựa đu đủ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu bước đầu đã khảo sát được nhiệt độ sấy, thời gian và nhiệt độ bảo quản enzyme papain từ nhựa đu đủ. Nhựa đu đủ sấy khô ở 50℃ sẽ cho hiệu quả thu nhận enzyme papain cao nhất với hiệu suất thu nhận đạt 39.8% và thời gian thu nhận trong 36 giờ. Khi bảo quản ở nhiệt độ lạnh 5℃ và -5℃, hoạt tính enzyme papain ổn định trong 12 tháng. Kết quả nghiên cứu là cơ sở để tinh chế papain từ nhựa thô, giúp nâng cao giá trị của loại cây trồng này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khảo sát một số điều kiện nhằm thu nhận enzyme papain từ nhựa đu đủ

KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN NHẰM THU NHẬN ENZYME PAPAIN TỪ NHỰA ĐU ĐỦ Lê Phương Lộc1, Nguyễn Thành Lộc1, Trần Ngọc Hùng1 1. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Viện Phát triển Ứng dụng TÓM TẮT Đu đủ là loại cây ăn trái phổ biến, được trồng ở khắp các khu vực tại Việt Nam. Sản phẩm chủ yếu của loại cây trồng này là trái tươi. Tuy nhiên, enzyme papain từ nhựa trái xanh có rất nhiều công dụng trong lĩnh vực y dược và chăm sóc sức khỏe. Nghiên cứu bước đầu đã khảo sát được nhiệt độ sấy, thời gian và nhiệt độ bảo quản enzyme papain từ nhựa đu đủ. Nhựa đu đủ sấy khô ở 50℃ sẽ cho hiệu quả thu nhận enzyme papain cao nhất với hiệu suất thu nhận đạt 39.8% và thời gian thu nhận trong 36 giờ. Khi bảo quản ở nhiệt độ lạnh 5℃ và -5℃, hoạt tính enzyme papain ổn định trong 12 tháng. Kết quả nghiên cứu là cơ sở để tinh chế papain từ nhựa thô, giúp nâng cao giá trị của loại cây trồng này. Từ khóa: bảo quản papain, papain, nhựa đu đủ 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, protease đã trở thành chất xúc tác sinh học tiêu chuẩn trong nhiều quy trình công nghiệp thuộc các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như dược phẩm, y học, khoa học thực phẩm và sản xuất chất tẩy rửa. Trong số đó, papain là một trong những protease thường xuyên được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm trên thế giới. Papain là một enzyme có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật được tách chiết từ nhựa của quả đu đủ xanh. Trong nhựa đu đủ xanh có chứa một hỗn hợp protease là papain, chymopapain A và B, proteinase III và IV. Trong đó hàm lượng papain chiếm cao nhất, lên tới 95% và là enzyme có hoạt tính thủy phân mạnh nhất. Papain có khả năng thủy phân tất cả các liên kết peptide, trừ các liên kết của prolin và acid glutamic. Papain cũng có thể xúc tác với các phản ứng tổng hợp este, các enzyme và peptide có hoạt tính sinh học cao. Papain có rất nhiều vai trò trong y dược, được sử dụng rộng rãi với nhiều mục đích khác nhau như hỗ trợ tiêu hóa thức ăn; kết hợp cùng với một số loại enzyme khác trong các sản phẩm điều trị bệnh biếng ăn của trẻ em; papain còn có tác dụng lên hệ mạch, sử dụng để điều trị các bệnh như bệnh bạch cầu, viêm họng, viêm dạ dày hoặc viêm khớp (Nguyễn Lương, 2018). Nước ta thuộc khu vực nhiệt đới nóng ẩm có nhiều điều kiện thuận lợi cho việc trồng cây đu đủ để thu hoạch quả và lấy nhựa. Diện tích và sản lượng đu đủ ở nước ta khá phong phú và dồi dào. Để khai thác nguồn tài nguyên nhiệt đới quý giá ấy thì việc nghiên cứu các nghiên cứu liên quan đến nhựa đu đủ, quả đu đủ đang được trồng tại Việt Nam với mục đích phát huy hết khả năng ứng dụng của các hoạt tính sinh học của nhựa đu đủ vào trong công nghiệp và đời sống là rất có ý nghĩa. Nhiều nghiên cứu liên quan đến vấn đề này đã được thực hiện, có thể kể đến như Nguyễn Phú Thọ và Nguyễn Thị Hương Giang (2011) đã thực hiện nghiên cứu quy trình điều chế bột enzyme papain thô từ nhựa đu đủ. Qua nghiên cứu ấy đã bước đầu xây dựng 509
được quy trình thu nhận enzyme papain thô từ nhựa đu đủ sấy khô. Nguyễn Thị Hà (2015) đã thực hiện nghiên cứu tinh sạch các enzyme protease từ mủ đu đủ (Carica papain) bằng phương pháp sắc ký lỏng. Mủ đu đủ có thể thu hoạch từ trái trong khoảng từ 8-10 tuần tuổi để thu được enzyme với hoạt tính và hiệu suất cao. Trần Thanh Hoàng (2016) đã nghiên cứu về ứng dụng của papain làm ra sản phẩm bột thịt dễ tiêu hóa với mong muốn tạo ra sản phẩm mới, phù hợp với nhu cầu sử dụng và phù hợp với đối tượng tiêu dùng là trẻ em, người cao tuổi hay người bị tổn thương về hệ tiêu hóa. Nhờ việc tạo ra sản phẩm có chứa chất dinh dưỡng dễ hấp thu (acid amin, peptit mạch ngắn) nhờ quá trình thủy phân sơ bộ bằng enzyme papain. Young Pharm (2021) đã nghiên cứu đánh giá sự ổn định hoạt tính của papain trong đóng gói, bảo quản. Có thể thấy, ngoài việc sử dụng trái, sản phẩm papain từ nhựa đu đủ có thể sẽ giúp gia tăng giá trị của loại cây nhiệt đới này, tăng thu nhập cho người nông dân địa phương. Từ thực tế trên, nghiên cứu nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát một số điều kiện để thu nhận enzyme papain trong nhựa cây đu đủ trồng tại Bình Dương và các điều kiện bảo quản sản phẩm papain thô, từ đó có các nghiên cứu về ứng dụng papain trong đời sống. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu Đu đủ xanh 12 tuần tuổi được trồng trong vườn nhà tại phường Hiệp An, thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp thu nhận enzyme papain thô Nhựa được lấy ở quả xanh khoảng 12 tuần tuổi. Thu nhựa vào lúc sáng sớm. Dùng dao inox có đầu nhọn rạch dọc theo quả ở chỗ đường kính quả to nhất, các lát cắt cách nhau 3-5 cm, không sâu quá 2 cm. Hứng lấy nhựa chảy ra bằng cốc thủy tinh, sau khi lấy nhựa xong đậy kín và bảo quản lạnh ở nhiệt độ 5-7℃. Sấy ở 50℃ cho đến khi độ ẩm còn 10%. 2.2.2. Xác định hoạt độ papain theo phương pháp Anson Nguyên tắc: Casein bị phân giải trong môi trường kiềm dưới tác dụng của protease (papain) tạo sản phẩm là các đoạn peptide ngắn hòa tan trong tricloroacetic acid (TCA), xác định lượng tyrosine và tryptophan hòa tan bởi thuốc thử folin. Các protease có nguồn gốc khác nhau được xác định ở những pH khác nhau, tùy thuộc vào tính chất của protease. Định nghĩa đơn vị Anson: Một đơn vị Anson là lượng enzyme tối thiểu trong điều kiện chuẩn (35℃) thủy phân casein trong 1 phút tạo thành sản phẩm tương ứng với 1 mol tyrosine trong đường chuẩn. 2.2.3. Phương pháp xác định độ ẩm Nguyên tắc: Loại nước ra khỏi phần mẫu thử trong tủ sấy điện ở 130℃ đến 133℃, dưới áp suất khí quyển, trong thời gian 1 giờ 30 phút. 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu: Các thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần. Xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel 2016. 510
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hoạt độ papain Sấy khô nhựa đu đủ tươi sau khi thu nhận được từ các vườn ở các nhiệt độ từ 30℃ đến 70℃, mỗi nghiệm thức cách nhau 10℃ cho đến khi độ ẩm trong nhựa đu đủ còn lại khoảng 8- 10%. Hoạt độ papain trong các nghiệm thức được thể hiện trong bảng 3.1. Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy khô sản phẩm Hiệu suất thu nhận Hoạt độ papain (U/g) Thời gian sấy (giờ) Nghiệm thức (%) Trước khi sấy Sau khi sấy 30℃ 20.65 34.23 120 48.9 40℃ 28.19 50.21 60 34.0 50℃ 17.07 35.72 36 39.8 60℃ 26.06 36.95 18 26.1 70℃ 27.50 42.40 15 29.3 60.0 48.9 Hiệu suất thu nhận (%) 50.0 39.8 40.0 34.0 29.3 30.0 26.1 20.0 10.0 0.0 30 40 50 60 70 Nhiệt độ sấy (℃) Hình 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hoạt độ papain. 140 Thời gian sấy (giờ) 120 120 100 80 60 60 36 40 18 15 20 0 30 40 50 60 70 Nhiệt độ sấy (℃) Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến thời gian thu nhận sản phẩm Trong thí nghiệm này nhiệt độ sấy có ảnh hưởng đến hoạt độ papain. Nhiệt độ sấy càng cao thì hiệu suất papain càng giảm. Khi sấy ở nhiệt độ 30℃, hiệu suất thu nhận papain cao nhất, đạt 48.9%. Sấy ở nhiệt độ 60℃ và 70℃, hiệu suất thu nhận papain chỉ đạt từ 26.1 đến 29.3% 511
so với nguyên liệu tươi (hình 3.1). Tuy nhiên, nhiệt độ sấy cao sẽ giúp thu nhận sản phẩm nhanh hơn. Nghiệm thức sấy ở 30℃ có thời gian thu nhận sản phẩm lên đến 120 giờ. Khi sấy ở 50℃, thời gian thu nhận sản phẩm rút ngắn rất nhiều, chỉ còn lại 36 giờ. Theo nghiên cứu của Nguyễn Phú Thọ và Dương Thị Hương Giang, khi sấy ở 65℃-75℃ trong 10 giờ, hoạt độ enzyme ổn định. Việc kéo dài thời gian sấy sẽ làm cho hoạt tính papain giảm khoảng 5.9%. Nghiên cứu của Krishnaiah (2002) cũng cho thấy nhựa đu đủ có thể được sấy chân không trong khoảng nhiệt độ 65℃ - 80℃, mặc dù có khác nhau về phương pháp sấy. Hoạt tính papain ổn định trong phạm vi nhiệt độ từ 10℃-90℃ ở pH trong khoảng 6-7. Sản phẩm này ổn định ở 5℃ trong 6-12 tháng. Sự khác biệt trong kết quả nghiên cứu của chúng tôi với một số nghiên cứu trước đây có thể là do sự khác nhau về giống đu đủ và vùng trồng. Khi sấy ở nhiệt độ thấp (30℃) sản phẩm giữ được hoạt độ cao, nhưng với thời gian sấy lâu, dễ bị nhiễm nấm mốc, vi sinh… Trong khi đó nếu như sấy ở nhiệt độ 50℃ hoạt độ papain giảm 18,6% so với sấy ở 30℃ nhưng thời gian thu nhận sản phẩm rút ngắn chỉ còn 36 giờ. Do đó chúng tôi chọn sản phẩm sấy nhiệt độ ở 50℃ để tiến hành thí nghiệm tiếp theo về ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến hoạt độ papain trong sản phẩm. 3.2. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến hoạt độ papain trong nhựa đu đủ Thu nhận nhựa trái đu đủ rồi sấy khô theo điều kiện đã chọn từ thí nghiệm trước. Đóng gói sản phẩm trong các túi PE hàn kín miệng rồi bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau: -5℃; 5℃ và nhiệt độ phòng (30℃). Sau các khoảng thời gian 9 tháng và 12 tháng, tiến hành xác định hoạt độ papain còn lại trong sản phẩm. Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản sản phẩm Nhiệt độ -5℃ Nhiệt độ 5℃ Nhiệt độ phòng Thời gian bảo quản Hoạt độ Hiệu suất hoạt Hoạt độ Hiệu suất hoạt Hoạt độ Hiệu suất hoạt độ papain (U/g) độ còn lại (%) papain (U/g) độ còn lại (%) papain (U/g) còn lại (%) Ban đầu 36.95 100.0 53.58 100.0 38.35 100.0 9 tháng 37.72 102.1 57.19 106.7 19.82 51.7 12 tháng 31.61 85.5 54.16 101.1 3.58 9.3 120 120 Hiệu suất thu nhận protease 106.7 100 100 101.1 Hiệu suất thu nhận protease 100 100 80 80 (%) 60 51.7 60 (%) 40 40 20 9.3 20 0 0 Trước bảo 9 tháng 12 tháng Trước bảo 9 tháng 12 tháng quản quản Thời gian bảo quản Thời gian bảo quản A B Hình 3.3. A). Thời gian và nhiệt độ bảo quản (30℃) ảnh hưởng đến hoạt độ papain; (B). Thời gian và nhiệt độ bảo quản (5℃) ảnh hưởng đến hoạt độ papain 512
120 Hiệu suất thu nhận protease (%) 100 102.1 100 85.5 80 60 40 20 0 Trước bảo quản 9 tháng 12 tháng Thời gian bảo quản Hình 3.4. Thời gian và nhiệt độ bảo quản (-5℃) ảnh hưởng đến hoạt độ papain Nhìn chung, trong thí nghiệm, thời gian bảo quản ảnh hưởng đến hoạt độ papain. Ở nhiệt độ phòng 30℃, hoạt độ papain giảm rõ rệt sau quá trình bảo quản. Hoạt độ papain trong sản phẩm sau khi bảo quản 9 tháng giảm 1.93 lần, và sau 12 tháng giảm 10.75 lần. Với nhiệt độ bảo quản 5℃, sau thời gian 9 tháng và 12 tháng hầu như hoạt độ papain không có sự thay đổi. Khi bảo quản ở nhiệt độ -5℃, mẫu bảo quản 9 tháng có hoạt độ papain không thay đổi. Sau 12 tháng, hoạt độ papain trong sản phẩm giảm còn 85.5 % so với trước khi bảo quản. Nhưng khi so sánh với mẫu bảo quản ở nhiệt độ phòng ta có thể thấy hoạt độ protease giảm nhanh chóng từ 100% xuống còn 9.3% sau 12 tháng bảo quản. So với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Hữu Thọ khi bảo quản ở nhiệt độ phòng sau 12 tháng, hoạt độ papain trong sản phẩm của chúng tôi giảm nhiều hơn. Tuy nhiên, khi bảo quản ở nhiệt độ thấp (5℃ và -5℃), hoạt độ papain giảm không đáng kể. Trong khi đó, công bố của Nguyễn Hữu Thọ cho thấy, sau 12 tháng bảo quản hoạt độ papain giảm 5,2%. Từ đó ta có thể thấy được khi bảo quản nhựa đu đủ sấy khô ở nhiệt độ phòng (30℃) có thể gây ra các biến đổi về mặt chất lượng của sản phẩm cũng như các chất khác có trong nhựa đu đủ. Nên chúng tôi quyết định bảo quản nhựa đu đủ sau khi sấy khô ở nhiệt độ -5℃ và 5℃ là tốt nhất. Ở nhiệt độ này sẽ không làm mất đi hoạt tính sinh học của papain có trong nhựa đu đủ. 4. KẾT LUẬN Nghiên cứu bước đầu đã khảo sát được nhiệt độ sấy, thời gian và nhiệt độ bảo quản enzyme papain từ nhựa đu đủ. Nhựa đu đủ sấy khô ở 50℃ sẽ cho hiệu quả thu nhận enzyme papain cao nhất với hiệu suất thu nhận đạt 39.8% và thời gian thu nhận trong 36 giờ. Khi bảo quản ở nhiệt độ lạnh 5℃ và -5℃, hoạt tính enzyme papain ổn định trong 12 tháng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lâm Thị Kim Châu, Văn Đức Chín, Ngô Đại Nghiệp (2004), Thực tập lớn sinh hóa, Nxb Đại Học Quốc Gia, Tp.HCM, Trang 25 – 69. 2. Chiêm Lâm Phúc Diễm, 2009. Tổng quan thu nhận enzyme papain để ứng dụng vào phản ứng thủy phân, Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên. 513
3. Nguyễn Thị Hà, 2015. Nghiên cứu tinh sạch các enzyme protease từ mủ đu đủ (Carica papaya) bằng phương pháp sắc ký lỏng. Tạp chí khoa học trường Đại học Cần Thơ. 4. Phạm Thị Ánh Hồng (2003), Kỹ thuật sinh hóa, Nxb Đại Học Quốc Gia, Tp.HCM, Trang 27 – 116. 5. Nguyễn Đức Lượng, 2004. Công nghệ enzyme, Nxb Đại Học Quốc Gia, Tp.HCM, Trang 9-230. 6. Hoàng Thị Minh, 2011. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của một số tổ hợp đu đủ lai mới với quần thể bố mẹ của tổ hợp lai. Ngày truy cập: 23 tháng 2 năm 2022. 7. Trần Kim Qui, 2009. Thu nhận enzyme papain để ứng dụng vào phản ứng thủy phân protein trong bánh dầu đậu phộng, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. 8. Trần Đình Thanh, 2002. Phân tách Papain và nghiên cứu sử dụng các chế phẩm của Papain có hoạt tính sinh học cao, Luận án tiến sĩ hóa học, Viện hóa học các hợp chất thiên nhiên. 9. Nguyễn Phú Thọ, Nguyễn Thị Hương Giang, 2011. Nghiên cứu quy trình điều chế bột Enzyme Papain thô từ nhựa đu đủ. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ,. 17b: 158-166. 10. Nguyễn Quang Vinh, Bùi Phương Thuận, Phan Tuấn Nghĩa, 2007. Thực tập Hóa sinh học, Nxb. Đại học Quốc gia Hà Nội, 30-32. Tài liệu tiếng Anh 11. Islam MN, Molinar-Toribio EM, 2013. Development of a meat tenderizer based on papaya peel. Observación por Pares Basada en Mapas Conceptuales: Una Estrategia para Fomentar el "Scholarship of Teaching and Learning" en la Universidad Tecnológica de Panamá, 24" 12. Maiti AK, Ahlawat SS, Sharma DP, Khanna N (2008)."Application of natural tenderizers in meat- a review". 13. Robert Rastall (2007), Novel enzyme technology for food applications, CRC press, USA, pp. 61-62. 14. Rubens Monti et al, 2000. Purification of papain from fresh latex of Carica papaya, Brazilian Archives of Biology and Technology, 43(5): 501-507 15. Young Pharm, 2021. “Promise Approach on Chemical Stability Enhancement of Papain by Encapsulation System: A Review”. Tài liệu từ internet 16. Cục an toàn và thực phẩm VFA, 2015, Công dụng tuyệt vời của trái đu đủ, trang wed vfa.gov.vn, ngày cập nhật: 27 tháng 1 năm 2021. 17. Nguyễn Lương, 2018. Papain là enzyme gì? Vai trò và những ứng dụng của enzyme papain. Trang web suckhoe.vn. Ngày truy cập: 4 tháng 8 năm 2020. 514