Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến quy trình trích ly protein từ bèo tấm (Lemna minor) với sự hỗ trợ của enzyme Cellulase

bohydrate của enzyme cellulase chậm lại, như đã được chứng minh trong thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme:cơ chất đến quá trình trích ly. Bảng 3. Bảng thể hiện tác động của thời gian lên các hàm mục tiêu STT Thời gian (phút) Hiệu suất trích ly carbohydrate (%) Hiệu suất trích ly protein (%) Độ tinh sach của protein trong dịch trích ly (%) 1 0 (4,35±0,09)a (21,93±0,51)a (40,27±0,78)a 2 30 (6,77±0,34)b (28,72±0,66)b (48,42±1,08)b 3 60 (9,12±0,51)c (43,37±1,06)c (57,04±1,82)c 4 90 (12,28±0,13)d (54,07±0,81)d (69,89±0,23)e 5 120 (12,51±0,37)d (54,14±1,11)d (70,98±3,22)e 6 150 (13,13±0,45)e (53,97±0,16)d (64,54±1,38)d 7 180 (14,41±0,32)f (53,89±0,30)d (55,65±2,42)c Trong cùng một cột, các giá trị được đánh dấu bởi các chữ cái giống nhau thì sự khác nhau không có ý nghĩa về mặt thống kê theo phân tích ANOVA (α = 0,05). Trong 90 phút đầu tiên, hiệu suất trích ly carbohydrate tăng từ 4,35% lên 12,28%, còn hiệu suất trích ly protein tăng từ 23,93 % tại thời điểm xuất phát lên 54,07%. Sau thời gian 90 phút, hiệu suất trích ly protein tăng không đáng kể, sự khác biệt là không có ý nghĩa về mặt thống kê (α >0,05); còn hiệu suất trích ly carbohydrate vẫn tăng với tốc độ chậm hơn, đạt 14,41% sau 180 phút trích ly (Bảng 0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 100 120 140 0 30 60 90 120 150 180 HLC_Không enzyme HLP_Không enzyme HLC_Có enzyme HLP_Có enzyme H àm lư ợ n g p ro te in ( H L P , m g /g ) H àm lư ợ n g c ar b o h y d ra te ( H L C , m g /g ) Thời gian (phút) Hình 4. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng các chất trong dịch trích ly 111 Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến quy trình trích ly protein từ bèo tấm (lemna minor) với sự hỗ trợ của enzyme cellulase 3). Điều này cho thấy, sau 90 phút trích ly, hoạt động của enzyme cellulase vẫn diễn ra với tốc độ chậm hơn, nhưng lượng protein có khả năng hoà tan vào trong dung môi trích lý giảm dần, nên hàm lượng protein trong dịch trích không tăng thêm đáng kể. Đồng thời, hàm lượng carbohydrate tăng thêm do kéo dài thời gian trích ly, cùng với các chât hoà tan không mong muốn tăng cao sẽ làm giảm độ tinh sạch của protein trong dịch sau trích ly. Như vậy, để đảm bảo hiệu quả kinh tế thì thời gian cần thiết cho quá trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulase là 90 phút với hàm lượng protein trích ly là 130,995 mg/g nguyên liệu, đạt hiệu suất trích ly 54,07% và độ tinh sạch của protein sau trích ly là 69,89%. 4. KẾT LUẬN Việc gia tăng nồng độ enzyme giúp quá trình phân cắt carbohydrate mạnh mẽ hơn, tạo điều kiện cho protein được trích ly dễ hơn, tuy nhiên khi tỉ lệ enzyme:cơ chất đạt 30 µL/g, thì việc gia tăng nồng độ enzyme sau đó là không có ý nghĩa về mặt kinh tế vì hàm protein thu được tăng không đáng kể. pH môi trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của enzyme cellulase và khả năng hoà tan của protein, pH 5,5 cho hiệu quả trích ly protein tốt nhất, việc tăng hoặc giảm giá trị pH từ điểm pH tối thích đều làm giảm hàm lượng protein tan trong dịch trích ly. Nhiệt độ không những có vai trò quan trọng đến hoạt động của enzyme mà còn thúc đẩy quá trình phân tán các cấu tử hoà tan giúp tăng hiệu quả trích ly. Tuy nhiên khi nhiệt độ tăng quá cao, vượt qua điểm nhiệt độ tối thích của enzyme thì hoạt động của enzyme chậm lại, thậm chí bị bất hoạt; đồng thời, các chất hoà tan không mong muốn tăng cao khi tăng nhiệt độ sẽ làm giảm độ tinh sạch của protein. Tương tự, việc kéo dài thời gian sẽ giúp quá trình phân cắt carbohyrate diễn triệt để, hàm lượng protein hoà tan vào dung môi tăng, tuy nhiên thời gian ủ mẫu hơn 90 phút trong khảo sát này là không cần thiết vì hàm lượng protein tăng không đáng kể, làm giảm hiệu quả kinh tế; bên cạnh đó lượng carbohydrate và các chất không mong muốn trong dịch trích ly tiếp tục tăng caocsẽ làm giảm độ tinh sạch của protein sau trích ly. Việc sử dụng enzyme cellulase để hỗ trợ quá trình trích ly protein từ bèo tấm đem lại hiệu quả trích lí cao hơn 2,29 lần so với khi không sử dụng enzyme ở cùng điều kiện. Điều kiện thích hợp để enzyme cellulase hoạt động tốt là ở pH môi trường là 5,5, nhiệt độ ủ mẫu là 45oC. Khi đó, với tỉ lệ enzyme:cơ chất 30 µL/g nguyên liệu trong thời gian trích ly 90 phút sẽ cho hiệu suất trích ly là 54,07%, tương ứng hàm lượng protein trích ly được là 130,995 mg/g nguyên liệu, độ tinh sạch của protein trong dịch trích ly đạt 69,89%. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Landolt, Elias, Biosystematic investigations in the family of duckweeds (Lemnaceae) Vol. 2: The family of Lemnaceae: a monographic study. – Morphology, karyology, ecology, geographic distribution, nomenclature, descriptions. Zürich: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, 1986. [2] K.J.Appenenroth et al, Nutritional value of duckweeds (Lemnaceae) as human food, Food Chemistry.217 p 266-273, 2017. [3] J. Fleurence, L. Massiani, O. Guyader, and S. Mabeau, "Use of enzymatic cell wall degradation for improvement of protein extraction from Chondrus crispus, Gracilaria verrucosa and Palmaria palmata," Journal of applied phycology, vol. 7, pp. 393-397, 1995. [4] P. Martosuyono et al, Chemical pretreatment and enzymatic saccharification of seaweed solid wastes, Squalen Bulletin of Marine & Fisheries Postharvest & Biotechnology, 2015. [5] W. Sattler et al, Phenol-Sulfuric Acid Method for Total Carbohydrates, Food Analysis Laboratory Manual, pp 47-53, 2010. 112 Phạm Văn Đông, Vy Thị Minh, Trần Chí Hải [6] André, Bensadoun And David Weinstein, Assay of Proteins in the Presence of Interfering Materials, Analytical Biochemistry 70, p. 241-250, 1976. [7] W. Sattler et al, The effect of enzyme concentration on the rate of the hydrolysis of cellulose, Vol. 33, Issue. 1020, p. 1221-1234, 1989. [8] A. Gerde et al, Optimizing protein isolation from defatted and non-defatted Nannochloropsis microalgae biomass, " Algal Research’’, vol. 2, pp. 145-153, 2013. ABSTRACT IMPACTS OF SOME TECHNOLOGICAL PARAMETERS ON THE PROTEIN EXTRACTION PROCESS FROM LEMNOIDEAE DUCKWEED WITH THE ASSISTANCE OF CELLULASE ENZYME Pham Van Dong1,*, Vy Thi Minh1, Tran Chi Hai1 1Food Technology Faculty, Ho Chi Minh City Uiversity of Food Industry *Email: dong05dhdb2@gmail.com In this research, cellulase enzyme was used to assist the extraction process of protein from Lemonoideae duckweed. The effects of some technological parameters such as enzyme concentration, pH, temperature, and time treatment were influenced on the extraction process; as a result, it has been acknowledged that the result of the protein extraction process would be doubled with the presence of cellulase enzyme. The most favorable conditions for cellulase enzyme were named as an environment with pH value of 5.5, annealing temperature was at 45 degree within 90 minutes and enzyme concentration was 30µL/g. With the mentioned conditions, the total amount of protein in the extracted fluid was 130.995 mg/g that was 2.29 times higher in comparison with those specimens in the same conditions but enzyme wasn’t included. Key words: cellulase enzyme, duckweed, protein extraction 113