Nghiên cứu tận dụng vỏ trái chanh dây để nuôi cấy vi khuẩn Bacilus 79 thu nhận chế phẩm giàu Enzyme Pectinase
Đây là nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp cơ sở của tác giả Nguyễn Uyên Mẫn, Khoa Khoa học Tự Nhiên, trường Đại học Thủ Dầu Một triển khai với mục tiêu nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp pectinase của chủng Bacillus chọn lọc trên cơ chất cùi chanh dây; các điều kiện kết tủa để thu nhận chế phẩm enzyme pectinase bán tinh sạch có hoạt tính cao.
Pectinase thuộc nhóm enzyme thủy phân, và còn có các tên gọi khác là pectin methylesterase, pectinesterase, pectin methoxylase và pectin demethoxylase. Pectinase đóng một vai trò quan trọng trong việc làm rõ, chiết xuất, giảm độ nhớt, loại bỏ vỏ và tăng sản lượng.
Mặc dù enzyme pectinase có mặt ở nhiều thực vật và vi sinh vật, nhưng trong sản xuất công nghiệp, vi khuẩn Bacillus và nấm mốc Aspergillus luôn là lựa chọn hàng đầu. Với khả năng phát triển nhanh trên nhiều loại cơ chất khác nhau, đặc biệt là trên các phế liệu nông nghiệp giàu pectin, vi khuẩn Bacillus luôn thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu.
Trong nghiên cứu, tác giả đã sử dụng vỏ trái chanh dây có nguồn gốc từ Đak Nông, thu nhận từ các quầy bán nước chanh dây trên địa bàn phường Phú Hòa, Tp. Thủ Dầu Một; trái cà phê có giống Robusta, thu từ trang trại thuộc Tp. Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng; chủng Bacillus 79, do phòng thí nghiệm trường đại học Thủ Dầu Một cung cấp.
Vỏ trái chanh dây thu về được gọt bỏ vỏ ngoài và lớp hạt phía trong. Cùi chanh dây được cắt nhỏ. Sấy khô ở nhiệt độ 500C, xay nhuyễn thành bột và bảo quản trong túi PE ở nhiệt độ 50C. Bột cùi chanh dây được đánh giá một số chỉ tiêu như hàm lượng pectin, hàm lượng đường khử, độ ẩm. Hàm lượng pectin được đánh giá bằng phương pháp Canxi pectat.
Bột vỏ trái chanh dây có chứa hàm lượng cao pectin, lên đến 13,9%, cao hơn so với nhiều loại nguyên liệu giàu pectin khác như vỏ bưởi, vỏ cam, vỏ cà rốt, bã táo… kết quả này cho thấy chúng ta có thể tận dụng nguồn nguyên liệu này để tách chiết pectin dùng trong lãnh vực thực phẩm. Bên cạnh đó, với hàm lượng đường khử khá nhiều, vỏ trái chanh dây có thể được tận dụng để nuôi cấy vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme pectinase.
Vỏ trái chanh dây tươi sau khi xắt nhuyễn được phối trộn với bột bắp và bã đậu nành để làm môi trường bán rắn. Tỷ lệ vỏ trái chanh dây ở các nghiệm thức được thay đổi 0; 2,5; 5,0 và 10,0%. Sau 3 ngày nuôi cấy, thu nhận môi trường lên men, sấy khô và xay nhuyễn.
Bột vỏ chanh dây khô được phối trộn với bột bắp và bã đậu nành để làm môi trường bán rắn. Tỷ lệ vỏ trái chanh dây ở các nghiệm thức được thay đổi 0; 0,25; 0,5 và 1,0%. Sau 3 ngày nuôi cấy, thu nhận canh trường, sấy khô và xay nhuyễn.
Bột vỏ trái chanh dây khô có khả năng cảm ứng sinh enzyme pectinase ở chủng Bacillus. Khi tăng hàm lượng bột vỏ trái chanh dây trong môi trường từ 1% lên 2% và 4%, hoạt độ pectinase trong môi trường nuôi cấy giảm. Ở tỷ lệ 1%, hoạt độ enzyme pectinase trong môi trường lên men đạt 3,6 UI/g. Trong khí đó, ở tỷ lệ vỏ chanh dây 2% và 4% không có sự khác biệt, đạt 2,7 - 2,8 UI/g. Tỷ lệ vỏ chanh dây cao sẽ làm tăng độ nhớt của môi trường nuôi cấy, qua đó ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp enzyme pectinase. Do đó, tác giả chọn tỷ lệ vỏ chanh dây khô 1% bổ sung vào môi trường nuôi cấy bán rắn để tiến hành các thử nghiệm tiếp theo…
Kết quả nghiên cứu cho thấy vỏ trái chanh dây có chứa hàm lượng cao pectin, chiếm 13,9% trong lượng khô. Bột vỏ trái chanh dây có khả năng cảm ứng sinh emzyme pectinase tốt nhất ở tỷ lệ bổ sung 1% vào môi trường bán rắn; bột bắp và bã đậu nành với tỷ lệ 5:5; thời gian nuôi cấy 4 ngày, chế phẩm thu được có hoạt độ pectinase đạt 4,3 UI/g. Enzyme pectinase trong chế phẩm được tinh sạch sơ bộ ở tỷ lệ ethanol 80%, thời gian kết tủa 30 phút, hiệu suất thu nhận hoạt độ pectinase đạt 70,9%. Chế phẩm pectinase tinh sạch sơ bộ giữ được hoạt tính tốt nhất ở pH 6,0 sau 3 ngày. Chế phẩm có khả năng thủy phân lớp nhớt trên trái cà phê ở tỷ lệ bổ sung 0,5% dịch, hiệu suất thủy phân đạt 22,4% sau 24 giờ.
Enzyme pectinase được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lãnh vực khác nhau như sản xuất nước ép, rượu; ly trích dược chất; xử lý môi trường… Trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, enzyme pectinase giúp tăng hiệu quả sản xuất, chế biến của các sản phẩm nông sản như trà, cà phê, hồ tiêu… Nhiều chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzyme pectinase cao, điển hình trong số đó là vi khuẩn Bacillus 79. Quá trình tổng hợp pectinase đòi hỏi phải có cơ chất pectin trong môi trường nuôi cấy. Trong khi đó, trong vỏ và cùi các loại cây, hàm lượng chất này chiếm tỷ lệ khá cao. Nghiên cứu này nhằm tận dung nguồn phế liệu vỏ chanh dây giàu pectin để cảm ứng quá trình sinh tổng hợp pectinase của vi khuẩn Bacillus 79. Kết quả nghiên cứu giúp tận dụng nguồn vỏ trái cây chế biến nông sản và thực phẩm
Ngọc Trang
(Đọc toàn văn tại Trung tâm Thông tin và Thống kê KHCN)