Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban Công nghệ thực phẩm

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN
PROTEIN TỪ RONG CHAETOMORPHA SP. BẰNG ENZYME
ALCALASE
Phạm Thị Mỹ Tiên1, Phan Thị Yến Nhi1, Nguyễn Bảo Toàn1, Nguyễn Thúy
Hương1, Trần Chí Hải1,*
Khoa Cơng nghệ Thực Phẩm, Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TP.Hồ Chí Minh

1

*

Email:

Ngày nhận bài: 15/06/2017; Chấp nhận đăng: 02/07/2017
TÓM TẮT
Nghiên cứu này tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong
Chaetomorpha sp. bằng enzyme Alcalase để tạo thành các peptide có hoạt tính sinh học. Các
thơng số như tỷ lệ enzyme và cơ chất, pH môi trường, nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân
được khảo sát. Theo kết quả nghiên cứu, tỷ lệ enzyme:cơ chất là 1%, pH của dung dịch protein
là 8, nhiệt độ thủy phân là 40oC, thời gian thủy phân là 2h sẽ cho kết quả thủy phân tốt nhất. Khi
đó hoạt tính kháng oxi hóa của dịch thủy phân protein bằng enzyme Alcalase tăng 3,2 so với
mẫu đối chứng. Mức độ thủy phân của dịch thủy phân protein bằng Alcalase tăng khi thời gian
thủy phân tăng, hiệu suất thu hồi peptide/protein đạt 82%.
Từ khóa: Chaetomorpha sp., enzyme Alcalase, peptide sinh học, thủy phân.
1. MỞ ĐẦU
Hiện nay, rong tảo đã được nghiên cứu sử dụng trong thực phẩm, công nghiệp và dược
phẩm ở nhiều nước trên thế giới. Rong biển rất giàu protein và khống chất, có thể tận dụng để
sử dụng trong thực phẩm và thức ăn gia súc [1]. Gần đây, các nhà khoa học đang quan tâm nhóm
rong sống trong vùng nước lợ. Kết quả phân tích sơ bộ thành phần hóa sinh cho thấy hàm lượng

protein trong rong thay đổi từ 10 - 20% khối lượng khô, với nhiều loại amino acid thiết yếu cần
thiết cho sự tăng trưởng và duy trì các chức năng sinh lý [2]. Đã có khá nhiều nghiên cứu chứng
minh các lợi ích từ các peptide có hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ thực vật như điều hòa miễn
dịch, kháng khuẩn, chống đông máu, giảm cholesterol trong máu, chống tăng huyết áp và đặc
biệt một số peptide được chứng minh có hoạt tínhchống oxy hóa [3,4].
Việc thủy phân protein bằng enzyme protease được xem là một phương pháp hiệu quả, đơn
giản và có khả năng mở rộng với quy mơ cơng nghiệp. Đồng thời phương pháp thủy phân bằng
enzyme cũng đã được chứng minh là làm tăng hiệu suất thu hồi peptide và khả năng chống oxi
hóa [5,6]. Một số peptide sinh học tồn tại tiềm ẩn trong dung dịch protein ban đầu cũng sẽ được
hoạt hóa bởi enzyme thủy phân.Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào về peptide sinh học từ rong

10


Phạm Thị Mỹ Tiên, Phan Thị Yến Nhi, Nguyễn Bảo Tồn, Nguyễn Thúy Hương, Trần Chí Hải

Chaetomorpha sp.. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành thủy phân protein từ rong
Chaetomorpha sp. bằng enzyme Acalase và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy
phân như tỷ lệ enzyme:cơ chất, pH dung dịch protein thủy phân, nhiệt độ thủy phân, thời gian
thủy phân thông qua việc đánh giá hoạt tính sinh học của dung dịch thu được để tìm ra các điều
kiện thích hợp nhất cho q trình thủy phân đạt hiệu quả cao nhất về hiệu suất thu hồi peptide và
khả năng kháng oxi hóa.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.Vật liệu
2.1.1. Nguyên liệu
Rong Chaetomorpha sp. được thu tại các ao nuôi tôm tại tỉnh Bạc Liêu, Cà Mau. Rong
được vận chuyển trong thùng x [11]. Kết quả trong nghiên cứu này
cũng cho thấy sự tương đồng với các nghiên cứu khác khi sử dụng Alcalase để thủy phân
protein. Kết quả ở hình 2 cũng cho thấy có một sự khác biệt đáng kể về hiệu suất thu hồi khi
thay đổi pH của dịch protein. Khi pH của dịch protein tăng từ 3 đến 10 thì hiệu suất thu hồi của

dịch thủy phân tăng từ 64 đến 91%. Protein từ rong Chaetomorpha sp. tan tốt trong mơi trường
kiềm do đó khi pH dịch protein thay đổi từ pH acid sang pH kiềm thì protein tan tốt hơn và làm

14


Phạm Thị Mỹ Tiên, Phan Thị Yến Nhi, Nguyễn Bảo Tồn, Nguyễn Thúy Hương, Trần Chí Hải

tăng hiệu suất thu hồi. Với mục đích thu được các phân đoạn peptide có hoạt tính kháng oxy hóa
cao với hiệu suất thu hồi cao, pH được chọn để tiến hành thủy phân protein là 8.
3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hoạt tính sinh học của dịch protein thuỷ phân
thu nhận từ rong Chaetomorpha sp.
Nhiệt độ của dung dịch protein từ rong Chaetomorpha sp. được thay đổi lần lượt là
30/40/50/60/700C khi thủy phân bằng chế phẩm protease là Alcalase. Kết quả được trình bày
trong hình 3.

0.9

35

30
0.8

25
20

0.7

15
10


0.6

5
0

25

40
50
60
Nhiệt độ thủy phân (0C)

85

20

80
15
75
10
70
5

65

0

0.5
30


90

b)
Mức độ thủy phân (%)

40

60
30

70

Hiệu suất thu hồi peptide/protein (%)

1

a)

Hàm lượng Phenolic tổng (g GAE/g
protein)

Khả năng kháng oxi hóa (mg TE/g
protein)

45

40
50
60

Nhiệt độ thủy phân (0C)

70

Hình 3. Khả năng kháng oxy hóa, hàm lượng phenolic tổng (a); mức độ thủy phân của dịch thủy phân và
hiệu suất thu hồipeptide/protein (b) khi thủy phân protein của rong Chaetomorpha sp. bằng Alcalase tại
các nhiệt độ thủy phân khác nhau.
Chú thích:
protein),

: Khả năng kháng oxi hóa (mg TE/g protein),
: Mức độ thủy phân (%),

: Hàm lượng Phenolic tổng (gGAE/g

: Hiệu suất thu hồi peptide/protein (%).

Kết quả cho thấy khi nhiệt độ thủy phân thay đổi thì khả năng bắt gốc tự do của dung dịch
thủy phân cũng thay đổi. Khả năng bắt gốc tự do của dung dịch protein thủy phân đạt giá trị cao
nhất 38,65 mg TE/g protein ứng với nhiệt độ của dịch thủy phân là 400C. Mức độ thủy phân của
dung dịch protein khi thủy phân bằng Alcalase đạt giá trị cao nhất tại nhiệt độ 40 0C. Kết quả ở
hình 3 cũng cho thấy có một sự khác biệt đáng kể về hiệu suất thu hồi khi thay đổi nhiệt độ của
dịch protein. Khi nhiệt độ của dịch protein tăng từ 300C đến 700C thì hiệu suất thu hồi của dịch
thủy phân tăng từ 71 đến 77,67%. Với mục đích thu được các phân đoạn peptide có hoạt tính
kháng oxy hóa cao với hiệu suất thu hồi cao, nhiệt độ được chọn để tiến hành thủy phân protein
là 400C.
3.4. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hoạt tính sinh học của dịch protein thuỷ phân
thu nhận từ rong Chaetomorpha sp.
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hoạt tính sinh học của dịch protein thủy phân từ
rong Chaetomorpha sp. được thể hiện trong hình 4. Quá trình thủy phân protein bởi chế phẩm

enzyme Alcalase được tiến hành ở các mốc thời gian thay đổi lần lượt là 0, 1, 2, 3, 4 và 5h.

15


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng alcalase

45

1.6

30

1.4

25

1.2

20

1
0.8

15

0.6

10


0.4

5

0.2

0

0
0

1

90

b)

40

Mức độ thủy phân (%)

1.8

35

80

35

70


30

60

25

50

20

40

15

30

10

20

5

10

0

0
0


2
3
4
Thời gian thủy phân (h)

1
2
3
4
Thời gian thủy phân (h)

Hiệu suất thu hồi eptide/protein (%)

2

a)

Hàm lượng Phenolic tổng (g GAE/g
protein)

Khả năng kháng oxi hóa (mg TE/g
protein)

40

5

Hình 4. Khả năng kháng oxi oxy hóa, hàm lượng Phenolic tổng (a); mức độ thủy phân của dịch thủy phân
và hiệu suất thu hồi peptide/protein (b) khi thủy phân protein của rong Chaetomorpha sp. bằng Alcalase
tại các mốc thời gian thủy phân khác nhau.

Chú thích:
protein),

: Khả năng kháng oxi hóa (mg TE/g protein),
: Mức độ thủy phân (%),

: Hàm lượng phenolic tổng (gGAE/g

: Hiệu suất thu hồi peptide/protein (%).

Hình 4 cho thấy mức độ thủy phân tăng dần theo thời gian. Khi thời gian tăng từ 0 giờ đến
5 giờ thì mức độ thủy phân tăng 3,2 lần so với mẫu đối chứng tại thời điểm 0h. Hiệu suất thu hồi
peptide/protein tăng từ 0 đến 82% trong 2h thủy phân. Kéo dài thời gian thủy phân khơng làm
tăng thêm khả năng hịa tan của các cấu tử protein có tính kị nước cao và khơng làm tăng hiệu
suất thu hồi. Alcalase là một protease không đặc hiệu thường được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp thực phẩm. Hình 4 cịn thể hiện hoạt tính kháng oxi hóa của dịch thủy phân protein rong
Chaetomorpha sp. bằng Alcalase. Khi sử dụng enzyme Alcalase để thủy phân dịch protein từ
rong Chaetomorpha sp. thì hoạt tính kháng oxi hóa đạt giá trị cao nhất là 36,5 mg TE/g protein
trong 2h thủy phân. Thời gian thủy phân dài thì mức độ thủy phân tốt dẫn đến hoạt tính sinh học
của dịch thủy phân tăng, tuy nhiên khi mức độ thủy phân càng sâu sắc thì hoạt tính sinh học của
dịch thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. càng giảm. Nguyên nhân có thể là do các đoạn
peptide có hoạt tính sinh học bị các enzyme protease phân cắt một cách sâu sắc thành các đoạn
peptide ngắn hơn và các amino acid khơng có hoạt tính sinh học. Như vậy thời gian thủy phân
tối ưu để thu được các peptide có hoạt tính sinh học từ chế phẩm protein của rong
Chaetomorpha sp. là 2 giờ.
4. KẾT LUẬN
Dịch protein sau khi thủy phân bằng enzyme Alcalase thể hiện hoạt tính sinh học cao. Khi
tiến hành thủy phân ở điều kiện nhiệt độ 400C, thời gian 2h, pH dịch thủy phân là 8 với nồng độ
enzyme là 1% thì ta thu được dịch thủy phân có hoạt tính kháng oxi hóa là 36,5 mg TE/g
protein, hiệu suất thu hồi protein đạt 82%. Khi thủy phân bằng Alcalase ta thu được các peptide

có kích thước từ 2 – 20 acid amin và khối lượng phân tử nhỏ hơn 6000Da, đây là những peptide
thể hiện hoạt tính sinh học cao đặc biệt là khả năng kháng oxi hóa.

16


Phạm Thị Mỹ Tiên, Phan Thị Yến Nhi, Nguyễn Bảo Tồn, Nguyễn Thúy Hương, Trần Chí Hải

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Akiko Isa, Yasufumi Mishima, Osamu Takimura, Tomoaki Minowa - Preliminary Study on
Ethanol Production by Using Marco Green Algae (2009).
2. Lê Như Hậu - NITRA, chủ nhiệm đề tài cấp Bộ - Nghiên cứu đánh giá tiềm năng rong biển
Việt Nam sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên liệu (Biofuel). Triển khai từ 2009
- 2011, trong khuôn khổ Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến
năm 2025 (2011).
3. GauthierS. F., PouliotY. and Saint-SauveurD - Immunomodulatory peptides obtained by the
enzymatic hydrolysis of whey proteins, International Dairy Journal 16 (2006) 1315-1323.
4. McCann K., Shiell B., Michalski W., Lee A., Wan J., Roginski H., et al - Isolation and
characterisation of a novel antibacterial peptide from bovine α S1-casein,International Dairy
Journal16 (2006) 316-323.
5. Heo SJ, Park EJ, Lee KW et al - Antioxidant activities of enzymatic extracts from brown
seaweeds. Bioresour Technol 96 (2005) 1613–1623.
6. Athukorala Y, Kim KN, Jeon YJ - Antiproliferative and antioxidant properties of an
enzymatic hydrolysate from brown alga Ecklonia cava. Food Chem Toxicol 44 (2006)
1065–1074.
7. HeS., WangF., NingZ., YangB., and WangY - Preparation of anchovy (Engraulis japonicus)
protein hydrolysates with high free radical-scavenging activity using endogenous and
commercial enzymes, Food Science and Technology International (2013).
8. JeJ.-Y., LeeK.-H., LeeM. H., and AhnC.-B - Antioxidant and antihypertensive protein
hydrolysates produced from tuna liver by enzymatic hydrolysis,Food Research International

42 (2009) 1266-1272.
9. DewantoV., Wu X., AdomK. K., and LiuR. H - Thermal processing enhances the nutritional
value of tomatoes by increasing total antioxidant activity, Journal of agricultural and food
chemistry 50 (2002) 3010-3014.
10. Charoenphun N., Cheirsilp B., Sirinupong N., & Youravong W. Calcium-binding peptides
derived from tilapia (Oreochromis niloticus) protein hydrolysate. European food research
and technology 236 (1) (2013b) 57-63.
11. Je J.-Y., Qian Z.-J., Byun H.-G., and Kim S.-K - Purification and characterization of an
antioxidant peptide obtained from tuna backbone protein by enzymatic hydrolysis, Process
Biochemistry 42 (2007) 840-846.

17


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ rong Chaetomorpha sp. bằng alcalase

ABSTRACT
FACTORS AFFECTING THE PROTEIN HYGIENE FROM CHAETOMORPHA SP. BY
ENZYME ALCALASE
Pham Thi My Tien, Phan Thi Yen Nhi, Nguyen Bao Toan, Nguyen Thuy Huong, Tran Chi Hai*
Faculty of Food Technology, Ho Chi Minh City University of Food Industry
*

Email:

This study focused on the factors that influence the hydrolysis of protein from
Chaetomorpha sp. Alcalase enzyme to form bioactive peptides. Parameters such as enzyme and
substrate ratio, pH of the medium, hydrolysis temperature, hydrolysis time were investigated.
According to research results, the enzyme ratio was 1%, the pH of the protein solution was 8, the
hydrolysis temperature was 400C, the hydrolysis time was 2 hours will give the best hydrolysis

results. The antioxidant activity of the hydrolysis protein by Alcalase enzyme increased 3.2
compared with the control sample. The hydrolysis of hydrolysis of protein hydrolysates by
Alcalase increased as the hydrolysis time increased, and the protein / peptide recovery efficiency
was 82%.
Key words: Biological peptide, Enzyme Alcalase, Hydrolysis.

18