Nghiên cứu tinh sạch chondroitin sulfate bằng phương pháp hóa học và hóa lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ LỆ VIÊN NGHIÊN CỨU TINH SẠCH CHONDROITIN SULFATE BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 60540101 LUẬN VÃN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: GS TS Đống Thị Anh Đào Cán chấm nhận xét 1: TS Lê Ngọc Liễu Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Hoài Hương Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM Thời gian: Ngày 17 tháng 07 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch Hội đồng Phản biện Phản biện ủy viên ủy viên : PGS.TS Lê Nguyễn Đoan Duy : TS Lê Ngọc Liễu : TS Nguyễn Hoài Hương : TS Trần Thị Thu Trà : TS Trần Thị Ngọc Yên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Nguyễn Thị Lệ Viên MSHV :1770308 Ngày, tháng, năm sinh : 01/07/1994 Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm : Phú Yên Nơi sinh : 60540101 Mã số I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tinh Chondroitin Sulfate phương pháp hóa học hóa lý II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan tài liệu Chondroitin Sulfate, nguyên liệu sụn ức gà; phương pháp siêu âm, enzyme dùng việc thủy phân để thu nhận dung dịch Chondroitin Sulfate thơ; phương pháp lọc màng hóa học để tinh - Phân tích số thành phần hóa học sụn ức gà - Khảo sát phương pháp xử lý nguyên liệu sụn: hóa học (NaOH), sinh học (enzyme Alcalase), vật lý (chần) - Thiết lập quy trình cơng nghệ trích ly, khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến thu nhận dung dịch Chondroitin Sulfate thô từ sụn ức gà phương pháp vật lý (sóng siêu âm) sinh học (chế phẩm enzyme: Alcalase) - Tối ưu hóa q trình thu nhận dung dịch Chondroitin Sulfate thơ - Thiết lập quy trình công nghệ, khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tinh Chondroitin Sulfate phương pháp lọc màng hóa học - Tối ưu hóa q trình tinh Chondroitin Sulfate - Đánh giá chất lượng bột cs sau tinh phương pháp: HPLC, GPC, SEM, FTIR III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV 15/01/2018 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 01/07/2018 GS TS Đống Thị Anh Đào Tp HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tốt cơng trình nghiên cứu khoa học này, lời xin chân thành cảm on Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm, Khoa Kỹ thuật hóa học, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm on quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm truyền đạt kiến thức bổ ích giải đáp thắc mắc ttong suốt thời gian học Đặc biệt, xin gửi lời cảm on tri ân sâu sắc đến cô GS.TS Đống Thị Anh Đào giao cho tơi đề tài này, dẫn tận tình, định hướng rõ ràng để tìm phưong pháp giải vấn đề cách khoa học hiệu Tôi xin chân thành cảm on cô Nguyễn Thị Nguyên - Quản lý phòng thí nghiệm B10 tạo điều kiện cor sở vật chất, ừang thiết bị để tơi tiến hành thí nghiệm luận văn Bên cạnh đó, tơi xin cảm on anh chị, bạn học viên cao học, em sinh viên KI3 gắn bó giúp đỡ tơi nhiều Cuối cùng, xin chân thành cảm on gia đình, bạn bè hỗ ừợ, khích lệ tinh thần bên cạnh tơi nhũng lúc khó khăn Kính chúc sức khỏe đến q thầy cơ, gia đình bạn bè Trân ttọng cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 07 năm 2018 Học viên thực Nguyễn Thị Lệ Viên TÓM TẮT Glycosaminoglycans (GAGs) hợp chất hữu thuộc nhóm mucopolysaccharide, tham gia vào hoạt động cấu tạo mơ sụn, thu nhận từ mô sụn động vật sụn cá mập, sụn gà, cá nhám Trong GAGs chứa lượng lớn Chondroitin sulfate (CS) có tác dụng phòng ngừa hỗ Irợ điều trị bệnh khớp Do việc trích ly thu nhận cs từ nguồn phụ phẩm ngành công nghiệp giết mổ gia súc, gia cầm cần thiết nhằm thay hàng ngoại nhập Sau xử lý sụn gà dung dịch NaOH 0,05M 30°C ưong vòng giờ, tiến hành thủy phân sụn ức gà enzyme Alcalase pH = 7,5; hàm lượng enzyme/cơ chất = 3,58 % w/wpro; nhiệt độ = 55°C; thời gian =198 phút hiệu suất thu hồi GAGs cao đạt 22,02% so với chất khơ ngun liệu Sau tiến hành q trình tinh phương pháp hóa học: nồng độ CPC = 1,4% (w/wdd); nồng độ NaCl = 2,57M, nồng độ KSCN = 1,5% (w/wdd) hiệu suất thu hồi cs đạt 22,68% (so với chất khô nguyên liệu ban đầu) Mẩu sau sấy phun, phân tích thành phần theo phương pháp HPLC: hàm ẩm đạt 8,47%, protein đạt 2,2%, hàm lượng tro đạt 22% độ tinh mẫu đạt 97,8% Các kết phù hợp với điều kiện tiêu chuẩn USP - 39 Bên cạnh đó, mẫu sản phẩm tiến hành xác định KLPT phương pháp GPC: 157000 Da, kết chạy FTIR mẫu cs thu có độ tương đồng 97,94% so với mẫu chuẩn CS4 Từ khóa: Glycosaminoglycans, Chondroitin sulfate, sụn ức gà, thủy phân LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân suốt thời gian tiến hành thí nghiệm Các kết nghiên cứu kết luận ttong luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo tài liệu liên quan trích dẫn nguồn cụ thể rõ ràng theo u cầu trích dẫn tài liệu tham khảo Tơi xin cam đoan! Tác giả luận vãn Nguyễn Thị Lệ Viên MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 ứng dụng Chương 2: Tổng quan 2.1 Tổng quan Chondroitin sulfate 2.1.1 Đặc điểm cấu trúc cs 2.1.2 Phân loại cs 2.1.3 Nguồn gốc 2.1.4 ứng dụng cs 2.1.5 Thu nhận định lượng Chondroitin sulfate 12 2.1.6 Các nghiên cứu cs 14 2.2 Sụn ức gà 15 2.3 Chăn nuôi Việt Nam 16 2.3.1 Tình hình chăn ni 16 2.3.2 Tình hình tiêu thụ thịt gà Việt Nam 17 2.3.3 Phụ phẩm từ chế biến gà thịt 18 2.4 Tổng quan phương pháp thu nhận cs thô 18 2.4.1 ứng dụng sóng siêu âm thu nhận cs thô 18 2.4.2 ứng dụng hệ enzyme protease để thu nhận cs thô 20 2.5 Tổng quan phương pháp tinhsạch từ dung dịch cs thô 23 2.5.1 ứng dụng phương pháp lọc màng để tinh cs 23 Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 3.1 Nguyên liệu 33 3.1.1 Sụn ức gà 33 3.1.2 3.2 Chế phẩm enzyme Alcalase 33 Hóa chất thiết bị 34 3.2.1 Hóa chất phân tích 34 3.2.2 Thiết bị 34 3.2.3 Dụng cụ 35 3.3 Sơ đồ nghiên cứu thu nhận cs 35 3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu thu nhận cs thô 36 3.3.2 Sơ đồ nghiên cứu thu nhận cs tinh 37 3.4 Quy trình thu nhận cs 38 3.4.1 Quy trình thu nhận cs thô 38 3.4.2 Quy trình thu nhận cs tinh 42 3.4.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 44 3.4.4 Phương pháp xử lí số liệu 55 3.4.5 Các phương pháp phân tích cơng thức tính tốn 55 Chương 4: Kết bàn luận 59 4.1 Thành phần sụn ức gà 59 4.2 Khảo sát trình xử lý sụn ức gà 60 4.2.1 Xử lí sụn ức gà dung dịch NaOH 60 4.2.2 Xử lí sụn ức gà chế phẩm enzyme 62 4.2.3 Xử lí sụn ức gà q trình nhiệt 64 4.3 Kết bàn luận phương pháp thu nhận cs thô 65 4.3.1 Phương pháp sử dụng sóng siêu âm 65 4.3.2 ứng dụng thủy phân sụn ức gà enzyme Alcalase 70 4.4 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân chế phẩm enzyme Alcalase 77 4.5 Xác định thành phần nguyên liệu bột cs thô 82 4.6 Kết bàn luận phương pháp tinh cs 83 4.6.1 Phương pháp lọc màng qui mô PTN 83 4.6.2 4.7 Tinh phương pháp hóa học 98 Tối ưu hóa q trình tinh 104 4.8 Đánh giá chế phẩm cs thu sau tinh phương pháp hóa học 111 4.8.1 Kết phân tích hàm lượng mẫu cs thu sau tinh 111 4.8.2 Cấu trúc bề mặt Chondroitin sulfate 112 4.8.3 Kết đo KLPT GPC 112 4.8.4 Kết chạy FTIR 113 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 5.1 Kết luận 114 5.1.1 mặt khoa học 114 5.1.2 mặt ứng dụng 114 5.2 Đề nghị 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 PHỤ LỤC A CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 121 B CÁC GIÁ TRỊ PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM 134 c CÁC BẢNG THỐNG KÊ 162 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 123 104 ... cs 2.1.5.1 Các phương pháp thu nhận Chondroitin sulfate thô Chế phẩm cs thô từ sụn thu nhận phương pháp hóa học, vật lý phương pháp hóa sinh - Theo phương pháp hố học: mơ sụn xử lý nước nóng,... dung dịch Chondroitin Sulfate thơ; phương pháp lọc màng hóa học để tinh - Phân tích số thành phần hóa học sụn ức gà - Khảo sát phương pháp xử lý nguyên liệu sụn: hóa học (NaOH), sinh học (enzyme... Thiết lập quy trình tinh cs phương pháp lọc màng phương pháp hóa học Tối ưu hóa phương pháp thu nhận cs tinh tốt - Phân tích đánh giá cs thu 1.5 ứng dụng - Từ kết nghiên cứu thu được, đưa quy