Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng enzyme Protamex và Flavourzyme

Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban Công nghệ thực phẩm 30 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN TỪ RONG CHAETOMORPHA SP. BẰNG ENZYME PROTAMEX VÀ FLAVOURZYME Thiều Thị Xuân Diệu1,*, Nguyễn Thúy Hồng1, Đào Thị Tuyết Mai1, Trần Chí Hải1 1Khoa Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh *Email: xuandieuthieu@gmail.com Ngày nhận bài: 15/6/2017; Ngày chấp nhận đăng: 2/7/2017 TÓM TẮT Nghiên cứu này được thực hiện để khảo sát quá trình thủy phân protein của rong Chaetomorpha sp. bằng 2 loại chế phẩm protease. Tiến hành thủy phân nhằm đánh giá các ảnh hưởng của nồng độ enzyme cơ chất (0 đến 1U/g đối với Protamex và 0 đến 500U/g đối với Flavourzyme), pH môi trường (từ 5 đến 9), nhiệt độ (từ 40 đến 650C) và thời gian thủy phân (từ 0 đến 4h) đến mức độ thủy phân và hoạt tính sinh học của peptide tạo thành. Nghiên cứu này đã đạt được kết quả như sau: tại các điều kiện xử lý phù hợp của enzyme Protamex (nồng độ enzyme: cơ chất là 0,8U/g protein, pH=6, nhiệt độ 600C, thời gian thủy phân là 2h) thì mức độ thủy phân là 27,84%, khả năng kháng oxihóa là 1,16mg VitC/g protein, khả năng liên kết Calcium là 74,64mg CaCl2/g protein) và tại các điều kiện xử lý phù hợp của enzyme Flavourzyme (nồng độ enzyme: cơ chất là 400U/g protein, pH=7, nhiệt độ 500C, thời gian thủy phân là 2h) thì mức độ thủy phân là 27,31%, khả năng kháng oxihóa là 0,95mg VitC/g protein, khả năng liên kết Calcium là 79,31mg CaCl2/g protein. Việc thủy phân protein hình thành các phân tử peptide có hoạt tính kháng oxi hóa cao. Từ khóa: Flavourzyme, khả năng kháng oxi hóa, Protamex, rong Chaetomorpha sp., thủy phân protein 1. MỞ ĐẦU Hiện nay, rong biển của Việt Nam có rất nhiều giá trị, là nguồn dinh dưỡng giàu protein và khoáng chất. Nhiều nghiên cứu gần đây đã chứng minh lợi ích của các peptide có hoạt tính sinh học được sinh ra bởi quá trình thủy phân protein từ rong bởi các enzyme protease. Căn cứ vào các tính chất cấu trúc, thành phần và trình tự của chuỗi acid amin, các peptide có thể đóng vai trò khác nhau như: khả năng liên kết với khoáng [1], điều hòa miễn dịch [2], kháng khuẩn [3] và chống oxy hóa [4]. Tuy nhiên vẫn chưa tìm thấy nghiên cứu nào đề cập đến vấn đề khai thác tối đa nguồn protein của rong Chaetomorpha sp.. Vì vậy mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là sử dụng hai loại chế phẩm enzyme khác nhau là Protamex và Flavourzyme để thủy phân protein Thiều Thị Xuân Diệu, Nguyễn Thúy Hồng, Đào Thị Tuyết Mai, Trần Chí Hải 31 thu nhận từ sinh khối rong Chaetomorpha sp., khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân và đánh giá một số hoạt tính sinh học của các peptide thu được, bao gồm khả năng kháng oxi hóa và khả năng liên kết với Calcium. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Rong mền Cheatomorpha sp. được thu nhận ở các ao nuôi tôm quảng canh tại xã Long Điền, huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu. Rong được phơi khô tới độ ẩm 9-10%, xay nhỏ và rây qua lưới 0,5mm. Sau đó, rong được xử lý với enzyme cellulase (nồng độ cơ chất 10%, nồng độ enzyme 117UI/g cơ chất, pH 7-8, nhiệt độ 52-53oC trong thời gian 73 phút), tiếp theo trích ly bằng dung môi NaOH 0,75%, tỉ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:20, nhiệt độ 50oC trong 60 phút. Sau khi trích ly, hỗn hợp được ly tâm 10.000 vòng/phút trong 10 phút để thu dịch nổi. Quá trình trích ly được thực hiện đến khi không còn protein trong bã rong. Protein sau đó được kết tủa bằng (NH4)2SO4 tại các điều kiện: nồng độ bão hòa của dung dịch muối sử dụng là 90%, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi kết tủa 4:1, thời gian tủa 50 phút ở nhiệt độ phòng. Phần tủa được tách ra bằng cách ly tâm 10.000 vòng/phút trong 15 phút. 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. Cuối cùng tiến hành sấy lạnh để thu bột chế phẩm có hàm lượng protein 83% so với chất khô, ẩm 4%. Các enzyme protease được sử dụng trong nghiên cứu này là Flavourzyme 500MG và Protamex 1,5MG của Novozyme (Công ty Brenntag Việt Nam). Thông số tối ưu theo khuyến cáo của các loại enzyme như sau: Protamex (pHopt = 6, t0opt = 600C), Flavourzyme (pHopt = 7, t0opt = 500C). DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical) của hãng Sigma, Đức. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của 2 loại enzyme protease đến quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng chế phẩm protease, thông qua đánh giá các chỉ tiêu như mức độ thủy phân, khả năng kháng oxi hóa, hàm lượng phenolic tổng và khả năng liên kết Calcium. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme tương ứng là 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 và 1U/g protein đối với Protamex và các nồng độ 0, 100, 200, 300, 400 và 500U/g protein đối với Flavourzyme, tương tự như vậy, khảo sát các tác động của pH 5, 6, 7, 8 và 9; nhiệt độ 40, 45, 50, 55, 60, 650C và thời gian 0, 1, 2, 3, 4h. Tái hòa tan bột protein rong Chaetomorpha sp. bằng nước để thu được dung dịch có nồng độ protein 5%, rồi tiến hành thủy phân. 2.2.2. Xác định mức độ thủy phân Theo He và cộng sự [5], mức độ thủy phân (DH) được định nghĩa là tỷ lệ phần trăm của các nhóm amin tự do cắt từ protein, được tính từ tỷ lệ α amin trên tổng số nitơ. Nito formaldehyde được xác định dựa trên phương pháp chuẩn độ formal. Protein thủy phân (5ml) được trộn với 20ml nước và chuẩn độ đến pH=8,2 với NaOH 0,5M trước khi bổ sung thêm 10ml dung dịch formalin (37%). Các mẫu này sau đó được tiếp tục chuẩn độ đến pH=9,2 với NaOH 0,05M. Thể Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong chaetomorpha sp. bằng enzyme protamex và flavourzyme 32 tích NaOH sử dụng để điều chỉnh pH 8,2 đến 9,2 được ghi lại. Độ thủy phân được tính toán bằng phương trình sau: DH(%) = Nito formaldehyde Nito tổng × 100 2.2.3. Khả năng bắt gốc tự do Khả năng bắt gốc tự do của dịch protein thủy phân được xác định theo Je và cộng sự [6] như sau: 100µL dung dịch DPPH 1,5x10-4M được trộn với 100µL dịch thủy phân, sau đó hỗn hợp được ủ trong tối, ở nhiệt độ phòng trong 30 phút, sau đó hỗn hợp được đo ở bước sóng 517nm. Mẫu control làm tương tự nhưng thay dịch thủy phân bằng nước. Khả năng bắt gốc tự do của dịch thủy phân được tính theo công thức sau: % ức chế = 1,100 − OD 1,100 2.2.4. Xác định hàm lượng phenolic tổng Hàm lượng phenolic trong dịch thủy phân được xác định theo Dewanto và cộng sự [7] như sau: 0,125ml mẫu (nước làm mẫu trắng) được cho vào ống nghiệm và được pha loãng với 0,5ml nước. Sau đó, bổ sung thêm 0,125ml Folin và để trong 6 phút. Tiếp theo, bổ sung thêm 1,25ml dung dịch Na2CO3 7%, lắc đều và thêm 1ml nước để đạt thể tích tổng là 3ml. Phản ứng được thực hiện trong 90 phút rồi tiến hành đo độ hấp thu ở bước sóng 760nm trên máy quang phổ so màu UV-Vis. 2.2.5. Khả năng liên kết với Calcium Khả năng liên kết với Calcium được xác định theo Reyes A.I. Mendez et al. [8], trộn dịch protein thủy phân với 5ml CaCl2 trong đệm phosphate 0,2M (pH=8). Khuấy trong 2h ở 37oC và pH được duy trì ở mức 8 bằng máy đo pH. Sau đó, hỗn hợp phản ứng được ly tâm 10000 vòng/phút ở nhiệt độ phòng trong 10 phút để loại bỏ các muối calcium phosphate không tan. Hàm lượng Calcium trong phần dịch nổi được xác định bằng phương pháp so màu với thuốc thử orthocresolphthalein complexone, mẫu được đo ở độ hấp thụ ở 570nm. 2.3. 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 ± sai số. Sử dụng phần mềm Statgraphics để xử lý thống kê kết quả thí nghiệm và phân tích phương sai ANOVA (P<0,05) để đánh giá sự khác biệt giữa các nghiệm thức. 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. Khi nồng độ enzyme tăng thì mức độ thủy phân tăng từ 11,67 đến 30,99% đối với enzyme Protamex và 11,04 đến 32,67% đối với enzyme Flavourzyme (Bảng 1). Theo Charoenphun N. và Thiều Thị Xuân Diệu, Nguyễn Thúy Hồng, Đào Thị Tuyết Mai, Trần Chí Hải 33 cộng sự [9], trong quá trình thủy phân khi mức độ thủy phân tăng, các polypeptide với kích thước phân tử lớn sẽ dần dần bị phân cắt hình thành chuỗi axit amin trung gian có kích thước phân tử thấp. Sau đó, các peptide trung gian sẽ được thủy phân sâu sắc hơn để tạo thành các peptide nhỏ hơn. Khi nồng độ enzyme tăng từ 0 đến 400U thì khả năng liên kết với Calcium tăng ứng với enzyme Flavourzyme là từ 30 đến 82mg Ca/g protein, còn khi thủy phân bằng enzyme Protamex thì khả năng liên kết với Calcium đạt giá trị cao nhất tương ứng là 83 và 68mg Ca/g protein với nồng độ enzyme là 0,6 và 0,4U/g protein. Khi tiếp tục tăng nồng độ enzyme thì khả liên kết với Calcium của dịch thủy phân bằng enzyme Protamex không thay đổi và khi nồng độ enzyme Protamex tăng hơn 0,8U/g chất khô và Flavourzyme tăng hơn 400U/g chất khô thì khả năng liên kết với Calcium đều giảm. Bảng 1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. Enzyme Hàm mục tiêu Nồng độ (U/g protein) Khả năng kháng oxi hóa (mgVitC/g protein) Khả năng liên kết Calcium (mgCaCl2/g protein) Hàm lượng Phenolic tổng (mg/g protein) Mức độ thủy phân (%) P ro ta m ex 0 0,42 ± 0,03a 37,04 ± 2,72a 2,34 ± 0,04ab 11,67 ± 0,45a 0,2 0,64 ± 0,01b 37,40 ± 7,13a 2,37 ± 0,13a 20,49 ± 0,74b 0,4 0,82 ± 0,02c 63,80 ± 5,41a 2,35 ± 0,02ab 22,59 ± 0,75bc 0,6 0,92 ± 0,01d 83,13 ± 9,63b 2,35 ± 0,04ab 24,69 ± 0,74cd 0,8 1,1 ± 0,04d 81,86 ± 11,42b 2,39 ± 0,70b 28,89 ± 2,23e 1 0,81 ± 0,04c 27,91 ± 3,44a 2,37 ± 0,00b 30,99 ± 0,74d F la v o u rz y m e 0 0,37 ± 0,03 a 30,46 ± 7,22a 2,78 ± 0,42a 11,04 ± 0,74a 100 0,57 ± 0,03b 40,00 ± 0,91a 3± 0,40ab 18,39 ± 3,71b 200 0,78 ± 0,04c 51,41± 3,91b 2,94 ± 0,39b 22,59 ± 1,49bc 300 0,89 ± 0,01d 71,03 ± 7,52c 2,90 ± 0,61a 25,74 ± 0,74bc 400 0,99 ± 0,03e 82,64 ± 3,03c 2,99 ± 0,66b 28,89 ± 1,49cd 500 0,72 ± 0,01c 28,76 ± 2,62a 3,08 ± 0,34ab 32,67 ± 1,93d *Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0,05). Hoạt tính kháng oxi hóa của dịch thủy phân đạt giá trị cao nhất khi nồng độ đối với enzyme Protamex và Flavourzyme lần lượt là 0,8 và 400U/g protein tương ứng với giá trị kháng oxi hóa là 1,1 và 0,99 mgVitC/g protein. Nếu tiếp tục tăng nồng độ enzyme thì quá trình thủy phân diễn ra tốt hơn nhưng đồng thời cũng phân cắt các peptide có hoạt tính sinh học thành các peptide có kích thước nhỏ hơn và amino acid, do đó làm giảm khả năng kháng oxi hóa và liên kết với Calcium của dịch thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp.. Kết quả này có cùng quy luật với một số nghiên cứu của một số tác giả khi thủy phân protein từ cá rô phi, cá ngừ [9, 10, 11]. Các tác giả này cho rằng khả năng kháng oxi hóa có liên quan đến kích thước phân tử của các peptide sinh ra do sự phân cắt của các enzyme protease. Ngoài ra, trong sinh khối thực vật chứa hàm lượng lớn phenolic và đây là thành phần có khả năng kháng oxi hóa [12]. Do đó, để biết chính xác hoạt tính sinh học của chế phẩm protein thủy phân bằng các loại enzyme Protamex và Flavourzyme, hàm lượng phenolic tổng của dịch thủy phân theo các nồng độ enzyme cũng được xác định. Kết quả cho thấy hàm lượng phenolic tổng trong dịch protein thủy phân ở các nồng độ enzyme khác nhau là khác nhau không ý nghĩa Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong chaetomorpha sp. bằng enzyme protamex và flavourzyme 34 (P<0,05). Điều này chứng tỏ rằng khả năng kháng oxi là do các enzyme protease đã thủy protein thành những peptide có hoạt tính sinh học chứ không phải bởi hoạt tính kháng oxi hóa của polyphenol. 3.2. Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. Khả năng bắt gốc tự do của dung dịch protein thủy phân đạt giá trị cao nhất là 1,07mg VitC/g protein và 0,95mg VitC/g protein tương ứng với pH 6 đối với enzyme Protamex và pH 7 đối với enzyme Flavourzyme (Bảng 2). Mức độ thủy phân của dung dịch protein khi thủy phân bằng Protamex đạt giá trị cao nhất tại pH 6 và Flavourzyme là pH 6-7. Ở vùng pH cao hơn hoặc thấp hơn giá trị pHopt của enzyme, cả mức độ thủy phân và khả năng bắt gốc tự do của dung dịch protein thủy phân đều giảm. Giống với kết quả nghiên cứu của Jia và cộng sự, pH tối ưu khi thủy phân protein cá bằng enzyme Protamex là pH = 6 [13].Tuy nhiên, trong nghiên cứu của Betancur-Ancona và cộng sự cho thấy pH tối ưu của Flavourzyme khi thủy phân protein từ hạt của một giống cây họ đậu (Phaseolus lunatus) là pH = 6 [14]. Bảng 2. Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. Enzyme Hàm mục tiêu pH Khả năng kháng oxi hóa (mgVitC/g protein) Khả năng liên kết Calcium (mg CaCl2/g protein) Hàm lượng Phenolic tổng (mg/g protein) Mức độ thủy phân (%) P ro ta m ex 5 0,85 ± 0,03 c 75,26 ± 2,72ab 2,32 ± 0,04a 25,02 ± 0,45c 6 1,07 ± 0,01a 81,15 ± 7,13a 2,34 ± 0,13a 37,29 ± 0,74a 7 0,91 ± 0,02b 63,27 ± 5,41bc 2,37 ± 0,02a 31,26 ± 0,75b 8 0,78 ± 0,01d 60,54 ± 9,63c 2,35 ± 0,04a 24,17 ± 0,74c 9 0,59± 0,04e 59,23 ± 11,4c 2,33 ± 0,70a 20,52 ± 2,23d F la v o u rz y m e 5 0,63 ± 0,04d 59,42 ± 3,44d 2,81 ± 0,00a 33,52 ± 0,74b 6 0,85 ± 0,03b 75,63 ± 7,22ab 2,97 ± 0,42a 36,23 ± 0,74ab 7 0,95 ± 0,03a 81,22 ± 0,91a 2,83 ± 0,40a 38,00 ± 3,71a 8 0,77 ± 0,04c 70,17 ± 3,91bc 2,79 ± 0,39a 27,52 ± 1,49c 9 0,67 ± 0,01d 63,45 ± 7,52cd 2,80 ± 0,61a 17,72 ± 0,74d *Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0,05). Khi pH của dịch protein tăng từ 5 đến 9 thì mức độ thủy phân của dịch protein thay đổi rõ rệt, đối với dịch thủy phân bằng enzyme Protamex thì mức độ thủy phân tăng trong khoảng pH từ 5–6, từ khoảng pH 7-9 mức độ thủy phân giảm, mức độ thủy phân đạt cao nhất ở pH 6 tương ứng với 37,29% còn đối với dịch thủy phân bằng enzyme Flavourzyme thì mức độ thủy phân tăng dần trong khoảng pH từ 5–7, tương ứng mức độ thủy phân từ 33,52–38,00%, cao nhất ở pH 7, sau đó giảm khi ở khoảng pH từ 8–9. Từ môi trường pH 5–9, có sự thay đổi từ pH acid sang kiềm, tuy mức độ thủy phân có sự thay đổi rõ và chỉ đạt cao nhất ở giá trị pH tối thích đối với từng loại enzyme protease sử dụng, nhưng hiệu suất thu hồi protein sẽ tăng vì trong môi trường kiềm protein tan tốt hơn nên làm tăng hiệu suất thu hồi. Với mục đích thu được các phân đoạn peptide có hoạt tính kháng oxi hóa cao với hiệu suất thu hồi cao, pH được chọn để tiến hành thủy phân protein là 7 đối với Flavourzyme và 6 đối Protamex. Thiều Thị Xuân Diệu, Nguyễn Thúy Hồng, Đào Thị Tuyết Mai, Trần Chí Hải 35 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. Khả năng bắt gốc tự do của dung dịch protein thủy phân đạt giá trị cao nhất trong khoảng 0,95–1,1mg VitC/g protein và 0,83–0,99mg VitC/g protein tương ứng với khoảng nhiêt độ từ 55–60oC đối với enzyme Protamex và với khoảng nhiêt độ từ 45–50oC đối với enzyme Flavourzyme. Mức độ thủy phân của dung dịch protein khi thủy phân bằng Protamex đạt giá trị cao nhất ở nhiệt độ 60oC tương ứng mức độ thủy phân 38,51% và Flavourzyme ở nhiệt độ 50oC tương ứng mức độ thủy phân 38,20%. Ở vùng nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn giá trị toopt của enzyme, cả mức độ thủy phân và khả năng bắt gốc tự do của dung dịch protein thủy phân đều giảm. Hàm lượng phenolic tổng của dịch thủy phân thay đổi không đáng kể khi nhiệt độ của môi trường thay đổi. Bảng 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. Enzyme Hàm mục tiêu Nhiệt độ (0C) Khả năng kháng oxi hóa (mgVitC/g protein) Khả năng liên kết Calcium (mg CaCl2/g protein) Hàm lượng Phenolic tổng (mg/g protein) Mức độ thủy phân (%) P ro ta m ex 40 0,37 ± 0,03e 28,51 ± 2,72c 2,31 ± 0,04a 12,26 ± 0,45e 45 0,60 ± 0,01d 29,13 ± 7,13c 2,33 ± 0,13a 17,35 ± 0,74d 50 0,81 ± 0,02c 58,27 ± 5,41b 2,36 ± 0,02a 31,69 ± 0,75c 55 0,95 ± 0,01b 84,01 ± 9,63a 2,30 ± 0,04a 35,72 ± 0,74b 60 1,1 ± 0,04a 80,23 ± 11,4ab 2,32 ± 0,70a 38,51 ± 2,23a 65 0,85 ± 0,04c 31,12 ± 3,44c 2,35 ± 0,00a 36,42 ± 0,74b F la v o u rz y m e 40 0,68 ± 0,03 c 27,32 ± 7,22c 2,81 ± 0,42a 23,16 ± 0,74c 45 0,83 ± 0,03b 33,45 ± 0,91c 2,95 ± 0,40a 37,12 ± 3,71a 50 0,99 ± 0,04a 48,10 3,91b 2,97 ± 0,39a 38,20 ± 1,49a 55 0,72 ± 0,01c 63,02 ± 7,52a 2,93 ± 0,61a 35,63 ± 0,74ab 60 0,63 ± 0,03d 70,03 ± 3,03a 2,98 ± 0,66a 33,17 ± 1,49b 65 0,51 ± 0,01e 30,01 ± 2,62c 3,01 ± 0,34a 20,14 ± 1,93c *Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0,05). Bảng 3 thể hiện khả năng liên kết Calcium của dịch thủy phân protein thay đổi theo nhiệt độ, khả năng liên kết Calcium đạt giá trị cao trong khoảng 58,27–84,01mgCaCl2/g protein và 48,10–63,03mgCaCl2/g protein lần lượt tương ứng với khoảng nhiệt độ từ 50-60oC đối với Protamex và với khoảng nhiệt độ từ 45-55oC đối với Flavourzyme. 3.4. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. Bảng 4 cho thấy mức độ thủy phân tăng dần theo thời gian khi sử dụng các loại enzyme protease khác nhau. Khi thời gian tăng từ 0 giờ đến 4h thì mức độ thủy phân tăng 2,91 và 3,09 lần so với đối chứng tại thời điểm 0h tương ứng với enzyme Protamex và Flavourzyme. Như vậy thời gian thủy phân tối ưu để thu được hoạt tính sinh học của chế phẩm protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. là 2h. Khi đó hoạt tính kháng oxi hóa của dịch thủy phân protein bằng enzyme Protamex và Flavourzyme tăng lần lượt là 1,93 và 2,26 lần so với đối chứng. Nếu tiếp tục tăng thời gian thủy phân, khả năng kháng oxi hóa giảm càng nhanh, hàm lượng phenollic cũng giảm, giống kết quả với nghiên cứu của Matkowski [12]. Khả năng liên kết Calcium của Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong chaetomorpha sp. bằng enzyme protamex và flavourzyme 36 dịch thủy phân protein bằng enzyme Protamex và Flavourzyme tăng 2,39 và 2,9 lần so với đối chứng. Bảng 4. Ảnh hưởng của thời gian đến hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein thu nhận từ rong Chaetomorpha sp. *Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0,05). 4. KẾT LUẬN Việc sử dụng hai chế phẩm enzyme Protamex và Flavourzyme để thủy phân protein thành các peptide có hoạt tính sinh học đã thu được nhiều kết quả khả quan. Tại các điều kiện thích hợp, hoạt tính kháng oxi hóa của dịch thủy phân protein bằng enzyme Protamex và Flavourzyme tăng tương ứng 2,6 và 2,7 lần so với mẫu đối chứng. Mức độ thủy phân của dịch thủy phân protein bằng Protamex và Flavourzyme tăng khi thời gian thủy phân tăng, mức độ thủy phân đạt tương ứng 37,29% và 38%. Khả năng liên kết Calcium của peptide thu được đạt từ 79–82%, tăng rõ khi tiến hành thủy phân ở điều kiện thích hợp ứng với từng loại enzyme. Hoạt tính sinh học của dịch protein thủy phân từ rong Chaetomorpha sp. chủ yếu là do các đoạn peptide có hoạt tính sinh học tạo ra trong quá trình thủy phân bằng các enzyme protease và không liên quan đến các hợp chất phenolic có trong chế phẩm protein. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. 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 (3) (2005) 581-587. 2. McCann K., and et al. - Isolation and characterisation of a novel antibacterial peptide from bovine α S1-casein. International Dairy Journal 16 (4) (2006) 316-323. Enzyme Hàm mục tiêu Thời gian (h) Khả năng kháng oxi hóa (mg VitC/g protein) Khả năng liên kết Calcium (mg CaCl2/g protein) Hàm lượng Phenolic tổng (mg/g protein) Mức độ thủy phân (%) P ro ta m ex 0 0,60 ± 0,02 c 31,17 ± 2,41a 1,84 ± 0,00c 13,14 ± 2,23a 1 0,65 ± 0,00c 44,00 ± 5,54 a 1,87 ± 0,01c 25,21 ± 2,97ab 2 1,16 ± 0,02d 74,64 ± 0,01b 1,75± 0,01b 27,84 ± 0,74a 3 0,45 ± 0,00b 35,13 ± 1,22b 1,70 ± 0,01b 33,62 ± 2,97bc 4 0,09 ± 0,04a 30,46 ± 0,32a 1,82 ± 0,01a 38,24 ± 3,71c F la v o u rz y m e 0 0,42 ± 0,05ab 27,27 ± 0,91a 1,86 ± 0,01d 12,09 ± 3,71a 1 0,60 ± 0,02bc 48,30 ± 0,00d 1,77 ± 0,00c 24,69 ± 0,74ab 2 0,95 ± 0,04d 79,31 ± 1,20e 1,55 ± 0,01b 27,31 ± 0,74b 3 0,75 ± 0,01cd 32,79 ± 4,51c 1,54 ± 0,03b 34,14 ± 0,74c 4 0,25 ± 0,16a 30,25 ± 0,33b 1,31 ± 0,03a 37,40 ± 1,49c Thiều Thị Xuân Diệu, Nguyễn Thúy Hồng, Đào Thị Tuyết Mai, Trần Chí Hải 37 3. Gauthier S.F., Pouliot Y., and Saint-Sauveur D. - Immunomodulatory peptides obtained by the enzymatic hydrolysis of whey proteins. International Dairy Journal 16 (11) (2006) 1315-1323. 4. Cross K.J., and et al. - Physicochemical characterization of casein phosphopeptide- amorphous calcium phosphate nanocomplexes. Journal of Biological Chemistry 280 (15) (2005) 15362-15369. 5. He S., et al. - Preparation of anchovy (Engraulis japonicus) protein hydrolysates with high free radical-scavenging activity using endogenous and commercial enzymes. Food Science and Technology International (2013). 6. Je J.-Y., and et al. - Antioxidant and antihypertensive protein hydrolysates produced from tuna liver by enzymatic hydrolysis. Food Research International 42 (9) (2009) 1266-1272. 7. Dewanto V., and et al. - Thermal processing enhances the nutritional value of tomatoes by increasing total antioxidant activity. Journal of agricultural and food chemistry 50 (10) (2002) 3010-3014. 8. Reyes-Méndez A., and et al. -Production Of Calcium-And Iron-Binding Peptides By Probiotic Strains Of Bacillus subtilis, B. clausii AND B. coagulans GBI-30. Revista Mexicana de Ingeniería Química 14 (1) (2015) 1-9. 9. Charoenphun N., and et al. - Calcium-binding peptides derived from tilapia (Oreochromis niloticus) protein hydrolysate. European food research and technology 236 (1) (2013) 57- 63. 10. Charoenphun N., Youravong W., and Cheirsilp B. - Determination of reaction kinetics of hydrolysis of tilapia (Oreochromis niloticus) protein for manipulating production of bioactive peptides with antioxidant activity, angiotensin‐I‐converting enzyme inhibitory activity and Ca‐binding properties. International Journal of Food Science & Technology 48 (2) (2013) 419-428. 11. Intarasirisawat R., and et al. -Antioxidative and function properties of protein hydrolysate from defatted skipjack (Katsuwonous pelamis ) roe. Food Chemistry 135 (4) (2012) 3039- 3048. 12. Matkowski A. - Plant in vitro culture for the production of antioxidants—a review. Biotechnology advances 26 (6) (2008) 548-560. 13. Jia J., and et al. -Enzymatic hydrolysis of Alaska pollack (Theragra chalcogramma) skin and antioxidant activity of the resulting hydrolysate. J. Sci. Food Agric 90 (2010) 635–640. 14. LuisC.G., and et al. - Angiotensin-I converting enzyme inhibitory and antioxidant activities of protein hydrolysates from Phaseolus lunatus and Phaseolus vulgaris seeds. Food Science and Technology 42 (10) (2009) 1597-1604. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong chaetomorpha sp. bằng enzyme protamex và flavourzyme 38 ABSTRACT INVESTIGATE FACTORS AFFECTING PROTEIN HYDROLYSIS FROM CHAETOMORPHA SP. WITH THE SUPPORT OF ENZYME FLAVOURZYME AND PROTAMEX Thieu Thi Xuan Dieu*, Nguyen Thuy Hong, Dao Thi Tuyet Mai, Tran Chi Hai Faculty of Food Technology, Ho Chi Minh City University of Food Industry *Email: xuandieuthieu@gmail.com This study was conducted to investigate the protein hydrolysis of Chaetomorpha sp. by two types of enzyme protease. Hydrolysis was conducted to evaluate the effects of substrate concentration (0 to 1U/g for Protamex and 0 to 500U/g for Flavourzyme), surveyed pH (5 to 9), degree (from 40 to 650C) and hydrolysis time (from 0 to 4h) to the extent of hydrolysis and biological activity of the peptide. This research has achieved the following results: At suitable treatment conditions of the enzyme Protamex (substrate concentration of 0.8U/g protein, pH=6, temperature of 500C, hydrolysis time was 2h), hydrolysis level was 27.84%, antioxidant capacity was 1.16mg VitC/g protein, total phenolic content was 1.75mg/g protein, calcium binding capacity was 74.64mg CaCl2/g protein and at suitable treatment conditions of the enzyme Flavourzyme (substrate concentration of 400U/g protein, pH=7, temperature of 600C, hydrolysis time of 2h), hydrolysis level was 27.31%, antioxidant capacity was 0.95mg VitC/g protein, total phenolic content was 1.55mg/g protein, Calcium binding capacity was 79.31mg CaCl2/g protein.Protein hydrolysis of peptide molecules has high antioxidant activity. Key words: Flavourzyme, antioxidant activity, Protamex, Chaetomorpha sp., hydrolysis of protein