BƯỚC đầu NGHIÊN cứu THỦY PHÂN CARRAGEENAN từ RONG sụn (kappaphycus alvarezii) BẰNG ENZYME AMYLASE và ỨNG DỤNG vào sản XUẤT TRÀ UỐNG hòa TAN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG BÙI HUY CHÍCH BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii) BẰNG ENZYME AMYLASE VÀ ỨNG DỤNG VÀO SẢN XUẤT TRÀ UỐNG HÒA TAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch Mã số : 60.54.10 Người hướng dẫn khoa học: TS. Đỗ Văn Ninh Nha Trang - 2009 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn này Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Chế biến sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua. Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được dành cho thầy: TS. Đỗ Văn Ninh- Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Nha Trang đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Xin cảm ơn: TS. Nguyễn Anh Tuấn-Trưởng khoa Chế biến, GS.TS. Trần Thị Luyến, TS. Nguyễn Thị Nga, TS. Trang Sỹ Trung-Trưởng bộ môn Hóa sinh-Vi sinh, PGS.TS. Ngô Đăng Nghĩa-Giám đốc Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, TS. Vũ Ngọc Bội-Phó Giám đốc Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường cùng các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên qúi báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng. Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Cộng đồng tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, các thành viên trong khoa Cơ bản, Ban Giám đốc Trung tâm Quan trắc & Phân tích Môi trường tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro, gia đình và bạn bè luôn luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu. iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Dia : chế phẩm enzyme Diatase của malt đại mạch Ce : enzyme Cereflo 120L Fu : enzyme Fungamyl 800L Te : enzyme Termamyl 120L Car : Carrageenan Dexcar : Dextrincarrageenan iv MỤC LỤC Mục lục Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng biểu Danh mục các hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 1 Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. Giới thiệu về rong sụn [18, 35, 47] 3 1.2. Tổng quan về Car 4 1.2.1. Công nghệ sản xuất Car 4 1.2.1.1. Ở ngoài nước 4 1.2.1.2. Ở trong nước 6 1.2.2. Cấu tạo của Car 7 1.2.3. Tính chất lý hoá của Car 10 1.2.3.1. Tính chất của một polymer 10 1.2.3.2. Nhiệt độ nóng chảy 11 1.2.3.3. Sự tạo gel và keo hoá (gelation) 11 1.2.3.4. Tính bền axit 12 1.2.3.5. Tính tan 12 1.2.3.7. Tính thủy phân và sự metyl hoá xác định công thức cấu tạo của Car 13 1.2.3.8. Độ nhớt 13 1.2.4. Ứng dụng của Car 14 1.2.4.1. Ở nước ngoài 14 1.2.4.2. Ở trong nước 18 1.3. Tổng quan về enzyme amylase [2, 3, 34, 25, 24] 20 1.3.1. α-amylase 20 v 1.3.2. -amylase (1,4--glucan-maltohydrolase) 23 1.3.3. Glucoamylase (-1,4 glucan-glucohydrolase) 24 1.4. Tổng quan về vai trò của oligosaccharid đối với sức khỏe [8, 60] 25 1.5. Tổng quan về các loại trà dược thảo [6, 15] 27 1.5.1. Trà khổ qua 28 1.5.2. Trà thanh nhiệt 28 1.5.3. Trà Atiso 28 1.4.4. Trà hà thủ ô 28 1.5.5. Trà linh chi 28 1.5.6. Trà rong biển 28 1.5.7. Trà cỏ ngọt 29 1.5.8. Trà sâm 29 1.5.9. Trà trái nhàu 29 1.5.10. Trà tim sen 29 1.5.11. Trà gừng 29 2.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu 31 2.1.1. Car 31 2.1.2. Enzyme amylase 31 2.1.3. Hóa chất 32 2.2. Phương pháp nghiên cứu 32 2.2.1. Các phương pháp hoá học 32 2.2.2. Phương pháp đánh giá cảm quan 33 2.2.3. Xác định hoạt độ amylase theo phương pháp Heinkel (phần 2.1 phụ lục 2). 33 2.2.4. Xác định khối lượng phân tử trung bình của Car bằng phương pháp đo độ nhớt (phần 2.2 phụ lục 2) 33 2.2.5. Phương pháp xác lập cấu trúc của Dexcar [52, 53] 33 2.2.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm 34 vi Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44 3.1. Kết quả xác định độ hòa tan của Car nguyên liệu 44 3.2. Kết quả xác định khối lượng phân tử trung bình của Car nguyên liệu bằng phương pháp đo độ nhớt (nội dung của phương pháp được trình bày tại phần 2.2 phụ lục 2) 44 3.2.1. Xác định độ nhớt đặc trưng của Car nguyên liệu 44 3.2.2. Tính giá trị khối lượng phân tử trung bình của Car nguyên liệu 45 3.3. Kết quả thăm dò loại enzyme amylase thích hợp cho quá trình thủy phân Car từ rong sụn 46 3.3.1. Kết quả xác định hoạt độ của enzyme amylase theo phương pháp Heinkel (nội dung phương pháp được trình bày tại phần 2.1 phụ lục 2) 46 3.3.2. Kết quả xác định mức độ thủy phân Car của Fu, Dia, Ce, Te 47 3.4. Kết quả xác định thông số thích hợp cho quá trình thủy phân Car từ rong sụn 49 3.4.1. Kết quả xác định nồng độ enzyme thủy phân Car 49 3.4.2. Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân Car 50 3.4.3. Kết quả xác định pH thủy phân Car 53 3.4.4. Kết quả xác định nồng độ Car thủy phân 55 3.4.5. Kết quả xác định thời gian thủy phân 57 3.5. Kết quả xác định khối lượng phân tử trung bình của Dexcar bằng phương pháp đo độ nhớt 59 3.6. Xác định độ hòa tan của Dexcar 62 3.7. Kết quả xác lập cấu trúc và khảo sát về ATTP của Dexcar 63 3.7.1. Kết quả xác lập cấu trúc của Dexcar [52][53] 63 3.7.1.1 Khảo sát phổ 13 C-NMR của Dexcar 63 3.7.1.2. Khảo sát phổ 1 H-NMR của Dexcar 66 3.7.2 Khảo sát về an toàn thực phẩm của Dexcar 68 3.7.2.1. Kết quả đánh giá độ sạch của Dexcar 68 3.7.2.2. Hàm lượng kim loại nặng của Dexcar [7] 69 3.7.2.3. Kết quả xác định chỉ tiêu vi sinh vật của Dexcar 69 vii 3.8. Kết quả bước đầu ứng dụng bột Car thủy phân để sản xuất trà uống hòa tan 70 3.9. Đề xuất quy trình sản xuất trà uống hòa tan 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Sản lượng Car theo các phương pháp (2001) [36] 6 Bảng 1.2. Tính chất đặc trưng của các loại Car [58] 12 Bảng 1.3. Một số ứng dụng của Car [45] 15 Bảng 3.1. So sánh độ dịch chuyển hóa học trong phổ 13 C-NMR của mẫu Car chuẩn (của Hãng Sigma) 64 Bảng 3.2. Độ dịch chuyển hóa học của các proton ở vị trí α- 68 Bảng 3.3. Hàm lượng kim loại nặng có trong Dexcar 69 Bảng 3.4. Chỉ tiêu vi sinh vật của Dexcar 70 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của chất trợ sấy đến quá trình sấy và tính chất cảm quan của bán thành phẩm 71 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ maltodextrin đến quá trình sấy và tính chất cảm quan của bán thành phẩm 72 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy và tính chất cảm quan của bán thành phẩm 72 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ đường saccharose đến tính chất cảm quan về vị của trà hoà tan 73 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột màu vàng cam đến tính chất cảm quan về màu sắc của trà hoà tan 73 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột hương cam đến tính chất cảm quan về mùi của trà hoà tan 74 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột vitamin C đến tính chất cảm quan về vị của trà hoà tan 74 Bảng 3.12. Kết quả thống kê của 2 mẫu trên toàn bộ sản phẩm 75 Bảng 3.13. Kết quả thống kê của 2 mẫu trên tính chất màu sắc 75 Bảng 3.14. Kết quả thống kê của 2 mẫu trên tính chất mùi vị 75 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Hình ảnh Rong sụn Kappaphycus alvarerii (Doty) Doty 3 Hình 1.2. Cấu trúc của Car với luân phiên liên kết 8 Hình 3.1. Sự phụ thuộc độ nhớt riêng vào nồng độ của Car 45 Hình 3.2. Hoạt độ của enzyme amylase 47 Hình 3.3. Mức độ thủy phân Car của Fu, Dia, Ce, Te 48 Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ Te đến mức độ thủy phân Car 50 Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ thủy phân Car 51 Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ thủy phân Car (40 ppmCa 2+ ) 53 Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH đến mức độ thủy phân Car 54 Hình 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ Car đến mức độ thủy phân Car 56 Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến mức độ thủy phân Car 57 Hình 3.10. Sự phụ thuộc độ nhớt riêng vào nồng độ của Dexcar 60 Hình 3.11. Sự phụ thuộc độ nhớt riêng vào nồng độ của Dexcar 61 Hình 3.12. Độ hòa tan của Dexcar 64 Hình 3.13. Phổ 13 C-NMR của mẫu chuẩn κ-carrageeanan [7] 65 Hình 3.14. Phổ 13 C-NMR của Dexcar 65 Hình 3.15.  -Dexcarrageenan từ rong sụn 66 Hình 3.16. Phổ 1 H-NMR của mẫu chuẩn κ-carrageenan 67 Hình 3.17. Phổ 1 H-NMR của Dexcar 67 Hình 3.18. Điểm trung bình thị hiếu của 2 mẫu nước trà hòa tan 77 [...]... sản xuất nhiều sản phẩm mới từ rong sụn nhằm phát triển bền vững nghề trồng rong sụn cho ngư dân, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường vùng ven biển Cụ thể như: Nghiên cứu sản xuất Car chất lượng cao; Nghiên cứu sản 20 xuất kẹo thạch đông từ rong sụn; Nghiên cứu sản xuất carramin thay thế hàn the trong sản xuất giò chả; Nghiên cứu sản xuất gỏi rong sụn; Nghiên cứu sản xuất bánh tráng rong; Nghiên cứu. .. loại enzyme amylase thích hợp để thủy phân Car từ rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty, thu Dexcar dạng bột và ứng dụng vào sản xuất trà hòa tan Nội dung nghiên cứu 1 Thăm dò loại enzyme amylase thích hợp cho quá trình thủy phân Car từ rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty 2 Nghiên cứu tìm thông số thích hợp cho quá trình thủy phân Car từ rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty 3 Bước đầu. .. các sản phẩm trà hòa tan đang được người tiêu dùng rất ưa chuộng, nhất là các sản phẩm trà hòa tan có thêm chức năng phòng chống bệnh tật cho con người Vì thế, đề tài: Bước đầu nghiên cứu thủy phân Car từ rong sụn Kappaphycus alvarezii bằng enzyme amylase và ứng dụng vào sản xuất trà uống hòa tan là một hướng nghiên cứu cần thiết để đáp ứng yêu cầu bức xúc của thực tiễn Ý nghĩa khoa học - Việc sử dụng. .. định các enzyme, là chất xúc tác trong công nghiệp tổng hợp và chuyển hoá các chất  Trong nông nghiệp: ứng dụng trong sản xuất các loại phân bón hữu cơ  Trong các ngành khác: Car thu nhận từ rong biển có tác dụng tăng nhũ hóa nên được ứng dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, sản xuất tơ, sợi nhân tạo, sản xuất phim nước, phim ảnh tổng hợp, sản xuất giấy viết Ngày nay còn được sử dụng trong sản xuất các... MỞ ĐẦU Rong sụn là loài rong biển được loài người biết đến từ lâu và Car thu nhận được từ rong sụn có phổ sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực sản xuất và đời sống tại nhiều nước trên thế giới Riêng đối với nước ta, rong sụn cũng như Car còn là đối tượng mới, chưa được nghiên cứu và sử dụng nhiều Mấy năm gần đây, một số nhà khoa học tại một số cơ quan nghiên cứu và đào tạo đã quan tâm nghiên cứu. .. chủ yếu vào loài rong, độ nhớt 12 và phụ thuộc rất lớn vào công nghệ sản xuất, sự hình thành và phân bố các gốc galactose trong mạch polymer [16, 39] 1.2.3.4 Tính bền axit Hệ pH thấp cùng với sự tác dụng của nhiệt độ thì sự thủy phân xảy ra nhanh hơn 1.2.3.5 Tính tan Car tan trong anhydrous hydrazine, ít tan trong formamide và methyl sulfoxide, không tan trong dầu và dung môi hữu cơ Car tan trong nước,... cứu sản xuất Car y dược; Nghiên cứu thử nghiệm Car y dược trên chuột; Nghiên cứu chiết rút iode từ rong sụn để bổ sung vào nước mắm Như vậy đối với nước ta, rong sụn cũng như Car còn là đối tượng mới, chưa được nghiên cứu và sử dụng nhiều Do vậy, cần đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng Car trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, y dược, chế biến các thực phẩm chức năng từ Car 1.3 Tổng quan về enzyme amylase. .. đã quan tâm nghiên cứu chế biến rong sụn và ứng dụng Car vào sản xuất sản phẩm mới Tuy nhiên, các nghiên cứu ứng dụng Car còn chưa đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi của thực tiễn, rong nguyên liệu vẫn chủ yếu được xuất khẩu qua thương lái dưới dạng nguyên liệu khô nên rất dễ bị ép giá, bị động trông chờ vào thị trường nước ngoài Do vậy, cần đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng Car trong các ngành công nghiệp như... Nghiên cứu ứng dụng Car trong sản xuất đồ hộp thịt xay” [22] Năm 2008, Ngô Thị Thức dưới sự hướng dẫn của TS Đỗ Văn Ninh đã nghiên cứu và bảo vệ thành công luận văn thạc sỹ Nghiên cứu sử dụng Car để sản xuất sữa chua đậu nành” Một đề tài cấp Bộ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chế biến các sản phẩm từ rong sụn kappaphycus alvarezii (Doty) Doty” do TS Đỗ Văn Ninh làm chủ nhiệm, đã hoàn thành nghiên cứu thử... 34, 25, 24] Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước: R.R’ + H-OH  RH + R’OH Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase (enzyme nội bào) và exoamylase (enzyme ngoại bào) Endoamylase gồm có α -amylase và nhóm enzyme khử nhánh Nhóm enzyme khử . DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG BÙI HUY CHÍCH BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii) BẰNG ENZYME AMYLASE VÀ ỨNG DỤNG VÀO. Dexcar 69 vii 3.8. Kết quả bước đầu ứng dụng bột Car thủy phân để sản xuất trà uống hòa tan 70 3.9. Đề xuất quy trình sản xuất trà uống hòa tan 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM. nghiên cứu thủy phân Car từ rong sụn Kappaphycus alvarezii bằng enzyme amylase và ứng dụng vào sản xuất trà uống hòa tan là một hướng nghiên cứu cần thiết để đáp ứng yêu cầu bức xúc của thực