intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Tối ưu hóa quá trình thủy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng enzyme alcalase

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST
Báo xấu
36
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày điều kiện thủy phân tối ưu để thu được dịch thủy phân có khả năng kháng oxi hóa cao nhất là nồng độ enzyme Alcalase 0,9% và thời gian thủy phân 1,9h. Hiệu suất thu hồi protein tối ưu thu được khi nồng độ enzyme là 1% và thời gian thủy phân trong 1,8h. Khi đó hiệu suất thu hồi protein và khả năng bắt gốc tự do của dịch thủy phân thu được là 84,1% và 38,01 mg TE/g protein.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tối ưu hóa quá trình thủy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng enzyme alcalase

  1. Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban công nghệ thực phẩm TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN CHẾ PHẨM PROTEIN TỪ RONG CHAETOMORPHA SP. BẰNG ENZYME ALCALASE Phan Thị Yến Nhi1, Phạm Thị Mỹ Tiên1, Nguyễn Bảo Toàn1, Trần Thị Cúc Phương, Trần Chí Hải1,* Khoa Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh 1 * Email: haitc@cntp.edu.vn Ngày nhận bài: 15/62017; Ngày chấp nhận đăng: 2/7/2017 TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của các yếu tố như: pH, nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến quá trình thủy phân protein rongCheatomorpha sp. được nghiên cứu. Phương pháp bề mặt đáp ứng được sử dụng để tối ưu hóa điều kiện thủy phân nhằm thu được peptide có hoạt tính sinh học cao nhất. Kết quả cho thấy, điều kiện thủy phân tối ưu để thu được dịch thủy phân có khả năng kháng oxi hóa cao nhất là nồng độ enzyme Alcalase 0,9% và thời gian thủy phân 1,9h. Hiệu suất thu hồi protein tối ưu thu được khi nồng độ enzyme là 1% và thời gian thủy phân trong 1,8h. Khi đó hiệu suất thu hồi protein và khả năng bắt gốc tự do của dịch thủy phân thu được là 84,1% và 38,01 mg TE/g protein. Từ khóa: Alcalase 2.4L; Chaetomorpha sp.; phương pháp bề mặt đáp ứng; thủy phân protein. 1. GIỚI THIỆU Gần đây các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nhóm rong sống trong vùng nước lợ. Đây là vùng thủy vực ở các cửa sông hoặc các vùng nước mặn nhân tạo bên trong vùng châu thổ để nuôi thủy hải sản. Do sự giao thoa giữa hai vùng nước nên rong sống trong khu vực này có những đặc điểm khác biệt so với các loại rong sống trong hai vùng nước riêng biệt [1]. Khi thủy phân protein rong sẽ tạo ra các peptide có hoạt tính sinh họccó khả năng kháng oxi hóa [2]. Về cơ bản, các peptide có hoạt tính sinh học có thể được tạo ra từ các protein theo nhiều cách như là thủy phân bằng acid mạnh (HCl, H2SO4), kiềm mạnh (NaOH) hay enzyme. Tuy nhiên việc thủy phân bằng acid và kiềm gặp phải nhiều trở ngại: oxy hóa một số amino acide, gây ra hiện tượng racemic hóa amino acide, xảy ra các phản ứng khử amine. Chính vì thế, hiện nay phương pháp thủy phân bằng acid hay kiềm rất hạn chế sử dụng, thay vào đó là phương pháp sử dụng enzyme protease [3]. Trong các nghiên cứu khác nhau, hoạt tính kháng oxi hóa của dịch thủy phân bằng enzyme Alcalase cao hơn so với các dịch thủy phân bằng các loại enzyme khác. Hơn nữa, so với các protease khác, thủy phân bằng Alcalase thu được các peptide có hoạt tính kháng oxi hóa cao hơn và các peptide ngắn hơn [4]. Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành tối ưu hóa quá trình thủy phân protein rongCheatomorpha sp. với các yếu tố: pH, nồng độ enzyme và thời gian thủy phân theo thiết kế Plackett-Burman và phương pháp bề mặt đáp 200
  2. Phan Thị Yến Nhi, Phạm Thị Mỹ Tiên, Nguyễn Bảo Toàn, Trần Thị Cúc Phương, Trần Chí Hải ứng để thu được dịch thủy phân có khả năng kháng oxi hóa, và hiệu suất thu hồi peptide/protein cao nhất. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu Nguyên liệu: RongCheatomorpha sp. được thu nhận ở các ao nuôi tôm quảng canh tại xã Long Điền, huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu. Tại phòng thí nghiệm, rong được rửa để loại bỏ các tạp chất, sau đó phơi khô tới độ ẩm 9-10%, xay nhỏ và rây qua lưới 0,5mm. Bột rong mền được sấy ở nhiệt độ 50 – 60oC đến độ ẩm 5%. Rong sau khi thu nhận được sấy khô và xay mịn. Sau đó, nguyên liệu đượcxử lý với enzyme cellulase (nồng độ cơ chất 10%, nồng độ enzyme 117 UI/g cơ chất, pH 7-8, nhiệt độ 52-53oC trong thời gian 73-74 phút) và sau đó trích ly bằng dung môi NaOH 0,1M, tỉ lệ dung môi và nguyên liệu là 20 ml:1g, ở nhiệt độ 500C trong 79 phút. Hỗn hợp được khuấy đều, đem đi ly tâm 10.000 vòng trong 15 phút để thu dịch nổi. Dịch nổi thu được sau khi trích ly được kết tủa bằng dung dịch muối (NH4)2SO4 bão hòa vớitỉ lệ dịch muối và dịch trích là 5:1, thời gian 2 giờ ở nhiệt độ phòng. Dịch tủa thu được đem ly tâm 10.000 vòng trong 15 phút để thu kết tủa. Kết tủa thu được sẽ được đem đi thẩm tích bằng màng cellophane có kích thước lỗ màng là 14.000A để loại hết (NH4)2SO4. Và cuối cùng sẽ tiến hành sấy đông khô để thu bột chế phẩm protein. Chế phẩm protein được sử dụng trong thí nghiệm này có độ tinh sạch là 82%. Chế phẩm protein được nghiền nhỏ sao cho kích thước đồng đều và được lưu trữ để sử dụng cho tất cả các thí nghiệm. Hóa chất: Enzyme alcalase 2,4L của Novozyme, enzyme này đều được mua tại Công ty Brenntag Việt Nam, có pH tối ưu là 7 và nhiệt độ tối ưu là 40oC, hoạt tính là 2,4 U/g chế phẩm. Hóa chất kiểm tra bao gồm: DPPH (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl), Vitamin C của Đức mua tại công ty hóa chất Đoàn Lê. Các hóa chất phân tích khác đạt yêu cầu kỹ thuật của phòng thí nghiệm. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Chọn lựa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. enzyme Alcalase Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến hoạt tính kháng oxi hóa của dịch thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. được xác định thông qua mô hình của Plackett–Burman. Chế phẩm enzyme thương mại Alcalase được sử dụng để thuỷ phân protein và thu các phân đoạn protein thuỷ phân cũng như peptide. Chế phẩm protein rong Chaetomorpha sp. sẽ được tái hòa tan với nước sau cho nồng độ protein trong dung dịch là 5%. Các yếu tố công nghệ khác nhau của quá trình thủy phân protein từ Chaetomorpha sp. gồm có nồng độ enzyme (Z1) (%), pH của dịch protein (Z2) và thời gian thủy phân (Z3) (giờ) sẽ được bố trí theo mô hình Plackett–Burman. Mỗi yếu tố công nghệ sẽ được tiến hành tại 2 mức độ thấp (-) và cao (+). Bố trí Plackett–Burman được thể hiện trong Bảng 1. 201
  3. Tối ưu hóa quá trình thuy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha Sp. bằng enzyme Alcalase Bảng 1. Bố trí thí nghiệm theo mô hình Plackett-Burman Bố trí thí nghiệm theo mô Các yếu tố công nghệ hình Plackett–Burman Thí nghiệm Nồng độ Thời gian thủy Z1 Z2 Z3 pH enzyme (%) phân (h) 1 1 -1 -1 2 6 1 2 1 1 -1 2 8 1 3 1 1 1 2 8 3 4 -1 1 1 0 8 3 5 1 -1 1 2 6 3 6 -1 1 -1 0 8 1 7 -1 -1 1 0 6 3 8 -1 -1 -1 0 6 1 2.2.2 Tối ưu hóa quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. bằngenzyme Alcalase Dựa trên các kết quả trong thí nghiệm 2.2.1, hai yếu tố công nghệ ảnh hưởng cao nhất đến khả năng kháng oxi hóa của dịch thủy phân được chọn lựa để tối ưu hóa quá trình thủy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha sp.. Phương pháp đáp ứng bề mặt với mô hình trực giao cấp 2 có tâm xoay được sử dụng để tối ưu hóa các điều kiện thủy phân được sử dụng. Trong thí nghiệm này, hai yếu tố công nghệ được chọn sẽ được kí hiệu là X1và X2. Bảng 2. Bố trí thí nghiệm theo mô hình trực giao cấp 2 có tâm xoay Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm theo mô hình trực Các yếu tố công nghệ giao cấp 2 Nồng độ enzyme Thời gian thủy phân X1 X2 (%) (h) 1 -1 -1 0 1 2 1 -1 2 1 3 -1 1 0 3 4 1 1 2 3 5 -√2 0 0 2 6 √2 0 2.414 2 7 0 -√2 1 0.586 8 0 √2 1 3.414 9 0 0 1 2 10 0 0 1 2 11 0 0 1 2 12 0 0 1 2 13 0 0 1 2 2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 2.3.1 Phương pháp phân tích 202
  4. Phan Thị Yến Nhi, Phạm Thị Mỹ Tiên, Nguyễn Bảo Toàn, Trần Thị Cúc Phương, Trần Chí Hải 2.3.1.1 Xác định khả năng kháng oxi hoá Khả năng bắt gốc tự do của dịch protein thủy phân được xác định dựa theo phương pháp của Je và cộng sự (2009) [5]. 100µL dung dịch DPPH 1,5x10-4M được trộn với 100µL dịch thủy phân, hỗn hợp được ủ trong tối, ở nhiệt độ phòng trong 30 phút. Sau đó hỗn hợp được đo ở bước sóng 517 nm. Mẫu control làm tương tự nhưng thay dịch thủy phân bằng nước cất. Khả năng bắt gốc tự do của dịch thủy phân được tính theo công thức sau: 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 − 𝐴𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 % ứ𝑐 𝑐ℎế(%) = × 100 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 2.3.1.2 Hiệu suất thu hồi peptide/protein Hiệu suất thu nhận peptide/protein tính bằng tỷ lệ phần trăn giữa lượng peptide thu được trong dịch thủy phân so với lượng protein trong nguyên liệu ban đầu. 2.3.2. Phương pháp xử lý số liệu Các thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần. Kết quả được trình bày bằng giá trị trung bình ± SD. Sử dụng phần mềm Statgraphics để phân tích thống kê số liệu thí nghiệm và đánh giá sự khác biệt giữa các mẫu (p
  5. Tối ưu hóa quá trình thuy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha Sp. bằng enzyme Alcalase Kết quả cho thấy nồng độ enzyme và thời gian thủy phân là 2 yếu tố ảnh hưởng mạnh đến quá trình thủy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorphasp., trong khi đó sự thay đổi của pH không làm ảnh hưởng đáng kể đến khả năng kháng oxi hóa của dịch thủy phân. Khả năng kháng oxi hóa của dịch thủy phân từ chế phẩm rong Chaetomorpha sp. là do các peptide có hoạt tính sinh học gây ra. Do đó, khi thay đổi nồng độ enzyme và thời gian thủy phân làm thay đổi hàm lượng các peptide có hoạt tính sinh học được sinh ra trong quá trình thủy phân. Vì vậy, nồng độ enzyme và thời gian thủy phân được chọn để tối ưu hóa quá trình thủy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha sp. 3.2. Tối ưu hóa quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorphasp. bằng enzyme Alcalase Nồng độ enzyme Alcalase là 1% và thời gian thủy phân 2h là các giá trị tâm của thí nghiệm tối ưu hóa. Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa được trình bày trong bảng 5 và kết quả hồi qui đa biến được trình bày trong bảng 6 và 7. Bảng 5. Kết quả bố trí thí nghiệm tối ưu hóa Các yếu tố công nghệ Khả năng kháng Hiệu suất thu hồi Nồng độ enzyme Thời gian thủy oxi hóa (mg TE/g peptide/protein Thí nghiệm protein) (%) (%) phân (h) (X1) (X2) (Y1) (Y2) 1 0 1 34,76 0 2 2 1 34,39 68,78 3 0 3 35,20 0 4 2 3 31,22 85 5 0 2 36,66 0 6 2,414 2 31,59 73,18 7 1 0,586 36,20 72,4 8 1 3,414 32,40 64,8 9 1 2 37,9 82 10 1 2 37,86 83 11 1 2 37,98 82,5 12 1 2 37,87 81,5 13 1 2 37,89 82 204
  6. Phan Thị Yến Nhi, Phạm Thị Mỹ Tiên, Nguyễn Bảo Toàn, Trần Thị Cúc Phương, Trần Chí Hải Bảng 6. Kết quả hồi qui đa biến khả năng kháng oxi hóa của dịch thủy phân Coeff. SC Std. Err. Pvalue Conf. int(±) Constant 37,9 0,243856 1,20E-13 0,576635 X1 -1,44009 0,1928 0,000140898 0,455904 X2 -1,01305 0,1928 0,00118051 0,455904 X1*X1 -1,96783 0,206784 2,96E-05 0,488972 X2*X2 -1,88031 0,206784 3,99E-05 0,488972 X1*X2 -0,902506 0,272639 0,012937 0,644698 N = 13 Q2 = 0,805 Cond. no. = 2,8971 DF = 7 R2 = 0,973 Y-miss = 0 R2 Adj. = 0,953 RSD = 0,5453 Conf. lev. = 0,95 Bảng 7. Kết quả hồi qui đa biến hiệu suất thu hồi peptide/protein Coeff. SC Std. Err. Pvalue Conf. int(±) Constant 82,2017 4,80443 5,72E-07 11,3608 X1 32,1619 3,79852 6,33E-05 8,9822 X2 0,684311 3,79852 0,862137 8,9822 X1*X1 -26,3491 4,07404 3,45E-04 9,6337 X2*X2 -10,3392 4,07404 3,88E-02 9,6337 X1*X2 4,05499 5,37152 0,474932 12,7018 N = 13 Q2 = 0,599 Cond. no. = 2,8971 DF = 7 R2 = 0,944 Y-miss = 0 R2 Adj. = 0.903 RSD = 10.743 Conf. lev. = 0.95 Kết quả cho thấy tất cả các hệ số của phương trình hồi qui đều có ý nghĩa (P
  7. Tối ưu hóa quá trình thuy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha Sp. bằng enzyme Alcalase (X2) đều ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng kháng oxi hóa của dịch thủy phân. Investigation: Bên cạnh Untitled đó, hiệu (MLR) suất thu hồi peptide/protein bị ảnh hưởng mạnh bởi nồng độ enzyme X1 (p=6,33E-05 đối với hệ số bậc 1 và p= 2,96E-05 đối với hệ số bậc 2) và hầu như không Response Surface bị ảnh hưởng bởi Plot thời gian thủy phân (p>0,05). Nồng độ enzyme Investigation: tăng làm tăng hiệu suất thu hồi, trong khi ở vùng thời gian khảo Untitled (MLR) phân thay sát, thời gian thủy Response đổi không làm cải thiện hiệu quả thu hồi protein. Surface Plot kha nang bat goc tu do Hieu suat thu hoi a) b) Hình 1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến a) khả năng kháng oxi hóa của dịch thủy phân và b) hiệu suất thu hồi peptide/protein. Kết quả xử lý trên phần mềm Modde 5.0 cho thấy khả năng kháng oxi hóa của dịch thủy phân đạt cực đại là 38,1 mg TE/g protein khi nồng độ enzyme là 0,9% và thời gian thủy phân là 1,9h, hiệu suất thu hồi đạt cực đại là 84,1% khi nồng độ enzyme là 1% và thời gian thủy phân là 1,8h. Để kiểm chứng độ chính xác của giá trị nhận được từ phương trình hồi quy, một thí nghiệm được thực hiện với 3 lần lặp lại sử dụng giá trị nồng độ enzyme và thời gian thủy phân tối ưu đã tìm được ở trên. Kết quả thực nghiệm thu được hoạt tính chống oxi hóa và hiệu suất thu hồi protein trung bình tương ứng là 38,05±0,1 mg TE/g protein và 84,6%. Sự khác biệt giữa giá trị thực nghiệm và giá trị dự đoán của phương trình hồi quy chỉ xấp xỉ 0,5%. Hiệu suất thu hồi peptide/protein và khả năng bắt gốc tự do của dịch thủy phân từ chế phẩm protein Chaetomorpha sp. thu được ở điều kiện xử lý enzyme tối ưu tăng tương ứng là 84,6% và 46,6% so với mẫu đối chứng không xử lý enzyme. Kết quả này tương tự với nghiên cứu của Jiaoyan Ren và cộng sự (2007) khi tối ưu hóa việc sản xuất peptide có khả năng chống oxi hóa từ protein cá trắm cỏ bằng phương pháp bề mặt đáp ứng [6]. 206
  8. Phan Thị Yến Nhi, Phạm Thị Mỹ Tiên, Nguyễn Bảo Toàn, Trần Thị Cúc Phương, Trần Chí Hải 4. KẾT LUẬN Trong ba yếu tố được chọn để khảo sát thì nồng độ enzyme và thời gian thủy phân có ảnh hưởng nhiều nhất đến khả năng kháng oxi hóa của dịch thủy phân protein từ rong Chaetomorphasp., pH thì không gây ảnh hưởng đáng kể. Mô hình trực giao cấp 2 được sử dụng để tối ưu hóa quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. Điều kiện thủy phân tối ưu để thu được dịch thủy phân có khả năng kháng oxi hóa cao nhất là nồng độ enzyme Alcalase 0,9% và thời gian thủy phân 1,9h. Hiệu suất thu hồi peptide/protein tối ưu thu được khi nồng độ enzyme là 1% và thời gian thủy phân trong 1,8h. Khi đó hiệu suất thu hồi và khả năng bắt gốc tự do của dịch thủy phân thu được là 84,1% và 38,01 mg TE/g protein, tăng 46,6% và 84,1% so với mẫu đối chứng không xử lý enzyme. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Như Hậu - NITRA, chủ nhiệm đề tài cấp Bộ - Nghiên cứu đánh giá tiềm năng rong biển Việt Nam sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên liệu (Biofuel). Triển khai từ 2009 - 2011, trong khuôn khổ Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 (2011). 2. Mendis E., Rajapakse N., and Kim S.-K. - Antioxidant properties of a radical-scavenging peptide purified from enzymatically prepared fish skin gelatin hydrolysate, Journal of agricultural and food chemistry, 53 (2005) 581-587. 3. Sarmadi B. H. and Ismail A. - Antioxidative peptides from food proteins: a review, Peptides, 31 (2010) 1949-1956. 4. ParkP.-J.,Jung W.-K., Nam K.-S., Shahidi F., and Kim S.-K. - Purification and characterization of antioxidative peptides from protein hydrolysate of lecithin-free egg yolk, Journal of the American Oil Chemists' Society, 78 (2001) 651-656. 5. Je J.-Y., Lee K.-H., Lee M.-H., and Ahn C.-B. - Antioxidant and antihypertensive protein hydrolysates produced from tuna liver by enzymatic hydrolysis,Food Research International, 42 (2009) 1266-1272. 6. Jiaoyan Ren, Mouming Zhao, John Shi, Jinshui Wang, Yueming Jiang, Chun Cui, Yukio Kakuda, Sophia Jun Xue - Optimization of antioxidant peptide production from grass carp sarcoplasmic protein using response surface methodology, Food Science and Technology, 41 (2008) 1624-1632. 207
  9. Tối ưu hóa quá trình thuy phân chế phẩm protein từ rong Chaetomorpha Sp. bằng enzyme Alcalase ABSTRACT OPTIMIZATION OF HYDROLYSIS CHEATOMORPHA SP. SEAWEED PROTEIN USING ENZYME ALCALASE Phan Thi Yen Nhi, Pham Thi My Tien, Nguyen Bao Toan, Tran Thi Cuc Phuong, Tran Chi Hai* 1 Faculty of Food Technology, Ho Chi Minh City University of Food Industry * Email: haitc@cntp.edu.vn In this study, the influence of some factors as pH, enzyme concentration and hydrolysis time to hydrolysate of Cheatomorpha sp.seaweed protein were investigated. Response surface methodology was used to optimize the hydrolysis condition to obtain the most biologically active peptide. The optimal hydrolysis conditions for obtaining the highest antioxidant hydrolysis were 0.9% of Alcalase enzyme concentration and 1.9h of hydrolysis time. The optimal degree of hydrolysis were 1% of Alcalase enzyme concentration and 1.8h of hydrolysis time. At that time, Thedegree of hydrolysis and antioxidant activity of the resulting solution were 84.1% and 38.01 mg TE/g protein. Key words: Alcalase 2.4L; Chaetomorpha sp; Protein hydrolysis; response surface methodology. 208
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2