Nghiên cứu sản xuất oligochitosan và ứng dụng trong bảo quản tôm nguyên liệu sau thu hoạch tại Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ------------ VŨ THỊ HOAN NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN TÔM NGUYÊN LIỆU SAU THU HOẠCH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÁNH HÒA - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ------------ VŨ THỊ HOAN NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN TÔM NGUYÊN LIỆU SAU THU HOẠCH LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành : Công nghệ chế biến thủy sản Mã số : 9540105 Người hướng dẫn khoa học: GS. Trần Thị Luyến PGS. Vũ Ngọc Bội KHÁNH HÒA - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu được thực hiện từ kinh phí của Đề tài Cấp Nhà nước KC07.02/11-15:“Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế phẩm oligosaccharid (oligochitin và oligochitosan) để bảo quản sau thu hoạch nguyên liệu thuỷ sản đánh bắt xa bờ” do PGS. Vũ Ngọc Bội chủ trì và đã được Chủ nhiệm đề tài cho phép sử dụng trong Luận án.

Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào trước đó. Tác giả luận án LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận án này, Trước hết, tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Lãnh đạo Khoa Sau đại học và Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm lòng biết ơn và niềm tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua. Lòng biết ơn sâu sắc nhất xin được gửi tới GS. TS Trần Thị Luyến – nguyên Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Nha Trang và PGS.

Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ, tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận án này. Xin chân thành cám ơn PGS. Vũ Ngọc Bội - Chủ nhiệm đề tài Cấp Nhà nước KC07.02/11-15: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế phẩm oligosaccharid (oligochitin và oligochitosan) để bảo quản sau thu hoạch nguyên liệu thuỷ sản đánh bắt xa bờ” đã tạo điều kiện về kinh phí để Luận án hoàn thành có chất lượng. Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn PGS.

Đàm Sao Mai - Viện trưởng Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm - Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh và các thầy cô trong Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Xin chân thành cám ơn PGS. Trang Sĩ Trung - Hiệu trưởng - Trường Đại học Nha Trang, PGS.

Nguyễn Anh Tuấn, TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo - Bộ môn Công nghệ Chế biến, TS. Nguyễn Thị Mỹ Hương - Trưởng Bộ môn Công nghệ Sau thu hoạch - Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang, PGS. Ngô Đăng Nghĩa - Giám đốc - Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường và các thầy cô phản biện đã cho tôi lời khuyên quý báu để Luận án hoàn thành có chất lượng.

Xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo tại các phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm và các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm -Trường Đại học Nha Trang đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận án. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm, động viên, cùng tôi chia sẻ khó khăn trong suốt thời gian thực hiện Luận án này. MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. v DANH MỤC BẢNG .vii DANH MỤC HÌNH.

ix TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN. xiv MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN TÀI LIỆU. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SẢN XUẤT CHITOSAN VÀ OLIGOCHITOSAN.

Giới thiệu về chitin, chitosan và oligochitosan. Chitin và chitosan. Phương pháp sản xuất chitin và chitosan. Phương pháp sản xuất oligochitosan.

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG OLIGOCHITOSAN. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BIẾN ĐỔI VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN TÔM SAU THU HOẠCH. Cơ sở lý thuyết về biến đổi của tôm sau thu hoạch. Phương pháp bảo quản tôm sau thu hoạch.

GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT BỨC XẠ. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. NGUYÊN VẬT LIỆU. Đầu vỏ tôm dùng sản xuất oligochitosan.

Tôm bạc biển. Nguyên vật liệu để xác định độc chất học. Giống vi khuẩn. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Phương pháp bố trí thí nghiệm. Các phương pháp phân tích hóa học. Phương pháp xác định hoạt độ enzyme protease. Phương pháp nghiên cứu vi khuẩn.

Phương pháp thu sinh khối vi khuẩn lactic. Phương pháp phân tích vi sinh vật. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của chế phẩm oligochitosan. Phương pháp xác định độc chất học.

HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ CHỦ YẾU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA PHẾ LIỆU ĐẦU VỎ TÔM.

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ KHỬ PROTEIN VÀ TẠP CHẤT Ở ĐẦU VỎ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG TRONG SẢN XUẤT CHITIN. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHITIN TỪ ĐẦU VỎ TÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ENZYME PROTEASE. Nghiên cứu lựa chọn enzyme protease. Nghiên cứu khử protein còn lại ở đầu vỏ tôm bằng NaOH loãng và khử khoáng bằng HCl loãng.

Đề xuất quy trình sản xuất chitin từ đầu vỏ tôm bằng phương pháp sử dụng enzyme flavourzyme khử protein. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHITIN TỪ ĐẦU VỎ TÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG VI KHUẨN LACTIC ĐỂ KHỬ PROTEIN VÀ CÁC TẠP CHẤT. Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic thích hợp. Nghiên cứu sản xuất chitin từ đầu vỏ tôm bằng phương pháp sử dụng vi khuẩn lactic L.

plantarum VTCC-B 431 để khử protein và các tạp chất. Nghiên cứu khử protein còn lại ở bán chế phẩm chitin bằng enzyme flavourzyme. Nghiên cứu khử khoáng còn lại ở chitin thô bằng HCl. Đề xuất quy trình sản xuất chitin từ đầu vỏ tôm bằng phương pháp sử dụng vi khuẩn lactic L.

plantarum VTCC-B 431 để khử protein và các tạp chất. Đánh giá chất lượng chitin sản xuất theo quy trình sử dụng vi khuẩn lactic để khử protein và các tạp chất. NGHIÊN CỨU DEACETYL CHITIN ĐỂ SẢN XUẤT CHITOSAN CÓ ĐỘ DEACETYL CAO. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NAOH THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH DEACETYL CHITIN.

XÁC ĐỊNH THỜI GIAN DEACETYL. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHITOSAN CÓ ĐỘ DEACETYL CAO. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM OLIGOCHITOSAN BẰNG KỸ THUẬT BỨC XẠ COBAN 60. XÁC ĐỊNH ĐỘ HÒA TAN CỦA CHITOSAN TRONG DUNG DỊCH ACID.

XÁC ĐỊNH LIỀU XẠ THÍCH HỢP CHO VIỆC CẮT MẠCH CHITOSAN TẠO OLIGOCHITOSAN. TÁCH PHÂN ĐOẠN OLIGOCHITOSAN SAU KHI CHIẾU XẠ. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾU XẠ SỬ DỤNG BỨC XẠ GAMMA CO-60. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ TRỌNG LƯỢNG PHÂN TỬ CỦA OLIGOCHITOSAN SẢN XUẤT BẰNG CÁCH SỬ DỤNG BỨC XẠ ĐỂ PHÂN CẮT CHITOSAN.

Đánh giá thành phần các phân đoạn của chế phẩm chiếu xạ chitosan. Sử dụng phổ FTIR để đánh giá cấu trúc của sản phẩm sau chiếu xạ chitosan. Xác định khối lượng phân tử và cấu trúc của oligochitosan. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA OLIGOCHITOSAN 116 3.1 Xác định hoạt tính kháng khuẩn của chế phẩm oligochitosan bằng phương pháp MIC 116 3.

Xác định hoạt tính kháng khuẩn của chế phẩm oligochitosan bằng phương pháp nuôi cấy trên đĩa thạch. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH HOÀN THIỆN SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG BỨC XẠ GAMMA COBAN 60. THỬ NGHIỆM ĐỘC TÍNH CỦA OLIGOCHITOSAN TRÊN CHUỘT LANG THÍ NGHIỆM. SỬ DỤNG OLIGOCHITOSAN TRONG BẢO QUẢN TÔM BẠC NGUYÊN LIỆU.

XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ OLIGOCHITOSAN THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN TÔM. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ BẢO QUẢN TÔM NGUYÊN LIỆU BẰNG OLIGOCHITOSAN. Xác định thời gian nhúng tôm nguyên liệu bằng dung dịch oligochitosan. Xác định chế độ bao gói thích hợp để bảo quản tôm bạc bằng oligochitosan.

ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN TÔM BẰNG OLIGOCHITOSAN .144 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN. 146 TÀI LIỆU THAM KHẢO. A iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh ANOVA Phân tích phương sai Analysis of variance AOAC Hiệp hội các nhà hoá phân tích Association of Official chính thống Analytical Chemists BSA Huyết thanh bò Bovine Serum Albumin BHI Môi trường nuôi cấy vi sinh vật Brain Heart Infusion BHI CFU Khuẩn lạc Colony Forming Units COSY Phổ tương quan giữa proton- Correlation Spectroscopy proton COS Chitooligosaccharides Chitooligosaccharides CTS Chitosan Chitosan DA Độ acetyl Degree of Acetylation DD Độ deacetyl Degree of Deacetylation DPPH 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl EDTA Acid Ethylenediaminetetraacetic Ethylenediaminetetraacetic acid GlcN D-glucosamine D-glucosamine GlcNAc N-acetyl glucosamine N-acetyl glucosamine GPC Sắc ký gel thấm qua Gel Permeation Chromatography HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao High Performance Liquid Chromatography HQKK Hiệu quả khử khoáng HQKP Hiệu quả khử protein HSQC Phổ tương tác dị hạt nhân qua một Heteronuclear Single Quantum liên kết Correlation LMWC Chitosan khối lượng phân tử thấp Low Molecular Weight Chitosan v Chữ viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh MHS Phương trình Mark-Houwink- Sakurada MIC Nồng độ tối thiểu ức chế vi khuẩn Minimum Inhibitory Concentration MRS Môi trường nuôi cấy vi sinh vật de Man, Rogosa, Sharpe Mn Khối lượng phân tử trung bình số Mw Khối lượng phân tử trung bình khối Mv Khối lượng phân tử trung bình nhớt Mz Khối lượng phân tử trung bình Z NAG N- acetyl glucosamine N- acetyl glucosamine NMR Cộng hưởng từ hạt nhân Nuclear Magnetic Resonance OD Mật độ quang Optical Density Phổ IR Quang phổ hồng ngoại Infrared spectroscopy PI Hệ số đa phân tán Polydispersity Index TCA Acid Trichloroacetic Trichloroacetic acid TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TAA Hoạt tính chống oxy hóa tổng Total Antioxidant Activity V/W Thể tích/khối lượng Volume/Weight W/W Khối lượng/khối lượng Weight/Weight X-ray Tia X vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Hàm lượng chitin và canxi carbonat trong một số loại tôm.

Điều kiện khử protein trong quá trình sản xuất chitin từ các nguồn phế liệu tôm. Các điều kiện để khử khoáng trong quá trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm. Điều kiện tẩy màu chitin từ phế liệu tôm thẻ. Điều kiện deacetyl thường dùng đối với chitin từ phế liệu tôm.

Thiết kế nghiên cứu độc tính của oligochitosan. Các tiêu chí đánh giá kết quả trong nghiên cứu độc tính. Thành phần hoá học cơ bản của phế liệu tôm thẻ. Ảnh hưởng của enzyme và tỷ lệ enzyme đến hiệu suất khử protein đầu vỏ tôm.

Ảnh hưởng của enzyme và pH đến hiệu suất khử protein đầu vỏ tôm thẻ chân trắng 60 Bảng 3. Ảnh hưởng của enzyme và nhiệt độ đến hiệu suất khử protein đầu vỏ tôm. Ảnh hưởng của enzyme và thời gian đến hiệu suất khử protein đầu vỏ tôm 63 Bảng 3.