Bước đầu nghiên cứu tạo Enzyme pectinase dạng bột từ ASPergillus Niger và khảo sát một số đặc tính của chế phẩm
Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29 21
BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TẠO ENZYME PECTINASE
DẠNG BỘT TỪ Aspergillus niger VÀ KHẢO SÁT
MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CHẾ PHẨM
ĐỖ THỊ HIỀN1,*, HUỲNH PHAN PHƯƠNG TRANG1
1 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh
*Email: [email protected]
(Ngày nhận: 14/11/2018; Ngày nhận lại: 21/12/2018; Ngày duyệt đăng: 21/12/2018)
TÓM TẮT
Enzyme pectinase dạng bột dễ vận chuyển và bảo quản. Vì vậy, nghiên cứu đã sử dụng enzyme
pectinase hoạt tính 194 UI/mL từ Aspergillus niger để tạo chế phẩm dạng bột bằng phương pháp
sấy phun (nồng độ chất trợ sấy maltodextrin 10% (w/v), nhiệt độ sấy 130°C, tốc độ nhập liệu 288
mL/h). Bên cạnh đó, nghiên cứu đã xác định được thông số động học của chế phẩm enzyme Km là
28,4 mg/mL, pH tối ưu 5,0, nhiệt độ tối ưu 40°C, Cu2+ là chất hoạt hóa và Ag+ là chất kìm hãm
hoạt động enzyme.
Từ khóa: Aspergillus niger; Đặc tính sinh hóa pectinase; Pectinase; Sấy phun.
An initial study of powdered pectinase from aspergillus niger and investigation of
biochemical characterization of preparation
ABSTRACT
Powdered pectinase is easy to transport and store. Therefore, the study used pectinase enzyme
194 UI mL from Aspergillus niger to produce powdered enzyme preparation by spray drying (10%
maltodextrin (w/v), drying temperature 130°C, input speed 288 mL/h). In addition, the study
determined the kinetic parameters of the enzyme preparation at Km 28,4 mg/mL with pH and
temperature optimum of 5,0 and 40°C, Cu2+ was found to activate and Ag+ was the inhibitor of
enzyme activity.
Keywords: Aspergillus niger; Biochemical characterization pectinase; Pectinase; Spray
drying.
này được FDA công nhận là an toàn khi ứng
dụng trong công nghệ thực phẩm.
1. Đặt vấn đề
Enzyme pectinase được thu nhận chủ yếu
nhờ vi nấm, trong đó Aspergillus niger được
cho là có khả năng sinh nhiều enzyme
pectinase khi nuôi cấy trong môi trường thích
hợp. Pectinase từ Aspergillus niger là enzyme
ngoại bào nên việc thu nhận sản phẩm khá
thuận lợi và chế phẩm enzyme từ vi sinh vật
Sử dụng enzyme thu nhận từ Aspergillus
spp. có khả năng cải thiện hiệu suất thu hồi, làm
trong và làm giảm độ nhớt của dịch đu đủ
(Nakkeeran và cộng sự, 2011). Bên cạnh đó,
Kant và cộng sự đã sử dụng enzyme này để làm
trong dịch ép ổi. Polygalactorunase thu nhận từ
22 Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29
Aspergillus niger nuôi cấy trên nguồn cơ chất
vỏ chuối có tác dụng làm trong dịch ép chuối
(Barman và cộng sự, 2015). Sử dụng
Polygalactorunase từ Neosartorya fisheri làm
trong dịch ép táo và dâu (Pan và cộng sự,
2015). Ngoài ra pectinase được xem như là một
trong những chế phẩm enzyme quan trọng
trong sản xuất rượu vang và nước trái cây lên
men có độ cồn thấp (Nguyễn Nhật Minh
Phương và cộng sự, 2011). Trong sản xuất cà
phê và ca cao, người ta dùng chế phẩm
pectinase để hỗ trợ quá trình tách lớp keo ở trên
bề mặt của hạt (Trần Thị Xô và cộng sự, 2012).
Trong ngành công nghiệp giấy pectinase làm
tăng hiệu quả khử lignin và làm sang màu bột
giấy (Ahlawat và cộng sự, 2008)
Sấy phun là công nghệ tạo sản phẩm dạng
bột, thời gian sấy ngắn, dễ sản xuất ở quy mô
công nghiệp. Sấy phun là hình thức bao gói có
sử dụng chất trợ sấy (Desai và Jin Park, 2005).
Chất trợ sấy là yếu tố làm giảm ảnh hưởng của
nhiệt độ đối với các protein trong quá trình sấy.
Đồng thời, chất trợ sấy bảo vệ enzyme tránh
khỏi tác động của nhiệt độ, pH khi sử dụng
trong các điều kiện khác nhau (Cabral và cộng
sự, 2009). Maltodextrin là chất trợ sấy được sử
dụng phổ biến hiện nay và không làm ảnh
hưởng đến tác nhân cần sấy, giá thành rẻ.
Nghiên cứu mong muốn sử dụng chế phẩm
enzyme pectinase từ Aspergillus niger được
nuôi cấy trên môi trường có bổ sung vỏ cam -
nguồn nguyên liệu giàu pectin, một phụ phẩm
thường bị bỏ đi hoặc làm phân bón hữu cơ sau
khi ép lấy nước. Để thuận tiện trong quá trình
sử dụng và bảo quản, tiến hành tạo chế phẩm
enzyme pectinase dạng bột bằng phương pháp
sấy phun. Bên cạnh đó, để có hướng sử dụng
chế phẩm enzyme dạng bột, nhóm nghiên cứu
đã tiến hành xác định một số yếu tố: thông số
động học, nhiệt độ, pH, các chất hoạt hóa và ức
chế có ảnh hưởng đến hoạt động enzyme.
2. Đối tượng, vật liệu và phương pháp
nghiên cứu
Aspergillus niger (Huỳnh Phan Phương Trang,
Đỗ Thị Hiền, 2018).
Maltodextrin DE 10 của Himedia (ꢀn Độ).
2.2. Phương pháp
2.2.1. Chuẩn bị chế phẩm enzyme (Huỳnh
Phan Phương Trang, Đỗ Thị Hiền, 2018)
Nuôi cấy Aspergillus niger trong môi
trường lỏng với vỏ cam 80 g/L (hàm lượng
pectin 0,72 g/L) - sử dụng vỏ cam trắng (phế
phẩm nhà máy sản xuất nước ép cam), tỷ lệ vỏ
cam:glucose là 4:2, nguồn nitrogen thích hợp
là peptone 4% (w/v), tỷ lệ giống 2% (v/v) với
mật độ giống 107 bào tử/mL, pH 5,0 và thời
gian nuôi cấy 72 giờ.
Dịch nuôi cấy được ly tâm với tốc độ 4500
vòng/phút trong 15 phút, thu dịch enzyme và
xác định hoạt tính theo Mohsen và cộng sự
(2009) là 194 UI/mL.
2.2.2. Các phương pháp phân tích
- Xác định độ ẩm bằng cân sấy ẩm Ohaus
MB 45.
- Phương pháp xác định hoạt tính enzyme
pectinase (Mohsen và cộng sự, 2009).
Cho enzyme tác dụng với cơ chất pectin,
sản phẩm tạo thành là acid galacturonic tạo
màu với thuốc thử DNS (Dinitrosalicylic acid),
đo mật độ quang ở bước sóng 575 nm.
Hoạt tính enzyme pectinase đo bởi lượng
đường khử được cắt ra từ pectin bằng phương
pháp Dinitrosalicylic acid. Một đơn vị hoạt tính
enzyme pectinase được đo bởi 1 µmol
galacturonic acid giải phóng trong 1 phút trên
1mL. Sử dụng đường chuẩn D-galacturonic acid.
- Xác định hàm lượng protein bằng
phương pháp Bradford dựa trên phản ứng của
thuốc nhuộm Coomassie Blue G250 với
protein (Walker, J.M., 1996).
2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ
chất trợ sấy
Chuẩn bị 50mL dịch enzyme pectinase, bổ
sung maltodextrin với nồng độ 10, 15, 20, 25,
30% vào, khuấy tan hoàn toàn maltodextrin. Các
mẫu trên sẽ được sấy phun ở 140°C, tốc độ nhập
liệu là 252mL/h. Xác định độ ẩm (%), hoạt tính
enzyme (UI/g) và hàm lượng protein (mg/g).
2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
Chế phẩm enzyme pectinase thu nhận từ
Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29 23
2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy
Chuẩn bị 50mL dịch enzyme pectinase, bổ
sung maltodextrin với nồng độ thích hợp thí
nghiệm 2.3. Sấy phun enzyme ở nhiệt độ sấy từ
120°C đến 170°C (bước nhảy 10°C), tốc độ nhập
liệu là 252mL/h. Xác định độ ẩm (%), hoạt tính
enzyme (UI/g) và hàm lượng protein (mg/g).
2.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ bơm
nhập liệu
Chuẩn bị 50mL dịch enzyme pectinase, bổ
sung maltodextrin với nồng độ thích hợp thí
nghiệm 2.3, sấy phun enzyme pectinase với
nhiệt độ thích hợp thí nghiệm 2.4, tốc độ nhập
liệu từ 180-360mL/h (bước nhảy 36mL/h). Xác
định độ ẩm (%), hoạt tính enzyme (UI/g) và
hàm lượng protein (mg/g).
2.2.6. Xácđịnhthôngsốđộnghọccủaenzyme
Tiến hành theo Bảng sau:
Bảng 1
Xác định thông số động học của enzyme
Các ống nghiệm
Hóa chất
Đơn vị
0
0
5
5
1
1
4
5
2
2
3
5
3
3
2
5
4
4
1
5
5
5
0
5
Pectin 1%
ml
ml
ml
Đệm pH = 5
Pectinase 2%
Để yên ở 37℃ trong 30 phút
Đun cách thủy 3 phút, làm nguội, lọc lấy dịch bên dưới
Các ống nghiệm
Hóa chất
Đơn vị
0’
1
1’
1
2’
1
3’
1
4’
1
5’
1
Dịch lọc
ml
ml
Thuốc thử DNS
3
3
3
3
3
3
Bịt ống nghiệm bằng giấy nhôm, đun cách thủy 15 phút
Làm lạnh đến nhiệt độ phòng
Đo OD tại λ = 575 nm
Chú ý: Ống 0 là ống kiểm chứng, các ống khác là ống nghiệm
Lượng sản phẩm tạo thành được xác định
dựa vào đường chuẩn D galacturonic theo
phương pháp (Miller, 1959). Qua đó xây dựng
đồ thị của phương trình Lineweaver – Burk, từ
đó xác định được thông số động học Km và
Vmax của enzyme pectinase.
2.2.7. Khảo sát ảnh hưởng của pH
Sử dụng 1mL pectin 1% và 0,5mL dung
dịch enzyme trong các bộ đệm khác nhau nồng
độ 100mM ở khoảng pH 1,0-10,0, ủ 37°C trong
30 phút. Thêm 3ml DNS, bịt ống nghiệm bằng
giấy nhôm, đun cách thủy 15 phút, để nguội ở
nhiệt độ phòng, đo OD tại λ = 575 nm.
Các loại đệm: hydrochloric acid-
potassium chloride (pH 1,0-2,0), citrate–
phosphate (pH 3,0–7,0), sodium phosphate
(pH 8,0), glycine-sodium hydroxide (pH 9,0-
10,0).
24 Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29
Xác định hoạt tính enzyme (UI/g).
2.2.8. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Sử dụng 1mL pectin 1% và 0,5mL dung
dịch enzyme có pH thích hợp từ thí nghiệm 2.7
ở nhiệt độ 25°C, 30°C, 37°C, 40°C, 45°C,
50°C, 55°C, ủ trong 30 phút, 60 phút, 90 phút.
Thêm 3ml DNS, bịt ống nghiệm bằng giấy
nhôm, đun cách thủy 15 phút, để nguội ở nhiệt
độ phòng, đo OD tại λ = 575 nm.
và các chất ức chế protein như KMnO4,
EDTA. Thêm 3ml DNS, bịt ống nghiệm bằng
giấy nhôm, đun cách thủy 15 phút, để nguội ở
nhiệt độ phòng, đo OD tại λ = 575 nm.
Xác định hoạt tính enzyme (UI/g), hoạt
tính tương đối (%).
2.2.10. Xử lý số liệu
Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần, kết quả
được ghi nhận và xử lý thống kê bằng phần
mềm Statgraphic Centurion XV.I, Excell 2013
với mức độ tin cậy 95%.
Xác định hoạt tính enzyme (UI/g).
2.2.9. Xác định ảnh hưởng của chất ức chế
và chất hoạt hóa
3. Kết quả và thảo luận
Sử dụng 1mL pectin 1% và 0,5mL dung
dịch enzyme ở pH thích hợp từ thí nghiệm 2.7,
nhiệt độ và thời gian thích hợp từ thí nghiệm
2.8. Bổ sung 0,1mL các ion kim loại 1mM:
Ca2+, Mn2+, Co2+, Cu2+, Zn2+, K2+, Na2+, Ag2+
3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ
chất trợ sấy
Nồng độ chất trợ sấy có ảnh hưởng đến
hoạt tính, hàm lượng protein và độ ẩm của chế
phẩm enzyme sau sấy phun (Bảng 2).
Bảng 2
Ảnh hưởng của nồng độ chất trợ sấy
Nồng độ
Độ ẩm
Hoạt tính
Hàm lượng protein
(mg/g)
(w/v)
(%)
(UI/g)
5,7330,015d
5,2300,265c
4,9500,040b
4,9730,015b
3,8730,021a
2455,0410,99d
2343,4910,99c
2324,2935,50c
1692,1913,62b
1042,0815,69a
17,930,50d
16,190,67c
13,870,43b
12,710,67b
10,971,09a
10
15
20
25
30
(a, b, c, d là các chữ cái thể hiện khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%, các nghiệm thức có phân hạng giống
nhau thì chưa thể hiện rõ sự khác biệt về ý nghĩa thống kê)
Hoạt tính enzyme giảm dần từ 2455,04 đến
1042,08UI/g khi nồng độ maltodextrin tăng
dần (10-30%). Nguyên nhân có thể do
maltodextrin cản trở quá trình phân giải cơ chất
của enzyme. Bên cạnh đó, hàm lượng protein
giảm dần khi nồng độ maltodextrin tăng dần,
từ 17,93 còn 10,97 mg/g.
Theo nghiên cứu của Đào Thị Mỹ Linh và
cộng sự (2017) đã khảo sát nồng độ chất trợ sấy
sữa gầy 10% (w/v) là thích hợp nhất cho quá
trình sấy phun bromelain. Như vậy ở nồng độ
chất trợ sấy 10% thì hoạt tính enzyme cao nhất
(2455,1 UI/g) và độ ẩm của chế phẩm 5,7% đáp
ứng yêu cầu bảo quản enzyme.
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy
Theo nghiên cứu của (Heller, 1999;
Samborska và cộng sự, 2005) cho thấy hoạt
tính enzyme phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ
không khí đầu vào và sự phân bố nhiệt độ trong
thiết bị sấy. Kết quả nghiên cứu cho thấy hoạt
tính enzyme giảm dần khi tăng nhiệt độ sấy từ
130-170°C (Bảng 3).
Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29 25
Bảng 3
Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy
Nhiệt độ
(°C)
Độ ẩm
Hoạt tính
Hàm lượng protein
(mg/g)
(%)
(UI/g)
6,2170,025e
5,7230,021d
5,5930,015c
4,9530,021b
3,7570,021a
2489,8252,43e
2391,4610,80d
2243,933,60c
1698,1867,74b
1303,5614,98a
19,090,44d
18,070,25d
15,030,67c
11,990,67b
9,810,90a
130
140
150
160
170
a, b, c, d, e
(
là các chữ cái thể hiện khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%, các nghiệm thức có phân hạng giống
nhau thì chưa thể hiện rõ sự khác biệt về ý nghĩa thống kê)
Khi tăng nhiệt độ sấy, enzyme tiếp xúc với
nhiệt độ cao sẽ bị biến tính nên hoạt tính
enzyme giảm dần (từ 2489,8 còn 1303,6UI/g).
Kết quả này cũng tương đồng với nghiên cứu
của Devakate và cộng sự (2009). Độ ẩm của
chế phẩm cũng giảm (từ 6,2 còn 3,8%) khi tăng
nhiệt độ sấy từ 130-170°C. Theo nghiên cứu
của Katarzyna Samborska 2005, nhiệt độ
không khí sấy sẽ ảnh hưởng đến quá trình bốc
hơi nước ra khỏi dung dịch sấy, khi tốc độ nhập
liệu không thay đổi nhiệt độ sấy càng tăng thì
nước bốc hơi khỏi dung dịch càng tăng do vậy
độ ẩm chế phẩm enzyme càng giảm. Ngoài ra
ở nhiệt độ sấy 120°C chế phẩm enzyme thu
được có độ ẩm cao, chế phẩm tạo ra dạng bột
ướt dính lại thành buồng sấy, khó thu hồi và
bảo quản chế phẩm. Hoạt tính enzyme cao nhất
ở nhiệt độ 130°C là 2489,8UI/g. Vì vậy, nhiệt
độ sấy 130°C sẽ được chọn để thực hiện các thí
nghiệm tiếp theo.
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu
Bảng 4
Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu
Độ ẩm
Hoạt tính
Tốc độ bơm nhập liệu
Hàm lượng protein
(mL/h)
(mg/g)
(%)
(UI/g)
4,9130,015a
5,4270,021b
5,7020,021c
6,0670,083d
2223,5423,96a
2326,6912,97b
2552,195,50c
2655,3412,64d
10,250,50a
12,710,66b
17,640,25c
18,940,25d
180
216
252
288
a, b, c, d
(
là các chữ cái thể hiện khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%, các nghiệm thức có phân hạng giống
nhau thì chưa thể hiện rõ sự khác biệt về ý nghĩa thống kê)
26 Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29
Hoạt tính enzyme tăng dần (2223,5 đến
2655,3UI/g) và hàm lượng protein tăng dần
(10,3 đến 18,9g/mg) khi tăng tốc độ nhập liệu
từ 180-288mL/h. Ở tốc độ bơm nhập liệu thấp,
kích thước hạt tạo ra nhỏ hơn, bề mặt tiếp xúc
của hạt với nhiệt độ tăng, thời gian tiếp xúc dài
hơn làm enzyme dễ bị biến tính (Samborska,
K., 2005). Độ ẩm của chế phẩm enzyme cũng
tăng dần (4,9 đến 6,1%) khi tăng tốc độ bơm
nhập liệu từ 180-288mL/h. Ở các tốc độ nhập
liệu 324 và 360mL/h, enzyme thu được có độ
ẩm cao, bị dính lên thành buồng sấy, chế phẩm
enzyme tạo ra ở dạng bột ướt gây khó khăn
trong việc thu hồi, bảo quản và sử dụng. Kết
quả này cũng tương đồng với nghiên cứu của
Nguyễn Thi Thùy Ninh (2011), Devakate và
cộng sự (2009), Đào Thị Mỹ Linh (2017), tốc
độ bơm nhập liệu có ảnh hưởng lớn đến lưu
lượng dòng nhập liệu, năng suất thiết bị và cả
nhiệt độ không khí đầu ra. Tốc độ bơm nhập
liệu tăng đồng nghĩa với thời gian lưu của vật
liệu sấy trong buồng sấy giảm, lượng hơi nước
thoát ra ít hơn làm độ ẩm tăng.
(Parenico và cộng sự, 1998).
Ngoài ra một số nghiên cứu về pectinase
thu nhận từ các chủng vi sinh vật khác nhau thì
giá trị Km trong khoảng 0,1-0,5 (Martins và
cộng sự, 2013; Chen và cộng sự, 2014). Như
vậy, có thể do chế phẩm enzyme tạo ra chưa
được tinh sạch nên hằng số Km cao hơn khoảng
10 lần so với enzyme đã tinh sạch từ các nghiên
cứu trên.
3.5. Khảo sát ảnh hưởng của pH
Hoạt tính enzyme tăng dần khi pH tăng từ
1 đến 5 đạt giá trị lớn nhất ở pH 5 (2650 UI/g).
Sau đó hoạt tính enzyme giảm mạnh khi pH
tăng từ 6 đến 10, đặc biệt ở pH từ 8 đến 10 thì
enzyme gần như mất hoạt tính. Theo Gautam
và cộng sự (2017) đã nghiên cứu sản xuất, tinh
chế và xác định đặc tính hóa sinh của một exo-
polygalacturonase từ Aspergillus niger MTCC
478. Nhóm tác giả đã khảo sát hoạt tính
enzyme trong khoảng pH từ 1,0-12,0 với bước
nhảy 1 pH. Kết quả, hoạt tính ở pH=4 là cao
nhất. Đối với pectinase có nguồn gốc từ nấm
mốc pH 3,0-5,0 là pH hoạt động tối thích
(Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2004). Kết
quả nghiên cứu trên cũng tương đồng với
Dogan và Tari (2008), Kant S, Vohra A, Gupta
R (2013).
3.4. Xác định thông số động học của enzyme
Hình 1. Đồ thị Lineweaver-Burk
Hằng số Michaelis Menten (Km) đặc trưng
cho ái lực enzyme và cơ chất. Khi Km càng nhỏ
thì ái lực của enzyme và cơ chất càng lớn (vận
tốc phản ứng do enzyme xúc tác càng lớn). Dựa
vào mối tương quan giữa vận tốc phản ứng của
enzyme và nồng độ cơ chất xây dựng phương
trình Lineweaver-Burk có dạng y = 51,184x +
1,8034, từ đó tính được Km= 28,4 (mg/ml) và
Vmax= 0,56 (mg/ml/phút). Enzyme pectinase đã
tinh sạch từ A.niger có Km= 2,3 mg/ml
(Gautam và cộng sự, 2017), Km= 2,4 mg/ml
Hình 2. Ảnh hưởng của pH
3.6. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Hoạt tính enzyme tăng nhẹ từ 10 đến 30°C,
tăng nhanh từ 30 đến 40°C, từ 40 ÷ 50°C hoạt
tính enzyme giảm nhẹ, từ 50÷80°C, hoạt tính
enzyme giảm mạnh và từ 80÷90°C thì enzyme
gần như mất hoạt tính. Vậy hoạt tính enzyme
tối ưu ở 40°C (2658,9 UI/g).
Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29 27
Nhóm tác giả Gautam và cộng sự (2017) đã
khảo sát hoạt tính enzyme pectinase từ
Aspergillus niger trong khoảng nhiệt độ từ 10-
100°C. Kết quả, hoạt tính enzyme ở 50°C là cao
nhất. Theo Tari và cộng sự (2008), Thakur và
cộng sự (2010) thì nhiệt độ tối ưu cho một số
chủng nấm sinh enzyme pectinase là 40÷60°C.
Đa số enzyme bị mất hoạt tính ở nhiệt độ trên
70°C. Phần lớn enzyme hoạt động mạnh nhất ở
nhiệt độ 40-50°C. Enzyme pectinesterase từ
nấm mốc có nhiệt độ tối ưu là 30-45°C và bị vô
hoạt ở 55-62°C. (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Mức độ ảnh hưởng của các ion kim loại và
chất ức chế protein đối với enzyme pectinase là
khác nhau. Đối với các ion Mn2+, Na+, KMnO4
gần như không làm thay đổi hoạt tính enzyme.
EDTA làm giảm gần 50% hoạt tính enzyme.
Ca2+, Zn2+ và K+ làm hoạt tính enzyme giảm
khoảng 2/3 so với đối chứng. Ion Co2+ làm hoạt
tính enzyme giảm khoảng 25%. Ion Ag+ thì gần
như làm mất hoạt tính enzyme, ion Cu2+ thì làm
tăng hoạt tính enzyme. Như vậy ion Ag+ có thể
coi là chất ức chế đối với enzyme pectinase, ion
Cu2+ thì được coi là chất hoạt hóa. Kết quả này
cũng tương đồng với nghiên cứu của Gautam và
cộng sự (2017). Ion Cu2+ được coi là chất hoạt
hóa đối với enzyme endo polygalacturonase từ
nấm mốc Aspergillus fumigatus (Anand và cộng
sự, 2016).
4. Kết luận và Kiến nghị
4.1. Kết luận
Nghiên cứu đã xác định được nồng độ chất
trợ sấy 10% matodextrin, nhiệt độ sấy 130°C,
tốc độ nhập liệu 288mL/h để tạo chế phẩm
enzyme pectinase dạng bột bằng phương pháp
sấy phun. Ngoài ra, nghiên cứu đã xác định một
số đặc tính của chế phẩm enzyme thu được:
thông số động học Km 28,4 mg/mL, nhiệt độ
40°C, và pH 5,0 tối ưu, chất hoạt hóa Cu2+, chất
ức chế Ag+ ảnh hưởng đến hoạt động của chế
phẩm enzyme.
Hình 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
3.7. Xác định ảnh hưởng của chất ức chế
và chất hoạt hóa
Chất hoạt hóa là chất làm tăng hoạt tính
của enzyme, ngược lại chất ức chế sẽ làm giảm
hoạt tính enzyme.
4.2. Kiến nghị
Khảo sát thêm độ bền nhiệt và tính ổn định
ở các pH khác nhau của chế phẩm enzyme để
có hướng sử dụng phù hợp. Đồng thời khảo sát
thêm ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến
hoạt tính enzyme. Bên cạnh đó ứng dụng thử
nghiệm pectinase dạng bột vào việc sản xuất
mứt quả
Hình 4. Ảnh hưởng của chất hoạt hóa và chất
ức chế
Lời cảm ơn: Trân trọng cảm ơn sinh viên Nguyễn Hoàng Minh Nhật, Trần Đông Anh, Võ Hữu
Thái An đã hỗ trợ trong quá trình thực hiện nghiên cứu này.
28 Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29
Tài liệu tham khảo
Anand G., Yadav S., Yadav D. (2016). Purification and characterization of polygalacturonase from
Aspergillus fumigatus MTCC 2584 and elucidating its application in retting of Crotolaria
juncea fiber. 3 Biotech, 6, 201.
Barman, S., Sit, N., Badwaik, LS., Deka, SC. (2015). Pectinase production by Aspergillus niger
using banana (Musa balbisiana) peel as substrate and its effect on clarification of banana juice.
J Food Sci Technol, 52, 3579-3589.
Cabral A. C. S., Said S., Oliveira W. P. (2009). Retention of the enzymatic activity and product
properties during spray drying of pineapple stem extract in presence of maltodextrin.
International Journal of Food Properties, 12, 536-548.
Chen Y., Sun D., Zhou Y., Liu L., Han W., Zeng B., Wang Z., Zang Z. (2014). Cloning, expression
and characterization of a novel thermophilic polygalacturonase from Caldicellulosiruptor
bescii DSM 6725. Int J Mol Sci, 15(4), 5717-5729.
Đào Thị Mỹ Linh, Nguyễn Thị Quỳnh Mai, Đỗ Thị Hoàng Tuyến, Nguyễn Thị Như Phượng
(2017). Khảo sát quá trình tạo chế phẩm bromelain dạng bột từ phụ phẩm dứa. Tạp chí Khoa
học Công nghệ và Thực phẩm, 12(1), 19-32.
Desai Kashappa, Goud H., Jin Park Hyun (2005). Recent Developments in Microencapsulation of
Food Ingredients. Drying Technology, 23, 1366-1367.
Dogan N., Tari C. (2008). Characterization of three phase partitioned exo-polygalacturonase from
Aspergillus sojae with unique properties. Biochem Eng J, 39, 43-50.
Gautam Anand1, Sangeeta Yadav1, Dinesh Yadav1 (2017). Production, purification and
biochemical characterization of an exo-polygalacturonase from Aspergillus niger MTCC 478
suitable for clarification of orange juice. 3 Biotech, 7, 122, 1-8.
Heller, M. C., Carpenter, J. F. and Randolph, T. W. (1999). Protein formulation and lyophilization
cycle design: Prevention of damage due to freeze-concentration induced phase separation.
Biotechnology and Bioengineering, 63(2), 166-174.
Huỳnh Phan Phương Trang và Đỗ Thị Hiền (2018). Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng
sinh tổng hợp enzyme pectinase từ Aspergillus niger trên nguồn cơ chất vỏ cam. Tạp chí Khoa
học Công nghệ và Thực phẩm, 16, 54-60.
Kant S., Vohra A., Gupta R. (2013). Purification and physicochemical properties of
polygalacturonase from Aspergillus niger MTCC 3323. Prot Exp Purif, 87, 11-16.
Katarzyna, Samborska Dorota, Witrowa-Rajchert, Andre Gonçalves (2005). Spray-drying of α-
amylase - the effect of process variables on the enzyme inactivation. Drying Technology: An
International Journal, 23(4), 941-953.
Martins ES., Leite RSR., Silva R., Gomes E. (2013). Purification and properties of
polygalacturonase produced by thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus CBMAI-756
on solid-state fermentation. Enzyme Research, 1-7.
Miller GL. (1959). Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal
Chem, 31(3), 426-428.
Đỗ T. Hiền và Huỳnh P. P. Trang. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2), 21-29 29
Mohsen S. M., Bazaraa W. A., Doukani K. (2009). Purification and characterization of Aspergillus
niger U-86 polygalacturonase and its use in clarification of pomegranate and grape juices. In
The 4th conference on recent technology in agriculture, 84, 805-816.
Nakkeeran E., Umesh-Kumar S., Subramanian R. (2011). Aspergillus carbonarius
polygalacturonases purified by integrated membrane process and affinity precipitation for
apple juice production. Biores Technol, 102, 3293-3297.
Nguyễn Đức Lượng, Cao Cường, Nguyễn Ánh Tuyết và cộng sự (2004). Thu nhận enzyme từ vi
sinh vật. Công nghệ enzyme, từ lần 2. NXB Đại học Quốc gia TP.HCM. TP. HCM, 356-376.
Nguyễn Nhật Minh Phương, Chế Văn Hoàng, Lý Nguyễn Bình, Châu Trần Diễm Ái (2011). Tác
động enzyme pectinase đến khả năng trích ly dịch quả và các điều kiện lên men đến chất lượng
lượng rượu vang xoài sau thời gian lên men chính. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần
Thơ, 20a, 127-136.
Nguyễn Thị Thùy Ninh, Nguyễn Thi Hồng Minh (2011). Tối ưu hóa quá trình sấy phun
dịch cà chua. Tạp chí Khoa hoc và Phát triển, 9(6), 1014 - 1020.
Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Minh Thủy, Lê Hà Ny và Lê Trung Hiếu (2013). Trích ly enzyme
Bromelain từ phế phẩm khóm Cầu Đúc-Hậu Giang. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần
Thơ, 28, 21-27.
Pan X., Li K., Ma R., Shi P., Huang H., Yang P., Meng K., Yao B. (2015). Biochemical
characterization of three distinct polygalacturonases from Neosartorya fischeri P1. Food
Chem,188, 569-575.
Parenicova L., Benen JA., Kester HC., Visser J., (1998). PgaE encodes a fourth member of the
endopolygalacturonase gene family from Aspergillus niger. Eur J Biochem, 251, 72-80.
Sonia Ahlawat, R. P. Mandhan, Saurabh Sudha Dhiman, Rakesh Kumar, Jitender Sharma (2008).
Potential Application of Alkaline Pectinase from Bacillus subtilis SS in Pulp and Paper.
Industry Appl Biochem Biotechnol, 149, 287-293.
Trần Thị Xô, Dương Văn Tuân, Lê Thị Hoàng Linh (2012). Nghiên cứu sử dụng hệ enzyme
pectinase, cellulase của vi khuẩn B.subtilis, L.plantarum và nấm mốc A.niger,
Ph.chrysosporium để xử lý lớp nhớt của vỏ cà phê. Tuyển tập báo cáo hội nghị sinh viên
nghiên cứu khoa học lần thứ 8. Đại học Đà Nẵng.
Walker, J. M. (Ed.) (1996). The protein protocols handbook, 2. Springer Science & Business
Media, America.
9 trang
08/01/2024
26100
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bước đầu nghiên cứu tạo Enzyme pectinase dạng bột từ ASPergillus Niger và khảo sát một số đặc tính của chế phẩm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- buoc_dau_nghien_cuu_tao_enzyme_pectinase_dang_bot_tu_aspergi.pdf
