BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ******** LÊ THỊ TƯỞNG NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN CHITIN, CHITOSAN BẰNG ENZYME HEMICELLULASE VÀ ỨNG DỤNG SẢN PHẨM THỦY PHÂN VÀO BẢO QUẢN SỮA TƯƠI NGUYÊN LIỆU Luận văn thạc sĩ: Ngành Công nghệ sau thu hoạch Mã số: 60.54.10 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thị Luyến Nha trang, 2007 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả luận văn Lê Thị Tưởng LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn: 1. Cô giáo hướng dẫn: PGS - TS Trần Thị Luyến đã trực tiếp và tận tình hướng dẫn khoa học để tôi hoàn thành tốt nghiệp này. 2. Quý thầy cô đã dày công dạy dỗ chúng tôi trong suốt thời gian học Cao học. 3. Quý thầy cô trong Hội đồng bảo vệ đề cương thạc sĩ. 4. Quý thầy cô trong Khoa Chế biến – Trường Đại học Nha trang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. 5. Trung tâm công nghệ sinh học và môi trường, phòng thí nghiệm công nghệ thực phẩm, phòng thí nghiệm công nghệ chế biến, phòng thí nghiệm vi sinh - bộ môn công nghệ sinh học, phòng phân tích kiểm nghiệm và phòng đánh giá cảm quan - bộ môn QLCL  ATTP. MỤC LỤC Bảng các chữ viết tắt trong luận văn Danh mục các biểu bảng Danh mục các sơ đồ - hình – đồ thị MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về chitin 1.2. Tổng quan về chitosan 1.3. Tổng quan về COS 1.4. Ứng dụng của chitin-chitosan-COS 1.5. Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin-chitosan-COS 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 1.5.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 1.6. Tổng quan về enzyme 1.6.1. Giới thiệu chung về enzyme 1.6.2. Một số nghiên cứu và ứng dụng của enzyme hemicellulase 1.6.2.1. Một số nghiên cứu về enzyme hemicellulase 1.6.2.2. Ứng dụng của enzyme hemicellulase 1.7. Tổng quan về sữa bò 1.8. TỔNG QUAN VỀ OXY HÓA CHẤT BÉO CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp phân tích 2.2.2. Bố trí thí nghiệm 2.2.2.1. Quy trình dự kiến thủy phân chitin, chitosan bằng enzyme 2.2.2.2. Bố trí thí nghiệm xác định các thống số của quy trình 2.2.2.3. Quy trình dự kiến cho quá trình bảo quản sữa bò 2.2.3. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THỦY PHÂN CHITIN, Trang 1 2 4 6 8 8 11 13 15 18 18 23 27 27 29 29 30 31 33 36 36 38 38 39 40 41 45 46 46 47 CHITOSAN 3.1.1. Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân 3.1.2. Xác định ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quá trình thủy phân 3.1.3. Xác định ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân 3.1.4. Xác định ảnh hưởng thời gian quá trình thủy phân. 3.2. QUY TRÌNH HOÀN THIỆN CHO QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN CHITIN, CHITOSAN BẰNG ENZYME HEMICELLULASE 3.2.1. Sơ đồ quy trình 3.2.2.Giải thích quy trình: 3.3. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ COS THÍCH HỢP BẢO QUẢN SỮA BÒ TƯƠI NGUYÊN LIỆU 3.3.1. Chất lượng cảm quan của sữa bò tươi nguyên liệu 3.3.2. Chọn nồng độ COS thích hợp bảo quản sữa bò tươi nguyên liệu 3.3.2.1. Xác định lượng vi sinh vật ban đầu và lượng vi sinh vật sau 24giờ, 48giờ bảo quản ở nhiệt độ 6-8 0 C. 3.3.2.2. Ảnh hưởng nồng độ COS đến sự biến đổi TPC trong bảo quản sữa bò ở nhiệt độ 6- 8 0 C 3.3.2.3. Ảnh hưởng nồng độ COS đến sự biến đổi Coliforms trong bảo quản sữa bò ở nhiệt độ 6-8 0 C. 3.3.2.4. Ảnh hưởng nồng độ COS đến sự biến đổi S.aureus trong bảo quản sữa bò tươi nguyên liệu ở nhiệt độ 6-8 0 C 3.3.2.5. Ảnh hưởng nồng độ COS đến ĐCQ-chung của sữa bò 3.3.2.6. Ảnh hưởng nồng độ COS đến chỉ số peroxyt của váng sữa 3.4. TÍNH TOÁN SƠ BỘ GIÁ THÀNH SẢN PHẨM. 3.4.1. Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất chiti-COS bằng enzyme hemicellulase. 3.4.2. Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất chito-COS bằng enzyme hemicellulase. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN TÀI LIỆU THAM KHẢO CÁC PHỤ LỤC 47 47 49 50 52 54 54 55 57 57 58 58 59 63 66 69 69 69 71 72 73 74 -1- BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN TPC Tổng số vi sinh vật hiếu khí (Total Plate Count) E.coli Escherichia coli S.aureus Staphylococus aureus cfu Colony forming unit (Đơn vị tạo thành khuẩn lạc) NA Nutrient Agar VRB Crystal Violet Neutral red Bile MPN Most Possible Number COS Olygosaccharide thu nhận từ chitin và olygosaccharide thu nh ận từ chitosan. Chiti - COS Olygosaccharide thu nhận từ chitin Chito - COS Olygosaccharide thu nhận từ chitosan ĐCQ-chung Điểm cảm quan chung HPLC High Pressure Liquid Chromatography PL Phụ lục -2- DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT TÊN BẢNG TRANG 1. Bảng 1.1. Thành phần hoá học trung bình của 1 lít sữa bò. 32 2. Bảng 1.2. Các acid béo chủ yếu trong sữa bò nguyên liệu. 33 3. Bảng 3.1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu COS 1-PL 4. Bảng 3.2: ĐCQ - chung của COS theo nhiệt độ. 1-PL 5. Bảng 3.3: Ảnh hưởng nồng độ enzyme đến hiệu suất thu COS. 1-PL 6. Bảng 3.4: ĐCQ - chung của COS theo nồng độ enzyme. 2-PL 7. Bảng 3.5: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất thu COS. 2-PL 8. Bảng 3.6: ĐCQ - chung của COS theo pH. 2-PL 9. Bảng 3.7.Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất thu COS. 3-PL 10. Bảng 3.8. ĐCQ - chung của COS theo thời gian. 3-PL 11. Bảng 3.9: Mô tả chất lượng cảm quan của sữa bò tươi nguyên liệu. 3-PL 12. Bảng 3.10: Một số chỉ tiêu lý – hóa của sữa bò tươi nguyên liệu. 4-PL 13. Bảng 3.11: Một số vi sinh vật trong sữa bò tươi nguyên liệu. 4-PL 14. Bảng3.12: Sự biến đổi vi sinh vật trong sữa bò tươi nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 6-8 0 C. 4-PL 15. Bảng 3.13: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến TPC theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 6÷ 8 0 C. 5-PL 16. Bảng 3.14: Ảnh hưởng của nồng độ chiti-COS đến TPC theo 5-PL -3- thời gian bảo quản ở nhiệt độ 6 ÷ 8 0 C. 17. Bảng 3.15. Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến sự biến đổi Coliforms ở nhiệt độ 6 ÷ 8 0 C. 6-PL 18. Bảng 3.16: : Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến sự biến đổi Coliforms ở nhiệt độ 6 ÷ 8 0 C. 6-PL 19. Bảng 3.17: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến sự biến đổi S.aureus ở nhiệt độ 6 ÷ 8 0 C. 7-PL 20. Bảng 3.18: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến sự biến đổi S.aureus ở nhiệt độ 6÷ 80C. 7-PL 21. Bảng 3.19: ĐCQ - chung của sữa bò nguyên liệu khi bổ sung chiti-COS. 8-PL 22. Bảng 3.20: ĐCQ - chung sữa bò tươi nguyên liệu khi bổ sung chito-COS. 8-PL 23. Bảng 3.21: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến chỉ số peroxyt của váng sữa. 8-PL 24. Bảng 3.22: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến chỉ số peroxyt của váng sữa. 9-PL 25. Bảng 3.23: Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất chiti-COS 9-PL 26. Bảng 3.24: Tính toán sơ bộ chi phí sản xuất chito-COS 9-PL -4- DANH MỤC CÁC HÌNH – SƠ ĐỒ - ĐỒ THỊ TT TÊN HÌNH TRANG 1. Hình 1.1: Sự biến đổi về giá trị cảm quan của chất béo. 34 2. Hình 2.1: Vật liệu chitin dạng bột. 35 3. Hình 2.2.Vật liệu chitosan dạng bột. 36 4. Hình 2.3. Enzyme hemicellulase có nguồn từ Aspergillus niger. 37 5. Hình 2.4: Sơ đồ quy trình dự kiến cho quá trình thủy phân chitin, chitosan bằng enzyme hemicellulase. 40 6. Hình 2.5: Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình thủy phân 41 7. Hình 2.6: Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng nồng độ enzyme đến quá trình thủy phân. 42 8. Hình 2.7: Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng pH đến quá trình thủy phân. 43 9. Hình 2.8: Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng thời gian đến quá trình thủy phân. 44 10. Hình 2.9: Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ COS trong bảo quản sữa bò tươi nguyên liệu 45 11. Hình 3.1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu COS 47 12. Hình 3.2: ĐCQ-chung của COS theo nhiệt độ 48 13. Hình 3.3: Ảnh hưởng nồng độ enzyme đến hiệu suất thu COS 49 14. Hình 3.4: ĐCQ-chung của COS theo nồng độ enzyme. 50 15. Hình 3.5: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất COS. 51 -5- 16. Hình 3.6: ĐCQ-chung của COS theo pH 51 17. Hình 3.7:Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất thu COS 52 18. Hình 3.8: ĐCQ-chung của COS theo thời gian. 53 19. Hình 3.9: Quy trình hoàn thiện quá trình thủy phân chitin, chitosan bằng enzyme hemicellulase. 54 20. Hình 3.10: Chiti-COS 56 21. Hình 3.11: Chito-COS 56 22. Hình 3.12: Sự biến đổi vi sinh vật trong sữa bò tươi nguyên liệu theo thời gian bảo quản 59 23. Hình 3.13: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến TPC theo thời gian bảo quản 60 24. Hình 3.14: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến TPC theo thời gian bảo quản 60 25. Hình 3.15:Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến Coliforms. 63 26. Hình 3.16: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến Coliforms. 64 27. Hình 3.17: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến S.aureus. 66 28. Hình 3.18: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến S.aureus. 67 29. Hình 3.19 : ĐCQ-chung của sữa bò tươi nguyên liệu khi bổ sung COS 69 30. Hình 3.20: Ảnh hưởng nồng độ chito-COS đến chỉ số peroxyt của váng sữa. 70 31. Hình 3.21: Ảnh hưởng nồng độ chiti-COS đến chỉ số peroxyt của váng sữa. 70 [...]... ngành thủy sản nước ta hiện nay Từ tính cấp thiết trên tôi đã chọn đề tài: Nghiên cứu thuỷ phân chitin chitosan bằng enzyme hemicellulase và ứng dụng sản phẩm thủy phân vào bảo quản sữa tươi nguyên liệu Nội dung của đề tài: - Nghiên cứu các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân chitin chitosan bằng enzyme hemicellulase -7- - Nghiên cứu nồng độ COS thích hợp dùng bảo quản sữa tươi nguyên liệu. .. HUT 6037 tiết ra enzyme ngoại bào chitinase và chitosanase ứng dụng thủy phân chitin và chitosan của loài giáp xác[41] Một nghiên cứu khác của Zhu và các cộng sự vào năm 2001 cho rằng dùng hemicellulase thủy phân chitosan, sản lượng hexaose thu được 18% v dùng à cellulase thủy phân chitosan cho sản lượng Chito-COS là 37%[41] Năm 1992 Murakami và các cộng sự cho rằng enzyme thủy phân chitosan ở những... năng hòa tan của chitin, chitosan nên người ta tiến hành nghiên cứu các chế phẩm từ chitin, chitosan Năm 1859 nhờ vào phát minh đầu tiên của Rouget khi đun sôi chitin trong dung dịch HCl đậm đặc Và về sau đã có nhiều công trình nghiên cứu về chitin, chitosan và các sản phẩm thủy phân chitin, chitosan[ 38] Năm 1994 Shigermase và các cộng sự cho rằng Lysozyme có khả năng thủy phân chitin và chitosan rất tốt... vật Nó sẽ tấn công vào hemicellulose và giải phóng ra những phân tử có trọng lượng phân tử nhỏ hơn[60] 1.6.2.2 Một số ứng dụng của enzyme hemicellulase Hemicellulase có khả năng thủy phân chitosan có đ deacetyl trên 22%, ộ trong điều kiện pH = 4,5, nhiệt độ 370C và sản phẩm thu được là (C6H11O4N).n, với n = 1,2,3,4,5,6,7 Sản phẩm có khả năng hòa tan tốt trong nước Sản phẩm được ứng dụng nhiều trong các... hình nghiên cứu trong nước Hiện nay việc nghiên cứu sản xuất chitin, chitosan, COS và ứng dụng của chúng đã được biết đến khá phổ biến Tuy nhiên việc nghiên cứu sản xuất COS còn khá mới mẻ Ở nước ta, Trường Đại học Nha Trang bắt đầu nghiên cứu chiết tách được chitin, chitosan từ năm 1978 với quy trình của cô Đỗ Minh Phụng nh ưng chưa có ứng dụng cụ thể trong sản xuất Gần đây trước yêu cầu xử lý phế liệu. .. công a nghệ sản xuất COS từ enzyme và trong công nghệ bảo quản sữa tươi nguyên liệu Ngoài ra các số liệu của luận văn còn cung cấp thêm các thông số khoa học để bổ sung vào các tài liệu phục vụ giảng dạy và là cơ sở cho các công trình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng COS tiếp theo -8- CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITIN Chitin là một polymer sinh học rất phổ biến trong tự nhiên, chỉ ứng sau cellulose,... nơi sản xuất chitosan có chất lượng cao -19- Ở miền Bắc, Viện Khoa học Việt Nam đã kết hợp với Xí nghệp Thủy sản Hà Nội sản xuất chitosan và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp Ở miền Nam, Trung tâm Công nghệ Sinh học và Sinh học Thuỷ sản phối hợp với một số cơ quan khác như: Đại học Y dược TP.HCM, Phân viện Khoa học Việt Nam, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam… đang nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chitin,. .. những ứng dụng của chitin, chitosan mới phát hiện Kể từ đó, chúng được đưa vào ứng dụng có hiệu quả trong nhi u lĩnh vực khác nhau ề Trong đó, Nhật và Mỹ là hai nước sử dụng chitin, chitosan ứng hàng đầu thế giới với sản lượng 400- 600 tấn/năm, kế tiếp là Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp[42] Trong năm 1990, ổng sản lượng chitin, chitosan thế giới sử dụng à t l 12000 tấn Theo đánh giá của FAO, nhu cầu chitin, chitosan. .. chitosan đã được nghiên cứu và sản xuất quy mô pilot từ phế liệu của ngành chế biến thủy sản và được ứng dụng làm chất kháng khuẩn trong nông nghiệp, làm thuốc chữa bỏng và chất làm dai trong sản xuất giò chả thay thế hàn the độc hại [50] Chitin không có khả năng hoà tan trong nước vì vậy việc sử dụng chúng rất hạn chế Chitin phần lớn dùng làm nguyên liệu để sản xuất chitosan Chitosan là sản phẩm được deacetyl... thích hợp thủy phân chitin, chitosan bằng enzyme hemicellulase và sản phẩm thu được là COS Đây là một chất có hoạt tính sinh học, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Luận văn cũng đưa ra được nồng độ COS thích hợp dùng bảo quản sữa tươi nguyên liệu Tính thực tiễn của đề tài Kết quả của luận văn góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường hiện nay trong ngành chế biến thủy sản Việt Nam . tài: Nghiên cứu thuỷ phân chitin  chitosan bằng enzyme hemicellulase và ứng dụng sản phẩm thủy phân vào bảo quản sữa tươi nguyên liệu . Nội dung của đề tài: - Nghiên cứu các thông số thích. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ******** LÊ THỊ TƯỞNG NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN CHITIN, CHITOSAN BẰNG ENZYME HEMICELLULASE VÀ ỨNG DỤNG SẢN PHẨM THỦY PHÂN VÀO BẢO QUẢN SỮA. nghiên cứu ngoài nước 1.6. Tổng quan về enzyme 1.6.1. Giới thiệu chung về enzyme 1.6.2. Một số nghiên cứu và ứng dụng của enzyme hemicellulase 1.6.2.1. Một số nghiên cứu về enzyme hemicellulase