Nghiên cứu đã xác định được một số điều kiện để tinh sạch sơ bộ enzyme α-amylase từ canh trường nuôi cấy bán rắn chủng Bacillus subtilis : ly trích protein ở độ pha loãng 20 lần, kết tủa protein ở nồng độ 60% cồn trong thời gian 30 phút, chế phẩm α-amylase bán tinh sạch có hoạt độ riêng 646 UI/mg protein. Chế phẩm xúc tác tốt ở nhiệt độ 60oC với hoạt độ tăng 64% so với khi hoạt động ở 30oC và giữ được 76,5 – 80% hoạt tính trong 3 ngày khi bảo quản trong dung dịch đệm phosphate có pH 6,5-8,0. Thử nghiệm trên các loại tinh bột được hồ hóa không hoàn toàn ở 60oC trong thời gian 60 phút cho thấy chế phẩm α-amylase tác động tốt nhất trên tinh bột lúa mì nồng độ 15%, với hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân đạt 50,4 mg/ml, hiệu suất thủy phân đạt 43,2 % sau 5 giờ.
7 trang |
Chia sẻ: honghp95 | Lượt xem: 696 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tinh sạch sơ bộ enzyme α-Amylase từ canh trường nuôi cấy bán rắn bacillus subtilis và thử nghiệm thủy phân một số loại tinh bột - Trần Ngọc Hùng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TINH SẠCH SƠ BỘ ENZYME α-AMYLASE TỪ
CANH TRƯỜNG NUÔI CẤY BÁN RẮN BACILLUS SUBTILIS
VÀ THỬ NGHIỆM THỦY PHÂN MỘT SỐ LOẠI TINH BỘT
Trần Ngọc Hùng(1), Nguyễn Uyên Mẫn(1), Chu Thị Trang(1),
Nguyễn Thị Ngọc Tuyền(1), Nguyễn Thị Kim Yến(1)
(1) Trường Đại học Thủ Dầu Một
Ngày nhận bài 30/11/2017; Ngày gửi phản biện 11/12/2017; Chấp nhận đăng 29/1/2018
Email: gnuh1423@yahoo.com
Tóm tắt
Enzyme α-amylase đóng vai trò quan trọng trong quá trình thủy phân tinh bột, được sử dụng trong nhiều quy trình lên men và chế biến thực phẩm. Nhằm mục tiêu nâng cao hiệu quả thủy phân tinh bột, chúng tôi đã xác định một số điều kiện để tinh sạch sơ bộ enzyme α-amylase từ canh trường nuôi cấy bán rắn chủng Bacillus subtilis. Ở nồng độ 60% cồn thời gian tủa 30 phút, chế phẩm α-amylase bán tinh sạch có hoạt độ riêng 646 UI/mg protein. Chế phẩm giữ được 76,5 – 80% hoạt tính trong 3 ngày khi bảo quản trong dung dịch đệm phosphate pH 6,5-8,0, xúc tác tốt ở nhiệt độ 60oC. Thử nghiệm tác động của chế phẩm α-amylase trên tinh bột lúa mì được hồ hóa ở 60oC trong thời gian 60 phút cho thấy hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân đạt 50,4 mg/ml, hiệu suất thủy phân đạt 43,2 % sau 5 giờ.
Từ khóa : α-amylase, Bacillus subtilis, tinh sạch sơ bộ, thủy phân tinh bột
Abtract
PRELIMINARY EXTRACTION OF ENZYME α-AMYLASE FROM THE CULTIVATED SEMI-SOLID MEDIUM OF Bacillus subtilis AND TESTING HYDROLYSIS SOME STARCHS
Enzyme α-amylase has an important role in the hydrolysing starch process that is used popularly in many fermentation and food process. To improve the effect of hydrolysing starch, we determined some conditions to extract initially enzyme α-amylase from the cultivated semi-solid medium of Bacillus subtilis. At the concentration of 60% alcohol during 30 minute, α-amylase product has a specific activity of 646 UI/mg protein. The α-amylase product catalyse strongly at the temperature of 60oC and remains the activity of 76,5 – 80 percent after 3 days of storage in the phosphate buffer pH 6.5 – 8.0. Assessing effect of enzyme product on the wheat starch that liquified at the temperature of 60oC, in 60 minute showed the content of reducing sugar in the hydrolysed solution gets 50,4 mg/ml and the productivity gets 43,2 percent after the hydrolysis time of 5 hours.
1. Đặt vấn đề
Enzyme amylase là một trong những nhóm enzyme được ứng dụng rộng rãi, chiếm khoảng 25% tổng sản lượng enzyme hằng năm trên trế giới. Amylase được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: chế biến thức ăn gia súc, thực phẩm, lên men, dệt, giấy, chất tẩy rửa, nhiên liệu sinh học và trong công nghiệp dược phẩm (Ritu Saini, 2017; Paula Monteiro de Souza, 2010). Trong công nghiệp thực phẩm và lên men, enzyme α-amylase được sử dụng rất phổ biến, chiếm đến 24% tổng lượng enzyme amylase sản xuất hằng năm (Trần Thị Thu Trà, 2015). Trong công nghiệp sản xuất enzyme, α-amylase được thu nhận chủ yếu từ nấm Aspergillus và vi khuẩn Bacillus. So với nguồn thu nhận khác, α-amylase vi khuẩn Bacillus có khả năng hoạt động trong giới hạn pH rộng và nhiệt độ hoạt động cao hơn (Ritu Saini, 2017; Amira El-Fallal, 2012). Nhiều sản phẩm enzyme α-amylase của các công ty (như Novozymes, AB Enzymes, Aum Enzymes, Amano Enzymes, Genercor) đều được sản xuất từ hai nguồn này. Enzyme α-amylase có vai trò quan trọng trong quá trình thủy phân tinh bột. Đây là giai đoạn rất quan trọng trong công nghiệp thực phẩm cũng như công nghiệp lên men. Hiệu suất thủy phân tinh bột phụ thuộc chủ yếu vào giai đoạn phá vỡ hạt tinh bột để giải phóng các phân tử amylose và amylosepectin, nhờ đó, enzyme amylase tiếp xúc được với cơ chất để chuyển hóa tinh bột thành đường. Hiện nay, các nhà sản xuất trong và ngoài nước đều sử dụng nhiệt độ cao kết hợp với enzyme α-amylase để thủy phân tinh bột. Quá trình dịch hóa thường kéo dài 60 phút ở nhiệt độ 90oC, sau đó làm nguội và bổ sung enzyme amylase. Nhược điểm của phương pháp này là tiêu tốn nhiều năng lượng để gia nhiệt và làm nguội dịch. Trong hơn mười năm gần đây, nhiều giải pháp công nghệ mới đã được nghiên cứu nhằm giảm lượng chế phẩm enzyme cần dùng và tiết kiệm năng lượng (Trần Thị thu Trà, 2015). Hoàng Kim Anh đã thử nghiệm sử dụng α-amylase từ Aspergillus oryzae để thủy phân tinh bột sắn cho hiệu suất thu nhận đường khử đạt 44%, tuy nhiên, chế phẩm hoạt động không hiệu quả đối với tinh bột sắn sống (Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Sương, 2013). Nguyễn Minh Hiền đã sử dụng phối hợp enzyme Termamyl 120L và AMG 300L để thủy phân tinh bột hạt mít đã được hồ hóa ở 100oC trong 30 phút. Sau 295 phút thủy phân, hiệu suất quá trình đạt đến 97,2%, hàm lượng đường khử trong dịch cháo đạt 94 g/l (Nguyễn Minh Hiền và Nguyễn Thúy Hương, 2008). Dương Thị Ngọc Hạnh sử dụng enzyme Termamyl 120L để thủy phân tinh bột gạo huyết rồng đã được hồ hóa ở 70oC trong 30 phút. Hàm lượng đường khử của dịch thủy phân đạt đến 118 g/l (Dương Thị Ngọc Hạnh, Nguyễn Minh Thủy, 2014). Trần Thị Thu Trà đưa ra quy trình thủy phân tinh bột sắn bằng hai chế phẩm enzyme Termamyl 120L và Dextrozyme GA kết hợp với xử lý song siêu âm, hiệu suất thủy phân đạt đến 96,8% sau 680 phút thủy phân (Trần Thị Thu Trà, 2015). Nghiên cứu của chúng tôi tập trung tinh sạch sơ bộ enzyme α-amylase từ canh trường nuôi cấy bán rắn chủng Bacillus subtilis, sau đó đánh giá khả năng thủy phân các loại tinh bột khác nhau của chế phẩm ở điều kiện hồ hóa ở nhiệt độ thấp.
2. Vật liệu và phương pháp
2.1. Vật liệu: Canh trường giàu enzyme α-amylase: dạng bột, độ ẩm 10%, hoạt độ tối thiểu 50000 UI/g. Canh trường được thu nhận từ việc nuôi cấy chủng Bacillus subtilis Ba 79 trên môi trường bán rắn (Trần Ngọc Hùng và Nguyễn Thanh Bình, 2017). - Các loại tinh bột thử nghiệm: bột mì Meizan (công ty Xay Lúa Mì Việt Nam); bột bắp, bột gạo và bột năng (công ty thực phẩm Tài Ký).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Xác định hoạt tính enzyme α-amylase bằng phương pháp Heinkel: Xác định lượng tinh bột phân giải dựa trên cơ sở xác định mức độ giảm cường độ màu của hỗn hợp phản ứng với dung dịch Iod. Hỗn hợp phản ứng bao gồm 1 ml tinh bột 1%; 2 ml đệm phosphate pH 6,0; 1 ml NaCl 1%; 1 ml enzyme α-amylase. Ngừng phản ứng bằng cách thêm 5 ml dung dịch acid HCl 1N. Một đơn vị hoạt độ enzyme α-amylase là lượng enzyme có khả năng thủy phân 1 mg tinh bột sau 30 phút ở 30oC (Nguyễn Văn Mùi, 2001).
Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Lowry: Hầu hết các protein đều chứa Tyrosine và Tryptophan. Hàm lượng của amino acid này tùy thuộc vào loại protein. Vì vậy, những protein cùng loại với nhau sẽ chứa hàm lượng amino acid này như nhau. Khi cho protein tác dụng với thuốc thử Folin sẽ tạo thành một phức chất có màu. Cường độ màu này tỷ lệ với hàm lượng Tyrosine và Tryptophan (cũng là hàm lượng protein). Vì thế ta có thể dùng phương pháp so màu để xác định hàm lượng protein. Hỗn hợp phản ứng bao gồm 0,5 ml dung dịch protein; 2 ml dung dịch C; 0,2 ml thuốc thử Folin. So màu dung dịch ở bước sóng 750 nm (Phạm Thị Ánh Hồng, 2003).
Phương pháp tủa protein bằng cồn: Pha loãng canh trường giàu enzyme α-amylase trong nước với tỷ lệ thích hợp. Ly tâm thu dịch. Bổ sung cồn tuyệt đối (99,5o) vào dung dịch với các tỷ lệ nghiên cứu. Khuấy đều dung dịch và giữ lạnh ở 5oC trong thời gian 60 phút để thúc đẩy quá trình kết tủa và tránh cho enzyme α-amylase mất hoạt tính (Phạm Thị Ánh Hồng, 2003). Ly tâm thu nhận tủa protein. Hòa tan tủa trong nước cất với tỷ lệ thích hợp để xác định hàm lượng protein và hoạt độ enzyme α-amylase.
Định lượng đường khử theo phương pháp Miller: Trộn đều 0,5ml dịch lọc với 0,5ml thuốc thử DNS, đun sôi cách thủy trong 5 phút, thêm nước cất cho đủ 5 ml và so màu ở bước sóng 540 nm. Hàm lượng đường khử trong dung dịch được xác định thông qua đường chuẩn của đường glucose (Nguyễn Văn Mùi, 2001).
2.3. Bố trí thí nghiệm
2.3.1. Khảo sát các điều kiện tinh sạch sơ bộ enzyme α-amylase
Tỷ lệ pha loãng chế phẩm bán rắn: Lượng nước sử dụng có ảnh hưởng nhiều đến khả năng hòa tan của protein, theo đó, sẽ ảnh hưởng đến hàm lượng enzyme α-amylase ly trích được. Chế phẩm bán rắn giàu enzyme α-amylase được ly trích trong nước cất ở các độ pha loãng 10; 20; 30; 40 và 50 lần. Chọn tỷ lệ pha loãng cho hàm lượng protein cao nhất.
Tỷ lệ cồn: Hàm lượng cồn sử dụng không chỉ quyết định đến lượng protein tủa mà còn ảnh hưởng đến cấu trúc của các enzyme. Thí nghiệm tiến hành tủa protein với tác nhân cồn ở các nồng độ khác nhau: 40; 50; 60; 70 và 80%. Sau thời gian 60 phút, thu nhận tủa, hòa tan trong 20 ml dung dịch đệm phosphate pH 6,0. Xác định hàm lượng protein và hoạt độ enzyme α-amylase ở các nghiệm thức. Chọn tỷ lệ cồn cho hoạt tính riêng enzyme α-amylase cao nhất.
Thời gian tủa: Thời gian tủa cồn ảnh hưởng đến lượng enzyme thu được và khả năng xúc tác của các enzyme. Thí nghiệm khảo sát các khoảng thời gian tủa thay đổi từ 30 đến 120 phút, mỗi nghiệm thức cách nhau 30 phút. Tủa protein được hòa tan trong 20ml dung dịch đệm phosphate pH 6,0. Xác định hàm lượng protein và hoạt độ enzyme α-amylase ở các nghiệm thức. Chọn thời gian tủa cho hoạt tính riêng enzyme α-amylase cao nhất.
2.3.2. Đánh giá một số đặc điểm xúc tác của enzyme α-amylase bán tinh sạch
Ảnh hưởng của pH đến độ bền enzyme: pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của các nhóm bên trên các amino acid, qua đó có thể làm thay đổi cấu trúc và ảnh hưởng đến khả năng xúc tác của các enzyme. Tủa protein thu từ canh trường bán rắn được hòa tan trong 20 ml đệm phosphate có pH thay đổi trong khoảng 5,0 đến 8,0, mỗi nghiệm thức cách nhau 0,5 đơn vị pH. Đánh giá hoạt tính enzyme α-amylase còn lại sau 24; 48 và 72 giờ.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme α-amylase bán tinh sạch: Cùng với pH, nhiệt độ là yếu tố có ảnh hưởng mạnh đến cấu trúc của enzyme, qua đó ảnh hưởng đến tốc độ xúc tác phản ứng. Enzyme α-amylase tinh sạch sơ bộ từ canh trường bán rắn được tiến hành đo hoạt độ theo phương pháp Heinkel. Trong đó, nhiệt độ của phản ứng thay đổi từ 30 đến 65oC, mỗi nghiệm thức cách nhau 5oC. Đánh giá hoạt độ enzyme ở các nghiệm thức để xác định khoảng nhiệt độ tốt nhất cho khả năng xúc tác của enzyme α-amylase.
2.3.3. Thủy phân các loại tinh bột trong điều kiện hồ hóa không hoàn toàn
Loại tinh bột và hàm lượng tinh bột có ảnh hưởng đến khả năng xúc tác của enzyme α-amylase. Chế phẩm enzyme α-amylase tinh sạch sơ bộ được thử nghiệm khả năng xúc tác trên 4 loại tinh bột. Các nghiệm thức được bố trí như trong bảng 1. Mỗi loại tinh bột được hồ hóa ở 60oC trong thời gian 60 phút. Bổ sung enzyme α-amylase vào dung dịch với liều lượng 1 ml/erlen (tương đương 80 UI/ml hỗn hợp tinh bột). Sau 5 giờ thủy phân ở nhiệt độ thích hợp đã chọn từ thí nghiệm trước, chúng tôi xác định hàm lượng đường khử trong dịch lọc và hiệu suất thủy phân. Mẫu đối chứng được tiến hành trong cùng điều kiện với enzyme α-amylase đã bất hoạt.
H (%) = (khối lượng đường khử sinh ra / khối lượng tinh bột ban đầu) x 100
Bảng 1. Bố trí thí nghiệm thử nghiệm khả năng thủy phân
tinh bột hồ hóa không hoàn toàn của chế phẩm enzyme α-amylase
Nghiệm thức
Nội dung
Nghiệm thức
Nội dung
NT1
Bột bắp 10%
NT5
Bột năng 10%
NT2
Bột bắp 15%
NT6
Bột năng 15%
NT3
Bột mì 10%
NT7
Bột gạo 10%
NT4
Bột mì 15%
NT8
Bột gạo 15%
2.4. Xử lý thống kê: Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được tiến hành lặp lại ít nhất 3 lần và phân tích ANOVA bằng phần mềm Stagraphic Centurion XV.
3. Kết quả nghiên cứu
3.1. Khảo sát các điều kiện tinh sạch sơ bộ enzyme α-amylase.
Tỷ lệ pha loãng chế phẩm bán rắn: Lượng nước sử dụng ảnh hưởng nhiều đến khả năng hòa tan của protein. Ở tỷ lệ pha loãng 20 lần, hàm lượng protein thu được đạt 143,6 mg/g CP. Ở các tỷ lệ pha loãng cao hơn, lượng protein hòa tan vào dịch lọc không thay đổi khi xử lý thống kê ở độ tin cậy 95%. Thêm vào đó, lượng nước sử dụng ảnh hưởng nhiều tới quá trình thu nhận dịch lọc và kết tủa protein sau này. Chính vì thế chúng tôi chọn tỷ lệ pha loãng 20 lần để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.
Hình 1. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ pha loãng đến khả năng thu nhận protein. Các chữ cái khác nhau trên các cột biểu thị mức độ sai khác ở độ tin cậy 95%.
Tỷ lệ cồn: Hình 2. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ cồn đến khả năng thu nhận enzyme α-amylase. Các chữ cái khác nhau trên các cột hoặc biểu tượng thể hiện mức độ sai khác ở độ tin cậy 95%.
Hàm lượng cồn có ảnh hưởng lớn đến lượng protein kết tủa, theo đó, ảnh hưởng lượng enzyme amylase thu được. Ở nồng độ cồn 60% đến 80%, hoạt độ enzyme α-amylase trong dịch lọc cao, tuy nhiên, lượng protein kết tủa nhiều làm cho hoạt tính riêng enzyme α-amylase giảm xuống. Phân tích thống kê ở độ tin cậy 95%, cho thấy khi tủa ở nồng độ cồn 60%, hoạt tính α-amylase không khác biệt so với khi tủa ở các nồng độ cồn cao hơn. Tuy nhiên, hoạt tính riêng lại có sự khác biệt rõ ràng so với các nghiệm thức khác. Kết quả đó cho thấy, tỷ lệ cồn 60% là phù hợp cho việc kết tủa enzyme α-amylase từ dịch lọc canh trường nuôi cấy chủng Bacillus subtilis Ba 79.
Hình 2. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ cồn đến khả năng thu nhận enzyme α-amylase. Các chữ cái khác nhau trên các cột hoặc biểu tượng thể hiện mức độ sai khác ở độ tin cậy 95%.
Thời gian tủa: Thời gian tủa cồn càng lâu, hoạt tính α-amylase càng giảm. Khi kéo dài thời gian tủa từ 30 phút lên 120 phút, hoạt tính riêng enzyme α-amylase chỉ còn 169,4 UI/g protein, tương đương 26,2% so với khi kết tủa trong thời gian 30 phút. Thời gian tủa kéo dài làm cho cấu trúc của protein thay đổi, ảnh hưởng mạnh đến khả năng xúc tác của enzyme. Ngược lại, khi thời gian kết tủa ngắn (dưới 30 phút), lượng protein trong dung dịch chưa kết tủa hết, dẫn tới không thu nhận được nhiều enzyme α-amylase. Ở thời gian kết tủa 30 phút, chế phẩm enzyme α-amylase bán tinh sạch có hoạt tính 2943,3 UI/ml, hoạt tính riêng đạt 646 UI/mg protein.
Hình 3. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian tủa đến khả năng thu nhận enzyme α-amylase. Các chữ cái khác nhau trên các cột hoặc biểu tượng thể hiện mức độ sai khác ở độ tin cậy 95%.
3.2. Đánh giá một số đặc điểm xúc tác của enzyme α-amylase bán tinh sạch
Ảnh hưởng của pH đến độ bền enzyme α-amylase: pH ảnh hưởng rất lớn đến khả năng xúc tác của enzyme thông qua việc tác động lên cấu trúc bậc 3 của phân tử protein. Sau 72 giờ bảo quản ở nhiệt độ 5oC, hoạt độ của chế phẩm enzyme α-amylase giảm đáng kể khi bảo quản trong dung dịch đệm có pH 5,0; 5,5 và 6,0.
Trong khoảng giá trị pH 6,5 – 8,0, hoạt độ α-amylase trong chế phẩm vẫn giữ được 76,5 – 80,0 % so với ban đầu. Kết quả nghiên cứu sơ bộ cho thấy chúng ta có thể duy trì khả năng xúc tác của enzyme α-amylase bằng cách giữ trong dung dịch đệm phosphate có pH dao động trong khoảng 6,5 – 8,0. Tuy nhiên, cần có những nghiên cứu để duy trì hoạt độ của enzyme lâu hơn như sử dụng các loại đệm khác nhau hoặc bổ sung vào môi trường các ion kim loại có khả năng duy trì cấu trúc của trung tâm hoạt động enzyme α-amylase.
Hình 4. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH đến độ bền enzyme α-amylase. Các chữ cái khác nhau trên các cột thể hiện mức độ sai khác ở độ tin cậy 95%.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xúc tác của α-amylase bán tinh sạch: Hoạt độ enzyme α-amylase trong chế phẩm có xu hướng gia tăng trong khoảng nhiệt độ 35 – 60oC. Ở 60oC, hoạt độ của enzyme không thay đổi so với khi xúc tác ở 65oC, đạt 4008 UI/ml, tăng 64% so với khi hoạt động ở 30oC. Việc gia tăng nhiệt độ sẽ tác động đến cấu trúc của enzyme và làm giảm khả năng xúc tác. Kết quả này cho thấy, chúng ta có thể sử dụng chế phẩm để thủy phân tinh bột ở 60oC, hơn nữa, ở nhiệt độ này, quá trình hồ hóa tinh bột cũng diễn ra thuận lợi hơn, gia tăng hiệu suất thủy phân tinh bột.
Hình 5. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xúc tác của α-amylase. Các chữ cái khác nhau trên các cột thể hiện mức độ sai khác ở độ tin cậy 95%.
3.3. Thủy phân các loại tinh bột trong điều kiện hồ hóa không hoàn toàn
Kết quả thí nghiệm trên tinh bột hồ hóa một phần ở 60oC cho thấy chế phẩm enzyme α-amylase thử nghiệm có khả năng xúc tác tốt nhất trên cơ chất là tinh bột lúa mì. Ở nồng độ cơ chất 15%, sau 5 giờ thủy phân, hàm lượng đường khử trong dịch đạt 50,4 mg/ml, hiệu suất thủy phân tinh bột đạt 43,2% cao hơn 10,4% so với đối chứng. Khả năng xúc tác của α-amylase tăng khi hàm lượng các loại tinh bột tăng từ 10 đến 15%. Điều này có thể do việc gia tăng hàm lượng tinh bột dẫn tới tăng tỷ lệ hồ hóa.
Hình 6. Biểu đồ thể hiện lượng đường khử thu được khi thủy phân các loại tinh bột hồ hóa không hoàn toàn. Các chữ cái khác nhau thể hiện mức độ sai khác ở độ tin cậy 95%.
Xuất phát từ định hướng thủy phân tinh bột ở nhiệt độ hồ hóa thấp nên kết quả nghiên cứu của chúng tôi chưa đạt được hàm lượng đường khử cao như một số nghiên cứu gần đây (Nguyễn Minh Hiền, Nguyễn Thúy Hương, 2008; Dương Thị Ngọc Hạnh, Nguyễn Minh Thủy, 2014). Tuy nhiên, hiệu suất thủy phân có thể gia tăng nếu chúng ta nâng cao độ tinh sạch của chế phẩm α-amylase. Hiện nay, trong quá trình sản xuất rượu bia hoặc lên men cồn nguyên liệu, thời gian hồ hóa thường kéo dài đến 2 giờ và hầu hết các loại tinh bột hồ hóa hoàn toàn ở nhiệt độ từ 80 – 100oC, nồng độ tinh bột càng cao thì thời gian hồ hóa càng lâu. Những kết quả bước đầu đạt được của chúng tôi sẽ là cơ sở để nâng cao hơn nữa hiệu suất dịch hóa tinh bột, tiết kiệm chi phí năng lượng trong giai đoạn thủy phân, đặc biệt là trong các lãnh vực có sử dụng tinh bột mì.
4. Kết luận
Nghiên cứu đã xác định được một số điều kiện để tinh sạch sơ bộ enzyme α-amylase từ canh trường nuôi cấy bán rắn chủng Bacillus subtilis : ly trích protein ở độ pha loãng 20 lần, kết tủa protein ở nồng độ 60% cồn trong thời gian 30 phút, chế phẩm α-amylase bán tinh sạch có hoạt độ riêng 646 UI/mg protein. Chế phẩm xúc tác tốt ở nhiệt độ 60oC với hoạt độ tăng 64% so với khi hoạt động ở 30oC và giữ được 76,5 – 80% hoạt tính trong 3 ngày khi bảo quản trong dung dịch đệm phosphate có pH 6,5-8,0. Thử nghiệm trên các loại tinh bột được hồ hóa không hoàn toàn ở 60oC trong thời gian 60 phút cho thấy chế phẩm α-amylase tác động tốt nhất trên tinh bột lúa mì nồng độ 15%, với hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân đạt 50,4 mg/ml, hiệu suất thủy phân đạt 43,2 % sau 5 giờ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguyễn Văn Mùi (2001), Thực hành Hóa sinh học, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
Phạm Thị Ánh Hồng (2003), Kỹ thuật Sinh hóa, NXB. Đại học Quốc gia TP.HCM.
Trần Ngọc Hùng, Nguyễn Thanh Bình (2017), Thử nghiệm sản xuất chế phẩm men tiêu hóa giàu protease bền nhiệt từ Bacillus subtilis Ba 79, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Chăn nuôi, số 227.
Trần Thị Thu Trà, (2015), Ứng dụng sóng siêu âm để nâng cao hiệu quả quá trình thủy phân tinh bột khoai mì (Manihot esculenta Crantz.), luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM.
Nguyễn Minh Hiền, Nguyễn Thúy Hương (2008), Nghiên cứu quá trình thủy phân tinh bột hạt mít bằng enzyme Terminal 120L và AMG 300L để lên men rượu, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 11.
Dương Thị Ngọc Hạnh, Nguyễn Minh Thủy (2014), Sử dụng enzyme α-amylase trong thủy phân tinh bột từ gạo huyết rồng, Tạp chí khoa học Đại học Cần Thơ, số 1.
Lê Thị Bích Phương, Nguyễn Minh Thủy (2014), Tối ưu hóa quá trình đường hóa tinh bột bắp nếp bằng enzyme glucoamylase, Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, số 1.
Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Sương, Nguyễn Xích Liên (2003), Tính chất và khả năng thủy phân tinh bột sắn của một số amylase vi sinh vật, Tạp chí Sinh học, số 25(2).
Ritu Saini, Harnek Singh Saini and Anjali Dahiya (2017), Amylase: characteristic and industrial applications, Jounal Pharmacognosy and Phytochemistry, Vol. 6(4).
Paula Monteiro de Souza; Pérola de Oliveira e Magalhães (2010), Application of microbial α-amylase in industry - A review, Braz. J. Microbiol, Vol. 41, No. 4.
Amira El-Fallal, Mohammed Abou Dobara, Ahmed El-Sayed and Noha Omar (2012), Biochemistry, Genetics and Molecular Biology: Carbohydrates – Comprehensive Studies on Glycobiology and Glycotechnology, Chapter 21: Starch and Microbial α-Amylases: From Concepts to Biotechnological Applications. Publisher: Intech.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 38043_122068_1_pb_7756_2090350.doc