BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY VÀ MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN ĐỘ NHỚT CỦA BỘT POLYSACCHARIDES TỪ LÁ SƯƠNG SÂM (TILIACORA TRIANDRA) GVHD: TS TRỊNH KHÁNH SƠN SVTH: NGUYỄN TẤN DANH MSSV: 11116012 SKL 0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Tấn Danh Ngành: Công nghệ Thực phẩm Tên khóa luận: Ảnh hƣởng phƣơng pháp trích ly số yếu tố đến độ nhớt bột polysaccharides từ sƣơng sâm (Tiliacora triandra) Nhiệm vụ khóa luận: - Khảo sát ảnh hƣởng phƣơng pháp trích ly đến độ nhớt bột polysaccharide từ sƣơng sâm - Khảo sát ảnh hƣởng số yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhớt bột polysaccharides từ sƣơng sâm nhƣ: tốc độ quay đầu dò, nhiệt độ, nồng độ, pH, đƣờng sucrose/ glucose Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015 Ngày hoàn thành khóa luận: 15/07/2015 Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: TS Trịnh Khánh Sơn Phần hƣớng dẫn: toàn khóa luận Nội dung yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đƣợc thông qua Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày tháng năm 2015 Trƣởng Bộ môn Ngƣời hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Công Nghệ Hóa Học Thực Phẩm Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật tận tình truyền đạt kiến thức thời gian chúng em theo học trƣờng; thầy Trịnh Khánh Sơn tận tâm hƣớng dẫn em suốt trình thực khóa luận này, nhƣ thầy cô khoa tạo điều kiện để em hoàn thành thí nghiệm Đồng thời em xin cám ơn gia đình bạn bè bên cạnh động viên, ủng hộ em suốt thời gian qua ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung đƣợc trình bày khóa luận tốt nghiệp riêng Tôi xin cam đoan nội dung đƣợc tham khảo khóa luận tốt nghiệp đƣợc trích dẫn xác đầy đủ theo qui định Ngày tháng Ký tên iii năm 2015 MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii TÓM TẮT KHÓA LUẬN ix CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu sƣơng sâm 1.2 Polysaccharide 1.2.1 Đặc điểm chung polysaccharide 1.2.2 Một số polysaccharide 1.2.3 Polysaccharide sƣơng sâm 1.3 Trích ly polysaccharide 1.4 Tính lƣu biến thực phẩm dạng lỏng 10 1.5 Phổ hồng ngoại FTIR 11 1.6 Tình hình nghiên cứu nƣớc 12 1.6.1 Tình hình nghiên cứu giới sƣơng sâm 12 1.6.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc sƣơng sâm 13 1.7 Định hƣớng nghiên cứu 13 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 14 2.1 Vật liệu 14 2.1.1 Lá sƣơng sâm 14 2.1.2 Hóa chất 14 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 14 2.2.1 Khảo sát phƣơng pháp tách chiết 14 2.2.2 Phƣơng phổ hồng ngoại FTIR 17 2.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng tốc độ quay lên độ nhớt mẫu polysaccharide 17 iv 2.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ nồng độ lên độ nhớt mẫu polysaccharide 18 2.2.5 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên độ nhớt mẫu polysaccharide 18 2.2.6 Khảo sát ảnh hƣởng đƣờng Sucrose Glucose lên độ nhớt mẫu polysaccharide thu đƣợc từ thí nghiệm 18 2.2.7 Xác định độ ẩm 18 2.2.8 Xác định hàm lƣợng tro tổng 18 2.2.9 Xác định hàm lƣợng lipid 19 2.2.10 Xác định hàm lƣợng protein 19 2.2.11 Xác định hàm lƣợng carbonhydrate tổng 19 2.2.12 Xác định hàm lƣợng đƣờng tổng phenol-acid sunfuric 19 2.2.13 Phân tích thống kê 20 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 21 3.1 Xác định số thành phần hóa học sƣơng sâm 21 3.2 Khả kết tủa, tạo gel polysaccharide thu nhận từ phƣơng pháp khác 22 3.3 Xác định nhóm chức phân tử mẫu polysaccharide 24 3.4 Ảnh hƣởng tốc độ quay lên độ nhớt mẫu polysaccharide 26 3.5 Ảnh hƣởng nhiệt độ, nồng độ lên độ nhớt mẫu polysaccharide 28 3.6 Ảnh hƣởng pH lên độ nhớt mẫu polysaccharide 30 3.7 Ảnh hƣởng đƣờng Sucrose, Glucose lên độ nhớt mẫu polysaccharide 32 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 34 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các kiểu vùng giao gel polysaccharide Hình 1.2 Phân loại thuộc tính lƣu chất chất lỏng 11 Hình 1.3 Phổ FT-IR Yanang gum sản phẩm xylan thƣơng mại 12 Hình 2.1 Lƣu đồ mô tả thí nghiệm đƣợc thực 16 Hình 2.2 Các bƣớc tiến hành phƣơng pháp phổ hồng ngoại FTIR 17 Hình 3.1 Khả kết tủa/ tạo gel từ thí nghiệm (SKE), (STE), (STĐ), 23 Hình 3.2 Phổ hồng ngoại FTIR mẫu polysaccharide SKE, STE, STĐ Pectin 25 Hình 3.3 Ảnh hƣởng tốc độ quay lên độ nhớt mẫu polysaccharide SKE, STE STĐ nhiệt độ 300C, nồng độ 0.5% (A), 1% (B), 1.5% (C), 2% (D) 27 Hình 3.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ lên độ nhớt mẫu SKE, STE STĐ 100 rpm 29 Hình 3.5 Ảnh hƣởng pH lên độ nhớt mẫu polysaccharide SKE, STE, STĐ nhiệt độ 350C, tốc độ quay 100 rpm 31 Hình 3.6 Ảnh hƣởng nồng độ sucrose/glucose lên độ nhớt mẫu polysaccharides SKE, STE STĐ nhiệt độ 350C, tốc độ quay 100 rpm 33 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Hàm lƣợng số thành phần hóa học bột sƣơng sâm khô 21 Bảng 3.2 Khả kết tủa, tạo gel thí nghiệm hiệu suất trích ly 22 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Ý nghĩa TN Thí nghiệm FTIR Fourier Transform Infrared Red SKE Mẫu polysaccharide trích ly từ bột sƣơng sâm khô, kết tủa ethanol STE Mẫu polysaccharide trích ly từ sƣơng sâm tƣơi, kết tủa ethanol STĐ Mẫu polysaccharide trích ly từ sƣơng sâm tƣơi, không dùng tác nhân kết tủa SKĐ Mẫu polysaccharide trích ly từ bột sƣơng sâm khô, không dùng tác nhân kết tủa SKCa Mẫu polysaccharide trích ly từ bột sƣơng sâm khô, tạo gel CaSO4 viii TÓM TẮT KHÓA LUẬN Lá sƣơng sâm (Tiliacora triandra) có nguồn gốc từ Đông Nam Á đƣợc sử dụng phổ biến Thái Lan, Lào Việt Nam Khóa luận nghiên cứu ảnh hƣởng phƣơng pháp trích ly số yếu tố đến độ nhớt mẫu polysaccharides từ sƣơng sâm (Tiliacora triandra) Trích ly phƣơng pháp nƣớc nóng làm khả tạo gel dịch sau trích ly Tuy nhiên, mẫu bột polysaccharie đƣợc trích ly phƣơng pháp nƣớc nóng cho độ nhớt cao phƣơng pháp xay Các mẫu polysaccharide từ sƣơng sâm chất lỏng phi Newton Nồng độ mẫu polysaccharide cao nhƣ nồng độ đƣờng cao độ nhớt tăng Đƣờng sucrose tạo độ nhớt mẫu cao đƣờng glucose Nhiệt độ thấp độ nhớt cao Mẫu SKE cho độ nhớt cao pH 9, thấp pH mẫu STE, STĐ cho độ nhớt cao pH 11, thấp pH Phổ FT-IR polysaccharides từ sƣơng sâm có cấu trúc tƣơng tự nhƣ xylan nhƣng lẫn nhiều tạp chất ix CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu sƣơng sâm Sƣơng sâm có tên khoa học Tiliacora triandra thuộc họ Tiliacora, thƣờng đƣợc gọi Yanang Sƣơng sâm loài thực vật có hoa có nguồn gốc Đông Nam Á đƣợc sử dụng ăn Đông Bắc Thái Lan Lào Nó loại leo, xanh thẫm, hình bầu dục, bề mặt mịn hoa màu vàng (Ptchelintsev, 2012) Trong y học cổ truyền Đông Nam Á, sƣơng sâm đƣợc sử dụng nhƣ loại thuốc thảo dƣợc để giảm sốt (Wiriyachitra & Phuriyakorn, 2001), chữa ngộ độc rƣợu bệnh viêm nhiễm nấm vi khuẩn Ví dụ, việc sử dụng sƣơng sâm để chống lại Plasmodium falciparum (nguyên nhân gây bệnh sốt rét ngƣời) đƣợc trình bày Pavanand cộng (1989) Sƣơng sâm cho thấy số hiệu việc điều trị, phòng ngừa, kiểm soát, cải thiện, ức chế làm giảm dấu hiệu da theo thời gian, hormone tuổi tác nhƣ nếp nhăn, chảy xệ tình trạng khác xuống cấp dần tế bào da tăng tƣởng, phát triển chức lớp biểu bì hạ bì (Ptchelintsev, 2012) Phân tích hóa học cho thấy sƣơng sâm có hàm lƣợng beta-carotene, chất khoáng cao, nhƣ canxi sắt Một số alkaloid, đặc biệt alkaloids bisbenzylisoquinoline đƣợc xác định sƣơng sâm, bao gồm tiliacorinine, tiliacorine, nortiliacorinine (Wiriyachitra & Phuriyakorn, 2001) Polysaccharides đƣợc sử dụng nhƣ phụ gia ngành công nghiệp thực phẩm chúng có khả để sửa đổi, điều khiển tính thực phẩm Các ngành công nghiệp polysaccharides thực phẩm đại diện cho thị trƣờng đạt 3,0 tỷ USD (Seisum, 2002) Các khả quan trọng polysaccharides tạo nhớt, tạo gel, làm dày khả giữ nƣớc Chức quan trọng khác ổn định hệ nhũ tƣơng cải thiện tính chất cảm quan (Singthong, Ningsanond, & Cui, 2009) Polysaccharides chiết xuất từ thực vật chất phụ gia hấp dẫn cho nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt ngành công nghiệp thực phẩm, ngƣời tiêu dùng thƣờng thích sử dụng nguyên liệu có nguồn gốc tự nhiên hóa học Dịch trích ly sƣơng sâm trở nên nhớt nhanh sau đƣơc nghiền nát nƣớc Tính nhớt thành phần sƣơng sâm nguồn polysacharide tự nhiên (Singthong cộng sự, 2009) 1.2 Polysaccharide Polysaccharides polymer có khối lƣợng phân tử lớn, gồm nhiều monosaccharide liên kết với liên kết O-glycosidic Mức độ trùng hợp (DP), đƣợc xác định số lƣợng đơn vị monosaccharide chuỗi, thay đổi từ trăm đến vài trăm ngàn, có vài polysaccharides có DP dƣới 100 Không giống nhƣ protein, polysaccharides sản phẩm gen thứ cấp Căn vào số lƣợng monomer khác nay, polysaccharides đƣợc chia thành hai lớp (Aspinall, 1972):  Homopolysaccharides, bao gồm có loại monosaccharide  Heteropolysaccharides, bao gồm hai nhiều loại monosaccharide Homopolysaccharides đƣợc phân loại dựa mối liên kết glycosidic khác đơn vị monosaccharide Các liên kết glycosidic liên kết kiểu αhay β-, ví dụ nhƣ α-1 → 2, α-1 → 3, α-1 → 4, β-1 → 2, β- → 3, β-1 → v.v…Heteropolysaccharide việc có loại monosaccharide khác nhau, chúng có loại liên kết đa dạng nhƣ homopolysaccharide Do heteropolysaccharide có đa dạng cấu trúc gần nhƣ vô hạn Một số polysaccharides gồm đơn vị đƣờng: chúng đƣợc gọi polysaccharides trung tính (ví dụ, amylose, amylopectin, cellulose) Những polysaccharide có chứa axit đƣờng cấu trúc chúng mang điện tích âm chúng polysaccharides anion, ví dụ nhƣ pectin alginat Hiện ngƣời ta biết có loại polusaccharide cation chitosan, thu đƣợc cách thay đổi tự nhiên chitin từ động vật (Cui, 2005) Polysaccharide đƣợc phân loại dựa nguồn gốc chúng:  Có nguồn gốc từ rong biển: Agarose, carrageenans, alginates  Có nguồn gốc từ thực vật bậc cao (các loại ngũ cốc, trái cây, rau (phần ăn đƣợc ăn đƣợc không), hạt, củ, rễ, cây): Pectins, arabinoxylans, arabinogalactans, glucuronoxylans, β-glucans, inulin, cellulose, xylans, gum arabic, gum ghatti, gum tragacanth, gum karaya, guar gum, locust gum, tara gum, starches, konjac mannan  Có nguồn gốc từ vi sinh vật: Xanthan gum, gellan, welan, zooglan, pullulan, dextran, curdlan, levan, scleroglucan  Có nguồn gốc từ động vật: Glycogen, glycosaminoglycans, chitin, chitosan Dựa vào loại chuỗi đơn vị đƣờng, polysaccharides đƣợc chia thành ba nhóm:  Loại chuỗi tuần hoàn: đơn vị đƣờng xếp theo trật tự đƣợc lặp lại  Loại chuỗi gián đoạn: chuỗi có trình tự lập lặp lại nhƣng cách chuỗi bất thƣờng  Loại không tuần hoàn: monosaccharide có vị trí liên kết khác nhau, cấu hình khác xếp không theo trình tự định 1.2.1 Đặc điểm chung polysaccharide 1.2.1.1 Cơ chế tạo gel Gel polysaccharide thực phẩm đƣợc tạo thành từ dung dịch chất phân tán polysaccharides Cần phân biệt tạo gel với kết tủa Sự kết tủa polysaccharide xảy phản ứng tập hợp, tƣơng tác polysaccharide – polysaccharide chiến ƣu so với tƣơng tác polysaccharide – nƣớc Trong tạo gel chuỗi polymer đƣợc liên kết chéo liên kết cộng hóa trị liên kết công hóa trị để hình thành mạng polymer ba chiều lấp đầy thể tích môi trƣờng lỏng Để tạo gel, polysaccharides phải đƣợc hòa tan phân tán dung dịch, nhằm phá vỡ hầu hết liên kết hydro trạng thái rắn Để chuyển đổi sol thành gel phải thay đổi nhiệt độ, bổ sung cation thay đổi pH v.v…Mục đích phƣơng pháp xử lý để làm giảm tƣơng tác nội phân tử tăng cƣờng tƣơng tác liên phân tử Sự tạo gel tốt polysaccharide mạch nhánh nhƣ gum arabic đơn giản mạng lƣới phân tử dày đặc Chuỗi polysaccharide kéo dài có xu hƣớng bị rối nồng độ cao Những phân tử đồng dạng quấn quanh tạo thành nhiều xoắn mà không làm liên kết hydro Một số lƣợng tối thiểu liên kết chéo cần đƣợc hình thành để khắc phục hiệu ứng entropy để tạo thành mạng lƣới ổn định Các liên kết chéo gel polysaccharide thƣờng liên quan đến đoạn mở rộng đƣợc xếp từ hai nhiều chuỗi polysaccharide tạo thành cấu trúc mà đƣợc gọi vùng giao Một số kiểu tƣơng tác phân tử đóng góp cho tạo gel polysaccharides Chúng bao gồm liên kết hydro, liên kết ion, liên kết van der Waals tƣơng tác kỵ nƣớc Hình 1.1 đƣa số ví dụ kiểu vùng giao lý tƣởng hóa cho mạng gel polysaccharide Hình 1.1a cho thấy cấu trúc “egg box” mối liên kết chéo Các chuỗi polysaccharide hay phân đoạn chúng gắn vào cặp kết hợp mà cấu tạo gồm nếp gấp, ion kim loại liên kết, nằm bên khoang âm điện nhƣ trứng nằm hộp trứng “egg box” Ví dụ cho loại liên kết gel pectin với mức độ methoxyl thấp gel alginate Hình 1.1b biểu diễn liên kết chéo xoắn kép thông qua lực van der Waals liên kết hydro Với có mặt cation tạo gel, xoắn liên kết với liên kết ion, đƣợc thể hình 1.1c Hình 1.1d mô tả mẫu vùng giao đƣợc đề xuất cho số đoạn trung tính, ion kim loại (Cui, 2005) Hình 1.1 Các kiểu vùng giao gel polysaccharide 1.2.1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình tạo gel  Ảnh hưởng đặc điểm cấu trúc Cấu trúc hóa học cấu tạo phân tử polysaccharides yếu tố để xác định tính chất gel chế tạo gel chúng Để tạo gel, chuỗi polysaccharide phân đoạn chuỗi phải đƣợc xếp tƣơng tác với để tạo thành mạng lƣới ba chiều ổn định Đối với loại polysaccharides, biến đổi cấu trúc chuỗi polymer dẫn đến chế tạo gel khác gel có tính chất khác Pectin ví dụ điển hình, pectin có độ methy hóa cao có chế tạo gel tính chất gel khác so với pectin có độ methy hóa thấp Một ví dụ khác alginat, alginat axit D-mannuronic cao tạo thành gel đục với môđun đàn hồi thấp; ngƣợc lại, alginate axit L-guluronic cao hình thành gel suốt, gel cứng giòn (Cui, 2005)  Ảnh hưởng nồng độ khối lượng phân tử Gel đƣợc hình thành nồng độ polymer vƣợt nồng độ tới hạn Khối lƣợng phân tử quan trọng tạo gel, mô đun đàn hồi tăng khối lƣợng phân tử tăng đến điểm định sau độc lập với khối lƣợng phân tử; lực phá vỡ tăng khối lƣợng phân tử tăng (Whistler, R.L, 1973 & Mitchell, J R Blanshard, J M V, 1979) Tuy nhiên polysaccharide trung tính tỷ lệ tạo gel tỉ lệ nghịch với khối lƣợng phân tử polysaccharide (Böhm, N and Kulicke, W M, 1999), mẫu có khối lƣợng phân tử thấp tạo gel mạnh mẫu có khối lƣợng phân tử cao khoảng thời gian định (Cui, 2005)  Ảnh hưởng lực ion pH Đối với số polysaccharide, việc thay đổi pH loại ion nhƣ số lƣợng chúng làm thay đổi tính chất kết tủa gel Gel polysaccharides anion đặc biệt bị ảnh hƣởng nồng độ loại cation liên quan Nhìn chung polysaccharide mà có nồng độ cation thấp, tăng nồng độ cation khả tạo gel đƣợc cải thiện khả tạo gel đạt tối ƣu Sau đạt đƣợc nồng độ ion tối ƣu, tiếp tục bổ sung cation làm giảm độ bền gel, độ đông kết tủa polysaccharides (Cui, 2005)  Ảnh hưởng chất tan kết hợp Sự diện số hợp chất tan có khối lƣợng phân tử thấp nhƣ đƣờng làm tăng tạo gel polysaccharides Các hợp chất tan cạnh tranh với nƣớc, thúc đẩy tƣơng tác phân tử polysaccharide Tính chất gel tăng nồng độ chất tan tăng đạt đến giá trị cực đại Ví dụ hợp chất tan ( to 50% sucrose syrup từ bắp) làm tăng cƣờng khả tạo gel gellan gum độ bền gel đƣợc cải thiện (Nickerson cộng sự, 2004) Tuy nhiên nồng độ hợp chất tan cao ( >70% w/w) cấu trúc gel bị suy yếu (Cui, 2005) 1.2.2 Một số polysaccharide 1.2.2.1 Cellulose Cellulose polysaccharide tự nhiên có nhiều trái đất Cellulose thành phần cấu trúc thành tế bào thực vật bậc cao, thành phân (100%), lanh (80%), sợi đay (60-70%) gỗ (40-50%) Cellulose đƣợc tìm thấy tế bào tảo xanh màng tế bào nấm Acetobacter xylinum tổng hợp cellulose Cellulose thu đƣợc từ nhiều phụ phẩm nông nghiệp nhƣ lúa mạch, lúa mì, than ngô mía Cellulose polymer có trọng lƣợng phân tử cao với liên kết β (1→4) D-glucopyranose (Cui, 2005) 1.2.2.2 Hemicellulose Hemicelluloses nhóm không đồng polysaccharide tạo thành vách tế bào thực vật bậc cao; polysaccharide thƣờng có liên kết cộng hóa trị không cộng hóa trị với cellulose Cấu trúc hemicelluloses thay đổi tùy thuộc vào nguồn gốc chúng, nhƣng chúng đƣợc chia thành nhóm dựa thành phần chuỗi trục chính: D-xylan với liên kết β (1→4) D-xylose, D-mannans với liên kết β (1-4) Dmannose, D-xyloglucan với gốc D-xylopyranose gắn vào chuỗi cellulose D-galactans với liên kết β (1→3) D-galactose Hemicellulose heteropolysaccharide (Cui, 2005) 1.2.2.3 Pectin Pectin thành phần hầu hết thành tế bào thực vật bậc cao; chúng có nhiều loại trái rau Pectin thƣơng mại đƣợc điều chế chủ yếu từ số sản phẩm ngành công nghiệp thực phẩm, ví dụ nhƣ bột táo, vỏ cam quýt bột củ cải đƣờng Pectin polysaccharide phức tạp có chứa 65% acid galacturonic liên kết với liên kết α (1→4)-glucoside số gốc –COOH đƣợc methoxyl hóa –CH3O (Cui, 2005) 1.2.2.4 Alginate Alginate polysaccharide cấu trúc tảo biển nâu Loài rong biển để sản xuất alginate Macrocystis pyrifera, đƣợc trồng chủ yếu dọc theo bờ biển California Mỹ, bờ biển nam tây bắc Nam Mỹ, bờ biển Australia New Zealand Các nguồn sản xuất alginate khác từ rong Laminaria hyperborea, Laminaria digitata, and Laminaria japonica đƣợc trồng dọc theo bờ biển Đại Tây Dƣơng phía bắc nƣớc Mỹ, Canada, Pháp Na Uy Alginate đƣợc tổng hợp vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa Azobacter vinelandii.Alginate polymer kết hợp không phân nhánh β (1→4)-D-manuronic acid α-L-guluronic acid Trình tự gốc mananuronic guluronic ảnh hƣởng đáng kể đến tính chất hóa lý alginate (Cui, 2005) 1.2.2.5 Agar Agar loại polysaccharide có nguồn gốc từ tảo đỏ- tím thuộc lớp Rhodophyceae Các loài cho hiệu suất thu đƣợc agar cao Gracilaria Gelidium phát triển dọc theo bờ biển Nhật Bản, New Zealand, Nam Phi, Nam Califonia Agar polysaccharide đƣợc tạo nên từ đơn vị disaccharide lặp lặp lại β-(1→3)-D-galactose α-(1→4)- 3,6anhydro-L-galactose Ngoài ra, agar chứa nhóm methyl, nhóm methyl xuất C-6 β-(1→3)-D-galactose C-2 α-(1→4)- 3,6-anhydro-L-galactose (Cui, 2005) 1.2.3 Polysaccharide sƣơng sâm Theo nghiên cứu Jittra Singthong cộng (2009), polysaccharide sƣơng sâm (Tiliacora triandra) có cấu trúc tƣơng tự nhƣ xylan Xylan loại hemicelluloses không bền nhiệt (D A I Goring, 1963; A Ebringerova cộng sự, 2000), xylan bắt đầu phân hủy nhiệt nhiệt độ gần 2000C chúng đƣợc coi biopolymer nhiều thứ hai trong giới thực vật Xylan gỗ mà loại thực vật khác nhƣ cỏ, ngũ cốc loại thảo mộc (A M Stephen, 1983) Mặc dù xylan đƣợc biết đến thời gian dài nhƣng ngƣời ta chƣa quan tâm đến cấu trúc, chức sinh tổng hợp xylan thực vật Các tính chất hóa lý xylans chƣa đƣợc nghiên cứu cách hệ thống nhƣng có ảnh hƣởng đến công nghệ làm bánh mì (M S Izydorczyk cộng sự, 1995; J A Delcour cộng sự, 1991) xay nghiền hạt ngũ cốc loại bột (M S Izydorczyk cộng sự, 1998) Khả hòa tan xylan giống với loại polysaccharide khác, bị ảnh hƣởng liên kết hydro nội phân tử đƣợc tạo trình sấy polysaccharide sau trình trích ly nhƣ trình lƣu trữ (A Ebringerova cộng sự, 1994) Trọng lƣợng phân tử (Mw) thay đổi đáng kể bị ảnh hƣởng phƣơng pháp ƣớc lƣợng khác Thông thƣờng Mw thu đƣợc từ phƣơng pháp siêu ly tâm thấp phƣơng pháp lọc gel Đối với phƣơng pháp tán xạ ánh sáng, giá trị Mw thu đƣợc cao ~5000 g/mol Sự khác trọng lƣợng phân tử phƣơng pháp chuỗi kết hợp hạt microgel dung dịch tạo nên (M E F Schooneveld-Bergmans cộng sự, 1999) 1.3 Trích ly polysaccharide Nói chung, polysaccharide vi khuẩn dễ dàng trích ly polysaccharide cấu trúc thành tế bào thực vật vi sinh vật (BeMiller, J N, 1996) Ví dụ, xanthan gum sản xuất Xanthomonas campestris đƣợc giải phóng trực tiếp vào môi trƣờng nuôi cấy dễ dàng phân lập cách kết tủa với ethanol Các polysaccharides thành tế bào, mặt khác, đƣợc chiết xuất từ nguyên liệu thành tế bào không hòa tan Ngƣời ta sử dụng chế phẩm tinh khiết để phân tích cấu trúc chi tiết polysaccharide trích ly từ thành tế bào Để trích ly polysaccharide từ tế bào thực vật việc loại bỏ chất béo có nguyên liệu cần thiết, chất béo hạn chế xâm nhập nƣớc ảnh hƣởng tiêu cực đến hiệu trích ly Chất béo thƣờng đƣợc loại bỏ dung môi phân cực, chẳng hạn nhƣ dung dịch chloroform methanol (95: v / v), ethanol (90% v / v) dioxan, hexane Sự hồi lƣu ethanol thƣờng đƣợc thực để làm bất hoạt enzym thủy phân nội sinh có mặt vật liệu sinh học Các polysaccharide nằm thành tế bào đƣợc trích ly dung môi khác nhau, nhiên trích ly nƣớc nhiệt độ khác thƣờng lựa chọn để trích ly polysaccharide trung tính Thông thƣờng, nhiệt độ trích ly tăng hiệu trích ly cao Polysaccharides acid nhƣ pectin, đƣợc hòa tan ion kim loại hoá trị hai tạo phức phối hợp chặt chẽ với tác nhân tạo phức nhƣ amoni oxalat, natri hexametaphosphate, EDTA, CDTA Dung môi phân cực, khan nhƣ dimethyl sulphoxide (DMSO) dimethyl sulphoxide (DMSO) (thông thƣờng với 10% nƣớc), đƣợc sử dụng để hòa tan hạt tinh bột trích ly O-acetyl-4-O-methyl glucuronoxylans and O-acetyl-galactoglucomannans mà không làm nhóm không ổn định chúng N-methylmorpholine-N-oxide đƣợc báo cáo nhƣ dung môi tốt để trích ly polysaccharides từ vách tế bào bao gồm cellulose Dung dịch có tính axit thƣờng không đƣợc sử dụng để trích ly polysaccharides chúng làm thủy phân liên kết glycosidic Tuy nhiên, chế phẩm thƣơng mại pectin từ vỏ cam quýt bột táo đƣợc thu cách trích ly với dung dịch có tính axit pH 1-3 50-900C Dung dịch kiềm đƣợc sử dụng rộng rãi để trích ly polysaccharides thành tế bào Sodium borohydrate (NaBH4) thƣờng đƣợc thêm vào dung dịch trích ly để làm giảm nguy phản ứng loại bỏ gốc β hay làm gốc cuối chuỗi polysaccharide nồng độ pH cao Ngƣời ta cho điều kiện kiềm, liên kết ester liên kết cộng hóa trị liên kết không cộng hóa trị bị phá vỡ polysaccharides ban đầu không trích ly đƣợc đƣợc giải phóng từ mạng lƣới phức tạp thành tế bào Dung dịch Ba(OH)2 bão hòa đƣợc sử dụng để trích ly arabinoxylans từ lúa mỳ lúa mạch, dung dịch NaOH loãng đƣợc sử dụng để trích ly xyloglucans, xylans, β-glucans, and pectins Các polysaccharides đƣợc trích ly kiềm chúng trở nên hòa tan nƣớc Một phƣơng pháp khác đƣợc thực để trích ly polysaccharide không hòa tan nhƣ cellulose Polymer đƣợc phân lập từ nguyên liệu gỗ cách loại bỏ tiếp thành phần khác có nguyên liệu Ví dụ, loại sáp chất béo đƣợc chiết xuất chloroform, benzene, ethanol (Cui, 2005) 1.4 Tính lƣu biến thực phẩm dạng lỏng Độ nhớt đặc tính vật lý quan trọng, liên quan đến chất lƣợng sản phẩm thực phẩm dạng lỏng Các số liệu độ nhớt cần thiết cho việc thiết kế thẩm định thiết bị chế biến thực phẩm nhƣ máy bơm, đƣờng ống, thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị bay hơi, tiệt trùng, lọc trộn (Saravacos, 1970) Độ nhớt thực phẩm lỏng phụ thuộc vào thành phần nhiệt độ; số trƣờng hợp độ nhớt phụ thuộc vào tốc độ trƣợt (shear rate) ứng suất trƣợt (shear stress) thời gian trƣợt Tính chất lƣu biến chất lỏng Newton không phụ thuộc vào tốc độ trƣợt (shear rate) mà phụ thuộc vào nhiệt độ thành phần chất lỏng Những chất lỏng chất lỏng Newton đƣợc gọi chất lỏng phi Newton Chất lỏng phi Newton đƣợc chia thành hai loại phụ thuộc vào thời gian độc lập với thời gian Đối với chất lỏng phi Newton độc lập với thời gian, nhiệt độ không đổi, độ nhớt phụ thuộc vào cƣờng độ ứng suất trƣợt (shear stress) tốc độ trƣợt (shear rate) Nếu độ nhớt giảm tốc độ trƣợt (shear rate) tăng lên chất lỏng đƣợc gọi chất lỏng shear-thining pseudoplastic (độ nhớt tỉ lệ nghịch với tốc độ trƣợt) Nếu độ nhớt tăng tốc độ trƣợt (shear rate) tăng chất lỏng đƣợc gọi chất lỏng shear-thickening (độ nhớt tỉ lệ thuận với tốc độ trƣợt) Chất lỏng phi Newton phụ thuộc vào thời gian đƣợc chia thành hai loại Ở nhiệt độ tốc độ trƣợt (shear rate) không đổi, độ nhớt giảm theo thời gian chất lỏng chất lỏng thixotropic (độ nhớt giảm theo thời gian); độ nhớt tăng theo thời gian chất lỏng rheopectic (độ nhớt tăng theo thời gian) (Rao, 1978) Phân loại chất lỏng theo tính lƣu biến đƣợc trình bày hình 1.2 10 Chất lỏng Chất lỏng Newton Chất lỏng phi Newton Phụ thuộc thời gian Thixotropic Rheopectic Độc lập thời gian Shear-thinning Shear-thickening Hình 1.2 Phân loại thuộc tính lƣu chất chất lỏng 1.5 Phổ hồng ngoại FTIR Phƣơng pháp phân tích theo phổ hồng ngoại kỹ thuật phân tích hiệu Một ƣu điểm quan trọng phƣơng pháp phổ hồng ngoại vƣợt phƣơng pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia X, cộng hƣởng từ điện tử …) phƣơng pháp cung cấp thông tin cấu trúc phân tử nhanh, không đòi hỏi phƣơng pháp tính toán phức tạp Kỹ thuật dựa hiệu ứng đơn giản là: hợp chất hoá học có khả hấp thụ chọn lọc xạ hồng ngoại Sau hấp thụ xạ hồng ngoại, phân tử hợp chất hoá học dao động với nhiều vận tốc dao động xuất dải phổ hấp thụ gọi phổ hấp thụ xạ hồng ngoại Các đám phổ khác có mặt phổ hồng ngoại tƣơng ứng với nhóm chức đặc trƣng liên kết có phân tử hợp chất hoá học Bởi phổ hồng ngoại hợp chất hoá học coi nhƣ "dấu vân tay", vào để nhận dạng chúng Phổ hồng ngoại đƣợc dùng để xác định độ tinh khiết chất Chất không tinh khiết thƣờng độ rõ nét đám phổ riêng biệt bị giảm, xuất thêm đám phổ làm "nhoè" phổ Khi tạp chất có hấp thụ mạnh mà thành phần không hấp thụ hấp thụ yếu việc xác định thuân lợi 11 S K L 0