Tran Thanh Truc * and Nguyen Van Muoi

* Corresponding author (tttruc@ctu.edu.vn)

Abstract

The objective of this research was to determine factor affecting the extraction of lipase from visceral organs of cultured snakehead fish (Channa striata). Influence lipase in individual organs of the snakehead fish and the stability of the enzyme during frozen storage has been identified. After that, extraction conditions of lipase from the appropriate visceral organs of snakehead fish were also investigated. The individual factors (ratio of raw materials and solvent, changed from 1:1 to 1:6, w/v, solvent pH with 8 levels, from pH 3 to pH 10) which influenced to lipase extraction were initially determined. The response surface methodology (RSM) based on two-variable central composite design (CCD) was used to model the correlation of extraction temperature and time to lipase activity. The results showed that, the lipase activity extracted from pancreas and intestine of snakehead fish was higher than that from the stomach. Quick-freezing followed by frozen storage under the temperature of -18±2°C to maintain the lipase stability of visceral organs from snakehead fish for 8 weeks. The highest activity of lipase extracted from visceral organs (without stomach) was 78.42 U/g dry materials when using phosphate buffer pH 6.0 and the 1:4 (w/v) ratio of sample and solvent; optimal extraction temperature was 40.3°C for 211.2 minutes.
Keywords: Cultured snakehead fish, extraction, lipase, visceral organs

Tóm tắt

Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly lipase từ nội tạng của cá lóc nuôi. Tiến hành khảo sát sự hiện diện của lipase ở các bộ phận nội tạng riêng lẻ và sự ổn định hoạt tính của lipase có trong nội tạng cá lóc theo thời gian trữ đông. Từ bộ phận nội tạng cá lóc thích hợp đã được xác định, khảo sát các yếu tố có tác động đến hiệu quả trích ly lipase, bao gồm: (i) ảnh hưởng của các yếu tố riêng lẻ (tỷ lệ nguyên liệu và dung môi, thay đổi từ 1:1 đến 1:6, w/v, pH của dung môi với 8 mức khảo sát, từ pH 3 đến pH 10); (ii) tương quan giữa nhiệt độ và thời gian trích ly đến hoạt tính lipase được xác định bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) dựa trên thiết kế thí nghiệm trung tâm (CCD). Kết quả khảo sát cho thấy, trong nội tạng cá lóc, lipase được trích ly từ gan tụy và ruột cá lóc có hoạt tính cao hơn so với dạ dày. Cấp đông và trữ đông nguyên liệu ở nhiệt độ -18±2°C giúp duy trì hoạt tính lipase có trong nội tạng cá lóc đến 8 tuần. Dịch chiết lipase thu được từ hỗn hợp nội tạng cá lóc (loại bỏ dạ dày) có hoạt tính cao nhất là 78,42 U/g chất khô nguyên liệu (CKNL) khi sử dụng đệm phosphate pH 6 với tỷ lệ nội tạng và dung môi là 1:4 (w/v); nhiệt độ trích ly tối ưu là 40,3°C trong thời gian 211,2 phút.
Từ khóa: Cá lóc nuôi, lipase, nội tạng, trích ly

Article Details

References

Alyward, F. and Haisian, D.R, 1969. Oxidation system in fruits and vegetables their relation to the quality of pressured products. Advances in Food research, 17: 1-76.

Aryee, A.N.A., Simpson B.K. and Villalonga. R., 2007. Lipase fraction from viscera of grey mullet(Mugil cephalus). Isolation, partial purification and some biochemical characteristics. Enzyme and Microbial Technology, 40 (3): 394-402.

Asgeirsson, B., Hartemink, R. and Chlebowski, J.F., 1995. Alkaline phosphatase fromAtlantic cod(Gadusmorhua)-Kinetic and structural properties which indicate adaptation to low temperatures. Comparative Biochemistry and Physiology, 110B: 315-329.

Bagi, K., Simon, L. M. and Szajáni, B., 1997. Immobilization and characterization of porcine pancreas lipase. Enzyme and Microbial Technology, 20 (7): 531-535

Castilho, L.R., Alves, T.L.M. and Medronho, R.A., 2000. Production and extraction of pectinases obtained by solid state fermentation of agro-industrial residues withAspergillus niger. Bioresource Technology, 71: 45-50.

Đặng Thị Thu và Nguyễn Thị Xuân Sâm, 2009. Công nghệ enzyme. Trích dẫn từ: Cơ sở công nghệ sinh học (chủ biên Đặng Thị Thu). NXB Giáo dục. Việt Nam.

Gan, K.H., Heijerman, H.G.M., Geus, W.P., Bakker, W. and Lamers, C.B.H.W., 1994. Comparison of a high lipase pancreatic enzyme extract with a regular pancreatin preparation in adult cystic fibrosis patients. Alimentary Pharmacology and Therapeutics: 603-607.

Ghildyal, N.P., Ramakrishna, M., Lonsane, B.K. and Karanth, N.G., 1991. Efficient and simple extraction of mouldybran in a pulsed column extractor for recovery of amyloglucosidasein concentrated form. Process Biochemistry, 26: 235-241.

Hiratsuka, S., Kitagawa, T., Yamagishi, K., and Wada, S., 2008. Phospholipase A1 activity of crude enzyme extracted from the ovaries of skipjack tuna. Fisheries science, 74 (1), 146-152.

Islam, M.A., Absar, N. and Bhuiyan, A.S., 2008. Isolation, purification and characterization of lipase from Grey Mullet (Liza parsiaHamilton, 1822). Asian Jounarlof Biochemistry, 3: 243-255.

Kanjanaworakul, S., Jintasatapom, O. and Tabthipwon, P., 2005. Study on Digestive Enzyme Activity in Snakehead Fish (Channastriata). Proceedings of 43rd KasetsartUniversity Annual Conference, Thailand. Subject: Fisheries, 23-35.

Kim, H.R., Samuel., P., Meyers, J.H. and Godber, J. S., 1994. Enzymatic properties of anionic trypsinsfrom the hepatopancreas of crayfish, Procambarusclarkii. Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Comparative Biochemistry, 107 (2): 197-203.

KlomklaoS., 2008. Digestive proteinases from marine organisms and their applications. SongklanakarinJournal of Science Technology, 30 (1): 37-46.

Knospe, C., Plendl, J., 1997. Histochemical demonstration of lipase activity in the gastric mucosa of the cat. Anatomy Histology Embryology Journal, 26(4): 303-304.

Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, NguyễnThị Thịnh, Bùi Đức Hợi và Lê Doãn Diên, 2004. Trong: Lê Ngọc Tú (chủ biên). Hóa sinh công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. Hà Nội, 443 trang.

Lonsane, B.K. and Krishnaiah, M.M.,1992. Product leaching and downstream processing. In: Doelle, H.W., Mitchell, D.A. and Rolz, C.E. (editors). Solid substrate Cultivation. Elsevier Science Publishers. UK, 147-153.

Madhusudhan, M.C., Lakshmi, M.C. and Raghavarao, K.S.M.S., 2011. Aqueous Two-Phase Extraction of Enzymes for Food Processing. In: F. Lebovka, N. Vorobievand E. Chemat(editors). Enhancing Extraction Processes in the Food Industry, CRC Press.

Natalia, Y., Roshada, H., Ahyaudin, A. and Alexander, C., 2004. Characterization of digestive enzymes in a carnivorous ornamental fish, the Asian bony tongue Scleropagesformosus(Osteoglossidae). Aquaculture, 233: 305-320.

Negi, J.S., Singh, P. and Rawat, B., 2011. Chemical constituents and biological importance of swertia-a review. Current Chemical Research, 3: 1-15.

NguyễnTrọng Cẩn và Đỗ Minh Phương, 1989. Công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản (tập 1 và 2), NXB Nông nghiệp. Việt Nam.

Odedeyi, D.O., 2007. Digestive enzymes in the gut of Snakehead fish Parachannaobscura (Gunter, 1861) (Channidae) in river Osesouth western Nigeria. Journal of Fisheries International, 2(2): 178-181.

Pahoja, V.M. and Sethar, M.A., 2002. A Review of Enzymatic Properties of Lipase in Plants, Animals and Microorganisms. Journal of Applied Sciences, 2: 474-484.

Prasertsan, P., and Prachumratana, T., 2008. Comparison and selection of protease and lipase sources from visceral organs of three tuna species. SongklanakarinJournal of Science & Technology, 30.

Ramesh, S., Kumar, R., Devi, R. A. and Balakrishnan, K., 2014. Isolation of a lipase producing bacteria for enzyme synthesis in shake flask cultivation. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 3 (3): 712-719.

Senthil, V.A., Srikar, L.N., Reddy, G. and Sagar, V., 1992. Effect of frozen storage on protease and lipase activities of oil sardine and ribbon fish. Journal of Food Science & Technology, 29 (6): 392-394

Senthilkumar, R. and G. Selvakumar, G., 2008. Isolation and Characterization of Extracellular Lipase producing Bacillus sp. SS-1 from slaughterhouse soil. Journal of Advanced Research in Biotechnology, 2: 24-25.

Sharma, R., Y. Chisti, Y., and U.C. Banerjee., U.C., 2001. Production, purification, characteriazationand application of lipases. Biotech. Adv, 19: 627-662.

Shata, H.A., and M.A.F. Farid, M.A.F.., 2012. Optimization of Extraction Parameters for Keratinase Recovery from Fermented Feather under Solid State Fermentation by Streptomyces sp. NRC 13S. Journal of Applied Biological Chemistry, 55 (3): 149-156.

Sirisha, E., N. Rajasekar, N. and M. Lakshmi Narasu., M., 2010. Isolation and Optimization of Lipase Producing Bacteria from Oil Contaminated Soils. Advances in Biological Research, 4 (5): 249-252.

Tambekar, D.H., S.P. Mundekar, S.P. and Bombode, V.B., (2013). Partial characterization and optimization of lipase production from Bacillus cereus isolated from haloalkaliphilic lonarlake. International Journal of Life science and Pharma Research, 2 (3): 249-256.

Trần Quốc Hiền và Lê Văn Việt Mẫn, 2006. Nghiên cứu ứng dụng enzyme protease từ ruột cá Basa. Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 11: 27 - 42.

Vương Bảo Thy., 2015. Nghiên cứu thu nhận enzyme tiêu hóa từ nội tạng cá tra. Luận án tiến sĩ kỹ thuật ngành Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh.

War, A.R., Paulraj, M.G., War, M.Y. and Ignacimuthu, S., 2011. Jasmonicacid-mediated induced resistance in groundnut (Arachis hypogaeaL.) against Helicoverpaarmigera(Hubner) (Lepidoptera: Noctuidae). Journal of Plant Growth Regulation, 30: 512–523.