Nghiên cứu ảnh hưởng của một số dung môi hòa tan chitosan và chất gia vị dùng trong sản xuất chả cá đến hoạt tính chống oxy hóa của chitosan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐÀO THỊ HUỀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ DUNG MÔI HÕA TAN CHITOSAN VÀ CHẤT GIA VỊ DÙNG TRONG SẢN XUẤT CHẢ CÁ ĐẾN HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA CHITOSAN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Công nghệ Chế Biến Thủy Sản NHA TRANG, THÁNG NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐÀO THỊ HUỀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ DUNG MÔI HÕA TAN CHITOSAN VÀ CHẤT GIA VỊ DÙNG TRONG SẢN XUẤT CHẢ CÁ ĐẾN HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA CHITOSAN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Công nghệ Chế Biến Thủy Sản GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN DUY BẢO NHA TRANG, THÁNG NĂM 2017 LỜI CÁM ƠN Sau năm nghiên cứu làm đề tài, đến em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp đại học Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực Phẩm tạo điều kiện cho em học tập nghiên cứu chuyên môn Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Huỳnh Nguyễn Duy Bảo trực tiếp, tận tình hƣớng dẫn suốt thời gian làm thực tập tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn quý thầy cô giáo Khoa Công nghệ Thực phẩm trƣờng Đại học Nha Trang tận tình giúp đỡ giải đáp thắc mắc khó khăn tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án Cám ơn cán phòng thí nghiệm Công nghệ Chế biến, Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học, Hóa_Vi sinh, Trung tâm Thí nghiệm Thực hành tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài Cuối cùng, cám ơn giúp đỡ gia đình bạn bè động viên, khích lệ thời gian vừa qua Trong trình tiến hành thực nghiệm nhƣ viết báo cáo đồ án không tránh khỏi sai sót, mong nhận đƣợc hƣớng dẫn, bảo quý thầy cô để báo cáo đồ án tốt nghiệp đƣợc hoàn thiện Một lần xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô, ngƣời lái đò tận lòng, tận tâm Kính chúc quý thầy cô sức khỏe, nhiệt huyết, thành công Xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng Sinh viên thực Đào Thị Huề năm 2017 MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ix LỜI MỞ ĐẦU .1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Cấu tạo, tính chất ứng dụng chitosan 1.1.1 Cấu tạo 1.1.2 Tính chất chitosan .4 1.1.2.1.Tính chất vật lý 1.1.2.2 Tính chất hóa học 1.1.2.3 Hoạt tính sinh học 1.1.3 Ứng dụng chitosan 1.2 Hoạt tính chống oxy hóa chitosan số dung môi hòa tan chitosan 14 1.2.1 Hoạt tính chống oxy hóa chitosan 14 1.2.1.1 Hoạt tính khử gốc tự DPPH chitosan .15 1.2.1.2 Tổng lực khử chitosan 16 1.2.1.3 Hoạt tính chống oxy hóa lipid mô hình phản ứng Feton hệ Lipid/FeCl2/H2O2 chitosan 16 1.2.1.4 Khả khử H2O2 .17 1.2.2 Hoạt tính chống oxy hóa số dung môi hòa tan 17 1.2.2.1 Khả hòa tan chitosan số loại dung môi 17 1.2.2.2 Khả chống oxy hóa số loại dung môi hòa tan chitosan 18 1.3 Hoạt tính chống oxy hóa số loại gia vị thƣờng dùng sản xuất chả cá 25 1.3.1 Các gia vị thƣờng dùng sản xuất chả cá 25 1.3.1.1 Công nghệ sản xuất chả cá 26 1.3.1.2 Vai trò liều lƣợng sử dụng số loại gia vị thƣờng dùng sản xuất chả cá .27 1.3.2 Hoạt tính chống oxy hóa số loại gia vị thƣờng dùng sản xuất chả cá .33 1.3.2.1 Tiêu 33 1.3.2.2 Hành 34 1.3.2.3 Tỏi 35 1.4 Quá trình oxy hóa chế chống oxy hóa 36 1.4.1 Quá trình oxy hóa 36 1.4.2 Cơ chế chống oxy hóa .37 1.5 Các phƣơng pháp phân tích hoạt tính chống oxy hóa 39 1.5.1 Phƣơng pháp quang phổ 39 1.5.1.1 Phƣơng pháp khử gốc tự DPPH (Scavenging ability towards DPPH radicals) .39 1.5.1.2 Tổng lực khử (Total Reducing Power Ability) 40 1.5.1.3 Hoạt tính chống oxy hóa lipid mô hình phản ứng Feton hệ Lipid/FeCl2/H2O2 41 1.5.1.4 Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa dựa khả khử gốc hydroxyl tự 42 1.5.1.5 Phƣơng pháp TEAC (Trolox equivalent antioxidant capacity): Xác định hoạt tính chống oxi hóa so với khả chống oxi hóa Trolox 43 1.5.1.6 Phƣơng pháp ORAC (Oxygen radical absorbance capacity): Xác định khả hấp thụ gốc chứa oxi hoạt động 43 1.5.1.7 Phƣơng pháp TRAP (Total radical-trapping antioxidant potential): Xác định khả bẩy gốc tự .44 1.5.1.8 Phƣơng pháp FRAP (Ferric reducing-antioxidant power): Lực chống oxy hóa phƣơng pháp khử sắt 44 1.5.2 Phƣơng pháp điện hóa .45 1.5.2.1 Cyclic voltammetry (đo điện thế) 45 1.5.2.2 Phƣơng pháp amperometric 46 1.5.2.3 Phƣơng pháp biamperometric 46 1.5.3 Phƣơng pháp sắc kí 47 1.5.3.1 Phƣơng pháp sắc kí khí (Gas chromatography) 47 1.5.3.2 HPLC (high performance liquid chromatography): phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu cao 47 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .48 2.1.2 Hóa chất nghiên cứu 48 2.1.3 Thiết bị dụng cụ 49 2.2 Nội dung nghiên cứu 49 2.2.1 Cơ sở nguyên cứu 49 2.2.2 Nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 50 2.2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu chung 50 2.2.2.2 Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng dung môi hòa tan chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa chitosan 52 2.2.2.3 Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng chất gia vị đến hoạt tính chống oxy hóa chitosan .53 2.2.2.4 Bố trí thí nghiệm đánh giá hoạt tính chống oxy hóa chitosan chitosan kết hợp với chất gia vị, phụ gia ứng dụng bảo quản chả cá 57 2.2.3 Phƣơng pháp chuẩn bị mẫu .58 2.2.3.1 Chuẩn bị dung dịch acid acetic, acid lactic, acid citric, acid ascorbic 58 2.2.3.2 Chuẩn bị dung dịch chitosan 59 2.3 Phƣơng pháp phân tích .59 2.3.1 Xác định hoạt tính chống oxy hóa dựa vào khả khử gốc tự DPPH 59 2.3.1.1 Chitosan dung môi .60 2.3.1.2 Đối với mẫu dung môi 60 2.3.1.3 Đối với mẫu gia vị .60 2.3.2 Xác định hoạt tính chống oxy hóa dựa vào tổng lực khử .63 2.3.2.1 Đối với nghiên cứu dung môi hòa tan chitosan 63 2.3.2.2 Đối với mẫu dung môi 63 2.3.2.3 Đối với nghiên cứu ảnh hƣởng gia vị, phụ gia .63 2.3.3 Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa lipid mô hình phản ứng Feton hệ Lipid/FeCl2/H2O2 65 2.4 Phƣơng pháp xử lí số liệu 67 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 68 3.1 Ảnh hƣởng dung môi hòa tan chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa chitosan .68 3.1.1 Đánh giá khả chống oxy hóa dung môi hòa tan chitosan .68 3.1.2 Ảnh hƣởng dung môi hòa tan đến hoạt tính chống oxy hóa chitosan 72 3.1.3 Mối tƣơng quan mẫu chitosan dung môi 79 3.2 Ảnh hƣởng chất gia vị đến hoạt tính chống oxy hóa chitosan .81 3.2.1.Đánh giá trình sàng lọc yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chống oxy hóa bắt gốc tự DPPH, tổng lực khử, hoạt tính chống oxy hóa hóa lipid mô hình Fenton hệ Lipid/FeCl2/H202 theo thiết kế thí nghiệm Plackett-Burman 81 3.2.1.1 Đánh giá trình sàng lọc yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chống oxy hóa bắt gốc tự DPPH theo thiết kế thí nghiệm Plackett-Burman 84 3.2.1.2 Đánh giá trình sàng lọc yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chống oxy hóa dựa vào tổng lực khử theo thiết kế thí nghiệm Plackett-Burman 87 3.2.1.3 Đánh giá trình sàng lọc yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chống oxy hóa lipid mô hình Fenton hệ Lipid/FeCl2/H202 theo thiết kế thí nghiệm Plackett-Burman 90 3.2.2 Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa chitosan chitosan kết hợp với chất gia vị, phụ gia 92 Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ 95 4.1 Kết luận 95 4.2 Kiến nghị 96 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Viết đầy đủ TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam BHA : Butylated hydroxyanisole BHT : Butylated hydroxytoluen DD : Degree of Deacetyl E coli : Escherichia coli FAO : Food and Agriculture Organization Of The United Nation JECFA : The Joint Expert Committee on Food Additives MW : Molecular Weight MDA : Malondialdehyt PEC : Polyelectrolyte TBARS : Thiobarbituric acid reactive substances TPP : Tripolyphosphate-pentasodium WHO : World Health Organization DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số ứng dụng chitosan thực phẩm .10 Bảng 1.2 Một số ứng dụng chitosan xử lí môi trƣờng 12 Bảng 1.3 Mức độ hòa tan chitosan dung môi 18 Bảng 1.4 Tính chất sorbitol 32 Bảng 2.1 Tên thiết bị dụng cụ .49 Bảng 2.2 Các biến ma trận thí nghiệm sàng lọc theo thiết kế Plackett-Burman 53 Bảng 2.3 Ma trận bố trí thí nghiệm sàng lọc yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chống oxy hóa chitosan theo thiết kế Plackett-Burman .54 Bảng 2.4 Ma trận bố trí thí nghiệm đầy đủ theo thiết kế Plackett-Burman .54 Bảng 3.1 Mô tả khác biệt chitosan mẫu dung môi hòa tan acid acetic, acid lactic, acid citric nồng độ Chitosan dung môi thông qua tiêu khử gốc tự DPPH .79 Bảng 3.2 Mô tả khác biệt chitosan mẫu dung môi hòa tan acid acetic, acid lactic, acid citric nồng độ chitosan dung môi thông qua tiêu khử sắt .80 Bảng 3.3 Đánh giá ảnh hƣởng chất gia vị từ ma trận đầy đủ theo thiết kế thí nghiệm Plackett-Burman ảnh hƣởng đến hoạt tính chống oxy hóa bắt gốc tự DPPH, tổng lực khử, hoạt tính chống oxy hóa hóa lipid mô hình Fenton hệ Lipid/FeCl2/H202 82 Bảng 3.4 Phân tích ANOVA ảnh hƣởng chất gia vị đến hoạt tính tự bắt gốc DPPH mẫu chitosan 86 Bảng 3.5 Kết phân tích ANOVA ảnh hƣởng chất gia vị đến tổng lực khử mẫu chitosan 89 Bảng 3.6 Kết phân tích ANOVA ảnh hƣởng chất gia vị đến hoạt tính chống oxy hóa lipid mô hình Fenton Lipid/FeCl2/H202 mẫu chitosan .92 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Công thức cấu tạo chitosan Hình 1.2.Chọn lọc ion chitosan: số lƣợng (mol) hóa trị II hóa trị III cation cố định cho hàng .7 Hình 1.3 Công thức cấu tạo acid acetic .19 Hình 1.4 Công thức cấu tạo acid latic .20 Hình 1.5 Công thức cấu tạo acid citric .21 Hình 1.6 Công thức cấu tạo acid ascorbic 22 Hình 1.7 Quá trình chuyển hóa gốc tự acid ascorbic 23 Hình 1.8 Cơ chế trình chống oxy hóa acid ascorbic [63] 24 Hình 1.9 Quy trình công nghệ sản xuất chả cá [6] 26 Hình 1.10 Sơ đồ phản ứng chất chống oxy hóa gốc tự DPPH .40 Hình 1.11 Phƣơng trình phản ứng MDA acid thiobarbituric 42 Hình 1.12 Cơ chế phản ứng phƣơng pháp FRAP 45 Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu chung 51 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng dung môi hòa tan chitosan đến hoạt tính chống oxy hóa chitosan .52 Hình 2.3 Sơ đồ khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chống oxy hóa theo phần mềm DESIGN EXPERT 10 56 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá khả chống oxy hóa chitosan chitosan kết hợp với chất gia vị, phụ gia dùng công nghệ sản xuất chả cá 57 Hình 2.5 Sơ đồ chuẩn bị dung dịch acid acetic, acid lactic, acid citric, acid ascorbic 58 Hình 2.6 Sơ đồ chuẩn bị dung dịch chitosan 59 Hình 2.7 Đƣờng chuẩn DPPH 62 Hình 2.8 Đƣờng chuẩn BHT 65 Hình 3.1 Hoạt tính chống oxy hóa mẫu dung môi đến khả khử gốc tự DPPH Số liệu đồ thị giá trị trung bình lần thí nghiệm SD Các kí tự khác thể khác biệt có ý nghĩa thống kê (P