Luận án: Chuyển hóa Saccharose thành FOS & Tinh sạch FOS bằng Lọc Nano - Lê Thị Hồng Ánh

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA LE THI HONG ANH NGHIEN CUU CHUYEN HOA SACCHAROSE THANH FRUCTOOLIGOSACCHARIDES (FOS) VA TINH SACH FOS BANG PHUONG PHAP LOC NANO LUAN AN TIEN SI KY THUAT TP. HO CHI MINH NAM 2013 ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA LE THI HONG ANH NGHIEN CUU CHUYEN HOA SACCHAROSE THANH FRUCTOOLIGOSACCHARIDES (FOS) VA TINH SACH FOS BANG PHUONG PHAP LOC NANO Chuyên ngành: Chế biến thực phẩm va dé uống Mã số chuyên ngành: 62540201 Ph nbi nd cl p 1: PGS.

TS Nguyễn Thị Xuân Sâm Ph nbi nd cl p2: PGS. TS Ly Nguyén Binh Ph n bi n 1: GS. TSKH Luu Duan Ph n bi n2: PGS. TS Nguyễn Tiến Thang Ph n bi n3: PGS.

TS Mai Thanh Phong NGU’ I HUONG DAN KHOA HỌC: 1. TS Đống Thi Anh Dao 2.TS Nguyễn Hữu Phúc LỜI CAM ĐOAN T cgi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu e ab n thân t cgi .C c kết qu nghiên cứu vac c kết lu n trong lun n nay là trung thực, và không sao ch p t b tcứm tnguôn nào và dư ib tk hình thức nao. Vi e tham kh oc c nguồn tài li u đã du c thực hi n tr ch d n và ghi nguồn tải li u tham kh o đúng theo yêu e u. Tcgi lun n Lê Thị Hồng Ánh TÓMT TLU NÁN S n xu t prebiotie va b6 sung prebiotic vào thực phẩm là xu hư ng nổi b te a e c nghiên cứu trong lĩnh vực công ngh_ thực phẩm hi n nay trên toàn thé gi i.

M t trong những prebiotic đã và dang du c quan tâm nhiều là fructooligosaccharides (FOS). Ch nh viv y, vi e nghiên cứu s nxu t FOS có đ tỉnh khiết cao, phùh pv i tiêu chuẩn chế biến thực phẩm t nguồn nguyên li u trong nu c th t sự làv nđềc n quan tâm và ph t triển. Dé góp ph n gi i quyết v n dé trên, lun n tiến hành nghiên cứu c c yếu tổ nh hưởng, đ ng học phn ứng chuyển hóa saccharose thành FOS bang enzyme fructosyltransferase (FTS) và nghiên cứu nâng cao đ tinh khiết c a FOS bang phương ph p lọc nano. Lu n n đã đạt du cm tsố kết qu chính như sau: 1) Kết quả nghiên cứu lý thuyết e Xây dựng du c mô hình đ ng học ph n ứng chuyển hóa saccharose thành FOS bằng enzyme FTS.

e X cđịnh du c quy lut nh hưởng c am t số thông số công ngh đến kh năng phân riêng monosaccharides, saccharose, FOS bằng màng lọc nano và dé xu t phương n lọc tu n hoàn kết h p pha loãng để nâng cao đ tinh khiết c a FOS. 2) Kết quả nghiên cứu thực nghiệm e Dax cđịnhc c thông số đ ng học c aenzyme FTS bang phương ph p gi i thu t di truyền, giúp gi m thiểu số th nghi m, thời gian và chi ph khi nghiên cứu đ ng học ph n ứng enzyme, đặc bi t trong trường h p ph n ứng có nhiều cơ ch t. e Xây dung du c phương trình hỏi quy thực nghỉ m môt nh hưởng c a nhỉ t d , pH, nồng đ saccharose ban đ u và ty | enzyme đến hi u su t chuyển hóa saccharose thành FOS,t đó x c định du c điều ki n tối ưu cho qu trinh téng h p FOS. ii e Đã tối ưu hóa c c thông số công ngh c a qu_ trình lọc nano bằng phương ph p vùng c m và lựa chọn chế đ lọc tu n hoàn thchh p để nâng cao đ tinh khiếtc a FOS đến 86,7%.

Những kết qu trên bu c đ u đã tạo tiền dé cho vi c triển khai công ngh , ứng dụng vao thực tế, đồng thời là nguồn tham kh o tin c y cho những nghiên cứu tiếp theo trong cùng lĩnh vực. iil ABSTRACT OF THESIS Nowadays, production of prebiotic and prebiotic supplements in food products is considered a prominent trend in food technology worldwide. One of the most interested prebiotics is fructooligosaccharides (FOS). Hence, the study of producing high purity of FOS that can meet the food processing standards from domestic materials must be a matter of concern and development.

To solve this problem, the thesis aims to study the influencing factors, the kinetics of FOS synthesis from sucrose using fructosyltransferase (FTS), and the improvement of purity of FOS by nanofiltration. Thesis has achieved some major results are as follows: 1) Theoretical results A kinetics model of FOS synthesis from sucrose using fructosyltransferase was built. Rules of main factors that give impacts of technological parameters on the separation of monosaccharides, saccharose and FOS by nanofiltration were determined, and the technique of diafiltration to enhance the purity of FOS was also proposed. 2) Experimental results The parameters of enzyme kinetics FITS by genetic algorithm method were determined.

The result reduced the quantity of experiments, time and cost related to study of kinetics of FITS enzyme, especially in case of multiple substrates. The regression equation which stimulates the effects of temperature, pH, initial concentration of sucrose and enzyme rate on the performance of transforming saccharose into FOS was established. Then, the optimum conditions of FOS synthesis was determined. Main parameters of nanofiltration process were optimized by means of restricted areas.

Moreover, the optimum diafiltration mechanism was also set to enhance the purity of FOS to 86. IV The results have established initial steps for the application of new technology into practice. In addition, results found in this thesis would be useful references for further research in the same field. LỜI CÁM ƠN Lun nđư c hoàn thành là kết qu sự nỗ lực c ab n thân cùng những giúp đỡ, d ng viên tinh th ne ac cth y, cô, gia đình, đồng nghi p, bạn bè.

V ittc sự chân thành, tôi xin tran trọng c m ơn PGS.TS Đống Thị Anh Đào đã t n tình hu ng d n, nâng bu c tinh th n cho tôi trong suốt thời gian v a qua; xin c mon TS Nguyễn Hữu Phúc đã giúp đỡ. Tôi muốn gửi lời e m ơn sâu sắc đến gia đình b nhỏ đã tạo điều ki n cho tôi nghiên cứu, yên tam làm vi c,c m ơn c ccon Vĩnh Liêm, Viên Phương và Thục Khuê đã mang lại niềm vui và nhi t tình cho mẹ. Dac bi t, c m ơn người bạn Như Nguy n das tc nh nghiên cứu cùng tôi, t ng ngày t ng ngày, dù đã ở th t xa, vn luôn hỗtr vad ng viên tôi hoàn thành lun n này. Tôi cũng xin c m on Khoa Kỹ thu t Hóa học — Trường Dai hoc B ch khoa, t p thé đồng nghi p khoa Công ngh thực phẩm — Trường Dai hoc Công nghi p thực phẩm TP.HCM đã giúp đỡ và chia sẻ v i tôi trong thời gian v a qua.

Lê Thị Héng Ánh V1 MỤC LỤC ` ạawwmxawMmMmmmmx,Mm<wMáa—.m£wá—wMmmaMmmm<œ<aaMMmMma§gMmœaựưmmaaammM,M., PDEPEĐPEĐPTPEVDTPTPPDPPDPDPDPDTPDDEDEPEDEPĐPEPDDDYDVUVDVVVVVPVVVYVVVVPPPPPPDPPDTPDEDEDEPEPEPEPDPDUPUVVVVVVVVVVVVPPDPPPDPDPDPDPDEDEDEPEPPPEPVDUVUVUVVVVVDĐDĐVĐVĐĐV NN N N N NN N NN NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNv | M | | | | N N IMMMmmMmmmmmMwmMXmmm INRIA INI mm mmmmmawMmø£%áấmMMmœaMMmAmmmmmmmm PDEDEPEPEĐTDTPPPDPDPPDIPDPDEPDEDEDEDEDEPDĐDDDDUVUVDUVVVVVVVYVPVVPVPPPDPPPPDPDEDEPEPEPPDPDDVDVUVDVVVVVVVVVVVPPPPDPDPDDDEDEDEPPPĐĐVVVVVVVVVVEV77 A We 7 x DDEDEDEDVDVVDVVDVVDUEPVVDVDVDVVDEPVEUVVDVDVDVVDEVEVĐDVDVVDVVDVVUPVUUVDVDVVDEVUVĐDVDUVVDUVDVVEVUPVUVDVDVVDEVVVĐVVDVPV IuaaamMmmma<xxmMmmax&áMXMmMmmmmMmMm mm mmmmmmnm8£ứmmmm “ p> P pqo q € qe p p [SBR A BAA BA BA BA BA IN VN VN BA BA BA BA BA BA BA BA BN BA BA BA BA BA BA BN BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA A A A BA A A A A A A A A A A DR VY ` ? DDETDEDVEDVDVDVVDUEPVUPVEDVDVVDVVDUVVEĐVEDVDVVDEPVDVVUVDUVDVVDVVDVVEPDVEDVVDVVDVVDUVĐVDVVDVVDVVDEVUUVDVVDVVDVVDUEVUEDVDUVVDVVDVVUEVUVVDVVDUVVDVVDVVVVUVDV 7 7 IqmMmuamaMmmaaMmMmmmMm mm ma&<maMmmmmMmaMmaMmMm mm mm KTmmm EE SERRE SE SEES SEESESESSEEESESEEEESESESEESESSERESESSEEE EE SEEEE EE SESEESRREEEEERG 71. DDEDEDEVEDVDVDVVEPVPVDVDVVDVVDVVDVDVDVDVVDUVVVUVDVEDVEDVVEVDUEDVDVDVVDVVVVUVUVDVDUVVDVVVVDVEUVEĐDVDVDVVDUVVDUVUDVĐDVDVVDVVDVEVĐVPDVVDVDVVDVVDVVEVEĐVVDVVV 44 I„amxmmmnaamaáMmăm<M<<mmm<mmMmmas<MmMmamMmMmMmmmmMMa‹À%ämmHmẮmn.m£œmmmn PSSSSSSSS ESS V SSS VN VN ESTEE TESTES SETS VN VN VN VN VN VN VN VN TST TTT TST TTT TTT TST VI II XIV IV VY VN ma D D ` ? IaaạaằmœămaáxaMmmaMmMm MmmMmmaa&ámMmMMmmaăm£mmmmmm.<‹ PDETEDEDEVPEDVDVVDEPVEPVĐDVDVDVVDVVEPVDVDVVDVVDUEVUVĐDVDVVDUVDUEVEVĐDVDVDVVDUVVVUVĐDVDVVEDVVDVVEVVDVĐDVVDVVVVEV ĐàIÀ D 2 IqMMmaaaMmmmmmaMmMmmammamamMmmmm mm £†Ẽmmm PDDETDEDPEDVEDVVDVVDVVPDVDVDVDVVDVVPVDVDVVDVVUVVUUVDVDVDVVDEVEUVDVDUVVDVVDVVVDVDVVEUVVDVVDVVEVVVĐVVDVVV [BURR A V BA BA BA RA BA BA BA BA IA NV BA BA BA BA BA BA BA BN BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA A BA BA BA BA BA BA BA V/V VI II XIV VY VN D ` DDEDEDETDEDEDVVEUEDVEVEDEDVVEDEDVVEUEDVVEDEDVVDUEDVVEDUEPVYVVVUEPYVVPDEDVVDEPVVEDEPYVVEPEDVVVEPVVVPVEDEĐVVEDEPVVVEPVVVEVVE lTa IqMMmaaaMmmmmmaMmMmmammamamMmmmm mm £†Ẽmmm [BURR A V BA BA BA RA BA BA BA BA IA NV BA BA BA BA BA BA BA BN BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA BA A BA BA BA BA BA BA BA V/V VI II XIV VY VN ma D 2 ^ ImmMmmm mm mmamMmmmamMmmmm<M—mmwmma£mm<m<mmmMmMmmM1mm m£mmMm£măăẽmmmmmmm£mmm PDDEDTEDEDVPEDVDVDVVPVPDVDVDVVDVVDVPVEĐVEDVVDVVDVVUEPVPVDVDVVDVVDUEVUDVDUVDUVDVVDEVDUVDVDUVDVVDEVEVPDVDVDVVDVVDVUVDVDVDVVDVVEVDVDUVVDVDVVDUEVEVDVDVDUVDVVEVVVVUVĐ [BRA V V VU VN | VN VY VY KV KV KV KV KV KV VY VVVVYVVVÊ ` 1. TONG QUAN, HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ NỘI DUNG CHÍNH 1. FOS và prebiotic .C c phương ph p t6ngh pFOSt saccharose.

D ng học ph n ứng chuyén hóa saccharose thành FOS bang enzyme FTS.C cphuong ph p nâng cao đ tinh khiết ¢ a FOS. Ứng dụng phương ph p gi i thu t di truyền (GA - Genetic Algorithm) vào bài to n tìm kiêm va tôi ưu. Những v n đề tổn tại trong công ngh s nxu tFOS. Hư ng nghiên cứu vàn 1 dung nghiên cứu c alu n n.m,ẹmmaawmMMmMMmmmmmnaMmmmMmmmặmaaaaMwmmMMAmn PDEDEPDĐPEĐTPTPTPPPPPDPDPDPDPDEDEDEDEPEDEPĐDĐPDDVDUVPVVVVVVPVVVVVVPVPPPPDPDPDPDPDPEDEPDEPPDPDĐDPDUVVVVVVVVVVVVVPPPPPPDPDDPDEDEDEPDEPVPUDUVUVUVUVVEDĐPDĐPĐĐVVVĐV ÐV VY MS VY MS VY KV KV XS VY VY MS MS MS KV MS XS XS VY VÀ §€€VS§ VY 2.

Màng lọc nano. Phương ph p nghiÊn COU .-- 1199 11 1 ke re «xe cccc (1C) 2. Phương ph p phân t Ch. --- G199 1n 1k ke ccccc SP Ì Vil 3.

NGHIÊN CỨUC_ C YEU TO ANH HUONG VA DONG HỌC PHÁN UNG CHUY NH A SACCHAROSE THÀNH FOS BANG ENZYME FTS THU NH NTU pnbodfiirpei s tnbpt 3. Tong h pFOSt saccharose bang enzyme FTS. Nghiên cứu c c yếu tố nh hưởng đến qu trinh tong h pFOSt saccharose băng enzyme FTS. Nghiên cứu đ ng học ph n ứng chuyển hóa saccharose thành FOS bang enzyme FTS thu nh nt Aspergillus flavipes .D nhgi mucd tuongthche amo hình to n học đã xây dung v 1 thực 4.

NGHIEN CUU NANG CAO DO TINH KHIET CUA FOS BANG PHUONG PH P LOC NANOI 4. Nghiên cứu lua chọn mang lọc nano để tinh sạch EOS. Nghiên cứu c c yếu tố nh hưởng đếnkh năng loại bỏ glucose, fructose va saccharose ra khỏi dung dịch FOS sau tong h p bang phương ph p lọc nano. Nghiên cứu nh hưởng c a phương thức pha loãng trong qu_ trình loc nano đến đ tinh khiết và hi usu t thu hồi FOS.

Kiểm tra ch tlu ng, x c định tong hi usu t thu hồi s n phẩm FOS 85%. KET LU N VÀ KIÊN NGHIR 5,1. KẾT ÏU tececccccscscsesssscscscscscscscscscssscscsessssscscscscsvsvsvsssssssvsessssscscscacavavevacavavevenens 109 5.C C TÀI LIỆU CÔNG BO CUAT CGIAR 7. TÀI LIEU THAM KHẢÁOI DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.

Ty1 tiêu thụ c c loại prebiotic trên thé gi i năm 2008 .C u trúc e am t số phân tử FOS. Sơ đồh thống s n xu t FOS phổ thông (Neosugar G) và FOS cao đ (Neosugar P) sử dụng phương ph p lọc gØe@Ì.