Nghiên cứu thu nhận enzyme bromelain thô từ chồi ngọn dứa (Ananas comosus)

An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

NGHIÊN CỨU THU NHẬN ENZYME BROMELAIN THÔ TỪ CHỒI NGỌN DỨA
(ANANAS COMOSUS)
Nguyễn Phú Thọ1
Trường Đại học An Giang

1

Thông tin chung:
Ngày nhận bài: 31/08/2017
Ngày nhận kết quả bình duyệt:
07/06/2018
Ngày chấp nhận đăng:
08/2018
Title:
A study of the extraction of
crude bromelain from the
pineapple bud (Ananas
comosus)
Keywords:
Acetone precipitation,
bromelain, drying
precipitation, pineapple bud
(Ananas comosus)
Từ khóa:
Chồi dứa (Ananas comosus),
bromelain, kết tủa acetone,
sấy khô kết tủa

ABSTRACT

This paper presents the study of the extraction of crude bromelain from the
pineapple bud. The project objectives were the establishment of the simple
bromelain production procedure which based on studies of (a) Appropriate
extraction conditions of bromelain from pineapple bud; (b) The effects of
precipitants on bromelain activity; (c) Appropriate temperature of drying;
(d) Applying extracted bromelain to hydrolysis of Tra fish by-product. The
results showed that the appropriate ratio between pineapple bud and
distilled water was 1:3. The best precipitant was acetone with the ratio
between pineapple bud and acetone = 1:1. The optimum drying temperature
was 45 oC within 4 hours. This bromelain product had the hydrolysis
property higher than the commercial one (Sigma - Aldrich).

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu thu nhận enzyme bromelain thô từ chồi dứa được thực
hiện nhằm mục tiêu nghiên cứu quy trình sản xuất bột bromelain đơn giản và
rẻ tiền dựa trên các nghiên cứu: (a) Điều kiện trích ly bromelain từ chồi
ngọn dứa; (b) Ảnh hưởng của các tác nhân tủa đến bromelain; (c) Nhiệt độ
sấy khô kết tủa bromelain; (d) Thử khả năng thủy phân phụ phẩm cá tra giữa
bromelain sản phẩm và bromelain thương mại.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, nước là dung môi thích hợp để trích ly
bromelain từ chồi ngọn dứa với tỷ lệ chồi ngọn:nước là 1:3. Acetone cho
hiệu quả tủa bromelain chồi ngọn tốt nhất. Tỷ lệ dịch trích enzyme:acetone
là 1:1. Nhiệt độ sấy khô kết tủa tối ưu là 45 oC, thời gian sấy 4 giờ.
Bromelain sản phẩm thu được có khả năng thủy phân phụ phẩm cá tra. Khả
năng thủy phân của bromelain sản phẩm thí nghiệm cao hơn bromelain
thương mại (Sigma - Aldrich).

1. GIỚI THIỆU

ứng dụng rộng rãi trong y học và chế biến thực

phẩm.

Bromelain là một loại enzyme thủy phân đạm
(proteinase) được tìm thấy trong toàn bộ cây
dứa cũng như trong các phế phụ phẩm của dứa
(Ananas comosus), đây là một enzyme được

Trong ngành công nghệ chế biến dứa sẽ có các
phế phẩm như lõi, chồi, vỏ và lá. Phần phế
phẩm này chiếm một tỷ lệ lớn của lượng dứa
nguyên liệu đưa vào chế biến, khoảng 70%

84


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

2.2.2 Ảnh hưởng của tác nhân tủa lên hoạt
tính bromelain

(Nguyễn Bá Mùi, 2005). Tuy nhiên ở Việt
Nam, một nước nhiệt đới có sản lượng dứa lớn,
việc tách bromelain từ phế phụ phẩm tạo chế
phẩm thương mại ứng dụng trong công nghiệp
chưa nhiều. Ở các nông trường trồng dứa, cây
và lá dứa bị bỏ khô trên đất hoặc được vùi làm
phân bón. Ở các nhà máy chế biến rau quả,
phần lớn phụ phẩm dứa được đưa ra bãi rác gây
ô nhiễm môi trường.

Bromelain được trích ly từ chồi ngọn bằng
nước cất với tỷ lệ chồi ngọn:nước thích hợp.
Sau đó ly tâm ở 13.000 vòng/phút, trong 10
phút, 4 oC. Lấy dịch trích enzyme ở phía trên
đem tủa với các tác nhân: acetone (với tỷ lệ
dịch trích enzyme:acetone lần lượt là 1/1, 1/2,
1/3 và 1/4); ethanol 960 (với tỷ lệ dịch
trong:ethanol lần lượt là 1/4, 1/5, 1/6 và 1/7);
(NH4)2SO4 (30%, 40%, 50% và 60%). Kết thúc
quá trình tủa tiến hành ly tâm ở 13.000
vòng/phút, trong 10 phút, 4 oC. Thực hiện đo
hoạt tính trước và sau khi tủa.

Xuất phát từ tình hình thực tế trên đề tài
“Nghiên cứu thu nhận enzyme bromelain thô từ
chồi dứa (Ananas comosus)” được thực hiện
nhằm bước đầu xây dựng quy trình thu nhận
bromelain thô từ chồi dứa góp phần đáp ứng
được nhu cầu sử dụng enzyme; làm tăng giá trị
kinh tế của cây dứa. Mặt khác, đề tài còn góp
phần giải quyết được một phần nguồn phụ
phẩm từ công nghiệp chế biến dứa.

2.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính
bromelain trong quá trình sấy
Bromelain được trích ly từ chồi ngọn bằng
nước cất với tỷ lệ chồi ngọn:nước là 10 g:30
ml. Dịch trích enzyme được tủa bằng acetone
với tỷ lệ dịch trích enzyme:acetone là 1:1. Kết
thúc quá trình tủa ly tâm ở 13.000 vòng/phút,

trong 10 phút, 4 oC để thu lấy tủa. Trải kết tủa
thật mỏng trên khai nhựa, sấy đối lưu tự nhiên
bằng tủ sấy Memmert UNB500 ở nhiệt độ 45
oC, 55 oC, 65 oC và để khô tự nhiên ở nhiệt độ
phòng 30 oC. Cứ sau 2 giờ lấy mẫu một lần ở
mỗi nhiệt độ sấy tương ứng để xác định hoạt
tính.

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Mẫu nghiên cứu
Nguyên liệu: Phụ phẩm chồi dứa được chọn là
chồi ngọn thu tại các chợ trên địa bàn thành phố
Long Xuyên.
Hóa chất: Coomasie Brillant Blue G250
(Merck), L-Cystein (Merck), Casein (Trung
Quốc), Tyrosin (Merck), Tricloroacetic acid
(Trung Quốc), EDTA, NaH2PO4 và Na2HPO4
(Trung Quốc) để pha dung dịch đệm phosphat
có pH = 7, H3PO4, …

2.2.4 So sánh khả năng thủy phân phụ phẩm
cá tra giữa sản phẩm bromelain thí
nghiệm và bromelain thương mại
Phụ phẩm cá tra gồm đầu, xương, bụng được
nghiền nhuyễn và tách béo. Bổ sung enzyme
bromelain trong nghiên cứu và bromelain
thương mại với nồng độ 0,1%. Tiến hành thủy
phân trên bếp cách thủy ở nhiệt độ 37 oC. Mẫu
đối chứng không bổ sung enzyme. Khối lượng
cho mỗi mẫu thủy phân là 1 kg phụ phẩm. Khi

thủy phân xong, chiết lấy dịch thủy phân và
nâng nhiệt độ lên 100 °C trong 15 phút để vô
hoạt enzyme. Sau đó dịch thủy phân được lọc
và phân tích hàm lượng đạm amin.

2.2 Nội dung nghiên cứu
2.2.1 Trích ly bromelain từ chồi ngọn dứa
Chồi ngọn dứa sau khi loại hết lá, rửa sạch,
nghiền nhuyễn và được ly trích bằng hai loại
dung dịch: nước cất; đệm phostphat 50 mM,
pH=7. Nước cất hoặc đệm được cho lần lượt
vào các cốc chứa 10 g chồi ngọn đã nghiền
nhuyễn với thể tích khác nhau 20 ml, 30 ml, 40
ml và 50 ml. Khuấy đều trên máy khuấy từ
trong 15 phút. Sau đó ly tâm ở 13.000
vòng/phút, trong 10 phút, 4 oC. Bỏ cặn, lấy dịch
enzyme trong bên trên để xác định hoạt tính
bromelain.

2.3 Phương pháp phân tích
2.3.1 Xác định hàm lượng protein
Hàm lượng protein được xác định theo phương
pháp Bradfrod (1996). Nồng độ protein được
xác định sau khi cho tác dụng với Coomassie
Brilliant Blue (CBB) G250. Chất này kết hợp

85


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

với protein trong điều kiện axít tạo nên phức
màu xanh tím hấp thu ánh sáng ở bước sóng
595 nm. Độ hấp thu tỷ lệ thuận với hàm lượng
protein trong dung dịch. Dựng đường chuẩn
hàm lượng protein, dựa vào đường chuẩn suy ra
nồng độ protein trong mẫu. Protein thu hồi bằng
protein sau khi tủa chia cho protein trước khi
tủa nhân với 100.

10 phút. Dung dịch được đo độ hấp thụ ánh
sáng ở 275 nm.
Một đơn vị hoạt tính của papain (Tyrosin Unit
(TU) là lượng enzyme cần thiết để thủy phân
casein cho ra 1 µg tyrosine trong 1 phút ở 37
oC, pH =7,5.
Hoạt tính đặc hiệu là số đơn vị hoạt tính của
enzyme trên 1 mg protein (U/mg). Hoạt tính thu
hồi bằng hoạt tính bromelain sau khi tủa chia
cho hoạt tính bromelain trước khi tủa nhân với
100.

2.3.2 Xác định họat tính papain
Hoạt tính enzyme papain được xác định dựa
theo phương pháp Kunitz (1917) cải tiến, sử
dụng casein làm cơ chất thủy phân và đã được
điều chỉnh để có thể thực hiện trong ống
eppendorf. Cho vào các ống eppendorf 600 µl
1% (w/v) casein + 40 µl Cystein 20 mM + 140
µl đệm phosphat (pH = 7,5) + 20 µl enzyme.

Ống đối chứng bất hoạt enzyme bằng TCA
15%. Ủ lắc 10 phút, 37 oC. Ly tâm 13.000 rpm,

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Từ 10 kg chồi ngọn sau khi làm sạch lá gai thu
được 2 kg chồi. Rửa sạch, nghiền và trích ly
được 4 L dịch chiết enzyme bromelain. Hàm
lượng protein và hoạt tính của dịch trích thô đã
được xác định ở Bảng 1.

Bảng 1. Thành phần protein và hoạt tính bromelain trong chồi dứa

Chồi ngọn
chưa xử lý
(kg)
10

Chồi ngọn
sau khi xử lý
(kg)
2

Thể tích
(lít)

Protein
(mg/ml)

Hoạt tính
(U/ml)

Hoạt tính đặc hiệu
(U/mg)

4

1,06

4,62

4,36

Kết quả ảnh hưởng của loại dung dịch trích ly
và tỷ lệ trích ly bromelain chồi ngọn dứa đến
hàm lượng protein tổng và hoạt tính đặc hiệu
của bromelain được trình bày ở Bảng 2.

Kết quả này giống với Lại Thị Ngọc Hà (2009),
hoạt lực protease trong chồi ngọn và vỏ quả là
cao nhất. Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Tô Kim
Anh, Phạm Thu Thủy và Nguyễn Thị Xuân
Sâm (2005) khẳng định, bromelain thu nhận
chủ yếu từ chồi và vỏ dứa. Đinh Thị Tình
(2007) đã khảo sát hoạt lực protease trong các
phần của quả dứa cũng cho kết quả tương tự.
Như vậy, chồi ngọn là phần phụ phẩm có thể
dùng để tách protease.

Kết quả Bảng 2 cho thấy, hàm lượng protein
khác biệt không có ý nghĩa ở các nghiệm thức

khác nhau. Hàm lượng protein thu được cao
nhất là 1,82 mg/ml khi ly trích bằng nước với tỷ
lệ 1/5 nhưng hoạt tính đặc hiệu thu được là thấp
nhất (2,04 U/mg). Tương tự, hoạt tính đặc hiệu
cũng khá thấp (2,27 U/mg) khi ly trích bằng
đệm ở tỷ lệ 1/5. Điều này cho thấy ở hàm lượng
nước cao enzyme dễ dàng bị mất hoạt tính.

3.1 Ảnh hưởng của dung dịch trích và tỷ lệ
trích ly đến bromelain chồi dứa

86


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93
Bảng 2. Ảnh hưởng của dung dịch trích ly và tỷ lệ trích ly đến lượng protein và hoạt tính đặc hiệu của
bromelain

Dung dịch trích ly

Đệm

Nước

Tỷ lệ
Chồi:dung môi

Protein tổng
(mg)

Hoạt tính
đặc hiệu (U/mg)

1/2

1,33ab

3,21a

1/3

1,25ab

3,43a

1/4

1,61ab

2,84abc

1/5

1,52ab

2,27bc

1/2

1,18ab

2,06bc

1/3

1,15b

3,54a

1/4

1,70ab

2,89ab

1/5

1,82a

2,04c

Ghi chú: Các giá trị trung bình được theo sau cùng một ký tự trong cùng một cột thì khác biệt không có ý nghĩa
thống kê ở mức ý nghĩa 5%.

Hoạt tính đặc hiệu của bromelain (Bảng 2) khi
ly trích ở tỷ lệ 1/3 bằng đệm là 3,43 U/mg và
bằng nước là 3,54 U/mg cao hơn so với các
nghiệm thức còn lại. Như vậy cho thấy, tỷ lệ
1/3 thích hợp cho việc trích ly bromelain từ
chồi ngọn dứa.

kết thí nghiệm với kết quả nghiên cứu này ta
thấy nước là dung môi rẻ tiền có thể sử dụng để
trích ly enzyme nhóm thiol protease.
3.2 Kết quả ảnh hưởng của tác nhân tủa
đến hoạt tính bromelain
Độ hòa tan của enzyme phụ thuộc vào sự tương
tác của các nhóm tích điện trong phân tử
enzyme với các phân tử nước. Sự tương tác đó
(còn gọi là sự hydrate hóa) sẽ bị giảm xuống
khi thêm vào dung dịch protein enzyme các
dung môi hữu cơ hoặc các muối trung tính.

Tóm lại, tỷ lệ ly trích bromelain từ chồi dứa
thích hợp là 1/3. Theo kết quả nghiên cứu của
Nguyễn Phú Thọ và Dương Thị Hương Giang
(2011) thì tỷ lệ trích ly papain (enzyme cùng
nhóm với bromelain) từ nhựa đu đủ thích hợp
nhất là nhựa:nước: 0,1:2 g/ml. Như vậy so sánh

Hình 1. Dịch trích chồi dứa trước và sau khi tủa

87


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

Dung môi hữu cơ thường dùng là ethanol,
isopropanol, acetone hoặc hỗn hợp các loại
rượu. Mỗi loại dung môi khác nhau sẽ có ảnh

hưởng khác nhau đến hoạt tính enzyme trong
quá trình kết tủa. Tương tự, trong cùng một loại
dung môi (hay tác nhân tủa) thì nồng độ dung
môi khác nhau cũng có ảnh hưởng khác nhau
đến hoạt lực của enzyme. Theo Mariela, Bruno,
Pardo, Caffini và López (2002), khi tủa
bromelain quả với acetone, protein thu hồi đạt

90%, hoạt tính thu hồi là 94%. Ngược lại, khi
tủa với ethanol protein thu hồi giảm còn 75%
và hoạt tính thu hồi là 88%. Điều này cho thấy,
tác nhân tủa khác nhau sẽ có ảnh hưởng khác
nhau đến hoạt tính của enzyme sau tủa.
Đề tài đã khảo sát ảnh hưởng của ba loại tác
nhân tủa là ethanol, acetone và ammonium
sulfate ở các nồng độ khác nhau. Kết quả thí
nghiệm được trình bày ở Bảng 3.

Bảng 3. Ảnh hưởng của tác nhân tủa đến hoạt tính và protein thu hồi của enzyme bromelain chồi

Tỷ lệ tủa

Protein
thu hồi (%)

Hoạt tính
thu hồi (%)

Hoạt tính
đặc hiệu (U/mg)

Enzyme:ethanol:1:4

32,58b

36,96de

5,61e

Enzyme:ethanol:1:5

38,48a

55,32ab

7,04de

Enzyme:ethanol:1:6

38,98a

66,62a

8,38d

Enzyme:ethanol:1:7

36,52a

43,08cde

5,78e

Enzyme:acetone:1:1

12,40f

50,14bc

19,66a

Enzyme:acetone:1:2

15,85ef

33,19e

11,00c

Enzyme:acetone:1:3

19,29cde

48,73bcd

12,28bc

Enzyme:acetone:1:4

15,85ef

43,55bcde

13,55b

Ammonium sulfate (30%)

17,25de

6,97f

1,97f

Ammonium sulfate (40%)

19,71cd

10,03f

2,49f

Ammonium sulfate (50%)

21,61c

14,36f

3,26f

Ammonium sulfate (60%)

19,78cd

12,48f

3,09f

Ghi chú: Các giá trị trung bình được theo sau cùng một ký tự trong cùng một cột thì không khác biệt về mặt thống kê
ở mức ý nghĩa 5%.

Đối với tác nhân tủa là ethanol, kết quả ở Bảng
3 cho thấy, protein thu hồi thấp nhất ở tỷ lệ
enzyme:ethanol là 1/4 (32,58%). Phần trăm
protein thu hồi cao nhất là 38,48% và 38,98%
tương ứng với tỷ lệ dịch trích enzyme:ethanol là
1/5 và 1/6. Tuy nhiên, với tỷ lệ enzyme:ethanol
là 1/7 thì phần trăm thu hồi protein lại giảm
(36,52%) nhưng khác biệt này không có ý nghĩa
thống kê so với tỷ lệ 1/5 và 1/6.

phần trăm hoạt tính thu hồi có thể đạt xấp xỉ
90% (Lopes và cs., 2009). Đối với hoạt tính thu
hồi, ở tỷ lệ enzyme:ethanol là 1/4 thì hoạt tính
thu hồi thấp nhất (36,96%). Phần trăm hoạt tính
thu hồi tăng lên 55,32% ở tỷ lệ 1/5. Khi tỷ lệ
enzyme:ethanol là 1/6, hoạt tính thu hồi tăng
lên 66,62%. Tuy nhiên không có sự khác biệt ý
nghĩa 5% về hoạt tính thu hồi giữa 2 tỷ lệ 1/5
và 1/6. Hoạt tính thu hồi lại giảm còn 43,08% ở
tỷ lệ 1/7. Theo Lại Thị Ngọc Hà (2009), hàm

lượng protein và hoạt tính thu hồi cũng tăng lên
khi nồng độ ethanol trong thể tích hỗn hợp tăng

Trong chiết xuất enzyme, phần trăm hoạt tính
thu hồi thường dùng để đánh giá sự hiệu quả
của phương pháp. Ở điều kiện tinh sạch tối ưu

88


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

và sau đó lại giảm khi nồng độ ethanol tăng
vượt quá.

sulfate tăng từ 30% đến 50% thì phần trăm thu
hồi protein cũng tăng. Ở 30%, lượng protein thu
hồi đạt 17,25% và ở 50% ammonium sulfate
bão hòa tăng đến 21,61%, sau đó giảm ở các
nồng độ ammonium sulfate bão hòa cao hơn thể
hiện qua lượng protein còn (19,78% thu hồi).
Theo Bảng 3 thì ở nồng độ 50% ammonium
sulfate bão hòa có phần trăm hoạt tính thu hồi
đạt cao nhất 14,36% nhưng khác biệt không có
ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức còn
lại. Khi nồng độ ammonium sulfate bão hòa
tăng lên 60% thì hoạt tính đặc hiệu và hoạt tính
thu hồi có xu hướng giảm. Như vậy có thể thấy
với nồng độ ammonium sulfate 50% bão hòa thì
các protein trong dung dịch đều được kết tủa

với hàm lượng và hoạt tính thu hồi enzyme cao
nhất. Kết quả này không khớp với nghiên cứu
của Nguyễn Văn Thành và cs. (2013) khi nồng
độ ammonium sulfate 70% thì hoạt tính thu hồi
bromelain trong thân dứa là cao nhất. Ở nồng
độ muối cao hơn 70% bão hòa, lực điện tích
tăng lên, số lượng ion kết hợp với protein
nhiều, lực tĩnh điện được tạo thành sẽ làm cho
phân tử protein bị xoáy, vặn và dẫn đến sự biến
tính (Nguyễn Đình Huyên, Hà Ái Quốc, Lâm
Thị Kim Châu, Lê Thị Thanh Mai, 1994).

Hoạt tính đặc hiệu thể hiện độ tinh sạch của
enzyme, hoạt tính đặc hiệu càng cao enzyme
càng tinh sạch. Kết quả Bảng 3 cho thấy, khi
nồng độ ethanol tăng thì hoạt tính đặc hiệu thu
được sau tủa cũng tăng, nhưng khi nồng độ
ethanol vượt quá cao thì hoạt tính lại giảm.
Hoạt tính đặc hiệu thấp nhất ở tỷ lệ
enzyme:ethanol là 1/4 (5,61 U/mg) và cao nhất
ở tỷ lệ 1/6 (8,38 U/mg). Khi nồng độ ethanol
tăng lên (tỷ lệ 1/7) thì hoạt tính đặc hiệu lại
giảm (5,78 U/mg). Khi nồng độ ethanol quá cao
thì lực tương tác tĩnh điện tăng lên, kết quả làm
cho các phân tử enzyme bị vặn uốn gây ảnh
hưởng đến hoạt tính. So sánh giữa các nghiệm
thức khảo sát có thể thấy tỉ lệ tủa
enzyme:ethanol 1:6 là tối ưu nhất. Tỷ lệ 1/6
tương đương với nồng độ ethanol khoảng 82%.
Kết quả này trùng khớp với Lại Ngọc Hà

(2009) kết tủa bromelain chồi bằng cồn ở nồng
độ 80% là tốt nhất.
Đối với tác nhân tủa là acetone, kết quả thí
nghiệm cho thấy, phần trăm protein thu hồi thấp
nhất là 12,40% tương ứng với tỷ lệ
enzyme:acetone là 1:1. Ở tỷ lệ enzyme:acetone
là 1/2 phần trăm protein thu hồi là 15,85% và
tăng lên 19,29% ở tỷ lệ 1/3. Tuy nhiên, phần
trăm thu hồi protein lại giảm xuống còn 15,85%
với tỷ lệ enzyme:acetone là 1/4. Ở nồng độ
acetone quá cao, protein bị biến tính không
thuận nghịch và không thể hòa tan trở lại trong
nước hay dung dịch đệm sau khi kết tủa.

Theo kết quả của Nguyễn Đình Huyên và cs.
(1994), khi kết tủa bromelain trái bằng
ammonium sulfate ở các nồng độ từ 30% đến
100% cũng đã kết luận nồng độ 70%
ammonium sulfate cho hiệu suất thu hồi hoạt
tính cao nhất. Dương Thị Hương Giang và cs.
(2002) đã nghiên cứu đánh giá các phương
pháp trích ly bromelain từ nước khóm thô bằng
acetone và ammonium sulfate đã kết luận rằng,
phương pháp trích ly bromelain bằng
ammonium sulfate theo tỷ lệ 70% bão hòa thu
nhận bromelain thô cho hiệu suất thu hồi khá
cao 92% so với hoạt tính ban đầu. Như vậy cho
thấy có sự khác biệt trong cấu trúc giữa
bromelain trong thân, nước khóm và chồi ngọn.

Ở tỷ lệ enzyme:acetone là 1/1 kết tủa thu được
có hoạt tính đặc hiệu cao và khác biệt so với
các mẫu còn lại. Tuy hiệu suất thu hồi protein
thấp nhưng hoạt tính thu hồi và hoạt tính đặc
hiệu cao chứng tỏ enzyme khá sạch. Theo kết
quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Thanh Trúc
(2010), tỷ lệ enzyme:acetone là 1/1 cũng cho
hiệu quả tủa tốt nhất ở bromelain thân dứa.

Tóm lại, khi so sánh giữa các tác nhân tủa thì
hoạt tính đặc hiệu của các mẫu tủa bằng

Đối với tác nhân tủa là ammonium sulfate, kết
quả thí nghiệm cho thấy, khi lượng ammonium

89


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

ammonium sulfate là thấp hơn so với các tác
nhân tủa khác. Điều này cho thấy, ammonium
sulfate không cho hiệu quả tủa bromelain chồi
tốt vì kết tủa chứa nhiều protein tạp. Đối với
phương pháp tủa bằng acetone tỷ lệ 1/1 hoạt
tính đặc hiệu của bromelain thu được cao nhất
là 19,66 U/mg gấp 2 lần so với mẫu tủa bằng
ethanol tỷ lệ 1/6 (8,38 U/mg) và gấp 6 lần so
với mẫu tủa bằng ammonium sulfate 50% (3,26
U/mg). Với ethanol tỉ lệ 1:6, tăng thu hồi

protein 3 lần, tăng hoạt tính thu hồi phần trăm
cao hơn so với aceton nhưng hoạt tính đặc hiệu
thấp hơn chứng tỏ trong thành phần kết tủa
ngoài bromelain còn có nhiều protein tạp. Như
vậy, acetone là dung môi thích hợp để tinh sạch
sơ bộ bromelain chồi, mặc dù protein thu hồi

tương đối thấp (khoảng 12,4%), nhưng hoạt
tính đặc hiệu rất cao cho thấy về mức độ tinh
sạch cũng tốt hơn nhiều so với hai tác nhân tủa
còn lại.
3.3 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đến
hoạt tính bromelain trong quá trình sấy
khô kết tủa
Nhiệt độ sấy và thời gian sấy là hai yếu tố quan
trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của chế phẩm
enzyme. Sấy ở nhiệt độ cao có thể làm mất hoạt
tính của enzyme do protein bị biến tính. Tuy
nhiên, khi sấy ở nhiệt độ thấp thì thời gian sấy
kéo dài và trong thời gian này với sự hiện diện
của ẩm độ cao thì sự tự phân của các protease
sẽ diễn ra làm enzyme bị mất hoạt tính.

Bảng 4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính đặc hiệu của enzyme bromelain qua quá trình sấy

Hoạt tính đặc hiệu (U/mg)
Nhiệt độ (oC)
2
Phòng (30 oC)

Trung bình

Thời gian (giờ)
4

6

14,48a x

14,15c

x

8,08 b

y

12,24

45

15,47a

x

13,71bc

x

10,18b

y

13,12

55

15,64a

x

11,98b

y

8,36b

z

12,00

65

14,34a

x

3,13a

0,00a

z

5,82

Trung bình

14,99

y

10,74

6,65

Ghi chú: Các kí tự từ a – b so sánh các trung bình trong cùng một cột, các kí tự từ x – z so sánh các trung bình trong
cùng một hàng. Các kí tự giống nhau không khác biệt về mặt thống kê ở mức ý nghĩa 5%.

Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian
đến hoạt tính của bromelain trong quá trình sấy
kết tủa được thể hiện trong Bảng 4. Kết quả
Bảng 4 cho thấy, thời gian sấy càng kéo dài thì
hoạt tính bromelain càng giảm.

gian đặc biệt là sau 6 giờ sấy, do đó không thể
làm khô tủa bromelain chồi ở nhiệt độ phòng.
Ở nhiệt độ 45 °C, hoạt tính bromelain ở 2 giờ
sấy là 15,47 U/mg và giảm còn 13,71 U/mg sau
4 giờ sấy. Tuy nhiên khác biệt này không có ý
nghĩa thống kê. Sau 6 giờ sấy hoạt tính

bromelain là 10,18 U/mg giảm đáng kể so với
thời gian 2 giờ và 4 giờ. Như vậy, thời gian sấy
thích hợp cho bromelain chồi ngọn ở 45 oC là 4
giờ.

Ở nhiệt độ phòng sau 6 giờ kết quả thực nghiệm
cho thấy, độ ẩm của chế phẩm bromelain vẫn
cao hơn 10%. Mức ẩm độ này chưa đủ để bảo
quản chế phẩm được lâu vì độ ẩm càng cao thì
enzyme dễ dàng bị mất hoạt tính. Đồng thời
theo kết quả thí nghiệm (Bảng 4) thì ở nhiệt độ
này hoạt tính bromelain giảm nhanh theo thời

Ở 55 oC và 65 °C, khi kéo dài thời gian sấy thì
hoạt tính bromelain giảm nhanh theo thời gian

90


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

và có sự khác biệt ý nghĩa giữa mốc thời gian 2
giờ và 4 giờ sấy.

hoạt tính còn lại sau khi sấy là 73,28%. So với
kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Thành và
cs. (2013) thì hoạt tính còn lại của bromelain
thân dứa là 87,55% khi thực hiện sấy đông khô.
Lại Thị Ngọc Hà (2009) so sánh hiệu quả của
phương pháp sấy phun và sấy đông khô

bromelain cho kết quả hoạt tính được giữ lại
sau hai quá trình này là 96% và 73%, tương
ứng.

Không chỉ có nhiệt độ mà thời gian cũng ảnh
hưởng đến hoạt tính của bromelain trong quá
trình sấy. Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi thời
gian sấy càng kéo dài thì hoạt tính đặc hiệu của
bromelain càng giảm do càng có nhiều phân tử
enzyme bị biến tính. Ở thời gian 2 giờ, hoạt tính
đặc hiệu của bromelain khác biệt không có ý
nghĩa khi sấy ở các nhiệt độ khác nhau.

3.4 So sánh khả năng thủy phân phụ phẩm
cá tra giữa sản phẩm bromelain thí
nghiệm với sản phẩm bromelain thương
mại

Tóm lại, chế phẩm bromelain có thể sấy ở nhiệt
độ 45 °C trong 4 giờ là thích hợp nhất với hoạt
tính đặc hiệu là 13,71 U/mg. So với hoạt tính
đặc hiệu ban đầu (18,71 U/mg) thì phần trăm

Hình 2. Bột bromelain chồi dứa sau khi sấy

Sau khi sấy khô kết tủa thì thu được chế phẩm
bromelain dạng bột màu trắng ngà. Tiến hành
đo hoạt tính để so sánh với sản phẩm bromelain
thương mại (Sigma-Aldrich). Kết quả Bảng 5
cho thấy, hoạt tính đặc hiệu của bromelain

trong sản phẩm thí nghiệm cao hơn so với chế

phẩm thương mại. Số đơn vị hoạt tính trên một
miligam bột sản phẩm bromelain thí nghiệm là
1,12 U/mg cao hơn so với bromelain thương
mại 0,91 U/mg. Như vậy, nếu sử dụng cùng
một lượng bột enzyme thì sản phẩm bromelain

91


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

hơn.

thí nghiệm có thể cho hiệu quả thủy phân cao

Bảng 5. So sánh hoạt tính của sản phẩm bromelain thí nghiệm và bromelain thương mại

Enzyme bromelain

Protein
(mg/mg bột)

Hoạt tính
(U/mg bột)

Hoạt tính đặc hiệu
(U/mg)

Bromelain sản phẩm

0,09a

1,12a

13,13a

Bromelain thương mại
(Sigma - Aldrich)

0,10b

0,91b

9,48b

Ghi chú: Các giá trị trung bình được theo sau cùng một ký tự trong cùng một cột thì khác biệt không có ý nghĩa
thống kê ở mức ý nghĩa 5%.

Xét về hàm lượng protein thì chế phẩm
bromelain thương mại có hàm lượng protein
cao hơn nhưng hoạt tính đặc hiệu thấp hơn sản

phẩm thí nghiệm. Như vậy cho thấy, sản phẩm
thí nghiệm có độ tinh sạch cao hơn so với sản
phẩm thương mại.

Bảng 6. Hàm lượng đạm amin trong dịch thủy phân phụ phẩm cá tra khi thủy phân bằng hai chế phẩm
bromelain

Loại bột bromelain

Đạm amin (g/l)*

Bromelain sản phẩm

2,24a

Bromelain thương mại (Sigma-Aldrich)

2,01b

Không bổ sung enzyme

0,64c

Ghi chú: Các giá trị trung bình được theo sau cùng một ký tự trong cùng một cột thì khác biệt không có ý nghĩa
thống kê ở mức ý nghĩa 5%.

Từ Bảng 6 nhận thấy với cùng loại cơ chất là
phụ phẩm cá tra, cùng một nồng độ enzyme thì
khả năng thủy phân của sản phẩm bromelain thí
nghiệm cao hơn so với sản phẩm bromelain
thương mại. Hàm lượng đạm amin sinh ra khi
thủy phân bằng sản phẩm bromelain thí nghiệm
là 2,24 g/l so với bromelain thương mại là 2,01
g/l. So với mẫu không sử dụng enzyme thì hàm
lượng đạm amin cao hơn 3,5 lần khi dùng
bromelain thí nghiệm và cao hơn 3,1 lần khi

dùng chế phẩm thương mại.

sấy ở điều kiện không khí đối lưu ở nhiệt độ 45
oC - 55 oC khoảng 4 giờ. Chế phẩm bromelain
chồi có khả năng thủy phân protein trong phụ
phẩm cá tra. Trong tương lai cần nghiên cứu
thêm việc ứng dụng sản phẩm này trong các
lĩnh vực khác nhau như thực phẩm chức năng
(trợ tiêu hóa cho người già và trẻ con), mỹ
phẩm (kem tẩy tế bào chết), lên men bia (chống
cặn lắng), chế biến thịt và thủy hải sản (làm
mềm thịt), hay lên men nước mắm ngắn ngày…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bradford M.M. (1976). A rapid and sensitive
method quantification of protein utilizing
the principle of protein dye biding. Anal.
Biochem 72, 248 - 254.

4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Đề tài bước đầu đã xây dựng được quy trình thu
nhận bột enzyme bromelain thô từ chồi ngọn
dứa. Enzyme bromelain thô có thể được trích ly
từ chồi ngọn dứa đơn giản chỉ bằng nước cất
với tỉ lệ 30 ml nước trên 10 g chồi ngọn.
Acetone là dung môi thích hợp cho quá trình
tủa bromelain chồi. Tủa bromelain chồi có thể

Dương Thị Hương Giang, Lê Thanh Hùng, Võ
Văn Song Toàn, Sonia Beeckmans, Edilbert
Van Driessche & Trần Phước Đường.

(2002). Đánh giá các phương pháp trích ly

92


An Giang University Journal of Science – 2018, Vol. 21 (3), 84 – 93

bromelin từ nước khóm thô. Tạp chí Khoa
học Trường Đại học Cần Thơ.

Melissa. (2005). Nghiên cứu quy trình tinh sạch
enzyme bromelain trích ly từ thân và quả ở
phạm vi pilot.

Dương Thị Hương Giang. (2005). Tinh sạch
bromelain quả từ phụ phẩm dứa bằng
phương pháp sắc ký gel mở rộng. Viện
Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh
học. Đại học Cần Thơ.

Mariela A. Bruno, M.F. Pardo, N.O. Caffini &
L.M.I. López. (2002). Purification of a New
Endopeptidase Isolated from Fruits of
Bromelia hieronymi Mez (Bromeliaceae).
Acta Farm. Bonaerense, 21, 51 - 56.

Đinh Thị Tình. (2007). Xác định hoạt lực và
tách sơ bộ enzyme bromelain từ phụ phẩm
dứa. Khóa luận tốt nghiệp Đại học. Trường
Đại học Nông nghiệp, Hà Nội.

Nguyễn Bá Mùi. (2005). Nghiên cứu phụ phẩm
dứa ủ chua làm thức ăn gia súc. (Luận án
Tiến sĩ Nông nghiệp không xuất bản).
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Hà
Nội, Việt Nam.

Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Tô Kim Anh,
Phạm Thu Thủy & Nguyễn Thị Xuân Sâm.
(2005). Công nghệ enzyme. NXB Khoa học
Kỹ thuật.

Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Minh Thủy, Lê Hà
Ny & Lê Trung Hiếu. (2013). Trích ly
enzyme bromelain từ phụ phẩm dứa Cầu
Đúc (Hậu Giang). Tạp chí Khoa học Trường
Đại học Cần Thơ, 28, 21 - 27.

Kunitz M. (1974). Determination of proteolytic
activity by the casein digestion method.
Journal of General Physiology, 30, 291.

Nguyễn Phú Thọ & Dương Thị Hương Giang.
(2011). Nghiên cứu qui trình điều chế bột
enzyme papain thô từ nhựa đu đủ. Tạp chí
Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 17b,
158 - 166.

Lại Thị Ngọc Hà. (2009). Nghiên cứu tách và
tạo chế phẩm bromelain từ phế phụ phẩm

dứa. Tạp chí Khoa học và Phát triển, 2, 203
– 211.
Lopes, F.L.G., J.B.S. Júnior , R.R. de Souza,
D.D. Ehrhardt, J.C.C Santana & E.B.
Tambourgi. (2009). Concentration by
membrane separation processes of a
medicinal product obtained from pineapple
pulp. An international journal, 52, 457 464.

Nguyễn Thị Thanh Trúc. (2010). Tinh sạch và
khảo sát các nhân tố ảnh hưởng hoạt tính
enzyme bromelain trích ly từ thân khóm. Đề
tài Nghiên cứu Khoa học cấp Trường. Viện
Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh
học. Đại học Cần Thơ.

93