Ảnh hưởng của enzyme xylanase đến quá trình thủy phân dịch xylan lõi ngô

Đường xylose là loại đường chức năng đang được tập trung nghiên cứu ở nhiều quốc gia trên thế giới, với các ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm như làm chất phụ gia thực phẩm, bổ sung vào các loại đồ uống dinh dưỡng, phòng chống một số bệnh (tiểu đường, mất ngủ, đường ruột,…) [2,4]. Xylose là thành phần chủ yếu của đường pentose - một trong hai nhóm đường chính thu được khi thủy phân hemicellulose trong nguyên liệu gỗ và các chất thải xơ nông nghiệp như rơm lúa mỳ, lúa nước, thân và lõi ngô [1,3]. Xylanase là một enzyme có khả năng thủy phân đường xylose với hiệu suất cao [6]. Hiện nay các nghiên cứu về ảnh hưởng của enzyme này đến quá trình thủy phân xylan còn rất mới mẻ và cấp thiết bởi vì nước ta là một nước nông nghiệp rất phong phú nguồn tài nguyên chất thải xơ, trong đó có lõi ngô. Chính vì vậy, nhóm tác giả Trần Thị Lý và Phạm Thị Vinh - Khoa CNSH – CNTP, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme xylanase đến quá trình thủy phân xylan từ lõi ngô nhằm thu được lượng đường xylose với hàm lượng cao nhất.    

Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme xylanase đến quá trình thủy phân dịch xylan từ lõi ngô nhóm tác giả tiến hành thu dịch xylan bằng phương pháp axit dinotro salicylic (DNS) [5]. Lõi ngô đã được nghiền nhỏ (0,1-0,5mm) được làm sạch bằng H₂SO₄ 0,75%, sau đó được đem đi xử lý bằng dung môi ở điều kiện: thời gian 90 phút, nhiệt độ 120^oC, tỷ lệ nguyên liệu / dung môi là 1/10. Tiến hành lọc lấy phần dịch và chỉnh về pH = 5 bằng Ca(OH)₂. Dịch thu được sau lọc chính là dịch xylan và có hàm lượng đường khử 31,24 mg/l. Để tăng lượng đường xylose thu được, bổ sung enzyme xylanase vào dịch xylan với nồng độ từ 10 µl  - 70 µl, dịch xylan sử dụng từ 5 g/lít – 25 g/lít, cho phản ứng xảy ra trong khoảng thời gian  từ 2 – 20 giờ, ở nhiệt độ 35 – 70⁰ C, pH từ 4 – 7. Kết thúc phản ứng, enzyme được bất hoạt bằng cách đun ở 100^oC trong 10 phút.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ enzyme xylanase ảnh hưởng đến hiệu quả thủy phân dịch xylan lõi ngô. Ở nồng độ enzyme là 40 µl, lượng đường đạt cao nhất đạt 72,43 mg/l. Nếu nồng độ dịch xylan tăng từ 5-20 g/lít thì tốc độ phản ứng tăng, sản phẩm tạo thành nhiều. Nhưng nếu tiếp tục tăng nồng độ dịch xylan thì lượng sản phẩm tạo ra sẽ không tăng lên nữa. Sử dụng nồng độ dịch xylan 20 g/lít thu được hàm lượng đường đạt giá trị cực đại là 71,22 mg/l. Khi tăng thời gian phản ứng từ 2 - 10 giờ và tăng nhiệt độ từ 35 - 45^oC thì tốc độ phản ứng tăng, lượng đường tạo ra nhiều. Nhưng khi tiếp tục tăng thời gian và nhiệt độ phản ứng thì lượng đường thu được lại giảm. Điều này có thể giải thích nếu tiếp tục tăng thời gian và nhiệt độ phản ứng thì enzyme sẽ mất hoạt tính [7]. Xét về hiệu quả kinh tế cho thấy thời gian phản ứng thích hợp là 8 giờ với lượng đường thu 72,2 mg/l và nhiệt độ thích hợp 45^oC (75,26 mg/l). Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân dịch xylan cho thấy: khi tăng pH từ 4,0- 4,5 thì hàm lượng đường tăng dần và lượng đường đạt lượng cao nhất ở pH 4,5 với giá trị 77,16 mg/l. Nhưng khi tăng pH từ  5 đến 7 thì hàm lượng đường bắt đầu giảm xuống. Kết quả này là do mỗi enzyme hoạt động trong một khoảng pH nhất định [7].

Như vậy, để thu được lượng đường xylose cao thì tiến hành thủy phân dịch xylan từ lỗi ngô ở được các điều kiện: Nhiệt độ 45^oC; thời gian 8 giờ; pH 4,5; nồng độ enzyme xylanase 40 µl; nồng độ dịch xylan 20g/lít. Dịch xylan ban đầu có hàm lượng đường khử là 31,24 mg/l và sau khi tiếp tục được xử lý bằng enzyme xylanase thì hàm lượng đường khử là 77,16 mg/l.

Tin bài: Trần Thị Lý

Đăng tin: Bùi Đình Lãm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Viện Công nghiệp Thực phẩm (2006). Nghiên cứu xây dựng công nghệ sản xuất đường Xylitol từ phụ phẩm và phế thải nông nghiệp để ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm.

2. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch (2008). Nghiên cứu công nghệ sản xuất Fructooligosaccharides làm thực phẩm chức năng.

3.  Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch (2009). Nghiên cứu công nghệ sản xuất đường xylose từ lõi ngô.

4. Dương Thanh Liêm (2010). Thực phẩm chức năng và sức khoẻ bền vững. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

5. Nguyễn Văn Mùi (2002). Thực hành hoá sinh. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

6. Trần Hữu Phong (2007). Nghiên cứu một số đặc điểm của xylanase thô và tinh sạch endo xylanase từ chủng Aspergillus Niger  ĐB 106. Đại học Sư phạm Hà Nội.

7. Đặng Thị Thu và CS (2004). Công nghệ enzyme. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.