Lịch sử Giai đoạn khám phá ra CDs: Từ năm 1891-1936Vào năm 1891, bài báo đầu tiên đưa ra thông tin về một hợp chất tinh thể chưa xác định rõ, Villiers, một tác giả người Pháp, đã cho r
bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hµ néi - Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nâng cao hiệu tổng hợp tách chiết -CD từ tinh bột sắn Lê phơng Ngời hớng dẫn: PGS.TS Phạm Thu Thuỷ TS Nguyễn Lan Hơng Hà nội - 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205018521000000 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .Error! Bookmark not defined 1.1.CÁC HỢP CHẤT CYCLODEXTRIN .Error! Bookmark not defined 1.1.1 Lịch sử Error! Bookmark not defined 1.1.2.Cấu tạo cấu trúc CDs Error! Bookmark not defined 1.1.2.1 Cấu tạo cấu trúc γ-CD Error! Bookmark not defined 1.1.2.2 Alpha beta- Cyclodextrin Error! Bookmark not defined 1.1.3 Tính chất lý hóa CDs Error! Bookmark not defined 1.1.3.1 Tính chất vật lý Error! Bookmark not defined 1.1.3.2 Tính chất hóa học Error! Bookmark not defined 1.1.4 Phức bao từ γ-CD Error! Bookmark not defined 1.1.4.1 Khả tạo phức CDs Error! Bookmark not defined 1.1.4.2 Một số chất tạo phức tham gia vào trình tổng hợp tách γ – CDError! Bookmark not 1.2 TINH BỘT SẮN Error! Bookmark not defined 1.3 MỘT SỐ NHÓM ENZYM AMYLAZA Error! Bookmark not defined 1.3.1 Nhóm enzym α – amylaza Error! Bookmark not defined 1.3.2 Nhóm enzym γ-amylaza Error! Bookmark not defined 1.3.3 Nhóm enzym CGTaza Error! Bookmark not defined 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT γ-CD .Error! Bookmark not defined 1.4.1 Giai đoạn thủy phân dịch tinh bột Error! Bookmark not defined 1.4.2 Giai đoạn tổng hợp CDs (giai đoạn vịng hóa)Error! Bookmark not defined 1.4.3 Giai đoạn tách tinh γ – CD từ hỗn hợp CDsError! Bookmark not defined 1.5 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA γ-CD Error! Bookmark not defined 1.5.1 Trong công nghiệp dược phẩm Error! Bookmark not defined 1.5.2 Trong công nghiệp thực phẩm Error! Bookmark not defined 1.5.3 Trong số ngành công nghiệp khác Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError! Bookmark not defined 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU .Error! Bookmark not defined 2.1.1 Nguyên liệu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Thiết bị Error! Bookmark not defined 2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .Error! Bookmark not defined 2.2.1 Xác định hàm lượng Am Error! Bookmark not defined 2.2.2 Xác định nhiệt độ hồ hóa tinh bột Error! Bookmark not defined 2.2.3 Xác định hàm lượng đường khử mức độ thủy phân DEError! Bookmark not defined 2.2.4 Xác định hàm lượng tinh bột nguyên liệu .Error! Bookmark not defined 2.2.5 Xác định hàm lượng γ- CD dung dịch Error! Bookmark not defined 2.2.6 Xác định ảnh hưởng α-CD β-CD tới phương pháp xác định γ-CDError! Bookmark not 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined 2.3.1 Nghiên cứu điều kiện để tối ưu trình tổng hợp γ – CDError! Bookmark not defined 2.3.2 Nghiên cứu điều kiện để nâng cao hiệu tách chiết γ – CDError! Bookmark not de CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT SẮNError! Bookmark not defined 3.2 ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH γ – CD TRONG DUNG DỊCH HỖN HỢP CDs Error! Bookmark not defined 3.3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN DỊCH TINH BỘT THÍCH HỢPError! Bookmark not defined 3.3.1 Nghiên cứu lựa chọn nồng độ dịch tinh bột thích hợpError! Bookmark not defined 3.3.2 Lựa chọn nồng độ CaCl2 cần bổ sung Error! Bookmark not defined 3.4 NGHIÊN CỨU Q TRÌNH DỊCH HĨA DỊCH TINH BỘTError! Bookmark not defined 3.4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian dịch hóa thích hợpError! Bookmark not defined 3.4.2 Nghiên cứu xử lý dịch sau kết thúc dịch hóa Error! Bookmark not defined 3.5 NGHIÊN CỨU TẠO γ-CD Ở TRẠNG THÁI TỰ DO Error! Bookmark not defined 3.5.1 Lựa chọn nồng độ enzym CGTaza thích hợp Error! Bookmark not defined 3.5.2 Ảnh hưởng pH vịng hóa đến hiệu suất γ – CD tạo thànhError! Bookmark not defined 3.5.3 Ảnh hưởng thời gian vịng hóa Error! Bookmark not defined 3.5.4 Ảnh hưởng nhiệt độ vịng hóa đến hiệu suất tạo γ – CDError! Bookmark not defined 3.5.5 Xử lý dịch CDs sau vòng hóa Error! Bookmark not defined 3.6 NGHIÊN CỨU TẠO γ – CD Ở TRẠNG THÁI PHỨC.Error! Bookmark not defined 3.6.1 Nghiên cứu lựa chọn chất tạo phức thời điểm bổ sung phứcError! Bookmark not defined 3.6.2 Nghiên cứu điều kiện khuấy trộn để tạo phức tối ưuError! Bookmark not defined 3.6.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian tạo phức .Error! Bookmark not defined 3.6.4 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ phức tới hiệu suất tạo phức γ – CDError! Bookmark not defin 3.6.5 Xác định khả tạo phức MEX + 1-naptol đến CDs thành phần khác hỗn hợp sau vịng hóa Error! Bookmark not defined 3.7 NGHIÊN CỨU TÁCH γ-CD TỰ DO TỪ HỖN HỢP DỊCH SAU VỊNG HĨAError! Bookmark not 3.7.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến trình thủy phân AMGError! Bookmark not defin 3.7.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dịch đến khả kết tinh β-CDError! Bookmark not de 3.7.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất kết tinh β-CDError! Bookmark not defined 3.7.4 Lựa chọn dung môi tạo phức Error! Bookmark not defined 3.7.5 Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ khuấy trộn tới trình tạo phức với γ-CD Error! Bookmark not defined 3.7.6 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch CD Error! Bookmark not defined 3.7.7 Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi đến khả tạo phức với γ-CDError! Bookmark not defined 3.7.8 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian tạo phức Error! Bookmark not defined 3.8 NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NHỰA AMBERLITE ® IR 120Error! Bookmark not defin 3.8.1 Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nhựa/ dung dịch đến khả hấp phụ γ-CD .Error! Bookmark not defined 3.8.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến khả hấp phụ γ-CD glucoza nhựa Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined Bảng phụ lục Error! Bookmark not defined TÓM TẮT NỘI DUNG .Error! Bookmark not defined Luận văn tốt nghiệp Lê Phương Thanh Luận văn tốt nghiệp Lê Phương Thanh Các ký hiệu viết tắt sử dụng đồ án Am : Amyloza Ap : Amilopectin CDs : Các hợp chất cyclodextrin CD : Cyclodextrin α – CD : alpha- Cyclodextrin β – CD : beta – Cyclodextrin γ – CD : gamma – Cyclodextrin CGTaza : Cyclodextrin glucosyltransferaza DE : Dextrose Equivalent Metyletyl xeton : MEX OD : Optical Density Luận văn tốt nghiệp Lê Phương Thanh LỜI MỞ ĐẦU Cyclodextrin (CDs) cịn có tên gọi “Schardinger cyclodextrin” oligosacarit vịng tạo nên đơn vị glucoza nối với với liên kết a1,4 glucozit Những CDs phổ biến a, β γ-CD chứa 6, 7, đơn vị glucoza phân tử Chúng có cấu tạo, cấu trúc phân tử, đặc tính tạo phức tính chất lý hóa tương đối giống γ-CD CD có cấu trúc khả hòa tan nước lớn CDs Do vậy, γ-CD ứng dụng nhiều ngành công nghiệp bản, đặc biệt hai lĩnh vực dược phẩm thực phẩm [33] Các CDs đóng vai trị chủ thể giữ tồn hay phần hóa chất khác (khách thể) mà khơng cần tạo nên liên kết đồng hóa trị Khả tạo phức không mang đến cho CDs nhiều ứng dụng to lớn, mà thân việc tổng hợp tách riêng CDs dễ dàng nhờ vào đặc tính Trên giới, CDs phát 100 năm qua, việc sản xuất ứng dụng chúng ngày rộng rãi, theo thống kê từ CD News sản lượng CDs lên đến 10000 tấn/năm 2003 Ở Việt Nam nay, nguồn nguyên liệu tinh bột tổng hợp CDs, đặc biệt tinh bột sắn phong phú dồi dào, số khó khăn trở ngại cơng nghệ, chưa có sở sản xuất CDs, nguồn CDs nhập từ nước với giá thành cao Việc nghiên cứu tạo chúng quy mơ phịng thí nghiệm CDs nói chung γ-CD nói riêng thường tổng hợp từ dịch tinh bột thủy phân, phản ứng vịng hóa chuỗi glucopyranoza mạch thẳng tác dụng xúc tác enzym cyclodextrin glucosyltransferaza (CGTaza) Sản phẩm sau q trình vịng hóa thu hỗn hợp chứa loại CDs với tỉ lệ khác phụ thuộc vào nguồn gốc enzym điều kiện phản ứng Trong loại CDs γ – CD cho nhiều Luận văn tốt nghiệp Lê Phương Thanh ứng dụng ưu việt lại cho hiệu suất thu hồi thấp Vì nhiệm vụ đặt đề tài tốt nghiệp là: “ Nghiên cứu nâng cao hiệu tổng hợp tách chiết γ-CD từ tinh bột sắn” Mục tiêu đề tài: Xác định điều kiện cơng nghệ thích hợp cho trình tổng hợp γ – CD trạng thái tự Nghiên cứu nâng hiệu tổng hợp γ – CD trạng thái phức Xác định điều kiện cơng nghệ thích hợp tách chiết γ – CD từ hỗn hợp CDs tác nhân tạo phức Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu trình dịch hóa tinh bột Nghiên cứu q trình vịng hóa khơng sử dụng chất tạo phức với γ – CD Nghiên cứu q trình vịng hóa có sử dụng chất tạo phức với γ – CD Nghiên cứu trình tách chiết γ – CD từ hỗn hợp CDs cách sử dụng chất tạo phức với γ – CD Nghiên cứu số đặc tính nhựa trao đổi cation Amberlite ® IR120 type Na đến khả hấp phụ γ – CD Luận văn tốt nghiệp Lê Phương Thanh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 CÁC HỢP CHẤT CYCLODEXTRIN 1.1.1 Lịch sử Giai đoạn khám phá CDs: Từ năm 1891-1936 Vào năm 1891, báo đưa thông tin hợp chất tinh thể chưa xác định rõ, Villiers, tác giả người Pháp, cho rằng, hợp chất tạo thành trình lên men tinh bột, vài chuỗi xenluloza ngắn, gọi “cellulosine” [23] Khoảng 15 năm sau đó, nhà vi sinh vật người Úc, Franz Schardinger [15], nghiên cứu vi sinh vật làm hỏng thức ăn, phân lập loài vi khuẩn Bacillus macerans có khả tạo hai hợp chất tinh thể khác đưa vi khuẩn vào mơi trường có chứa tinh bột Bởi đặc tính tương tự nhau, ông gọi tên chúng α –CD β– CD Tất nhiên, cấu trúc hóa học chúng chưa biết đến Vào năm 1930, Freudenberg cộng cho hai hợp chất có cấu trúc vịng Như 45 năm coi “giai đoạn khám phá” lịch sử phát triển CDs Giai đoạn thăm dò (cũng thời kỳ phát γ-CD ): Từ năm 1936–1970 Vào đầu thời kỳ thứ hai, năm 1930, Freudenberg cộng nghiên cứu CDs công bố kết luận hợp chất tinh thể Schardinger-dextrins tạo nên từ đơn vị maltoza, chứa liên kết α-1,4-glucozit [40] Năm 1936 cấu trúc vịng hợp chất dextrin cơng nhận, 1948–1950, người ta phát γ-CD cấu trúc làm sáng tỏ Vào đầu năm 1950, nhóm nhà khoa học dẫn đầu French Cramer nghiên cứu kỹ trình sản xuất CDs enzym đưa đặc tính vật lý hóa học chúng Đặc Luận văn tốt nghiệp Lê Phương Thanh biệt, nhóm Cramer đặc điểm quan trọng tính tạo phức CDs Tấn Năm Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển CD dựa sản lượng công bố từ năm 1891 [23] Giai đoạn ứng dụng: Từ năm 1970 đến Sau D.French công bố không CDs độc tính, số lượng CDs sử dụng thời kỳ tăng lên đáng kể Tổ chức quốc tế CDs thành lập năm 1981 [23] Từ năm 1984 đến nay, hội nghị họp hai năm lần Vào năm 1999, γ-CD tổ chức US Food Drug công nhận thực phẩm an toàn [32] Theo CD News, tổng lượng CDs năm 2003 lên đến 10000 tấn/ năm [28] Việc ứng dụng CDs ngày tăng số lĩnh vực Có nghiên cứu triển vọng mở nhiều hướng cho CDs tương lai [23] 1.1.2.Cấu tạo cấu trúc CDs 1.1.2.1 Cấu tạo cấu trúc γ-CD γ-CD gọi với tên khác Cyclooctaamiloza, gammaSchardinger dextrin hydrate; CD hydrate hay Cyclooctaamiloza hydrate…có cơng thức hóa học C 48H80O40.[52] Luận văn tốt nghiệp Lê Phương Thanh Hình 2.1 Cơng thức cấu tạo phân tử γ-CD Nhìn tổng quát, γ-CD phân tử có cấu trúc vịng, có dáng hình nón cụt, chiều cao 0,79nm, đường kính ngồi 1,69nm, đường kính 0,79-0,95nm, bên khoang ngậm từ 7-13 phân tử nước Thể tích lỗ hang 0,473 nm [55] Hình 3.1 Cấu trúc phân tử γ-CD