Ứng dụng chitosan sản xuất từ chitin thu hồi bằng phương pháp lên men lactic

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN/ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CHITOSAN SẢN XUẤT TỪ CHITIN THU HỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LACTIC Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Hoài Hương Sinh viên thực MSSV: 1151110236 : Nguyễn Thị Thanh Nhật Lớp: 11DSH03 TP Hồ Chí Minh, 2015 Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung đồ án tốt nghiệp tự thân thực Các thông tin thứ cấp sử dụng luận án có nguồn gốc trích dẫn rõ ràng, khơng chép hình thức nào, số liệu trích dẫn trung thực Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thanh Nhật Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp hồn thành trường Đại Học Cơng Nghệ TP.HCM Để hồn thành đồ án tốt nghiệp này, trước tiên xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy Cô giảng dạy khoa Công Nghệ Sinh Học – Môi Trường – Thực Phẩm tận tình dạy truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trường Đặc biệt, tơi xin chân thành bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới Cơ Nguyễn Hồi Hương, người tận tình hướng dẫn, động viên truyền đạt cho kiến thức chuyên nghành suốt thời gian nghiên cứu thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Cô Tuyến công tác Viện Sinh học Nhiệt Đới, Cô Ngọc Yên trường Đại học Bách Khoa TpHCM cung cấp cho mẫu chitosan thương mại, bạn Vân Hương, Tuyết Mai lớp 11DSH05 cung cấp chủng nấm Aspergillus flavus CĐP1 để tơi thực đồ án Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy Thành, thầy Dũng hỗ trợ thiết bị hóa chất, vật tư giúp đỡ tơi hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình cộng sự, cảm ơn đến người bạn động viên, giúp đỡ thời gian thực đồ án Sau cùng, tơi xin kính chúc q Thầy Cơ khoa Công Nghệ Sinh Học – Môi Trường – Thực Phẩm thật nhiều sức khỏe, niềm tin để tiếp tục sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Chúc bạn dồi sức khỏe thành công nghiệp tương lai Mặc dù cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song đồ án cịn nhiều thiếu sót cịn hạn chế kiến thức kinh nghiệm Vì tơi mong nhận đóng góp, phê bình Quý Thầy, Cô giáo Tôi xin chân thành cảm ơn! Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tôm sú 1.1.1 Cấu tạo vỏ tôm .6 1.2 Tổng quan chitin – chitosan .7 1.2.1 Lịch sử phát chitin – chitosan 1.2.2 Cấu trúc chitin – chitosan 1.2.3 Tính chất chittin – chitosan 10 1.2.4 Ứng dụng chitosan 15 1.2.5 Ứng dụng chitosan kích thích nảy mầm hạt giống 18 1.2.6 Tình hình sản xuất chitin – chitosan 19 1.3 Tổng quan vi khuẩn lactic .23 1.3.1 Khái niệm 23 1.3.2 Đặc tính chung 24 1.3.3 Đặc điểm sinh lý – sinh hóa .25 1.3.4 Giới thiệu nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn lactic vào lên men thu hồi chitin 29 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 31 2.1 Vật liệu nghiên cứu 31 2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 31 2.1.2 Thời gian thực 31 2.1.3 Vật liệu 31 2.2 Phương pháp luận 32 2.3 Phương pháp thí nghiệm .33 2.3.1 Thu thập mẫu nguyên liệu 33 i Đồ án tốt nghiệp 2.3.2 Xác định thơng số thành phần hóa học nguyên liệu đầu vỏ tôm 34 2.3.3 Quy trình lên men kéo dài 35 2.3.4 Phương pháp tiến hành 37 2.3.5 Khảo sát ảnh hưởng chitosan khả ức chế nấm Aspergillus flavus CĐP1 môi trường nuôi cấy PDA 45 2.3.6 Khảo sát ảnh hưởng chitosan lên khả kích hoạt rễ hạt đậu nành, hạt đậu phộng nồng độ tương ứng 46 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Xác định thành phần hóa học nguyên liệu vỏ tơm 48 3.2 Thơng số hóa học sau trình lên men lactic thu hồi chitin với tỉ lệ rỉ đường 20% .49 3.3 Hiệu khử khoáng khử protein trình lên men lactic với tỉ lệ rỉ đường 20 %, mật độ giống 3,16 x 106 cfu/ ml, 10 ngày 50 3.4 So sánh số đặc tính, tính chất vật lý chitosan từ chitin theo phương pháp lên men lactic chitosan thương phẩm 51 3.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chitosan lên hoạt tính kháng nấm Aspergillus flavus CĐP1 53 3.6 Khảo sát ảnh hưởng chitosan lên khả kích hoạt nảy mầm hạt đậu tương .58 Kết luận 69 Kiến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 ii Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ATP: Adenosine triphosphate Ctv : cộng tác viên LAB : Lactic Acid Bacteria NSC : ngày sau cấy PDA : Potato dextrose agar UV: Ultraviolet DD: dung dịch iii Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Stt Bảng Nội dung 2.1 Chuẩn bị dung dịch albumin chuẩn 42 3.1 Thành phần hóa học nguyên liệu vỏ tôm 48 3.2 Các thông số hóa học sau q trình lên men lactic thu hồi chitin chủng L5 vởi tỉ lệ rỉ đường 20% Trang 49 Hiệu khử khống q trình lên men lactic chủng 3.3 L5, tỉ lệ rỉ đường 20%, mật độ giống 3,16x 106 cfu/ml, 10 50 ngày Hiệu khử protein (%) trình lên men lactic 3.4 chủng L5, tỉ lệ rỉ đường 20%, mật độ giống 3,16 x 106 50 cfu/ml, 10 ngày 3.5 3.6 So sánh chitosan điều chế từ phương pháp lên men lactic chitosan thương phẩm Ảnh hưởng nồng độ chitosan lên hoạt tính kháng nấm (%) 51 53 Ảnh hưởng chitosan đến tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, 3.7 khối lượng hạt hạt giống đậu tương mẫu 58 chitosan lên men lactic Ảnh hưởng chitosan đến tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, 3.8 khối lượng hạt hạt giống mẫu chitosan thương 61 phẩm Ảnh hưởng chitosan đến tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, 10 3.9 khối lượng hạt hạt giống mẫu chitosan thương 63 phẩm 11 3.10 So sánh nồng độ chitosan 2,0g/l mẫu chitosan lên men iv 65 Đồ án tốt nghiệp mẫu chitosan thương phẩm lên tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt hạt đậu tương v Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Stt Hình Nội dung 1.1 Công thức cấu tạo chitin 1.2 Công thức cấu tạo chitosan 10 1.3 Quy trình tổng quát thu nhận chitin sản xuất chitosan từ vỏ đầu tơm Trang 20 Quy trình sản xuất chitin, chitosan từ nguyên liệu vỏ đầu 1.4 tơm phương pháp túy hóa học Robert, đại 21 học Nottingham Trent ( 1998) Quy trình lên men vỏ tôm thu nhận chitin Bhaskar, viện 1.5 1.6 Con đường lên men glucose 27 2.1 Sơ đồ xử lý vỏ tơm trước thí nghiệm 33 2.2 2.3 10 2.4 11 3.1 nghiên cứu công nghệ thực phẩm Ấn Độ, 2010 Sơ đồ tóm tắt thí nghiệm xác định thành phần nguyên liệu Quy trình lên men phương pháp lên men lactic sử dụng rỉ đường Sơ đồ thí nghiệm kích hoạt nảy mầm hạt đậu nành, hạt đậu phộng dung dịch chitosan nồng độ Kết thu hồi chitin – chitosan từ vỏ tôm phương pháp lên men lactic sử dụng rỉ đường 22 34 36 47 52 Kết tản nấm Aspergillus flavus mơi trường PDA 12 3.2 có bổ sung chitosan sau ngày ủ có chitosan pH =5,5 mẫu chitosan lên men lactic vi 54 Đồ án tốt nghiệp Kết tản nấm Aspergillus flavus môi trường PDA 13 3.3 có bổ sung chitosan sau ngày ủ có chitosan pH =5,5 55 mẫu chitosan thương phẩm Kết tản nấm Aspergillus flavus mơi trường PDA 14 3.4 có bổ sung chitosan sau ngày ủ có chitosan pH =5,5 56 mẫu chitosan thương phẩm Biểu đồ thể ảnh hưởng chitosan đến tỷ lệ nảy 15 3.5 mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt hạt giống đậu tương 59 mẫu chitosan lên men lactic 16 3.6 Ảnh hưởng chitosan đến kích thích nảy mầm hạt giống đậu tương mẫu chitosan lên men lactic 59 Biểu đồ thể ảnh hưởng chitosan đến tỷ lệ nảy 17 3.7 mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt hạt giống đậu tương 61 mẫu chitosan thương phẩm 18 3.8 Ảnh hưởng chitosan đến chiều dài rễcủa hạt giống đậu tương mẫu chitosan thương phẩm 62 Biểu đồ thể ảnh hưởng chitosan đến tỷ lệ nảy 19 3.9 mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt hạt giống đậu tương 63 mẫu chitosan thương phẩm 20 3.10 Ảnh hưởng chitosan đến chiều dài rễ hạt giống đậu tương mẫu chitosan thương phẩm 64 Ảnh huởng chitosan mẫu lên men lactic tới khả kích hoạt nảy mầm hạt đậu phộng mẫu chitosan lên 21 3.11 22 3.12 67 men lactic Ảnh huởng chitosan mẫu lên men lactic tới khả kích hoạt nảy mầm hạt đậu phộng mẫu chitosan thương vii 68 Đồ án tốt nghiệp Within groups 7.09597E8 Total (Corr.) 1.49232E11 1.18266E8 Multiple Range Tests for MW by Mw.MAU Method: 95.0 percent LSD Mw.MAU Count Mean Homogeneous Groups 262027 406441 3 576350 X X X ANOVA Table for nhot by mau Source Sum of Df Mean Squares Between 2.28498 Within groups 0.0292101 0.00486835 Total (Corr.) groups 4.59916 Multiple Range Tests for nhot by mau Method: 95.0 percent LSD Homogeneous Groups 1.02108 X 1.72431 X 3 2.75619 P-Value 469.35 0.0000 Square 4.56995 mau Count Mean F-Ratio X Đồ án tốt nghiệp ANOVA Table for dohoatan by mau Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 32.23 0.0006 Square 30.0361 15.0181 2.79599 0.465999 Total (Corr.) 32.8321 groups Within groups Multiple Range Tests for dohoatan by mau Method: 95.0 percent LSD mau Count Mean Homogeneous Groups 87.6089 X 90.8922 X 3 91.8837 X D2 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến khả ức chế nấm mẫu chitosan lên men sinh học chitosan thương phẩm ANOVA Table for %ucchenam tp1 by nong Source Sum of Df Mean Squares Between 83.3922 P-Value 29.22 0.0000 Square 20.848 groups Within groups 7.13465 10 0.713465 Total (Corr.) 14 90.5268 F-Ratio Đồ án tốt nghiệp Multiple Range Tests for %ucchenam tp1 by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 0.1 34.8459 X 0.5 36.2885 X 39.0784 X 39.7969 XX 41.2969 X ANOVA Table for %ucchenam tp2 by nong Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 111.36 0.0000 Square 175.282 43.8205 groups Within groups 3.93498 10 0.393498 Total (Corr.) 14 179.217 Multiple Range Tests for %ucchenam tp2 by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 0.1 34.4666 X 0.5 35.2785 X 41.1926 X 41.6688 XX Đồ án tốt nghiệp X 42.4783 ANOVA Table for % ucchenamthinghiem by nong Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 31.71 0.0000 Square 110.666 27.6666 groups Within groups 8.72382 10 0.872382 Total (Corr.) 14 119.39 Multiple Range Tests for % ucchenamthinghiem by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 0.1 33.6448 X 0.5 34.6122 X 37.1331 X 39.8881 X 40.4158 X Đồ án tốt nghiệp D2 So sánh nồng độ chitosan : 2,0g/l; 4,0g/l chitosan lên men lactic mẫu chitosan thương phẩm lên khả ức chế nấm Aspergillus flavus Multiple Range Tests for %uchenam2gl by mau Method: 95.0 percent LSD mau Count Mean Homogeneous Groups 39.7969 X 3 39.8881 X 41.6688 X ANOVA Table for %uchenam2gl by mau Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 5.56 0.0430 Square 6.68278 3.34139 Within groups 3.60579 0.600966 Total (Corr.) groups 10.2886 Multiple Range Tests for %uchenam4gl by mau Method: 95.0 percent LSD mau Count Mean Homogeneous Groups 3 40.4158 X 41.2969 XX 42.4783 X Đồ án tốt nghiệp ANOVA Table for %uchenam4gl by mau Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 4.84 0.0561 Square 6.42599 3.213 Within groups 3.98469 0.664115 Total (Corr.) groups 10.4107 D3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chitosan lên tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt hạt đậu tương mẫu lên men phương pháp lên men lactic mẫu chitosan thương phẩm ANOVA Table for ti le mamtp1 by nong Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 9.51 0.0007 Square 380.444 76.0889 groups Within groups 96.0 12 8.0 Total (Corr.) 17 476.444 Multiple Range Tests for ti le mamtp1 by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 69.3333 X 0.1 73.3333 XX 74.6667 X 1.0 77.3333 XX 10 Đồ án tốt nghiệp 5.0 81.3333 XX 2.0 82.6667 X ANOVA Table for cdai retp1 by nong Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 144.33 0.0000 Square 10.825 2.165 groups Within groups 0.18 12 0.015 Total (Corr.) 17 11.005 Multiple Range Tests for cdai retp1 by nong doMethod: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 4.13333 X 0.1 4.26667 X 0.5 4.33333 X 1.0 4.83333 X 2.0 5.86667 X 5.0 6.06667 X ANOVA Table for khoi luong hat tp1 by nong Source Sum of Df Mean Squares Between 0.0136764 F-Ratio Square 0.00273529 21.47 groups Within groups 0.00152899 P-Value 12 0.00012741 11 0.0000 Đồ án tốt nghiệp Multiple Range Tests for khoi luong hattp1 by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean 0.1 Homogeneous Groups 0.29666 X X 0.3 0.5 0.35 X 2.0 0.35333 X 1.0 0.36 X 5.0 0.36146 X ANOVA Table for tile mamtp2 by nong Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 9.88 0.0006 Square 527.111 105.422 groups Within groups 128.0 12 10.6667 Total (Corr.) 17 655.111 Multiple Range Tests for tile mamtp2 by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 69.3333 X 0.1 72.0 XX 12 Đồ án tốt nghiệp 0.5 73.3333 XX 1.0 76.0 2.0 82.6667 X 5.0 84.0 X X ANOVA Table for cdai retp2 by nong Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 63.16 0.0000 Square 20.7028 4.14056 groups Within groups 0.786667 12 0.0655556 Total (Corr.) 17 21.4894 Multiple Range Tests for cdai retp2 by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 4.13333 X 0.1 5.36667 X 0.5 5.9 X 1.0 6.2 X 2.0 7.16667 X 5.0 7.26667 X ANOVA Table for khoi luong hattp2 by nong Source Sum Squares of Df Mean F-Ratio Square 13 P-Value Đồ án tốt nghiệp Between 0.0616906 0.0123381 66.93 0.0000 groups Within groups 0.00221204 12 0.00018433 Total (Corr.) 0.0639026 17 Multiple Range Tests for khoi luong hattp2 by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 0.29161 X 0.1 0.29963 X 0.5 0.30625 X 1.0 0.39745 X 5.0 0.41120 XX 2.0 0.43347 X ANOVA Table for tilenaymamthinghiem by nong Source Sum of Df Mean Squares Between 522.667 F-Ratio P-Value 14.70 0.0001 Square 104.533 groups 14 Đồ án tốt nghiệp Within groups 85.3333 12 7.11111 Total (Corr.) 17 608.0 Multiple Range Tests for tilenaymam by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 66.6667 X 0.1 69.3333 X 0.5 74.6667 X 1.0 76.0 2.0 78.6667 XX 5.0 82.6667 X X ANOVA Table for khoi luong hatthinghiem by nong Source Sum of Df Mean Squares Between 0.0291208 F-Ratio Square 0.00582416 41.92 groups Within groups 0.00166741 12 0.00013895 Total (Corr.) 0.0307882 P-Value 17 15 0.0000 Đồ án tốt nghiệp Multiple Range Tests for khoi luong hatthinghiem by nong Method: 95.0 percent LSD nong Count Mean Homogeneous Groups 0.30024 X 0.5 0.31716 XX 0.1 0.33143 X 1.0 0.33680 X 5.0 0.40305 X 2.0 0.40320 X D4 So sánh nồng độ chitosan 2,0 g/l; 5,0 g/l mẫu chitosan lên men mẫu chitosan thương phẩm lên tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, khối lượng hạt hạt đậu tương ANOVA Table for %tilenaymam2g/l by mau Source Sum of Df Mean Squares Between P-Value 1.50 0.2963 Square 32.0 16.0 Within groups 64.0 10.6667 Total (Corr.) groups 96.0 F-Ratio 16 Đồ án tốt nghiệp Multiple Range Tests for %tilenaymam2g/l by mau Method: 95.0 percent LSD mau Count Mean Homogeneous Groups 3 78.666 X 82.666 X 82.666 X ANOVA Table for %tilenaymam 5g/l by mau Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 0.60 0.5787 Square 10.6667 5.33333 53.3333 8.88889 groups Within groups Total (Corr.) 64.0 Multiple Range Tests for %tilenaymam.5g/l by mau Method: 95.0 percent LSD mau Count Mean Homogeneous Groups 81.333 X 17 Đồ án tốt nghiệp 3 82.666 X 84.0 X ANOVA Table for chieudaire2g/l by mau Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value 54.04 0.0001 Square 2.88222 1.44111 Within groups 0.16 0.0266667 Total (Corr.) groups 3.04222 Multiple Range Tests for chieudaire2g/l by mau Method: 95.0 percent LSD mau Count Mean Homogeneous Groups 5.86667 X 3 6.93333 X 7.16667 X ANOVA Table for khoilluonghat2g/l by mau Source Sum of Df Mean Squares Between 0.0083815 F-Ratio Square 0.00419075 40.15 groups Within groups 0.000626208 0.00010436 Total (Corr.) 0.00900771 P-Value 18 0.0003 Đồ án tốt nghiệp Multiple Range Tests for khoilluonghat2g/l by mauMethod: 95.0 percent LSD mau Count Mean Homogeneous Groups 0.35333 X 3 X 0.40320 2 X 0.42649 ANOVA Table for khoiluonghat 5g/l by mau Source Sum of Df Mean Squares Between F-Ratio P-Value Square 0.00629455 0.00314727 7.02 Within groups 0.00268893 0.00044815 0.0268 groups Total (Corr.) 0.00898348 Multiple Range Tests for khoiluonghat 5g/l by mauMethod: 95.0 percent LSD mau Count Mean Homogeneous Groups 0.36146 X 3 0.40305 XX 0.42526 X 19 ... cứu Ứng dụng chitosan sản xuất từ chitin thu hồi chitin – chitosan phương pháp lên men lactic với nguồn đường rỉ đường Đồ án tốt nghiệp Nhiệm vụ nghiên cứu Thực quy trình thu hồi chitin – chitosan. .. Giới thiệu nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn lactic vào lên men thu hồi chitin Lên men acid lactic phương pháp lên men sử dụng quy trình sinh học để khử khống chitin Nó thu hồi chitin cách thủy phân... chitosan lên hạt giống đậu tương hạt giống đậu phộng Phương pháp nghiên cứu a Phương pháp luận Để đạt mục đích tính ứng dụng chitosan sản xuất từ chitin thu hồi phương pháp lên men lactic, khảo