Nghiên cứu điều kiện thu nhận, xác định tính chất và thành phần monosaccharide của exopolysaccharide từ một số chủng thuộc loài lactobacillus plantarum tt

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRẦN BẢO KHÁNH NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN THU NHẬN, XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN MONOSACCHARIDE CỦA EXOPOLYSACCHARIDE TỪ MỘT SỐ CHỦNG THUỘC LỒI Lactobacillus plantarum Chun ngành: Hóa hữu Mã số: 62.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỮU CƠ HUẾ - NĂM 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Đỗ Thị Bích Thủy Phản biện 1: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh Phản biện 2: PGS TS Lê Nguyễn Đoan Duy Phản biện 3: PGS.TS Phạm Xuân Núi Luận án bảo vệ Hội đồng chấm luận án cấp Đại học Huế họp tại: ………………………………………………… Vào hồi………giờ……… ngày………tháng…….năm……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: MỞ ĐẦU Vi khuẩn lactic (LAB: Lactic Acid Bacteria) nhóm vi khuẩn có lợi sử dụng phổ biến giới Bên cạnh sử dụng làm giống khởi động sản phẩm lên men lactic, chúng có khả sinh tổng hợp bacteriocin, exopolysaccharide (EPS)… hay dùng để sản xuất chế phẩm probiotic Những polysaccharide (PS) sử dụng thực phẩm y dược thường có tính chất lý tốt cho ứng dụng như: kéo sợi, màng, keo, chất làm đặc, tạo gel tác nhân truyền dẫn thuốc… Nguồn cung cho PS chủ yếu từ thực vật tinh bột, agar, galactomannan, pectin, carageenan aginate Nhờ vào cấu trúc mạch dài, PS đáp ứng yêu cầu Tuy nhiên, để hoàn thiện tính chất lưu biến này, hợp chất PS có nguồn gốc thực vật đưa vào sử dụng phải xử lý phương pháp enzyme phương pháp hóa học Vì vậy, khả ứng dụng chúng có số hạn chế định Trong lúc đó, việc khai thác hợp chất PS từ vi sinh vật có nhiều tính ưu việt so với từ thực vật chu kỳ sinh trưởng phát triển ngắn, môi trường nuôi cấy rẻ tiền, dễ điều khiển trình sản xuất Vi sinh vật có khả tổng hợp nhiều loại PS PS nội bào, PS tạo cấu trúc cho thành tế bào (lipopolysacchride, peptidoglycan ) EPS (PS ngoại bào) Hơn nữa, tổng hợp từ loại vi sinh vật không gây hại, PS vật liệu an tồn có khả phân hủy sinh học tốt Thậm chí sử dụng trực tiếp vi sinh vật có khả sinh tổng hợp PS ngoại bào vào số sản phẩm Ngồi việc đóng vai trò cho hoạt động sống tế bào, EPS hợp chất PS khác có tính chất chức công nghệ sử dụng chất phụ gia thực phẩm Các nước châu Âu Mỹ, hợp chất thường sử dụng để cải thiện chất lượng sản phẩm chế biến từ sữa Chúng khơng có vai trò quan trọng việc tăng khả hấp dẫn hình thức bên ngồi thực phẩm mà góp phần ổn định sản phẩm hồn thiện tính lưu biến Các nhà cơng nghệ dựa sở mà phát triển sản phẩm Bên cạnh đó, EPS vi khuẩn lactic có nhiều tác dụng tốt sức khỏe người động vật hoạt tính tăng cường khả miễn dịch, kháng virus, chống oxy hóa, chống ung thư chống cao huyết áp Vì vậy, nghiên cứu khả thu nhận EPS vi khuẩn lactic với cấu trúc, tính chất khả ứng dụng chúng lĩnh vực nhiều nhà khoa học quan tâm Từ lý đó, chúng tơi tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu điều kiện thu nhận, xác định tính chất thành phần monosaccharide exopolysaccharide từ số chủng thuộc loài Lactobacillus plantarum” Đề tài thực với nội dung: Xác định điều kiện nuôi cấy thu nhận exopolysaccharide từ dịch lên men chủng Lactobacillus plantarum nghiên cứu Khảo sát số tính chất có lợi exopolysaccharide sinh tổng hợp chủng Lactobacillus plantarum nghiên cứu Cung cấp thông tin cấu trúc exopolysaccharide thu nhận Bước đầu khảo sát khả ứng dụng chủng Lactobacillus plantarum nghiên cứu lên men sữa đậu nành Chương 1.1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU Tổng quan vi khuẩn lactic 1.1.1 Giới thiệu vi khuẩn lactic 1.1.2 Khái niệm exopolysaccharide từ vi khuẩn lactic 1.1.3 Cấu trúc phân loại exopolysaccharide 1.1.4 Sinh tổng hợp exopolysaccharide từ vi khuẩn lactic 1.2 Tình hình nghiên cứu exopolysaccharide vi khuẩn lactic 1.2.1 Ảnh hưởng điều kiện nuôi cấy lên khả sinh tổng hợp exopolysaccharide 1.2.2 Điều kiện tách chiết tinh chế exopolysaccharide từ môi trường nuôi cấy 1.2.3 Cấu trúc exopolysaccharide 1.2.4 Đặc tính sinh lý chức công nghệ exopolysaccharide từ vi khuẩn lactic Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2 Hóa chất 2.2.1 Các hóa chất sử dụng ni cấy vi khuẩn 2.2.2 Các hóa chất sử dụng thí nghiệm exopolysaccharide 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Các phương pháp vi sinh 2.3.2 Xác định hàm lượng exopolysaccharide phương pháp phenol – sulfuric acid 2.3.3 Xác định hàm lượng N tổng số phương pháp Kjeldahl 2.3.4 Phương pháp tách chiết exopolysaccharide từ dịch nuôi cấy L plantarum 2.3.5 Xác định khả hòa tan nước chế phẩm exopolysaccharide 2.3.6 Phương pháp khảo sát khả giữ nước giữ dầu chế phẩm exopolysaccharide 2.3.7 Phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa exopolysaccharide sinh tổng hợp chủng L plantarum nghiên cứu 2.3.8 Xác định thành phần đường mối liên kết phân tử exopolysaccharide phương pháp GC-MS NMR 2.3.9 Xác định khối lượng phân tử exopolysaccharide phương pháp sắc ký thẩm thấu gel 2.3.10 Các phương pháp khảo sát khả ứng dụng L plantarum 2.3.11 Phương pháp xử lý số liệu Chương 3.1 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Khảo sát khả sinh tổng hợp exopolysaccharide số chủng L plantarum phân lập từ thực phẩm truyền thống Tất 10 chủng khảo sát có khả sinh tổng hợp EPS, lựa chọn chủng có khả sinh tổng hợp EPS cao W1, W5, W12, T10 N5 để làm đối tượng nghiên cứu EPS (mg/L) 140,44a , 97,44b 89,67c 82,39d 66,26e 50,25f 48,17f 47,48f 48,47f 42,46g Các chủng L plantarum Hình 3.1 Khả sinh tổng hợp EPS số chủng L plantarum 3.2 Ảnh hưởng điều kiện nuôi cấy đến khả sinh tổng hợp exopolysaccharide chủng L plantarum tuyển chọn 3.2.1 Nguồn carbon Bảng 3.1 Ảnh hưởng nguồn C đến khả sinh tổng hợp EPS chủng L plantarum tuyển chọn Đơn vị (mg/L) L plantaru m W1 W5 W12 T10 N5 Nồng độ Nguồn C Glucose Lactose Saccharose Glucose Lactose Saccharose Glucose Lactose Saccharose Glucose Lactose Saccharose Glucose Lactose Saccharose f 97,44 97,44e 97,44f 66,26d 66,26d 66,26d 89,67f 89,67f 89,67f 140,44e 140,44e 140,44d 82,39f 82,39f 82,39f d 138,00 148,41d 111,95e 71,26c 107,48e 81,74e 110,04e 135,36d 98,53e 167,47d 177,15d 176,58c 115,12c 116,91e 145,69c c 150,00 175,24c 135,44d 78,57b 110,65d 122,23c 122,96d 142,64c 104,06d 195,77c 206,70c 203,89b 125,97b 157,07d 183,90a a 173,25 187,35b 142,60b 79,31b 151,01b 167,23a 143,41c 169,31b 125,48b 222,51b 274,83a 236,74a 151,58a 177,92b 169,71b b 167,19 203,09a 150,89a 109,92a 156,13a 125,28b 171,95a 181,74a 142,68a 251,01a 243,24b 174,67c 111,70d 199,31a 116,46d 135,48e 185,73b 136,58c 111,87a 123,09c 107,84d 154,71b 124,06e 113,33c 224,22b 231,01b 112,23e 109,87e 171,85c 109,63e Các chữ khác hàng thể sai khác có ý nghĩa thống kê với p