Nghiên cứu thu nhận gellan từ sphigomonas paucimobilis định hướng ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HỒNG HÀ NGHIÊN CỨU THU NHẬN GELLAN TỪ Sphigomonas paucimobilis ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HỒNG HÀ NGHIÊN CỨU THU NHẬN GELLAN TỪ Sphigomonas paucimobilis ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9420201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1.PGS.TS Nguyễn Thị Xuân Sâm 2.TS Trần Thị Mai Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Với tất chân thành biết ơn nhất, xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Xuân Sâm - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TS Trần Thị Mai - Viện Cơ điện Nông nghiệp Công nghệ Sau thu hoạch tận tình hướng dẫn, động viên tinh thần cho suốt thời gian làm luận án; cảm ơn Cô trang bị thêm cho em cách tiếp cận với phương pháp khoa học để em tự tin đường phía trước Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô thuộc Viện Công nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội truyền tải cho em thêm nhiều kiến thức chuyên môn sâu cho góp ý q báu q trình học tập hồn thiện nghiên cứu luận án Nhân dịp này, xin bày tỏ niềm tri ân tới Ban lãnh đạo Viện Cơ điện Nông nghiệp Công nghệ Sau thu hoạch, Bộ môn Nghiên cứu Công nghệ sinh học Sau thu hoạch bạn bè, đồng nghiệp, giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho yên tâm học tập nghiên cứu Lúc đây, với tư cách người con, người vợ người mẹ, muốn gửi thật nhiều lời cảm ơn sâu sắc, tình cảm u thương vơ bờ tơi đến gia đình - nơi điểm tựa tinh thần vững tiếp sức cho suốt nghiệp phấn đấu Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2018 Nguyễn Thị Hồng Hà i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Trong luận án có sử dụng phần kết đề tài ĐT.04.13/CNSHCB - Bộ Công thương đồng ý thành viên nhóm nghiên cứu Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn theo yêu cầu Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2018 T/M tập thể hướng dẫn Tác giả PGS.TS Nguyễn Thị Xuân Sâm ii Nguyễn Thị Hồng Hà MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 THÔNG TIN CHUNG VỀ GELLAN VÀ GELLAN KHỬ ACYL 1.1.1 Cấu tạo 1.1.2 Tính chất 1.1.3 Cơ chế tạo gel yếu tố ảnh hưởng tới trình tạo gel 1.1.4 Sphingomonas paucimobilis - nguồn sinh tổng hợp gellan 1.1.4.1 Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa 1.1.4.2 Cơ chế sinh tổng hợp gellan 1.1.4.2 Động học trình sinh trưởng tổng hợp gellan S paucimobilis 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THU NHẬN GELLAN VÀ GELLAN KHỬ ACYL 11 1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sinh tổng hợp gellan 11 1.2.1.1 Ảnh hưởng tuổi giống tỷ lệ giống 11 1.2.1.2 Ảnh hưởng thành phần môi trường lên men 11 1.2.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ, pH điều kiện cấp khí 14 1.2.1.4 Cải tạo chủng giống cho tăng khả sinh tổng hợp gellan 15 1.2.2 Thu hồi làm gellan từ dịch lên men 18 1.2.3 Chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl 20 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GELLAN VÀ GELLAN KHỬ ACYL 21 1.3.1 Ứng dụng tạo màng bảo quản trái 21 1.3.2 Ứng dụng chế biến thực phẩm 23 1.3.3 Ứng dụng lĩnh vực khác 25 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 26 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ TRANG THIẾT BỊ 29 2.1.1 Chủng giống, nguyên liệu chuối 29 2.1.2 Môi trường 29 2.1.3 Hóa chất 30 2.1.4 Thiết bị, dụng cụ 30 2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 31 iii 2.2.1 Xác định hàm lượng gellan gellan khử acyl 31 2.2.2 Phân tích cấu trúc gellan gellan khử acyl (phổ MNR) 32 2.2.3 Xác định khối lượng phân tử gellan 33 2.2.4 Xác định mức độ deacyl hóa (ĐĐA) gellan khử acyl 34 2.2.5 Xác định độ bền gel gellan khử acyl 35 2.2.6 Xác định khả tạo gel với ion Ca+2 Na+ 35 2.2.7 Phân tích tiêu hóa lý vi sinh gellan 35 2.2.8 Xác định mật độ tế bào vi khuẩn 36 2.2.9 Xác định hàm lượng protein 36 2.2.10 Xác định hàm lượng màu carotenoid 36 2.2.11 Phương pháp xử lí số liệu 36 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.3.1 Nhân giống điều kiện bảo quản giống 36 2.3.2 Đánh giá khả sinh tổng hợp gellan S paucimobilis GL4 36 2.3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả sinh tổng hợp gellan chủng S paucimobilis GL12 37 2.3.3.1 Ảnh hưởng nguồn nitơ 37 2.3.3.2 Ảnh hưởng việc bổ sung axit amin 37 2.3.3.3 Ảnh hưởng việc bổ sung H2O2 37 2.3.4 Tối ưu hóa mơi trường sinh tổng hợp gellan cho S paucimobilis GL12 38 2.3.5 Xác định điều kiện sinh tổng hợp gellan bình lên men 10 lít 40 2.3.5.1 Xác định tốc độ khuấy 40 2.3.5.2 Xác định thời gian thu gellan 40 2.3.6 Nghiên cứu thu hồi gellan từ dịch lên men 40 2.3.6.1 Nghiên cứu kết tủa gellan dung môi hữu 40 2.3.6.2 Loại màu khỏi kết tủa gellan 41 2.3.7 Xác định điều kiện sấy, bảo quản chế phẩm gellan dạng bột 41 2.3.7.1 Sấy đối lưu kết tủa gellan tạo chế phẩm dạng bột 41 2.3.7.2 Nghiên cứu lựa chọn bao bì 42 2.3.7.3 Xác định chế độ bảo quản 42 2.3.8 Nghiên cứu thu nhận gellan khử acyl 42 2.3.8.1 Xác định điều kiện phản ứng chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl 42 2.3.8.2 Xác định tỷ lệ dịch/ethanol cho kết tủa gellan khử acyl 43 2.3.8.3 Xác định hiệu suất sấy chế phẩm gellan khử acyl 43 2.3.8.4 Bảo quản chế phẩm gellan khử acyl 43 2.3.9 Ứng dụng chế phẩm gellan tạo màng bao bảo quản chuối …… ……… 43 2.3.9.1 Xác định công thức dung dịch tạo màng gellan 44 2.3.9.2 Xác định thông số công nghệ dung dịch tạo màng gellan 44 iv 2.3.9.3 Đánh giá hiệu bảo quản màng 47 2.3.10 Ứng dụng chế phẩm gellan khử acyl sản xuất thạch dứa 48 2.3.10.1 Xác định hàm lượng gellan khử acyl thích hợp cho tạo gel thạch 48 2.3.10.2 Đánh giá hiệu bổ sung gellan khử acyl sản xuất thạch dứa 48 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 LỰA CHỌN CHỦNG CHO KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP GELLAN CAO 50 3.1.1 Đánh giá khả sinh tổng hợp gellan chủng S paucimobilis GL4 50 3.1.2 So sánh khả sinh tổng hợp gellan chủng S paucimobilis GL4 S paucimobilis GL12 53 3.2 NGHIÊN CỨU THU NHẬN GELLAN TỪ CHỦNG S PAUCIMOBILIS GL12 54 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến khả sinh tổng hợp gellan 54 3.2.1.1 Ảnh hưởng nitơ 54 3.2.1.2 Ảnh hưởng việc bổ sung axit amin 55 3.2.1.3 Ảnh hưởng việc bổ sung H2O2 56 3.2.1.4 Xác định thời gian lên men thích hợp cho thu nhận gellan 57 3.2.2 Tối ưu hóa điều kiện lên men sinh tổng hợp gellan từ S paucimobilis GL12 58 3.2.3 Xác định điều kiện sinh tổng hợp gellan bình lên men 10 lít 61 3.2.3.1 Xác định tốc độ khuấy 61 3.2.3.2 Xác định thời gian thu hồi gellan 62 3.2.4 Nghiên cứu thu hồi gellan từ dịch lên men 63 3.2.4.1 Tiền xử lý dịch lên men ly tâm loại sinh khối 63 3.2.4.2 Nghiên cứu kết tủa gellan dung môi hữu 65 3.2.4.3 Loại màu khỏi kết tủa gellan 66 3.2.5 Sấy kết tủa gellan tạo chế phẩm dạng bột 68 3.2.6 Nghiên cứu xác định điều kiện bảo quản chế phẩm gellan 70 3.2.6.1 Nghiên cứu lựa chọn bao bì thích hợp cho chế phẩm 70 3.2.6.2 Xác định điều kiện bảo quản 72 3.2.7 Đề xuất qui trình thu nhận gellan từ S paucimobilis GL12 74 3.3 CHUYỂN HÓA GELLAN THÀNH GELLAN KHỬ ACYL 76 3.3.1 Xác định điều kiện chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl 76 3.3.1.1 Ảnh hưởng pH đến mức độ deacyl từ gellan 76 3.3.1.2 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến mức độ deacyl 78 3.3.2 Kết tủa gellan khử acyl ethanol 80 3.3.3 Sấy thu hồi chế phẩm gellan khử acyl 81 3.3.4 Bảo quản chế phẩm gellan khử acyl 82 3.3.5 Đề xuất quy trình thu nhận chế phẩm gellan khử acyl 83 3.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÁC CHẾ PHẨM 85 3.4.1 Đánh giá chất lượng chế phẩm gellan từ S paucimobilis GL12 85 3.4.1.1 Xác định cấu trúc gellan 85 v 3.4.1.2 Xác định khối lượng phân tử gellan 87 3.4.1.3 Đánh giá tiêu hóa lý, kim loại nặng vi sinh vật gellan 88 3.4.2 Đánh giá chất lượng gellan khử acyl 90 3.4.2.1 Xác định cấu trúc gellan khử acyl 90 3.4.2.2 Đánh giá tiêu hóa lý, kim loại nặng vi sinh vật gellan khử acyl90 3.5 THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM GELLAN VÀ GELLAN KHỬ ACYL 91 3.5.1 Ứng dụng chế phẩm gellan tạo màng bao bảo quản chuối 91 3.5.1.1 Xác định hàm lượng gellan thích hợp cơng thức dung dịch tạo màng 91 3.5.1.2 Xác định thông số kỹ thuật màng bao gellan lựa chọn 93 3.5.1.3 Đánh giá hiệu bảo quản chuối màng bao gellan 93 3.5.2 Ứng dụng chế phẩm gellan khử acyl sản xuất thạch dứa 97 3.5.2.1 Xác định hàm lượng gellan khử acyl thích hợp cho cơng thức thạch 97 3.5.2.2 Đánh giá tiêu cảm quan sản phẩm thạch 98 3.5.2.3 Đánh giá tiêu an toàn thực phẩm sản phẩm thạch 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 KẾT LUẬN 102 KIẾN NGHỊ 103 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 105 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký tự Chú thích ADN Axit deoxyribonucleic ADP Adenosine diphosphate AL/PE Màng nhơm PE Al-Foil Lá nhôm mỏng BOPP/PE Màng Biaxial Oriented Polypropylene PE Cp Centipoazo đơn vị tính độ nhớt CT Cơng thức ĐC Đối chứng TN Thí nghiệm HDPE Polyethylene tỷ trọng cao MDPE Polyethylene tỷ trọng trung bình NMR Cộng hưởng từ hạt nhân Ny/PE Màng nylon PE PE Polyethylene PET Polyethylene terephthalate PVDC Polyvinylidende chloride TSS Chất rắn hòa tan tổng số vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc điểm khác gellan gellan khử acyl Bảng 1.2 Ảnh hưởng chủng giống, nguồn dinh dưỡng, điều kiện nuôi cấy đến khả sinh tổng hợp gellan 17 Bảng 1.3 Đặc điểm hiệu gellan 24 Bảng 2.1 Đặc tính gellan gellan khử acyl dùng làm mẫu chuẩn 30 Bảng 2.2 Thời gian liều lượng H2O2 khảo sát 38 Bảng 2.3 Các yếu tố mức yếu tố thí nghiệm tối ưu khả sinh tổng hợp gellan từ chủng S pausimobilis GL12 38 Bảng 2.4 Ma trận thực nghiệm tối ưu khả sinh tổng hợp gellan từ chủng S pausimobilis GL12 39 Bảng 2.5 Chỉ số màu chuẩn cho chuối 44 Bảng 2.6 Tỷ lệ thành phần công thức tạo dung dịch màng gellan 44 Bảng 2.7 Các tiêu đánh giá cảm quan chuối 46 Bảng 2.8 Phiếu cho điểm phép thử cảm quan 47 Bảng 2.9 Bảng điểm cảm quan sản phẩm thạch dứa 48 Bảng 2.10 Bảng mức chất lượng sản phẩm theo tổng số điểm trung bình thành viên hội đồng cảm quan 49 Bảng 3.1 So sánh khả sinh tổng hợp gellan hai chủng S paucimobilis GL4 S paucimobilis GL12 53 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nguồn nitơ đến khả sinh tổng hợp gellan S paucimobilis GL12 54 Bảng 3.3 Ảnh hưởng axit amin đến khả sinh tổng hợp gellan 56 Bảng 3.4 Ảnh hưởng việc bổ sung H2O2 tới khả tích lũy sinh khối gellan 57 Bảng 3.5 Kết ma trận thực nghiệm tối ưu khả sinh tổng hợp gellan từ chủng S pausimobilis GL12 59 Bảng 3.6 Kết phân tích phương sai Anova mơ hình 60 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý dịch lên men đến hiệu tách gellan khỏi tế bào vi khuẩn 64 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý dịch tới khả loại protein khỏi dịch lên men 65 Bảng 3.9 Ảnh hưởng số lần kết tủa lặp lại đến hiệu suất thu hồi gellan khả loại màu 67 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hiệu suất chất lượng gellan thành phẩm 68 Bảng 3.11 Ảnh hưởng thời gian sấy đến hiệu suất thu hồi gellan 69 Bảng 3.12 Ảnh hưởng độ dày lớp vật liệu sấy đến hiệu suất thu hồi gellan 70 Bảng 3.13 Đánh giá hiệu suất thu hồi gellan từ dịch lên men chủng S paucimobilis GL12 70 viii Bảng 3.29 Chỉ tiêu ATTP tính chất cảm quan thạch Chỉ tiêu đánh giá Thời gian bảo quản (tháng) Ghi *Giới hạn cho phép Vi sinh vật Tổng số vi khuẩn hiếu khí (cfu/g) Tổng số nấm men (cfu/g) Tổng số nấm mốc (cfu/g) E coli (cfu/g) 5,1 3,7 4,3 ≤ 104 0 ≤ 10 0 ≤ 10 0 Khơng có Coliforms (cfu/g) 0 Khơng có Salmonella (cfu/g) 0 Khơng có Màu vàng tự nhiên dứa, đồng toàn khối sản phẩm Màu vàng tự nhiên dứa, đồng toàn khối sản phẩm Màu vàng tự nhiên dứa, đồng tồn khối sản phẩm Bề mặt phẳng, bóng mềm, hình khối đồng nhất, cấu trúc gel mềm, giịn, độ đơng tốt, khơng bọt Bề mặt phẳng, bóng mềm, hình khối đồng nhất, cấu trúc gel mềm, giịn, độ đơng tốt, khơng bọt Bề mặt phẳng, bóng mềm, hình khối đồng nhất, cấu trúc gel mềm, giịn, độ đơng tốt, không bọt Mùi thơm đặc trưng dứa, vị dịu, khơng có mùi vị lạ Mùi thơm đặc trưng dứa, vị dịu, khơng có mùi vị lạ Mùi thơm đặc trưng dứa, vị dịu, khơng có mùi vị lạ Chỉ tiêu cảm quan Màu Trạng thái Mùi vị 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua thời gian nghiên cứu, luận án thu kết sau: Chủng S paucimobilis GL12 cho trình sinh tổng hợp gellan điều kiện tối ưu từ qui mơ bình tam giác đạt 32,8 g/lít sau 66 lên men (glucose 3,6%, đậu tương 2,1 %, Lthreonine 0,06%, tỷ lệ giống cấp 8%, pH 30oC, tốc độ lắc 200 vòng/phút, bổ sung H2O2 (2, 2, mM) tương ứng vào thời điểm (6, 12, 18 24 giờ) Xác định điều kiện thích hợp cho trình sinh tổng hợp gellan từ chủng S paucimobilis GL12 hệ thống bình lên men 10 lít đạt 33,1g/lít sau 58 lên men (glucose 3,6%, đậu tương 2,1 %, L-threonine 0,06%, tỷ lệ giống cấp 8%, pH 30oC, tốc độ thổi khí lít/lít/phút khuấy 275 vịng/phút, bổ sung H2O2 (2, 2, mM) tương ứng vào thời điểm (6, 12, 18 24 giờ) Gellan thu nhận dạng bột từ dịch lên men S paucimobillis GL12 đạt tổng hiệu suất thu hồi 76,9% (tiền xử lý dịch lên men (95oC - 15 phút); làm nguội dịch, ly tâm thu dịch (7000 v/ph - 15 phút); Kết tủa gellan ethanol 95o(tỷ lệ dịch lên men/ethanol ½), sấy kết tủa 80oC, tốc độ thổi khí m/s 24 giờ, nghiền, thu chế phẩm dạng bột) Đã xây dựng quy trình chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl từ dịch lên men với tổng hiệu suất thu hồi đạt 76% (điều chỉnh dịch lên men tới pH 10 NaOH 2M, giữ 80oC 10 phút, hạ nhiệt trung hòa pH HCl Kết tủa gellan khử acyl ethanol 95o (tỷ lệ dịch/ethanol ½), thu tủa sấy 80oC, tốc độ thổi khí m/s, sau 24 giờ, nghiền thu chế phẩm dạng bột) Đánh giá số đặc tính chế phẩm gellan luận án làm sở cho nghiên cứu ứng dụng chế biến bảo quản thực phẩm - Gellan: có trọng lượng phân tử 1,3 x 106Da Độ nhớt dung dịch gellan 1% 25oC 2870 Cp Nhiệt độ bắt đầu tạo gel ≥ 75oC, gel mềm đàn hồi, khả tạo gel với ion Ca+2 ion Na+ 100% hạt gel tạo bền vững - Gellan khử acyl: độ deacyl 86%, độ bền gel 437 g/cm2 Nhiệt độ bắt đầu tạo gel khoảng ≥ 35oC, gel cứng giịn Bước đầu thử nghiệm thành cơng việc ứng dụng chế phẩm gellan từ chủng S paucimobilis GL12 tạo màng bao cho bảo quản chuối Dung dịch tạo màng bao (gellan 0,3%, glycerol 0,5%, axit oleic 0,2% dầu hướng dương 0,025%) có khả ngăn 102 khí giữ nước, kéo dài thời gian bảo quản chuối 18 ngày nhiệt độ 22oC, tăng gấp lần so với đối chứng; tỷ lệ hao hụt 5,34 %; độ cứng đạt 2,84 kg/cm2; độ sáng vỏ 56,22 Chuối bảo quản giữ màu vàng đẹp, vỏ bóng tươi, vị ngọt, thơm ngon Bước đầu ứng dụng chế phẩm gellan khử acyl sản xuất thạch dứa với tỷ lệ phối chế 0,6%, cải thiện độ giòn cho sản phẩm so với đối chứng dùng agar Kiến nghị - Nghiên cứu nâng cấp quy trình cơng nghệ sản xuất gellan từ chủng S.paucimobillis GL12 hệ thống bình lên men 100 lít, 1500 lít để sớm đưa sản xuất gellan qui mô công nghiệp - Mở rộng khả ứng dụng chế phẩm gellan bảo quản cắt lát gellan khử acyl chế biến thực phẩm (các dạng nước giải khát có độ pH thấp, kẹo dẻo, thạch nước ) 103 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyễn Thị Hồng Hà, Nguyễn Thị Thu Huyền, Vũ Thu Diễm, Nguyễn Thị Xuân Sâm (2017), “Tối ưu hóa điều kiện lên men gellan từ chủng S paucimobilis GL12”, Tạp chí Nơng nghiệp phát triển Nơng thơn, Số 22/2017, tr 48 - 54 Ha Thi Hong Nguyen, Huyen Ngoc Nguyen, Linh Le Khanh and Sam Thi Xuan Nguyen (2017); “Proceduce for obtaining gellan from fermentation broth with S paucimobilis GL12”, AFC Vol 2/2017, pp: 52 - 57 Nguyễn Thị Hồng Hà, Trần Thị Mai, Nguyễn Thị Xuân Sâm (2018), “Nghiên cứu tạo màng gellan ứng dụng bảo quản chuối”, Tạp chí Nơng nghiệp phát triển Nông thôn, Số 2/2018, tr.95-101 Nguyễn Thị Hồng Hà, Trần Thị Mai, Lê Khánh Linh, Nguyễn Thị Xuân Sâm (2018), “Nghiên cứu chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl”, Tạp chí khoa học cơng nghệ Việt Nam, Số 6/2018, tr 64 - 69 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Đặng Xuân Dự (2015), “Nghiên cứu cắt mạch chitosan hiệu ứng ống vận H2O2/ xạ coban – 60 để chế tạo oligochitosan”, Luận án tiến sỹ Nguyễn Duy Lâm., Phạm Cao Thăng (2011), “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết bị sản xuất chế phẩm bảo quản (chế phẩm tạo màng) dùng bảo quản số rau tươi”, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước mã số KC 07.04/06 -10 Nguyễn Lân Dũng (dịch từ tiếng Nga) (1983), “Thực tập vi sinh vật học”, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà nội Nguyễn Thị Minh Nguyệt., Nguyễn Duy Lâm., Trần Thị Mai (2017), “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano để cải tiến chế phẩm tạo màng Hydroxy-propyl-methyl-cellulose (HPMC) dùng bảo quản chuối”, Luận án tiến sỹ Nguyễn Thị Hồng Hà., Nguyễn Ngọc Huyền., Nguyễn Thị Thu Huyền., Vũ Thu Diễm., Lê Thị Trang (2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện lên men đến q trình sinh tổng hợp gơm gellan từ chủng S paucimobilis GL12”, Tạp chí Nơng nghiệp PTNT, số 2/2015, pp: 62- 67 Nguyễn Thị Hồng Hà., Nguyễn Ngọc Huyền., Nguyễn Thị Thu Huyền., Vũ Thu Diễm., Lê Thị Trang (2015), “Nghiên cứu công nghệ sản xuất gôm gellan từ vi sinh vật ứng dụng chế biến bảo quản thực phẩm”, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước mã số ĐT.04 13/CNSHCB Quy định giới hạn tối đa nhiễm sinh học hóa học thực phẩm (Ban hành kèm Quyết định số 46 /2007/QĐ-BYT ngày 19 tháng 12 năm 2007 QCVN 8-3-2012/BYT Bộ trưởng Bộ Y tế) Tài liệu tiếng anh Abid H., Khalid M Z., Shazia T., Aqdas N., Muhammad A., Rehana I., Mohammad Z (2017), “Blends and composites of exopolysaccharides; properties and Applications: A review”, International Journal of Biological Macromolecules, 94, pp: 10- 27 Atares L., & Chiralt A (2016), “Essential oils as additives in biodegradable films andcoatings for active food packaging”, Trends in Food Science &Technology, 48, pp: 51- 62 10 Amos Nussinovitch (2009), “Biopolymer Films and Composite Coatings”, Modern Biopolymer Science, pp: 295- 326 105 11 Attallah A, G., Abd-El-Aal S K., Ibrahim S A., and El-Sayd M A (2014), “Improvement the efficiency of Sphingomonas paucimobilis to produce gellan gum by genetically approach”, Journal of Sugar Beet Research, 12 Baxter A., Dillon M., Taylor K.D.A., Roberts G.A.F (1992), “Improved method for determination of the degree of N-acetylatin of chitosan”, International Journal of Biological Marcomolecules 14, pp: 166-169 13 Bajaj B.I., Parag S., Rekha S S,, and Ashok Pandey (2006), “Statistical Approach to Optimization of Fermentative Production of Gellan Gum from ATCC 31461”, Vol 102, No 3, pp: 150-156 14 Bajaj B.I., Shrikant A., Survase Parag S., and Rekha S S (2007), “Gellan Gum: Fermentative Production, Downstream Processing and Applications”, Food Technol Biotechnol, 45 (4), pp: 341- 354 15 Banik R M., and Santhiagu A (2006), “Improvement in production and quality of gellan gum by Sphingomonas paucimobilis under high dissolved oxygen tension levels”, Biotechnol Lett 28, pp:1347-1350 16 Banik R M., Santhiagu A., and Upadhyay S.N (2007), “Optimization of nutrients for gellan gum production by Sphingomonas paucimobilis ATCC-31461 in molasses based medium using response surface methodology”, Bioresource Technology 98, pp:792-797 17 Banks N H (1985), “Response of banana to Pro-long coating at different times relative to the initiation of ripening”, Scientia Horticulturae, 26, pp: 149-157 18 Batham, P., Engel, D., Osborne B.E (1987), “A dietary carcinogenicity study of gellan gum in the albino mouse”, Bio-Research Laboratories Ltd., Montreal, Canada 19 Basundhara K., Ratindra R., Upadhyay S.N (2002), “Effect of environmental factors and carbohydrate on gellan gum production”, Applied Biochemistry and Biotechnology, Vol 102, Iss, pp: 1- 20 Bradford M M (1976), “A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding”, Analytical Biochemistry 72, pp: 248 - 254 21 Correia I.S., Fialho A.M., Videira P., Marques A.R and Albano H (2002), “Extracellular polysaccharides review gellan gum biosynthesis in Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461: Genes, enzymes and exopolysaccharide production engineering”, Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 29, pp: 170-176 106 22 Dlamini A M., Peiris P S (1997), “Production of exopolysaccharide by Pseudomonas sp ATCC 31461 (P elodea) using whey as fermentation substrate”, Appl Microbiol Biotechnol, pp: 47- 52 23 Dionisio G A., Takao K., Keiko T., Natsuaki S T (2004), “Inhibitory influence of inorganic salts on banana postharvest pathogens and preliminary application to control crown rot”, J Gen Plant Pathol 70, pp: 61- 65 24 Dreveton E., Monot F., Lecourtier J., Ballerini D., and Choplin L (1996), “Influence of Fermentation Hydrodynamics on Gellan Gum Physico-Chemical Characteristics”, Journal of fermentation and bioengineerin Vol 82, No 3, pp: 272216 25 Edwin R., Morris K N., Marguerite R., (2012), “Gelation of gellan - A review”, Food Hydrocolloids, 28, pp: 373 - 411 26 Fialho A M., Maitins L O., Donval M L., Leitato J H., Ridout M.J., Jay A.J., Morris VJ., Correia I S (1999), “Structures and properties of gellan polymers produced by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461 from lactose compared with those produced from glucose and from cheese whey”, Appl EnvironMicrobiol, 65: 2485/91 27 Fialho A M., Moreira L M., Granja A T., Popescu A O., Hoffmann K., & Sá-Correia I (2008), “Occurrence, production, and applications of gellan: current state and perspectives”, Applied microbiology and biotechnology, 79(6), pp: 889- 900 28 Giavasis I., Harvey L M., McNeil B (2006), “The effect of agitation and aeration on the synthesis and molecular weight of gellan in batch cultures of Sphingomonas paucimobilis”, Enzyme and Microbial Technology, 38, pp: 101-108 29 Granja A T., Alma P., Ana R M., Isabel S C., and Arsenio M F (2007), “Biochemical characterization and phylogenetic analysis of UDP-glucose dehydrogenase from the gellan gum producer Sphingomonas elodea ATCC 31461” Applied microbiology and biotechnology, 76, 1319 - 27 30 Grau M A., Tapia M S., Rodriguez F J., Carmon A J., Martin B O (2007), “Alginate and gellan-based edible coatings as carriers of antibrowning agents applied on fresh-cut Fuji apples”, Food Hydrocolloids, 21, pp: 118-127 31 Ha Thi Hong Nguyen, Huyen Ngoc Nguyen, Huyen Thu Thi Nguyen, Diem Thu Vu, Tuan Nguyen (2013), “Screening of Sphingomonas paucimobilis strains for gellan 107 production”, International workshop on agricultural engineering and post-harvest technology for Asia sustainability, pp: 496- 505 32 Hayashi M., Takei R., Umene S., Narita K., Kato K., Kobayashi Y (2016), “Tribological analysis of the surface of food gels”, Food Hydrocolloids, 58, 343- 346 33 Horace Graham (1993), “Mg2+selectively isolates gellan gum from dairy products”, Journal of food science 58 (3), pp: 539- 543 34 Huang Y., Singh P., Tang J., Swanson B (2004), “Gelling temperatures of high acyl gellan as affected by monovalent and divalent cations with dynamic heological analysis”, Carbohydrate Polymers, 56, pp: 27- 33 35 Hyuck J., Nam-Kyu L., Myung-Kyo S., Sung-Koo K., David L K., Jin-Woo L (2003), “Production of gellan gum by Sphingomonas paucimobilis NK2000 with soybean pomace”, Biochemical Engineering Journal 16, pp: 357- 360 36 Iurciuc S A., Lungu C., Martin P., and Popa M (2015), “Gellan food applications”, Cellulose Chem Technol, 50, pp: 1-13 37 Jansson P., Lingberg B (1983), “Structural studies of gellan gum, an extracellular polysaccharide elaborated by Pseudomonas elodea”, Carbohydrate Research 124, pp: 135-139 38 Jin H., Jiang S., Xu X., Wu H., Zhu X., Ke Z., Cai J., Huang L., Xu Z (2012), “Effects of carbon/nitrogen ratio, dissolved oxygen and impeller type on gellan gum production in Sphingomonas paucimobilis”, Ann Microbiol 62, pp: 299- 305 39 José Carlos, Andrade, and Rodrigues Célia Fortuna (2015), “Gellan Gum” Encyclopedia of Biomedical Polymers and Polymeric Biomaterials 40 Kang K S., Veeder G T (1982), “Polysaccharide S-60 and bacterial fermentation process for its preparation”, US patent 43377636 41 Kang K S., Colegrave G T., Veeder G T (1982), “Deacetylated polysaccharide S60”, US Patent, 4326052 42 Kang D., Cai Z., Wei Y., Zhang H (2017), “Structure and chain conformation characteristics of high acyl gellan gum polysaccharide in DMSO with sodium nitrate” Polymers 128, pp: 147- 158 43 Khalid M Z., Shazia T., Muhammad F K (2017), “Recent trends on gellan gum blends with natural and syntheticpolymers: A review”, International Journal of Biological Macromolecules 108 44 Krochta J M., Catherine D M J (1997), “Edible film solve problems”, Food technology, 51, pp: 61-74 45 Kuo S M., Chang S J., Wang H Y., Tang S C., & Yang S W (2014), “Evaluation of the ability of xanthan gum/gellan gum/hyaluronan hydrogel membranes to prevent the adhesion of postrepaired tendons”, Carbohydrate Polymers, 114, pp 230- 237 46 Lavertu M., Xia Z., Serreqi A N., Berrada M., Rodrigues A., Wang D., Buschman M D., Gupta A (2003), “A validated 1H-NMR method for the determination of the degree of deacetylation of chitosan”, Journal of pharmaceutical and biomedical analysis 32; pp: 1149-1158 47 Lee M W., Chen H J., Tsao S W (2010), “Preparation, characterization and biological properties of gellan gum films with 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide crosslinker”, Carbohyd Polym, 82(3), pp: 920- 926 48 Liang Z., Xuechang W., Yamin C., Chaodong Q., Yi T., Xianglin T (2011), “Cloning and knockout of phytoene desaturase gene in Sphingomonas elodea ATCC 31461 for economic recovery of gellan gum”, Microbiol Biotechnol 38, pp: 1507-1513 49 Lobas D., Schumpe S., Deckwer W D (1992), “The production of gellan exopolysaccharide with Sphingomonas paucimobilis E2 (DSM6314)”, Appl Microbiol Biotechnol 37, pp: 411- 415 50 Manna B., A Gambhir and Ghosh P (1996), “Production and rheological characteristics of the microbial polysaccharide gellan”, Lett Appl Microbiol 23, pp:141-145 51 Martin Alberto Masuelli (2014), “Mark-Houwink Parameters for Aqueous-Soluble Polymers and Biopolymers at Various Temperatures”, Journal of Polymer and Biopolymer Physics Chemistry, Vol 2, No 2, pp: 37-43 52 Mao R., Tang J., Swanson B G (2000), “Texture properties of high and low acyl mixed gellan gels”, Carbohydrate Polymers 41, pp: 331- 338 53 Maria A B., Piergiorgio G., Ana M F., Stefania C., Elvira D G (2017), “Insight into halloysite nanotubes-loaded gellan gum hydrogels forsoft tissue engineering applications Maria” Carbohydrate Polymers 163, pp: 280-291 54 Marques A R., Ferreira P B., Sá-Correia I., and Fialho A M (2003), “Characterization of the ugpG gene encoding a UDP-glucose pyrophosphorylase from 109 the gellan gum producer Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461”, Molecular Genetics and Genomics, 268: 816-24 55 Martin Alberto Masuelli (2014), “Mark-Houwink Parameters for Aqueous-Soluble Polymers and Biopolymers at Various Temperratures”, Journal of polymer and Biopolymer Physics Chemistry, Vol 2, No 2, pp: 37 - 43 56 Mattia Cassanelli., Ian Norton., Tom Mills (2018), “Role of gellan gum microstructure in freeze drying and rehydration mechanisms”, Food Hydrocolloids 75, pp: 51- 61 57 Maziya-Dixon B., Dixon A G O., & Ssemakula G (2008), “Changes in total carotenoid content at different stages of traditional processing of yellow-fleshed cassava genotypes”, International Journal of Food Science &Technology, 44(12), pp: 2350- 2357 58 McHugh T H., Aujard J F., & Krochta J M (1994); “Plasticized whey protein edible films: water vapor permeability properties”, Journal of Food Science, 59; pp: 416-419 59 Moreira L.M., Hoffmann K., Albano H., Becker A., Niehaus K., Sá-Correia I (2004), “The gellan gum biosynthetic genes gelC and gelE encode two separate polypeptides homologous to the activator and the kinase domains of tyrosine autokinases”, J Mol Microbiol Biotechnol, 8, pp: 43- 57 60 Moreira M R., Tomadoni B., Martín-Belloso O., & Soliva-Fortuny R (2015), “Preservation of fresh-cut apple quality attributes by pulsed light in combination with gellan gum-based prebiotic edible coatings”, LWT- Food Science and Technology, 64 (2); pp: 1130-1137 61 Nampoothiri M K., Reeta R., and Singhania C (2003), “Fermentative production of gellan using Sphingomonas paucimobilis”, Process Biochemistry 38; pp:1513-1519 62 Nickerson M T., Paulson A T., Speer R A (2003), “Rheological properties of gellan solutions: effect of calcium ions and temperature on pre-gel formation”, Food Hydrocolloids,17, pp: 577- 83 63 Osmałek T., Froelich A., Tasarek S (2014), “Application of gellan gum in pharmacy and medicine”, Int J Pharm 15, 466 64 O’Neil M.A., Selvendran R.R., and Morris V.J (1983), “Structureof the acidic extracellular gelling polysaccharide produced by Pseudomonas elodea”, Carbohydr Res, 124, pp: 123-133 110 65 Plackett R L., Burman J P (1946), “The design of optimum multifactorial experiments” Biometrika”, 33; pp: 305-325 66 Qin C G., Huang K X., Xu H B (2002), “Isolation and characterization of a novel polysaccarit from the mucus of the loach, Misgurnus anguillicaudatus”, Carbohyd Polym 49, pp: 367- 371 67 Ronnie Y C., San D C A., Neil A M., R C., San D (2015), “Calcium stable high acyl gellan gum for enhanced colloidal stability in beverages”, United States, Pub No 0044353 68 Rojas-Graua M A., Tapiab M S., Rodrıguez F J., Carmonac A J., Martin-Belloso O (2007), “Alginate and gellan-based edible coatings as carriers of antibrowning agents applied on fresh-cut Fuji apples”, Food Hydrocolloids 21, pp:118-127 69 Silva E., Ana R M., Arsénio M F., Ana T G., and Isabel S C (2005), “Proteins encoded by Sphingomonas elodea ATCC 31461 rmlA and ugpG genes, involved in gellan gum biosynthesis, exhibit both dTDP-and UDP-glucose pyrophosphorylase activities”, Applied and environmental microbiology, 71, pp: 4703-12 70 Stevens L R., Gilmore K J., Wallace G G., & Panhuis M I H (2016)., “Tissue engineering with gellan gum”, Biomaterials Science, 4(9), pp: 1276-1290 71 Stewart I C (2006), “Tissue culture gel firmness: measurement and effects on growth”, Plant Tissue Culture Engineering, pp: 329- 337 72 Tabata Y., Ikada Y (1998), “Protein release from gelatin matrices”, Drug Delivery Rev 31; pp: 287–301 73 Takeuchi M., Hamana K., Hiraishi A., (2001), “Proposal of the genus Sphingomonas sensu stricto and three new genera, Sphingobium, Novosphingobium and Sphingopyxis,on the basis of phylogenetic and chemotaxonomic analyses” Int J Syst Evol Microbiol 51; pp:1405-1417 74 Takeuchi M., Kawai F., Shimada Y., Yokota A (1993), “Taxonomic study of polyethylene glycol-utilizing bacteria: emended description of the genus Sphingomonas and new descriptions of Sphingomonas macrogoltabidus sp nov., Sphingomonas sanguis sp nov and Sphingomonas terrae sp Nov”, Syst Appl Microbiol 16, pp 227- 238 75 Tappia M S., Rojas-Grau M A., Carmona A., Rodriguez F J., Fortuny R S., Bellose O M (2008), “Use of alginate- and gellan-based coatings for improving barrier, 111 texture and nutritional properties of fresh-cut papaya”, Food Hydrocolloids 22, pp: 1493-1503 76 Tay lor D L., Ferris C J., Maniego A R., Castignolles P., Panhuis M., & Gaborieau M (2012), “Characterization of gellan gum by capillary electrophoresis”, Australian Journal of Chemistry: an international journal for chemical science, 65 (8), pp: 11561164 77 Trezza T A., & Krochta J M (2000), “Color stability of edible coatings during prolonged storage”, Journal of Food Science, 65(1), pp: 1166- 1169 78 Xia W., Yong Y., Kainai W., Dezhong Z., Zhengting Y., Ping X (2007), “Deproteinization of gellan gum produced by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461”, Journal of Biotechnology 128, pp: 403- 407 79 Videira P A., Luísa L C., Arsénio M F., and Isabel S C (2000), “Identification of the pgmG gene, encoding a bifunctional protein with phosphoglucomutase and phosphomannomutase activities, in the gellan gum-producing strain Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461”, Applied and environmental microbiology, 66: 2252 2258 80 Wang X., Wu R., Zhang Z., Wang J., Xu H., Shen Y., & Yang L (2014), “U.S Patent No 8,864,994”, Washington, DC: U.S Patent and Trademark Office 81 Wang C., Gong Y., Lin Y., Shen J., Wang D (2008), “A novel gellan gel-based microcarrier for anchorage-dependent cell delivery”, Acta Biomaterialia 4, pp: 12261234 82 Wang X., Xu P., Yuan Y (2006), “Modeling for gellan gum production by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461 in a simplified medium” Appl Environ Microbiol; pp: 3367-3374 83 Wang S Y., Ho Y F., Chen Y P., & Chen M J (2015), “Effects of a novel encapsulating technique on the temperature tolerance and anti-colitis activity of the probioticbacterium Lactobacilluskefiranofaciens M1”, Food Microbiology, 46, pp: 494- 500 84 West T P., Strohfus B (1998), “Effect of carbon source on exopolysaccharide production by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461”, Microbiol Res:153; pp: 322-327 112 85 Wang X., Yuan Y., Wang K (2007), “De-proteinization of gellan gum produced by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461”, J Biotechnol 128, pp: 403–407 86 West T P (2002), “Isolation of a mutant strain of Pseudomonas sp ATCC 31461 exhibiting elevated polysaccharide production”, Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 29(4), pp: 185-188 87 West T P (2003), “Effect of temperature on bacterial gellan production”, World Journal of Microbiology α Biotechnology19; pp: 649 - 652 88 West T P (2005), “Improved polysaccharide production using strain improvement”, In J.-L Barredo (Ed.), Microbial processes and products; pp: 301-311 89 West T.P., Strohfus B (1998), “Short Communication Effect of carbon source on exopolysaccharide productionby Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461” Microbiol Res 153, pp: 327- 329 90 Xuechang W., Ou L., Yamin C., Liang Z., Chaodong Q., Yi T., Xianglin T (2011), “A carotenoid-free mutant strain of Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461 for the commercial production of gellan”, Carbohydrate Polymers 84; pp: 1201-1207 91 Vasiliki E., Dimitra S (2017), “Limonene encapsulation in freeze dried gellan systems”, Food Chemistry 223, pp: 72- 75 92 Yihong G., Chunming W., Ruenn C L., Kai S F., Feng Z., and Dong-an W (2009), “ An improved injectable polysaccharide hydrogel: modified gellan gum for long -term cartilage regeberationin vitro”, J.Mater Chem, 19, pp: 1968-1977 93 Yu C W., Chia H C., Yi C H., Min L T., Fwu L M (2017), “Active gellan gum/purple sweet potato composite films capable of monitoring pH variations”, Food Hydrocolloids 69, pp: 491-502 94 Zhang J., Ya-chen D., Lin-lin F., Zhi-hua J., and Qi-he C (2015), “Optimization of culture medium compositions for gellan gum production by a halobacterium Sphingomonas paucimobilis”, Carbohydrate polymers, 115; pp: 694-700 95 Zhu G., Long S., and Qunyi T (2014), “Enhanced gellan gum production by hydrogen peroxide (H2O2) induced oxidative stresses in Sphingomonas paucimobilis”, Bioprocess and biosystems engineering, 37, pp: 743- 748 113 114 ... HÀ NGHIÊN CỨU THU NHẬN GELLAN TỪ Sphigomonas paucimobilis ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM Ngành: Cơng nghệ sinh học Mã số: 9420201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG... paucimobilis định hướng ứng dụng công nghiệp thực phẩm? ?? lựa chọn khuôn khổ luận án Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng qui trình thu nhận gellan từ chủng S paucimobilis sp lựa chọn - Xây dựng qui trình thu nhận. .. tổng hợp gellan hồn thiện đánh giá đặc tính, chất lượng cho chế phẩm gellan, gellan khử acyl làm sở cho nghiên cứu ứng dụng chúng Do vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu thu nhận gellan từ Sphingomonas paucimobilis