Nghiên cứu chiết tách, tính chất và biến tính polysaccharid (carrageenan) từ rong biển làm phụ gia chế biến, bảo quản thực phẩm

d ạng và nồng độ của cation và mức độ thay thê của D-galactose theo dọc Ngoài ra, C ar r ag een an cũng có sự tươne tác với gelatin.. Ngoài các tính chất nêu trẽn, gel của Car rag een an

B Á O C Á O T Ó M T Ấ T

1 Tên đề tài: Nghiên cửu chiết tách, tính chất và biến tính polysacchíiriíl

(carrageenan) từ rong biên làm phụ gia chế biến, bảo quản thực pltâm

4 Mụ c tiêu và nội d u n g nghiên cứu

M ục tiêu: N g h iê n cứu ứng dụns Carrageenan tách chiết từ rone biển làm chât phụ

gia chế biến và báo quan thực phàm

Nôi clung: N g h i ê n c ứ u độ c ứ n s và các chỉ tiêu vi sinh củ a giò lụa và bún khi th êm• D O • c? 'Car và C a r o với các h à m lượng khác n hau và so s á n h với kh ả n ăn g báo quản thực

p h ẩ m của hàn the (là chất bảo quản k h ô ng được p hép sử dụng)

5 Các kết q u ả đạt đưọc:

Các kết quả khoa học:

K hản ơ định có thể sứ dụn g Car và đặc biệt là C a r o làm chât p h ụ s i a ché biến và bảo q u ả n thực p h â m (eiò lụa bún) có hi ệu qu ả để thay thế hàn the

C ác kết quả đào tạo:

+ Sô Thạc s ĩ được đào tạo trong khuôn khô đê tài: 02

+ Số c ứ n h â n h o á h ọ c đ ư ợ c đ à o tạo ■ t r o n o o k h u ô n k h ố đ ề tài: 01

6 Tình hình kinh phí và tiên độ của đê tài

Đ ề tài được thực h iệ n th eo đ ú n g tiến độ đ ă n g kí là 24 t h á n g

Kinh phí đ ưọc cấp t ổ n g c ộ n g trong 24 t háng là 60 triệu đ ồ n s , đến nay đã n hận đ ư ợ c đầv đủ và đã t hanh q u y ê t toán

H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H I Ê N

S U M M A R Y R E P O R T

1 Title o f the subject:

Study on t/ie isoỉation, properties, and mo(ỉification o f polysaccluirides (carrageeium) fro m Seawed m uking fo r íiiíỉSubstance fu r the foo(lProcessing (intl Storage.

C o d e No: Q G -07.08

2 Project leader: A sso prof Dr Vũ N s ọ c Ban

3 Participants:

Prof Dr.Sc Tr ần Đì nh Toại Asso prof Dr P h ạ m H ồ n g Hải

Stud ying and A p p l y i n g C a r r a g e e n a n vvhich \vas s epar at ed f rom seavved m a k i n g for aid

s ubst ance for the f ood p r o c e s s i n a and storage

5 M A I N C O N T E N T S

S tudying on ha rd n es s and m i c r o o r g r a n i s m s tandar ds o f “L e a n p o r k p a s t e ” and "v er mi cel l i' ' vvhen added Car and C a r o w i t h different contents, from that to c o m p a r e ability s to raae o f vvhich vvith bor ax one (the illigal s toraae)

6 M A J O R R E S Ư L T S :

S cie n tin c results:

A í ĩ ì n n i n g that, using Car is good, especially C a r o for aid substance for the food processinơ and storage (“Lean pork paste” and “vermicelli’’) b ei ns hiơher effect than borax one

E d u ca tio n a l results:

Proịect has fmanc ial l y s u p p or t ed and e d u c a t e d 01 BA g r ad u a t e s in Ch emi st ry, 02 M A

postgraduates specialized in Physical Chemistry.

7 E x p e n d itu re and S c h e d u le

T h e project has f ini shed on t i m e (24 m o n t h s )

T he budget (60 mi l li on V N D ) has been fully r ec e iv ed and c o m p l e t e l v used as beinơ listed in

the balance sheet

H A N O I Ư N I V E R S I T Y O F S C I E N C E

Danh muc các kí hiêu viết tắt • •

CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 19

2.2.5 Phương pháp phổ xác lập cấu trúc của p o ly m e r 26

3.2 Nghiên cứu sử d ụ n g C a r r a g e e n a n o l i so sac ch ar id e làm p h ụ gia chê biên và

3.3 Nơhiên cứu sử d ụ n s Carraơeenan và Carraseenan oligosaccharide làm chất

C H Ư Ơ N G I

TỐNG QUAN1.1 T ì n h h ì n h n g h i ê n c ứ u v à s ả n x u ấ t C a r r a g e e n a n t r ê n t h ế g i ó i và ỏ n u ó e ta.

C ar r a a e e n a n bất đâu đ ư ợ c s ử d ụ n a hơn 6 00 n ă m trước đây đ ược chiết xuất từ rêu

ỉr is h m oss (Loài rong đỏ C h o n d n is c ris p u s ) tại một ngôi làng trên bờ biên phía Na m Ireland

m a n g tên Car raghen V ào n h ữ n ơ n ă m 1930, q u á trình tách chiết Ca rr a g e e n a n n gu y ên chât từ

r ong biến đã đ ược tiến h ành ở MỸ Sau chiên t ranh thẻ giới lần thứ hai do sự phát triên cua ngành côna; nghiệp t hự c p h à m , nhu câu vê C a r r a g e e n a n trên thẻ giới đã băt đâu t ă n s lên

N gà v nay n e ư ờ i ta đ ã biết thêm nhiều loại r o n s biển có kha năng; san xuất Carrageenan N h ữ n g ng hi ê n c ứ u chi tiêt vê các loài r o n s n ày đã cho p hé p n a ườ i ta có thê

t r ồ n s c h ủ n s trên quy m ô lớn v à do đó đáp ứ n g đ ược nhu câu n a u v ê n liệu cho ngành c ô n s ìmhiệp sán xuât C a r r a ° e e n a n

Theo thốnơ kê, k h o á n g hơn 8 0 % san l ượ ng C a r r a g e e n a n đ ư ợ c sản xuất từ các côns,

tv của các q uốc uia: Mỹ Đức Đan M ạ c h , T â y B a n Nha H i ệ n nay c ô n s n ah i ệp san xuất

C a r r a s e e n a n k h ô n g chi phát triển m ạ n h ở các n ư ớ c M ỹ v à Tây  u m à còn đ ang phát triển

m ạ n h ở các q uốc gia C h â u A T r o n g đó phải kế đên T r u n e Q uỏ c, Nhật Ban Phillipin Indonesia

H ì n h 1 Hình ảnh một sô loài rong là n gu yê n liệu

san xuất C a r r a g e e n a n

Th eo n ơhiê n cứu, Việt N a m có rất n hi ều loài ronơ có h àm lư ợn g C a r r a a e e n a n cao

Đ ó là các loài n h ư ronơ H ồ n g Vân E itch e u m a g eỉe tin a e, rong Sụn K a p p a p h y cu s a lv a re ii

r onơ Cạo, rons; Đ ô n s H y p n e a [3].

Trorm n h ữ n g n ă m g â n đây, đã có một sô c ô n s trình, đẻ tài ngh iê n cứu về

C ar r ag e e n a n từ r o n g H ô n g V àn C a r r a g e e n a n n à \ đ ư ợc x ác lập là K- C a r r a s e e n a n Sau khi thu được n h ữ n g kết q u ả k h a q u a n v ề ngh iê n c ứ u C a r r a ° e e n a n các nh à k h oa học đã b ưức

đầu nghiên cứ u quy trình sản xuất và ứng d ụ ng của C a r r a g e e n a n ơ quy m ô c ông nghiệp [2] Khí hậu của n ước ta rất thích h ợp cho việc p h át triến cây r o n s sụn nuuôn no uyên liệu chí nh

đế sàn xuất C ar r ag een an, nên c h ú n s ta có điêu kiện t huận lợi lớn đê trons, t ư ơ na lai tiên hành m ờ nhà m á y sán xuất C a r ra ge e na n C òn hiện nay, các n hu câu sứ đụng, po lv sacc har id e

n ày' cho một số ngành sản xuất tiêu d ù ng vẫn còn phái nhập k ha u từ n ước neoài

1.2 K h á i q u á t v ề C a r r a g e e n a n

1.2.1 Cấu trúc của C arrageenan [11,30,32].

Car rage enan là một p ol y s a c c h a r i d e của gal actose RỌĨ là galactan Đ ơ n vị câu trúc của Car rageenan là một dis acc har ide, đ ược cấu tạo bỏ'i hai hợp phần Đ o n vị hợp p hầ n thứ nhất

có thể là v ò n a a ( l - 3 ) - D - g a l a c t o s e (đơn vị G), v ò n g Ị 3( l- 4 )- D- sa l ac t os e (đơn vị D) hoặc vòniỉ j 3 ( l - 4 )- 3 , 6 - an hy d r o- D - g al a ct o s e ( dơn vị D A ) x e n kẽ luân phiên nhau bãns, các liên kết a( 1-3) và (3( 1-4) Đo'n vị cấu trúc cửa C ar r ag e e n a n đ ư ọ c trình bày trên hình 2,3

C ar r age enan là một eal a ct a n sulfat N s o à i mạ c h p o l v s a c c h a r i d e chí nh còn có thê có các nhóm sulĩat đ ược găn vào C a rr ag e en an ở n h ữ n g vị trí v à sỏ l ư ợ n s khác nhau Mỗi galactan sulíầt là một d ạ n a r i ê n s của C a rr ag e en an và có ký hiệu riêno Ví dụ: X - K I

V - c a r r a s e e n a n [ 9 ,16]

Th eo “ Đ ơ n vị cấu t rúc” có thế chia C a r ra ge e na n t hà nh 2 n h ó m :

- N h ó m k h ô ng có liên kết 3,6 - a n h y d r o - D - G a l a c t o s e có đơn vị cấu trúc (G, D) n h ư Ịi- Car rag een an ( Hình 2)

- Nhóm có liên kết 3,6-anhydro-D-Galactose có đơn vị câu trúc (G D A ) như K-

Car rage enan ( Hình 3)

X- Carra se ena n dễ chuyến h ó a thành K-, I, 0- Car rageenan t ư ơ n a ứna Các C ar r as ee n a n có

m ức độ sultầt h ó a kh ác n hau, thí dụ K- C a r r a g e e n a n ( 2 5 % SLiltầt) I - C a r r a a e e n a n ( 3 2 % sulíầt) h~ C ar r as ee na n ( 3 5 % sultat) [9] Các sán p h àm nay đã được thư ơn g mại hóa chiếm

có thể ch ứa tới 2 5 % t hà nh p h à n với khối lượng phân tử nhỏ dưới 100 kDa.

1.2.2 Tính chất líóa lý [11].

1.2.2.1 Độ tan.

C ar r age enan tan t r o n s nước, độ tan của nó phụ t huộ c vào d ạ n s câu trúc của

Ca rr as e ena n, nhiệt độ pH, n ồ n g độ của ion và các chất tan khác

N h ó m C a rr ag e en an có câu nôi 3, 6-a nh yd ro k h ô n ơ ư a n ước, do đó các Car r ag e en an

này k h ô n g t an t r o n g n ư ớ c N h ó m C a r r a g e e n a n k h ô n s có c ầ u nối thì d ễ t an hơn Th í dụ n h ư

X-Carrageenan kh ôn ơ có cầu nôi 3 , 6- anh yd ro và có t hê m 3 n h ó m sul íầ t ưa nước nên nó tan

độ nhớt tới 200 0 Mpa

ỉ 2.2.3 Tương tác giữa Carrageenan vớiprotein [15.34,38].

T ư ơ n g tác s iừ a C arraseen an vớ i protein là m ột tron s nhữnơ tính chât quan trọng của

Carrageenan và cũ n s là đặc trưng cho tất cả các chất tạo s e l c ũ n a như các chất khôn a tao

eel Sự cân b à n g của t ư ơ n s tác g i ũ a C a r r a g e e n a n - C a r r a s e e n a n và Car r ae een an -p ro te in xác định lực của sel Nếu t ươ ng tác aiiìa C a r r as e en a n- p ro te in Ễiiám thì lực sel mạnh hơn [38].

Phản ử n s giữa C a r r a g e e n a n và protein xảy ra n hờ các cation có mặt trong các n hó m protein tích điện tác d ụ n g với n h ó m sulfat m a n g điện âm c u a C a r r a a e e n a n và cỏ tính quyết định đến độ bồn cơ học của sel Vi cấu trúc của C a r ra ge e na n và pr otei n dược quan sát b ă n a kính hiển vi điện tử quét [13]

T r o n s c ông nghi ệp sữa, n h ờ vào tính chât liên kết với các protein t r o n e sữa mà Car rage enan dược sử d ụ n g (với n ồ n g độ 0.015 - 0,025 % ) làm tác nhân đê n °ă n chặn sự tách lỏng và làm ổn định các hạt coc a trong sữa sôcôla Protein có mặt trong sữa bao gồm hai d ạn a chính: Casei n ch i êm 8 0 % v à các d ạ n e hò a tan 2 0% Khá n ăng hiệp lực liên quan đến tương tác c ủa các C ar r ag e e n a n tích điện âm với a m in o axit tích điện dương tại bề mặt mixell của casein, ví dụ n h ư giữa K- Car r ag een an và K- casein ( Hình 5)

H ìn h 5: Tương tác tĩnh điện giữa các nhóm

s ulphat c ủa Car r ag e en an và cas ei n [23]

T r o n s d u ng dịch sữa loãng, K- Car ra ge e na n tạo phức với các mixell casein gây kết tủa chỉ khi nó có m ậ t ở d ạng x o ắ n lò xo Sự tạo gel của hỗn hợp K- Ca rr a g e e n a n và sữa bao g ồ m tươna; tác của mi xell cas ei n c ủ a sữa với một phần củ a p hân tứ Car rage enan

1.2.2.4 Tương tác hiệp lực của Carrageenan với cácpoỉysaccharide khác [8.11].

N s o à i tư ơ ng tác với pro tei n, K- C a r r a s e e n a n còn t ư ơ n s tác với các p olys accharide khác, thí dụ nh ư với ơ a l a c t o m a n n a n g u m, đặc biệt với locust bean s u m (LBG) C ơ chẻ của

t ư ơ n g tác trên đ ược giá thiêt là xuât hiện các liên kêt cua v ù n e k h u n s x ư ư n a cua

s a l a c t o m a n a n với tập h ợ p x oă n kép của K- C a r r a s e e n a n ( hình 6)

Việc thê m g a l a c t o m a n a n vảo gel K- Ca rr a g e e n a n làm tha}' đòi hình thái và tính chất

cơ học củạ y,el từ c ứ n s dễ v ỡ thành sel đản hỏi clôniỉ thời làm t ă n a d á n2 kê c ư ờn s dộ ael Vai trò của cat ion c ũ n ? rất quan trọnơ t r o n s s ự t ư ơ n a tác và hiệp lực đê tạo ael cúa hệ K-

C a r r a e e e n a n / L B G Sự tạo 2 el cua hệ này chỉ xuât hiện khi K- C a r r a a e e n a n ơ d ạ n a muối K" còn khi K- C a r r a g e e n a n ớ d ạ n e muối N a + và C a 2+ thi hệ k h ô n a có khả n ă n2 tạo ael m à các cation này chì làm tă ng độ nhớt

H ìn h 6: T ư ư n g tác giữa Carra^eenan và ealactomannan.

Sự tạo gel của hệ K-Carrageenan/LBG t ưo n ạ tự n h ư sự tạo gel của K-Carrageenan

n ° uvê n chất, nh ư n? ở n ồ n s độ khòng nhỏ hơn 0, 2M KC1 thì sự hiệp lực của hệ biến mất Khả năng hiệp lực của hệ K-Carrageenan/LBG phụ thuộc vào các yếu tố sau: nồn« độ của K- Carrageenan, LBG d ạng và nồng độ của cation và mức độ thay thê của D-galactose theo dọc

Ngoài ra, C ar r ag een an cũng có sự tươne tác với gelatin T ươn g tác tĩnh điện của hệ I- Carrageenan - gelatin sẽ dẫn đến sự ổn định của m ạ n g lưới I-Carrageenan Ngoài các tính chất nêu trẽn, gel của Car rag een an có tính chất lưu biến khi thay đổi nhiệt độ, tức là có thể thay đổi cấu hình N h ư vậy, nhiệt độ là yếu tố vô c ùn ? q ua n t r ọ n s trong quá trình tạo gel

ỉ 2.2.5 Kha năng tạo gel.

C a rr aơ e en an có m ộ t tính chât vô cùna, q u a n t r ọ n s là tạo eel ớ n ô n a độ thâp (nhò hơn0,5 %) ơ d ạng ael các m ạ c h p o l y s a c c h a r i d e x o ă n v ò n g n h ư lò xo v à c ũng có thê xoắn với nhau tạo thành k h u n s x ư ơ n g khỏne, gian ba ch iều v ữ n g chắc, bên t r o n s có thê ch ứa nhiều

p h à n tử n ư ớ c ( hay d u n g môi)

T ừ d ạn g d u n a dịch c h u y ê n s a n s d ạ n g sel là do ti rơna tác s i ữ a các phân tứ p o l y m e hòa tan với các p h â n tứ dung; mô i ờ bên tronơ, n h ờ t ư ơ n g tác này m à gel tạo t hành có độ bên

c ơ học cao P h ần x oăn v ò n a lò xo c hí nh là n h ữ n g m ầ m tạo 2 el, c h ú n a lỏi kéo các phàn tử

d u n ° môi vào v ù n s liên kèt

Sự hình t hành gel có thể gây ra bới nhiệt độ thâp h o ặc t hê m các cation với một nô nu

độ nhất dịnh Q u á trình hình t hà nh gel diễn ra p hứ c tạp đ ư ợ c thực hiện theo hai bước:

- Bước 1 khi hạ nhiệt độ đen một aiứi hạn nào đỏ trong phân tứ Carras,eenan có sụ'

chuyển cấu hình từ dạns, cuộn ngẫu nhiên không có trật tự sang, dạng xoăn có trật tự Nhiệt

độ của quá trình c h u v ể n đối n à y phụ thuộc v à o dạnơ và cấ u trúc các C ar r as ee na n c ũ n s n h ư phụ thuộc vào d ạ n g và n ồ n s độ củ a muô i th êm vào d u n s d ịc h Ca rr aa e en an Do đó mỗi một clạne C a r r a e ee na n có một đ iể m nhiệt độ tạo gel riêng

- Bu ức 2: gel của các polvm e xoăn có thê thực hiện ớ các câp độ xoăn.

Tr o ng t r ườn g hợp đâu s ự p hâ n nhánh và kêt hợp lại sẽ xuất hiện câp độ x oan t h ô n s qua sự hình t hành k h ô n e đây đủ của xoăn kép theo h ư ớ n g đó mỗi chuỗi tham ỵia vào xoán kép với hơn mộ t chuỗi khác

Trong trường hợp thứ hai, các phần đã phát triển đầy đủ cúa đa xoan tụ hợp lại tạo

thảnh ơel Còn dưới các điều kiện k h ô n e tạo ơel ở các n ô n s độ p o l v m e thâp sự hinh t hà nh

và hợp lại của các xoắn sẽ dẫn đên tăng độ nhớt.

Qua đó, có thế m ô tả c ơ chế tạo gel n hư sau: trước hết là xuất hiện sự chuyển đối cấu hình từ d ạng cuộn sang xoăn ỉò xo, tièp sau là sự kèt họp các x oăn và tụ hợp lại có trật tự tạo thành xoan kép - ael N h ư vậy, sel là tập hợp các x oắn có trật tự hay còn ạọi la xoan kép

C a r ra ge e na n đ ư ợ c s ử d ụ n g ơ nhiêu d ạ n g kh ác n h a u t r o n s nhiêu sản ph âm m à c h ú n e

ta sử dụn g h àn g nơàv, nhât là t r on g lĩnh vực thực p h ẩ m và b á n h kẹo

Các sàn p h ẩ m có sử dụns; C a r r a g e e n a n đã đ ư ợ c d ù n s p h ổ biến t r o n s nhiều thế kỷ

N h i êu nghiên cứ u đã c hí rne m i n h độ an toàn của C a r r a ơ e e n a n nó k h ô n s eây độc, k h ô n e có dâu hiệu gày v iê m loét trên c ơ thê và có thê sứ cỉụno tr ono thực p h à m với một lượng k h ô n g 2.1 ới hạn

Tổ chứ c F D A ( F o o d a n d D rn g A d m in ỉstra tỉo n ) cua M ỹ đã xếp Ca rr as ee na n vào danh

m ụ c các chât an to àn đôi với các sản plìâm thực p h âm T í n h p hô b iê n cùa C a r r a a e e n a n d ư ợ c

thế hiện ờ 4 đặc điếm sau:

- Tham gia như một chất tạo đông đối với một số sán p h â m như: kem sữa bư pho mát.

- Làm bền nhũ tương, giúp cho d u n s dịch ớ trạng thái nhũ t ư ơ n a cân b ă n ” vứi nhau

t ư o n a của sữa với n ư ớ c đ ư ợ c bên vững, k h ô n e bị p h â n lớp T ạ o 2 el chính là sự tươna tác giữa các ion sulfat với các đuôi m a n g điện của các p h â n tử pr ot ei n và các cation C a 2* K~ có

mặt t ron? sữa [39]

Mức độ tạo Rel với s ữ a củ a các Carrae,eenan cíinơ khác nhau: K -Ca r r a a e e n a n và I - Car rage enan k h ô n e tan trong s ữ a lạnh, do đó ael chi được tạo t hành t rona quá trinh ch uy ên

tạo nhù tương bên với sữa C h í n h vi vậy, X - C ar ras een an đượ c ứng d ụ n s nhiêu hưn trong;

c ô n a n a h ệ chế biến sữa, làm b á n h kẹo

l ă n s làm cho sản p h à m đ ược t r o n s hơn

1 2 3 2 ư n g d ụ n g t r o n g c á c l ĩ n h v ự c k h á c

* T r o n g m ỹ p h ă m v à t ì u i ô c đ á n h r ă n g

Do các đặc tính tạo gel và khả n ă n e tạo m à n g m à C a r r a e e e n a n còn có tác d ụ na để chế

tạo các sản phẩm: kem đánh răng ớ các v ù n s nhiệt đới chất d ư ỡ na tóc nước aội dầu kem

d ư ỡ ng da X - C a r r a s e e n a n ờ nông độ 0.1 đèn 1% có the đượ c d ù n s làm chất d ư ờ n a da.

làm sạch c ũng n h ư làm s á n s da T r o n g k em đánh răng, C a r r a g e e n a n dỏn g vai trò như chât liên kết dể truyền n h ữ n g tính chất lưu biến vào kem đ ồ n a thời tạo vẻ đẹp cho mỹ phàm.

* Trong y, dược học.

Car rageenan là chất nhũ hoá trong ngành dược p hẩ m để s ản xuất các loại san phám như: các loại thuốc dạng nhờn, nhũ tương để thoa lên các vết t hư ơn g làm vết th ư ơn s ma u lành, ch ốn g đ ô n ? máu làm m à n g bao cho thuốc

* T ron g chẻ biên thủy sản.

Car rage enan được ứng d ụn g tạo lớp màng cho sản p h á m đ ô n g lạnh, làm giảm hao hụt

về trọng lượng, tránh sự mấ t nước của thịt gia cầm khi bảo q u ả n đông Ne,oài n h ững lĩnh

v ực ứng dụng trên, C a r r a ạ e e n a n còn được ứ n a dụna, tr onơ các lĩnh vực khác n hư n ôn g nghiệp, c ôn g ns hiệp

Khi nuh iê n cứu về C a r ra ge e na n ngư ời ta cũng chú ý tứi d ạng ol i go me của nó, vì đạniỉ này có mạ ch phân tử n g ắ n nên có khả n ăn g tưưng tác k há cao với protein và các polvsaccharide.

O li gos acc har ide của C ar r ag e e n a n có thể thu được b àng phương; pháp thuý phãn Car rage enan bằng axít hoặc b ằng enzyme

Car rage enan rất dễ bị axit và chất oxy ho á bẻ gãy các liên kết Khi thuý phàn bằng axít yếu, các liên kết Hlycoside a ( l - 3 ) bị phá vỡ, tạo thành các má n h carrabiose M á n h carrabiose chính là galactose nên gọi là g al actobi ose [ 35,37,41] ( Hì nh 8)

Tr ong t rư ờn g hợp t huỷ phàn bằng axít đ ậ m đặc, lực ion lớn k h ô ng những liên kết glycoside a ( l - 3 ) bị phá vỡ m à cả liên kết glycoside [3(1-4) c ũ n g bị phá vỡ

H ìn h 8: Thuỷ phân axit: liên kết glvcoside a ( l - 3 ) bị phá vỡ tạo thành galactobiose.

Khi t huỷ phân b ằ n g e n z y m e , liên kết gl ycosi de P ( l - 4 ) bị phá vỡ, sản phẩm được tạo thành là n eoca rra bios e [37] ( Hì nh 9) Khi thúy p hân b ằn g e n z v m e , do có tính lựa chọn cao nèn cần phải lựa c h ọ n các e n z y m e cho phù hợp

Một số loại e n z y m e d ù n g dê thúy p hâ n điều chế C a r o n h ư Ằ-ccirrageenase tách tù'

P seudom onas và mộ t số chủn g dưới đáy biên sâu, e n z y m e k-ca rrcig een a se từ C ytophagu

M C A -2 , hoạt dộ na nh ư một endo-en zy me thủy phân liên kêt glvcoside p( 1 -4) giữa 3.6 -

anhydr o- D- gal actose và D -gal ac tos e [26,27]

Việc kiểm tra m ứ c độ cắt mạ c h của C a r r a e e e n a n sau khi t huỷ p hàn có thê thực hiện

t h ô n ° qua việc xác định khối lượng p hân từ c ủ a C ar r a a e e n a n c ấ u trúc cùa các oli gosacchari de được xác định bàne, cách sử d ụ ng các d ữ liệu p h ổ khối và phố cộng h ư ở n g

từ hạt nhân và p h ư ơ n g p há p sắc kí [22,31.40] Cá c p h ư ơ n a p há p này sẽ được trình bày cụ thể hưn ở p hần thực nghiệm

1.2.6 H oạt tínlì sinh học d ía Carrageenan và C arrageenan oỉigosaccharide [24.25].

Hiện nay, người ta đ a n g chú ý rất nhiểu tới hoạt tính sinh học của Car rageenan cũng như oligosaccharide c ủ a nó [16]

C ar r age enan là m ộ t chất lành tính, k h ô n g gây độc có ho ạt tính k h á n s một sô vi sinh vật kiểm định, thí dụ đối với p a e ru g in o s a thuộc n hóm vi khu ẩn Gr (-) Điêu này chứng tỏ

Car raueenan có thế đ ư ợ c sứ dựní? tr o n? việc dẫn t huô c c ũ n s n h ư làm chât p hụ s ia chẻ biên thực ph ẩm m à k h ô n g gây độc

in terru p a có tính chất ch ôn g k h á n 2 trợ, hạn chẻ phát triên khôi huyẻt, chông huyêt khôi,

c h ố n e đ ô n s tụ [29], làm hạn chế u xơ, c hố n g x ơ v ừ a đ ộ n g m ạ c h [28], làm giảm nguy cơ

t ă n s lượng đ ư ờ n g t ron g m á u đối với ngư ời bị bệnh tiêu đ ư ờ n g [2,14]

Car rag een an có tính chất k h á n g khuẩn và c hô n g nấm K h ô n g những t hế nó còn có tác dụng chông; gây viêm n h i ễ m [20,23], làm g iả m hoạt tính đại thực bào, ch ôn g nhân ban virus hepatitis [21] N ó còn có k h ả n ăng gây độc t ế bào, do đó đ a n g đ ư ợ c nghiên cứu trong c hô n g ung thư [25,26]

Hoạt tính sinh họ c củ a polysacchar iđe này c àn g đ ư ợ c thê hiện rõ hơn đối với các oligosaccharide của nó N h iê u nghiên cứu cho thâv olie,osaccharide cùa Car r ag e en an có hoạt tính chông vi êm rât cao [19J, có tác d ụ n e làm g i ả m v iê m n h iễ m của hệ ruột [17] Olis os accha ride của K- C a r r a g e e n a n thu đ ược từ K a p p a p h y c u s striatum có kha n ă n 9, chốn g

lại ba c h u n e tế bào KB B G C v à H e la là các c h u n s g ây u n e t h ư đối với con n aư ời [25]

Trẽn c ơ sở n h ữ n s tính chất đã đ ư ợ c c ô n g b ố củ a C ar r ag e e n a n cũng n h ư

o l i g o s a c c h a r i d e c ủ a nó, c h ún ơ tôi h y v o n g c ó t hể n s h i ê n c ứ u s ử clụns C a r r a s e e n a n và C a r o làm chất c h ế biến và bảo q u ả n thực p h à m có hiệu quà, vừa diệt khu ẩn , vừa lam tăng chất l ư ­

ợ n ? thực phẩm

C H Ư Ơ N G II

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u

C a r r a g e e n a n tr ong đời s ố n g được s ử d ụ n g với nhiều m ụ c đích k há c nhau T ro n g Khuôn khổ đề tài, c húng tôi n g h iê n cứu ảnh h ư ở n g của C ar r ag ee nan và cá c sản phẩm thu dược sau khi thuỷ phân C a r r a g e e n a n b ằn g axit HC1 ở các mỏ i tr ường pH k h á c nhau (Car O) lên đối tượng là tinh bột g ạ o d ù n g để làm bím và gi ò lụa , n h ă m đ á n h giá k hả n ăng sử dụna,

ch ún g làm chất p h ụ gia, c h ế biế n và bảo q u ả n tinh bột và b ả o q u ả n giò thay thế cho hàn the

và mộ t số chất bảo q u à n k há c n h ư chitosan

2 1 N g u y ê n liệ u

2.1.1 Các chất c h ế biến và bảo quản th ự c p h ẩ m

Các chất c h ế biến và b ả o q uản t h ự c p h ẩ m được sử d ụ n g tr ong để tài bao g ồm: Car rag een an, H àn the, C h i t os an (PDP)

Car rage enan được d ù n g trong để tài này lấy từ P hò ng e n z y m e viện K h o a học và Có ng nghệ Việt N a m, là sản p h ẩ m được sản xuất từ r ong H ồ n g V ân theo quy trình chỉ ra ớ hình 10

H àn the h a y còn gọi là b o r ax , có g ố c h óa h ọ c là Nat ri t et ra b or at H à n the là mộ t ch ất

ph ụ gia k h ô n g đ ư ợ c p h é p s ử d ụ n g vì gây độc c h o c ơ thể co n ngư ời , tan t r o n e n ước t hà nh chất k h ô n g mùi vị, t r o n g suốt, có tí nh sát k h u ẩ n n h ẹ n h ư n e rất độc C á c n g h i ê n cứ u về y học cho thấy n ế u s ử đ ụ n g n h i ề u hàn the sẽ có m ộ t số tác hại sau: ở m ứ c độ thấp: s ử d ụ n g 3- 5g/ngày: k é m ăn, k h ó c hị u t o à n thân, ơ m ứ c độ cao: trên 5 g/ ng ày: gây c h ậ m lớn tổn

t h ư ơ n g gan, teo tinh h oà n, g i ả m cân Khi v ả o c ơ t hể chỉ đ ào thải k h o ả n g c h ừ n g 8 0 % còn lại

sẽ tích tụ t r o n g n gư ờ i v ĩ n h viễn, vì vậy n ế u s ử d ụ n g hàn the ít t r o n g m ộ t thòi gian dài c ũ n g

n g u y hi ểm n h ư d ù n g n h i ề u hàn t h e tr ong m ộ t lần

Chitosan là dẫn xuât đê axetyl hoá của chitin, là chât không độc, hợp với cơ thê

người, tự tiêu h uỷ đ ư ợ c, có k h ả n ă n g ức ch ế hoạt đ ộ n g củ a m ộ t số loại vi k h u ân , diệt đ ư ợ c

m ộ t số loại n ấm và có tác d ụ n g tốt t ro ng b ả o q u ả n các loại rau qua các loại thực p h ẩ m tươi sống, đ ô n g l ạn h

Các chất phụ g ia n à y đ ược cân với n h ữ n g lượng c h í nh xác, đ ó n g vào các túi nilon sạch để t h ê m vào các m ẫ u ti nh bột hoặc m ẫ u giò n g h i ê n cứu

Hình 10. Sơ đồ quy trình tách chiết Carra^eenan từ rong Hồng Vân.

2.1.2 N guyên liệu và cách làm bủn.

Q u y trình làm bún k h á đ a dạng, tuy n hi ên tr ong mỗ i làng nghể, mỗ i gia đình làm bún thú công đều có c á c h thức tư ơng tự nhau

Tronơ quy trình làm b ú n thì bước c họn n g u y ê n liệu là rất q ua n trọng N g u y ê n liệu để

l àm bún phải là gạo tẻ được lựa c h ọ n kĩ càng dể lấy g ạo d ẻ o cơm ngon Gạo dược vo đãi

s ạch và được n g â m nước q u a đ êm Sau đó đưa gạo đã n s â m vào m á y xay n huy ễn c ù n s vứi nước đè tạo thành bột s ạ o dẻo, nhão Bột lại được ủ và chắt bỏ nước c hu a troniĩ k h o á n e 2 - 3

nước thành các khối bột Các quả bột lại tiếp tục được nhào trộn tro n s nước sạch trons máy trộn cho dẻo rồi đưa q u a m à n lọc sạch sạn, bụi tấm để tạo thành tinh bột gạo.

Tinh bột gạo được n h à o cho vào k h u ô n bún K h u ô n bún thường được làm bằng chát liệu dạng ống dài, phía đẩu k h u ô n có m ộ t tấm kim loại d ục các lỗ tròn, c ỏ n a đoạn vát bún thường được thực hiện bằng tay h o ặc d ùn g c á n h tay đòn để nén bột trong kh uôn qua các lỏ Bột chảy đểu q ua các lỗ khi k h u ô n bị vặn, nén tạo thành sợi bún, rơi x uống nồi nước sôi đặt sẵn dưới khuôn Sợi bún sẽ được luộc trong nồi nước sôi k h o ả n g vài ba phút đến khi nổi lẽn

bề mặt nước thì chín, và được đưa n h a n h sang nồi nước sạch, n gu ộ i để các sợi bún tơi thành từng sợi và kh ông bị bết dính vào nhau

Cuối cùng là công đ oạn vớt b ún trong nồi nước ngu ội và tạo hình cho bún theo mục đích sử dụng sau đó để trên c h õ n g b à n ° tre cho ráo nước Bún t hà nh p hẩ m được đựng trên các thúng tre có lót sẵn lá chuối, h on g khô và ủ trước khi đ e m đi bán

2.1.3 Quy trình làm giò

T ro n g qui trình làm gi ò thì b ước chọn n s u y ê n liệu là rất quan tr ọn" N g u vê n liệu để làm giò phải là thịt lợn loại ng on, còn tươi, khi sờ vào m i ế n g thịt phải có độ dinh

Khi lợn v ừ a mổ x ona phải lây thịt đ em đi tiến h à n h làm eiò ngav Thời gian từ khi

m ố xon g lợn tới khi làm x o n g giò phai được thực hiện t ro ng thời gian tối da là 1 giờ N ếu để

qu á lâu thịt sẽ bị c ứ n s lại hay còn ơọi là thịt “c h ê t ” thì eiò làm ra sẽ bị rã rời k hông có được

độ dẻo của giò

T hà nh p hầ n củ a n a u y ê n liệu làm ơiò bao gồm: 85 - 9 0 % là thịt nạc và 1 0 - 1 5 % là

m ỡ (ví dụ: t r on s 10 k e thịt đ ư a v ào làm giò, có 8,5 - 9,0 kg thịt nạc + 1.0 - 1.5 k.2 mỡ)

Thịt sau khi lấy về đ ư ợ c r ửa sạch, thái tới kích cỡ v ừ a phải, đư a vào cối xay, xay tói khi đạt được độ mị n cần thiết T r o n g quá trình xay, các eia vị và chất bào quản được đưa với lượng thích họp Thời eian xay t h ư ờ n g từ 3 - 5 phút Khi thịt đ ược xay xong, đưa neay vào khuôn để lên k hu ôn gói M ỗi m ộ t m ẫ u giò được làm từ k hu ôn n ày có khối lượng là 1 kơ

Thịt sau khi đã đ ược lên k h u ô n đ ư a v à o luộc, thời gian luộc là 30 - 40 phút tư khi

n ư ớc sôi Giò sau khi luộc x o n s đ ư ợ c tháo khuôn, để cho ráo nước N ế u c h ưa d ù n s ngay có thể bảo q uá n tronơ tủ lạnh

2 2 P h ư ơ n g p h á p n g h i ê n c ứ u

2.2.1 X á c (ỉịiih độ cứ n g của tin h bột lùm b ún và của g iò lụa.

Về n gu y ên tắc, để x á c định độ bền củ a một vật liệu người ta s ử d ụ n g phương pháp nén, ép hay kéo vật đó theo m ộ t chi ều nào đó tới khi m ẫ u bị phá hủy

Đôi với bún c ũ n s n h ư si ò, là m ộ t loại thực p h ẩ m rất khó xác định độ dẻo dai c h ú n a tôi tiến h ành đ á n h 2 Ĩá chi tiêu này thônỉỉ qua việc xác định độ bền của khối tinh bột clùno để làm bún h oặ c c ủa giò

Chúng tôi coi mộ t m ẫ u khối tinh bột hay một m â u giò có hình trụ là một vật liệu và từ

dó xác định độ bền nén ép thông q u a các thông s ố lực nén n o an g và nén dọc Nén dọc là nén theo phương của trục đi q u a tâm của hai đ ường tròn đáy N én n g a n s là nén theo phương vuông ơóc với trục củ a hình trụ Đ ộ bên nén ép được xác định tại tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng ( Trung tâm kỹ thuật 1) trẽn m á y nén ép vạn n ăng Instron (MỸ) với tốc độ

ép là 15 mm/phút Việc nén đ ược tiến hành cho tới khi vật liệu bị vỡ thì dừng lại khi đó lực nén sụt giám đột n gột và ghi lại giá trị lực nén

2.2.2 Xác định các c h ỉ tiêu vi sinh [4,5,6].

Các mẫu bún và m ẫ u giò, sau khi được cho thêm các chất bao quản với hàm lượng khác nhau sẽ dược đ em đi xác định các chỉ tiêu vi sinh tại tổng cục tiêu chuán đo lường chất lượn? Việt Nam (Trung tâm kỹ thuật 1) Các chi tiêu vi sinh quan tr ọng được xác định bao gồm:

kh uẩn lạc đếm được từ cá c đĩa n u ố i cấy theo các đậm độ pha loãnơ

Đối với mỏi m ẫ u k iể m n s h i ệ m phải nuôi cấy ít n hất 3 đ ậ m độ mỗ i đ ậm độ cìùne 2 đĩa petri và 1 pipet vô k hu ẩn riêng Sau khi được nuôi cấy vào mỏi trường thích hợp các đĩa petri được đưa vào tủ ủ ấ m ở nhiệt độ 30 ± l ° c từ 48 đ ế n 72 giờ

Kết quả được tính n h ư sau:

Chọn những đĩa có từ 15 đèn 300 khuẩn lạc ở các đĩa củ a 2 đ ậ m độ pha loãns liên tiếp.+ Nêu c h ên h lệch các giá trị c ủa 2 đ ậ m độ trên nh ỏ hơn ho ặc b ằng 2 lần, tính s ố (N)

kh uẩn lạc vi kh u ẩn hiếu khí c h o l g sản ph ẩm băng c á c h tính tr ung bình cộng tổng số kh u ẩn lạc của các đĩa trên:

x c

N = 7 - T(/?, +0,1/7 2).d

C: Số k h u ẩ n lạc đ ế m được trên các đĩa đã chọn

n h n2: số đĩa ở 2 đ ậ m đ ộ pha loãng liên tiếp

D: Hệ s ố pha l oã ng c ủ a đ ậ m độ pha loãng đã c h ọ n thứ 1

+ N ếu c h ên h lệch c á c giá trị ớ 2 đ ậ m độ pha loãng lớn hơn 2 lần lấy 2 Ìá trị cúa đậm

độ pha loãng thấp hơn để tính k ết quả

+ Nếu 2 đĩa của sản p h ẩ m lóng n gu y ên chất hoặc đ ậ m độ pha loãng ban đáu cổ ít hon

15 khuán lạc, tính kết qu á theo trung hình cộng của các k h u ẩ n lạc đốm được ớ ca 2 đĩa tính

ra cho 1 g sản phẩm

+ Nếu ở tất cả các đĩa k h ô n g có kh uẩn lạc nào mọc, đ ánh giá kết q u á như sau: ít ho'n

1 vi khuẩn hiếu khí trong 1 g sản phẩm

ủ các đĩa chứa m ẫ u cấy trên trong điều kiện hiếu khí ở nhiệt độ từ 2 0 ° c đến 2 5 " c trono 3 ngày, 4 ngày hoặc 5 n s à y Cuối cùng, tính số lượng n ấm m e n và nấm m ố c có trone l g mẫ u

từ sô khuẩn lạc thu được trên các đĩa đã chọn ở các mức pha loãng cho kết qua có ý nghĩa

- Xứ lí kết quả: Số l ư ợ n s vi sinh vật trono l ơ sản p hẩ m (N) được tính theo công thức:

N = _ ỉ £ _

(/7, + 0,1/7-; ).d

Trong đó:

LC: là tổng số các k h u ẩ n lạc đ ế m được trên tất cả các đĩa giữ lại

N | : là s ố đĩa được giữ lại ở độ pha loãng đầu tiên

N 2: là số đĩa được giữ lại ở độ pha loãng thứ hai

D: hệ số pha loãng tương ứng với độ pha loãng thứ nhất được gi ữ lại

- Tí nh kết q u ả

+ Nếu các đia chứa trong vòng từ 15 đến 150 khu ẩn lạc đặc trưng Số Coli íbr ms trong

l g mẫu được tính theo công thức:

/7, + 0,1/7, xi

Trong đó:

I c : Tổng các kh u ẩn lạc đặc trưng đếm được trên tất cả các đĩa

N,: Số đĩa được gi ữ lại với độ pha loãng ban đầu

N : : Số đĩa giữ lại với độ pha loãng thứ hai

D: Hệ s ố pha loãng ứng với độ pha loãng ban đầu

+ Nếu các đĩa đều ít h ơn 15 kh uẩn lạc thì tổng s ố Co li f or m được tính theo c ỏ n s thức:

(n ì + 0,1/7, )d

Làm tròn kết q u ả tới s ố h àn g trăm và biểu thị kết quả d ạn g ( n l O x)

2.2.3 X ác định hoạt tín h k lĩá n g vi sinh vật kiêm định.

Th ứ hoạt tính kh án g vi sinh vật kiểm định được tiên h ành theo phương pháp kh uếch

lượng 96 giếng K h á n g sinh k iể m định bao gồm: A m p ix ilin , T e t r a c y liiì, A m p h o te riliiì B và Nystatin.

Các chủ ng vi sinh vật k i ể m định bao g ồm đại diện các nhóm:

hoá trước khi tiến h àn h thử n g h i ệ m môi trường dinh d ưỡng d ịc h thể (24h với vi kh u ẩn và 48h với nấm)

Các m ẫ u được hoà tan trong d u n g dịch DiVISO 100%; 4 - 1 0 thang n ỏn ° độ sẽ đưực

pha l oãng ra từ du ng dịch gốc rồi nhỏ vào phiến vi lượng Vi sinh vật kiểm định sau khi hoạt

hoá dược hoà loãng bằng môi trường dinh dưỡng cho có nồ ng độ 0,5 đơn vị Mc La nđ

3 0 " c với 48 giờ ch o nấm

Q u á trình được tiến h àn h tụi p hòng Th ử ng hi ệ m hoạt tính sinh học thuộc Viện Hoá

học các hợp chất thiên nhiên Viện K ho a học và Cô ng nghệ Việt Nam

2.2.4 P hư ơ n g p h á p xá c đ ịn h k h ô i lư ợ n g p h â n tử C arrageenan [1].

được n h ờ thuỷ p h â n C a r r a g e e n a n b ă n g axit h oặc enzyme Việc kiểm tra mức độ cắt mạ ch

của C ar r age enan có thể thực hiện thông q u a việc xác định khôi lượng; phán tử cúu

M: Khối l ượ ng p h â n tử Carrageenan

C: N ồ n s độ C a r r a g e e n a n trong d un g dịch (g/100 ml)

[r|]: Đ ộ nhớt đặc trưng, là giới hạn của độ nhớt rút ơọn (ĩ]r/C) khi nổnơ độ của

dun g dịch tiến tới 0

[ĩll = lim (ĩ]r/C) c_ 0

ơ đây r |r là độ nhớt riêng, tỷ s ố giữa hiệu số thời gian ch ảy của d un g dịch Carrageenan (t)

và thời gian ch áy của d u n s môi (tn) với thời gian ch ảy củ a d un g m ỏ i t r o n s mao quản

Tl r= (t - t0)/t0

Cụ thể cần p h a ch ế các d u n g dịch C a r r a ạ e e n a n và C a r o có n ô n g độ khác nhau Sau

đó xác định thời gian c hả y củ a d u n e môi và củ a các d u ng dịch nàv trong nhớt k ế Ubélỏt để

xác định độ n hớt riêng r | r

Lập đổ thị mối q u a n hệ g iữ a T|,/C và n ồ ng độ (C) Bàng phương pháp ngoại suy trên

đồ thị ta thu được giá trị độ nhớt đ ặc trưng

Với các giá trị K và a đặc trưng đ ã biết, ta sẽ xác định được khỏi lượn 2 phân tư trung

b ìn h c ủa C a r r a g e e n a n v à C a r o

Phưưng pháp đ o độ nhớt là phương pháp đơn giản về mặ t thực n ghiệ m, đ ỏ n e thời cho phép xác định khôi lượng phân tử trong k h o á n g lớn (M k h oả ng 104 đốn 10r’).

2.2.5 P hư ơ ng p h á p p h ô xá c lập cáu trúc của C arrageenan oligosaccliaride [12,30].

Câu trúc của p o l vs a cc h ar id e nói c h u n a và cua C a r r a s e e n a n nói riêng được xác lập bằng 2 p h ư ơ n s pháp:

2.2.5.1 Pìiưưng p h á p ESI — M S (Eỉectrosprciv ionisation-mass spectrometrv).

Phô khôi lư ợ ng có ý n ghĩ a quan trọna, tr ong việc xác định khối lượna, cấu tạo các họp chất hoá học vì s ự q u a n t â m trước tiên trono p hổ khối l ư ợ n a là s iá trị chính xác cua số khôi phân tứ hay ion

C ơ sớ củ a p h ư ơ n g p h á p ph ổ khối lượng là s ự bắn p h á các p hân tư họ p chất trung, ho à thành các ion p hâ n tứ m a n g điện tích d ư ơ n g ho ặc p h á v ỡ thành các m á n h ion các °ổc bàng

các phần tứ mang năns lượng cao.

Sự p h á v ỡ này p h ụ t hu ộc vào cấu tạo củ a hợp chất, plurơna pháp bắn phá và n ă n a lượng băn phá Ion p h â n tứ và các ion m á n h là các p h ầ n tử có khối lượng N ếu 2ỌĨ khối lượng cua m ộ t ion là m và điện tích của nó là e thì tỷ sô z = m/ e đ ược gợi là số khỏi

Tr ong n hững n ă m gần đây, sự phát triển củ a kỹ thuật ESI đã m ớ ra hướng mới trong nơhiên cứu cấu trúc các p olv s ac c ha ri đe bằng phương p há p khối phổ và được sư dụ ng phô biến tr on e lĩnh v ực h ó a sinh [12] P h ư ơ n g p h á p ESI - M S cho p h é p xác định khôi l ư ợ n2,

và 13C-(1)H H M Q C c h o p h é p xác định càu trúc của trisulfat p en tasa cch ar i de Phô c ộ n g

h ư ớ n s từ hạt n hâ n m ộ t chi ều và phổ khối ESI - M S cho p hé p xác định rõ cấu trúc của các dẫn xuất Carra°, eenan te tr as a cc ha r id e, p en t a sa c c h a r i d e h e p t a n s a c c h a r i d e [15,18.23]

2.2.6 P hư ơ n g p h á p x ử lý s ố liệu.

Kết q u a thực n g h i ệ m đ ược xử lý theo p hư ơn g p háp bình p h ư ơ n s tối thiểu trên m á y tính để tìm p h ư ơ n s trình hói q u y m ỏ tả s ự tương hợp kết qu á nhận được Phán tích thống kê được thực hiện theo cúc tiêu c h u ẩ n Student và Fisher

Lờy đạo h à m (3) từ biểu thức (2) và sau khi biến đổi ta được hệ phương trình chuẩn:

Giải hệ phương trình (4) sẽ tìm được các ẩn s ố là bH, bị và b 2

Sau khi tìm được các hệ số, có thế đ ánh giá độ chặt chẽ của q u a n hệ phi tuvến (1) bằng cách sau:

C H Ư Ơ N G 3

K Ế T Q U Ả T H Ụ C N G H I Ệ M V À T H Ả O L U Ậ N

3 1 N g h i ê n c ứ u s ử d ụ n g C a r r a g e e n a n là m p h ụ g ia c h e b iế n v à b ả o q u ả n tin h

b ộ t là m b ú n

3.1.1 X ác định k h ố i lư ợ n g p h ả n tử trung bình của C arrageenan.

Hoà tan C a r r a g e e n a n vào các binh định mức có thế tích 100 ml để tạo thành các dung dịch có nồng độ chí nh xác lẩn lượt là: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 (g/lOOml) Xác định thời eian chảy của d un g môi v à các d u n g dịch Sau đó tính độ nhớt riêng và giá trị (r|r/C) của từns dung dịch Các kết q u á được ghi ở bảng 1 và biêu diễn trên đô thị hình 11

B ả n g 1 Quan hệ giữa độ nhớt riêng của các dung dịch Carrageenan với nồng độ dung dịch.

N ồ n g độ (g/lOOml)

Thời gian chảy (giây)

Đ ộ nhớt riêngơlr)

n , / c (ml/g) 10 '2

H ìn h 11 Sự phụ thuộc của độ nhớt rút oọn vào nồng độ dung dịch Carrageenan.

Từ đổ thị ta x á c đ ịnh được độ nhớt đặc trưng [r|J c ủ a d u ng dịch C ar r age enan bằng cách kéo dài đ ườn g t h ẳ n s trên đ ồ thị, điếm cắt trục tu ng c ủ a đ ư ờ n g thăng này với tung độ cho ta s i á trị của độ nhớt rút s ọn Đẻ thu được kết qu a chi nh xác hơn c h ú n g tôi xác định các

hệ sổ của đ ư ờ n g t h ả n s này b ă n2 ph iro ns pháp binh p h ư ơ n g tôi thiêu và thu được siá trị của

độ nhớt đặc tr ưng là: 281,6

Với các h ằn g s ố K = 12,3 10 3 và cx = 0, 832 [2] tính được khỏi lượrm phán tử irunii bình của Ca rr a g e e n a n trước thủy phân: M = 173,8 (kDa).

3.1.2 X ác định độ cứ n g củ a bán h tinh bột dùng đè làm bún.

Ch ún g tôi xác định đ ộ c ứng củ a bánh tinh bột trên 9 m ẫ u thí nghiệm, khối lượne mỏi

mẫ u là 0,4 kg /m ẫu , với chất phụ gia c h ế biến và báo q ua n là C a rr ag e en an và hàn the với hàm lượns khác nhau

Đ ộ cứng củ a b ánh tinh bột được xác định dựa vào lực nén dọc và lực nén ngang Các

mẫ u bánh được làm ra có hình trụ, với đường kính: d = 6.5 cm chiểu cao: 1 = 1 1 cm Mỏi

dọc một m ẫ u được n é n theo chi ều n ga ng với tốc độ nén 15 mi n/phút, khi mẫu vỡ thi ehi lại chỉ s ố hiên thị trên m á y nén K e t q u ả đ ược trình bày ở cột Y và z t r o n s báng 2

T i ế n h à n h x ử lý s ố li ệu t h ự c n g h i ệ m b ằ n g p h ư ơ n g p h á p h ồ i q u y ta thu được kết

q u ả n h ư sau:

- P h ư ơ n g t r ì n h h ổi q u v đ ố i với lực nén dọc:

- P h ư ơ n ơ t r ì n h hồ i q u y đ ối với lực n é n n ^ a n g :

So sánh kết q u ả thực n g h i ệ m và tính toán c ù n s được đưa vào bảng 2 và đưọ'c biểu diễn trên đồ thị h ìn h 12 và 13 :

B ả n g 2 : So sánh kết qu ả tính toán và thực nghiệm các thông số độ cứng của khối tinh bột

được s ử d ụ n g chất phụ s ia Car rage enan

( %)

Y(Thựcngh iệ m)

H ìn h 12 : Sự ph ụ thuộc giữa lực nén dọc của tinh bột vào hàm lượng chất phu gia

C a r r a g e e n a n theo tính toán và thực nghiệm

H ỉn h 13 : Sự phụ thuộc giữa lực nén ngang của tinh bột vào hàm lượng chất phụ gia

C a r r a g e e n a n theo tính t oá n và thực ngh iệ m

Từ n hữ ng kết q u ả trong b ả n g và dồ thị trên n h ậ n thấy:

1) Khi h à m lượng C a r r a g e e n a n tăng lên thì độ cứng củ a kh ô i tinh bột cũng tăng lên.2) So s á n h 2 m ẫ u b á n h tinh bột có h àm lương chất phụ gia Car r ag e en an và hàn the

nh ư n hau ( 0 , 5% ) nhận thấy chất phụ gia C a r r a g e e n a n cho độ cứng cù a bánh tinh bột tương

Ch ú ng tỏi lấy 2 m ẫ u bú n sau khi được thèm chát phụ gia là han the và Curratỉeenan

trình bày trong b áng 3

3.1.3 X á c định c h ỉ tiêu vi sin h của bún.

B ắ n g 3: Kết quả xác định vi sinh sau thời gian 24 ơiờ.

T ổ n g vi k hu ẩ n hiếu khí C F U / g

T ổ n g n ấ m m e n + m ốc C F U / g

T ố n g C o ỉiỷ o rm s

M P N / g

Car rageenan và hàn the đều hạn chê sự ph át triển cùa C o l i íb r ms

Các kết q u ả trên ch o thấ y C a r ra ge e na n là m ộ t chất phụ gia k h ô n g nh ữn g có tác dụng làm tăng độ cứng cú a b án h tinh bột d ù n s để làm b ún m à còn có khá nãng bảo q uán bún gán giống n hư hàn the

C a r r a s e e n a n ch ưa được tốt n hư m o n g muô n N g u y ê n n hâ n có thế do Car rugeenan là mộ t

p olys acchar ide có m ạ c h phân tử dài ch o nên sự p há n tán của nó vào tinh bột chưa đồn g đều dẫn đến kh á năng liên kết với tinh bột chưa cao

Ch ú nơ tỏi hv v ọ n s r ằn g n ế u cắt các m ạ c h p o l y s a cc h ar i d e này t hành dạng oli gome có

mạ c h ngán, dễ tan tr ong nước thì các o l i s o s a c c h a r i d e này sẽ dẻ d àng phán tán và liên kết với tinh bột chật chẽ hơn, làm t ă n g đ ộ c ứ n s dẫn đến k h ả n ăng c h ế biến và bảo q ua n sẽ tốt hơn

Để thực hiện ý t ưở n s trên, c h ú n g tôi tiến hành thủy p hán C a r r a g e e n a n để thu được C a r o

3.2.1 Thủy phân Carrageenan.

* Dịiiĩíị cụ rà hóa chất.

- Dụnsi cụ:

Cốc thủy tinh 5 lit; pipet, đua khuấy, nhót k ế Ubelot, bình điều nhiệt, nhiệt kế bếp điện, cân phân tích, m á y đo pH.

- H óa chất:

Dung dịch HC1 0, 2N, HC1 IN, N a O H 0.2N, N a O H I N Car rageenan, nước cất giấv chỉ thị vạn năng

* Tiến hành thủy phân.

Car r age enan được thủy p hân bằng du ng dịch axit HC1 0 ,2N, ở nhiệt độ 60 "c pH ban đầu = 3,5- 4,0 Q u á trình t huỷ p h â n được thực hiện n hư sau:

Càn chí nh x ác 15g C a r ra ge e na n dạng bột mị n cho vào cốc thuỷ tinh có dung tích 5 lít Dùng ống đong, lấy 3 lít nước cất cho vào cốc, lắc đều, đ un nóng trên bếp điện ở nhiệt độ

6 0 ° c đổng thòi k h u ấ y nh ẹ ch o tới khi toàn bộ C ar r ag een an tan h oàn toàn

Dùng pipet, t hê m từ từ d un g dịch HC1 0 2 N vào d u n s dịch Car rageenan, d ùn g m á y đo

pH xác định môi trường của d un g dịch có pH = 3,5-4,0 Đ ư a bình t huý phàn vào má y điều nhiệt, điều chinh nhiệt độ ổn đ ịn h ở 60"c Tr ong quá trình t hủy phân cấn thường xuyên kiếm tra pH của du ng dịch, nếu pH củ a du ng dịch tăng lên cần điều chỉ nh lại bằn e HC1

Q uá trình t hủy p hàn được tiến hành trong thời gian từ 150 phút tới 210 phút, kiểm tra

độ nhớt của d u ng dịch b ằng nhớt k ế Ubelot, nếu thấy thời gian ch ay của du ng dịch trong mao quản gần n hư k h ô n g đổi thi dừng lại

Sau khi thủy phân, đê nguội dung dịch tới k ho ản g nhiệt độ p hòn g 30 "c , sau đó điều chỉnh lại pH của d u ng dịch b ằ n g N a O H 0 2N cho tới khi pH củ a dun g dịch k ho ản g 7,0 — 7,5 thì dừng lại

Ch o d u n g d ị c h s au khi t h ủ y p h â n vào m ộ t cốc t h ủ y ti nh chị u nhiệt, d u n g tích 5 lít

Đ u n nhẹ d u n g d ịc h tr ên b ế p đ i ệ n c h o nước bay hơi m ộ t c á c h từ từ T r o n g khi cô cạn d u n g dịch lưu ý k h ô n g đ ược đ u n với n h iệ t độ q u á 7 0 ° c , vì nếu n hi ệ t độ q u á c ao có thể làm cho

O l i g o s a c c h a r i d e bị p h â n h ủy K h i thể tích d u ng d ị c h g i ả m x u ố n g c ò n k h o ả n g 1 - 1 , 5 lít thì dừng lai C h o d u n g d ị c h c ò n lại vào các k h a y n hỏ và đưa vào n g ă n đá c ủ a tủ l ạnh trong thời g i a n 1 2 - 1 5 g i ờ để c h o q u á trình đ ó n g đá d iễ n ra h o à n toàn Sau đ ó lấy s ản phẩ m ra, c h o vào m á y đ ô n g cô, tiến h à n h đ ô n g cô s ả n p h ẩ m trên m á y Chr is t (Đức), với

áp suất p = 10'4- 1 0 ' 5 m b a r , n h i ệ t độ t° = - 40° - » - 10°c, t r o n g thời g ia n từ 36 đến 48 giờ Khi quá trì nh đ ô n g cô k ết t hú c , lấy s ản p h ẩ m gọi là C a r O ( I ) đ e m đ ó n g gói vào túi n il on

để ch o các thí n g h i ệ m sau

Mứ c độ t hủy phân được k i ể m tra b ằn g c á c h xác định sự thay đổi độ nhớt của dun ơ dịch thông q u a s ự tha y đổi thời gian c hả y của du ng dịch p o l y m e r trong nhớt k ế theo thời ơian quá trình t hủy phân Kết q u ả được trình bày trong b àn g 4 và đô thị hình 14

Bảng 4: Sự thay đổi thời gian chảy trong nhứt k ế (tnh V, k.) củ a dung dịch Car rag een antheo thời gian t huỷ p h â n (t,húy phin) ở mỏi trường pH ban đầu = 3.5- 4.0.

Tthúy phim (phut) w , ké (giây)

50 100 150

Thoi gian thuy phan (phut)

H ỉn h 14 Sự thay đổi thời gian chảy trong nhót kế của dung dịch Carrageenan theo

thời g ia n t huỷ p h â n ở mỏi trường pH ban đâu = 3,5- 4,0.

T ừ đồ thị ta thấy trong q u á trình thủy phân C a r r a g e e n a n b ằng dun g dịch HC1 độ nhớt giảm nhanh trong 90 phút đầu tiên, sau 150 phút thì tốc độ c hả y c ủa dung dịch trong nhót k ế thay đổi hầu n h ư k h ô n g đ á n g kể

Vậy điểu kiện tốt n h ất c h o q u á trình thủy phân C a r r a g e e n a n ở pH ban đàu b à n g 3,5- 4,0 với HC1 0, 2N, tiến h à n h ở n h i ệ t độ 60nc là thòi gian thủy p hân k h o ả n g 150 phút

Tươnơ tự c h ú n ^ tôi tiến h à n h t húy phân Carr ag e en an n h ư t r ư ờ n g hợp trên n h ư n g n ồ n g

độ HC1 tăn® lên là I N v à p H b a n đầu ei ảm x u ố ng = 1.0- 1,5, thu được san p h ẩ m gọi là

C a r o (II) Kết q u ả thu được trình bày trong báng 5 và đồ thị h ì n h 15

Bắng 5 : Sự thay đổi thời gian cháy t r o n ư nhứt kê (t h-„ k") c ùa du ng dịch C ar r as een antheo thời gian ihuỷ phân (tlhủy phiin) ớ môi trường pH ban đầu =1,0-1.5.

H ìn h 15: Sự thay đổi thời gian chảy trong nhớt kế của dung dịch Carrageenan theo

thời gian t huỷ p h â n ở mỏi trường pH ban đ â u = 1,0 - 1,5

T ừ đồ thị ta t hấ y trong q u á trình t hủy phân C ar r ag e e n a n b ằ n g du ng dịch HC1 I N độ nhớt ơiám n h a n h trong 60 phút đ ầ u tiên, sau 120 phút thì tốc độ c hả y cùa dung dịch trong nhớt k ế thay đổi hầu n h ư k h ô n g đ á n g kể V ậy điều kiện tốt nhât c h o quá trình thủy phân

si an thủy p h â n lả 120 phút

Các du n ơ d ic h sau th u v p h â n d e m đôn g khô thu được sán ph ẩm là Car.O(I) (hình 16) Car O( II ) (hình 17) N h ữ n g sản p h á m này được bào q u a n trong túi nilon han kín đế nơi

H ìn h 16 Sản phám C a r o (I) thu được sau khi đỏng khô.

H ìn h 1 7 : Sán phám C a r o (II) thu được sau khi đỏng khô.

Car raơe enan khi t hủy phân ớ m ỏ i trường pH ban đâu = 1.0 - 1,5 nhỏ hơn 2 lần và thời gian thuý p hân c ũ n g n gắn hơn so với trường hợp thủy p hâ n C a r r a g e e n a n ớ môi trườns pH ban đầu

= 3,5 - 4.0

3.2.2 X á c đ ịn h k h ố i lư ợ n g p h à n tử tru n g b ìn h của C a r o (I) và C ar.O (II).

Ti ến h à n h thí n g h i ệ m tương tự n hư đói với trường h ợp C ar r age enan, các kết qu ả xác định thời gian c h ả y và đ ộ nhớt ri êng c ủa các d u ng dịch C a r o (I) v à C a r o (II) được nêu trong các b ả n g 6 v à 7.o o

Bảng 6: Q u a n hệ giữa độ nhớt riềng của các dunH dịch C a r o (ỉ)

y c(ml/g) 10'2

H ìn h 19 Sự phụ thuộc của độ nhớt các dung dịch C a r o (II)

vào nồng độ dun g dịch

Từ kết q u ả đồ thị ta x ác định được độ nhớt đặc trưng [ĩ]] của dung dịch C a r o (I) tương tự nhu' trường h ợp C a r r a g e e n a n thu được kết q u ả là: 61,1 và tính được khôi lưựnơ phàn

tử trung bình củ a C a r o (I) là: M = 27,7 (kDa)

Với d u n s dịch C a r o (II) thu được độ nhớt đặc trưns [ r | ] là: 46,2 và tính được khỏi lượng phân tử trung b in h cú a C a r o (II) là: M = 19,8 (kDa)

Sau khi xác định khối l ư ợ n s phân từ trung binh của C ar r a s e e n a n C a r o (I) và C a r o (II) ta thấy khối lirợns p h â n tử t run g bình cua C a r r a s e e n a n > C a r o (I) > C a r o (II) c h ứ n s

tỏ tronơ quá trinh thủy p h à n m ạ c h cùa Car raơe enan đã bị căt ngăn V à trong trường hợp thuý phàn Car r ag e en an b ằng axit đ ặc thì m ạ c h polys acc har ide củ a Ca rr a g e e n a n bị cắt n gắn hơn

3.2.3 K hảo sát cấu trú c của sản p h ẩ m th ủ y p h â n bằng p h ư ơ n g p h á p phổ.

Để nghiên cứu rõ hơn v ề cấu trúc của sản p h ẩ m sau khi thủy phân, ch úng tỏi tiến hanh

đo phổ khối lượng v à p h ổ c ộ n g h ư ở n g từ hạt nhân của sản p h â m C a r o (I) và C a r o (II)

3 2 3 1 P h ổ k h ố i l ư ợ n g

Do C ar r ag e e n a n c ũ n g n h ư C a r o (I), C a r o (II) đều là p ol ys acc har id e đa điện tích nén phổ khối của c h ú n g rất phức tạp b a o g ồ m nhiều đình và các đ inh lai chen sát nhau

A iu iy u is N jn w t w lo,*: M I' In s t íu m c n t : \< '•.! l i ! M P n n i n itc

Kết quả phân tích sự phân m ả n h của C a r o (I) được thể hiện ở bảng 8 và sơ đồ hình 21:

B ả n g 8: Sự phân mảnh của C a r o (I).

M ả n h O l y g o s a c c h a r i d e

nm/z

m/z = 503 (-K +, -C-.H 2 )

Dísplay Rcport - Sclected Window Selected Analysis

A n a l y s i s N ir tU ì; l»AC IO A I M I i> I n s t r u m e n t : I •' M’ r» ‘ -I P r i n t O a t e : : Ị • • • ;OS Ị'M

m / z = 241 m/z = 485 (-Kt)

H ìn h 2 3: Sơ đồ sự phân mả n h của C a r o (II).

Ta thấy n h ữ n g m ả n h có tần suất cao trên phổ thể hiên việc p hâ n m ả n h của chúng tuân theo cơ c h ế phân m á n h c ủ a c ac b o h y d r a t đã được D o m o n và Costel lo đưa ra, sự phân m ả n h của ch ún g chủ y ếu xảy ra ở liên k ế t glycoside giữa các m o n o m e [36] Đ à v là những vị trí m à nãng lượng liên kết củ a c h ú n g là th ấ p hơn so VỚI những liên kết còn lại trong p hân tử

B á n s! 10: Khối lương mộ t số đính có cường độ mạ nh của Carraaeenan.o • o • c cr

T ừ các d ư liệu về phổ M S c ủ a C ar r ag eenan, C a r o (I) và C a r o (II) cho thấy:

+ Q u á trình t huý p hân đã làm xuất hiện nh ữn g m ả n h có khối lượng n hó hơn Điều đó cho t h ấ v m ạ c h p ol v s a c c h a r i đ e của p hân tử C ar r ag e e n a n đã bị cắt n s ắ n