Hoa sinh thuc pham - tài liệu công nghệ thực phẩm | Môn: Công nghệ lạnh thực phẩm | Trường: Học Viện nông nghiệp Việt Nam

Tóm tắt: Pectinase là nhóm enzym xúc tác quá trình phân giải các chất pectic.
Nó có ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực
phẩm để sản xuất và làm rượu vang và nước trái cây.
Mục đích của nghiên cứu này là phân lập, sàng lọc và xác định
đặc điểm của pectinase từ nấm phân lập từ các mẫu đất khác
nhau và đánh giá ứng dụng của nó trong việc làm sạch nước
trái cây. Các chủng nấm được phân lập và được sàng lọc chủ
yếu bằng cách sử dụng thạch dextrose khoai tây kết hợp 1%
citricpectin (PDA) và thứ hai sử dụng môi trường thạch sàng lọc
pectinase (PSAM) đối với vi sinh vật phân giải pectin. Enzym
được sản xuất bằng quá trình lên men ở trạng thái chìm và
được thử nghiệm bằng cách sử dụng axit dinitro salicylic
phương pháp (DNS). Từ 20 mẫu đất khác nhau, 55 chủng nấm
được sàng lọc chủ yếu và trong số đó, chỉ có 14 chủng được
sàng lọc lần thứ hai. Trong số 14, chỉ có bốn chủng cho thấy
hoạt tính phân giải pectin cao nhất. Trong số bốn chủng,
Aspergillus spp. Gm cho thấy sản xuất enzyme cao nhất trong
thời gian ủ 48 giờ, nồng độ cơ chất 1% và nhiệt độ 30 ◦C.
Kết quả đánh giá độ ổn định nhiệt cho thấy hoạt tính của
enzyme pectinase giảm 50% trong vòng 10 phút sau khi gia
nhiệt ở 60 ◦C. Nhiệt độ, pH và nồng độ cơ chất tối ưu cho hoạt
tính của enzym lần lượt là 30 ◦C (75,4 U/mL), 5,8 (72,3 U/mL) và 0,5% (112,0 U/mL).
Hơn nữa, năng suất của nước cam, tổng chất rắn hòa tan (TSS)
và độ trong (% độ truyền sáng) được tăng lên khi nồng độ của
pectinase tăng lên, cho thấy tiềm năng sử dụng của nó trong
nước trái cây. Nhìn chung, chủng Aspergillus spp. Gm được xác
định là một chủng mạnh cho pectinase sản xuất ở quy mô thương mại.
Từ khóa: pectinase; Aspergillus spp.; xét nghiệm DNS; phân
lập nấm; hoạt động phân giải pectin 1. Giới thiệu
Pectin là thành phần quan trọng của phiến giữa và thành tế bào
sơ cấp của tế bào bậc cao thực vật. Pectin là heteropolysacarit
có tính axit trọng lượng phân tử cao chủ yếu được tạo thành từ
α(1−4) gốc axit d-galacturonic được liên kết [1]. Ba nhóm
polysacarit pectic chính được công nhận, tất cả đều chứa axit d-
galacturonic ở mức độ lớn hơn hoặc thấp hơn. Chúng là
homogalacturonan (HG), rhamnogalacturonan I (RGI) và
rhamnogalacturonan II (RGII) [2–4].
Pectinase là một nhóm enzyme phân hủy chất pectic và được phân loại theo
cơ chế hoạt động của chúng. Ví dụ, các methylesterase loại bỏ
các nhóm methoxy khỏi nồng độ cao hoặc galacturan được este
hóa một phần. Polygalacturonase xúc tác quá trình thủy phân
các liên kết glycosid trong
thời trang ngẫu nhiên (endopolygalacturonase) hoặc từ đầu
không khử của homogalacturonan giải phóng dư lượng axit
galacturonic hoặc digalactunic (exopoly-glacturonase) [5,6].
enzyme phân giải pectin, hoặc pectinase, cũng được phân loại
theo phương thức hoạt động và cơ chất của chúng:
polygalacturonase, được phân loại phụ là endo-
polygalacturonase (EC 3.2.1.15) và exo-polygalacturonase (EC
3.2.1.67); lyase, được phân loại thành pectatelyase (EC 4.2.2.9
và EC. 4.2.2.2) hoặc ly giải pectin (EC 4.2.2.10); và pectin
methylesterase (EC 3.1.1.11). Khuyến nghị sử dụng kết hợp các
loại pectinase khác nhau, cùng với các enzyme khác như
cellulase và hemicellulase, vì nhiều enzyme có thể phân hủy
các phần khác nhau của polyme, dẫn đến trong sự phân hủy tối
đa của pectin trong các nguyên liệu thô khác nhau như trong
chế biến nước cam quýt [7,8].
Các nghiên cứu đã báo cáo rằng pectinase có nguồn gốc từ vi
sinh vật chiếm 25% lượng thực phẩm và công nghiệp toàn cầu.
Việc bán enzyme và thị trường của chúng đang tăng lên liên tục
[9]. Ngoài ra, các enzym bao gồm một thị trường toàn cầu được
thiết lập tốt dự kiến đạt 6,3 tỷ USD vào năm 2021 [7]. Vi sinh
vật bao gồm nấm là nguồn enzyme đầy hứa hẹn. Nấm tạo ra
nhiều enzym ngoại bào có chứa một hiệu ứng đặc biệt trong
việc phân hủy các chất hữu cơ. Chúng bao gồm các enzym phân giải pectin được
bài tiết để phá vỡ phiến giữa ở thực vật để nó có thể chèn sợi
nấm và chiết xuất chất dinh dưỡng từ thực vật [10,11]. Ngoài
nấm, enzyme phân giải pectin được sản xuất tự nhiên bởi nhiều
sinh vật khác như vi khuẩn, côn trùng, tuyến trùng và động vật
nguyên sinh [12]. Đối với thương mại
sản xuất pectinase, Aspergillus spp., Erwinia spp., Bacillus spp.,
và Penicillium spp. đã được sử dụng rộng rãi [9,13].
Pectinase có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp thực
phẩm. Những enzyme này rất hữu ích cho việc chiết xuất nước ép trái cây
và làm rõ rượu vang; nồng độ và quá trình lên men của trà, ca
cao và cà phê; chiết xuất dầu thực vật; chuẩn bị mứt và thạch;
và ngâm chua [14,15]. Hơn nữa, các enzyme này được sử dụng
trong giấy và các ngành công nghiệp bột giấy, tẩy trắng giấy,
tẩy rửa bông sinh học, tẩy rửa và tẩy nhờn thực vật
sợi, khai thác dầu, xử lý nước thải, phụ gia thức ăn gia cầm,
công nghệ tổng hợp protoplast, và sản xuất năng lượng sinh
học [10,15]. Sự phân hủy enzyme của các phân tử sinh học phụ
thuộc vào loại vi sinh vật, điều kiện lên men như pH, thời gian ủ
hoặc thời gian canh tác, carbon và nitơ nguồn, loại và nồng độ
cơ chất, nhiệt độ, khuấy và sử dụng các loại enzyme khác nhau
chế phẩm [16,17]. Ứng dụng các enzyme mới có tác dụng sinh
hóa, lý hóa mong muốn. Đặc điểm và sản xuất chi phí thấp
trong các quy trình thương mại luôn được coi là thiết yếu. Cân
nhắc tất cả các ưu điểm, mục tiêu của nghiên cứu này là (1) cô
lập và sàng lọc nấm sản xuất pectinase từ các mẫu đất, (2) để
tối ưu hóa các thông số khác nhau cho sản xuất enzyme tối đa
và đánh giá hoạt động của enzyme với các thông số khác nhau,