Cấu tạo, chức năng Fructooligosaccharide (FOS) trong thực phẩm

Fructooligosaccharide (FOS) GVHD : TS Nguyễn Thúy Hương SVTH : Vũ Thị Ngọc An - MSSV 60600031 Nội dung Tổng quan FOS β-fructofuranosidase Các phương pháp sản xuất FOS Tình hình sản xuất FOS Việt Nam Tổng quan FOS Khái niệm FOS FOS biết đến là: • • • • Chất xơ hòa tan (soluble fiber) Chất tạo lượng thấp Prebiotic Đặc tính sinh học: kích thích tiêu hóa, giảm cholesterol, phospholipid, triglyceride, chống béo phì, an tồn cho người bệnh tiểu đường, ngừa sâu răng, tăng khả hấp thu ion Ca2+, Mg2+ Cấu tạo hóa học • Là oligosaccharide: phân tử sucrose liên kết với 1, 2, hay gốc fructosyl liên kết β-2,1-glucoside n=2: GF2 1-Kestose GFn n=3: GF3 Nystose G: Glucosyl F: Fructosyl n=2÷ n=4: GF4 Fructofuranosylnystose Cơng thức cấu tạo FOS Nguồn gốc FOS • Trong tự nhiên: Hàm lượng FOS rau (mg/g chất khô) Loại 1-Kestose (GF2) Nystose (GF3) Fructofuranosylnystose (GF4) Tổng FOS (GFn) Chuối Quýt Đào Lê Mận Dưa hấu Măng Rau dền đỏ Rau cần tây Hành ta Dứa Nhật Bản Cà chua Tỏi Cây atiso Hành tây 5.9 1.7 3.5 0.8 1.8 2.8 0.3 0.1 0.2 0.4 0.5 0.2 8.7 93.9 15.5 0.1 0.0 0.0 0.0 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.0 0.0 1.2 94.3 6.7 0.0 1.11 0.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.4 0.4 0.0 0.4 0.4 98.1 4.2 6.0 2.8 3.5 0.8 2.0 3.0 0.3 0.1 0.6 1.1 0.5 0.6 10.3 286.2 26.4 • • FOS tự nhiên: nồng độ thấp, enzyme chuyển hóa gốc fructose bị giới hạn điều kiện thời tiết FOS công nghiệp: thủy phân polysaccharide tổng hợp từ nguồn nguyên liệu sucrose enzyme chuyển hóa tạo FOS từ vi sinh vật, chủ yếu nấm mốc Aureobasidium Aspergillus Penicillium Tính chất FOS • • • • • • Đường kết tinh màu trắng, mùi trái cây, vị ngọt, hút ẩm mạnh, hòa tan nước Độ tổng ≈ 30% độ sucrose Vị ≈ sucrose Độ nhớt độ bền nhiệt > sucrose Bền dải pH 4.0 – 7.0, nhiệt độ đến 1400C Độ hòa tan, đơng đặc, nhiệt độ sơi, thơng số trình kết tinh ≈ sucrose Đặc tính sinh học • • • • • Ổn định đường huyết Giảm cholesterol triglyceride, điều chỉnh lượng enzyme tổng hợp acid béo gan Tăng cường số vi khuẩn có lợi cho đường ruột (Bifidobacterium), ức chế phát triển vi khuẩn có hại Thúc đẩy hấp thụ Ca, Mg ⇒ phòng ngừa lỗng xương Ngừa sâu 10 Ảnh hưởng nồng độ sucrose 29 Ảnh hưởng nồng độ glucose oxidase 10đv/g β-fructofuranosidase 30 Tỉ lệ loại đường hỗn hợp PỨ 31 Thành phần FOS thường FOS cao độ 5.2: nystose 5.9: 1-kestose 6.9: sucrose 8.2: glucose Đường Glucose Sucrose 1-kestose Nystose FOS tổng FOS 27.73 14.01 39.78 18.48 58.26 FOS cao độ 1.68 43.63 54.69 98.32 32 Tình hình sản xuất FOS Việt Nam Diễn biến tăng trưởng ngành CN mía đường tồn quốc Năm Sản lượng mía 1998 13843.5 1999 17760.3 2000 15044.3 2001 14325.4 736.0 947.3 1208.7 1957.8 283.0 344.2 302.3 291.0 (nghìn tấn) Sản lượng đường (nghìn tấn) Diện tích trồng mía (nghìn hecta) 33 Quy trình sản xuất đề nghị Loại đường FOS Saccharose Glucose Fructose Hàm lượng (%) 50.4 10.4 35.3 3.9 34 Một số sản phẩm FOS Bánh trung thu Bibica 35 KẾT LUẬN • • • • • • Sản xuất FOS công nghiệp: fructosyltransferase từ vi sinh vật Sản xuất hàng loạt quy mô lớn: cố định enzyme/tế bào FOS cao độ: sử dụng hệ đa enzyme, lọc nano, lên men, trao đổi ion… Phương pháp phân tích thành phần FOS: HPLC Bước tiến kĩ thuật di truyền: Nghiên cứu tạo dòng gene sản xuất fructosyltransferase vào E.coli Với đặc tính chức quan trọng, FOS ngày biết đến thực phẩm chức hàng đầu • Tiềm cho sản xuất FOS Việt Nam lớn cần đầu tư mức 36 37 Phụ lục 1: Thu nhận tinh enzyme từ A.niger • - Phương pháp: CB dịch bào tử: 5ml H O + ống giống Nuôi cấy: 5ml dịch bào tử + 100ml môi trường (w/v: 1% glucose, 1% dịch chiết nấm men, 2% NaNO , 0.05% MgSO 7H O, 0.5% K HPO )  pH 7.4, hấp, ủ 24h, 280C, lắc 200v/p - Lên men: 15ml dịch nuôi cấy + 300ml môi trường (w/v: 2% sucrose, 0.4% L-asparagine, 0.1% K HPO , 0.05% MgSO 4 7H O, 0.01% CaCl )  lên men 48h, 280C, lắc 200v/p - Thu nhận enzyme: lọc dịch lên men, rửa với đệm phosphate 0.1M pH 6.5, nghiền (trong cát + đệm), ly tâm 15000 x - Tinh sạch: liên tiếp bước: tủa protein, sắc kí trao đổi ion, lọc gel g 20phút, thu phần (enzyme thô) 38 Phụ lục 2: Lên men tái sử dụng nhiều chu kì A.oryzae thu nhận FTS vào SX FOS • - Phương pháp: Cấy giống: bào tử + 100ml môi trường (1% sucrose, 0.2% dịch chiết nấm men, pH 5.5) Hấp 1210C, 15p  ủ 30± 10C, 24h, 250v/p - Lên men tái sử dụng thu enzyme: Giống + 100ml môi trường (10% sucrose, 0.8% dịch chiết nấm men, 1% NaNO , 0.03% MgSO 7H O, 0.4% K HPO , 0.9% KH PO , 1% 2 4 NH Cl 0.6% NaCl, pH 5)  ủ 30± 10C, 48h, 250v/p  gạn thu dịch enzyme thô  bổ sung mơi trường mới, lặp lại chu kì sau 24h - Sản xuất FOS: hỗn hợp PỨ (1.5ml sucrose 60%, đệm citrate 0.1M pH 5.5, 0.5ml dd enzyme thô)  ủ 30± 10C, 18h, 250v/p  thu sản phẩm, phân tích HPLC 39 Phụ lục 3: Cố định tế bào A.japonicus vào chất mang gluten • - Phương pháp: CB sợi nấm: bào tử + môi trường (20% sucrose, 1% dịch chiết maltose, 1% dịch chiết nấm men)  ủ 300C, 36h, 200v/p  thu nhận tế bào (sợi nấm), trộn với chất làm đồng polytron, đệm Triton X-114 40C, 24h, làm đông khô -850C - CB gluten: 10g gluten + 200ml dd NaOH 0.05N  ly tâm Chỉnh pH 11 với HCl 0.1N Thêm 5ml dd tinh bột oxy hóa (22% w/v) Chỉnh pH Thu nhận phần keo lắng - Cố định tế bào: trộn gel gluten + sợi nấm nghiền nhỏ, định hình dạng sợi đường kính 0.25cm, sấy khơ, cắt nhỏ 0.25x0.4cm Trữ 40C - Sản xuất FOS:  Theo mẻ: mảnh TB cố định + 100ml dd sucrose 40%, 37 0C, 125v/p  Liên tục: nhồi 8g mảnh TB cố định vào cột 18 x 1.55cm, cho dd sucrose 40% qua cột với vận tốc xác định, 370C 40 Phụ lục 4: Điện di SDS – PAGE β -D-fructofuranosidase 41 Phụ lục 5: So sánh PP lên men liên tục không liên tục Canh trường nuôi cấy tế bào Cố định tế bào Thiết bị phản ứng cột Dung dịch sucrose Tinh Cô đặc Thanh trùng 42 Phụ lục 6: Phương pháp HPLC 43 ... Ngừa sâu 10 Ứng dụng • • • • Phụ gia thực phẩm, bổ sung vào bánh, kẹo, gum, sữa trộn lẫn với chất khác Bổ sung vào thức ăn gia súc Bổ sung vào thực phẩm chức FOS hàm lượng thấp dùng làm chất... GF3 Nystose G: Glucosyl F: Fructosyl n=2÷ n=4: GF4 Fructofuranosylnystose Cơng thức cấu tạo FOS Nguồn gốc FOS • Trong tự nhiên: Hàm lượng FOS rau (mg/g chất khô) Loại 1-Kestose (GF2) Nystose (GF3)... chất kích thích mơi trường lên men cho Bifidobacterium, hàm lượng trung bình dùng bổ sung vào thực phẩm, loại tinh khiết dùng kĩ thuật phân tích 11 β-D-fructofuranosidase • Tên gọi enzyme có hoạt