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

Hội thảo khoa học khoa Công nghệ thực phẩm 2018 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 Phạm Văn Đông*, Vy Thị Minh, Trần Chí Hải Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh *Email: dong05dhdb2@gmail.com Ngày nhận bài: 07/7/2018; Ngày chấp nhận đăng: 12/7/2018 TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, enzyme cellulase được sử dụng để hỗ trợ quá trình trích ly protein từ bèo tấm. Sau khi tiến hành các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của một số thông số công nghệ (tỉ lệ enzyme:cơ chất, pH, nhiệt độ và thời gian) đến quá trình trích ly, kết quả cho thấy các mẫu có xử lí enzyme cho hiệu suất trích ly protein tăng xấp xỉ 2 lần so với mẫu không được xử lí enzyme trong cùng điều kiện. Điều kiện hoạt động phù hợp nhất của enzyme cellulase trong thí nghiệm là môi trường có pH 5,5; nhiệt độ xử lí mẫu 45oC trong thời gian 90 phút với tỉ lệ enzyme:cơ chất 30µL/g nguyên liệu. Tại điều kiện này, hàm lượng protein tổng trong dịch trích đạt 131,00 mg/g cao gấp 2,29 lần so với mẫu không sử dụng enzyme ở cùng điều kiện. Từ khoá: Bèo tấm, enzyme cellulase, trích ly protein 1. MỞ ĐẦU Bèo tấm (Duckweed) là loài thực vật đơn giản, thiếu thân hoặc lá, có hoặc không có rễ con, chủ yếu sinh sản vô tính, sống trôi nổi trên mặt nước. Thành phần và hàm lượng các hợp chất hóa học trong bèo bao gồm: 6,8-45% protein, 14,1-43,6% carbohydrate, 1,8-9,2% lipit, 12-27,6% khoáng và nhiều hợp chất khác. Ở điều kiện sinh trưởng tốt, hàm lượng protein có thể lên đến 45%, tương đương với lượng protein có trong đậu nành [1]. Nhóm protein này chứa khoảng 5% lysin, 3% methionin + cysteine (lưu huỳnh có chứa các axit amin) và 8% phenylalanine + tyrosine. Các axit amin này rất cần thiết cho con người theo khuyến cáo của WHO [2]. Việc sử dụng enzyme cellulase để hỗ trợ cho quá trình trích ly các hợp chất bên trong tế bào đã được tiến hành trong nhiều nghiên cứu trước đó. Năm 1995, Joël Fleurence và cộng sự tiến hành khảo sát và đánh giá ảnh hưởng của pH, nhiệt độ đến hoạt động của nhóm enzyme (carrageenase, xylanase, P-agarase, cellulase) giúp phân cắt thành tế bào để hỗ trợ quá trình thu nhận protein tốt hơn [3]. Gần đây, P. Martosuyono (2015) cũng cho thấy ảnh hưởng của các số yếu tố (nồng độ enzyme, pH, nhiệt độ và thời gian) trong quy trình thuỷ phân rong biển khi sử dụng enzyme cellulase [4]. Dựa trên cơ sở đó, trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ (tỉ lệ enzyme:cơ chất, pH, nhiệt độ, thời gian) đến quy trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulase. Đây là nghiên cứu tiền đề cho các nghiên cứu sâu hơn về trích ly protein từ bèo tấm, một nguồn nguyên liệu đầy tiềm năng nhưng vẫn chưa được quan tâm đúng mức. 106 Phạm Văn Đông, Vy Thị Minh, Trần Chí Hải 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Bèo tấm được thu nhận từ đầm rau nhúc tại xã Tân Hoà Thành, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang. Bèo tươi sau khi thu nhận được làm sạch, loại bỏ tạp chất, phân loại, phơi khô, nghiền nhỏ và sàng qua rây 0,3mm. Phần qua rây có độ ẩm không quá 5% được đóng gói, bảo quản trong các túi zip. Enzyme cellulase được thu nhận từ nấm mốc Trichoderma reesei của hãng Novozymes, với tên thương mại là Viscozyme Cassava C, được mua tại công ty TNHH Brenntag Việt Nam. Enzyme này có hoạt lực 100 FBG/g. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Chuẩn bị mẫu thử Mẫu bèo tấm nguyên liệu được cân chính xác 2.00g, hoà trộn trong nước cất với tỉ lệ 1:20 (w/v), điều chỉnh pH bằng acid HCl 2N, để trong bể ổn nhiệt ở nhiệt độ khảo sát (khoảng 5 phút); sau đó bắt đầu bổ sung enzyme, tính thời gian ủ mẫu. Kết thúc thời gian trích ly, mẫu được đem ly tâm tách cặn ở 5500 vòng/phút trong 15 phút. Dịch trích ly được xác định thể tích bằng ống đong 50 ml, bảo quản trong lọ chứa mẫu và đem xác định các chỉ tiêu cần theo dõi. 2.2.2. Bố trí thí nghiệm Trong nghiên cứu này, bốn thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme:cơ chất, pH môi trường, nhiệt độ và thời gian xử lí trong quy trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulase sẽ được tiến hành liên tiếp nhau để chọn ra điểm thích hợp nhất cho từng yếu tố khảo sát. − Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme:cơ chất đến quá trình trích ly. Các tỉ lệ enzyme: cơ chất được lựa chọn để tiến hành thí nghiệm khảo sát bao gồm 0, 10, 20, 30, 40, 50 µL/g nguyên liệu trong các điều kiện trích ly cố định ở pH 5, nhiệt độ 45oC trong 90 phút. − Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường đến quá trình trích ly. Các điểm pH được lựa chọn để khảo sát là pH 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5 và 7 trong điều kiện trích ly cố định nhiệt độ 45oC trong vòng 90 phút với tỉ lệ enzyme: cơ chất được chọn từ thí nghiệm 1. − Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ xử lí đến quá trình trích ly. Các điểm nhiệt độ được lựa chọn khảo sát trong khoảng từ 35oC đến 60oC với bước nhảy là 5oC, với tỉ lệ enzyme:cơ chất và pH xử lí được cố định từ kết quả của hai thí nghiệm trên trong thời gian ủ mẫu là 90 phút. − Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lí đến quá trình trích ly. Thời gian khảo sát được chọn trong khoảng từ 0 đến 180 phút, bước nhảy thời gian là 30 phút. Các điều kiện nồng độ enzyme, pH và nhiệt độ được cố định từ các thí nghiệm trên Đối với từng thí nghiệm khảo sát, mẫu đối chứng (mẫu không sử dụng enzyme trong cùng điều kiện) được sử dụng để hỗ trợ đánh giá hiệu quả hoạt động của enzyme cellulase trong quá trình trích ly protein từ bèo tấm 2.3. Phương pháp phân tích 2.3.1. Xác định hàm lượng carbohydrate tổng Hàm lượng carbohydrate tổng trong dịch sau trích ly được xác định bằng phương pháp phenol sulfuric acid [5]. Đường chuẩn được xây dựng theo D-glucose với các nồng độ 0; 25; 50; 75 và 100 ppm, đo quang ở bước sóng 490nm. 107 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 2.3.2. Xác định hàm lượng protein Hàm lượng protein hoà tan được xác định bằng phương pháp Lowry [6]. Abumin huyết thành bò (BSA) được sử dụng làm chất chuẩn với các nồng độ 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 và 1 mg/g, đo quang ở bước sóng 660nm. 2.4. Phương pháp xử lí số liệu Trong nghiên cứu này, mỗi thí nghiệm được tiến hành lặp lại ba lần, kết quả được trình bày ở dạng giá trị trung bình ± giá trị sai số. Độ tinh sạch của protein trong dịch sau trích ly được tính theo công thức: Độ tinh sạch (%) = 𝐶𝑥∗100 1000∗% 𝐶𝐾 Trong đó Cx (ppm): nồng độ protein trong mẫu đo quang. % CK (%): phần trăm chất khô có trong dịch sau trích ly Kết quả được tính toán bằng phần mềm Microft Office Excel 2013 và phần mềm thống kê Statgraphics Centurion XV.I. Kết quả phân tích ANOVA với độ tin cậy 95%, so sánh sự khác biệt giữa các nghiệm thức qua phép thử LSD. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme:cơ chất đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulase Về nguyên tắc, với một lượng cơ chất xác định, khi nồng độ enzyme càng tăng thì hiệu suất của phản ứng enzyme càng tăng. Tuy nhiên, nếu lượng enzyme tăng cao quá so với lượng cơ chất có sẵn thì hiệu suất phản ứng sẽ không tăng nữa do lượng enzyme dư thừa so với lượng cơ chất có sẵn nên không đủ cơ chất cho enzyme hoạt động, đồng thời có thể dẫn đến sự cạnh tranh cơ chất [7]. Từ kết quả thí nghiệm cho thấy, khi tỉ lệ enzyme:cơ chất tăng từ 0 đến 30 µL/g thì hàm lượng carbohydrate tăng cao do hoạt động phân cắt của enzyme diễn ra mạnh mẽ kéo theo hàm hàm lượng protein trong dịch trích ly tăng cao. Với mẫu sử dụng tỉ lệ enzyme:cơ chất 30 µL/g nguyên liệu, hàm 0 10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 Hàm lượng Protein Hàm lượng carbohydrate Hiệu suất trích ly protein H àm lư ợ n g p ro te in ( m g /g ) Tỉ lệ enzyme:cơ chất (µL/g) H iệ u s u ất t rí ch l y p ro te in ( % ) Hình 1. Đồ thị thể hiện sự tác động của tỉ lệ enzyme:cơ chất đến hàm lượng các chất trích ly 108 Phạm Văn Đông, Vy Thị Minh, Trần Chí Hải lượng carbohydrate tăng gấp 2,12 lần và hàm lượng protein tăng thêm 49,20 (mg/g nguyên liệu) so với mẫu không xử lí enzyme ở cùng điều kiện. Tuy nhiên, khi lượng enzyme cho vào mẫu tiếp tục tăng thêm thì hàm lượng carbohydrate tăng không đáng kể cho thấy hoạt động của enzyme bắt đầu chậm lại, đồng thời hàm lượng protein trong dịch trích ly lại có xu hướng giảm nhẹ (Hình 1). Điều đó cho thấy, tỉ lệ enzyme:cơ chất 30 µL/g nguyên liệu là nồng độ enzyme cần thiết để quá trình trích ly protein từ bèo tấm đạt hiệu quả trích ly tốt nhất, việc tăng thêm lượng enzyme cellulase sau đó là không cần thiết vì sẽ tăng thêm kinh phí, làm giảm hiệu quả kinh tế của quy trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulase; đồng thời làm giảm độ tinh sạch của protein sau trích ly. Với tỉ lệ enzyme:cơ chất 30 µL/g nguyên liệu, hàm lượng protein thu được là 103,48 (mg/g nguyên liệu), đạt hiệu suất trích ly lên đến 42,71%. 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulase Kết quả thí nghiệm này cho thấy, khi pH tăng từ pH 4,5 lên pH 5,5, đối với mẫu xử lí enzyme thì hàm lượng protein tăng cao, đạt giá trị cực đại tại pH 5,5 với hàm lượng protein thu được là 128,89 mg/g, cao gấp 2,19 lần so với mẫu không xử lí enzyme ở cùng điều kiện. Tuy nhiên khi pH tiếp tục tăng, thì ở mẫu xử lí enzyme hàm lượng protein thu được có xu hướng giảm, trong khi mẫu không xử lí enzyme lại tăng ở mức độ thấp. Tương tự với hàm lượng protein thì hàm lượng carbohydrate ở mẫu xử lí enzyme cũng có quy luật tăng giảm tương ứng (Hình 2). Bảng 1. Ảnh hưởng của pH đến quá trình trích ly protein với sự hỗ trợ của enzyme cellulase STT pH Hiệu suất trích ly carbohydrate (%) Hiệu suất trích ly protein (%) Độ tinh sach của protein trong dịch trích ly (%) 1 4,5 (6,77± 0,07)a (25,29± 0,23)a (40,49± 0.60)a 2 5,0 (10,70± 0,20)e (43,02± 0,26)d (60,26± 0,92)d 3 5,5 (11.66± 0,09)f (53,20± 0.69)e (68,49± 0,59)f 4 6,0 (9,86± 0,19)d (41,20± 0,47)c (66,17± 1,15)e 5 6,5 (9,14± 0,09)c (38,40± 0,78)b (48,05± 0,97)b 6 7,0 (7,81± 0,12)b (39,17± 0,25)b (52,88± 0,48)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). Điều này cho thấy, khả năng hoạt động của enzyme cellulase sử dụng trong khảo sát này hoạt động tốt trong vùng acid yếu pH 5-6 và hoạt động tốt nhất ở pH 5,5. Tại pH 5,5, hàm lượng protein có giá trị cực đại 128,89 mg/g, cao hơn 69,98mg/g so với mẫu không được xử lí enzyme ở dùng điều kiện; đạt hiệu suất trích ly 53,20%, với độ tinh sạch 68,49% (Bảng 1). Ngoài vai trò đối với hoạt động của enzyme cellulase, pH còn là yếu tố quan trọng trong quá trình trích ly protein tan trong nước. pH làm ảnh hưởng tới điện tích bề mặt của phân tử protein và có thể ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của protein [8]. Trong thí nghiệm này, hàm lượng protein ở mẫu không được xử lí enzyme tăng dần khi pH môi trường chuyển từ acid sang trung tính, cho thấy khả năng hoà tan tốt của protein trong bèo tấm tăng khi pH môi trường tăng. 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulase 109 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 Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi nhiệt độ tăng từ 35oC lên 45oC, hàm lượng carbohydrate và hàm lượng protein tăng cao. Ở 45oC, hàm lượng protein đạt giá trị cực đại 131,04 mg/g, cao gấp 2,21 lần so với mẫu không sử lí enzyme; tương ứng hàm lượng carbohydrate cũng cao gấp 2,12 lần. Khi nhiệt độ tiếp tục tăng từ 45oC lên 60oC, hàm lượng protein và carbohydrate không tăng thêm mà giảm mạnh, sự chênh lệch hàm lượng giữa mẫu không sử dụng enzyme và mẫu có xử dụng enzyme giảm dần, ở 60oC sự chênh lệch là không đáng kể, cho thấy hoạt động của enzyme bắt đầu giảm dần khi nhiệt độ tăng trên 45oC (Hình 3). Điều đó cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến hoạt động của enzyme cellulase, nhiệt độ làm các cấu tử chuyển động nhanh hơn, do đó sự hòa tan và khả năng khuếch tán của các cấu tử từ nguyên liệu vào trong dung môi sẽ tăng. Ngoài ra, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của dung môi sẽ giảm, dung môi sẽ dễ dàng xuyên qua lớp nguyên liệu, làm cho diện tích tiếp xúc bề mặt giữa nguyên liệu và dung môi càng lớn và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trích ly. Tuy nhiên, trong phản ứng với sự tham gia của enzyme, sự gia tăng nhiệt độ trong quá trình trích ly có thể làm biến tính enzyme, do đó có thể làm biến đổi trung tâm hoạt động của enzyme, khiến phản ứng được xúc tác bởi enzyme không thực hiện được nữa. Đồng thời, khi nhiệt độ gia tăng cũng làm các chất hoà tan không mong muốn dễ dàng khuếch tán vào dịch trích ly làm giảm độ tinh sạch của dịch protein sau trích ly. Bảng 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình trích ly protein với sự hỗ trợ của enzyme cellulase STT Nhiệt độ (oC) Hiệu suất trích ly carbohydrate (%) Hiệu suất trích ly protein (%) Độ tinh sach của protein trong dịch trích ly (%) 1 35,0 (7,74±0,43)a (26,96±0,11)a (42,6±0,96)a 2 40,0 (10,06±0,05)d (42,83±0,64)d (53,76±0,61)b 3 45,0 (11,78±0,30)e (54,08±0,38)f (67,14±2,31)d 4 50,0 (9,17±0,56)c (48,85±0,65)e (62,01±1,07)c 5 55,0 (8,27±0,29)ab (39,25±0,38)c (52,14±0,99)b 6 60,0 (8,69±0,33)bc (30,42±0,31)b (42,79±1,58)a 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). Enzyme cellulase Viscozyme Cassava C sử dụng trong thí nghiệm này hoạt động tốt trong khoảng nhiệt độ 40-50oC, và hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 45oC với hàm lượng protein thu được là 131,02mg/g nguyên liệu, đạt hiệu suất trích ly 54,07%, độ tinh sạch của protein sau trích ly là 67,14% (Bảng 2). Kết 0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 100 120 140 4.5 5 5.5 6 6.5 7 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 ) pH Hình 2. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng các chất trong dịch trích ly 0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 100 120 140 35 40 45 50 55 60 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 ) Nhiệt độ (oC) Hình 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng các chất trong dịch trích ly 110 Phạm Văn Đông, Vy Thị Minh, Trần Chí Hải quả này tương tự như nghiên cứu của Fleurence (1995), enzyme cellulase hoạt động được trong khoảng nhiệt độ tương đối rộng từ 25oC đến 70oC nhưng chỉ hoạt động tốt nhất trong khoảng nhiệt độ 40-50oC. 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulase Về nguyên tắc, khi kéo dài thời gian thì hiệu suất trích ly càng cao, điều này cũng đã thể hiện qua kết quả thí nghiệm. Tại thời điểm 0 phút hàm lượng carbohydrate là 20,669 mg/g sau đó tăng lên gấp đôi (58,396 mg/g) sau 90 phút, cho thấy hoạt động phân cắt thành tế bào của enzyme cellulase đang diễn ra mạnh mẽ, giúp cho protein hoà tan vào dịch trích ly tốt hơn, hàm lượng protein trong dịch trích ly đạt 130,995 mg/g trong 90 phút đầu tiên (cao gấp 2,29 lần so với mẫu không xử lí enzyme ở cùng điều kiện). Song, khi tiếp tục kéo dài thời gian, thì hàm lượng carbohydrate vẫn tăng nhưng với tốc độ chậm hơn, trong khi đó hàm lượng protein không tăng thêm mà có xu hướng giảm nhẹ (Hình 4). Điều này có thể được lí giải do sau 90 phút trích ly lượng cơ chất bắt đầu giảm đi, trong khi lượng enzyme vẫn được bảo toàn, làm cho tỉ lệ enzyme:cơ chất tăng lên, dẫn đến sự cạnh tranh cơ chất làm cho tốc độ phân cắt carbohydrate 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