I. Quá trình lên men
Quá trình lên men là trọng tâm của nghiên cứu này, nhằm tối ưu hóa việc sản xuất axit gamma-aminobutyric (GABA) từ hạt bụp giấm bằng Lactobacillus plantarum. Nghiên cứu tập trung vào việc xác định các điều kiện lên men tối ưu, bao gồm pH, nhiệt độ, tỷ lệ giống cấy, và thời gian lên men. Kết quả cho thấy, pH ban đầu 5, nhiệt độ 35°C, tỷ lệ giống cấy 15%, và thời gian lên men 36 giờ là các thông số tối ưu. Quá trình lên men này không chỉ giúp tăng hiệu suất sản xuất GABA mà còn mở ra hướng ứng dụng mới trong công nghệ sinh học và thực phẩm lên men.
1.1. Điều kiện lên men tối ưu
Các điều kiện lên men tối ưu được xác định bao gồm pH ban đầu 5, nhiệt độ 35°C, tỷ lệ giống cấy 15%, và thời gian lên men 36 giờ. Những thông số này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc tăng hàm lượng GABA lên đến 19,86 mg/g nguyên liệu. Quá trình lên men trong điều kiện tối ưu không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất, phù hợp với quy mô công nghiệp.
II. Sinh tổng hợp GABA
Sinh tổng hợp GABA là quá trình chuyển hóa axit glutamic thành GABA thông qua enzyme glutamic acid decarboxylase (GAD). Nghiên cứu này sử dụng Lactobacillus plantarum để thực hiện quá trình này trên môi trường dịch hạt bụp giấm. Kết quả cho thấy, việc xử lý nguyên liệu với enzyme proteinase và bổ sung coenzyme PLP đã làm tăng hàm lượng GABA lần lượt 1,44 và 1,34 lần. Sinh tổng hợp GABA từ hạt bụp giấm không chỉ hiệu quả mà còn tận dụng được nguồn nguyên liệu tự nhiên, góp phần nâng cao giá trị kinh tế của cây bụp giấm.
2.1. Vai trò của enzyme và coenzyme
Enzyme proteinase và coenzyme PLP đóng vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp GABA. Việc xử lý nguyên liệu với proteinase ở nồng độ 4% (w/w) làm tăng hàm lượng GABA lên 1,44 lần. Bổ sung PLP ở hàm lượng 100 µg/ml cũng làm tăng GABA lên 1,34 lần. Những kết quả này khẳng định tầm quan trọng của các yếu tố hỗ trợ trong quá trình sinh học sản xuất GABA.
III. Ứng dụng công nghệ
Nghiên cứu này không chỉ dừng lại ở việc tối ưu hóa quá trình lên men và sinh tổng hợp GABA mà còn mở ra nhiều ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực thực phẩm lên men và chế phẩm sinh học. Việc sử dụng hạt bụp giấm làm nguyên liệu sản xuất GABA giúp giảm chi phí và tận dụng nguồn phế liệu nông nghiệp. Lactobacillus plantarum được chứng minh là có khả năng sản xuất GABA hiệu quả, mở ra tiềm năng ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm.
3.1. Tiềm năng trong thực phẩm chức năng
GABA được sản xuất từ hạt bụp giấm có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng hỗ trợ sức khỏe thần kinh. Nghiên cứu này đã chứng minh tính khả thi của việc sản xuất GABA với chi phí thấp, phù hợp với quy mô công nghiệp. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần nâng cao giá trị của cây bụp giấm trong nông nghiệp.
