Nghiên cứu chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl

Mục đích của nghiên cứu này là tạo được gellan khử acyl từ gellan để tăng khả năng ứng dụng của sản phẩm. Theo đó dịch nổi đã loại xác tế bào chứa gellan được khử nhóm acyl bằng cách điều chỉnh dịch lên men lên pH 10 bằng NaOH 2M, giữ ở 800 C trong vòng 10 phút, sau đó hạ pH về 7 bằng axit H2 SO4 2M (hoặc HCl). Gellan khử acyl trong dịch được kết tủa bởi ethanol 95% với tỷ lệ dịch:ethanol = 1:2 (vv).

Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Nghiên cứu chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl Nguyễn Thị Hồng Hà1,2*, Trần Thị Mai1, Lê Khánh Linh3, Nguyễn Thị Xuân Sâm2 Viện Cơ điện nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trường THPT chuyên đại học sư phạm Ngày nhận 1/3/2018; ngày chuyển phản biện 6/3/2018; ngày nhận phản biện 16/4/2018; ngày chấp nhận đăng 23/4/2018 Tóm tắt: Gellan polysaccharit dị thể ngoại bào, sản xuất q trình lên men chìm, sục khí vi khuẩn Sphingomonas paucimobilis Gellan với hàm lượng acyl khác cho gel có tính chất khác Gellan tự nhiên cho gel mềm, đàn hồi, gellan khử acyl cho gel chắc, giòn Nhờ tính chất loại gellan mà ứng dụng chế biến thực phẩm hay dùng tạo màng bao bảo quản tươi Mục đích nghiên cứu tạo gellan khử acyl từ gellan để tăng khả ứng dụng sản phẩm Theo dịch loại xác tế bào chứa gellan khử nhóm acyl cách điều chỉnh dịch lên men lên pH 10 NaOH 2M, giữ 800C vòng 10 phút, sau hạ pH axit H2SO4 2M (hoặc HCl) Gellan khử acyl dịch kết tủa ethanol 95% với tỷ lệ dịch:ethanol = 1:2 (v/v) Hiệu suất thu hồi đạt 85,6%, mức độ khử acyl đạt 86% Kết tủa gellan khử acyl sấy khô tạo chế phẩm dạng bột đóng túi Al/PE bảo quản nhiệt độ phòng, tránh ánh sáng trực tiếp Chế phẩm gellan khử acyl có độ ẩm 6,47%, hàm lượng tro 7,54%, pH 7, độ bền gel 437 g/cm2, nhiệt độ bắt đầu tạo gel ≥ 350C, cho gel cứng giòn Từ khóa: Gellan, gellan khử acyl, mức độ deacyl, Sphingomonas paucimobilis Chỉ số phân loại: 2.8 Mở đầu Một số nghiên cứu cho thấy, gellan khử acyl tạo gel có đặc tính đơng kết tương tự agar tác nhân làm đông vượt trội với độ suốt cao, tạo gel giòn nồng độ thấp nhiều so với thạch agar ứng dụng để làm loại thạch Gellan khử acyl tạo thành dạng gel lỏng có cấu trúc gel yếu, giữ tiểu phần trạng thái lơ lửng mà khơng làm thay đổi độ nhớt, dính dung dịch Nó ứng dụng sản xuất đồ uống trái bánh kẹo dẻo; cung cấp chất tạo gel cho nước giải khát với vị gelatin Khi thêm gellan làm tăng nhiệt độ nóng chảy, giúp cho gel mềm, ngon ngọt, mọng nước lại khơng tan chảy hình dạng nó, đồng thời tạo trực quan tốt Nhờ đặc tính ổn định môi trường axit nên gellan khử acyl có lợi ứng dụng sản xuất nước giải khát [1-4] Gellan có cấu trúc hóa học hợp chất polysaccharide với đơn vị monomer tetrasacharide mạch thẳng [3)-β-D-Glc-(14)-β-D-GlcA-(14)β-D-Glc(14)-α-L-Rha-(1)], có hai gốc D-glucopyranose (Glc), gốc D-glucuronic acid (GlcA) gốc L-rhamnose (Rha) [5, 6] Ngoài cấu trúc polymer tetrasacharide, gellan có nhóm O-acetyl O-glyceryl vị trí số số đơn vị đường glucose đầu chuỗi tetrasaccharide (gốc đường Glc liên kết [3)-βD-Glc-…]) Như vậy, trung bình phân tử glucose có phân tử có gắn thêm nhóm acetate glycerate, khối lượng phân tử gellan vào khoảng 1-2x106 Da [7, 8] Cấu trúc hóa học cho thấy gellan polysaccharide bền vững Vì vậy, thơng thường phản ứng deacyl hóa (ĐĐA) thành gellan khử acyl diễn môi trường kiềm, nhiệt độ 90-950C, thời gian phản ứng khoảng 10 phút [9, 10] Dựa vào khả ĐĐA mà thu gellan khử acyl có mức độ deacyl khác Gellan khử acyl có khối lượng phân tử khoảng 2-3x105 Da [7, 8] Mức độ acyl hóa gellan định khả ứng dụng Gellan có độ acyl hóa cao cho gel mềm, đàn hồi với tính chất tạo vi màng, ngăn cản tiếp xúc oxy với sản phẩm, gellan coi chất lý tưởng sử dụng tạo màng bao gói ăn Màng gellan sử dụng lớp mỏng bao có khả hấp thụ lượng lớn nước nên giữ độ tươi chất lượng sản phẩm quả cắt lát, cải thiện kết cấu đặc tính học, ngăn ngừa hương, giảm số bệnh số loại [11, 12] Quá trình khử acyl tạo dạng gel cứng, giòn có khả hình thành gel hồi phục nhiệt đun nóng làm lạnh vắng mặt nhiều nhóm acetyl glyceryl, ứng dụng chế biến thực phẩm [1, 4, 13] Mục đích nghiên cứu xây dựng quy trình chuyển hóa thu nhận gellan khử acyl, xác định điều kiện bảo quản đánh giá chất lượng sản phẩm Vật liệu phương pháp Dịch lên men chứa gellan: Được thu nhận theo Nguyễn Thị Hồng Hà cs (2017) [14] Các hóa chất: NaOH, H2SO4 2M (hoặc HCl), ethanol 95%… Tác giả liên hệ: Email: ngthongha77@gmail.com * 60(6) 6.2018 64 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Department of Post Havest Biotechnology, VIAEP Ha Noi University of Science and Technology Ha Noi University of Education High School of Gifted Student [16] Phương pháp phân tích phổ IR sử dụng để chụp phổ hồng ngoại mẫu gellan trước sau khử acyl Dựa phổ đồ nhận mẫu gellan để đánh giá có mặt nhóm chức, từ tính tốn mức độ ĐĐA mẫu gellan Trong nghiên cứu này, mẫu gellan khác sấy khô, nghiền nhỏ trộn với KBr, ép thành viên mỏng đo quang phổ IR Phương pháp thực thiết bị FT-IR Spectrum Two (Mỹ) Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.  Received March 2018; accepted 23 April 2018 Mức độ ĐĐA mẫu tính theo cơng thức sau: Study on the conversion of gellan into deacylated gellan Thi Hong Ha Nguyen1,2*, Thi Mai Tran1, Khanh Linh Le3, Thi Xuan Sam Nguyen2 Abstract: ĐĐA = 100 -

 xa Gellan, an exopolysaccharide, is produced by aerated Trong đó: h1720 h3400 chiều cao đỉnh phổ băng sóng and submerged fermentation using Sphingomonas -1 Trong đó: h1720 h3400 chiều cao đỉnh phổ băng -1 đặc1720 trưngvàcho cáccmnhóm phân tử gel paucimobilis bacteria strain Gel made from gellan iscm sóng đặc carbonyl trưng chovà cácnhóm nhóm–OH carbonyl 3400 characterised by variable properties which depend onthực Thítrong nghiệm lặp lạia 3làlần (n thực = 3) nghiệm đánh giá kết vànghiệm nhóm –OH phân tử gellan, hệ số the degree of acylation of gellan Natural gellan (highα =Thí nghiệm lặp lại lần (n = 3) đánh giá kết 0,05 acyl gellan) produces soft and elastic gel, whereas firm mức ý nghĩa α = 0,05 and crispy gel can be obtained from low acyl gellan Xác định cấu trúc gellan khử acyl cộng hưởng từ hạt nhân Xác định cấu trúc gellan khử acyl cộng hưởng từ Depending on its characteristics, gellan can be used Gellan khử acyl (NMR) [17] thu nhận từ lên men chủng S paucimobilis GL in either food processing or fruit preservation (e.g to hạt nhân tích phương pháp NMR Viện Hóa Học (Viện Hàn lâm KH&C produce preserving film) This study aims to produce Gellan khử acyl thu nhận từ lên men chủng S paucimobilis deacylated gellan from natural gellan to increase thetrênGL12 máy khối phân phổ Bruker Avance MHz (Đức) 25°C tích phương500 pháp NMR Viện Hóa Dung dịch g applicability of this product Acyl component was1%học D2OHàn (các ống có đường ngồi mm) (Viện lâm KH&CN Việtkính Nam) 5máy khối phổthực cho cleaved from gellan by increasing the pH of fermentation Bruker Avance 500 MHz (Đức)1 25°C 13 Dung dịch gellan cộng hưởng từ hạt nhân chiều ( H, C) chiều (COSY, HSQC, HM medium to pH 10 using 2M NaOH Reaction mixture khử acyl 1% D O (các ống có đường kính ngồi để tìm kiếm tỷ lệ acetate glycerate was performed at 80 C for 10 minutes and neutralizedchấp nhận tín hiệu nhiễu mm) thực cho phổ tích cộngnhờ hưởng từ hạt liệu phân đượctích phân phần mềm Felix 95 to pH using 2M H2SO4 Deacylated gellan in aqueous(khoảng phút).1 Dữ nhân chiều ( H, 13C) chiều (COSY, HSQC, HMBC) solution was precipitated by 95% ethanol at a gellanSimulations, San Diego, Calif.) Mức độ thay acyl gellan đ Phổ 1H chấp nhận tín hiệu nhiễu để tìm kiếm tỷ lệ acetate solution/ethanol ratio of 1:2 (v/v) The recovery efficiencytrong khu vực độ chuyển dịch hóa học δ 2,60±0,1 (CH nhóm H of deacylated gellan was 85.6% The deacylated gellan glycerate 100 lần quét (khoảng phút) Dữ liệu 1,75±0,1(CH Rha) so sánh tỷ lệ tích phân tín hiệu phân tích nhờ phần mềm Felix 95.0 (Molecular Simulations, was then dried, powdered, and packed in an Al/PE bag San Diego, Calif.) Mức độ thay acyl gellan which can be stored at room temperature, but avoiding Xác định điều kiện chuyển hóa gellan thành gellan khử acy direct exposure to the sun light Deacylated gellan was tìm kiếm khu vực độ chuyển dịch hóa học δH 2,60±0,1 nhóm δH 1,75±0,1(CH Rha) so acetate), chuyển hóa thành gellan characterised by moisture content of 6.47%, ash content (CHGellan 3 khử acyl theo phương pháp sánh tỷ lệ tích phân tín hiệu of 7.54%, pH of 7, gel strength of 437 g/cm This gellancs [18] West cs [10] có cải tiến Mỗi phương án thử nghiệm product gave hard and crispy gel with the gel point10 lít dịch lên men chuyển loại xáchóa tế bào Xác định gellan điều kiện gellan thành gellan temperature at 350C above khử acyl * Xác định pH thích hợp: Điều chỉnh pH dịch lên men gella Keywords: Deacylated gellan, degree of deacylation, o Gellan chuyển thành gellan acyl theo phút, làm C 2M đạt mốcđược pH: 8, 9, 10 hóa 11 Nâng dịch khử lên 80 gellan, Sphingomonas paucimobilis phương pháp Kang cs [18] West cs [10] có cải chỉnh pH mẫu xuống 7,0 dung dịch HCl (ủ 10 phút) Etha tiến Mỗi phương án thử nghiệm tiến hành với 10 lít Classification number: 2.8 thêm vào tỷ lệđãdịch:ethanol 1:2, đảo đều, kết tủa gellan khử a dịch lêndịch menvới gellan loại xác tế bào phòng 10 Tiến hành ly tâm 4500 vòng/phút 15 phút, loạ Xác định pH thích hợp: Điều chỉnh pH o dịch lên men thugellan kết tủa Tủa được2M sấyđạtđối lưu ởpH: 808, C,9, sau 2411 giờNâng thu sản phẩ NaOH mốc 10 Xác định hàm lượng gellan khử acyl phươngacyl đem nghiền o thành bột đánh giá mức độ ĐĐA dịch lên 80 C phút, làm nguội điều chỉnh pHcác mẫu pháp đo quang: Gellan xác định phương pháp *mẫu (ủ phút).ĐĐA gellan đ Xácxuống định 7,0 thờibằng giandung ĐĐAdịch củaHCl gellan: Thử 10 nghiệm đo độ hấp thụ bước sóng l = 455 nm dựa vào cường độ Ethanol 95% thêm vào dịch với tỷ lệ dịch:ethanol màu vàng tạo gellan khử acyl phản ứng với thiourenhư với khoảng thời gian phản ứng thay đổi từ 4, 6, 8, 10 đến 12 1:2, đảo đều, kết tủa gellan khử acyl nhiệt độ phòng trong có mặt axit sulphuric đặc cystein-HCl Hàmtiến hành đánh giá mức độ ĐĐA chế phẩm gellan nghiên cứu 10 Tiến hành ly tâm 4500 vòng/phút 15 phút, loại lượng gellan khử acyl mẫu tính tốn dựa sau 24khử acyl theo bỏ dịch nổi,định thu kết Tủa sấy cho đối lưu 80oC, * Xác tỷ tủa lệ dịch:ethanol kếtởtủa gellan đường chuẩn gellan khử acyl [15] thu sản phẩm gellan khử acyl đem nghiền thành (1999) [17]: Dịch chứa gellan khử acyl bổ sung với tỷ lệ bột đánh giá mức độ ĐĐA mẫu Xác định mức độ ĐĐA gellan khử acyl ethanol 95% 2:1, 1:1, 1:2 1:3 (v/v) Quá trình tủa để 10 gi Xác định thời gian Thử ĐĐAacyl Xác định Sử dụng phương pháp tương tự Baxter cs (1992)hành ly tâm 4500 vòngĐĐA trongcủa 15 gellan: phút thu tủanghiệm gelan khử hồi gellan khử acyl 60(6) 6.2018 65 Xác định điều kiện sấy chế phẩm Dịch tủa thu từ 10 lít dịch lên men sấy đối lưu thu ch bột với nhiệt độ tác nhân sấy biến thiên từ 60 đến 1000C Thời gian s sát từ 12 đến 28 Độ dày lớp vật liệu sấy thay đổi từ đến cm Khoa học Kỹ thuật Công nghệ gellan tiến hành với khoảng thời gian phản ứng thay đổi từ 4, 6, 8, 10 đến 12 phút Sau tiến hành đánh giá mức độ ĐĐA chế phẩm gellan nghiên cứu Xác định tỷ lệ dịch:ethanol cho kết tủa gellan khử acyl theo Fialho cs (1999) [17]: Dịch chứa gellan khử acyl bổ sung với tỷ lệ dịch lên men:ethanol 95% 2:1, 1:1, 1:2 1:3 (v/v) Quá trình tủa để 10 giờ, sau tiến hành ly tâm 4500 vòng 15 phút, thu tủa gelan khử acyl Xác định hiệu suất thu hồi gellan khử acyl Xác định điều kiện sấy chế phẩm Dịch tủa thu từ 10 lít dịch lên men được sấy đối lưu thu chế phẩm dạng bột với nhiệt độ của tác nhân sấy biến thiên từ 60 đến 1000C Thời gian sấy khảo sát từ 12 đến 28 Độ dày lớp vật liệu sấy thay đổi từ đến cm Dàn chế phẩm, dùng que sắt nhọn kẻ thành vng có cạnh 1,5 cm, bề mặt khối sấy khô se tiến hành đảo để khối ô vuông gellan rời ra, dàn đều, sau lặp lại lần Sau 24 thu sản phẩm gellan khử acyl đem nghiềm thành bột, đóng bao bì Sau thí nghiệm, xác định lượng gellan khử acyl thu để đánh giá hiệu suất thu hồi Xác định điều kiện bảo quản chế phẩm Chế phẩm gellan đóng túi màng Al/PE, bảo quản điều kiện nhiệt độ 4±1oC nhiệt độ phòng Sau khoảng thời gian 1, tháng mẫu lấy đánh giá tiêu hóa lý an tồn thực phẩm Phân tích tiêu chất lượng gellan khử acyl Xác định độ nhớt nhớt kế Brookfield model LVDV - //+P (Mỹ); xác định độ ẩm (%) theo AOAC 920.05; xác định hàm lượng tro (%) theo AOAC 930.30; xác định hàm lượng chì theo AOAC 999.11; xác định hàm lượng asen theo AOAC 986.15 Phương pháp xác định độ bền gel gellan khử acyl: Đặc tính cấu trúc gel gellan khử acyl xác định máy phân tích cấu trúc Texture Analyzer TA.XT2 (Anh), tiến hành theo phương pháp Mao cs (2000) [13] Chuẩn bị gel: Hòa tan 1% gellan khử acyl nước khử ion nhiệt độ phòng (khoảng 220C), sau tiến hành đun dung dịch gellan đến nhiệt độ 97-98oC, giữ phút CaCl2 thêm vào dung dịch để tạo gel nồng độ 30 mM Dung dịch khuấy phút đổ vào ống facol thể tích 50 ml Gel làm lạnh nhiệt độ 150C 10 phút Mẫu gel trì nhiệt độ phòng (khoảng 220C) 24-28 trước đo Đo độ bền gel: Gel lấy khỏi ống facol, xác định máy đo cấu trúc Sử dụng đầu đo có đường kính 15 mm, cố định đường đầu đo đâm vào sản phẩm, lực nén lớn làm vỡ gel (điểm phá vỡ) gọi độ bền gel - gel strength (g/cm2) Thí nghiệm lặp lại lần 60(6) 6.2018 cho phép đo [13, 19] Kết thảo luận Xác định điều kiện chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl Xác định pH chuyển hóa: Khảo sát ảnh hưởng pH đến mức độ ĐĐA gellan cho thấy, pH (hay nồng độ kiềm) có ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ĐĐA, cụ thể pH 10 sau phút nhiệt độ 80°C cho ĐĐA đạt 82%, tăng pH lên 11 mức độ deacyl không đổi (bảng 1) Do vậy, pH 10 thông số công nghệ lựa chọn cho nghiên cứu Bảng Ảnh hưởng pH tới mức độ ĐĐA gellan pH Mức độ deacyl - ĐĐA (%) Không xác định 65 10 82 11 84 Xác định thời gian chuyển hóa: Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng cho thấy, tốc độ ĐĐA xảy nhanh khoảng phút đầu phản ứng, sau xảy chậm dần Sau 10 phút, ĐĐA gellan thay đổi không đáng kể Nguyên nhân nồng độ NaOH giảm sau giai đoạn đầu q trình deacyl hóa Một ngun nhân khác giai đoạn đầu trình deacyl xảy nhóm acyl bề mặt gellan, chúng tiếp xúc trực tiếp với NaOH nên tốc độ xảy nhanh Với nhóm acyl bên khó tiếp xúc, đòi hỏi thời gian khuếch tán lâu NaOH vào lớp bên Vì vậy, tốc độ phản ứng deacyl hóa xảy chậm Ngồi ra, gellan có mạch polyme dài, đan xen, cuộn xoắn che lấp nhóm chức nên khó loại bỏ hồn tồn nhóm acyl Kết tương tự trình deacyl chitosan Theo tác giả Đặng Xuân Dự (2015) [20], nồng độ NaOH 50%, đun nóng 80°C sau khoảng phản ứng thu chitosan có ĐĐA 83% Trong trường hợp này, pH dịch khử điều chỉnh pH 10, sau 10 phút phản ứng 80°C, gellan khử acyl thu có ĐĐA 86% (hình 1) Hình Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến mức độ ĐĐA gellan 66 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 89,3 71,9 89,9 35 30 Hàm lượng gellan khử acyl (g/l) Hiệu suất thu hồi gellan khử acyl (%) Kết tủa gellan khử acyl ethanol: Ethanol lựa Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hiệu suất thu hồi gellan Hình Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến mức độ deacyl gellan chọn để kết tủa gellan khử acyl Để hiệu suất thu hồi gellan khử acyl Kếtcao tủa gellanvàkhử khử acyl tiếtacyl kiệm chiethanol: phí sản xuất, chúng tơi Nhiệt độ sấy Ethanol lựa chọn để kết tủa khửgellan acyl Để thu hồi gellan Gellan khử acyl nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ dịchgellan lên men khửhiệu suất (0C) Hiệu suất thu hồi (%) acyl/ethanol thuchihồi khửchúng acyl Dịch khử acyl cao đến khả tiết kiệm phígellan sản xuất, lên nghiên cứu ảnh hưởng Độ ẩm (%) 60 12,6 75,7 men qua đượcacyl/ethanol bổ sung ethanol theo cácthu tỷ hồi lệ gellan khử acyl Dịch tỷ lệ dịch lênbước men deacyl gellan khử đến khả 70 9,02 81,2 dịch:ethanol bước 2:1, 1:1, 1:2được 1:3, kết tủa để 10 giờ, lên men qua deacyl bổ sung ethanol theo cácsau tỷ lệ dịch:ethanol 2:1, 1:1, đánh gellan khửđó acyl thugiáđược 80 7,87 83,3 1:2 vàgiá 1:3,hàm kết lượng tủa để 10 giờ, sau đánh hàm lượng gellan khử acyl thu 90 6,13 81,2 100 6,01 72,8 Kết bảng cho thấy, nhiệt độ thấp hay cao có tác động bất lợi cho trình sấy dịch tủa 29,3 29,48 gellan khử acyl Khi nhiệt độ khơng khí sấy 600C 700C 23,58 15 19,09 độ ẩm hạt vật liệu sấy cao, khơng đạt 10 u cầu, sản phẩm bám nhiều vào dụng cụ sấy nên làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm sau sấy Khi nhiệt độ khơng khí sấy cao 900C đạt độ ẩm tốt làm 2/1 1/1 1/2 1/3 Tỷ lệ dịch gellan khử acyl/ethanol cho vật liệu sấy bị cháy, bám lên thành, sản phẩm sau Hàm lượng gellan khử acyl (g/l) sấy giảm mùi thơm màu khối hạt không đồng đều, Hiệu suất thu hồi gellan khử acyl (%) đồng thời làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm sau Hình2 Ảnh Ảnh hưởng hưởngcủa củatỷtỷlệlệdịch dịchgellan gellankhử khửacyl/ethanol acyl/ethanolđến đến hiệu thuđộ hồi sấy.suất Nhiệt khơng khí sấy 800C thích hợp nhất, Hình hiệu suất thu hồi sản phẩm đạt 83,3%, độ ẩm 7,87% Gellan hiệu suất thu hồi khử acyl có màu trắng Kết phù hợp với nhiều Kết hình cho thấy, hiệu suất thu hồi gellan khử nghiên cứu giới cho thấy, sấy gellan, nhiệt acyl tăng dần tăng lượng ethanol dịch đạt ổn độ sấy tốt là5800C [22, 23] định tỷ lệ dịch khử acyl/ethanol 1/2, hiệu suất thu hồi Ảnh hưởng thời gian sấy: Trong trình sấy gellan khử đạt 89,3% acyl dễ dàng nhận rằng, nhiệt độ thời gian sấy Một điều khác nhận thấy thực phản ứng có mối quan hệ qua lại với nhau, nhiệt độ thấp thời deacyl gellan môi trường kiềm gellan gian sấy lâu ngược lại Nhằm tiết kiệm được chuyển hóa thành gellan khử acyl, mà lượng chất màu lượng dùng cho q trình sấy, chúng tơi tiến hành vàng carotenoit dịch lên men loại bỏ theo khảo sát thời gian sấy sản phẩm 12, 16, 20, 24 28 Kết hiệu suất thu hồi sản phẩm độ ẩm gellan dịch nổi, tủa thu có màu sáng sau khử acyl trình bày bảng lần thu hồi ethanol 58,2 25 20 Xác định điều kiện sấy chế phẩm Để sản phẩm gellan khử acyl dễ sử dụng, dễ bảo quản cần tạo chế phẩm gellan khử acyl dạng bột Gellan có đặc tính polymer, để tiến hành sấy phun, sấy đông khô… cần bổ sung chất trợ sấy Khi bổ sung chất trợ sấy ảnh hưởng đến cấu trúc tạo gel chế phẩm Đồng thời, sử dụng phương pháp sấy đòi hỏi thiết bị đắt tiền, khơng phải sở sản xuất có Phương pháp sấy đối lưu khắc phục nhược điểm ứng dụng sấy nhiều polymer sinh học thực phẩm như: Xanthangum, alginate, pullulan [21] Trong sấy đối lưu có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất sấy như: Nhiệt độ sấy, tốc độ thổi khí, thời gian sấy, độ dày lớp sấy kích thước vật liệu sấy… Trong thực nghiệm này, chúng tơi trình bày ảnh hưởng nhiệt độ sấy, thời gian sấy độ dày lớp sấy điều kiện sấy Xác định nhiệt độ tác nhân sấy: Nhiệt độ sấy sản phẩm khảo sát mức khác 60, 70, 80, 90 100oC Sau 24 thu hồi sản phẩm 60(6) 6.2018 Bảng Ảnh hưởng thời gian sấy đến hiệu suất thu hồi gellan khử acyl Thời gian sấy (giờ) Gellan khử acyl Độ ẩm (%) Hiệu suất thu hồi (%) 12 14,27 72,5 16 10,29 78,8 20 9,63 80,4 24 7,86 83,6 28 6,85 83,4 Thời gian sấy có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm sau sấy Nếu kết thúc sấy sớm độ ẩm sản phẩm chưa đạt tối đa, kết thúc muộn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm làm tăng chi phí sản xuất Kết bảng cho thấy, độ ẩm sản phẩm giảm dần theo thời gian sấy đạt tối ưu sau 24 giờ, gellan có hiệu suất thu hồi sản phẩm 83,6%, độ ẩm đạt 7,86%, kết phù hợp với kết nhiều tác Bajaj cs (2007), Wang cs (2006 2007) [1, 24, 25] 67 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Ảnh hưởng độ dày lớp vật liệu sấy: Độ dày lớp vật liệu sấy yếu tố quan trọng trình sấy sản phẩm Độ dày lớn khối ủ thiếu tiếp xúc với khơng khí, làm khơ cục bề mặt ngồi khối sấy, độ dày mỏng làm cháy vật liệu sấy, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy Thí nghiệm tiến hành với độ dày lớp vật liệu sấy khác từ 2,5 đến 10 cm, kết thể bảng Bảng Ảnh hưởng độ dày lớp vật liệu sấy đến hiệu suất thu hồi gellan khử acyl Gellan khử acyl Độ dày lớp vật liệu sấy (cm) Độ ẩm (%) Hiệu suất thu hồi (%) 2,5 5,42 79,1 5,0 6,45 85,6 7,5 9,01 81,2 10 16,2 71,5 Từ hiệu suất công đoạn trên, xác định hiệu suất tổng trình thu hồi chế phẩm gellan khử acyl dạng bột từ dịch lên men 85,6%, độ ẩm đạt 6,45%, chế phẩm có dạng bột mịn, màu trắng, mùi thơm nhẹ Xác định cấu trúc chất lượng gellan khử acyl thành phẩm Xác định cấu trúc gellan khử acyl: Gellan khử acyl thu nhận theo quy trình phân tích phương pháp NMR Viện Hóa học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) Kết hình cho thấy, phổ proton gellan khử acyl chủng S paucimobilis GL12 tạo (ký hiệu TN.KhuAcyl 1-D2O-1H) phổ proton gellan khử acyl chuẩn (ký hiệu TN.KhuAcyl-D2O-1H) đồng Độ dày vật liệu sấy là 7,5 10 cm trình sấy kém, xảy khô cục bộ, độ ẩm sản phẩm sau sấy cao, không đạt yêu cầu tiêu sản phẩm sấy Khi độ dày khối ủ 2,5 cm, độ ẩm khối ủ đạt yêu cầu, xảy tượng cháy bề mặt, làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau sấy Xét mặt khoa học kinh tế, độ dày khối sấy cm thích hợp cho cơng nghệ sấy gellan khử acyl Từ kết nghiên cứu trên, chúng tơi đề xuất quy trình thu nhận gellan khửtơitừđềdịch S gellan khử Từ kết nghiên cứu trên, chúng xuấtlên quymen trìnhchủng thu nhận paucimobilis GL12 hình từ dịch lên men chủng S paucimobilis GL12 hình Từ kết nghiên cứu trên, đề xuất quy trình thu nhận gellan khử Dịch chứa từ dịch lên men chủng S paucimobilis GL12 nhưgellan hình Dịch chứa gellan ĐĐA (pH = 10/80 C, 10 phút) ĐĐA (pH = 10/800C, 10 phút) Hình Phổ proton gellan khử acyl chủng S paucimobilis GL12 tạo Phân tích tiêu hóa lý gellan khử acyl: Kết phân tích tiêu hóa lý, kim loại nặng vi sinh vật Ly tâm thu tủa gellan khử acyl sản phẩm gellan khử acyl sau tháng bảo quản (điều kiện ly tâm 4500 v/ph 15 phút) Ly tâm thu tủa gellan khử acyl Khoa Hóa học (Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học (điều kiện ly tâm 4500 v/ph 15 phút) Sấy kết tủa (80 C, 24 giờ) Quốc gia Hà Nội) Bộ môn Thực phẩm dinh dưỡng (Viện Công nghiệp thực phẩm) trình bày bảng Nghiền (80oC, 24 giờ) Sấy kết tủa Chế phẩm bột gellan khử acyl đóng túi Al/PE với trọng lượng 50 g/túi Chế phẩm bảo quản nhiệt Gellan khử acyl độ phòng, tránh ánh sáng trực tiếp Sản phẩm gellan khử Nghiền Hình Quy trình cơng nghệ chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl acyl nghiên cứu có độ ẩm 6,58%, hàm lượng tro 7,31%, pH Từ hiệu suất công đoạn trên, xác định hiệu suất tổng 7,0±0,2, độ bền gel 437 g/cm2, nhiệt độ bắt đầu tạo gel khoảng trình thu hồi chế phẩm gellan khử acylGellan dạng khử bột acyl từ dịch lên men 85,6%, độ ẩm đạt 35oC, gel cứng giòn tương ứng với chế phẩm gellan khử 6,45%, chế phẩm có dạng bột mịn, màu trắng, mùi thơm nhẹ Xác định cấu trúc chất lượng gellan khử acyl thành phẩm acyl thương mại Các tiêu vi sinh vật kim loại nặng Xác cấu trình trúc gellan khử chuyển acyl: Gellan khử acyl thu nhận theo quy trình Hìnhđịnh 3.Hình Quy cơng nghệ hóa gellan thành gellan khử acyl chế phẩm đạt yêu cầu giới hạn kim loại nặng vi sinh Quy trình cơng nghệ chuyển hóa gellan thành gellan phân tích phương pháp NMR Viện Hóa Học (Viện Hàn lâm KH&CN TừNam) hiệukhử suấtacyl công đoạn trên, xác định hiệu suất tổngvật củacho quáphép thực phẩm nghệ Việt cho thấy,khử phổacyl proton củabột gellan khử lên acylmen chủng S paucimobilis trình thuKết hồiquả chếhình phẩm gellan dạng từ dịch 85,6%, độ ẩm đạt GL12 tạo (ký hiệu TN.KhuAcyl 1-D2O-1H) phổ proton gellan khử acyl chuẩn 6,45%, chế phẩm có dạng bột mịn, màu trắng, mùi thơm nhẹ (ký hiệu TN.KhuAcyl-D2O-1H) đồng Kết Kết tủa tủa gellan gellan khử khử acyl acyl (dịch nổi:ethanol tỷ lệ 1:2) (dịch nổi:ethanol tỷ lệ 1:2) o Xác định cấu trúc chất lượng gellan khử acyl thành phẩm 60(6) 6.2018 68 Xác định cấu trúc gellan khử acyl: Gellan khử acyl thu nhận theo quy trình phân tích phương pháp NMR Viện Hóa Học (Viện Hàn lâm KH&CN Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Bảng Kết phân tích chất lượng sản phẩm gellan khử acyl STT Tên tiêu Đơn vị tính Gellan khử acyl đề tài CP 40 Gellan khử acyl thương mại Cảm quan Bột mịn, màu trắng sáng, vị thơm, tan nước Chỉ tiêu lý hóa Độ nhớt 1% 200C Cấu trúc gel Gel cứng giòn Gel cứng giòn Nhiệt độ tạo gel C 35 30 đến 45 Độ ẩm % 6,58 < 10 Hàm lượng tro % 7,31 ≤ 12 Độ bền gel g/cm2 437 300-800 pH 7,0±0,2 6,5-8,0 Kim loại nặng Hàm lượng chì (Pb) mg/kg KPH ≤ 2,0 Hàm lượng Asen (As) mg/kg KPH ≤ 3,0 CFU/g KPH KPH Vi sinh vật E coli [6] D.L Taylor, et al (2012), “Characterization of gellan gum by capillary electrophoresis”, Australian Journal of Chemistry, 65(8), pp.1156-1164 [7] Iurciuc, et al (2015), “Gellan food applications”, Cellulose Chem Technol., 50, pp.1-13 [5] P Jansson, B Lingberg (1983), “Structural studies of gellan gum, an extracellular polysaccharide elaborated by Pseudomonas elodea”, Carbohydrate Research, 124, pp.135-139 Salmonella CFU/g KPH KPH Coliforms CFU/25g KPH KPH Tổng số vi khuẩn hiếu khí CFU/g 7,5x100 ≤ 104 Tổng số bào tử nấm men, mốc CFU/g KPH ≤ 4x102 Ghi chú: KPH không phát hiện, nghĩa ngưỡng phát phương pháp Kết luận Đã xác định thơng số cơng nghệ chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl đạt độ deacyl 86%, quy trình có hiệu suất thu hồi 85,6% Chế phẩm gellan khử acyl thu nghiên cứu có cấu trúc hóa học đặc tính hóa lý tương tự với mẫu chuẩn mẫu thương phẩm Các kết sở quan trọng cho nghiên cứu ứng dụng chế phẩm chế biến thực phẩm nhóm nghiên cứu LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu thực với hỗ trợ kinh phí đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất gellan từ vi sinh vật ứng dụng chế biến bảo quản thực phẩm” (mã số ĐT.04.13/CNSHCB, Bộ Công thương) Các tác giả xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B.I Bajaj, et al (2007), “Gellan Gum: Fermentative Production, Downstream Processing and Applications”, Food Technol Biotechnol., 45(4), pp.341-354 [8] Vasiliki Evageliou, Dimitra Saliari (2017), “Limonene encapsulation in freeze dried gellan systems”, Food Chemistry, 223, pp.72-75 [9] K.S Kang, G.T Veeder (1982), Polysaccharide S-60 and bacterial fermentation process for its preparation, US patent 43377636 [10] T.P West (2003), “Effect of temperature on bacterial gellan production”, World J of Microbiology & Biotechnology, 19, pp.649-652 [11] M.S Tappia, et al (2008), “Use of alginate- and gellan-based coatings for improving barrier, texture and nutritional properties of freshcut papaya”, Food Hydrocolloids, 22, pp.1493-1503 [12] T.A Trezza, J.M Krochta (2000), “Color stability of edible coatings during prolonged storage”, Journal of Food Science, 65(1), pp.1166-1169 [13] R Mao, et al (2000), “Texture properties of high and low acyl mixed gellan gels”, Carbohydrate Polymers, 41, pp.331-338 [14] Nguyễn Thị Hồng Hà, Nguyễn Thị Thu Huyền, Vũ Thu Diễm, Nguyễn Thị Xuân Sâm (2017), “Tối ưu hóa điều kiện lên men gellan từ chủng S paucimobilis GL12”, Tạp chí Nơng nghiệp phát triển nơng thơn, 22, tr.48-54 [15] Horace Graham (1993), “Mg2+ selectively isolates gellan gum from dairy products”, Journal of food science, 58(3), pp.539-543 [16] A Baxter, et al (1992), “Improvedmethod for i.r determination of the degree of N-acetylatin of chitosan”, International J of Biological Marcomolecules, 14, pp.166-169 [17] A.M Fialho, et al (1999), “Structures and properties of gellan polymers produced by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461 from lactose compared with those produced from glucose and from cheese whey”, Appl Environ Microbiol., 65, pp 2485-2491 [18] K.S Kang, et al (1982), Deacetylated polysaccharide S-60, US Patent 4326052 [19] I.C Stewart (2006), Tissue culture gel firmness: Measurement and effects on growth, Plant Tissue Culture Engineering, pp.329-337 [20] Đặng Xuân Dự (2015), Nghiên cứu cắt mạch chitosan hiệu ứng ống vận H2O2/bức xạ coban - 60 để chế tạo oligochitosan, Luận án tiến sỹ, Đại học Huế [21] Đặng Minh Nhật cs (2005), Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, Đại học Đà Nẵng [22] R.M Banik, A Santhiagu (2006), “Improvement in production and quality of gellan gum by Sphingomonas paucimobilis under high dissolved oxygen tension levels”, Biotechnol Lett., 28, pp.1347-1350 [2] Edwin R Morris, et al (2012), “Gelation of gellan - A review”, Food Hydrocolloids, 28, pp.373-411 [23] M.K Nampoothiri, C Reeta Rani Singhania (2003), “Fermentative production of gellan using Sphingomonas paucimobilis”, Process Biochemistry, 38, pp.1513-1519 [3] Hyuck Jin, et al (2003), “Production of gellan gum by Sphingomonas paucimobilis NK2000 with soybean pomace”, Biochemical Engineering Journal, 16, pp.357-360 [24] X Wang (2006), “Modeling for gellan gum production by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461 in a simplified medium”, Appl Environ Microbiol., 72(5), pp.3367-3374 [4] C Ronnie Yuan, et al (2015), Calcium stable high acyl gellan gum for enhanced colloidal stability in beverages, United States Pub No.0044353 [25] X Wang, et al (2007), “De-proteinization of gellan gum produced by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461”, J Biotechnol., 128, pp.403-407 60(6) 6.2018 69 ... kết tủa kh gellan acyl Để thu hồi gellan Gellan khử acyl nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ dịchgellan lên men khửhiệu suất (0C) Hiệu suất thu hồi (%) acyl/ ethanol thuchihồi khửchúng acyl Dịch khử acyl. .. số công nghệ chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl đạt độ deacyl 86%, quy trình có hiệu suất thu hồi 85,6% Chế phẩm gellan khử acyl thu nghiên cứu có cấu trúc hóa học đặc tính hóa lý tương... proton gellan khử acyl chủng S paucimobilis GL12 tạo Phân tích tiêu hóa lý gellan khử acyl: Kết phân tích tiêu hóa lý, kim loại nặng vi sinh vật Ly tâm thu tủa gellan khử acyl sản phẩm gellan khử acyl