Nghiên cứu tách chiết các hoạt chất có hoạt tính chống oxy hóa sản xuất bột vẹm xanh perna viridis đông khô

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGƠ VŨ QUỲNH ANH NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT CÁC HOẠT CHẤT CĨ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HĨA SẢN XUẤT BỘT VẸM XANH PERNA VIRIDIS ĐÔNG KHÔ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã chuyên ngành: 8540101 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 Cơng trình đƣợc hồn thành Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Nguyễn Ngọc Tuấn TS Trần Thị Huyền Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Hội đồng chấm ảo vệ uận văn thạc sĩ Trƣờng Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 19 tháng 03 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: GS.TS Đống Thị Anh Đào - Chủ tịch Hội đồng PGS.TS Hoàng Kim Anh - Phản biện GS.TS Trần Đình Thắng - Phản biện TS Nguyễn Đức Vƣợng - Ủy viên TS ê Hƣơng Thủy - Thƣ ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG VIỆN TRƢỞNG VIỆN CNSH&TP BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngô Vũ Quỳnh Anh MSHV: 18105151 Ngày, tháng, năm sinh:16/05/1982 Nơi sinh: Khánh Hòa Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã chuyên ngành: 8540101 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tách chiết hoạt chất có hoạt tính chống oxy hóa sản xuất ột vẹm xanh Perna viridis đông khô NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xác định thông số tối ƣu thời gian, pH, lƣợng chất để tối ƣu hóa thủy phân ột vẹm ằng enzyme protease đạt hiệu suất cao - Sử dụng phần mềm PRISM để xác định hoạt tính xúc tác enzyme protease dung dịch protein vẹm II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/01/2021 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/01/2022 IV NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Ngọc Tuấn TS Trần Thị Huyền Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 … NGƢỜI HƢỚNG DẪN NGƢỜI HƢỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) VIỆN TRƢỞNG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập trƣờng đến nay, em nhận đƣợc nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô bạn bè Em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm, ln hỗ trợ nhiệt tình cho chúng em suốt trình học tập nghiên cứu luận văn Nay em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến: Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Ban lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm tạo điều kiện sở vật chất - kỹ thuật tốt cho chúng em suốt trình học tập rèn luyện trƣờng Đồng thời thuận lợi làm luận văn tốt nghiệp suốt q trình vừa qua Bộ mơn Cơng nghệ Thực Phẩm trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, q thầy cơ, tập thể cán quản lý phịng thí nghiệm mơn tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện cho em tiếp xúc với trang thiết bị thí nghiệm đại Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Ngọc Tuấn cô Trần Thị Huyền hƣớng dẫn sát cánh, tận tình bảo truyền đạt hết kinh nghiệm quý báu giúp em thực đề tài từ ƣớc ản kết cuối luận văn Ngoài ra, thầy cịn ngƣời giúp em có thái độ nghiên cứu, làm việc khoa học, nghiêm túc hiệu Trong trình thực đề tài thời gian có giới hạn, thiếu kinh nghiệm thực tế nên khơng tránh khỏi sai sót Em mong đóng góp ý kiến q thầy để luận văn hoàn thiện tốt Em xin chân thành cảm ơn! i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Quy trình thủy phân Vẹm xanh sử dụng phƣơng pháp thủy phân tác nhân sinh học enzyme protease Phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi công nghệ thực phẩm sử dụng hóa chất, hạn chế đƣợc biến đổi acid amin, tạo sản phẩm an tồn có giá trị dinh dƣỡng cao Nghiên cứu xác định đƣợc điều kiện tối ƣu cho phản ứng thủy phân thịt vẹm xanh enzyme protease điều kiện pH = 7.0, nhiệt độ 25oC, 10 giờ, tỉ lệ dịch thủy phân với enzyme 1:1, ly tâm 13000 rpm/phút 15 phút Sử dụng phƣơng pháp phân tích đại: sắc kí khí GC-MS, phân tích sắc kí lỏng hiệu cao HP C, chiết Soxhlet,… để xác định thành phần acid amin, béo, vitamin, khống, có thịt vẹm xanh nguyên liệu Nghiên cứu tiến hành với phƣơng pháp khác nhƣ sấy phun đông khơ Từ xác định đƣợc khả kháng oxy hóa dịch thủy phân bột vẹm xanh, sản phẩm sau sấy phun sau đông khô ằng phƣơng pháp phân tích nhƣ ABTS, DPPH Kết nghiên cứu xác định đƣợc thành phần dinh dƣỡng thịt vẹm xanh đƣợc nuôi Phú Yên - Việt Nam; khảo sát đƣợc khả chống oxy hoá dịch vẹm với vitamin C nhƣ so sánh khả chống oxy hố phƣơng pháp phân tích DPPH ABTS dịch vẹm sau sấy khô đông khô Từ kết nghiên cứu xác định đƣợc khả kháng oxy hóa dịch thủy phân vẹm, sản phẩm sau sấy phun sau đông khô ii ABSTRACT The hydrolysis process of green mussels uses the method of hydrolysis by biological agents with protease enzymes This method is widely used in food technology because of the low use of chemicals, limited changes in amino acids, produce safe products with high nutritional value The study has determined the optimal conditions for the hydrolysis of green mussel meat by protease enzyme at the conditions of pH = 7.0, temperature of 250C, for 10 hours, the ratio of hydrolysate to enzyme is 1:1, centrifuge at 13000 rpm/min for 15 Using modern analytical methods, gas chromatography (GC-MS), high performance liquid chromatography (HPLC), Soxhlet extraction, etc., to determine the components of amino acids, fats, vitamins, minerals, etc raw mussel meat The study was conducted with different methods such as spray drying and freeze drying From there, determine the antioxidant capacity of hydrolyzed green mussel powder, spray-dried and freeze-dried products by analytical methods such as ABTS, DPPH Research results have determined the nutritional composition of green mussel meat raised in Phu Yen - Vietnam; investigated the antioxidant capacity of mussel solution with vitamin C as well as compared the antioxidant capacity of DPPH and ABTS analytical methods for mussel solution after drying and lyophilization From the research results, the antioxidant capacity of mussel hydrolysates, spray-dried and freeze-dried products have been determined iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan báo cáo tốt nghiệp đề tài “Nghiên cứu tách chiết hoạt chất có hoạt tính chống oxy hóa sản xuất ột vẹm xanh Perna viridis đông khô” cơng trình nghiên cứu tơi dƣới hƣớng dẫn TS Nguyễn Ngọc Tuấn TS Trần Thị Huyền Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có áo cáo đƣợc liệt kê nêu rõ phần tài liệu tham khảo Đồng thời số liệu hay kết trình bày luận văn mang tính chất trung thực, khơng chép, đạo nhái Nếu nhƣ có sai phạm chúng tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu tất kỷ luật môn nhƣ nhà trƣờng đề Học viên Ngô Vũ Quỳnh Anh iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG BIẾU x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu chung 2.2 Mục tiêu cụ thể .2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƢƠNG 1.1 TỔNG QUAN Tổng quan vẹm xanh .4 1.1.1 Khái quát chung 1.1.2 Đặc điểm cấu tạo 1.1.3 Sinh sản 1.1.4 Giá trị dinh dƣỡng 1.1.5 Một số cơng dụng vẹm xanh 1.1.6 Tình hình nuôi nhuyễn thể 1.2 Tổng quan enzyme 10 v 1.2.1 Định nghĩa enzyme 10 1.2.2 Đặc tính chung enzyme 11 1.2.3 Tính đặc hiệu enzyme [37] .11 1.2.4 Cơ chế xúc tác enzyme[38] 12 1.2.5 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính enzyme[39] 13 1.2.6 Enzym protease .14 CHƢƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .20 2.1 Nguyên liệu 20 2.2 Hóa chất .20 2.3 Thiết bị dụng cụ 20 2.3.1 Thiết bị 20 2.3.2 Dụng cụ 20 2.4 2.4.1 Phƣơng pháp phân tích 20 Phƣơng pháp xác định hàm ẩm 20 2.4.2 Xác định hàm lƣợng kim loại, khoáng phƣơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 20 2.4.3 Xác định hàm lƣợng iod phƣơng pháp quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ (ICP-MS) 22 2.4.4 Xác định hàm lƣợng canxi, photpho phƣơng pháp quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ (ICP-MS) .23 2.4.5 Xác định hàm lƣợng vitamin B1 phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HP C) .24 2.4.6 Xác định hàm lƣợng vitamin B12 phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HP C) .25 2.4.7 Xác định hàm lƣợng vitamin A phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HP C) .26 2.4.8 MS) Xác định hàm lƣợng acid béo phƣơng pháp sắc ký khí (GC .27 vi 2.4.9 Xác định hàm lƣợng acid amin phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) .30 2.4.10 Xác định hàm lƣợng protein phƣơng pháp Kjeldahl 30 2.4.11 liệu Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme thích hợp so với nguyên 32 2.4.12 Phƣơng pháp thủy phân protein enzyme 32 2.4.13 Phƣơng pháp xử lý số liệu 33 2.4.14 Phƣơng pháp gốc tự DPPH 33 2.4.15 Phƣơng pháp gốc tự ABTS 33 2.4.16 Phƣơng pháp thiết bị sấy phun [46] 34 2.4.17 Phƣơng pháp thiết bị đông khô [48] .35 CHƢƠNG 3.1 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 36 Xác định thành phần nguyên liệu 36 3.1.1 Hàm lƣợng protein vẹm xanh .36 3.1.2 Hàm lƣợng acid béo vẹm xanh .38 3.1.3 Yên Thành phần khoáng chất, vitamin kim loại vẹm xanh Phú .39 3.2 Kết xác định thông số kỹ thuật 41 3.3 Quy trình cơng nghệ thủy phân vẹm xanh enzym protease 41 3.3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 43 3.3.2 Thuyết minh quy trình 43 3.3.3 Đánh giá hiệu suất thu hồi sản phẩm 45 3.3.4 Đánh giá khả chống oxy hóa dịch thủy phân vẹm xanh 45 3.4 Đông khô sấy phun dịch thủy phân bột vẹm xanh enzym protease thử nghiệm hoạt tính kháng oxy hóa chúng phƣơng pháp DPPH ABTS 53 vii  IC50 mẫu vẹm xanh sau đông khô theo phƣơng pháp DPPH Y X e Giá trị IC50 = 0,996 (mg/ml) 3.4.3.2 Đánh giá khả chống oxy hóa dịch thủy phân vẹm xanh sau đơng khơ phương pháp ABTS  Chuẩn bị mẫu: Nồng độ mẫu(mg/ml) Trắng 10 15 20 25 Dịch ( l) 100 20 40 60 80 100 Nƣớc cất ( l) 3000 100 80 60 40 20 0 3000 3000 3000 3000 3000 3000 ABTS ( l) Để nhiệt độ phòng phút Tiến hành đo quang ƣớc sóng λ = 734 nm Bảng 3.7 Kết đo OD mẫu vẹm xanh sau đông khô ằng phƣơng pháp ABTS Nồng độ mẫu(mg/ml) 10 15 20 25 Lần 0,682 0,395 0,308 0,151 0,117 0,035 Lần 0,672 0,361 0,24 0,161 0,121 0,024 Lần 0,677 0,358 0,26 0,152 0,126 0,033 Trung bình 0,677 0,371 0,269 0,155 0,121 0,031 45,199 60,266 77,105 82,127 95,421 % Bắt gốc tự 56 Hình 10 Đồ thị biểu thị tƣơng quan % HTCO nồng độ mẫu vẹm xanh sau đông khô  IC50 mẫu vẹm xanh sau đông khô theo phƣơng pháp ABTS ABTS: Y e X Giá trị IC50 = 6,834 (mg/ml) 3.4.4 Đánh giá khả chống oxy hóa dịch thủy phân vẹm xanh sau sấy phun 3.4.4.2 Đánh giá khả chống oxy hóa dịch thủy phân vẹm xanh sau sấy phun DPPH Chuẩn bị mẫu Nồng độ mẫu(mg/ml) 2,5 7,5 10 12,5 Dịch thủy phân (ml) 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 2 2 2 Nƣớc cất (ml) DPPH (ml) 57 Bảng 3.8 Kết đo OD mẫu vẹm xanh sau sấy phun Nồng độ 2,5 7,5 10 12,5 Lần 0,798 0,616 0,353 0,28 0,201 0,167 Lần 0,824 0,568 0,403 0,264 0,215 0,182 Lần 0,807 0,644 0,469 0,285 0,219 0,133 Trung bình 0,81 0,609 0,408 0,276 0,212 0,161 24,815 49,629 65,926 73,827 80,123 mẫu(mg/ml) % Bắt gốc tự Hình 3.1 Đồ thị biểu thị tƣơng quan % HTCO nồng độ mẫu vẹm xanh sau sấy phun  IC50 mẫu vẹm xanh sau sấy phun theo phƣơng pháp DPPH DPPH: Y e X Giá trị IC50 = 5,189 (mg/ml) 58 3.4.4.3 Đánh giá khả chống oxy hóa dịch thủy phân vẹm xanh sau sấy phun ABTS Chuẩn bị mẫu Nồng độ mẫu (mg/ml) 2,5 7,5 10 12,5 Dịch ( l) 10 20 30 40 50 Nƣớc cất ( l) 100 90 80 70 60 50 ABTS ( l) 3000 3000 3000 3000 3000 3000 Mẫu Trắng Nồng độ mẫu (mg/ml) 2,5 7,5 10 12,5 Dịch ( l) 10 20 30 40 50 Nƣớc cất 3090 3080 3070 3060 3050 59 Bảng 3.19 Kết đo OD mẫu vẹm xanh sau sấy phun Nồng độ mẫu (mg/ml) Mẫu trắng 0 2,5 0,002 0,003 7,5 0,004 10 0,005 12,5 0,007 Lần 0,712 0,418 0,309 0,228 0,153 0,066 Lần 0,711 0,399 0,362 0,191 0,148 0,059 Lần 0,713 0,478 0,34 0,195 0,181 0,096 Trung bình 0,712 0,432 0,337 0,205 0,161 0,074 % Độ giảm độ hấp thu 39,373 52,669 71,255 77,434 89,654 Hình 3.2 Đồ thị biểu thị tƣơng quan % HTCO nồng độ mẫu vẹm xanh sau sấy phun  IC50 mẫu vẹm xanh sau sấy phun theo phƣơng pháp ABTS 60 ABTS: Y X e Giá trị IC50 = 4,173 (mg/ml) 3.4.5 So sánh khả bắt gốc tự ABTS dịch thủy phân vẹm xanh enzym protease sau sấy phun đông khô Bảng 3.20 Giá trị IC50 dịch thủy phân vẹm xanh enzym protease sau sấy phun đông khô Phƣơng trình hồi quy Dịch vẹm sau đơng khơ Y e Y e IC50 ( 𝐦𝐠 𝐦𝐥 ) X 6,834 Dịch vẹm sau sấy phun X 4,173 Nhận xét: Dựa vào bảng 3.20 ta thấy rằng, giá trị IC50 mẫu vẹm xanh sau đông khô (IC50 = 6,834) lớn so với mẫu vẹm xanh sau sấy phun (IC50 = 4,173), gấp 1,64 lần Từ đó, lần so sánh đƣợc mẫu vẹm xanh sau đơng khơ có hoạt tính bắt gốc tự ABTS thấp mẫu vẹm xanh sau sấy phun 61 3.4.6 So sánh khả bắt gốc tự DPPH dịch thủy phân bột vẹm xanh enzym protease sau sấy phun đông khô Bảng 3.21 Giá trị IC50 dịch thủy phân vẹm xanh enzym protease sau sấy phun đơng khơ Phƣơng trình hồi quy Dịch vẹm sau đông khô Dịch vẹm sau sấy phun IC 50 ( 𝐦𝐠 𝐦𝐥 ) Y e X 0,996 Y e X 5,189 Nhận xét Dựa vào Bảng 3.21 ta thấy rằng, giá trị IC50 mẫu vẹm xanh sau đông khô (IC50 = 0,996) thấp so với mẫu vẹm xanh sau sấy phun (IC50 = 5,189), khoảng 5,21 lần Từ kết trên, lần so sánh cho ta thấy mẫu vẹm xanh sau đông khô có hoạt tính bắt gốc tự DPPH cao nhiều so với mẫu vẹm xanh sau sấy phun 62 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Đề tài nghiên cứu thành phần dinh dƣỡng vẹm xanh Phú Yên tiêu hàm lƣợng omega 3, Hàm lƣợng omega có vẹm xanh (∑omega = 491,5mg/100g), hàm lƣợng omega vẹm xanh (∑omega = 98,4mg/100g) Đối với hàm lƣợng omega vẹm xanh (∑omega = 45,3 mg/100g Với hàm lƣợng omega 3,6,9 cao vẹm nguồn cung cấp acid béo tốt cho thể ngƣời Hàm lƣợng vitamin D mẫu vẹm xanh (