Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sấy đến hoạt tính enzyme của sinh khối protease từ chủng Bacillus subtilis

.0 
để xác định sự khác nhau giữa các nghiệm thức 
(p<0,05).
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến 
quá trình sấy
3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy chế 
phẩm giàu protease
Khi khảo sát các chế độ nhiệt độ sấy khác 
nhau (200C – 600C) với cùng một điều kiện thời 
gian, bề dày vật liệu sấy kết quả về độ ẩm và 
hoạt độ enzyme sau khi sấy được thể hiện ở 
bảng 1. Độ ẩm và hoạt độ enzyme sẽ giảm dần 
khi tăng nhiệt độ sấy, ở từng mức nhiệt độ sấy 
thì độ ẩm của chế phẩm enzyme giảm đều và 
rõ rệt khi nhiệt độ sấy đạt 400C thì độ ẩm của 
sản phẩm đạt ở mức 8,94% cùng với hoạt độ 
protease đạt 918,59 (DVHT/g) khi so với hoạt 
độ ban đầu thì tại nhiệt độ này lượng protease 
bị thất thoát khoảng 33,5%, còn khi so sánh ở 
tại nhiệt độ 200C thì lượng enzyme thất thoát 
khoảng 24,2%. Tuy nhiên khi nâng nhiệt độ sấy 
lên 500C và 600C thì độ ẩm đạt được thấp hơn 
nhưng tỉ lệ enzyme hao hụt rất cao lần lượt là 
56,9% và 68,7%. Kết quả thí nghiệm của Baeza 
và cộng sự (1989) khi sấy đu đủ còn xanh với 
khoảng nhiệt độ 30-500C để so sánh hoạt tính 
của enzyme papain thì thấy rằng phương pháp 
sấy khay ở nhiệt độ 400C cho hoạt tính tốt nhất. 
Nantaporn Sukajang (2009) khi sấy bột gừng để 
đảm bảo được hoạt tính enzyme protease không 
thay đổi cho rằng khi sấy ở nhiệt độ từ 50-600C 
cho kết quả tốt nhất. Clifford và cộng sự (1980) 
119TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
thì cho rằng khi sấy các enzyme có nguồn gốc 
từ vi sinh vật bằng phương pháp sấy đông khô 
là tốt nhất, tuy nhiên chi phí rất cao và khi thử 
nghiệm sấy sinh khối enzyme bằng phương 
pháp sấy nhiệt độ thấp từ 25-450C thì kết quả 
đạt được cũng khả quan.
Với mong muốn sản phẩm cần đạt là độ ẩm 
phải thấp hơn 10%, đồng thời hoạt độ enzyme 
không bị thất thoát nhiều. Từ kết quả đạt được 
và tham khảo các kết quả nghiên cứu khác thấy 
rằng nhiệt độ thích hợp để sấy các sinh khối 
enzyme protease từ chủng B.subtilis 69 trong 
khoảng từ 25-500C và chúng tôi sẽ sử dụng 
khoảng nhiệt độ này cho các nghiên cứu tiếp 
theo để tối ưu hóa và tìm ra được một nhiệt độ 
sấy thích hợp nhất.
Bảng 1: Kết quả khảo sát nhiệt độ sấy ảnh hưởng đến độ ẩm và hoạt độ enzyme
Nhiệt độ TN
Độ ẩm 
(%)
Hoạt độ enzyme 
(DVHT/g)
20 26,69f ± 0,48 1211,27e ± 35,16
25 20,84e ± 0,89 1112,05de ± 49,86
30 14,98d ± 0,27 1011,63d ± 15,58
40 8,94c ± 0,26 918,59c ± 27,99
50 7,94b ± 0,41 595,26b ± 27,06
60 7,21a ± 0,18 431,90a ± 36,85
Ghi chú: Các giá trị với mẫu tự khác nhau trong cùng một cột là khác biệt có ý nghĩa (p< 0,05). 
Số liệu thể hiện là giá trị trung bình và độ lệch chuẩn.
3.1.2. Ảnh hưởng của bề dày vật liệu sấy 
chế phẩm giàu protease
Bề dày vật liệu trong quá trình nghiên cứu 
cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ ẩm của sản 
phẩm. Do đó trong nghiên cứu này với các chế 
độ sấy được giữ ổn định và chỉ thay đổi bề dày 
của vật liệu trước khi sấy. Kết quả đạt được thể 
hiện ở bảng 2, bề dày vật liệu càng cao thì hơi 
nước thoát ra trong quá trình sấy càng chậm. Độ 
ẩm sinh khối sau khi sấy từ 12 – 20% tăng dần 
theo bề dày vật liệu, đồng thời hoạt độ protease 
không bị thất thoát nhiều trong nghiên cứu khảo 
sát này (16,9 -21,3%). 
Từ kết quả này, nhận thấy rằng bề dày vật 
liệu sấy ảnh hưởng rất lớn đến độ ẩm của sản 
phẩm, và nhóm nghiên cứu tiếp tục sử dụng 
khoảng biến thiên bề dày vật liệu từ 1-3cm để 
tiến hành nghiên cứu tiếp theo để tìm ra được 
bề dày thích hợp nhất trong quá trình sấy sinh 
khối protease.
Bảng 2: Kết quả khảo sát bề dày vật liệu sấy ảnh hưởng đến độ ẩm và hoạt độ enzyme
Bề dày vật liệu 
(cm)
Độ ẩm 
(%)
Hoạt độ enzyme
(DVHT/g)
1 12,14a ± 0,32 1079,71a ± 32,75
2 14,98b ± 0,27 1127,43b ± 15,58
3 17,54c ± 0,36 1144,96b ± 47,34
4 20,57d ± 0,44 1146,47b ± 48,34
Ghi chú: Các giá trị với mẫu tự khác nhau trong cùng một cột là khác biệt có ý nghĩa (p< 0,05). 
Số liệu thể hiện là giá trị trung bình và độ lệch chuẩn
120 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
3.1.3. Ảnh hưởng của thời gian sấy chế 
phẩm giàu protease
Khi nghiên cứu các chế độ sấy, nhiệt độ và 
bề dày vật liệu có ảnh hưởng rất lớn đến độ ẩm 
và hoạt tính enzyme của sản phẩm. Đồng thời, 
thời gian sấy cũng là một yếu tố rất quan trọng 
trong quá trình sấy quyết định đến chất lượng 
của sản phẩm (Headon,1993). Trong thí nghiệm 
này chúng tôi khảo sát khoảng thời gian sấy từ 8 
giờ - 20 giờ và kết quả được thể hiện ở bảng 3.
Thời gian sấy càng lâu thì độ ẩm đầu ra của 
chế phẩm càng thấp, khi sấy ở thời gian 20 giờ 
thì độ ẩm đạt 10,6% và khi khoảng cách thời 
gian sấy giữa mỗi mức là 2 giờ thì độ ẩm của 
sản phẩm cũng có sự khác biệt (p<0,05). Tại 
thời điểm 18 giờ và 20 giờ thì độ ẩm của sinh 
khối khác biệt 0,7% nhưng hoạt độ enzyme còn 
lại so với ban đầu lần lượt là 62,5% và 50,3% 
(chênh lệch 12,2%) , từ đó cho thấy rằng khi sấy 
tại thời gian 20 giờ lượng enzyme bị thất thoát 
lớn. Do đó, chúng tôi chỉ chọn khoảng thời gian 
sấy từ 10 – 18 giờ cho nghiên cứu tiếp theo để 
tối ưu hóa chọn ra được thời gian thích hợp cho 
quá trình sấy.
Bảng 3: Kết quả khảo sát thời gian sấy ảnh hưởng đến độ ẩm và hoạt độ enzyme
Thời gian (giờ) Độ ẩm (%) Hoạt độ enzyme (DVHT/g)
8 18,2f ± 0,27 1124,93d ± 50,89
10 16,6e ± 0,38 1069,67cd ± 34,52
12 15,0d ± 0,38 1011,63c ± 15,58
16 12,7c ± 0,38 1000,09c ± 18,42
18 11,3b ± 0,38 863,11b ± 11,36
20 10,6a ± 0,38 694,04a ± 22,71
Ghi chú: Các giá trị với mẫu tự khác nhau trong cùng một cột là khác biệt có ý nghĩa (p< 0,05). Số 
liệu thể hiện là giá trị trung bình và độ lệch chuẩn
3.2. Tối ưu hóa các chế độ trong quá 
trình sấy ở nhiệt độ thấp
Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sấy đến 
hoạt tính của enzyme thông qua phương pháp 
qui hoạch thực nghiệm với 3 yếu tố khảo sát 
(nhiệt độ sấy - X
1 
(0C), bề dày vật liệu sấy – X
2 
(cm) và thời gian sấy – X3 (giờ)) với 02 hàm 
mục tiêu: độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy – Y
1 
(%) và hoạt tính enzyme – Y
2
 (DVHT/g). Từ 
các thí nghiệm khảo sát ban đầu: chúng tôi chọn 
được những khoảng cụ thể của từng yếu tố như 
bảng 4.
Bảng 4: Các mức yếu tố ảnh hưởng đến hàm mục tiêu độ ẩm và hoạt độ enzyme protease
Các yếu tố ảnh hưởng
Các mức tiến hành
-1 0 +1
X
1
: Nhiệt độ sấy (0C) 25 37,5 50
X
2
: Bề dày vật liệu sấy (cm) 1 2 3
X3: Thời gian sấy (giờ) 10 14 18
Từ các mức yếu tố đã lựa chọn, chúng tôi 
sử dụng phương pháp bố trí thí nghiệm theo 
phương trình bậc 2 của Box-Behnken với 03 
yếu tố và 02 hàm mục tiêu ta được tất cả 17 
121TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
thí nghiệm với 5 trục tâm xoay quanh. Trong 
đó, mỗi thí nghiệm được thực hiện 03 lần lặp 
lại và lấy giá trị trung bình. Các thí nghiệm cụ 
thể được bố trí và kết quả thí nghiệm thể hiện 
ở bảng 5. 
Bảng 5: Các thí nghiệm tiến hành và kết quả
TN
Nhiệt độ sấy
(0C)
Bề dày vật liệu sấy 
(cm)
Thời gian sấy 
(giờ)
Độ ẩm 
(%)
Hoạt độ protease còn 
lại (DVHT/g)
1 37,5 2,0 14,0 10,75 997,12
2 37,5 1,0 10,0 10,55 1085,14
3 25,0 1,0 14,0 24,48 1156,15
4 25,0 3,0 14,0 28,15 1278,25
5 50,0 1,0 14,0 6,85 505,17
6 37,5 3,0 10,0 14,76 1135,12
7 37,5 2,0 14,0 9,05 1074,38
8 50,0 2,0 18,0 6,65 607,28
9 50,0 3,0 14,0 7,86 718,22
10 37,5 2,0 14,0 10,25 1024,16
11 37,5 2,0 14,0 11,48 962,38
12 50,0 2,0 10,0 8,44 818,25
13 25,0 2,0 10,0 21,75 1027,45
14 37,5 2,0 14,0 10,65 1005,34
15 25,0 2,0 18,0 18,14 1095,67
16 37,5 1,0 18,0 7,65 985,18
17 37,5 3,0 18,0 11,04 1016,17
Phân tích hồi quy cho thấy hai mô hình (Y
1 
và Y
2
) hoàn toàn có ý nghĩa thống kê với độ tin 
cậy 99,99% (P < 0,0001) và hai mô hình hoàn 
toàn tương thích với thực nghiệm. Hơn nữa, hệ 
số tương quan bội R2 của 2 mô hình lần lượt 
bằng 0,9611 và 0,9733 cho thấy mô hình mô tả 
đến sự thay đổi hàm mục tiêu phụ thuộc vào các 
biến ảnh hưởng. 
Từ các kết quả thí nghiệm được xử lý 
phần mềm máy tính Design- Expert 8.0.7.1 ta 
được 2 phương trình hồi qui tương đương với 
2 mô hình: độ ẩm sinh khối sau khi sấy (Y
1
) 
và hoạt độ protease còn lại của sinh khối sau 
khi sấy (Y
2
).
 Y
1
 = 10,44 – 7,84X
1
 + 1,54X
2
 – 1,50X3 – 
0,67X
1
X
2
 + 0,45X
1
X
3 
– 0,21X
2
X
3 
+ 4,57X
1
2 + 1,83X
2
2 
- 1,26X3
2 (1)
 Y
2
 = 1012,68 – 238,57X
1
 + 52,02X
2
 – 45,21X3 
+ 22,74X
1
X
2 
– 69,80X
1
X
3 
– 4,75X
2
X
3 
- 133,23X
1
2 + 
35,01X
2
2 + 7,72X3
2 (2)
Lần lượt xét ảnh hưởng của từng yếu tố (khi 
các yếu tố khác giữ ở mức giá trị trung bình) 
đến độ ẩm của sinh khối sau khi sấy (hình 1) và 
hoạt độ enzyme (hình 2) thấy rằng nhiệt độ sấy 
ảnh hưởng rõ rệt nhất đến cả độ ẩm và hoạt độ 
enzyme của sản phẩm. Khi nhiệt độ sấy càng 
tăng thì độ ẩm và hoạt độ enzyme tỉ lệ nghịch 
với nhiệt độ. Với độ ẩm càng thấp thì quá trình 
bảo quản sinh khối càng thuận lợi tuy nhiên sẽ 
làm hoạt tính của enzyme bị giảm nhiều, như 
thế làm giảm chất lượng của sinh khối. Đối với 
02 yếu tố thời gian sấy và bề mặt vật liệu ảnh 
hưởng đến 02 mô hình mục tiêu (Y
1
 , Y
2
) gần 
như nhau, bề dày vật liệu sấy càng dày thì độ 
122 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
ẩm của sản phẩm cao với cùng thời gian sấy 
và hoạt độ enzyme ít bị mất hơn nhưng với bề 
dày vật liệu thấp thì sản phẩm dễ đạt được độ 
ẩm mong muốn hơn. Nhìn chung cả ba yếu tố 
đều có mối tương quan lẫn nhau và ảnh hưởng 
trực tiếp đến hai mục tiêu nêu trên. Để tìm ra 
giải pháp điểm tương đồng giữa các yếu tố đồng 
thời đáp ứng được các mục tiêu đặt ra của bài 
toán thực nghiệm, chúng tôi tiếp tục tối ưu hóa 
hệ phương trình 02 hàm mục tiêu đã tìm được. 
Từ 02 hàm mục tiêu (1) và (2) chúng tôi tiếp 
tục sử dụng phần mềm tối ưu hóa để tìm ra các 
thông số của chế độ sấy làm sao để các hàm mục 
tiêu thỏa mãn: độ ẩm sau khi sấy phải đạt ở giá 
trị nhỏ nhất (Y
1 min
) đồng thời hoạt độ enzyme cao 
nhất (Y
2 max
). Khi giải hệ phương trình hai mục 
tiêu trên ta được kết quả: nhiệt độ sấy (40,350C), 
bề dày vật liệu sấy (2,06 cm) và thời gian sấy 
(14,17 giờ) thì các hàm mục tiêu đạt được Y
1
 = 
9,001 % và Y
2
 = 1024,46 DVHT/g. 
Hình 1. Ảnh hưởng các yếu tố đến độ ẩm sau 
khi sấy
A: nhiệt độ - B: bề dày vật liệu - C: thời gian
Hình 2. Ảnh hưởng các yếu tố đến hoạt tính 
protease sau khi sấy
A: nhiệt độ - B: bề dày vật liệu - C: thời gian
3.3. Thí nghiệm kiểm chứng
Tiến hành sấy chế phẩm giàu enzyme 
protease được lên men từ vi sinh vật B.subtilis 
có độ ẩm (65,0 ± 1,5 %), hoạt tính protease 
(1380 ± 120 DVHT/g) với các điều kiện sấy : 
nhiệt độ sấy (400C), bề dày vật liệu sấy (2 cm) 
và thời gian sấy (14 giờ liên tục). Thí nghiệm 
được tiến hành ba lần lặp lại và kết quả sau khi 
sấy đạt được độ ẩm (9,15 ± 0,38 %) và hoạt độ 
enzyme còn lại (985,24 ± 23,75 DVHT/g). 
Từ kết quả kiểm chứng thực nghiệm thấy 
rằng có sự chênh lệch giữ thực nghiệm và lý 
thuyết: 1,67 % đối với ẩm và 3,83% đối với hoạt 
độ enzyme. Nhìn chung, tỉ lệ chênh lệch như thế 
có thể chấp nhận được và các điều kiện tối ưu 
cho quá trình sấy chế phẩm giàu protease có thể 
ấp dụng vào thực nghiệm.
IV. KẾT LUẬN 
Điều kiện tối ưu để sấy các chế phẩm giàu 
protease được lên men từ chủng B.subtilis 69 là 
nhiệt độ (400C), bề dày vật liệu sấy (2 cm) và 
thời gian sấy (14 giờ liên tục). Khi đó kết quả 
đạt được: độ ẩm 9,15%; hoạt độ enzyme còn lại 
sau khi sấy 985,24 DVHT/g (tương đương với 
hiệu suất enzyme còn lại sau khi sấy 71,39%).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Baeza, G., D. Correa and C. Salas, 1989. J. Sci. Food. 
Agric 51, 1-9.
Cowan, 1993. The stability of enzymes in animal 
feed. Feed International, May, 22-25.
Headon, D.R., 1993. Activity analysis of enzyme under 
field condition, In: Enzymes in Animal Nutrifion. 
Proceeding of the 1 Symposium Kartause 
Ittingen, Switzeland, Session 5, 241-254.
123TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Kim, S. B., Lee D. W., Cheigh, C. I., Choe, E. A.., Lee, 
S. J., Hong, Y. H., Choi, H. J., & Pyun, Y. R., 2006. 
Purification and characterization of a fibrinolytic 
subtilisin- like protease of Bacillus subtilis TP-6 
from an Indonesian fermented soybean, Tempeh. J 
Ind Microbiol Biotechnol, 33, 436-444.
Nantaporn Sukajang, Boopha Jongpanyalert, 2010. J. 
Food Ag-Ind, 3(01), 52-58.
Nguyễn Cảnh, 1993. Quy hoạch thực nghiệm. Trường 
ĐHBK TP. HCM, trang 37-45, 86- 96.
Nguyễn Đức Lượng, Cao Cường, Nguyễn Ánh Tuyết, 
Lê Thị Thủy Tiên, Tạ Thu Hằng, Phan Thị Huyền, 
2004. Công nghệ enzyme. NXB Đại học Quốc 
gia, TP.HCM.
Nguyễn Hữu Chấn, 1996. Enzyme và xúc tác sinh học. 
NXB Y học, Hà Nội.
Nitsawang, S.,Hatti-Kaul, R., Kanasawuda, 2006. 
Enzyme Microb. Technol. 39, 1103-1107.
Pandey A, Selvakumar P, Soccol CR and Nigam P, 
1999. Solid state fermentation for the roduction of 
industrial enzymes. Curr Sci 77, 149–162 
Rotter B.A., Marquardt R.R. and Guenther W, 1988. 
Enzymes in feed, Feed Compounder, 63-67.
Sangsurasak P and Mitchell DA, 1995. The 
investigation of transient multi dimensional heat 
transfer in solid-state fermentation. Chem Eng J 
60, 199–204.
Jeong, Y. K., Park, J. U., Baek, H., Park, S. H., Kong, 
I.S., Kim, D. W., & Joo, W. H., 2001. Purification 
and biochemical characterization of fibrinolytic 
enzyme from Bacillus subtilis K-17. World Journal 
of Microbiology & Biotechnology 17, 89-92. 
STUDY ON THE EFFECT OF DRYING CONDITIONS ON THE ACTIVITY 
OF PROTEASE BIOMASS FROM Bacillus subtilis
Pham Duy Hai1, Nguyen Van Nguyen1, Hoang Thi Hong Thom1, Tran Van Khanh1
ABSTRACT
Drying process is one of the most important steps in production of bioproducts. Optimization of drying condi-
tions for biomass containing protease produced by Bacillus subtillis is the aim of this study. Seventeen treat-
ments were designed by the experimental planning method to achieve optimal moisture content and protease 
activity of biomass. The variables were drying temperature (X
1
), thickness of drying material (X
2
) and drying 
time (X3). The levels of the variables were fluctuated at temperature range from 25 to 50
0C, thickness of dry-
ing material range from 1cm to 3cm, and drying time from 10 to 18 hours. The results indicated that at the 
optimal drying conditions with temperature of 400C, thickness of 2cm and time of 14 hours, the highest pro-
tease activity (985,24 U/g) was found which was correspondent with the optimal moisture content of 9,15%.
Key words: Bacillus subtilis; drying process; enzyme; optimization, protease.
Người phản biện: TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh 
 Ngày nhận bài: 6/6/2013 
Ngày thông qua phản biện: 26/6/2013 
Ngày duyệt đăng: 8/7/2013
1 Center for Fishery Post-harvest Technology, Research Institute for Aquaculture No. 2 
Email: duyhaipp@yahoo.com