Tên luận án:
NGHIÊN CỨU THU NHẬN GELLAN TỪ Sphingomonas paucimobilis ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
Ngành:
Công nghệ sinh học
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung vào nghiên cứu thu nhận gellan và gellan khử acyl từ chủng vi khuẩn Sphingomonas paucimobilis GL12, định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm. Gellan là một polysaccharit ngoại bào được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn hiếu khí Sphingomonas sp., có nhiều ưu điểm vượt trội như khả năng duy trì độ bền ở nhiệt độ cao (trên 90°C), ổn định trong khoảng pH rộng (3-8), tạo gel mềm, đàn hồi, và có khả năng tạo màng bao bảo quản, được ứng dụng rộng rãi trong chế biến và bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên, Việt Nam hiện chưa có cơ sở sản xuất gellan, phụ thuộc nhập khẩu với giá thành cao (20-50 usd/kg).
Mục tiêu của luận án là xây dựng quy trình thu nhận gellan và gellan khử acyl từ chủng S. paucimobilis GL12 đã được phân lập tại Việt Nam, đồng thời nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm này trong bảo quản và chế biến thực phẩm. Nội dung nghiên cứu bao gồm lựa chọn chủng có khả năng sinh tổng hợp gellan cao, tối ưu hóa điều kiện sinh tổng hợp trên bình tam giác và bình lên men 10 lít, xác định điều kiện tách chiết, thu hồi và bảo quản chế phẩm gellan dạng bột. Song song đó, luận án nghiên cứu chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl, đánh giá chất lượng hai loại chế phẩm và thử nghiệm ứng dụng chúng trong tạo màng bao bảo quản chuối và sản xuất thạch dứa.
Về mặt khoa học, luận án cung cấp tài liệu tham khảo có hệ thống về thu nhận và ứng dụng gellan hoặc các polisaccharit ngoại bào khác. Về thực tiễn, nghiên cứu đã xây dựng được quy trình công nghệ thu nhận gellan và gellan khử acyl, góp phần chủ động nguồn phụ gia thực phẩm trong nước.
Các kết quả chính bao gồm việc xác định điều kiện tối ưu cho sinh tổng hợp gellan từ S. paucimobilis GL12 trên bình lên men 10 lít, đạt 32,8 g/lít sau 58 giờ. Luận án đã xây dựng quy trình thu nhận chế phẩm gellan dạng bột với tổng hiệu suất 76,9% và quy trình chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl với tổng hiệu suất 76%, đạt độ deacyl 86%. Các đặc tính hóa lý của gellan (khối lượng phân tử 1,3 x 105 Da, độ nhớt 2870 Cp, nhiệt độ tạo gel ≥ 75°C) và gellan khử acyl (độ bền gel 437 g/cm², nhiệt độ tạo gel ≥ 35°C) đều được đánh giá, cho thấy chúng đạt các tiêu chuẩn thương mại. Đặc biệt, gellan được ứng dụng thành công trong việc tạo màng bao bảo quản chuối, kéo dài thời gian bảo quản lên 18 ngày (gấp đôi đối chứng) và giữ chất lượng quả. Gellan khử acyl cũng được ứng dụng hiệu quả trong sản xuất thạch dứa, cải thiện độ trong và độ giòn của sản phẩm.
Mục lục chi tiết:
- CHƯƠNG 1. 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 và các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tạo gel
- 1.1.4. Sphingomonas paucimobilis: giới thiệu chung về đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa, cơ chế sinh tổng hợp gellan và động học quá trình sinh trưởng và tổng hợp gellan.
- 1.2. Tình hình nghiên cứu thu nhận gellan và gellan khử acyl
- 1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp gellan
- 1.2.2. Thu hồi và làm sạch gellan từ dịch lên men
- 1.2.3. Chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl.
- 1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng gellan và gellan khử acyl
- 1.3.1. Ứng dụng trong tạo màng bảo quản trái cây
- 1.3.2. Ứng dụng trong chế biến thực phẩm
- 1.3.3. Ứng dụng trong các lĩnh vực khác.
- 1.4. Vấn đề cần nghiên cứu của luận án
- CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- 2.1. Vật liệu
- 2.2. Phương pháp phân tích
- 2.3. Phương pháp nghiên cứu
- CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
- 3.1. Lựa chọn chủng cho khả năng sinh tổng hợp gellan cao
- 3.2. Nghiên cứu thu nhận gellan từ chủng S. paucimobilis GL12
- 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng sinh tổng hợp gellan
- 3.2.1.1. Ảnh hưởng của nitơ
- 3.2.1.2. Ảnh hưởng của việc bổ sung các axit amin
- 3.2.1.3. Ảnh hưởng của việc bổ sung H2O2
- 3.2.1.4. Xác định thời gian lên men thích hợp cho thu nhận gellan
- 3.2.2. Tối ưu hóa điều kiện lên men sinh tổng hợp gellan trên bình tam giác
- 3.2.3. Xác định điều kiện sinh tổng hợp gellan trên bình lên men 10 lít
- 3.2.4. Nghiên cứu thu hồi gellan từ dịch lên men
- 3.2.4.1. Tiền xử lý dịch lên men và ly tâm loại sinh khối
- 3.2.4.2. Nghiên cứu kết tủa gellan bằng dung môi hữu cơ
- 3.2.4.3. Loại màu khỏi kết tủa gellan
- 3.2.5. Sấy kết tủa gellan tạo chế phẩm dạng bột
- 3.2.5. Nghiên cứu xác định điều kiện bảo quản chế phẩm gellan
- 3.2.7. Đề xuất quy trình thu nhận S. paucimobilis GL12
- 3.3. Chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl
- 3.3.1. Xác định điều kiện chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl
- 3.3.1.1. Ảnh hưởng của pH đến mức độ deacyl từ gellan
- 3.3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến mức độ deacyl
- 3.3.2. Kết tủa gellan khử acyl bằng ethanol
- 3.3.3. Sấy thu hồi chế phẩm gellan khử acyl
- 3.4. Đánh giá chất lượng thuộc tính chế phẩm
- 3.4.1. Đánh giá chất lượng gellan
- 3.4.1.1. Xác định cấu trúc gellan của chủng S. paucimobilis GL12
- 3.4.1.2. Xác định khối lượng phân tử gellan
- 3.4.1.3. Đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng và vi sinh vật của gellan
- 3.4.2. Đánh giá chất lượng gellan khử acyl
- 3.4.2.1. Xác định cấu trúc gellan khử acyl
- 3.4.2.2. Đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng và vi sinh vật của gellan khử acyl
- 3.5. Thử nghiệm ứng dụng chế phẩm gellan và gellan khử acyl
- 3.5.1. Ứng dụng chế phẩm gellan trong tạo màng bao bảo quản chuối
- 3.5.2. Ứng dụng gellan khử acyl trong sản xuất thạch dứa
- KẾT LUẬN
- KIẾN NGHỊ
- CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN