Nghiên cứu quá trình lọc kết tinh thu erythritol từ dịch lên men các chủng nấm men moniliella

Viện Đại Học Mở Hà Nội Khoa Công Nghệ Sinh Học NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LỌC, KẾT TINH THU ERYTHRITOL TỪ DỊCH LÊN MEN CÁC CHỦNG NẤM MEN MONILIELLA SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Viện Đại Học Mở Hà Nội Khoa Công Nghệ Sinh Học LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập nghiên cứu Trung tâm Hóa sinh cơng nghiệp Mơi trường, nhận nhiều quan tâm giúp đỡ, động viên thầy cơ, gia đình bạn bè Lời tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS.Nguyễn Thị Minh Khanh, người tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành đề tài Viện cơng nghiệp thực phẩm Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể cán Trung tâm Hóa sinh Cơng nghiệp Môi trường Viện công nghiệp thực phẩm nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi hồn thành tốt cơng việc Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu Viện Đại học Mở Hà Nội, Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ sinh học thầy cô giáo Bộ môn động viên dẫn, đóng góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Cuối xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân, bạn bè ln động viên khích lệ tơi đường học tập, làm quen với công tác nghiên cứu khoa học Hà Nội, Ngày 20tháng5 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Khắc Hùng SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Viện Đại Học Mở Hà Nội Khoa Công Nghệ Sinh Học MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan đường Erythritol 1.1.1.Tính chất 1.1.2.Lợi ích sức khỏe 1.2.Các sản phẩm từ đường Erythritol 1.3.Các quy trình sản xuất Erythritol 1.4.Các nghiên cứu đường Erythritol 11 1.4.1 Các nghiên cứu giới 11 1.4.2 Các nghiên cứu nước 15 1.5.Tổng quan vi sinh vật có khả tổng hợp Erythritol 15 1.5.1.Các chủng vi sinh vật có khả sản xuất Erythritol cơng nghiệp 15 1.5.2 Nấm Moniliella 17 1.6 Giới thiệu số phương pháp lọc thu hồi đường 19 1.6.1.Phương pháp sử dụng than hoạt tính bột trợ lọc[5] 19 1.6.2 Phương pháp trao đổi ion [25] 21 1.6.3 Phương pháp thu hồi đường – kết tinh 24 PHẦN II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tượng, nguyên liệu thiết bị nghiên cứu 28 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 28 2.1.2.Các nguyên vật liệu trình lọc kết tinh Erythritol 28 2.1.3.Sơ đồ quy trình nghiên cứu 28 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp tính hiệu suất kết tinh đường 29 2.2.2 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng nồng độ đường lên trình kết tinh 29 2.2.3 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng lượng mầm tinh thể bổ sung lên trình kết tinh 30 2.2.4 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ lên trình kết tinh 30 2.2.5 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng thời gian lên trình kết tinh 30 SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Viện Đại Học Mở Hà Nội Khoa Công Nghệ Sinh Học 2.2.6 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng chế độ lắc lên trình kết tinh 31 2.2.7 TLC xác định độ đường Erythritol[3],[13] 31 2.2.8.Phương pháp xác định đường phương pháp Graxianop (sử dụng Kali ferixyanua)[26] 32 PHẦN III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1.Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đường tới trình kết tinh 34 3.2.Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ bổ sung mầm tinh thể tới trình kết tinh 35 3.3.Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến trình kết tinh 36 3.4.Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian đến trình kết tinh 38 3.5.Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến chất lượng đường 39 3.6.Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian sấy kết hợp với mức nhiệt độ đến độ ẩm đường thu 40 3.7.Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ lắc đến trình kết tinh đường 41 3.8.Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ rửa tinh thể sau kết tinh 42 3.9.Quá trình kết tinh đường dịch lên men 43 3.10.Kiểm tra chất lượng sản phẩm thu 46 PHÂN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Viện Đại Học Mở Hà Nội Khoa Công Nghệ Sinh Học DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT EPDH: erythritol-4-dehydrogenase phosphate E4PK: erythrose-4-phosphatekinase ER: erythrose reductase EPDH: erythritol-4-dehydrogenase phosphate E4PK:erythrose-4-phosphatekinase PTase:phosphatase ER: erythrose reductase G-6-P: glucose 6-phoaphate F-6-P: fructose6-phosphate F-1,6-P: fructose1,6-diphosphate TCA: acid tricarboxylic DSMZ: Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH FDA: Food and Drug Administration SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Viện Đại Học Mở Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Sinh Học DANH MỤC CÁC HÌNH Bảng 1.1.Đặc điểm số loại đường Bảng 1.2.Các sản phẩm thương mại từ đường Erythritol có mặt giới Bảng 1.3.Các sản phẩm từ đường Erythritol sử dụng nước Bảng 3.1.Ảnh hưởng nồng độ đường tới trình kết tinh 34 Bảng 3.2.Kết nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ mầm tinh thể bổ sung 35 Bảng 3.3.Hiệu suất kết tinh đường Erythritol nhiệt độ khác với nồng độ đường 50% 37 Bảng 3.4 Kết ảnh hưởng thời gian đến trình kết tinh 38 Bảng 3.5 Kết ảnh hưởng nhiệt độ đến trình sấy (sấy giờ)40 Bảng3.6 Ảnh hưởng thời gian sấy đến độ ẩm đường 41 Bảng 3.7: Kết ảnh hưởng khuấy đến trình kết tinh đường 42 Bảng 3.8.Kết kết tinh thu đường Erythritol từ dịch lên men 46 Bảng 3.9.Kết tiêu đánh giá sản phẩm đường Erythritol 46 SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Viện Đại Học Mở Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Sinh Học DANH MỤC CÁC BẢNG Hình 1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất Erthritol từ tinh bột bắp 10 Hình 1.2.Quá trình sinh tổng hợp erythritol vi khuẩn nấm 12 Hình 2.2 Hình ảnh chạy sắc kí lớp mỏng 32 Hình 3.1 Hình ảnh đường Erythritol kết tinh nồng độ khác khoảng thời gian 18 34 Hình 3.2 Đồ thị thể mối liên hệ lượng mầm tinh thể hiệu suất kết tinh 36 Hình 3.3.Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ kết tinh đến hiệu suất kết tinh đường 37 Hình 3.4.Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian kết tinh đến hiệu suất kết tinh đường 39 Hình 3.5.Hình ảnh kiểm tra độ tạp nhiễm đường glucose sau rửa 43 3.9.Quá trình kết tinh đường dịch lên men 43 Hình 3.6 Quá trình lên men thu dịch len men sử dụng chủng 2038.1 44 Hình 3.7 Hình ảnh dịch lên men lọc qua than hoạt tính chất trợ lọc 45 Hình 3.8.Kết chạy TLC kiểm tra độ đường Erythritol sau kết tinh 46 Hình 3.9 Sản phẩm đường kết tinh từ dịch lên men 47 SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH MỞ ĐẦU Thế giới bước vào q trình hội nhập tồn cầu hóa, phát triển kinh tế mở rộng ngày, cải thiện đời sống kinh tế nhân loại.Con người phải chạytheo xu hướng phát triển kinh tế mà quên sức khỏe thân Chế độ ăn khơng khoa học kèm theo xu hướng sử dụng thực phẩm ăn nhanh ngày phát triển mạnh mẽ dẫn đến nguy mắc bệnh béo phì, tiểu đường, tim mạch, huyết áp tăng cao cách đáng cảnh báo Ngày nay, bệnh tiểu đường trở thành bệnh vô nguy hiểm toàn cầu Người mắc bệnh đái tháo đường phải đối mặt với biến chứng nguy hiểm bệnh tim mạch, tai biến, đột quỵ, giảm thị lực, mù, suy thận, suy giảm sinh lý,…Theo tổ chức Y tế giới, tính đến tháng 11/2013 giới có 382 triệu người mắc bệnh đái tháo đường, kèm theo dạng biến chứng gây tàn tật, đe dọa tính mạng Việt Nam khơng nằm ngồi quy luật Theo thống kê năm 2012, nước ta có 3,2 triệu người mắc bệnh đái tháo đường có chiều hướng gia tăng nhanh chóng hầu khắp miền nước,đặc biệt thành phố lớn khu công nghiệp Theo Tổ chức Y tế giới Liên Đoàn đái tháo đường, Việt Nam nước có tỉ lệ gia tăng bệnh đái tháo đường nhanh giới Rất nhiều người bệnh gia đình sở ý tế phải chịu gánh nặng kinh tế cho chi phí lớn điều trị bệnh [24],[25] Nền kinh tế phát triển, đời sống nâng cao làm nguy mắc bệnh béo phì tăng đáng kể, theo tổ chức Y tế giới (WHO), béo phì coi bệnh mãn tính, khơng ảnh hưởng đến thẩm mỹ mà ảnh hưởng tới sức khỏe người cách nghiêm trọng Tính đến cuối năm 2013, số người bị béo phì tăng gấp đôi so với năm 1980 Theo số liệu thông kê, thừa cân béo phì xếp thứ số nguyên nhân gây tử vong nhiều gây chết cho 2,8 triệu người năm[26] Đứng trước trạng bệnh gây ảnh hưởng tới sức khỏe ngày gia tăng thực phẩm chức đời coi bước tiến quan trọng góp phần SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH bảo vệ sức khỏe người môi trường sống Thực phẩm chức tạo cho thể tăng sức đề kháng, giảm bớt nguy gây bệnh.Trên đà phát triển đường chức đời Loại đường có lượng thấp, nhiều đặc tính tốt cho sức khỏe người chống sâu răng, không tăng đường huyết, kích thích hệ tiêu hóa Ngày đường chức sử dụng rộng rãi toàn giới, đối tượng nào, đặc biệt người có chế độ ăn kiêng Đáp ứng nhu cầu đó, nhiều loại đường đời Sorbitol,Xylitol,Maltitol, Erythritol… đường Erythritol nhiều nhà khoa học ý Nhưng Việt Nam chưa có quy trình cơng nghệ cụ thể để sản xuất đường Erythritol, nghiên cứu đặc tính yếu tố ảnh hưởng đến trình thu hồi,sản xuất Việt Nam loại đường cịn Xuất phát từ thực tế chọn đề tài: “Nghiên cứu trình lọc, kết tinh thu erythritol từ dịch lên men sử dụng chủng nấm Moniliella “ SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH PHẦN I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đường Erythritol Từ trước thập kỉ 1980 mà thực phẩm tự nhiên bắt đầu phát triển phổ biến rộng rãi Ceresatar bắt đầu nghiêm cứu việc sản xuất loại đường calori, để sử dụng từ quy trình lên men liên tục Dự án báo cáo tài liệu có liên quan đến loại đường Sorbitol, Mannitol, Xylitol, Erythritol hay Glyxerol sản xuất thông qua đường vi sinh vật Erythritol quảng bá cách nhanh chóng chất có nguồn gốc từ thiên nhiên thị trường Nhật Bản từ trước thập niên 90 vừa chấp nhận Cerester bắt đầu sản xuất sản phẩm Erythritol quy mô thương mại vào năm 1993 cho thị trường Nhật với tốc độ phát triển nhanh chóng Một kế hoạch khác bắt đầu tiến hành để chấp thuận sử dụng sản phẩm Bắc Mỹ, Châu Âu khu vực khác giới.Ngày nay, Erythritol chấp thuận cho sử dụng thực phẩm tồn giới[1],[31] 1.1.1.Tính chất Tính chất vật lý Erythritol có màu trắng, dạng rắn, khơng hút ẩm, có dạng bột mịn hay tinh thể với vị nhẹ có hình dạng giống đường Sucrose Erythritol đường đa chức với carbon[30] + Công thức phân tử: C4H10O4 + Khối lượng phân tử: 122.12 Tính chất hóa học Đặc tính hóa học erythritol tương tự polyol khác khơng có đầu khử đường bền nhiệt bền axit Điểm khác biệt đường SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH hiệu suất kết tinh khơng cao(từ 49,55% xuống cịn 32,12%) Trên 30oC hiệu suất kết tinh Erythritol giảm rõ rệt ảnh hưởng nhiệt độ đến trình hình thành tinh thể Vì vậy, chọn nhiệt độ 10oC nhiệt độ tối ưu để tiến hành thí nghiệm sau 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian đến trình kết tinh Trong trình kết tinh thời gian yếu tố quan trọng, tìm thời gian tối ưu trình kết tinh tiết kiệm thời gian, lượng thiết bị sử dụng trình kết tinh Hơn nữa, đưa vào sản xuất lớn tối ưu thời gian thuận tiện cho sản xuất, giảm tải chi phí đầu tư sản xuất, tiết kiệm lượng tiêu thụ Vì yếu tố thời gian ảnh hưởng lớn đến trình kết tinh nên chúng tơi tiến hành thí nghiệm nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng thời gian đến q trình kết tinh.Thí nghiệm tiến hành với dịch đường 50% thống số tối ưu thí nghiệm trước, trình kết tinh diễn mức thời gian khác Kết so sánh bảng3.4 Bảng 3.4 Kết ảnh hưởng thời gian đến trình kết tinh Thời Erythritol (g) Hiệu suất TT gian TN TN TB (%) (giờ) 6,99 6,96 6,98 34,9 7,21 7,18 7,19 35,95 12 7,58 7,54 7,56 37,8 14 8,91 8,87 8,89 44,45 16 10,17 10,13 10,15 50,75 20 10,80 10,75 10,78 53,9 24 10,84 10,79 10,82 54,2 SV: Nguyễn Khắc Hùng 38 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH 60 53.9 Hiệu suất kết tinh (%) 54.2 50.75 44.45 50 40 34.9 35.95 12 37.8 14 30 16 20 20 10 24 0 10 15 20 Thời gian kết tinh (giờ) 25 30 Hình 3.4.Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian kết tinh đến hiệu suất kết tinh đường Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian lên trình kết tinh cho thấy từ -12 giờ, hiệu suất kết tinh đường không thay đổi nhiều thời gian mầm tinh thể tập trung chưa tạo thành cấu trúc bền vững, tinh thể chưa hình thành hết Từ 14-20 khoảng thời gian tinh thể phát triển mạnh mẽ,hiệu suất kết tinh tăng rõ rệt từ 37,82% đến 53,94% Sau 20 quan sát tinh thể khơng có tượng tăng mặt kích thước, hiệu suất khơng có thay đổi nhiều Kết khớp với nghiên cứu thời gian kết tinh nhà khoa học Oxana Tyapkova(2012).Vì vậy, từ 16-20 khoảng thời gian tốt để kết tinh thu tinh thể Erythirtol, để thuận lợi cho thí nghiệm sau chúng tơi chọn thời gian tối ưu để kết tinh 18 giờ, thời gian hiệu xuất đường kết tinh cao, thuận tiện cho việc tiến hành thí nghiệm 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến chất lượng đường Sau trình kết tinh, lọc, thu hồi đường công đoạn sấy công đoạn cuối cùng, định đến chất lượng sản phẩm đường Sấy nhiệt độ cao làm tan chảy đường, ngược lại sấy nhiệt độ thấp không thu sản phẩm có độ ẩm mong muốn làm tốn thời gian, lượng cho trình sấy Chúng tơi tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tối ưu yếu tố nhiệt độ đến trình sấy Đường thành phẩm sau tiến hành kết tinh với yếu tố ảnh hưởng SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH tối ưu từ thí nghiệm trước đem sấy nhiệt độ khác Kết thể bảng3.5 Bảng 3.5 Kết ảnh hưởng nhiệt độ đến trình sấy (sấy giờ) Nhiệt độ (oC) Đánh giá cảm quan (màu, độ tan chảy, khối lượng) Độ ẩm(%) 50 Không chảy,tinh thể màu trắng 1.56 60 Không tan chảy 1,54 70 Tan chảy đường - 80 Tan chảy đường - Bảng khảo sát cho ta thấy rằng, đường sau kết tinh để đảm bảo chất lượng nhiệt độ sấy thích hợp 50oC- 60oC.Khi sấy 70-80oC đường bị tan chảy, khơng thể sấy nhiệt độ Nhưng đường sau sấy 50oC-60oC độ ẩm đạt 1,56%-1,54%, độ ẩm cao nhiều so với mẫu đường đối chứng có độ ẩm 0,79%.Kết giải thích sau lọc mang mẫu sấy tất mẫu lại lượng nước rửa lớn Lượng nước mang sấy nhiệt độ cao vơ hình chung hịa tan lại phần tinh thể đường, có tượng tan chảy đường sấy 70-80oC, nhiệt độ tan chảy đường erythritol phải lên tới 121 oC 3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian sấy kết hợp với mức nhiệt độ đến độ ẩm đường thu Từ thí nghiệm trước ta thấy vấn đề cần giải làm để đường sau lọc đạt đến độ ẩm cần thiết để thu sản phẩm đường kết tinh có chất lượng cao Chúng tơi tiến hành thí nghiệm từ dịch đường các yếu tố tối ưu Đường sau lọc sấy bước đầu 50oC khoản thời gian khác Sau đem sấy 80oC Kết nêu bảng 3.6 Mục đích việc kết hợp sấy mức nhiệt độ đường sau trình lọc sấy 50oC để loại bỏ từ từ lượng nước lại bám vào tinh thể đường mà không làm tan tinh thể đường Giai đoạn sấy nhiệt độ 80 oC mục đích để loại bỏ tối đa độ ẩm cịn lại bên hạt tinh thể, giúp việc thu hồi tinh thể đường đạt độ ẩm yêu cầu SV: Nguyễn Khắc Hùng 40 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Lý chọn mốc nhiệt độ 80 oC kết tiền khảo sát nhiệt độ, đánh giá cảm quan cho thấy sấy nhiệt độ khoảng 80 oC thu tinh thể đường cho cảm quan tốt nhất: màu trắng, không lẫn tạp, mùi thanh, vị mát dịu, tương đương với chất lượng mẫu đường làm thử nghiệm Bảng3.6 Ảnh hưởng thời gian sấy đến độ ẩm đường Độ ẩm Mẫu sấy 80oC o sấy 50 C (trong giờ) 1h 1,45 1,17 2h 1,39 1,09 3h 1,09 1,0 4h 1,09 1,0 5h 1,08 0,9 6h 1,08 0,9 Ta thấy so với mẫu đường đối chứng độ ẩm 0,79% kết sấy bảng gần đạt đến độ ẩm đường mẫu Vì chúng tơi lựa chọn thời gian nhiệt độ sấy sấy 50oC sấy tiếp 80oC để tiến hành thí nghiệm Trong trình tiến hành, quan sát thấy sấy điều kiện này, tinh thể đường không bị tan chảy Nhiệt độ kết nghiên cứu tác giả Robert J.Yatkam Mansukh M.Patel(2001) 3.7 Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ lắc đến trình kết tinh đường Tiến hành thí nghiệm 3.1, mẫu giữ nồng độ đường 50%, nhiệt độ 10oC, mầm tinh thể 1%, giữ 18 điều kiện lắc không lắc SV: Nguyễn Khắc Hùng 41 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Bảng 3.7: Kết ảnh hưởng khuấy đến q trình kết tinh đường Khơng lắc Lắc 100v/p Khối lượng đường thu (g) Hiệu suất (%) 11,03 10,12 55,15 50,6 Từ số liệu nghiên cứu khảo sát trình kết tinh Erythirtol điều kiện lắc không thu hiệu suất cao so với không lắc Kết cho thấy điều kiện lắc việc thu lấy tinh thể đường kết tinh gặp khó khăn tinh thể tập trung xuống đáy, khó thu hồi đường 3.8 Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ rửa tinh thể sau kết tinh Như biết sản xuất đường trình lên men sinh nhiều tạp chất từ q trình chuyển hóa vi sinh vật Điều làm cho đường sản phẩm thu khơng có độ tinh khiết cao làm cho giá trị kinh tế bị giảm Với trình sản xuất đường Erythritol khơng ngoại lệ, sau q trình chuyển hóa từ nấm men đen, dịch đường chứa nhiều tạp chất polyol khác Glycerol, Glucose.v.v.Để loại bỏ tạp chất thu đường có độ tinh khiết cao bước rửa đường yếu tố quan trọng q trình sản xuất Chính điều đó, chúng tơi tiến hành nghiên cứu q trình rửa đường Erythritol sau kết tinh Thí nghiệm tiến hành với điều kiện tối ưu từ thí nghiệm trước rửa với lượng nước khác Kết thể qua hình 3.5 SV: Nguyễn Khắc Hùng 42 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Hình 3.5.Hình ảnh kiểm tra độ tạp nhiễm đường glucose sau rửa a) rửa 40ml; b) rửa 50ml; c) rửa 60ml; d) rửa 70ml Rửa đường nước lạnh5oC quan sát thấy không xảy tượng tan chảy tinh thể đường kết tinh Sử dụng phương pháp đường tổng để xác định lượng glucose tạp nhiễm đường Erythritol thu Bước chuyển màu thí nghiệm mô tả sau:hỗn hợp chuyển từ màu ban đầuxanh tímtím hồngvàng cam.Từ hỗn hợp ban đầu, sau tiến hành thí nghiệm với mẫu Erythritol sau kết tinh, nồng độ Glucose cao 0,5% hồn hợp bình chuyển sang màu vàng cam(a), thành phần Glucose tạp nhiễm đường Erythritol mức khoảng 0,5% hỗn hợpchỉ chuyển tới màu tím hồng(b).Hỗn hợp bước chuyển màu xanh tím hàm lượng đường Glucose cịn sót tinh thể đường Erythirtol < 0,5%(c) Khi hỗn hợp khơng chuyển màu đường Erythritol kết tinh gần Glucose cịn sót hàm lượng nhỏ(d).Kết cho thấy với lượng nước rửa 70ml, cách phun trực tiếp vào tinh thể đường sau lọc thu Erythirol tinh khiết, hàm lượng Gluose tạp chất gần loại bỏ 3.9 Quá trình kết tinh đường dịch lên men Sau tối ưu tất điều kiện ảnh hưởng đến trình kết tinh dịch đường giả định, chúng tơi tiến hành thí nghiệm dịch lên men chủng nấm 2038.1 môi trường GYU40 SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Hình 3.6 Quá trình lên men thu dịch len men sử dụng chủng 2038.1 a) Chủng giống nấm men đen TBY 2038.1; b) Môi trường lên men GYU40; c)Dịch lên men Ly tâm, loại bỏ sinh khối: Dịch lên men sau nuôi cấy 120 lấy tiến hành bước ly tâm loại bỏ sinh khối Dịch đổ vào ống falcon ly tâm 6000v/phút 10 phút máy ly tâm lạnh dịch lên men sau ly tâm loại bỏ sinh khối thu đạt hiệu suất thu hồi 89% Sử dụng than hoạt tính để làm dịch đường Dịch đường thu sau q trình lên men ngồi thành phần Erythitol cịn có chứa polyol thành phần phụ khác hàm lượng nhỏ protein, cao nấm men, thành phần tạp nhiễm…Do đó, trước kết tinh, cần làm dung dịch đường thô.Để loại bỏ thành phần tạp nhiễm màu dịch đường sinh trình lên men, dịch đường xử lý than hoạt tính nồng độ 3%, sử dụng thêm 2% trợ lọc Quá trình lọc diễn nhiệt độ phòng Dịch đường sau lên men có màu vàng Saukhi xử lý than lọc qua giấy lọc dịch đường quan sát mắt thường.Điều thể rõ qua số liệu đo độ hấp phụ: trước lọc than OD610nm: 3,28; sau lọc than OD610nm: 0,018 SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Hình 3.7 Hình ảnh dịch lên men lọc qua than hoạt tính chất trợ lọc a)Dịch xử lý than hoạt tính; b)Dịch lọc qua giấy lọc c)Dịch đường thu sau trình lọc Dịch lên men sau tẩy màu đạt hiệu suất thu hồi 95%, màu dịch lên men khơng tẩy hồn tồn, quan sát cịn màu dịch vàng, dịch sau lọc suốt quan sát mắt thường.Khi tiến hành thí nghiệmcác mẫu xử lý than hoạt tính nhiệt độ khác cho kết màu dịch lên men sau lọc giống nhau.Vì vậy, ta kết luận nhiệt độ khơng ảnh hưởng tới trình hấp thụ màu than hoạt tính dịch lên men Sử dụng cột trao đổi ion để làm dịch đường Để loại bỏ thành phần muối có dịch lên men, tiến hành xử lý dịch lên men nhựa trao đổi ion.Xử lý trao đổi cation sử dụng cation H+ Dowex IR 100 (USA) trao đổi anion sử dụng anion Cl- Dowex IRA 401 (USA).Nhựa dạng hoạt hóa, tiến hành trao đổi ion cách cho dịch lên men sau xử lý than hoạt tính chạy qua cột trao đổi anion cation Quá trình trao đổi lặp lặp lại nồng độ muối dung dịch đạt 0,0% (sử dụng thiết bị đo nồng độ muối cầm tay (Hanna HI-931101theo nguyên lý đo độ dẫn điện) Lúc dịch lên men chứa lượng muối khơng đáng kể, dịch suốt có vị mát lạnh đường Erythritol khơng có vị lạ Q trình cô đặc kết tinh Sau cô đặc đến 45-50oBx, dịch làm nguội tiến hành kết tinh dịch lên men với thống số tối ưu như: nhiệt độ kết tinh 10oC, thời gian kết SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH tinh 18 giờ, mầm tinh thể bổ sung 1% Đường sau kết tinh rửa vớinước lạnh 5oC, sau sấy 50oC giờ, sau sấy 80oC Kết đường thu thể bảng 3.8 Bảng 3.8.Kết kết tinh thu đường Erythritol từ dịch lên men Mẫu Hàm lượng đường thu Hiệu suất kết tinh sau kết tinh(g) đường(%) 10,12 10,32 10,22 50,62 51,61 51,13 TN1 TN2 TB 3.10 Kiểm tra chất lượng sản phẩm thu Sản phẩm đường tinh thể thu sau trình kết tinh, sấy bảo quản túi kín điều kiện khơ thống Sau mẫu đường mang kiểm tra chất lượng theo tiêu chí: độ ẩm, độ tinh khiết Kết kiểm tra sản phẩm thể bảng 3.10 Bảng 3.9.Kết tiêu đánh giá sản phẩm đường Erythritol TT Hiệu suất kết tinh Độ ẩm (%) Độ tinh khiết (%) TN1 50,62% 0,9 >=99,5% TN2 51,61% 0,9 >=99,5% Hình 3.8.Kết chạy TLC kiểm tra độ đường Erythritol sau kết tinh 8) Mẫu thí nghiệm 9) Mẫu thí nghiệm SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH Hình 3.9 Sản phẩm đường kết tinh từ dịch lên men SV: Nguyễn Khắc Hùng Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH PHÂN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận Từ kết trình bày phần III, chúng tơi rút kết luận sau: Qua q trình nghiêm cứu yếu tố nồng độ ảnh hưởng đến trình kết tinh đường Erythirtol đưa kết sau • chọn nồng độ dịch đường thích hợp để đạt hiệu suất kết tinh cao 4550oBx • Xác định tỉ lệ bổ sung mầm tinh thể tiến hành kết tinh 1% • Nhiệt độ thích hợp cho q trình kết tinh 10oC • Thời gian hồn tất q trình kết tinh 18 • Tinh thể đường sau kết tinh rửa với nước lạnh 5oC cách phun trực tiếp vào tinh thể đường • Thời gian nhiệt độ sấy: đầu 50oC sấy tiếp 80oC Khi tiến hành trình kết tinh dịch lên men chủng nấm TBY2038.1 lên men môi trường GYU40, xác định thông số sau : Dịch len men đạt hiệu suất chuyển hóa cao cho len men 120 điều kiện lắc 150 vòng/phút, nhiệt độ 30oC Xác định bước tiền xử lý dịch sau lên men • Ly tâm loại bỏ sinh khối 6000rpm, 10 phút • Lọc : Sử dụng than hoạt tính với hàm lượng 3% bổ sung 2% bột trợ lọc, q trình diễn 30 phút • Sử dụng phương pháp trao đổi ion loại bỏ hàm lượng muối khống dịch • Cơ đặc dịch lên men sau lọc 65oC Kiến nghị Đây đề tài mới, mở nhiều hướng nghiên cứu Việt Nam điều kiện thời gian thực đề tài có hạn nên nhóm nghiên cứu chưa đưa thông số vào mơ hình sản xuất đường thực nghiệm dẫn đến việc xây dựng quy trình sản xuất đường Erythritol chưa hồn thiện Đặc biệt q trình rửa đường đạt hiệu làm lại sử dụng lượng SV: Nguyễn Khắc Hùng 48 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH nước rửa lớn, chưa phải điều kiện rửa tốt cho quy trình sản xuất đường Erythritol Vì chúng tơi đưa vài đề suất sau : -Tiếp tục nghiên cứu trình rửa đường sau thu tinh thể Erythritol từ trình kết tinh -Nghiên cứu mở rộng quy trình sản xuất đường Erythritol thành quy mơ cơng nghiệp SV: Nguyễn Khắc Hùng 49 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TRONG NƯỚC Nguyễn Thị Thu Huyền Đồ án công nghệ thực phẩm (1.2) Vũ Nguyên Thành, Bảo tồn lưu trữ nguồn gen vi sinh vật công nghiệp thực phẩm,12/2010, tr34 Vũ Thị Hoa Nghiên cứu quy trình cơng nghệ sản xuất đường chức Xylooligosacarit từ lõi ngô quy mơ xưởng thực nghiệm Khóa luận tốt nghiệp, Viện Đại Học Mở Hà Nội, 2010 .(2.11)(1.7) Đỗ Trọng Hưng, Vũ Thị Thuận, Nguyễn Hoàng Phi, Lương Thị Như Hoa, Nguyễn Thùy Linh Xác định điều kiện thích hợp cho trìnhthủy phân tinh bột thành nguyên liệu sản xuấtIsomalto Oligosaccharides (IMO) Viện Công nghiệp Thực phẩm (2.10) Tơn Nữ Minh Nguyệt, Báo cáo Than hoạt tính bột trợ lọc,Trường đại học bách khoa TPHCM ngành công nghệ thực phẩm,11/2005 Vũ Thị Thu Hà, luận văn cơng nghệ sản xuất sorbitol, viện Hóa Học Cơng Nghiệp, 6/2007 Vũ Nguyên Thành, Báo cáo khoa học “ Nghiên cứu xây dựng công nghệ sản xuất xylitol từ phụ phẩm phế thải nông nghiệp ( rơm rạ, bã mía ) để ứng dụng thực phẩm dược phẩm, Viện Công Nghiệp Thực Phẩm, 3/2006 Nguyễn Văn Lực, Nguyễn Văn Công, Nguyễn Trung Dũng, Thin-Layer chromatography gas chromatography (2.9) TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI Dooms L, Hennebert G.L, Verachtert H (1971), Polyol synthesis and taxonomic characters in the genus Moniliella, Antoni van Leeuwenhoek, 37, pp 107-118 (1.20) 10 Hee- Jung Moon, MarimuthuJeya In- Won Kim, Biotechnological production of erythritol and its applications, tháng 2/ 2010, Trang 1019.-10 11 Robert J.Yatkam Mansukh M.Patel, Henry T Tyrpin, Kenvin B Broderick,Patent US6264999B1, Mỹ, tháng 7/2001 SV: Nguyễn Khắc Hùng 50 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH 12 Oxana Tyapkova ,Stephanie Bader-Mittermaier& Ute Schweigger-Weisz, Tạp chí nghiên cứu Thực phẩm;Vol 1.số 4:2012,Trung tâm Khoa học Giáo dục Canada.(2.2.4) 13 Gholam Ghezelbash ; Iraj Nahvi 1, * ; And Mohammad Rabbani Study of polyols production by Yarrowia lipolytica in batch culture and optimization of growth condition for maximum production .(2.8) 14 March 26, 2008 Ferid Haji, Contributing Editor Comments Posted in Articles, Sweeteners, Topics (1.13) 15 Non caloric frozen carbonated beverageUS 8465786 B2 (1.15) 16 Lopes, Nunes, Ramos, Matos, & Redinha, 2010; Ohmori, Ohno, Makino, & kashira, 2004; Perko & DECOCK, 2006 17 J.S Redinha and A.J.Lopes Jesus, Crystal Growth of Pharmaceuticals from Melt, University of Coimbra, Protugal 18 Thomas Sasman , William Head , Corey Cameron, Patent.US20070037266 A1,15/2/2007 19 Satoshi Morioka cộng sự, Patent US6030820A, 29/2/2000 20 Byung Cheol Seo cộng sự, Fermentation process for preparing erythritol using Trichosporonoides madida DS 911, US6060291, 9/5/2000 21 Hiroaki Ishizuka cộng sự, Tạp trí Journal of Fermentation and Bioengineering, tháng 1/1989 22 Laxman S Savergave cơng sự, Tạp chí Biochemical Engineering Journal,tập 55 , số 2, 15/7/2011 23 Satoshi Morioka công sự, Patent US 6030820A, 29/2/2000 24 Ohmori et al, 2004; Perko & DECOCK, 2006 25 https://yeumoitruong.vn/threads/phuong-phap-trao-doi-ion.2748/ 26 http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-hoan-thien-cong-nghe-xu-ly-nuoc-qua-bangphuong-phap-cong-nghe-sinh-hoc-dung-cho-san-xuat-ruou-vang-chat-luong52651 27 http://www.vietnamplus.vn/ty-le-benh-dai-thao-duong-o-viet-nam-tangnhanh-nhat-the-gioi/262399.vnp SV: Nguyễn Khắc Hùng 51 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH 28 http://www.maydoduonghuyet.com.vn/thread/detail/nhung-con-so-dangkinh-ngac-ve-benh-dai-thao-duong-666 29 http://suckhoedoisong.vn/ban-can-biet-ve-y-hoc/beo-phi-gay-bien-doi-vigiac-20140315171016032.htm 30 http://www.erythritol-erythritol.com/erythritol-specs.html (1.10) 31 http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/erythritol-99 1004418155.html (1.21) 32 http://www.ccsenet.org/journal/index.php/jfr/article/viewFile/20298/14193 33 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3889834/ 34 http://ec.europa.eu/food/fs/sc/scf/out175_en.pdf 35 http://www.micchem.com/erythritol.html 36 http://patentimages.storage.googleapis.com/pdfs/58af903bca11df699afb/EP0 908523A3.pdf 37 http://www.caloriecontrol.org/sweeteners-and-lite/polyols/erythritol 38 http://loccongnghiep.vn/thiet-bi-va-vat-lieu/vat-lieu-loc-nuoc/item/250-thanhoat-tinh-loc-khi-xu-ly-khi-thai-cong-nghiep.html SV: Nguyễn Khắc Hùng 52 Niên khóa: K18-Lớp 11.04-CNSH