Chúng ta đều biết đến sự hiện diện của bromelain - một loại enzyme thủy phân protein - trong các thành phần của quả. Trong nghiên cứu, chúng tôi tìm hiểu về sự hình thành và phân bố enzyme bromelain trong các bộ phận của quả dứa Cayenne. Đây sẽ là cơ sở khoa học để xây dựng một quy trình thu nhận chế phẩm enzyme từ phế liệu của công nghiệp chế biến dứa một cách hiệu quả.

THỰC NGHIỆM

Nguyên liệuDứa Cayenne thu nhận tại Công ty cây trồng Thành

phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn từ 80 -150 ngày tuổi tính từ khi xử lý cây với đất đèn. Dứa Cayenne tại nông trường được xử lý bằng đất đèn vào khoảng tháng thứ 12 sau khi trồng. Sau thời gian 5 tháng kể từ ngày xử lý, dứa Cayenne này được thu hoạch và chuyển giao đến các nhà máy chế biến dứa.

Các phương pháp nghiên cứu, phân tích- Dứa thu nhận được chia thành các phần (thịt quả, vỏ

quả, lõi, cuống, chồi và lá). Sau đó xác định hàm lượng protein và hoạt tính protease ở từng phần.

- Xác định hàm lượng protein hòa tan bằng phương pháp Bradford.

- Xác định hoạt tính enzyme bromelain bằng phương pháp Anson cải tiến.

Hiện nay, trên thế giới, dứa là một loại cây trồng phổ biến. Mặt hàng dứa tươi chiếm vị trí đầu trong cơ

cấu sản phẩm quả tươi trên thị trường (trên 50%, theo số liệu của FAO 2004), trong đó phần lớn là dứa Cayenne. Ở Việt Nam, giống dứa được trồng chủ yếu là dứa Queen, dứa Cayenne mới được du nhập và trồng ở nước ta trong khoảng 10 năm trở lại đây. Sản lượng dứa hàng năm ở nước ta đạt khoảng 300 nghìn tấn. Cả nước cũng có đến 15 nhà máy chuyên về sản xuất các sản phẩm từ dứa Cayenne như dứa cắt khoanh đóng hộp, nước ép từ quả dứa đóng hộp, nước ép dứa cô đặc… Thực tế cho thấy lượng phế phẩm (lõi và vỏ dứa) luôn là một vấn đề đối với các nhà máy chế biến bởi cho đến nay chúng ta vẫn chưa có hướng xử lý thích hợp đối với lượng phế phẩm chiếm đến 2/3 tổng khối lượng nguyên liệu đầu vào này.

Khảo sát sự biến đổi HÀM LƯỢNG PROTEIN HÒA TAN và HOẠT TÍNH BROMELAIN trong quá trình phát triển của QUẢ DỨA CAYENNE

Hình 1. Dứa Cayenne ở độ tuổi 80 ngày và 110 ngày (tính từ ngày xử lý bằng đất đèn)

Khoa học & Ứng dụng28 Số 14-15 - 2011

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNSự biến động hàm lượng protein

hoa tan và hoạt tính bromelain trong quá trình phát triển của quả dứa Cayenne từ 80 ÷ 150 ngày tuổi

Qua đây, chúng tôi có nhận xét như sau:

Về hàm lượng protein hòa tan:Hàm lượng protein ở các bộ phận

của quả dứa (lá, chồi, cuống, thịt quả, vỏ) từ 80 ngày tuổi biến động theo xu hướng tăng dần và đạt giá trị cao nhất vào khoảng 120÷140 ngày tuổi (phụ lục 2). Trong quá trình phát triển, quả có sự tăng hoạt động biến dưỡng. Vì thế protein và các enzyme được tổng hợp nhiều để phục vụ cho các hoạt động biến dưỡng.

Hàm lượng protein giảm khi quả ở giai đoạn chín (140÷150 ngày tuổi).

Khảo sát sự biến đổi HÀM LƯỢNG PROTEIN HÒA TAN và HOẠT TÍNH BROMELAIN trong quá trình phát triển của QUẢ DỨA CAYENNE

ThS. Nguyễn Thị Cẩm Vi (*)

Hình 2. Các bộ phận của quả dứa Cayenne ở độ tuổi 110 ngày

LÁ CHỒI CUỐNG

THỊT VỎLÕI

Hình 3. Sự biến động hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính chung ở lá

Khoa học & Ứng dụng 29Số 14-15 - 2011

Hình 6. Sự biến động hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính bromelain ở lõi

Hình 7. Sự biến động hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính bromelain ở thịt quả

Hình 5. Sự biến động hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính bromelain ở cuống

đòi hỏi một lượng lớn enzyme với nhiều chức năng khác nhau. Kết quả thực nghiệm cũng cho thấy enzyme bromelain hiện diện trong quả dứa với hoạt tính khá cao.

Tóm lại:Sự biến động giữa hàm lượng

protein hòa tan và hoạt tính của enzyme bromelain trên 1g bộ phận quả dứa trong quá trình phát triển của quả là tuyến tính và thuận chiều.

Hoạt tính riêng của enzyme bromelain tăng khi hàm lượng protein hòa tan giảm. Hoạt tính riêng đạt giá trị cao nhất ở mẫu 140 ngày tuổi.

Hình 4. Sự biến động hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính bromelain ở chồi

Riêng lõi dứa có hàm lượng protein cao ở giai đoạn quả 80÷90 ngày tuổi và sau đó giảm dần theo ngày tuổi của quả. Trong giai đoạn này, lõi quả còn kéo dài ra thành cuống nên cần nhiều protein. Ở giai đoạn sau, sự kéo dài cuống giảm dần nên nhu cầu về hàm lượng protein ở lõi giảm theo.

Về hoạt tính chung (HTC):Hoạt tính của enzyme bromelain

tăng trong quá trình phát triển của quả và cao nhất ở quả 120÷140 ngày tuổi (phụ lục 3).

Hoạt tính của enzyme bromelain giảm khi quả ở giai đoạn chín.

Ở giai đoạn phát triển quả, chủ yếu tế bào gia tăng kích thước, tổng hợp các chất hữu cơ, quá trình này

Khoa học & Ứng dụng30 Số 14-15 - 2011

Laù4%

Choài9% Cuoáng

7%

Loõi14%

Thòt quaû52%

Voû14%

Laù6%

Choài10%

Cuoáng7%

Loõi11%

Thòt quaû47%

Voû19%

Hình 9. Sự phân bố tổng hàm lượng protein hòa tan ở các phần khác nhau của quả dứa Cayenne

Hình 10. Sự phân bố tổng hoạt tính của bromelain ở các phần khác nhau của quả dứa Cayenne

Hình 8. Sự biến động hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính bromelain ở vỏ quả

Dứa Queen được thu hoạch trong thời gian 110÷120 ngày từ ngày xử lý với đất đèn. Trong khi đó, dứa Cayenne được thu hoạch sau khoảng 5 tháng, tức là 150÷160 ngày kể từ ngày xử lý với đất đèn. Dứa Queen cũng có xu hướng tăng hoạt tính bromelain trong quá trình phát triển của quả, nhưng lượng enzyme tổng hợp được cao nhất ở 75 ngày tuổi (khoảng 1,5 tháng trước khi thu hoạch). So với dứa Queen, hoạt tính bromelain của dứa Cayenne đạt cao nhất tại thời điểm 130÷140 ngày tuổi (gần ngày thu hoạch). Điều này sẽ thuận lợi hơn cho việc tận dụng phế phẩm của công nghiệp chế biến dứa để thu nhận enzyme.

Sự phân bố hàm lượng protein hoa tan và hoạt tính bromelain trong các bộ phận của quả dứa Cayenne

Tổng hàm lượng protein hòa tan:Khi quả trưởng thành thì sự phân bố tổng lượng protein ở

các phần khác nhau của quả được minh họa ở hình 9.Kết quả cho thấy tổng lượng protein cao nhất ở thịt quả

(51,3%) và thấp nhất ở lá (3,9%).

Tổng hoạt tính bromelain: Khi quả trưởng thành, sự phân bố tổng hoạt tính (THT)

của enzyme bromelain ở các phần khác nhau của quả được minh họa ở hình 10.

Tổng hoạt tính của enzyme bromelain cao nhất ở thịt quả (46,7%) và thấp nhất ở lá (6,1%).

KẾT LUẬN Có sự hiện diện của enzyme bromelain với hoạt tính

protease trong tất cả các bộ phận của quả trong suốt quá trình phát triển của quả từ 80÷150 ngày tuổi.

So sánh với kết quả nghiên cứu về dứa Queen, sự phân bố hàm lượng protein hòa tan và hoạt tính enzyme bromelain trong các bộ phận của quả dứa Queen và dứa Cayenne là tương tự nhau: hoạt tính chung và hàm lượng protein giảm

dần theo thứ tự thịt quả, vỏ quả, lõi, chồi, cuống và lá. Tuy nhiên, chúng có sự khác nhau về tỷ lệ. Ở dứa Cayenne, hoạt tính chung ở thịt quả chiếm 47%, vỏ 19%, lõi 11%. Ở dứa Queen, hoạt tính chung ở thịt quả chiếm đến 61%, vỏ 16% và lõi chỉ chiếm 2%. Như vậy, trong trường hợp của dứa Queen, bromelain có mặt chủ yếu ở thịt quả.

Do đó để thu nhận enzyme bromelain, đối với dứa Queen nên sử dụng nguyên liệu thịt quả ở thời điểm 75 ngày tuổi. Đối với dứa Cayenne, chúng ta có thể tận dụng nguồn phế liệu của công nghiệp chế biến dứa vì bromelain chiếm tỷ lệ khá cao ở phần vỏ và lõi lúc dứa được 130 – 140 ngày tuổi (đạt độ chín cho việc chế biến). Vì thế việc thu nhận enzyme bromelain từ dứa Cayenne có tính kinh tế hơn so với dứa Queen vừa có thể góp phần bảo vệ môi trường

(*): GV Khoa Khoa học ứng dụng – Trường ĐH Tôn Đức Thắng

TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Tô Kim Anh, Phạm Thu Thủy, Nguyễn Xuân Sâm (2002), Công nghệ enzym, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2. Lâm Thị Kim Châu, Văn Đức Chín, Ngô Đại Nghiệp (2004), Thực tập lớn sinh hóa, NXB Đại học Quốc gia TP. HCM3. Alan Wiseman (2000), Handbook of enzyme biotechnology, 3rd edition, Ellis Horwood4. Rodney F. Boyer (1993), Modern experimental biochemistry, The Benjamin/Cummings Publishing Company Inc.

Khoa học & Ứng dụng 31Số 14-15 - 2011