Xác định hiệu suất, trọng lượng phân tử và đặc trưng cấu trúc của polysaccharide thủy phân từ rong sụn kappaphycus alvarezii bằng phương pháp kết hợp enzym với axit

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân tơi dƣới hƣớng dẫn TS Phạm Trung Sản tham khảo thêm tài liệu đƣợc cơng bố trƣớc có nguồn gốc rõ ràng Các số liệu nêu luận văn kết làm việc suốt trình thực nghiệm Viện Nghiên cứu Ứng dụng công nghệ Nha Trang, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Nha Trang, ngày 23 tháng 10 năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Kiều Trinh LỜI CÁM ƠN Trƣớc tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Trung Sản TS Đào Việt Hà tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình hồn thành luận văn Và xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Hồng - Phịng Nghiên cứu ăn mịn Cơng nghệ điện hóa - Viện Nghiên cứu Ứng dụng Cơng nghệ Nha Trang, ngƣời giúp tơi hồn thành tốt phần thực nghiệm Tơi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện Khoa học Cơng nghệ, Phịng Đào tạo, Khoa Hóa học Q Thầy Cô giáo dạy dỗ tạo điều kiện thuận lợi giúp thực luận văn nhƣ hồn thành thủ tục cần thiết Tơi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Nha Trang nhƣ anh chị phịng Nghiên cứu ăn mịn Cơng nghệ điện hóa giúp đỡ tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho tơi q trình thực luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, ngƣời thân bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập hồn thành luận văn Nha Trang, ngày 23 tháng 10 năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Kiều Trinh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 11 1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG SỤN 11 1.2 TỔNG QUAN VỀ CARRAGEENAN VÀ OLIGO CARRAGEENAN 12 1.2.1 Giới thiệu chung carrageenan 12 1.2.2 Cấu trúc carrageenan 13 1.2.3 Tính chất lí hóa carrageenan 15 1.2.4 Oligo carrageenan ứng dụng 18 1.2.4.1 Oligo carrageenan 18 1.2.4.2 Ứng dụng oligo carrageenan 19 1.2.5 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc phƣơng pháp thủy phân carrageenan thành oligo carrageenan 22 1.2.5.1 Tình hình nghiên cứu oligo carrageenan Việt Nam 22 1.2.5.2 Tình hình nghiên cứu oligo carrageenan nƣớc ngồi 23 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA RONG SỤN 26 1.3.1 Phân tích protein tổng số phƣơng pháp Kieldahl 26 1.3.2 Phân tích hàm lƣợng lipid tổng số phƣơng pháp Folch 27 1.3.3 Phƣơng pháp phân tích hàm lƣợng tro 27 1.3.4 Phƣơng pháp phân tích độ ẩm rong biển khơ 27 1.3.5 Phƣơng pháp phân tích hàm lƣợng carbohydrat tổng sau thủy phân 27 1.3.6 Phân tích trọng lƣợng phân tử oligo carrageenan phƣơng pháp sắc kí thẩm thấu (GPC) 27 1.3.7 Phân tích đặc trƣng cấu trúc oligo carrageenan phổ hồng ngoại ( IR) 29 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 30 2.2 DỤNG CỤ-THIẾT BỊ-HÓA CHẤT: 30 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.3.1 Phƣơng pháp phân tích thành phần hóa học rong sụn 31 2.3.1.1 Phân tích protein thơ phƣơng pháp Kieldahl 31 2.3.1.2 Phân tích lipid thô phƣơng pháp Folch 32 2.3.1.3 Phân tích hàm lƣợng tro 33 2.3.1.4 Phân tích độ ẩm 34 2.3.2 Phƣơng pháp thủy phân tạo oligo carrageenan 35 2.3.3 Phƣơng pháp phân tích hàm lƣợng carbohydrat tổng 35 2.3.4 Phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng phân tử phƣơng pháp sắc ký thẩm thấu gel (GPC) 35 2.3.5 Phƣơng pháp phân tích đặc trƣng cấu trúc carrageenan phổ IR 35 2.4 THỰC NGHIỆM 36 2.4.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 36 2.4.2 Thu xử lý nguyên liệu 37 2.4.3 Thủy phân rong sụn enzym kết hợp axit điều kiện khác 38 2.4.3.1 So sánh hiệu suất thủy phân mẫu xử lí enzym khơng xử lí enzym 38 2.4.3.2 So sánh hiệu suất thủy phân thời gian xử lí enzym từ 1-2 ngày 39 2.4.3.3 So sánh hiệu suất thủy phân thời gian 60-120 phút 40 2.4.4 Thu hồi oligo carrageenan 41 2.4.5 Phân tích hàm lƣợng carbohydrat tổng 41 2.4.6 Xác định hiệu suất thủy phân trọng lƣợng phân tử dịch thủy phân 41 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC RONG SỤN 42 3.2 HIỆU SUẤT THỦY PHÂN CARRAGEENAN 43 3.2.1 Ảnh hƣởng enzym trình thủy phân 43 3.2.2 Ảnh hƣởng thời gian xử lí enzym q trình thủy phân 44 3.2.3 Ảnh hƣởng thời gian thủy phân 45 3.3 ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC OLIGO CARRAGEENAN 47 3.4 KHỐI LƢỢNG PHÂN TỬ OLIGO CARRAGEENAN 52 3.5 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH THỦY PHÂN RONG SỤN KAPPAPHYSUS ALVAREZII BẰNG PHƢƠNG PHÁP ENZYM KẾT HỢP AXIT 55 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 4.1 KẾT LUẬN 57 4.2 KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 69 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 3,6 AG 3,6-AnhydroGalactose 3,6-AnhydroGalactose GPC Gel Permeation Chromatography Sắc ký thẩm thấu gel IR InfraRed Phổ hồng ngoại κ -Car Kappa carrageenan Kappa carrageenan ι -Car Iota carrageenan Iota carrageenan λ-Car Lamda carrageenan Lamda carrageenan DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học rong sụn 12 Bảng 3.1 Thành phần hóa học rong sụn – Kappaphycus alvarezii 42 Bảng 3.2 Ảnh hƣởng enzym trình thủy phân 43 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng thời gian xử lí enzym q trình thủy phân 44 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng thời gian thủy phân carageenan đến carbohydratcủa mẫu xử lí enzym 45 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng thời gian thủy phân carageenan đến carbohydrat mẫu khơng xử lí enzym 46 Bảng 3.6 Một số dao động đặc trƣng nhóm nguyên tử liên kết phổ hồng ngoại kappa carrageenan 50 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc hóa học carrageenan 13 Hình 1.2 Cấu trúc κ-carrageenan 14 Hình 1.3 Cấu trúc ι –carrageenan 14 Hình 1.4 Cấu trúc λ -carrageenan 15 Hình 1.5 Q trình chuyển nhóm cấu trúc loại carrageenan 17 Hình 1.6 Thuỷ phân axit: liên kết glycoside α- l, 3- bị phá vỡ tạo thành galactobiose 18 Hình 1.7 Thủy phân carrageenan axit đậm đặc 18 Hình 1.8 Neocarrabiose - sản phẩm thuỷ phân carrageenan enzym, liên kết glycoside β-1,4- bị phá vỡ 19 Hình 2.1 Rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty 30 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 36 Hình 2.3 Qui trình xử lý rong biển trƣớc xử lí enzym 37 Hình 2.4 Qui trình thủy phân mẫu xử lí enzym mẫu khơng xử lí enzym 38 Hình 2.5 Qui trình thủy phân xử lí enzym 1-2 ngày 39 Hình 2.6 Qui trình theo thời gian thủy phân 40 Hình 3.1 Phổ hồng ngoại (IR) carageenan mẫu 48 Hình 3.2 Phổ hồng ngoại (IR) oligo carragenaan xử lí enzym Viscozyme L 2% ngày, thủy phân 60 phút 49 Hình 3.3 Phổ hồng ngoại (IR) oligo carrageenan ủ enzym Viscozyme L 2% ngày, thủy phân 120 phút 49 Hình 3.4 Phổ GPC carrageenan mẫu 52 Hình 3.5 Phổ GPC thủy phân rong sụn enzyne Viscozyme L 2% kết hợp axit H3PO4 0,15M, 60 phút, ủ ngày, 700C 53 Hình 3.6 Phổ GPC thủy phân rong sụn enzyne Viscozyme L % kết hợp axit H3PO4 0,15M, ủ ngày, 90 phút, 700C) 53 Hình 3.7 Quy trình đề xuất thủy phân rong sụn Kappaphycus alvarezii phƣơng pháp enzym kết hợp axit 56 Hình PL1.5 Phổ IR hồng ngoại thủy phân rong sụn H3PO4 0,15M, 700C ủ ngày, thủy phân 60 phút Hình PL1.6 Phổ IR hồng ngoại thủy phân rong sụn enzym Viscozyme L H3PO4 0,15M, 700C, xử lí enzym ngày, thủy phân 60 phút Hình PL1.7 Phổ IR hồng ngoại thủy phân rong sụn enzym Viscozyme L H3PO4 0,15M, 700C, xử lí enzym ngày, thủy phân 60 phút PHỤ LỤC 0.7 y = 0.0044x + 0.0941 R² = 0.9957 Độ hấp thụ Abs 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 20 40 60 80 100 120 140 Hàm lƣợng Glucose (µg/L) Hình PL2.1 Đồ thị đƣờng chuẩn Glucose theo độ hấp thụ đo bƣớc sóng 490nm CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN San, P.T.; Khanh, C.M.; Khanh, H.H.N.; Khoa, T.A.; Hoang, N.; Nhung, L.T.; Trinh, N.T.K.; Nguyen, T.-D k-Oligocarrageenan Promoting Growth of Hybrid Maize: Influence of Molecular Weight Molecules 2020, 25, 3825 ... lƣợng phân tử đặc trƣng cấu trúc polysaccharide thủy phân từ rong sụn Kappaphycus alvarezii phƣơng pháp kết hợp enzym với axit ‖ cần thiết, góp phần mở hƣớng phát triển cho ngành nông nghiệp, đặc. .. nghiệp phân bón nƣớc ta Mục tiêu luận văn Xác định hiệu suất, trọng lƣợng phân tử đặc trƣng cấu trúc oligo carrageenan thu đƣợc phƣơng pháp thủy phân enzym kết hợp axit (enzym Viscozyme L axit. .. chuẩn 2.4.6 Xác định hiệu suất thủy phân trọng lƣợng phân tử dịch thủy phân [75] Sau trình thủy phân, tiến hành lọc dịch thủy phân: xác định hàm lƣợng carbohydrat tổng tính hiệu suất thủy phân theo