4.1. Kết luận
1. Đã phân lập đƣợc 7 chủng A. niger và từ 37 chủng tuyển chọn đƣợc A. niger
CNTP 5037, tạo đƣợc chủng đột biến A. niger UV06-12-23 bằng UV có khả năng sinh tổng hợp endopolygalacturonase cao (60,82 U/g).
2. Tìm đƣợc điều kiện lên men rắn thích hợp để A. niger UV06-12-23 sinh tổng hợp endopolygalacturonase cao (73,15 U/g tại 31oC, pectin 12,5%, độ ẩm 64,5%, 72 giờ); đã tách tinh sạch, xác định đƣợc đặc tính xúc tác của endopolygalacturonase: bền ở pH 3 - 5, 30 - 50ºC và pH tối ƣu 4,5, nhiệt độ tối ƣu 50oC; Km = 4,94 (mg/ml), Vmax = 1,46 (µmol/phút).
3. Xây dựng đƣợc quy trình thu nhận pectin từ vỏ chanh leo: Vỏ chanh leo đƣợc xử lý (cắt, chần acid citric 3%, nghiền) rồi chiết pectin (pH 2, 100oC, 10 phút) và thu dịch bằng vải lọc, cô đặc chân không (ở 50oC, đến 25oBx) sau đó kết tủa pectin bằng (ethanol 0oC, tỷ lệ 3:1) và sấy ở 50oC, đóng gói tạo pectin thành phẩm.
4. Đã xác định đƣợc điều kiện tối ƣu để chuyển hóa pectin từ vỏ chanh leo tạo POS (pectin 3%, tỷ lệ enzyme/cơ chất 44 U/g, pH 4, 53oC, khuấy 270 vòng/phút, 4 giờ), hiệu suất thủy phân 80%, phổ sản phẩm POS chứa chủ yếu digalacturonic acid và trigalacturonic acid.
5. Xây dựng đƣợc quy trình thu hồi POS từ dịch thủy phân giới hạn pectin và hoàn thiện tạo chế phẩm POS thô và tinh sạch:
+ Chế phẩm POS thô (POS 55%): Thủy phân Pectin vỏ chanh leo (3%, endopolygalacturonase 44 U/g, pH 4, 53oC, 270 v/p, 4 giờ) rồi sấy phun (trộn maltodextrin 12oBx, tvào170oC, tra80oC).
+ Chế phẩm POS tinh sạch: Thủy phân Pectin vỏ chanh leo (3%, endopolygalacturonase 44 U/g, pH 4, 53oC, 270 v/p, 4 giờ), lọc dòng ngang (10 kDa và 1 kDa) sau đó lọc gel (ToyopearGigaCapQ650M).
6. Chế phẩm POS bột đƣợc đánh giá có khả năng tăng sinh các vi khuẩn có lợi (Lactobacillus 137,41 - 193,37%) và giảm các vi khuẩn có hại trong cơ thể chủ (E. coli
68,59%, S. typhi 87,26%, S. aureus 88,08%), đảm bảo các chỉ tiêu an toàn vệ sinh thực phẩm.
7. Bƣớc đầu ứng dụng chế phẩm POS bột sản xuất bánh quy xốp chức năng, bánh vẫn giữ đƣợc các tính chất cảm quan đặc trƣng về mùi vị và cấu trúc.
3.4. Kiến nghị
- Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất POS từ pectin vỏ chanh leo trên quy mô công nghiệp
- Cần nghiên cứu thử nghiệm hiệu quả của sản phẩm POS vào sản xuất sản phẩm thực phẩm chức năng khác có sử dụng POS làm cơ sở phát triển các dự án sản xuất POS ở quy mô lớn.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌN ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. Vũ Kim Dung, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Trà My, Lê Thị Huyền, Nguyễn Thị Xuân Sâm (2013). Phân lập, tuyển chọn các chủng Aspergillus niger sinh Endo polygalacturonase cao cho mục tiêu sản xuất Pectic oligosacharide (POS). Báo cáo khoa học Hội nghị khoa học công nghệ sinh học toàn quốc 2013. Tập 1, tr. 313 – 317.
2. Vũ Kim Dung, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Xuân Sâm (2014). Tối ƣu hóa điều kiện lên men rắn sinh tổng hợp polygalacturonase của Aspergillus niger CNTP 5037. Tạp chí Nông nghiệp & phát triển nông thôn. Số tháng 11, tr. 160 - 164.
3. Vũ Kim Dung, Nguyễn Thị Kim Dung, Nguyễn Hồng Ly, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Xuân Sâm (2014). Nghiên cứu điều kiện thủy phân giới hạn pectin chanh leo tạo pectic oligosaccharide (POS) bằng enzym. Tạp chí Khoa học và công nghệ, Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam. Tập 52, số 5B, tr. 583 – 589.
4. Nguyễn Thị Xuân Sâm, Vũ Kim Dung, Nguyễn Thị Kim Dung, Đặng Thị Thu (2014). Đánh giá hoạt tính prebiotic của pectic-oligosaccharide (POS) thu từ pectin vỏ chanh leo. Tạp chí Khoa học và công nghệ, Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam. Tập 52, số 5C, tr. 179 – 184.
5. Vũ Kim Dung, Nguyễn Thị Xuân Sâm, Nguyễn Thị Thu Hƣơng, Đặng Thị Thu (2015). Tối ƣu hóa điều kiện thủy phân giới hạn pectin vỏ chanh leo tạo pectic oligosaccharide (POS). Tạp chí sinh học, Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam. Tập 37, số 1se, tr. 99 – 104.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Đặng Thị Thu, Đỗ Biên Cƣơng (2008). Báo cáo khoa học tổng kết đề tài ĐL 16/2006-03: Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm mannooligosaccharide, ứng dụng tạo thực phẩm chức năng. Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội.
2. Đỗ Biên Cƣơng, Lê Thị Huyền, Đặng Thị Thu, Hoàng Thị Loan, Vũ Kim Dung (2012). Thu nhận và khảo sát hoạt tính sinh học của mannoooligosaccharit cao độ từ bã cơm dừa. Tạp chí khoa học và công nghệ các trư ng đại học 89, pp. 130 - 134.
3. Hiệp hội thực phẩm chức năng Việt Nam (2013). Chiến lƣợc thực phẩm chức năng Việt Nam giai đoạn 2012 - 2020 và tầm nhìn 2030. Quyết định số: 468/QĐ-VAFF ngày 21/06/2013.
4. Lê Thị Hồng Ánh (2013). Nghiên cứu chuyển hóa saccharose thành fructooligosaachrides (FOS) và tinh sạch FOS bằng phƣơng pháp lọc nano. Lu n án Tiến sĩ kỹ thu t, Trư ng đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh.
5. Nguyễn Thị Vân Anh (2014). Nghiên cứu ứng dụng endo-xylanase để sản xuất arabinoxylan từ cám gạo làm thực phẩm chức năng. Đ .02.11/CNSHCB.
6. Trịnh Thị Kim Vân, Nguyễn Thị Hoài Trâm, Đỗ Thanh Huyền, Đoàn Thanh Hƣơng (2009). Nghiên cứu các điều kiện công nghệ để chuyển hóa xylan trong lõi ngô tạo đƣờng xylooligosaccharide (XOS). Báo cáo Khoa học Hội nghị Công nghệ Sinh học Toàn quốc. Nhà xuất bản đại học Thái Nguyên, pp. 738 - 742.
7. Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An (2015). Quyết định về việc quy hoạch phát triển vùng chanh leo nguyên liệu. Số 3041/QĐ-UBND.
Tài liệu tiếng Anh
8. Abbasi H., Fazaelipoor M.H. (2010). Continuous production of Polygalacturonase (PGases) using Aspergillus niger in a surface culture bioreactor and modeling the process. Biotechnology and Bioprocess Engineering 15, pp. 308 - 313.
9. Abbasi H., Mortazavipoor S.R., Setudeh M. (2011). Polygalacturonase (PG) production by fungal strains using agro-industrial bioproduct in solid state fermentation.
Chemical Engineering Research Bulletin 15, pp. 1 - 5.
10. Adriano G.C., Rafael S.C., Eduardo H.M.W., Amir M.M., Daniel G., Jos´e A.F.F., Helena M.A.B. (2010). Sensory analysis: Relevance for prebiotic, probiotic, and
synbiotic product development. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety
9.
11. Ahmed R.A., Rashad R.A., Saleh A.M. (2012). Characterization of polygalacturonases from fruit spoilage Fusarium oxysporum and Aspergillus tubingensis.
African Journal of Biotechnology 11(34), pp. 8527 - 8536.
12. Akbar S., Gyana R., Khanam R. (2012). Multistep mutagenic strain improvement in Aspergillus carbonarius to enhance pectinase production potential.
International Journal of Applied Biology and Pharmaceutical Technology 4(2), pp. 92 - 98. 13. Akhter N., Morshed M.A., Uddin A., Begum F., Sultan T., Azad K.A. (2011). Producrion of pectinase by Aspergillus niger cultured in solid state media. International Journal of Biosciences 1(1), pp. 33 - 42.
14. Antier P., Minjares A., Roussos S., Viniegra-González G. (1993). New approach for selecting pectinase producing mutants of Aspergillus niger well adapted to solid-state fermentation. Biotechnology Advances 11, pp. 429 – 440.
15. Bako K.B., Eszterle M., Kiss K., Nemestothy N., Gubicza L. (2007). Hydrolysis of pectin by Aspergillus niger polygalacturonase in a membrane bioreactor.
Journal of Food Engineering 78, pp. 438 - 442.
16. 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.
17. Brindha S., Maragathavalli S., Gangwar S. K., Annadurai B. (2012). Isolation and purification of endo polygalacturonase produced by Alternaria cepulae. International Journal of Advanced Biological Research 2(3), pp. 436 - 440.
18. Buga M.L., Ibrahim S., Nok A.J. (2010). Partially purified polygalacturonase from Aspergillus niger (SA6). African journal of biotechnology 9(52), pp. 8944 - 8954.
19. Bussink H.J.D., Brouwer K.B., Graaff L.H., Kester H.C.M,Visser J. (1991). Identification and characteriation of a second polygalacturonase gene of Aspergillus niger.
Current Genetics 20, pp. 301 - 307.
20. Bussink H.J.D., Buxton F.P., Fraaye B.A., Graaff L.H., Visser J. (1992). The polygalacturonase of Aspergillus niger are encoded. European Journal of Biochemistry
21. Bussink H.J.D., Kester H.C.M., Visser J. (1990). Molecular cloning, nucleotide sequence and expression of gene encoding prepro-polygalacturonase II of Aspergillus niger. FEMS Microbiology Letters 273, pp. 127 - 130.
22. Canadian Intellectual Property Office (2002). Method for producing pectin hydrolysis products. CA 2 428 473.
23. Cao J.W., Sun W.H., Pan Y.,Chen S.Y. (2000). High-producers of polygalacturonase selected from mutants resistant to rifampin in alkalophilic Bacillus sp. NTT33. Enzyme and Microbial Technology 27, pp. 545 – 548.
24. Chaudhri A., Suneetha V. (2012). Microbially derived Pectinase: A review.
IOSR Journal of Pharmacy and Biological Sciences 2(2), pp. 1-5.
25. Chen J., Liang R., Wei Liu, Li. T., Liu C., Wu S., Wang Z. (2013). Pectic- oligosaccharides prepared by dynamic high-pressure microfluidization and their in vitro fermentation properties. Carbohydrate Polymers 91(1), pp. 175 - 182
26. Combo A.M.M., Aguedo M., Goffin D., Wathelet B., Paquot M. (2012). Enzymatic production of pectic oligosaccharides from polygalacturonic acid with commercial pectinase preparations. Food and Bioproducts Processing 90, pp. 588–596.
27. Combo A.M.M., Aguedo M., Paquot M. (2011). Pectic oligosaccharides: production and potential applications. Biotechnology, Agronomy, Society and Environment
15(1), pp. 153-164.
28. Combo A.M.M., Aguedo M., Quiévyb N., Danthinec S., Goffina D., Jacquet N., Blecker C., Devauxb J., Paquot M. (2013). Characterization of sugar beet pectic-derived oligosaccharides obtained by enzymatic hydrolysis. International Journal of Biological Macromolecules 52, pp. 148-156.
29. Concha J., Zúñiga M.E. (2012). Enzymatic depolymerization of sugar beet pulp: Production and characterization of pectin and pectic-oligosaccharides as a potential source for functional carbohydrates. Chemical Engineering Journal 192, pp. 29 - 36.
30. Demir H., Gogus N., Tari C., Heerd D., Lahore M.F. (2012). Optimazation of the process parameters for the utilization of orange peel to produce polygalacturonase by solid - state fermentation from an Aspergillus sojae mutant strain. Turkish Journal of Biology 36, pp. 394 - 404.
31. Deshmukh N., Talkal R., Jha K., Singh P.G., Prajapati D.C. (2012). Production, purification, characterization and comparision of polygalacturonase from various strains of
32. Diba K., Kordbacheh P., Mirhendi S.H., Rezaie S., Mahmoudi M. (2007). Identification of Aspergillus species using morphological characteristics. Pakistan Journal of Medical Sciences 23(6), pp. 867 - 872.
33. Dongwski G., Lorenz A., Proll J. (2002). The degree of methylation influences the degradation of pectin in the intestinal tract of rats and in vitro. Journal of Nutrition 132, pp. 1935 - 1944.
34. Ducasse M.A., Williams P., Meudec E., Cheynier V., Doco T. (2010). Isolation of Carignan and Merlot red wine oligosaccharides and their characterization by ESI-MS.
Carbohydrate Polymers 79(3), pp. 747 – 754.
35. Esquivel J.C.C., Voget C.E. (2004). Purification and partial characterization of an acidic polygalacturonase from Aspergillus kawachii. Journal of Biotechnology 110, pp. 21 - 28.
36. Fanaro S., Jelinek J., Stahl B., Boehm G., Kock R., Vigi V. (2005). Acidic oligosaccharides from pectin hydrolysate as new component for infant formulae: effect on intestinal flora, stool characteristics, and pH. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition 41(2), pp. 186 - 190.
37. Favela-Torres E., Volke-Sepúlveda T., Viniegra-González G. (2006). Production of hydrolytic depolymerising pectinases. Food Technology and Biotechnology
44(2), pp. 221 – 227.
38. Fawzi E.M., Hamdy H.S. (2011). Improvement of carboxymethyl cellulase production from Chaetomium cellulolyticum NRRL 18756 by mutation and optimization of solid state fermentation. Bangladesh Journal of Botany 40(2), pp. 139 - 147.
39. Fontana R.C., Salvador S.,Silveira M.M. (2005). Influence of pectin and glucose on growth and polygalacturonase production by Aspergillus niger in solid-state cultivation. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 32pp. 371 – 377.
40. Gadre R.V., Driessche G.V., Beeumen J.V. (2003). Purification, characterization and mode of action of an endo – polygalacturonase from the psychrophilic fungus Mucor flavus. Enzyme and Microbial Technology 32, pp. 321 – 330.
41. Gattas E.A.L., Bueno M.R., Ribeiro M.H.L. (2009). Stimulation of polygalacturonase production in an immobilized system by Aspergillus sp.: effect of pectin and glucose. European Food Research and Technology 229, pp. 923 - 928.
42. Gibson G.R., Probert H.M., Loo J.V., Rastall R.A., Roberfroid M.B. (2004). Dietary modulation of the human colonic microbiota: updating the concept of prebiotics.
Nutrition Research Reviews 17, pp. 259 – 275.
43. Gomez B., Yanez R., Parajo J.C, Alonso J.L (2014). Production of pectin- derived oligosaccharides from lemon peels by extraction, enzymatic hydrolysis and membrane filtration. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, pp. 1 - 14.
44. Gullon B., Gomez B., Martınez-Sabajanes M., Yanez R., Parajo J.C, Alonso J.L (2013). Pectic oligosaccharides: Manufacture and functional properties. Trends in Food Science & Technology 30, pp. 153 - 161.
45. Hadj-Taieb N., Ayadi M., Trigui S., Bouabdallah F., Gar-gouri A. (2002). Hyperproduction of pectinase activities by a fully constitutive mutant (CT1) of Penicillium occitanis. Enzyme and Microbial Technology 30, pp. 662 – 666.
46. Hannan A., Bajwa R., Latif Z. (2009). Status of Aspergillus niger strains for pectinases production potential. Pakistan Journal of Phytopathology 21(1), pp. 77 - 82.
47. Hendges D.H., Montanari Q., Malvessi E., Silveira M.M. (2011). Production and characterization of endo-polygalacturonase from Aspergillus niger in solid-state fermentation in double-surface bioreactor. Brazilian Archives of Biology and Technology
54(2), pp. 253 - 258.
48. Holck J., Hjerno K., Lorentzen A., Vigsnæs L.K., Hemmingsen L., Licht T.R., Mikkelsen J.D., Meyer A.S. (2011). Tailored enzymatic production of oligosaccharides from sugar beet pectin and evidence of differential effects of a single DP chain length difference on human faecal microbiota composition after in vitro fermentation. Process Biochemistry 46, pp. 1039 – 1049.
49. Hopkins M.J., Cummings J.H., MacFarlane G.T. (1998). Inter-species differences in maximum specific growth rates and cell yields of bifidobacteria cultured on oligosaccharides and other simpl carbohydrate souces. Journal of Applied Microbiology 85, pp. 381 - 386.
50. Hopwood D.A., Bibb M.J., Chater K.F. (1985). Genetic manipulation of
Streptomyces - a laboratory manual. The John Innes Foundation, Norwick.
51. Hotchkiss A.T., Manderson K., Olano-Martin E., Grace W.E, Gibson G.R, Rastall R.A (2004). Orange peel pectic oligosaccharide prebiotics with food and feed applications. Agricultural Research Service, http://www.ars.usda. gov.
52. Hu B., Gong Q., Wang Y., Ma Y., Li J., Yu W. (2006). Prebiotic effects of neoagaro-oligosaccharides prepared by enzymatic hydrolysis of agarose. Anaerobe 12, pp. 260 - 266.
53. Huebner J., Wehling R.L., Hutkins R.W. (2007). Functional activity of commercial prebiotics. International Dairy Journal 17(7), pp. 770 - 775.
54. Iwasaki K., Matsubara Y. (2000). Purification of pectate oligosaccharides showing root-growth-promoting activity in lettuce using ultrafiltration and nanofiltration membranes. Journal of Bioscience and Bioengineering 89(5), pp. 495 - 497.
55. Jain S., Parriche M., Durand H., Tiraby G. (1990). Production of polysaccharidases by a cellulase, pectinase hyperproducing mutant (Po16) of Penicillium occitanis. Enzyme and Microbial Technology 12, pp. 691 – 696.
56. Jayani R.S., Saxena S., Gupta R. (2005). Microbial pectinolytic enzymes: A review. Process Biochemistry 40, pp. 2931 – 2944.
57. Juwon A.D., Akinyosoye F.A, Kayode O.A (2012). Purification, charaterization and application of polygalacturonase from Aspergillus niger CSTRF. Malaysian journal of microbiology 8(3), pp. 175 - 183.
58. Keawyok K., Youravong W., Wichienchot S. (2014). Feasibility of pectic oligosaccharide production of pectin extracted from dragon fruit peel. http://www.ipeyala.ac.th/ipeyala/witjai/pdf/Feasibility-kritsada.pdf.
59. Kiran R.R.S., Konduri R., Rao G.H., Madhu G.M. (2010). Statistical optimization of endopolygalacturonase production by overproducing mutants of
Aspergillus niger in solid state fermentation. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 2(2), pp. 154 - 157.
60. Kiss K., Nemestothy N., Gubicza L., Belafi-Bak K. (2009). Vacuum assisted membrane bioreactor for enzymatic hydrolysis of pectin from various agro-wastes.
Desalination 241, pp. 29 - 33.
61. Kliemann E., Simas K.N., Amante E.R., Prudencio E.S., Teofilo R.F., Ferreira M.M.C. (2009). Optimisation of pectin acid extraction from passion fruit peel (Passiflora edulis flavicarpa) using response surface methodology. International journal of Food Science and Technology 44, pp. 476 - 483.
62. Kulkarni S.G., Vijayanand P. (2010). Effect of extraction conditions on the quality characteristics of pectin from pasion fruit peel (Passiflora edulis f.flavicarpa L.).
63. Kusuma M.P., Reddy D.S.R. (2014). Purification and characterization of polygalacturonase using isolated Bacillus subtilis C4. Research Journal of Microbiology
9(2), pp. 95 - 103.
64. Laemmli U.K. (1970). Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of Bacteriophage T4. Nature 227(5259), pp. 680 - 685.
65. Laere V., Hartemink R., Bosveld M. (2000). Fermentation ofplant cell wall derived polysaccharides and their correspondingoligosaccharides by intestinal bacteria. Journal of Agricultural and Food Chemistry 48, pp. 1644 - 1652.
66. Lama-Munoz A., Rodriguez-Gutierrez G., Rubio-Senent F. (2012). Production, characterization and isolation of neutral and pectic oligosaccharides with low molecular weights from olive by-products thermally treated. Food Hydrocolloids 28, pp. 92-104.
67. Li S., Li T., Jia Y., Zhu R., Wang N., Jin S., Guo M. (2011). Fractionation and structural characterization of haw pectin oligosaccharides. European Food Research and Technology 233, pp. 731 - 734.
68. Li S., Li T., Zhu R., Wang N., Song Y., Wang S., Guo M. (2013). Antibacterial action of haw pectic oligosaccharides. International Journal of Food Properties 16, pp. 706 - 712.
69. Li T., Li S., Du L., Wang N., Guo M., Zhang J. (2010). Effects of haw pectic oligosaccharide on lipid metabolism and oxidative stress in experimental hyperlipidemia