Nghiên cứu thu nhận gellan từ sphingomonas paucimobilis định hướng ứng dụng tron

LỜI CẢM ƠN Với tất cả sự chân thành và biết ơn nhất, tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. Nguyễn Thị Xuân Sâm - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và TS. Trần Thị Mai - Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch đã tận tình hướng dẫn, động viên tinh thần cho tôi trong suốt thời gian làm luận án; cảm ơn các Cô đã trang bị thêm cho em cách tiếp cận với các phương pháp khoa học để em tự tin hơn trên con đường phía trước. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô thuộc Viện Công nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã truyền tải cho em thêm nhiều kiến thức chuyên môn sâu cũng như cho những góp ý quí báu trong quá trình học tập và hoàn thiện các nghiên cứu của luận án.

Nhân dịp này, xin bày tỏ niềm tri ân tới Ban lãnh đạo Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch, Bộ môn Nghiên cứu Công nghệ sinh học Sau thu hoạch và các bạn bè, đồng nghiệp, đã hết sức giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi yên tâm học tập và nghiên cứu. Lúc này đây, với tư cách là người con, người vợ và người mẹ, tôi muốn gửi thật nhiều lời cảm ơn sâu sắc, tình cảm yêu thương vô bờ của tôi đến gia đình - nơi luôn là điểm tựa tinh thần vững chắc và tiếp sức cho tôi trong suốt sự nghiệp phấn đấu. Hà Nội, ngày 19 tháng 10 năm 2018 Nguyễn Thị Hồng Hà i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được tác giả khác công bố. Nghiên cứu của luận án có sự kế thừa của đề tài ĐT.13/CNSHCB - Bộ Công thương và đã được sự đồng ý của các thành viên trong nhóm nghiên cứu.

Việc tham khảo nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn theo đúng yêu cầu. Hà Nội, ngày 19 tháng 10 năm 2018 GVHD 1 GVHD 2 Tác giả Nguyễn Thị Xuân Sâm Trần Thị Mai Nguyễn Thị Hồng Hà ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. i LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC CÁC BẢNG. viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ. x CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO.

xii MỞ ĐẦU. THÔNG TIN CHUNG VỀ GELLAN VÀ GELLAN KHỬ ACYL. Cơ chế tạo gel và các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tạo gel. Sphingomonas paucimobilis - nguồn sinh tổng hợp gellan.

Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa. Cơ chế sinh tổng hợp gellan. Động học quá trình sinh trưởng và tổng hợp gellan của S. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THU NHẬN GELLAN VÀ GELLAN KHỬ ACYL.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp gellan. Ảnh hưởng của tuổi giống và tỷ lệ giống. Ảnh hưởng của thành phần môi trường lên men. Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH và điều kiện cấp khí.

Cải tạo chủng giống cho tăng khả năng sinh tổng hợp gellan. Thu hồi và làm sạch gellan từ dịch lên men. Chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GELLAN VÀ GELLAN KHỬ ACYL.

Ứng dụng trong tạo màng bảo quản trái cây. Ứng dụng trong chế biến thực phẩm. Ứng dụng trong các lĩnh vực khác. VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN.

VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU VÀ TRANG THIẾT BỊ. Chủng giống, nguyên liệu chuối. Môi trường.

Thiết bị, dụng cụ. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH. Xác định hàm lượng gellan và gellan khử acyl. Phân tích cấu trúc gellan và gellan khử acyl (phổ MNR).

Xác định khối lượng phân tử của gellan. Xác định mức độ deacyl hóa (ĐĐA) của gellan khử acyl. Xác định độ bền gel của gellan khử acyl. Xác định khả năng tạo gel với các ion Ca+2 và Na+.

Phân tích các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh của gellan. Xác định mật độ tế bào vi khuẩn. Xác định hàm lượng protein. Xác định hàm lượng màu carotenoid.

Phương pháp xử lí số liệu. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nhân giống và điều kiện bảo quản giống. Đánh giá khả năng sinh tổng hợp gellan của S.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng sinh tổng hợp gellan của chủng S. Ảnh hưởng của nguồn nitơ. Ảnh hưởng của việc bổ sung axit amin. Ảnh hưởng của việc bổ sung H2O2.

Tối ưu hóa môi trường sinh tổng hợp gellan cho chủng S. Xác định điều kiện sinh tổng hợp gellan trên bình lên men 10 lít. Xác định tốc độ khuấy. Xác định thời gian thu gellan.

Nghiên cứu thu hồi gellan từ dịch lên men. Nghiên cứu kết tủa gellan bằng dung môi hữu cơ. Loại màu khỏi kết tủa gellan. Xác định điều kiện sấy, bảo quản chế phẩm gellan dạng bột.

Sấy đối lưu kết tủa gellan tạo chế phẩm dạng bột. Nghiên cứu lựa chọn bao bì. Xác định chế độ bảo quản. Nghiên cứu thu nhận gellan khử acyl.

Xác định điều kiện phản ứng chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl. Xác định tỷ lệ dịch/ethanol cho kết tủa gellan khử acyl. Xác định hiệu suất sấy chế phẩm gellan khử acyl. Bảo quản chế phẩm gellan khử acyl.

Ứng dụng chế phẩm gellan trong tạo màng bao bảo quản chuối …………… 43 2. Xác định công thức dung dịch tạo màng gellan. Xác định thông số công nghệ của dung dịch tạo màng gellan. Đánh giá hiệu quả bảo quản của màng.

Ứng dụng chế phẩm gellan khử acyl trong sản xuất thạch dứa. Xác định hàm lượng gellan khử acyl thích hợp cho tạo gel thạch. Đánh giá hiệu quả bổ sung gellan khử acyl trong sản xuất thạch dứa. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

LỰA CHỌN CHỦNG CHO KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP GELLAN CAO. Đánh giá khả năng sinh tổng hợp gellan của chủng S. So sánh khả năng sinh tổng hợp gellan của chủng S. paucimobilis GL4 và S.

NGHIÊN CỨU THU NHẬN GELLAN TỪ CHỦNG S. Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng sinh tổng hợp gellan. Ảnh hưởng của nitơ. Ảnh hưởng của việc bổ sung các axit amin.

Ảnh hưởng của việc bổ sung H2O2. Xác định thời gian lên men thích hợp cho thu nhận gellan. Tối ưu hóa điều kiện lên men sinh tổng hợp gellan từ S. Xác định điều kiện sinh tổng hợp gellan trên bình lên men 10 lít.

Xác định tốc độ khuấy. Xác định thời gian thu hồi gellan. Nghiên cứu thu hồi gellan từ dịch lên men. Tiền xử lý dịch lên men và ly tâm loại sinh khối.

Nghiên cứu kết tủa gellan bằng dung môi hữu cơ. Loại màu khỏi kết tủa gellan. Sấy kết tủa gellan tạo chế phẩm dạng bột. Nghiên cứu xác định điều kiện bảo quản chế phẩm gellan.

Nghiên cứu lựa chọn bao bì thích hợp cho chế phẩm. Xác định điều kiện bảo quản. Đề xuất qui trình thu nhận gellan từ S. CHUYỂN HÓA GELLAN THÀNH GELLAN KHỬ ACYL.

Xác định điều kiện chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl. Ảnh hưởng của pH đến mức độ deacyl từ gellan. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến mức độ deacyl. Kết tủa gellan khử acyl bằng ethanol.

Sấy thu hồi chế phẩm gellan khử acyl. Bảo quản chế phẩm gellan khử acyl. Đề xuất quy trình thu nhận chế phẩm gellan khử acyl. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG CÁC CHẾ PHẨM.

Đánh giá chất lượng chế phẩm gellan từ S. Xác định cấu trúc gellan. Xác định khối lượng phân tử gellan. Đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng và vi sinh vật của gellan.

Đánh giá chất lượng gellan khử acyl. Xác định cấu trúc gellan khử acyl. Đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng và vi sinh vật của gellan khử acyl90 3. THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM GELLAN VÀ GELLAN KHỬ ACYL.

Ứng dụng chế phẩm gellan trong tạo màng bao bảo quản chuối. Xác định hàm lượng gellan thích hợp trong công thức dung dịch tạo màng. Xác định thông số kỹ thuật của màng bao gellan lựa chọn. Đánh giá hiệu quả bảo quản chuối của màng bao gellan.

Ứng dụng chế phẩm gellan khử acyl trong sản xuất thạch dứa. Xác định hàm lượng gellan khử acyl thích hợp cho trong công thức thạch. Đánh giá chỉ tiêu cảm quan sản phẩm thạch. Đánh giá chỉ tiêu an toàn thực phẩm sản phẩm thạch.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 103 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. 104 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký tự Chú thích ADN Axit deoxyribonucleic ADP Adenosine diphosphate AL/PE Màng nhôm PE Al-Foil Lá nhôm mỏng BOPP/PE Màng Biaxial Oriented Polypropylene PE Cp Centipoazo đơn vị tính độ nhớt CT Công thức ĐC Đối chứng TN Thí nghiệm ĐĐA Mức độ deacyl ĐVTN Động vật thí nghiệm GFC Sắc ký lọc gel HDPE Polyethylene tỷ trọng cao MDPE Polyethylene tỷ trọng trung bình NMR Cộng hưởng từ hạt nhân Ny/PE Màng nylon PE PE Polyethylene PET Polyethylene terephthalate PVDC Polyvinylidende chloride TSS Chất rắn hòa tan tổng số vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Đặc điểm khác nhau giữa gellan và gellan khử acyl.

Ảnh hưởng chủng giống, nguồn dinh dưỡng, điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh tổng hợp gellan. Đặc điểm và hiệu quả gellan. Đặc tính của gellan và gellan khử acyl dùng làm mẫu chuẩn. Thời gian và liều lượng H2O2 khảo sát.

Các yếu tố và các mức của yếu tố trong thí nghiệm tối ưu khả năng sinh tổng hợp gellan từ chủng S. Ma trận thực nghiệm tối ưu khả năng sinh tổng hợp gellan từ chủng S. Chỉ số màu chuẩn cho chuối. Tỷ lệ thành phần trong các công thức tạo dung dịch màng gellan.

Các chỉ tiêu đánh giá cảm quan chuối. Phiếu cho điểm của phép thử cảm quan. Bảng điểm cảm quan của sản phẩm thạch dứa. Bảng mức chất lượng sản phẩm theo tổng số điểm trung bình của thành viên trong hội đồng cảm quan.

So sánh khả năng sinh tổng hợp gellan của hai chủng S. paucimobilis GL4 và S. Ảnh hưởng các nguồn nit đến khả năng sinh tổng hợp gellan của S. Ảnh hưởng củ các xit min đến khả năng sinh tổng hợp gellan.

Ảnh hưởng của việc bổ sung H2O2 tới khả năng tích lũy sinh khối và gellan. Kết quả ma trận thực nghiệm tối ưu khả năng sinh tổng hợp gellan từ chủng S. Kết quả phân tích phư ng s i Anov của mô hình. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý dịch lên men đến hiệu quả tách gellan khỏi tế bào vi khuẩn .