Nghiên cứu tạo β-cyclodextrin từ dịch xử lý tinh bột với CGTase cố định

Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> NGHIÊN CỨU TẠO Β-CYCLODEXTRIN<br /> TỪ DỊCH XỬ LÝ TINH BỘT VỚI CGTASE CỐ ĐỊNH<br /> Vương Văn Sơn*, Vũ Thanh Thảo*, Trần Hồng Ngân*, Trần Thành Đạo*, Trần Cát Đông*<br /> Mở đầu: Cyclodextrin (CD) là các oligosaccharide dạng vòng chứa 6, 7, 8 đơn vị glucose liên kết với nhau<br /> bằng liên kết α-1-4 glycosid, trong đó β-cyclodextrin (β-CD) được sử dụng nhiều nhất. CD được sản xuất nhờ<br /> xúc tác của enzym cyclodextrin glucanotransferase. Enzym này có tác dụng vòng hóa tạo CD từ các cơ chất có<br /> liên kết α-1,4-glycosid như tinh bột, amylose, amylopectin, dextrin, maltodextrin, hoặc glycogen.<br /> Mục tiêu: Trong nghiên cứu này chúng tôi nghiên cứu việc tạo β-CD từ dịch tinh bột xử lý với enzym cố<br /> định trên alginat.<br /> Phương pháp: Khảo sát các điều kiện tạo β-CD từ enzym cố định bao gồm: nồng độ dịch tinh bột xử lý,<br /> lượng CGTase, thời gian phản ứng. Sản xuất β-CD theo qui trình sử dụng dung môi là cyclohexan. Số lần tái sử<br /> dụng enzym sau cố định được xác định bằng số lần sử dụng enzym cho đến khi hoạt tính hay hiệu suất chuyển<br /> đổi tinh bột thành β-CD còn khoảng 50% so với ban đầu.<br /> Kết quả: Xác định được điều kiện tối ưu của phản ứng tạo β-CD từ dịch xử lý tinh bột với enzym cố định là:<br /> nồng độ dịch tinh bột xử lý 26%, thời gian phản ứng 61 h, lượng enzym CGTase là 2,91 KU/L. Hiệu suất chuyển<br /> đổi từ tinh bột thành β-CD là 51%. Và enzym CGTase có khả năng tái sử dụng 5 lần trong quy trình tạo β-CD.<br /> Kết luận: Xác định được điều kiện tối ưu của phản ứng vòng hóa từ dịch xử lý tinh bột bằng enzym cố định<br /> trên alginat với lượng β-CD tạo thành là 181,7 g/L.<br /> Từ khóa: β-CD; CGTase; enzym cố định; alginat, dịch tinh bột xử lý.<br /> <br /> ABTRACT<br /> INVESTIGATION ON Β-CYCLODEXTRIN PRODUCTION<br /> FROM HYDROLYZED STARCH BY IMMOBILIZED CGTASE<br /> Vuong Van Son, Vu Thanh Thao, Tran Hong Ngan,Tran Thanh Dao, Tran Cat Dong<br /> * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 18 - Supplement of No 2 - 2014: 289 - 294<br /> Background: Cyclodextrins are cyclic oligosaccharides composed of 6, 7, or 8 α-1,4-linked glucose units,<br /> respectively classified as α, β and γ. in which β-cyclodextrin (β-CD) is used most. They are produced by the<br /> catalytic action of cyclodextrin glucanotransferase. The enzyme displays its cyclic action on substrates with α-1,4glycosyl chain, such as starch, amylose, amylopectin, dextrins, matodextrins, or glycogen<br /> Objectives: In this study, we investigated the producing of β-CD from hydrolyzed starch with immobilized<br /> CGTase on alginate.<br /> Methods: Surveying of conditions to product β-CD with immobilizated GTase including hydrolyzed starch<br /> concentration, concentration of CGTase and reaction time. β-CD was produced by solvent process with<br /> cyclohexan. Recycling of immobilized enzyme was determined until enzymatic activity or the conversion<br /> efficiency of starch into β-CD was about 50% from baseline.<br /> Results: The result showed that the optimal conditions of β-CD production on hydrolyzed starch with<br /> immobilizated CGTase were hyrolyzed starch 26%, reaction time 61h, enzym CGTase concentration 2,91 KU/L.<br /> Convertion yield to β-CD from starch was 51%. And immobilized CGTase was re-used 5 times in β-CD<br /> ∗<br /> <br /> Khoa Dược, Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh<br /> Tác giả liên lạc: ThS Vương Văn Sơn<br /> ĐT: 0908747086<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Học<br /> <br /> Email: vuongvanson@gmail.com<br /> <br /> 289<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014<br /> <br /> production.<br /> Conclutions: Optimum conditions of cylic reaction from hydrolyzed starch with immobilized CGTase on<br /> alginate were indentified with the yield of β-CD was 181,7 g/L.<br /> Keywords: β-CD; CGTase; immobilizated enzyme; alginate, hydrolyzed starch.<br /> tinh bột với Termamyl để thu các dextrin ngắn<br /> ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> giúp cho quá trình thực hiện vòng hóa thu sản<br /> Cyclodextrin (CD) là các oligosaccharide<br /> phẩm β-CD nhanh hơn và điều kiện của phản<br /> dạng vòng, không khử, chúng có nhiều ứng<br /> ứng tạo β-CD với enzym cố định trên alginat từ<br /> dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm<br /> dịch xử lý tinh bột.<br /> và hóa học. Trên thế giới, CD đã được ứng dụng<br /> VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> từ rất lâu và trong nhiều lĩnh vực do cấu trúc đặc<br /> biệt của chúng. Trong công nghiệp thực phẩm<br /> Vật liệu<br /> CD được dùng để che giấu mùi, vị khó chịu, để<br /> Enzym Toruzyme ® 3.0L (Novozymes, Đan<br /> ổn định và bảo vệ các thành phần chức năng<br /> Mạch) với hàm lượng protein là 5,03 mg/ml và<br /> như acid amin, vitamin trong thực phẩm, làm<br /> hoạt tính là 45,25 U/mg protein; chất mang natri<br /> phụ gia độn, tạo độ nhớt,…Đối với ngành dược<br /> alginat (Xilong, Trung Quốc); enzym Termamyl<br /> CD là một tá dược quan trọng giúp tăng độ tan<br /> 120L (Novozymes, Đan Mạch), tinh bột sắn mì<br /> của các dược chất không tan trong nước, giúp<br /> (Thiêm Ký, Việt Nam); dung môi cyclohexan<br /> tăng độ hấp thu và sinh khả dụng hoặc kiểm<br /> (Xilong, Trung Quốc).<br /> soát tốc độ phóng thích thuốc, ngoài ra nó còn<br /> Xác định hàm lượng protein và hoạt tính<br /> giúp che dấu mùi, vị khó chịu của nhiều hoạt<br /> enzym<br /> chất (3,10). Tuy nhiên, tá dược này hiện nay phải<br /> Hàm lượng protein được xác định bằng<br /> nhập ngoại hoàn toàn. Việc sản xuất được βphương pháp Bradford.<br /> cyclodextrin trong nước sẽ giúp tự chủ được<br /> nguồn nguyên liệu làm thuốc và tạo điều kiện để<br /> Hoạt tính enzym CGTase xác định bằng<br /> công nghiệp dược phẩm trong nước ứng dụng<br /> phương pháp Kaneko trong đó một đơn vị hoạt<br /> bào chế các chế phẩm có chất lượng cao, cạnh<br /> tính của enzym được định nghĩa là số μmol βtranh được với các sản phẩm ngoại nhập. Mặt<br /> CD được tạo ra trong 1 phút ở điều kiện thí<br /> khác nguyên liệu để sản xuất β-cyclodextrin từ<br /> nghiệm(2).<br /> tinh bột giúp tạo ra giá trị gia tăng mới cho tinh<br /> Cố định enzym trên alginat<br /> bột, qua đó thúc đẩy sự phát triển ngành công<br /> Enzym CGTase cố định lên alginat theo<br /> nghiệp chế biến nông sản.<br /> phương pháp bắt giữ. Quy trình cố định như<br /> Sản xuất CD chỉ có một con đường duy nhất<br /> sau: chuẩn bị dung dịch alginat 4% trong đệm<br /> là bằng công nghệ enzym sử dụng<br /> Tris-HCl 50 mM pH 7, thêm CGTase với lượng<br /> cyclomaltodextrin glucanotransferase (CGTase)<br /> 300 U/10ml alginat; dùng bơm nhu động nhỏ<br /> với nguyên liệu là tinh bột hoặc dextrin (1,6).<br /> hỗn hợp trên vào dung dịch CaCl2 0,2 M để<br /> Nhưng enzym CGTase có hoạt tính cắt mạch<br /> được hạt alginat; để hạt ổn định khoảng 1 giờ<br /> tinh bột yếu hơn so với hoạt tính chuyển nhóm<br /> cho việc trao đổi ion Ca2+ xảy ra hoàn toàn. Lọc<br /> glucan và phản ứng tạo vòng, nếu sử dụng nồng<br /> hạt qua phễu Büchner, rửa cho hết protein với<br /> độ tinh bột cao, độ nhớt của dung dịch tăng làm<br /> nước cất. Bảo quản CGTase cố định trên<br /> giảm hoạt tính của enzym CGTase, cũng như<br /> alginat ở 4oC. Hoạt tính của enzym cố định xác<br /> khả năng tăng nồng độ tinh bột ban đầu nhằm<br /> định theo phương pháp Kaneko là 33,16 U/g<br /> thu dược lượng β-CD nhiều hơn(1). Do đó trong<br /> chất mang(2).<br /> nghiên cứu này chúng tôi khảo sát việc cắt mạch<br /> <br /> 290<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Học<br /> <br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014<br /> Khảo sát việc tiền xử lý tinh bột với<br /> Termamyl 120L thu dịch xử lý có DE 14-15<br /> Khảo sát tiền xử lý với Termamyl tinh bột có<br /> nồng độ: 30, 40, 50, 60% với lượng enzym là<br /> 2,4KU/L nhiệt độ 90oC, pH7 vì theo các nghiên<br /> cứu nồng độ tinh bột thường sử dụng để thu<br /> nhận maltodextrin thường từ 30% trở lên. Sau<br /> khi chọn được nồng độ tinh bột thích hợp chúng<br /> tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của lượng<br /> enzym Termamyl 120L sử dụng, thời gian dịch<br /> hóa ở pH 7, nhiệt độ 90oC; Với thời gian phản<br /> ứng khảo sát trong khoảng từ 30, 60, 90 và 120<br /> phút; lượng enzym sử dụng là 14,4 KU/L, 19,2<br /> KU/L và 24 KU/L tương ứng với lượng<br /> Termamyl khoảng 0,03% đến 0,05% so với lượng<br /> tinh bột sử dụng. Enzym Termamyl sau khi xử<br /> lý tinh bột sẽ được bất hoạt ở pH 3,5 bằng HCl<br /> 1N, trong 30 phút. Sau 30 phút, thêm NaOH để<br /> điều chỉnh pH của dịch tinh bột về pH 7. Tinh<br /> bột sau khi xử lý sẽ được lọc để thu dịch(7,8).<br /> Trong đó, DE của dịch xử lý tinh bột xác<br /> định bằng phương pháp Miller và hiệu suất<br /> chuyển đổi tinh bột thành maltodextrin được xác<br /> định thông qua độ Brix của dung dịch.<br /> <br /> Tối ưu hóa quy trình tạo β-CD thô từ dịch<br /> xử lý tinh bột<br /> Sau khi thu được dịch xử lý tinh bột, tiến<br /> hành tối ưu hóa các thông số của phản ứng tạo<br /> β-CD theo phương pháp bề mặt đáp ứng với<br /> phần mềm Design Expert V 7.1 (DX 7.1). Các yếu<br /> tố khảo sát gồm nồng độ dịch xử lý tinh bột,<br /> lượng enzym sử dụng và thời gian phản ứng với<br /> thể tích phản ứng 100 ml, các thông số phản ứng<br /> lựa chọn dựa trên tỉ lệ enzym cơ chất quy trình<br /> sản xuất từ tinh bột và theo nghiên cứu của<br /> Karube về quá trình sản xuất β-CD từ<br /> maltodextrin(4,6).<br /> <br /> Hình 1: Phản ứng tạo β-CD từ tinh bột với quy trình<br /> sử dụng dung môi<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Học<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> Khảo sát khả năng tái sử dụng enzym cố<br /> định trên alginat để sản xuất β-CD từ dịch<br /> xử lý tinh bột<br /> Tiến hành sản xuất β-CD bằng enzym cố<br /> định trên alginat với 100 ml dịch xử lý tinh bột<br /> DE 14-15 với các điều kiện tối ưu đã khảo sát.<br /> Sau phản ứng lấy một lượng enzym đã cố định<br /> để xác định hoạt tính enzym theo phương pháp<br /> Kaneko. Enzym cố định được lọc và rửa nhiều<br /> lần với dung dịch đệm, tiếp tục sử dụng cho<br /> những phản ứng tiếp theo cho đến khi hoạt tính<br /> riêng còn 50% so với ban đầu.<br /> <br /> KẾT QUẢ<br /> Tiền xử lý tinh bột với Termamyl 120L<br /> Khảo sát nồng độ tinh bột để tiền xử lý với<br /> Termamyl với lượng enzym là 24 KU/L, thời<br /> gian phản ứng 120 phút.<br /> Bảng 3: Khảo sát nồng độ tinh bột của quá trình tiền<br /> xử lý<br /> Nồng độ Đương lượng Độ Brix<br /> Đăc điểm dịch<br /> tinh bột (%) Dextrose (DE) dung dịch tinh bột sau xử lý<br /> 30<br /> <br /> 41<br /> <br /> 25,6<br /> <br /> Dịch tinh bột trong<br /> <br /> 40<br /> <br /> 32<br /> <br /> 34,5<br /> <br /> Dịch tinh bột trong<br /> <br /> 50<br /> <br /> 18<br /> <br /> 30,4<br /> <br /> 60<br /> <br /> 17<br /> <br /> 29,7<br /> <br /> Dịch đục, còn tinh<br /> bột<br /> Dịch đục, còn tinh<br /> bột<br /> <br /> Dựa vết quả khảo sát nồng độ tinh bột ban<br /> đầu từ 50 đến 60%, chúng tôi thấy dịch tinh bột<br /> sau xử lý rất đục, chứng tỏ trong mẫu vẫn cón<br /> tinh bột chưa xử lý. Mặt khác ở nồng độ tinh bột<br /> quá cao sẽ làm tăng độ nhớt của dung dịch do đó<br /> enzym khó tác động lên cơ chất làm giảm hoạt<br /> tính của enzym. So sánh giữa nồng độ tinh bột<br /> 30% và 40%, có cùng hiệu suất xử lý tinh bột như<br /> nhau, do đó chúng tôi chọn nồng độ tinh bột<br /> 40% để tiền xử lý tinh bột (tạo ra 34,5g tinh bột<br /> xử lý so với 25,6 g ở nồng độ tinh bột 30%). Sau<br /> đó tiếp tục khảo sát lượng enzym và thời gian<br /> phản ứng để thu được dịch tinh bột sau xử lý có<br /> DE từ 14-15) và thời gian phản ứng (30 đến 120<br /> phút) đến việc tiền xử lý tinh bột, với nồng độ<br /> tinh bột là 40%, pH 7, nhiệt độ 90 oC.<br /> <br /> 291<br /> <br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> Bảng 4: Đương lượng Dextrose của dịch tinh bột sau<br /> khi xử lý<br /> Lượng enzym Termamyl<br /> 120L (KU/L)<br /> 14,4<br /> <br /> Thời gian phản ứng (phút)<br /> 30<br /> 60<br /> 90<br /> 120<br /> 9<br /> 11<br /> 15<br /> 23<br /> <br /> 19,2<br /> <br /> 12<br /> <br /> 14<br /> <br /> 20<br /> <br /> 25<br /> <br /> 24<br /> <br /> 17<br /> <br /> 21<br /> <br /> 26<br /> <br /> 32<br /> <br /> Bảng 5: Độ Brix của dịch tinh bột sau khi xử lý<br /> Lượng enzym<br /> Thời gian phản ứng (phút)<br /> Termamyl 120L (KU/L) 30<br /> 60<br /> 90<br /> 120<br /> 14,4<br /> 17,45 21,42 28,95 31,25<br /> 19,2<br /> 20,33 28,96 31,36 33,64<br /> 24<br /> 25,14 29,96 32,63 34,47<br /> <br /> Khi tăng nồng độ Termamyl và thời gian<br /> phản ứng thì DE của dịch phản ứng tăng lên.<br /> Với nồng độ enzym Termamyl là 14,4 KU/L, thời<br /> gian phản ứng 90 phút và enzyme 19,2 KU/L,<br /> thời gian phản ứng 60 phút cho DE của dịch<br /> phản ứng là 15; với lượng enzym là 24 KU/L sau<br /> thời gian 30 phút, DE của dịch phản ứng là 17,<br /> do vậy cần giảm thời gian phản ứng để đạt DE<br /> 15. Bên cạnh đó so sánh hiệu quả của quá trình<br /> chuyển đổi thì thời gian phản ứng kéo dài có thể<br /> gia tăng khả năng chuyển tinh bột thành<br /> maltodextrin. Vì vậy trong nghiên cứu này<br /> chúng tôi chọn điều kiện tiền xử lý tinh bột là<br /> nồng độ enzym sử dụng là 19,2 KU/L với thời<br /> gian phản ứng là 60 phút cho hiệu suất chuyển<br /> đổi tinh bột là 72,4%.<br /> <br /> Tối ưu hóa quy trình sản xuất β-CD từ tinh<br /> bột tiền xử lý<br /> Sau quá trình xử lý tinh bột với Termamyl<br /> thu được dịch xử lý tinh bột DE 14 có nồng độ<br /> 29%, bên cạnh đó theo nghiên cứu của Isao<br /> Karube(4), lượng β-CD có thể tạo ra tối đa với<br /> nồng độ maltodextrin là 40% (kl/tt), tuy nhiên ở<br /> nồng độ 40% hiệu suất phản ứng giảm gần 1,5 so<br /> với nồng độ maltodextrin từ 20 đến 30%. Do đó<br /> chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch<br /> tinh bột xử lý với các nồng độ 23%, 26% và 29%.<br /> Đối với lượng enzym CGTase tự do phản ứng sử<br /> dụng tỉ lệ enzym tương tự kết quả khảo sát trên<br /> cơ chất tinh bột, với lượng enzym khảo sát là:<br /> 1400, 2800 và 4200 U/L với thời gian phản ứng là<br /> <br /> 292<br /> <br /> 48, 60 và 72 giờ. Các thông số phản ứng được tối<br /> ưu theo phương pháp bề mặt đáp ứng (RSMResponse surface methodology) bằng phần mềm<br /> qui hoạch thực nghiệm Design Expert V7.1 (DX<br /> V7.1) để tìm ra mô hình thực nghiệm thích hợp.<br /> Phản ứng được thực hiện ở 25oC, tốc độ lắc 150<br /> vòng/phút, lượng cyclohexan là 30% (tt/tt) với<br /> thể tích phản ứng 100 ml, gồm 15 thí nghiệm với<br /> 3 thí nghiệm trung tâm(5).<br /> Bảng 6: Thiết kế thí nghiệm đáp ứng bề mặt (RSM)<br /> của dịch xử lý tinh bột<br /> Nồng độ Thời gian<br /> Nồng độ<br /> Số TN dịch tinh bột enzym phản ứng<br /> (giờ)<br /> xử lý (%)<br /> (KU/l)<br /> <br /> Lượng βCD (g)<br /> <br /> 1<br /> <br /> 23<br /> <br /> 1,400<br /> <br /> 60<br /> <br /> 8,02<br /> <br /> 2<br /> <br /> 29<br /> <br /> 1,400<br /> <br /> 60<br /> <br /> 8,68<br /> <br /> 3<br /> <br /> 23<br /> <br /> 4,200<br /> <br /> 60<br /> <br /> 7,24<br /> <br /> 4<br /> <br /> 29<br /> <br /> 4,200<br /> <br /> 60<br /> <br /> 9,32<br /> <br /> 5<br /> <br /> 23<br /> <br /> 2,800<br /> <br /> 48<br /> <br /> 15,71<br /> <br /> 6<br /> <br /> 29<br /> <br /> 2,800<br /> <br /> 48<br /> <br /> 9,52<br /> <br /> 7<br /> <br /> 23<br /> <br /> 2,800<br /> <br /> 72<br /> <br /> 12,04<br /> <br /> 8<br /> <br /> 29<br /> <br /> 2,800<br /> <br /> 72<br /> <br /> 11,44<br /> <br /> 9<br /> <br /> 26<br /> <br /> 1,400<br /> <br /> 48<br /> <br /> 8,38<br /> <br /> 10<br /> <br /> 26<br /> <br /> 4,200<br /> <br /> 48<br /> <br /> 10,72<br /> <br /> 11<br /> <br /> 26<br /> <br /> 1,400<br /> <br /> 72<br /> <br /> 8,86<br /> <br /> 12<br /> <br /> 26<br /> <br /> 4,200<br /> <br /> 72<br /> <br /> 14,02<br /> <br /> 13<br /> <br /> 26<br /> <br /> 2,800<br /> <br /> 60<br /> <br /> 18,10<br /> <br /> 14<br /> <br /> 26<br /> <br /> 2,800<br /> <br /> 60<br /> <br /> 18,46<br /> <br /> 15<br /> <br /> 26<br /> <br /> 2,800<br /> <br /> 60<br /> <br /> 18,16<br /> <br /> Dựa vào phần mềm cho thấy các dữ liệu về<br /> hiệu suất của phản ứng tạo β-CD phù hợp với<br /> mô hình bậc hai (Quadratic model) với hệ số R2<br /> của mô hình là 0,90. Ý nghĩa của mô hình sẽ<br /> được phần mềm phân tích thống kê ANOVA với<br /> giá trị P (p-value) của mô hình là 0,0468 < 0,05.<br /> Như vậy, mô hình trên có ý nghĩa thống kê.<br /> <br /> Hình 2: Tương tác thời gian và nồng độ dịch xử lý<br /> tinh bột của phản ứng tạo β-CD<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Học<br /> <br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> Phương trình hồi qui của đáp ứng như sau:<br /> <br /> của quy trình tạo CD phụ thuộc nhiều vào loại<br /> <br /> Lượng CD (g) = - 288,26 + 21,09X1 + 12,52X2 +<br /> 0,51X3 - 0,458X12 – 2,96X22 -0,013X32.<br /> <br /> dung môi sử dụng và cơ chất ban đầu.<br /> <br /> Với X1, X2, X3 là các biến số đại diện lần lượt cho các<br /> yếu tố nồng độ dịch tinh bột xử lý, lượng enzym, thời<br /> gian phản ứng.<br /> Với hàm mục tiêu trong thử nghiệm này là<br /> lượng β-CD tạo ra cao nhất. Điều kiện này<br /> được xác định trong phần dự đoán điểm của<br /> phần mềm như sau: Nồng độ dịch tinh bột xử<br /> lý là 25,86%, thời gian phản ứng là 60,76 h,<br /> lượng enzym 2,91 KU/l. Với các giá trị tối ưu<br /> này, lượng β-CD được dự đoán là 18,29 g.<br /> Công thức dự đoán tối ưu này được đánh giá<br /> bằng cách lặp lại 3 lần thu được kết quả lượng<br /> β-CD là 18,17 g. Như vậy mô hình đáp ứng có<br /> tính tương thích với thực nghiệm cao (99,34%).<br /> <br /> Khả năng tái sử dụng enzym cố định trên<br /> alginat để sản xuất β-CD từ dịch xử lý tinh<br /> bột<br /> Bảng 7: Sản xuất β-CD từ dịch tinh bột xử lý với<br /> enzym cố định trên alginat<br /> Số lần tái sử<br /> 0<br /> 1<br /> 2<br /> 3<br /> 4<br /> 5<br /> 6<br /> dụng<br /> Lượng β-CD (g) 103,5 100,3 97,68 96,38 81,52 63,44 40,22<br /> 4<br /> 0<br /> Hiệu suất chuyển 51,77 50,15 48,84 48,19 46,76 31,72 20,11<br /> đổi (%)<br /> <br /> chất trong nghiên cứu của Zhehova là tinh bột<br /> <br /> Do tinh bột đã được cắt mạch tạo dịch tinh<br /> bột xử lý với Termamyl nên hiệu quả tác động<br /> của enzym cố định cao hơn so với trên cơ chất là<br /> tinh bột. Mặt khác thời gian thực hiện phản ứng<br /> rút ngắn 2 lần so với sản xuất từ tinh bột nên<br /> thời gian sử dụng enzym cố định giảm, vì vậy<br /> enzym cố định trên alginat có số lần tái sử dụng<br /> cao hơn so với sử dụng cơ chất là tinh bột. Sau 3<br /> lần sử dụng, hiệu suất chuyển đổi giảm 10% so<br /> với lần sử dụng đầu tiên, và sau 5 lần tái sử dụng<br /> hoạt tính còn 61,27% so với lần đầu. Sau đó hoạt<br /> tính của enzym cố định giảm nhanh, chỉ còn 39%<br /> so với ban đầu. Vậy enzym cố định trên alginat<br /> có khả năng tái sử dụng 5 lần. So sánh về hiệu<br /> quả giữa việc sử dụng CGTase cố định và<br /> CGTase tự do để tạo β-CD cho thấy sử dụng<br /> enzym cố định có thể tiết kiệm 50% chi phí về<br /> enzym so với việc sử dụng enzym tự do và có<br /> thể dễ dàng tách ra khỏi sản phẩm khi kết thúc<br /> phản ứng. Bên cạnh đó, sản phẩm β-CD<br /> (C6H10O5)7 tạo thành từ phản ứng sau khi được<br /> tinh chế đạt độ tinh khiết trên 98% và đạt tiêu<br /> chuẩn dược dụng.<br /> <br /> bắp 5%, thấp hơn trong nghiên cứu này (tinh<br /> <br /> KẾT LUẬN<br /> <br /> bột sắn 40%); kết quả trong nghiên cứu này<br /> <br /> Xác định được điều kiện tối ưu của phản<br /> ứng vòng hóa từ dịch xử lý tinh bột bằng enzym<br /> cố định trên alginat với lượng β-CD tạo thành là<br /> 181,7 g/L. Như vậy, việc ứng dụng enzym cố<br /> định trên alginat cho sản xuất β-CD từ dịch xử lý<br /> tinh bột là khả thi.<br /> <br /> Phương pháp sản xuất β-CD với từ tinh<br /> bột xử lý với Termamyl rút ngắn thời gian sản<br /> xuất hai lần và hiệu suất chuyển đổi cơ chất<br /> cao hơn 51%, nồng độ cơ chất sử dụng nhiều<br /> hơn 40% so phương pháp sản xuất β-CD từ<br /> tinh bột là 120 h và 39,95%, 8% theo thứ tự(2).<br /> Vậy sản xuất β-CD từ tinh bột tiền xử lý với<br /> Termamyl sẽ rút ngắn thời gian sản xuất hơn,<br /> tiết kiệm được chi phí sản xuất đem lại hiệu<br /> quả kinh tế cao hơn. So sánh với các nghiên<br /> cứu khác với quy trình có sử dụng dung môi<br /> cho thấy hiệu suất tạo thành CD trong nghiên<br /> cứu này thấp hơn trong nghiên cứu của<br /> Zhekova (2009)(11) với hiệu suất là 65% với<br /> dung môi là toluen 1%, tuy nhiên nồng độ cơ<br /> <br /> cao hơn kết quả tạo CD trong nghiên cứu của<br /> Shieh (1994)(9) là 15,5% với nồng độ cơ chất là<br /> tinh bột tan 30%, và dung môi sử dụng là<br /> cyclohexan 5%. Như vậy hiệu suất chuyển đổi<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Học<br /> <br /> 293<br /> <br />