Nha trang,
2007LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào.
Tác giả luận văn Lê Thị Tưởng LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn:
1. Cô giáo hướng dẫn: PGS - TS Trần Thị Luyến đã trực tiếp và tận tình hướng
dẫn khoa học để tôi hoàn thành tốt nghiệp này.
2. Quý thầy cô đã dày công dạy dỗ chúng tôi trong suốt thời gian học Cao học.
3. Quý thầy cô trong Hội đồng bảo vệ đề cương thạc sĩ.
4. Quý thầy cô trong Khoa Chế biến – Trường Đại học Nha trang đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
5. Trung tâm công nghệ sinh học và môi trường, phòng thí nghiệm công nghệ
thực phẩm, phòng thí nghiệm công nghệ chế biến, phòng thí nghiệm vi sinh -
bộ môn công nghệ sinh học, phòng phân tích kiểm nghiệm và phòng đánh
giá cảm quan - bộ môn QLCL ATTP. MỤC LỤC
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THỦY PHÂN CHITIN,
Trang
1
2
4
6
8
8
11
13
15
18
18
23
27
27
29
29
30
31
33
36
36
38
38
39
40
41
45
3.3.2.4. Ảnh hưởng nồng độ COS đến sự biến đổi S.aureus trong bảo quản
sữa bò tươi nguyên liệu ở nhiệt độ 6-8
0
C
3.3.2.5. Ảnh hưởng nồng độ COS đến ĐCQ-chung của sữa bò
3.3.2.6. Ảnh hưởng nồng độ COS đến chỉ số peroxyt của váng sữa
3.4. TÍNH TOÁN SƠ BỘ GIÁ THÀNH SẢN PHẨM.
3.4.1. Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất chiti-COS bằng enzyme
hemicellulase.
3.4.2. Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất chito-COS bằng enzyme
hemicellulase.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
CÁC PHỤ LỤC
47
47
49
50
52
54
54
55
57
57
58
58
59
Olygosaccharide thu nhận từ chitosan
ĐCQ-chung Điểm cảm quan chung
HPLC High Pressure Liquid Chromatography
PL Phụ lục
-2-
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT
TÊN BẢNG
TRANG
1.
Bảng 1.1. Thành phần hoá học trung bình của 1 lít sữa bò.
32
2.
Bảng 1.2. Các acid béo chủ yếu trong sữa bò nguyên liệu.
33
3.
Bảng 3.1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu COS
1-PL
4.
Bảng 3.2: ĐCQ - chung của COS theo nhiệt độ.
1-PL
5.
13.
Bảng 3.11: Một số vi sinh vật trong sữa bò tươi nguyên liệu.
4-PL
14.
Bảng3.12: Sự biến đổi vi sinh vật trong sữa bò tươi nguyên liệu
theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 6-8
0
C.
4-PL
15.
Bảng 3.13: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến TPC theo thời
gian bảo quản ở nhiệt độ 6÷ 8
0
C.
5-PL
16.
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của nồng độ chiti-COS đến TPC theo
5-PL
-3-
thời gian bảo quản ở nhiệt độ 6 ÷ 8
0
C.
17.
Bảng 3.15. Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến sự biến đổi
Coliforms ở nhiệt độ 6 ÷ 8
22.
Bảng 3.20: ĐCQ - chung sữa bò tươi nguyên liệu khi bổ sung
chito-COS.
8-PL
23.
Bảng 3.21: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến chỉ số peroxyt của
váng sữa.
8-PL
24.
Bảng 3.22: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến chỉ số peroxyt của
váng sữa.
9-PL
25.
Bảng 3.23: Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất chiti-COS
9-PL
26.
Bảng 3.24: Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất chito-COS
9-PL
-4-
DANH MỤC CÁC HÌNH – SƠ ĐỒ - ĐỒ THỊ
TT TÊN HÌNH TRANG
1.
8.
Hình 2.7: Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng pH đến quá
trình thủy phân.
43
9.
Hình 2.8: Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng thời gian đến
quá trình thủy phân.
44
10.
Hình 2.9: Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ COS trong bảo
quản sữa bò tươi nguyên liệu
45
11.
Hình 3.1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu COS
47
12.
Hình 3.2: ĐCQ-chung của COS theo nhiệt độ
48
13.
Hình 3.3: Ảnh hưởng nồng độ enzyme đến hiệu suất thu COS
49
14.
Hình 3.4: ĐCQ-chung của COS theo nồng độ enzyme.
56
22.
Hình 3.12: Sự biến đổi vi sinh vật trong sữa bò tươi nguyên liệu
theo thời gian bảo quản
59
23.
Hình 3.13: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến TPC theo thời
gian bảo quản
60
24.
Hình 3.14: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến TPC theo thời
gian bảo quản
60
25.
Hình 3.15:Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến Coliforms.
63
26.
Hình 3.16: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến Coliforms.
64
27.
Hình 3.17: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến S.aureus.
66
28.
Chitin không có khả năng hoà tan trong nước vì vậy việc sử dụng chúng rất
hạn chế. Chitin phần lớn dùng làm nguyên liệu để sản xuất chitosan. Chitosan là sản
phẩm được deacetyl từ chitin. Mặc dù chitosan có tính hoạt động sinh học mạnh
nhưng cơ thể hấp thụ kém và không có khả năng hòa tan trong nước vì khối lượng
phân tử lớn nên hạn chế sử dụng trong một số ứng dụng lớn. Một hướng nghiên cứu
mới hiện nay trong lĩnh vực chitin, chitosan là sản xuất COS hòa tan từ chitin,
chitosan được chiết suất từ vỏ tôm, cua, ghẹ trong ngành thủy sản nhằm mở rộng
phạm vi ứng dụng của COS và góp phần hạn chế hiện trạng ô nhiễm môi trường
trong ngành thủy sản nước ta hiện nay.
Từ tính cấp thiết trên tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu thuỷ phân chitin
chitosan bằng enzyme hemicellulase và ứng dụng sản phẩm thủy phân vào bảo
quản sữa tươi nguyên liệu”.
Nội dung của đề tài:
- Nghiên cứu các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân chitin chitosan
bằng enzyme hemicellulase.
-7-
- Nghiên cứu nồng độ COS thích hợp dùng bảo quản sữa tươi nguyên liệu.
Tính khoa học của đề tài:
Luận văn đã đưa ra được các thông số thích hợp thủy phân chitin, chitosan
bằng enzyme hemicellulase và sản phẩm thu được là COS. Đây là một chất có hoạt
tính sinh học, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Luận văn cũng đưa ra được nồng độ COS thích hợp dùng bảo quản sữa tươi
nguyên liệu.
Tính thực tiễn của đề tài
Kết quả của luận văn góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường hiện
nay trong ngành chế biến thủy sản Việt Nam. Mở ra một hướng mới trong công
nghệ sản xuất COS từ enzyme và trong công nghệ bảo quản sữa tươi nguyên liệu.
Ngoài ra các số liệu của luận văn còn cung cấp thêm các thông số khoa học để bổ
-9-
HCl đ
ặc
Nhiet ẹ độ
cao
Chitin có cấu trúc polymer tuyến tính từ các đơn vị N – acetyl – β – D
Glucosamin nối với nhau nhờ cầu nối β – 1,4 Glucozit. Có công thức phân tử là
[C
8
H
13
O
5
]
n
, trong đó n thay đổi phụ thuộc vào nguyên liệu.
Ví dụ: Ở tôm thẻ: n = 400-500
Ở tôm hùm: n = 700-800
Ở cua: n = 500-600.
Phân tử lượng: M
chitin
= (203.09)
n
Chitin là một polysaccharide có tính kiềm, bền trong môi trường kiềm nhưng
kém bền trong môi trường acid. Dựa vào tính chất này người ta đã sản xuất
glucosamin bằng phương pháp hóa học từ chitin bằng cách đun nóng chitin trong
acid HCl đậm đặc ở nhiệt độ cao, chitin sẽ bị thủy phân hoàn toàn, tạo thành 88.5%
O
2
), nước Javen (NaClO) hay Clorua vôi Ca(ClO)
2…
từ đó lợi dụng tính chất này
người ta sử dụng các chất oxy hoá để khử màu
cho chitin.
Khi đun nóng chitin trong dung dịch kiềm đặc, chitin bị mất gốc acetyl tạo
thành chitosan [2]. Dựa vào đặc tính này người ta đã sản xuất chitosan từ chitin.[11]
-11-
Chitin là một vật liệu chứa cả 2 nhóm chức –OH và –NH
2
cho liên kết với Chitosan là dẫn xuất của chitin, được sản xuất từ chitin sau khi xử lý chitin
trong môi trường kiềm đặc nóng. Chitosan có những tính chất đặc biệt hơn chitin:
có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước, môi trường kiềm nhưng tan trong môi
trường acid acetic loãng tạo thành dung dịch dạng keo, nhớt và trong suốt, chitosan
-12-
có thể kết hợp với aldehyde để tạo gel, Vì vậy, khả năng ứng dụng của chitosan rất
rộng rãi. [11] Chitosan kết hợp với aldehyde trong điều kiện thích hợp, hình thành gel, đây
là cơ sở để bẫy tế bào, enzyme.
Chitosan phản ứng với acid đậm đặc, tạo thành muối khó tan, tác dụng với
iod trong môi trường H
làm tăng chức năng miễn dịch, chống bướu, chống bệnh tim mạch. [44, 45, 46, 47,
48, 49]
COS là một saccharide, được kết hợp bởi các monosaccharide từ 2 đến 10
trong cấu trúc của chitin và chitosan.
COS ở dạng bột, có màu trắng hoặc hơi vàng, không có mùi, vị đặc biệt.
Chúng có khả năng tan tốt trong nước, độ nhớt thấp, phân tử lượng nhỏ và dễ kết
tinh, có tính chất hoạt động sinh học: Tăng sức đề kháng điều hòa lượng
cholesterol cải thiện thiếu máu, bệnh gan điều hòa huyết áp trong máu làm tăng
COO
-
Chitosan
Alginic
NH
+
3
NH
+
3
COO
-
NH
+
3
NH
+
3
Ho ặc
enzyme
Acid
HN-COCH
3
n
CH
2
OH
H
thuốc hoặc làm tá dược hay các chất mang sinh học dẫn thuốc.
Chitin, chitosan và các oligomer của nó có đặc tính miễn dịch do nó kích
thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác
nhân gây bệnh, chiti-COS được sử dụng làm thuốc giảm cholesterol trong máu. [11]
Ho ặc
enzyme
Acid
NH
2
n
OH
CH
2
OH
H
H
H
H
H
dính tốt các ion kim loại như Pb, Hg do đó chitosan được sử dụng để tẩy lọc nguồn
nước thải công nghiệp từ các nhà máy thực phẩm.
Chitosan được sử dụng để chống hiện tượng mất nước trong quá trình làm
đông thực phẩm.
Chitosan được sử dụng như một polymercation trong sản xuất agarose chất
lượng cao từ agar có chất lượng kém.
Chitosan có tính tẩy màu mà không hấp thụ mùi và các thành phần khác, nên
nó được ứng dụng vào việc khử màu cho đồ uống trái cây.
Do chitosan có tính chất diệt khuẩn, do đó nó được tạo thành màng mỏng để
bao gói thực phẩm chống ẩm, mốc, chống mất nước.
Trong ngành công nghiệp dệt có thể thay đổi hồ tinh bột bằng chitosan để hồ
vải, nó có tác dụng làm sợi bền, mịn, bóng đẹp, cố định hình trên vải rõ nét, chịu
được acid, kiềm nhẹ. Chitosan có thể kết hợp với một số thành phần khác để sản
xuất vải chịu nhiệt, vải chống thấm, sản xuất vải, vải chitosan được nghiên cứu bởi
các nhà khoa học Trường Đại học Nha Trang.
Trong công nghiệp sản xuất, do cấu trúc tương tự như cellulose nên chitosan
được nghiên cứu bổ sung vào nguyên liệu sản xuất giấy. Chitosan làm tăng độ bền
dai của giấy, qua nghiên cứu người ta thấy nếu bổ sung 1% chitosan thì độ bền của
giấy tăng lên khi bị ướt, hay tăng độ nét khi in.
Trong công nghiệp mỹ phẩm, chitosan được sử dụng để sản xuất kem giữ ẩm
cho da, do tính chất của chitosan có thể dễ dàng cố định trên lớp biểu bì của da nhờ
các nhóm – NH
4
+
, các nhóm này liên kết với tế bào của da. Nhờ vậy các nhà khoa
học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm các loại kem dưỡng da chống nắng bằng
cách ngăn các chất lọc tia cực tím với nhóm - NH
4
+
. [11]
Ở miền Nam, Trung tâm Công nghệ Sinh học và Sinh học Thuỷ sản phối hợp
với một số cơ quan khác như: Đại học Y dược TP.HCM, Phân viện Khoa học Việt
Nam, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam… đang nghiên cứu sản xuất và ứng
dụng chitin, chitosan trong các lĩnh vực nông nghiệp, y dược và mỹ phẩm.
Năm 1998 – 2000 Trường Đại học Nha Trang đã nghiên cứu thành công
công nghệ sản xuất chitosan từ vỏ tôm Sú, vỏ tôm Mũ Ni, vỏ tôm Hùm, vỏ ghẹ.
Một dự án sản xuất thử nghiệm chitin, chitosan đã hoàn thành năm 2003. Trường
Đại học Nha trang đã chuyển giao công nghệ sản xuất chitin, chitosan cho một số
cơ sở sản xuất. Hiện nay sản phẩm chitin, chitosan của Trung tâm Chế biến Thủy
sản của Tường Đại học Nha Trang đang có uy tín cao, sản phẩm bắt đầu ứng dụng
mạnh mẽ vào một số cơ sở sản xuất và nghiên cứu ở nước ta và đang chào hàng đi
Thái Lan. Sản phẩm chitosan của Trường Đại học Nha Trang đã góp phần giảm
nhập khẩu chế phẩm chitosan nước ta hiện nay. Trung tâm chế biến của trường Đại
học Nha Trang hiện đang mở rộng sản xuất mặt hàng này với các quy trình: Quy
trình công nghệ sản xuất chitosan từ vỏ ghẹ của Trần Thị Luyến. Quy trình công
nghệ sản xuất chitosan từ vỏ tôm Mũ ni của Huỳnh Nguyễn Duy Bảo. Quy trình sử
dụng papain sản xuất chitosan của Trần Thị Luyến.
Năm 2005 Trần Thị Luyến nghiên cứu sản xuất COS từ chitin - chitosan
bằng phương pháp hóa học. Hiện nay công nghệ đã được hoàn thiện, sản phẩm đang
tiếp tục được sản xuất nhưng năng suất còn nhỏ.
Năm 2006 Trần Thị Luyến triển khai sản xuất COS bằng enzyme. Đây là
một hướng nghiên cứu mới ở trong nước, cần tiếp tục nghiên cứu trên nhiều đối
tượng enzyme khác nhau.[21]
-20-
Một số quy trình sản xuất chitin, chitosan và COS ở trong nước.
Quy trình sản xuất chitosan của Đỗ Minh Phụng - Đại học Nha Trang
Nguyên liệu là vỏ tôm khô, sạch được đem khử khoáng bằng HCl 6N với tỷ lệ
w/v = 1/ 2.5, ở nhiệt độ phòng, sau 48h vớt ra và rửa trung tính, tiếp theo ngâm
trong NaOH 8%, nhiệt độ t
tỷ lệ w/v = 1/2.8, ở nhiệt độ t
0
= 90÷ 95
0
C trong thời gian τ = 3h. Sau đó rửa và tiến
hành khử khoáng lần 2 cũng bằng HCl 4% với tỷ lệ w/v = 1/2, ở nhiệt dộ phòng
trong thời gian τ = 24h và đem rửa trung tính. Để tách protein lần 2 ta ngâm trong
NaOH 2% với tỷ lệ w/v = 1/2.8 ở nhiệt độ t
0
= 90 ÷ 95
0
C sau 3h vớt ra và rửa trung
tính rồi tiến hành khử khoáng lần 3 cũng giống hai lần trên. Sản phẩm đem sấy khô
ta thu được chitin
Ưu điểm: Chitin thu được có độ trắng cao mặc dù không có công đoạn
tẩy màu.
Copyright: Tài liệu đại học ©