MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Khoa học công nghệ và ứng dụng của nó đời sống ngày càng được
quan tâm của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Những
ứng dụng của khoa học và công nghệ vào cuộc sống ngày càng thể
hiện sự quan trọng của lĩnh vực này. Các hợp chất có nguồn gốc
thiên nhiên dần thay thế các hợp chất có nguồn gốc hóa học. Sự
phát triển của công nghệ sinh học đã giúp xã hội phát triển theo
hướng thích ứng với tự nhiên, quá trình tổng hợp các hợp chất tự
nhiên từ vi sinh vật đang là điểm đến của các nhà nghiên cứu. Các
hợp chất có nguồn gốc tự nhiên được thu nhận từ vi sinh vật nhờ
việc tổng hợp từ chu trình sống của chúng. So với các hợp chất
được tổng hợp bằng con đường hóa học, tổng hợp bằng phương
pháp sinh học có những ưu điểm vượt trội như: an toàn cho sức
khỏe con người, thân thiện với môi trường và có tính chất bền
vững.
Axit poly γ-glutamic (γ-PGA) có tính chất của một polyme, nó có
thể được tạo ra bằng cách sử dụng axit glutamic thông qua phương
thức tổng hợp hóa học để tạo ra, cách thứ hai là sử dụng vi sinh
vật có khả năng tổng hợp polyme từ quá trình sinh trưởng và phát
triển của vi sinh vật đó. Bản chất là một polyme có khả năng phân
hủy, không độc với con người, tự nhiên nên γ-PGA đang được
nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực.Trong ngành
công nghiệp xử lý môi trường γ-PGA được sử dụng làm chất kết
tụ, hỗ trợ quá trình lắng, thay thế dần các chất kết tụ có nguồn gốc
hóa học. Trong công nghiệp sản xuất thực phẩm γ-PGA được sử
dụng như một dạng phụ gia ổn định chất lượng sản phẩm, trong y
dược γ-PGA được dùng như các chất mang, chất giữ ẩm...
Theo một số tài liệu nghiên cứu cho thấy vi khuẩn Bacillus có khả
năng sinh tổng hợp γ-PGA không chỉ có trong các sản phẩm nước
ngoài mà có thể phân lập được từ các sản phẩm thực phẩm truyền

nhận axit poly γ glutamic từ việc phân lập, tuyển chọn chủng
giống vi sinh vật, tối ưu hóa các điều kiện nuôi vi khuẩn sinh tổng
hợp γ PGA, tách, tinh sạch, thu nhận đến việc xác định cấu trúc,
đặc tính của γ PGA.
Bước đầu ứng dụng có hiệu quả γ PGA trong việc ổn định trạng
thái, màu sắc, hương vị của nước cam trong chế biến và bảo quản,
cũng như cải thiện độ giòn, dai, màu sắc trong sản xuất giò.
Bố cục của luận án: Luận án gồm 120 trang với 36 bảng số liệu 53
hình ảnh và 130 tài liệu tham khảo trong đó: Mở đầu (2 trang);
Chương 1 Tổng quan (37 trang), Chương 2 Vật liệu và phương
pháp nghiên cứu (11 trang), Chương 3 Kết quả và thảo luận (58
trang), Chương 4 Kết luận (1 trang), Danh mục các công trình
nghiên cứu đã công bố (1 trang), Tài liệu tham khảo (10 trang)
2


Chƣơng 1. TỔNG QUAN
Phần tổng quan tài liệu tổng hợp các nghiên cứu trong nước và
ngoài nước đề cập đến các vấn đề
Tình hình nghiên cứu và sản xuất γ-PGA trên thế giới
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng γ-PGA ở Việt Nam
Cấu trúc và phân loại γ-PGA.
Tính chất của γ-PGA, các hệ vi khuẩn sinh tổng hợp γ-PGA và cơ
chế sinh tổng hợp γ-PGA.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp γ-PGA
Các Phương pháp định lượng và tinh sạch γ-PGA.
Các phương pháp xác định cấu trúc và khối lượng phân tử của γ
PGA Ứng dụng γ-PGA trong các lĩnh vực công nghệ thực phẩm,
môi trường, mỹ phẩm, y tế, nông nghiệp và các ngành công
nghiệp khác.

Kết quả cho thấy từ 27 chủng phân lập được 7 chủng có khả năng
phát triển mạnh trên môi trường đặc hiệu sau 72 h nuôi cấy; 20
chủng vi khuẩn phát triển chậm sau 72 h và một số không phát
triển

Hình 3.1. Sự tạo màng của các chủng vi khuẩn trên môi trường đặc hiệu

Từ 7 chủng thu được thông qua nuôi cấy trên môi trường đặc hiệu
E, cho thấy các chủng có khả năng tạo màng nhầy lớn nhất sau 96
h là bốn chủng B5; ND1; N2; T1 tiến hành kiểm tra khả năng tạo
nhớt của các chủng này để đánh giá khả năng tạo γ PGA của từng
chủng.
3.1.2 Tuyển chọn chủng dựa trên đặc tính tạo nhớt trên môi
trường đặc hiệu
Kết quả nghiên cứu cho thấy độ nhớt canh trường nuôi cấy tăng
mạnh trong thời gian từ 72h đến 96h, và độ nhớt lớn nhất đạt được
của các chủng tại thời điểm 96h. Hai chủng B5 và T1 là hai chủng
tạo ra độ nhớt lớn nhất từ 5,2 – 5,3cp, các chủng ND1 và ND6 là
các chủng tạo độ nhớt thấp nhất trong 7 chủng. Phương pháp sử
dụng độ nhớt để đánh giá hiệu suất sinh tổng hợp của các chủng
chỉ đưa ra giá trị tương đối khả năng tạo γ-PGA
3.1.3 Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp γPGA bằng phương pháp đo quang UV-VIS
4


Kết quả cho thấy khả năng sinh γ-PGA mạnh nhất là thời điểm
96h của các chủng phân lập được. Theo một số nghiên cứu đi
trước về γ-PGA tại 96h giá trị γ-PGA được tạo ra là cực đại, đây
cũng là thời điểm được lựa chọn để dừng quá trình lên men nhằm
tăng hiệu quả của quá trình sản xuất.

5


3.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp
γ PGA
3.3.1.Nghiên cứu tiền chất thích hợp cho sinh tổng hợp γ PGA
Những nghiên cứu về sinh tổng hợp γ PGA cho thấy tiền chất để
tạo thành γ PGA chủ yếu là hợp chất glutamic hoặc glutamat.
Nghiên cứu trên nguồn tiền chất là đậu tương, glutamic và natri
glutamat, tiến hành sinh tổng hợp γ PGA cho thấy có thể sử dụng
natri glutamat làm nguồn tiền chất cho quá trình tạo γ PGA thay
thế cho axit glutamic.
3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
B. subtilis là loài vi khuẩn ưa ấm có khả năng sinh trưởng và phát
triển tốt ở dải nhiệt độ từ 30oC đến 45oC. Chủng B. subtilis B5 là
một chủng được phân lập từ Tương bần, một sản phẩm được sản
xuất trong điều kiện có sử dụng nhiệt độ môi trường cao cho quá
trình lên men (37-40oC). Để có thể tìm ra một chế độ nhiệt thích
hợp cho sinh tổng hợp γ-PGA, tiến hành sử dụng môi trường
nghiên cứu có Natri glutamat, trong điều kiện nuôi tĩnh, lên men
tại các nhiệt độ 30oC; 35oC; 40oC và 45oC và 50oC để nuôi cấy,
thu nhận kết quả 24h một lần, kết thúc quá trình lên men sau thời
gian 120h. Kết quả nghiên cứu được thể hiện qua đồ thị hình 3.9.

10

Thời
gian

8

50°C

Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sinh tổng hợp γ-PGA

3.3.3.Ảnh hưởng của tốc độ lắc.
6


Tốc độ lắc của quá trình lên men được khảo sát ở tốc đô từ 0 – 200
v/p, tốc độ lắc là thông số đánh giá mức độ cung cấp khí cho môi
trường lên men. Khi tốc độ lắc lên đến 200 v/p sự hình thành các
dòng chảy xoáy trong canh trường, sự cung cấp oxy hòa tan cho
quá trình lên men tăng, sự hình thành γ-PGA có cải thiện hơn so
với tốc độ lắc từ 100-150 v/p. Đối với mẫu nuôi tĩnh do không có
sự tác động lên lớp vỏ tế bào, nên sự hình thành γ-PGA không bị
ảnh hưởng, việc cung cấp oxy hòa tan cho môi trường lên men chỉ
phản ánh trên góc độ nghiên cứu trên phòng thí nghiệm. Do vậy
lựa chọn phương án tốc độ lắc = 0 v/p ( nuôi tĩnh) làm thông số
cho các quá trình nghiên cứu tiếp theo, đây cũng là phương án
được đề cập trong nhiều công trình nghiên cứu về γ-PGA sản sinh
từ B. subtilis của các nhà khoa học trên thế giới.
3.3.4. Ảnh hưởng của pH.
Sự ảnh hưởng của pH đến sự phát triển và sinh trưởng của vi
khuẩn B. subtilis B5 thể hiện rất rõ tại các giá trị pH = 5 môi
trường axit yếu và pH =9 môi trường kiềm, khả năng sinh tổng
hợp γ-PGA hầu là không thấy. Sự hình thành γ-PGA tăng mạnh
trong khoảng pH từ 6 đến 8 trong thời gian 96h. Giá trị γ-PGA cao
nhất (13,03 g/l) tại thời điểm 96h trong môi trường có pH ban đầu
là 8, hàm lượng γ-PGA tại các giá trị pH = 7 và pH = 6 đạt cực đại
tại thời điểm nuôi cấy là 96h.

0

5

10
Cao nấm men

15

20
NH4NO3

25
NH4Cl

30

nguồn nitơ (g/l)

Hình 3.13. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sự hình thành γ PGA

Quá trình sinh tổng hợp γ-PGA có thể sử dụng NH4NO3 làm
nguồn nitơ chính cho quá trình tổng hợp γ-PGA, thay thế nguồn
nitơ đang dùng trong môi trường E hiện tại là NH4Cl.
3.3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ cấp giống.
Tỷ lệ cấp giống là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình lên men. Nghiên cứu với các tỷ lệ cấp giống đến quá trình
lên men dao động trong khoảng 1% đến 15% với thời gian lên
men là 96h cho thấy: Lượng giống cấp với tỷ lệ 5% cho lượng γPGA lớn nhất là 16,48 g/l, ở hai tỷ lệ cấp giống 1% và 15% lượng
γ-PGA tạo thành nhỏ nhất dao động trong khoảng 6 g/l. Tỷ lệ cấp

– 21,617X4X2
Giá trị chuẩn Fisher (F) là 24,70 và mô hình hoàn toàn có ý nghĩa
với độ tin cậy 99,99% (p 0,05) điều đó có
nghĩa là mô hình này tương thích với thực nghiệm.
Đánh giá dựa trên các giá trị hệ số xác định bội (R2 hay R-square
để đo mức độ của hàm hồi quy) và hệ số xác định bội hiệu chỉnh
(Adj R-square), hai thông số đặc trưng cho mức độ phù hợp của
mô hình trong việc giải thích các thí nghiệm. Trong nghiên cứu
này giá trị R-square = 0,9611 và Adj R-square = 0,9222 đều > 0,9
điều đó chứng tỏ mô hình được lựa chọn là phù hợp để giải thích
các kết quả nghiên cứu thí nghiệm.
Tối ƣu hóa mô hình nghiên cứu.
Sau khi được phương trình hồi quy sử dụng phương pháp hàm kỳ
vọng, phần mềm DX 7.0.0 có thể tính được các giá trị của biến
độc lập để tính được giá trị tối ưu của γ-PGA đồng thời có thể
đánh giá bằng hình ảnh, ảnh hưởng của các biến độc lập đến lượng

9


γ-PGA được sinh tổng hợp. Hai trong 12 phương án tối ưu nhất
trên lý thuyết được lựa chọn như sau:
Phương án 1: Nếu xét trên góc độ tính toán để tối ưu hàm lượng γ
PGA hay nói cách khác đặt mức độ quan trọng của chỉ tiêu này
đến mức cao nhất, phần mềm sẽ cho phương án sau thời gian
115,97 giờ, ở điều kiện pH ban đầu 8,04 hàm lượng tiền chất 30
g/l và nhiệt độ nuôi 39,41oC, thu được nồng độ γ-PGA cao nhất là
26,40 g/l và phương án có giá trị mong đợi (Desirability) là 0,978.
Dựa trên kết quả tối ưu tiến hành thực nghiệm kiểm chứng ở nhiệt

3.5. Nghiên cứu động thái trong quá trình lên men
Quá trình sinh trưởng và phát triển của chủng B5 theo 4 pha. Từ 0
đến 24h sinh khối tế bào tăng chậm, giai đoạn này chủng B5 thích
ứng dần với môi trường lên men, có thể khẳng định đây là pha lag.
Giai đoạn từ 24 đến 72h sinh khối tế bào tăng rất mạnh từ 15,1 đến
54,6 g/l, cho thấy tế bào sinh sản rất nhanh, chất dinh dưỡng chủ
yếu được tổng hợp sinh khối. Trong khoảng thời gian từ 72h-120h,
quần thể đi vào pha cân bằng, sinh khối tế bào giữ ở mức ổn định
số tế bào chết bằng số tế bào được sinh ra. Giai đoạn cuối từ 120
đến 144h sinh khối thế bào bắt giảm có thể do chứa nhiều chất
trao đổi thứ cấp gây ức chế sinh trưởng, môi trường dinh dưỡng
dần cạn kiệt
Sinh khối
ướt
10
9 (g/100ml)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0h

PGA
(g/l)


synthetase lớn làm xúc tác cho quá trình tổng hợp γ-PGA. Trong
giai đoạn cuối pha cân bằng một phần γ-PGA được vi khuẩn sử
dụng làm chất dinh dưỡng nên hàm lượng giảm.
Trong toàn bộ quá trình sinh trưởng và phát triển, giá trị pH của
môi trường hầu như không thay đổi so với giá trị ban đầu.
11


3.6. Nghiên cứu các thông số sinh tổng hợp γ PGA quy mô 100
lít/mẻ
3.6.1. Ảnh hưởng của chế độ khuấy và sục khí.
Đánh giá mức độ phát triển của vi sinh vật trong canh trường bằng
cách đó mật độ quang OD ở bước sóng 600nm để đánh giá tốc độ
phát triển trong 96h với chu kỳ lấy mẫu là 24h một lần, kết quả
được thể hiện trong bảng 3.9:
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của khuấy và sục khí đến mật độ vi khuẩn
(CFU/ml)
Chế độ cấp khí

0h

24h

48h

72h

96h

γ-PGA

5x107
7x107

3,8
19,7
24,1
25,3

Qua kết quả trong bảng 3.9 nhận thấy sự hình thành γ-PGA đối
với quá trình nuôi tĩnh là ít nhất, không giống như nghiên cứu
trong quy mô thí nghiệm. Nghiên cứu cho thấy nếu kết hợp cả
phương pháp khuấy trộn và sục khí cho môi trường lên men ở quy
mô 100 lít khả năng sinh tổng hợp γ-PGA sẽ cao hơn so với các
phương pháp lên men tĩnh, khuấy hoặc sục khí. Hàm lượng γ-PGA
= 25,3 g/l sau 96h khi kết hợp của khuấy trộn và sục khí trong quá
trình lên men quy mô pilot 100 lít/mẻ. Như vậy khi nghiên cứu tại
quy mô 100 lít/mẻ cần kết hợp cả phương pháp khuấy trộn và sục
khí cho môi trường lên men ở quy mô 100 lít thì khả năng sinh
tổng hợp γ-PGA sẽ cao hơn so với các phương pháp lên men tĩnh,
khuấy hoặc sục khí. Hàm lượng γ-PGA = 25,3 g/l sau 96h khi kết
hợp của khuấy trộn và sục khí trong quá trình lên men quy mô
pilot 100 lít/mẻ.
3.6.2. Sự thay đổi của hàm lượng oxy hòa tan trong quá trình lên
men
Khảo sát cho thấy nồng độ oxy hòa tan trong thiết bị lên men giảm
mạnh trong thời gian từ 0 đến 24h và nồng độ oxy hòa tan ở giai
đoạn 24 đến 48h rất thấp, sự tiêu thụ oxy cho quá trình sinh trưởng
12



sự ảnh hưởng của than hoạt tính, celite đến việc hấp thụ các hợp
chất cacbonhydrat.
3.6.2. Nghiên cứu đánh giá cảm quan sản phẩm γ-PGA sau khi
tinh sạch
Đánh giá cảm quan và thông số độ nhớt cho các mẫu nghiên cứu
thấy phương pháp 1 có sử dụng than hoạt tính và celite (đất hoạt
13


tính) hai tác nhân này có tác dụng hấp thụ màu và hấp thụ mùi của
các sản phẩm đi qua do vậy sản phẩm tạo thành không có mùi lạ
như các phương pháp còn lại. Do vậy phương pháp tinh sạch γPGA được lựa chọn để nghiên cứu và đưa vào ứng dụng cho các
nghiên cứu tiếp theo là phương pháp có sử dụng kết hợp giữa than
hoạt tính, Celite, cồn và các phương pháp lọc, thẩm tích để thu
nhận γ-PGA có chất lượng tốt nhất.
3.6.3. Kiểm tra mức độ tinh sạch của sản phẩm bằng phương pháp
sắc ký lỏng cao áp (HPLC)
Để đánh giá mức độ tinh sạch của sản phẩm sau mỗi phương pháp,
ngoài việc kiểm tra protein, cacbonhydrat có trong sản phẩm sau
tinh sạch, ta còn có thể kiểm tra các axit amin còn lại sau quá trình
tinh sạch bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp sản phẩm γ-PGA.
Kết quả sắc ký cho thấy có sự hiển diện của axit L-glutamic, ngoài
ra chỉ có 1 peak nhỏ thể hiện sự lẫn tạp chất trong sản phẩm sau
thủy phân. Phương pháp tinh sạch sử dụng cồn, than hoạt tính
Celite được lựa chọn làm phương pháp sử dụng cho tinh sạch γPGA.
3.6.4.Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh sạch qua kính hiển vi
điện tử quét
Nhìn vào các mẫu sử dụng kính hiển vi điện tử quét thấy: đối với
mẫu thô do vẫn còn lẫn nhiều tạp chất trong đó nên cấu trúc γPGA chưa được hiển thị rõ cấu trúc là các khối, sự hiển thị chỉ
nhìn thấy dưới dạng phẳng hai chiều, không làm nổi rõ các cấu

động trong khoảng từ 158 – 426 Kda. Đối chiếu và so sánh với các
nghiên cứu về γ PGA tạo ra bởi chủng Bacillus subtilis cho thấy
thông thường có khối lượng phân tử từ 100 – 1.500 KDa.
3.8.2. Tỷ lệ đồng phân D – Glutamic và L – Glutamic trong γ-PGA
Từ γ-PGA được tạo thành từ Bacillus subtilis B5 sau khi thủy
phân băng axit và làm sạch sản phẩm đến độ tinh khiết nhất định,
tiến hành đo độ phân cực của hỗn hợp đồng phân quang học D và
L glutamic. Sau khi tinh toán cho thấy tỷ lệ D:L glutamic axit là
47,97/52,03 trong hỗn hợp poly γ glutamic axit sản sinh bởi
Bacillus subtilis B5. Kết quả này cũng một lần nữa khẳng định cho
nguồn gốc chủng giống sinh tổng hợp γ-PGA là Bacillus subtilis.
3.8.3. Nghiên cứu tính bền axit của γ PGA.
Nghiên cứu thử nghiệm ảnh hưởng tính chất của γ PGA trên các
môi trường axit citric có nồng độ từ 0 – 30g/l qua việc xác định độ
nhớt của dịch thử nghiệm để đánh giá mức độ ảnh hưởng của nồng
độ axit đến chất lượng ổn định sản phẩm của γ PGA tại nồng độ 1
g/l. Kết quả khi nồng độ axit tăng (độ pH giảm) khả năng tạo nhớt
của γ-PGA giảm đi, đến nồng độ axit 20g/l sự biến đổi độ nhớt
15


không có sự thay đổi nhiều. Qua khảo sát này kết luận có thể sử
dụng γ-PGA trong các sản phẩm đồ uống có độ axit cao.
3.8.4. Nghiên cứu tính bền nhiệt của γ PGA
Để tìm hiểu về ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của γ-PGA
hay tính bền nhiệt, tiến hành nghiên cứu với γ-PGA nồng độ 1 g/l
để ở các nhiệt độ 25oC; 50oC; 75oC; 100oC và 125oC trong thời
gian 30 phút. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng độ nhớt γ-PGA tỷ lệ
nghịch với nhiệt độ, khi bị tác động của nhiệt độ càng cao độ nhớt
của γ-PGA càng giảm. Mức độ giảm độ nhớt của γ-PGA là rất nhỏ

với các loại phụ gia làm dày. Căn cứ vào công bố sử dụng γ-PGA
sản xuất từ vi khuẩn B. subtilis của Công ty Ajinomoto đã công bố
đến Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa kỳ về việc chấp
nhận sử dụng γ-PGA từ Bacillus subtilis như một loại phụ gia thực
phẩm an toàn. Sau khi áp dụng những quy chuẩn kỹ thuật, sản
16


phẩm γ-PGA được đem đi phân tích kiểm nghiệm tại các phòng
thí nghiệm đươc nhà nước công nhận.
Từ các kết quả phân tích cùng một số mẫu được kiểm tra tại cơ
quan chức năng, sản phẩm γ-PGA đã được Cục vệ sinh An toàn
thực phẩm xác nhận công bố phù hợp quy định an toàn thực phẩm
cho sản phẩm PGA. Liều lượng sử dụng của các sản phẩm này sử
dụng theo hướng dẫn của Bộ Y tế trong khoảng thấp hơn 0,1%
khối lượng sử dụng.
3.10. Nghiên cứu ứng dụng γ PGA trong ổn định nƣớc cam
3.10.1. Khảo sát chất lượng nguyên liệu
Kết quả khảo sát thể hiện cam nguyên liệu có tỉ lệ vitamin C khá
cao 40mg%, hàm lượng đường tổng số ở mức 9,0% cùng với hàm
lượng axit hữu cơ tổng số 0,6 %. Sau khi đánh giá các công thức,
tỷ lệ phối trộn trong nước cam cho thấy với tỷ lệ nước cốt chiếm
30% là phù hợp cho quá trình nghiên cứu tiếp theo.
3.10.2. So sánh ảnh hưởng của γ-PGA đến độ ổn định của nước
cam với các phụ gia khác
3.10.2.1. Đánh giá ảnh hưởng của γ-PGA và các phụ gia ổn định
khác thông qua chỉ số huyền phù
Tiến hành sử dụng γ-PGA cùng các loại phụ gia ổn định khác như
CMC, Xanthan Gum, Agar ở cùng một nồng độ như nhau là
0,05%, chế biến ở cùng một chế độ công nghệ, sau khi phối chế,

thường dùng khác trong việc ổn định cho nước cam

Chỉ số huyền phù không bền được sử dụng để đánh giá độ ổn định
của nước cam. Nếu chỉ số này càng cao đồng nghĩa với chất lượng
nước cam càng kém ổn định. Trước thanh trùng mẫu nước cam có
bổ sung CMC có chỉ số huyền phù không bền thấp nhất nên độ ổn
định cao nhất, trong khi đó độ ổn định của mẫu chứa γ-PGA thấp
nhất. Tuy nhiên, sau quá trình thanh trùng, độ ổn định của nước
cam có sử dụng γ-PGA tăng lên rõ rệt và còn cao hơn cả mẫu chứa
CMC. Sau quá trình bảo ôn chỉ số huyền phù không bền trong tất
cả các mẫu đều tăng dần phản ánh độ ổn định giảm nhưng mẫu
chứa γ-PGA vẫn giữ được độ ổn định cao hơn mẫu không bổ sung
hóa chất khá nhiều. Hơn nữa, độ ổn định của mẫu bổ sung γ-PGA
này đạt được thậm chí là vượt so với các mẫu bổ sung hai loại phụ
gia thông dụng như CMC và Xanthan gum. Do đó γ-PGA có thể
sử dụng làm phụ gia làm ổn định nước cam đầy tiềm năng, bởi nó
giữ cho nước cam được luôn ở trạng thái đồng nhất, không bị lắng
cặn, tách lớpẢnh hưởng của γ-PGA và các phụ gia ổn định nước
cam thông qua sự biến đổi độ nhớt.
Các mẫu nước cam đối chứng và mẫu sử dụng Aga sau thời gian
bảo quản 6 tháng có xu hướng tăng độ nhớt. Đối với những mẫu γPGA, CMC và Xanthan Gum có độ nhớt giảm sau thời gian bảo
quản, có thể các chất này có cấu tạo phân cực, do vậy trong nước
cam chúng có liên kết với nước và không liên kết với các phần tử
huyền phù nước cam, nhờ liên kết với nước các khoảng trống giữa
các phần tử nước cam giảm, không cho các phần tử nước cam dồn
về phía đáy bao bì.
3.10.2.2. Ảnh hưởng của γ-PGA và các phụ gia ổn định nước cam
thông qua sự biến đổi độ nhớt.
Sự ảnh hưởng của các chất phụ gia đến chất lượng nước cam đối
với các chất phụ gia được khảo sát cho thấy các chỉ số độ nhớt của

quan của nước cam
Nhiệt độ 800C, 900C và thời gian 5, 10, 15 phút sản phẩm có
hương tốt và màu sắc thì không đổi vàng đẹp. Ở nhiệt độ 1000C
thì thời gian là 5 phút thì màu sắc và hương vị không đổi nhưng
thanh trùng ở 10 phút và 15 phút thì sản phẩm có mùi nấu chín.
Do vậy nghiên cứu đã đưa ra lựa chọn thanh trùng nước cam ở
nhiệt độ 900C cho thanh trùng nước cam có sử dụng γ-PGA nồng
độ 0,05% trong thời gian 10-15 phút.

19


3.11. Nghiên cứu ứng dụng γ PGA trong cải thiện chất lƣợng
giò
3.11.1. Ảnh hưởng của các loại phụ gia đến độ dẻo của khối thịt
xay.
Nghiên cứu này được dùng để đánh giá mức độ nhuyễn, độ dẻo
của khối thịt khi sử dụng mỗi loại phụ gia. Các phụ gia được sử
dụng trong nghiên cứu gồm γ-PGA, sodium tripolyphosphate
(STPP), borac (hàn the), tinh bột biến tính (TBBT) và chitosan là
những phụ gia đã được sử dụng và không được sử dụng trong
ngành chế biến thực phẩm hiện nay. Các phụ gia được sử dụng
mức giới hạn của Bộ Y tế cho phép và phụ gia bị cấm trong danh
mục (hàn the) được sử dụng theo kinh nghiệm thực tế (0,1 –
0,5%), mục đích của việc sử dụng phụ gia bị cấm nhằm so sánh,
gợi mở ra những thay đổi trong việc sử dụng phụ gia an toàn trong
thực phẩm. Sau khi thử nghiệm trên các khối thịt xay tiến hành đo
độ nhớt của các mẫu nghiên cứu thấy được sự thay đổi rõ rệt nhất
về độ nhớt, độ quánh là ở các mẫu sử dụng hàn the và stpp, sự
thay đổi không đáng kể về độ dẻo quánh và độ nhớt ở các mẫu sử


2500

600

LN

400

LC

200

0

0
Đối
chứng

Hàn the

TBBT

STPP

γ-PGA

Chitosan

Hình 3.37. Biểu đồ lực nén và lực cắt của giò thành phẩm

được phân tích bằng phương pháp cảm quan để đánh giá chất
lượng, kết quả thu cho thấy:
Màu sắc của sản phẩm không có sự khác biệt nhiều giữa các mẫu
trong quá trình phân tích. Màu sắc chia làm hai nhóm chính nhóm
sản phẩm có màu hồng nhạt là các sản phẩm sử dụng hàn the, γPGA, nhóm có màu trắng nhạt gồm có mẫu đối chứng, mẫu có
chứa chitosan, tinh bột biến tính và mẫu chứa stpp.
Về mùi vị, mẫu có sử dụng γ-PGA đạt giá trị nghiệm thức cao
nhất và khác biệt không có ý nghĩa so với mẫu đối chứng và mẫu
sử dụng stpp, so với mẫu sử dụng hàn the, tinh bột biến tính và
chitosan thì khác biệt là có ý nghĩa về mặt thống kê.
Về hình dáng, các mẫu khác nhau không đáng kể, về độ giòn dai,
mẫu sử dụng chitosan có giá trị nghiệm thức cao nhất và khác biệt
so với các mẫu còn lại, trên góc độ phân tích cảm quan độ giòn và
dai kém nhất khi sử dụng tinh bột biến tính.
Khả năng sử dụng các loại phụ gia thực phẩm trong việc ổn định
và cải thiện chất lượng của giò được thử nghiệm so sánh giữa γPGA và 4 loại phụ gia khác hiện đang được sử dụng rộng rãi trên
thị thường sản xuất, cho thấy γ-PGA có khả năng ổn định trạng
thái, cho màu sắc đặc trưng của giò tươi, có thể thay thế các phụ
gia độc hại như hàn the, tạo cấu trúc trong sản phẩm giò tốt hơn
khi sử dụng các hợp chất photphat và các loại tinh bột biến tính.
Về mặt ứng dụng thực tiễn và hiệu quả kinh tế chưa đáp ứng được
như chitosan, nhưng ở một góc độ nhất định γ-PGA có khả năng
tạo màu cho sản phẩm nên đây cũng là một lợi thế của γ-PGA
trong quá trình ứng dụng.
3.11.3. Khảo sát nồng độ γ-PGA đến chất lượng của giò.
Nghiên cứu về ảnh hưởng của γ-PGA đến khả năng ổn định, cải
thiện cấu trúc của giò cho thấy ở nồng độ 0,1% γ-PGA cải thiện
được chất lượng giò tốt hơn các phụ gia hiện đang sử dụng trên thị
trường. Tuy nhiên để tối ưu nồng độ sử dụng cho sản phẩm cần có
những nghiên cứu sơ bộ về γ-PGA khi sử dụng trong sản phẩm

ưu chủng B. subtilis B5 sinh tổng hợp γ-PGA cao: tiền chất natri
glutamat là 25 g/l, axit citric 15 g/l, NH4NO3 15 g/l, tỷ lệ cấp
giống 5%, nuôi tĩnh ở nhiệt độ 39,7oC, pH = 8 sau thời gian 97 giờ
thu nhận γ PGA có nồng độ 25,02 g/l.
- Đã đưa ra quy trình thu nhận, tinh sạch chế phẩm γ-PGA dạng
bột: Chủng giống  Lên men  Dịch lên men  Bổ sung H2O
gia nhiệt (100oC)  Tảy màu, tảy mùi  Lọc thô  Lọc tinh 
Kết tủa bằng cồn 98% (2 lần, tỷ lệ 3:1)  Thẩm tích  γ PGA
Sấy phun (maltodextrin 5%, nhiệt độ 160oC ở 11.000 v/p, lưu
lượng cấp dịch 5 l/h)  Chế phẩm γ-PGA dạng bột.
23


- Đã xác định được cấu trúc và một số đặc tính của γ-PGA:
Mw>158 kDa, trong γ-PGA có chứa α NH+ và γ COO-; tỷ lệ đồng
phần D:L glutamic – 47,97:52,03; có tính chất nhớt trong vùng
axít từ pH 2,5 đến 7,0; bền nhiệt trong khoảng 25 – 125oC, đảm
bảo vệ sinh an toàn thực phẩm về vi sinh vật và hàm lượng kim
loại nặng.
- Bước đầu ứng dụng γ-PGA 0,05% trong ổn định nước cam tự
nhiên và 0,1- 0,2% trong sản phẩm giò lụa cho kết quả tốt. Chế
phẩm γ-PGA có thể dùng để thay thế hàn the trong chế biến bảo
quản giò cũng như các sản phẩm chế biến từ thịt khác.
Các hƣớng nghiên cứu tiếp tục dự kiến.
- Nghiên cứu ứng dụng γ PGA trong lĩnh vực nông nghiệp và mỹ
phẩm
- Nghiên cứu tạo γ PGA từ các phụ phẩm của nhà máy chế biến
thực phẩm
- Nghiên cứu sản xuất các túi đựng sinh học từ γ PGA