Đặt vấn đề Peptide là những protein thường có cấu trúc đoạn ngắn khoảng từ hai đến vài chục amino acid nối với nhau, có khối lượng phân tử thường dưới 6. Mặc dù có cấu trúc nhỏ nhưng nhiều peptide có vai trò khá quan trọng trong hoạt động trao đổi chất của cơ thể. Nó có tác dụng trong cả y học, công nghệ thực phẩm và các ngành khác. Một trong những tác dụng quan trọng nhất của peptide là khả năng chống oxy hóa, ngăn ngừa tác hại của các gốc tự do sinh ra từ hoạt động trao đổi chất trong cơ thể.
Chất chống oxi hóa có thể có mặt trong các loại trái cây và rau quả, thảo dược, trứng, sữa. Tuy vậy, hàm lượng của chúng biến động rất khác nhau trong các loại thực phẩm và thường đi kèm với nhiều chất khác. Do vậy nhu cầu đặt ra là phải tạo ra một sản phẩm giàu các peptide loại này để có thể bổ sung một cách có kiểm soát với những đối tượng có nhu cầu. Qua tìm hiểu có thể thấy được bã men bia với hàm lượng protein dồi dào chính là một trong số các nguồn cung cấp peptide chống oxi hóa tiềm năng.
Ngày nay công nghệ sản xuất và thị trường tiêu thụ bia ngày càng phát triển, sản lượng bia được tạo ra với số lượng lớn, kéo theo lượng bã men bia thải ra cũng tăng. Ở Việt Nam, nấm men bia thu được từ các nhà máy bia rất lớn. Ước tính trung bình cứ 1000 lít bia thu được 1,5 kg nấm men khô, trong đó chứa khoảng 700g protein [19,2]. Năm 2005 sản lượng bia của cả nước đạt 1,5 tỷ lít, tương ứng với 18 triệu tấn sinh khối nấm men thải ra.
Đến năm 2010 sản lượng bia của cả nước đạt 2,5 tỷ lít và bã men thải ra là 30 triệu tấn [2]. Như vậy, lượng protein có chất lượng cao từ nấm men thải ra của quá trình sản xuất bia nếu tận dụng được là không nhỏ. Việc nghiên cứu chế biến và sử dụng nấm men còn rất ít và hiện nay ở Việt Nam có một nghịch lý là nấm men thải ra từ các nhà máy bia một phần nhỏ được bán cho các hộ chăn nuôi gia súc sử dụng làm thức ăn trực tiếp, còn lại được thải ra ngoài môi trường gây ô nhiễm môi trường. Xuất phát từ tình hình thực tế trên, để giảm bớt gánh nặng ô nhiễm cho môi trường đồng thời có thể nghiên cứu tạo ra một sản phẩm chức năng có ứng dụng n 2 cao chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu điều kiện thủy phân nấm men bia bằng protease thương phẩm thu peptide có hoạt tính chống oxi hóa”.
Mục tiêu nghiên cứu Tối ưu điều kiện thủy phân nấm men bia bằng protease thương phẩm thu peptide có hoạt tính chống oxi hóa. Tạo ra và thử nghiệm chế phẩm peptide có hoạt tính chống oxi hóa. Yêu cầu của đề tài - Xác định được tỷ lệ nấm men chết và chọn phuơng pháp phá tế bào phù hợp. - Nghiên cứu được quy trình thủy phân, tinh sạch protein bã nấm men thu một số peptide có hoạt tính chống oxi hóa.
- Xác định được hoạt tính chống oxi hóa của chế phẩm peptide chức năng. - Viết được sơ đồ quy trình công nghệ thủy phân nấm men bia bằng protease thương phẩm thu peptide có hoạt tính chống oxi hóa. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học Giúp sinh viên củng cố và hệ thống lại kiến thức đã học và nghiên cứu khoa học.
Biết được phương pháp nghiên cứu một số vấn đề khoa học, xử lý và phân tích số liệu, cách trình bày một bài báo cáo khoa học. Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần bổ sung cơ sở khoa học về peptide có hoạt tính chống oxi hóa từ nấm men bia, mở rộng ứng dụng thực phẩm chức năng nhằm cải thiện sức khỏe cho người tiêu dùng. Ý nghĩa thực tiễn Sau khi thu nhận được peptide có hoạt tính chống oxi hóa từ nấm men bia sẽ làm nền tảng nghiên cứu ứng dụng vào trong sản xuất thực phẩm chức năng ở quy mô lớn phục vụ nhu cầu thiết yếu của thị trường và người tiêu dùng. Cũng trên cơ sở đó giúp giảm ô nhiễm môi trường.
n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về nấm men bia 2. Tìm hiểu chung về bã men bia Nấm men bia là một phế phẩm của sản xuất, được nằm lại trong các thùng lên men, các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ [5]. Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt có nhiều ở vùng đất trồng nho và các nơi trồng hoa quả.
Nhiều loài nấm men có khả năng lên men rượu. Từ lâu người ta đã biết sử dụng nấm men để sản xuất rượu bia. Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng để sản xuất protein. Ngoài ra nấm men còn được sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh mì [11].
Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các amino acid, peptide), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành. Bã men bia chứa rất nhiều tế bào nấm men và trong tế bào nấm men lại chứa rất nhiều các chất dinh dưỡng có giá trị nổi bật như protein và vitamin nhóm B. Hàm lượng protein của nấm men dao động trong khoảng từ 40 - 60% vật chất khô tế bào [11].1: Nấm men Saccharomyces Cerevisiae n 4 Ngày nay công nghệ sản xuất và thị trường tiêu thụ bia ngày càng phát triển, sản lượng bia được tạo ra với số lượng lớn, kéo theo lượng bã men bia được thải ra ngày càng tăng, do đó nó sẽ là nguồn nguyên liệu lý tưởng được khai thác trong tương lai không xa.
Thành phần hóa học và dinh dưỡng của bã men bia Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm men phụ thuộc vào chủng giống, môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy.1: Thành phần của bã men bia (%) [5] Nước 75,0 Chất chứa nitơ 14,0 Lipid 0,75 Chất hòa tan không chứa nitơ 8,25 Tro 2,0 Bảng 2.2: Thành phần chất khô của bã men bia (%) [5] Protein ( Nx6,25) 51-58 Lipid 2,0-3,0 Glucide 9,0 Tro 8,1-9,1 Chất hòa tan không chứa nitơ 25-30 Nhiệt lượng tính bằng cal/g 4560-4840 Men bia có phức hợp có chứa rất nhiều vitamine nhóm B, vitamine E, vitamine H, acid panthonic, acid nicotinic (vitamine PP), biotin, inozit. Ngoài ra, trong men bia còn chứa glutathione điều chỉnh qua trình oxi hóa và khử hàng loạt các chất khác giúp cho việc bình thường hóa việc trao đổi chất trong cơ thể sống. Mặt khác nấm men bia giàu vitamin và glutathione hơn nấm men bánh mì [20]. Protein và các chất chứa nitơ khác chiếm 50 - 70% vật chất khô và nấm men bia, 90% tổng số nitơ nằm trong các protein, khoảng 10% tổng lượng nitơ có trong bia là các amino acid (lysine, tyrosine).
Trong tro của nấm men n 5 bia chứa khoảng 50% H3PO4, 30% K, còn lại là Ca, Mg và các chất khác. Mặt khác, trong chất hữu cơ của tế bào nấm men bia thì protein có giá trị nhất. Tính chất của protein nấm men bia gần giống như protein nguồn gốc động vật. Protein của nấm men bia chứa khoảng 20 acid amin, trong đó có đầy đủ các acid amin thiết yếu.
Tổng quan về peptide có hoạt tính chống oxi hóa 2. Khái niệm peptide Peptide là những protein thường có cấu trúc đoạn ngắn khoảng từ hai đến vài chục amino acid nối với nhau, có khối lượng phân tử thường dưới 6. Chúng có thể được tổng hợp trong tự nhiên hoặc được hình thành do thủy phân protein. Mặc dù có cấu trúc nhỏ nhưng nhiều peptide có vai trò khá quan trọng trong hoạt động trao đổi chất của cơ thể.
Quá trình tạo thành liên kết peptide Liên kết peptide (-CO-NH-) được tạo thành do phản ứng kết hợp giữa nhóm α-cacboxil của một amino acid này với nhóm α-amino của một amino acid khác, loại đi một phân tử nước (phản ứng ngưng tụ) [1]. Khi thủy phân đến cùng các peptide thì thu được hỗn hợp có từ 2 đến 50 phân tử α-amino acid. Vậy peptide là những hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc α-amino acid liên kết với nhau bằng các liên kết peptide. Peptide có vai trò quan trọng trong sự sống: Một số peptide là hoocmon điều hòa nội tiết, một số peptide là kháng sinh của vi sinh vật, peptide là cơ sở tạo nên protein.2: Sự tạo thành liên kết peptide 2.
Cách gọi tên và phân loại peptide Căn cứ vào số amino acid trong peptide để gọi tên của peptide và cách gọi tên các peptide theo gốc amino acid bằng cách đọc tên amino acid đầu n 6 tiên lần lượt đến amino acid cuối cùng. Trừ amino acid cuối cùng còn tất cả đuôi của các amino acid đều bị thay đổi bằng đuôi -yl [1].3: Cấu trúc của pentanpeptide seryl-glycyl-tyrosyl-alanyl-neucine Người ta cũng có thể dùng ký hiệu viết tắt 3 chữ hoặc 1 chữ theo thứ tự các amino acid để biểu thị thành phần và thứ tự các amino acid trong chuỗi ví dụ pentapeptide ở trên (Hình 2.3), có thể viết Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu hoặc SGYAL. Thông thường người ta viết amino acid đầu N tận cùng phía bên trái và amino acid đầu C tận cùng phía bên phải và cũng có thể ghi rõ đầu nào của chuỗi peptide là đầu N-tận cùng hay đầu C tận cùng và như vậy cũng pentapeptide ở trên có thể viết H2N-Leu hay Leu-COOH. Trong trường hợp có những amino acid ở đoạn nào trong chuỗi peptide chưa xác định được rõ người ta có thể để các amino acid đó trong ngoặc chẳng hạn Ala-Ser-Gly- (Ala, Leu, Val) [25].
Tính chất của peptide Peptide có tính chất hóa lý không khác nhiều so với amino acid vì đều chứa nhóm -NH2 và nhóm -COOH tự do. Sự sai khác chủ yếu là do bên R của gốc amino acid tham gia trong chuỗi peptide. Chính sự khác nhau giữa các mạch bên R, khác về số lượng và loại amino acid trong peptide làm cho điểm đẳng điện, khối lượng cũng khác nhau.