Nghiên cứu xây dựng công nghệ sản xuất các loại đường chức năng dùng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ thuật

VCNTP

B.KH&CN

B.KH&CN

VCNTP

B.KH&CN

VCNTP

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ

ViÖn C«ng nghiÖp thùc phÈm

301 NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt

®Ò tµi kh&CN cÊp nhµ n−íc

M· sè KC 04.28

Nghiªn cøu x©y dùng c«ng nghÖ s¶n xuÊt

c¸c lo¹i ®−êng chøc n¨ng dïng trong c«ng

nghiÖp thùc phÈm, d−îc phÈm vµ mü phÈm

M∙ sè: KC-04-28

Chñ nhiÖm ®Ò tµi cÊp nhµ n−íc: TS. NguyÔn ThÞ Minh H¹nh

C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi: ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

5787

09/5/2006

Hµ Néi, 2006

B¶n quyÒn:

§¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn ViÖn tr−ëng

ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm, trõ trong tr−êng hîp sö dông víi môc ®Ých

nghiªn cøu.

1

VCNTP

B.KH&CN

B.KH&CN

VCNTP

B.KH&CN

VCNTP

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ

ViÖn C«ng nghiÖp thùc phÈm

301 NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt

®Ò tµi kh&CN cÊp nhµ n−íc

M· sè KC 04.28

Nghiªn cøu x©y dùng c«ng nghÖ s¶n xuÊt

c¸c lo¹i ®−êng chøc n¨ng dïng trong c«ng

nghiÖp thùc phÈm, d−îc phÈm vµ mü phÈm

M∙ sè: KC-04-28

Chñ nhiÖm ®Ò tµi cÊp nhµ n−íc: TS. NguyÔn ThÞ Minh H¹nh

C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi: ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

Hµ Néi, 2006

B¶n quyÒn:

§¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn ViÖn tr−ëng

ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm, trõ trong tr−êng hîp sö dông víi môc ®Ých

nghiªn cøu.

2

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ

ViÖn C«ng nghiÖp thùc phÈm

301 NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt

§Ò tµi cÊp nhµ n−íc:

Nghiªn cøu x©y dùng c«ng nghÖ s¶n xuÊt

c¸c lo¹i ®−êng chøc n¨ng dïng trong

c«ng nghiÖp thùc phÈm, d−îc phÈm vµ mü phÈm.

M∙ sè: KC-04-28

Chñ nhiÖm ®Ò tµi cÊp nhµ n−íc: TS. NguyÔn ThÞ Minh H¹nh

C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi: ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

Hµ Néi, 2006

Tµi liÖu nµy ®−îc chuÈn bÞ trªn c¬ së kÕt qu¶ thùc hiÖn ®Ò tµi cÊp Nhµ n−íc,

M∙ sè: KC 04 – 28

3

Bµi tãm t¾t

Môc tiªu cña ®Ò tµi: “Nghiªn cøu x©y dùng c«ng nghÖ s¶n xuÊt c¸c lo¹i ®−êng chøc

n¨ng dïng trong c«ng nghiÖp thùc phÈm, d−îc phÈm vµ mü phÈm” lµ : X©y dùng ®−îc

quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt vµ tinh chÕ maltooligosacarit, xylitol, β-glucan tõ s¶n phÈm vµ

phô phÈm n«ng nghiÖp trªn c¬ së ¸p dông c«ng nghÖ enzim vµ c«ng nghÖ vi sinh

Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu: §Ò tµi sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n lËp gièng, tuyÓn chän

gièng truyÒn thèng vµ hiÖn ®¹i (sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p ®ét biÕn gen, biÕn ®æi gen... ) ®Ó

n©ng cao hiÖu suÊt lªn men, c«ng nghÖ vi sinh, c«ng nghÖ enzim ®Ó s¶n xuÊt ra s¶n phÈm

nh»m n©ng cao chÊt l−îng vµ tr¸nh « nhiÔm m«i tr−êng, h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm. C¸c ph−¬ng

ph¸p tinh s¹ch s¶n phÈm hiÖn ®¹i nh−: Trao ®æi ion, s¾c ký, läc mµng...øng dông c¸c thiÕt

bÞ hiÖn ®¹i ®Ó thu håi s¶n phÈm ®¶m b¶o ®é s¹ch vµ chÊt l−îng cña s¶n phÈm: SÊy phun, c«

®Æc ch©n kh«ng, c« ®Æc b»ng mµng, s¾c ký....Ph©n tÝch chÊt l−îng nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm

b»ng c¸c thiÕt bÞ hiÖn ®¹i: S¾c kÝ khÝ, s¾c ký láng cao ¸p, quang phæ hÊp phô nguyªn

tö...øng dông c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch sö dông chÕ phÈm sinh häc: kÝt chuÈn, c¸c chÕ

phÈm enzim ph©n tÝch, c¸c cét cè ®Þnh.... cho qu¸ tr×nh c«ng nghÖ.

KÕt qu¶ næi bËt cña ®Ò tµi:

1- Maltooligosacarit

- §· x©y dùng ®−îc quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt maltooligosacarit víi c¸c ®iÒu kiÖn

c«ng nghÖ sau:

+ Xö lý nguyªn liÖu : röa l¹i bét 3 lÇn víi tØ lÖ n−íc dïng lµ 1: 5 .

+ Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ tinh bét thµnh maltooligosacarit giµu maltotrioza: Qu¸ tr×nh dÞch

ho¸: Nång ®é tinh bét: 25%, nång ®é enzim alpha -amylaza: 0,1% so víi tinh bét, pH =

6,5- 7,0, nhiÖt ®é: 950

c, thêi gian: 30 phót. Qu¸ tr×nh ®−êng ho¸: Nång ®é dÞch thuû ph©n:

22 0 Bx, DE dÞch ho¸: 20, nång ®é enzim pullulanaza: 1%, thêi gian: 15 giê, nhiÖt ®é: 550

C,

pH = 6,5.

§· nghiªn cøu n©ng cao hµm l−îng maltotrioza trong thµnh phÇn s¶n phÈm

maltooligosacarit b»ng enzim AMT t¨ng thªm gÇn 50% so víi sö dông enzim pulullanaza

Lµm s¹ch dÞch thuû ph©n b»ng than ho¹t tÝnh: Thêi gian tÈy mµu 30 phót, nhiÖt ®é: 800

C, tû

lÖ than ho¹t tÝnh: 1,5% so víi tinh bét, nång ®é chÊt kh«: 20- 250

Bx.

§· s¶n xuÊt thö nghiÖm trªn quy m« pilot 100kg/mÎ, s¶n phÈm s¶n xuÊt ra ®¹t chÊt l−îng

DE=38,5 víi c¸c thµnh phÇn: Glucoza 7,15mg/ml, maltoza 39,52mg/ml, maltotrioza

54,5mg/ml, maltopentan 72,31mg/ml, maltohexan 47,23mg/ml, c¸c oligo kh¸c: 9,3mg/ml.

§· s¶n xuÊt thö trªn quy m« c«ng nghiÖp c«ng suÊt 2.500kg bét/mÎ t¹i C«ng ty cæ phÈm

thùc phÈm Minh d−¬ng. S¶n phÈm thu ®−îc ®em øng dông cho s¶n xuÊt b¸nh kem t¹i C«ng

ty b¸nh kÑo H¶i hµ, s¶n xuÊt ®å uèng s÷a ng«, kem, bét cacao hoµ tan t¹i ViÖn c¬ ®iÖn,

C«ng ty kem B¨ng Kú L©n, C«ng ty ChÕ biÕn ca phª cacao Hoµng Anh ®¹t kÕt qu¶ tèt, thay

thÕ ®−îc ®−êng kÝnh, gi÷ ®−îc mµu t−¬i cña s¶n phÈm, ®é æn ®Þnh (kh¶ n¨ng ®Þnh h×nh, ®é

huyÒn phï…) tèt h¬n dïng ®−êng kÝnh.

2- β- glucan

- §· ph©n lËp vµ chän ®−îc m«i tr−êng thÝch hîp cho sù ph¸t triÓn cña c¸c chñng nÊm

men, t¹o ®−îc chñng S.cerevisiae ®ét biÕn tõ chñng hoang d¹i ph©n lËp ®−îc tõ b· men

bia. §· x©y dùng c«ng nghÖ t¸ch chiÕt β-glucan tõ thµnh tÕ bµo nÊm men S.cerevisiae:

S¶n phÈm β- glucan tõ chñng nÊm men S.cerevisiae 1 cã mét lo¹i m¹ch 1,6 β-glucan, tõ

4

chñng nÊm men S.cerevisiae 3 cã hai lo¹i m¹ch 1,6 β-glucan vµ 1,3 β-glucan, tõ chñng

S.cerevisiae 1 cã trªn 80% hexoza vµ 0,99% protein, tõ chñng S.cerevisiae 2 vµ

S.cerevisiae 3 cã hµm l−îng protein kho¶ng 1,2% vµ h¬n 50% hexoza.

- ChÕ phÈm cã t¸c dông phôc håi sè l−îng tÕ bµo b¹ch cÇu m¸u ngo¹i vi vµ kh¶ n¨ng thùc

bµo cña ®¹i thùc bµo æ bông cña ®éng vËt g©y suy gi¶m miÔn dÞch thùc nghiÖm b»ng

chiÕu x¹. ChÕ phÈm β-glucan tõ chñng S.cerevisiae 1 cã t¸c dông tèt ®èi víi hÖ thèng

miÔn dÞch kh«ng ®Æc hiÖu ë nång ®é nghiªn cøu.

§· ký ®−îc mét hîp ®ång hîp t¸c s¶n xuÊt chÕ phÈm β– glucan phôc vô cho y d−îc víi

qu©n y viÖn 103 vµ mét hîp ®ång hîp t¸c nghiªn cøu vµ chuyÓn giao c«ng nghÖ víi trung

t©m hãa d−îc

3-Xylitol

- §· tuyÓn chän ®−îc 9 chñng cã hiÖu suÊt chuyÓn hãa lín h¬n 45%, hiÖu suÊt cao nhÊt

®¹t ®−îc lµ 70,1%. §Þnh tªn c¸c chñng b»ng ph−¬ng ph¸p ®äc tr×nh tù vïng D1/D2 cña

ARN ribosom 26S.

- §· t×m ®−îc nguyªn liÖu thÝch hîp s¶n xuÊt xylitol lµ lâi ng« cã thµnh phÇn xyloza cao,

Ýt ¶nh h−ëng ®èi víi tÕ bµo nÊm men trong qu¸ tr×nh lªn men. §· x©y dùng quy tr×nh

thñy ph©n lâi ng«, xö lý dÞch xyloza lµm nguyªn liÖu lªn men, quy tr×nh lªn men dÞch

xyloza thµnh xylitol.

- §· tiÕn hµnh lªn men xylitol quy m« thö nghiÖm vµ quy m« lín ®Ó t¹o dÞch chøa xylitol.

HiÖu suÊt chuyÓn hãa xyloza thµnh xylitol ®¹t ®−îc lµ 70- 80%.

- §· ®−a ra quy tr×nh tinh chÕ xylitol tõ dÞch lªn men víi ®é tinh khiÕt ®¹t 98%

- §· øng dông chÕ phÈm xylitol vµo s¶n xuÊt kÑo vµ thuèc ®¸nh r¨ng cã chøa xylitol.

4 - §Ò tµi ®· t¹o ra 5 mÉu s¶n phÈm, x©y dùng ®−îc 6 quy tr×nh c«ng nghÖ, cã hå s¬ ®¨ng

ký B¶o hé s¸ng chÕ vµ gi¶i ph¸p h÷u Ých t¹i Côc Së h÷u trÝ tuÖ, ký ®−îc 2 hîp ®ång chuyÓn

giao c«ng nghÖ, ®µo t¹o ®−îc 3 th¹c sü, 4 kü s−, ®¨ng ®−îc 4 bµi b¸o t¹i héi nghÞ CNSH lÇn

thø 9 ë Indonesia. §Ò tµi ®· ®−îc nhËn cóp vµng t¹i héi chî techmart 2005

5

Danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn

Chñ nhiÖm ®Ò tµi : TS. NguyÔn ThÞ Minh H¹nh

C¸n bé tham gia nghiªn cøu chÝnh:

TT Tªn PhÇn thùc hiÖn C¬ quan

1 Ths. Ng« ThÞ V©n Maltooligosacarit ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

2 CN. NguyÔn ThÞ BÝch Liªn Maltooligosacarit ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

3 KTV. NguyÔn Thuú Linh Maltooligosacarit ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

4 Ths. §µm Lam Thanh Maltooligosacarit ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

5 TS. §ç TuyÕt Mai Maltooligosacarit ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

6 Ths. TrÇn ThÞ Ch©u Maltooligosacarit ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

7 TS. Vò Nguyªn Thµnh Xylitol ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

8 Ths. D−¬ng Anh TuÊn Xylitol ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

9 CN. §µo Anh H¶i Xylitol ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

10 Ths. NguyÔn H−¬ng Giang Xylitol ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

11 Ths. §inh ThÞ Mü H»ng Xylitol ViÖn C«ng nghiÖp Thùc phÈm

12 TS. Ph¹m ViÖt C−êng Beta-glucan ViÖn C«ng nghÖ sinh häc

13 TS. NguyÔn ThÞ Kim Cóc Beta-glucan ViÖn C«ng nghÖ sinh häc

14 CN. Ph¹m §øc ThuËn Beta-glucan ViÖn C«ng nghÖ sinh häc

15 CN. TrÇn ThÞ Thanh HuyÒn Beta-glucan ViÖn C«ng nghÖ sinh häc

16 CN. Hoµng ThÞ H−¬ng Beta-glucan ViÖn C«ng nghÖ sinh häc

6

Môc Lôc

TT Néi dung Trang

1. Më ®Çu 1

2. Tæng quan 3

2.1 §−êng chøc n¨ng: Xylitol, maltooligosacarit giµu maltotrioza,

beta-glucan

3

2.2 Nguyªn liÖu dïng cho s¶n xuÊt maltooligosacarit, xylitol, β￾glucan

8

2.2.1 Tinh bét 8

2.2.2 Enzim thuû ph©n tinh bét 13

2.2.2.1 α –amylaza 13

2.2.2.2 Enzim pullulanaza 18

2.2.3 Nguyªn liÖu dïng trong s¶n xuÊt xylitol 22

2.2.4 Nguån nguyªn liÖu chøa β- glucan 26

2.3 øng dông cña maltooligosacarit, xylitol, β- glucan 28

2.3.1 Nh÷ng øng dông cña maltooligosacarit giµu maltotrioza 28

2.3.2 øng dông cña xylitol 29

2.3.3 øng dông cña β- glucan 30

2.3.3.1 øng dông β -glucan trong thùc phÈm 30

2.3.3.2 øng dông β-glucan trong y d−îc, mü phÈm 32

2.3.3.3 øng dông β - glucan trong nu«i trång thñy s¶n 34

2.4 C«ng nghÖ s¶n xuÊt maltooligosacharit giµu maltotrioza, xylitol, β￾glucan trªn thÕ giíi

36

2.5 T×nh h×nh s¶n xuÊt vµ tiªu thô maltooligosacarit, xylitol, β- glucan

trªn thÕ giíi vµ trong n−íc

45

3. Nguyªn liÖu vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 53

3.1 Nguyªn vËt liÖu 53

7

3.2 C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 54

3.2.1 Ph−¬ng ph¸p vi sinh

3.2.2 Ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ 57

3.2.3 Ph−¬ng ph¸p hãa häc, hãa lý, ho¸ sinh, hãa ph©n tÝch 58

3.2.4 Ph−¬ng ph¸p kü thuËt gen 67

4 KÕt qu¶ nghiªn cøu vµ th¶o luËn 65

4.1 Nghiªn cøu c«ng nghÖ s¶n xuÊt maltooligosacarit b»ng ph−¬ng

ph¸p enzim

65

4.1.1 Nghiªn cøu lùa chän ph−¬ng ph¸p xö lý nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh

ph©n c¾t m¹ch

65

4.1.2 Nghiªn cøu lùa chän enzim cho qu¸ tr×nh ph©n m¹ch tinh bét t¹o

maltooligosacarit giµu maltotrioza

65

4.1.3 Nghiªn cøu c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ cho qu¸ tr×nh thñy ph©n tinh

bét b»ng enzim alpha- amylaza

67

4.1.3.1 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh nång ®é tinh bét thÝch hîp. 68

4.1.3.2 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh pH thÝch hîp cho qu¸ tr×nh dÞch hãa 70

4.1.3.3 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh nhiÖt ®é tèi −u cho qu¸ tr×nh dÞch hãa 71

4.1.3.4 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh nång ®é enzim alpha - amylaza trong qu¸

tr×nh dÞch hãa

72

4.1.3.5 Nghiªn cø u ¶nh h−ëng cña thêi gian trong qu¸ tr×nh dÞch hãa 74

4.1.4 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn thÝch hîp cho qu¸ tr×nh ®−êng

hãa.

75

4.1.4.1 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh nång ®é c¬ chÊt thÝch hîp cho qu¸ tr×nh

®−êng ho¸

75

4.1.4.2 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh pH thÝch hîp qu¸ tr×nh ®−êng hãa 77

4.1.4.3 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh nhiÖt ®é ®−êng hãa thÝch hîp 78

4.1.4.4 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh nång ®é enzim pullulanaza ®Õn qu¸ tr×nh

®−êng hãa

79

4.1.4.5 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh thêi gian ®Õn qu¸ tr×nh ®−êng hãa 81

4.1.4.6 Nghiªn cøu n©ng cao hiÖu suÊt thñy ph©n tinh bét thµnh maltotrioza 84

8

4.1.5 Nghiªn cøu qu¸ tr×nh lµm s¹ch vµ thu håi s¶n phÈm 85

4.1.5.1 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh tû lÖ than ho¹t tÝnh dïng ®Ó tÈy mµu 85

4.1.5.2 Nghiªn cøu x¸c ®Þnh nång ®é dÞch phï hîp cho qu¸ tr×nh läc 86

4.1.5.3 Thu håi s¶n phÈm b»ng ph−¬ng ph¸p sÊy phun 87

4.1.6 X©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt maltooligosacarit 88

4.1.6.1 Quy tr×nh s¶n xuÊt maltooligosacarit giµu maltotrioza 88

4.1.6.2 Quy tr×nh tinh s¹ch maltooligosacarit 90

4.1.7 S¶n xuÊt thö nghiÖm trªn quy m« x−ëng thùc nghiÖm 100kg/mÎ 91

4.1.7.1 C¸c thiÕt bÞ sö dông 91

4.1.7.2 S¶n xuÊt thö nghiÖm 91

4.1.8 S¶n xuÊt thö nghiÖm trªn quy m« c«ng nghiÖp 93

4.1.8.1 C¸c thiÕt bÞ chÝnh 93

4.1.8..2 KÕt qu¶ s¶n xuÊt 96

4.1.9 øng dông trong quy m« c«ng nghiÖp 97

4.1.9.1 §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng øng dông cña s¶n phÈm maltooligosacarit trong

s¶n xuÊt b¸nh kÑo t¹i C«ng ty b¸nh kÑo H¶i hµ

97

4.1.9.2 øng dông cña s¶n phÈm maltooligosacarit trong s¶n xuÊt ®å uèng

s÷a ng«

99

4.1.9.3 øng dông cña s¶n phÈm maltooligosacarit trong s¶n xuÊt s¶n

phÈm kem t¹i Coiong ty kem B¨ng Kü L©n

100

4.1.9.4 Sö dông s¶n phÈm trong s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm cña C«ng ty

ChÕ biÕn cµ phª cacao Hoµng Anh

101

4.2 Nghiªn cøu c«ng nghÖ s¶n xuÊt chÕ phÈm β - glucan 101

4.2.1 Ph©n lËp vµ tuyÓn chän chñng Saccharomyces cerevisiae tõ b·

men bia

101

4.2.1.1 Ph©n lËp vµ tuyÓn chän 101

4.2.1.2 X¸c ®Þnh m«i tr−êng thÝch hîp cho sù ph¸t triÓn cña tÕ bµo

nÊm men

102

4.2.1.3 T×m nhiÖt ®é ph¸t triÓn thÝch hîp cho tÕ bµo nÊm men 105

4.2.2 T¹o chñng Saccharomyces cerevisiae ®ét biÕn 107

9

4.2.3 Quy tr×nh lªn men thu nhËn sinh khèi Saccharomyces cerevisiae 107

4.2.4 T¸ch vµ thu nhËn thµnh tÕ bµo Saccharomyces cerevisiae 108

4.2.5 Quy tr×nh t¸ch chitin, manoprotein khái thµnh tÕ bµo 109

4.2.6 Thu nhËn β– glucan tæng sè 110

4.2.6.1 X¸c ®Þnh hµm l−îng protein vµ hµm l−îng hexoza trong s¶n

phÈm β – glucan tõ chñng S. cerevisiae nghiªn cøu vµ tõ b·

men bia

111

4.2.6.2 X¸c ®Þnh hµm l−îng axit amin tù do trong s¶n phÈm β– glucan

t¸ch chiÕt tõ thµnh tÕ bµo cña c¸c chñng S. cerevisiae nghiªn

cøu

112

4.2.6.3 KiÓm tra cÊu tróc β- glucan b»ng ph−¬ng ph¸p céng h−ëng tõ

h¹t nh©n

113

4.2.7 Nghiªn cøu t¸c dông phôc håi ®¸p øng miÔn dÞch cña chÕ phÈm

β- – glucan trªn thùc nghiÖm

114

4.3 Nghiªn cøu c«ng nghÖ s¶n xuÊt xylitol 120

4.3.1 Nghiªn cøu c«ng nghÖ s¶n xuÊt xyloza 120

4.3.1.1 X¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn thñy ph©n nguyªn liÖu 120

4.3.1.2 Lùa chän nguyªn liÖu thñy ph©n 122

4.3.1.3 Thñy ph©n nguyªn liÖu ®Ó thu håi xyloza 123

4.3.1.4 Nghiªn cøu c«ng nghÖ lµm s¹ch vµ thu håi xyloza 125

4.3.2 Nghiªn cøu c«ng nghÖ lªn men xylitol tõ xyloza 128

4.3.2.1 Ph©n lËp, tuyÓn chän vµ nghiªn cøu ®Æc ®iÓm chñng gièng 128

4.3.2.2 Nghiªn cøu c«ng nghÖ lªn men 146

4.3.2.2.

1

Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña thµnh phÇn m«i tr−êng ®Õn qu¸

tr×nh lªn men

146

4.3.2.2.

2

Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nång ®é dÞch thñy ph©n vµ chÕ ®é

xö lý ®Õn qu¸ tr×nh lªn men

148

4.3.2.2.

3

Nghiªn cøu ®éng häc cña qu¸ tr×nh lªn men 149

10

4.3.3 Nghiªn cøu c«ng nghÖ chiÕt t¸ch, lµm s¹ch vµ thu håi xylitol 152

4.3.3.1 Nghiªn cøu c«ng nghÖ lµm s¹ch dÞch sau lªn men 152

4.3.3.2 Nghiªn cøu c«ng nghÖ thu håi xylitol 153

4.3.4 øng dông chÕ phÈm xylitol 154

4.4 −íc tÝnh gi¸ thµnh s¶n phÈm xylitol, maltooligosacarit giµu

maltotrioza, β -glucan

156

5 KÕt luËn 158

Tµi liÖu tham kh¶o 160

Phô lôc

11

Danh môc c¸c b¶ng

TT Tªn b¶ng Trang

B¶ng 2.1 Hµm l−îng xylitol trong mét sè lo¹i rau qu¶ vµ c¸c s¶n

phÈm cã nguån gèc rau qu¶

4

B¶ng 2.2 C¸c ®Æc tÝnh cña mét sè ®−êng thµnh phÇn trong hçn hîp

maltooligosacarit

6

B¶ng 2.3 Kh¶ n¨ng hót Èm cña maltooligosacarit 6

B¶ng 2.4 C¸c thµnh phÇn chÝnh cña thµnh tÕ bµo Saccharomyces .

cesevisea

8

B¶ng 2.5 Thµnh phÇn hãa häc cña cñ s¾n 13

B¶ng 2.6 T¸c dông cña ion kim lo¹i lªn ho¹t lùc cña St. griseus

amylaza

17

B¶ng 2.7 T¸c dông cña S . griseus amylaza lªn c¸c c¬ chÊt kh¸c nhau 18

B¶ng 2.8 Mét sè tÝnh chÊt enzim pullulanaza 19

B¶ng 2.9 Tèc ®é thñy ph©n liªn kÕt α - 1,6 glucozit trong c¸c

oligosacarit ph©n nh¸nh bëi enzim pullulanaza tõ 2 chñng A.

aerogenes vµ S. mitis

20

B¶ng 2.10 ¶nh h−ëng cña enzim pullulanaza tõ chñng K. pneumonia

trªn c¬ chÊt m¹ch nh¸nh

21

B¶ng 2.11 Thµnh phÇn cña mét sè lo¹i lignocelluloza thùc vËt 23

B¶ng 2.12 Thµnh phÇn ®−êng cña hemicelluloza ë mét sè lo¹i gç 24

B¶ng 2.13 Sö dông maltooligosacarit giµu trong chÕ biÕn b¸nh Gyuhi 29

B¶ng 2.14 Thµnh phÇn ph¶n øng vµ s¶n phÈm cña ph−¬ng ph¸p s¶n

xuÊt xylitol tõ axit xylonic

38

B¶ng 2.15 Thµnh phÇn ph¶n øng vµ s¶n phÈm cña ph¶n øng ®ång ph©n 38

12

hãa D- xyluloza

B¶ng 2.16 L−îng s¶n xuÊt vµ gi¸ c¶ cña c¸c lo¹i ®−êng trªn thÕ giíi 46

B¶ng 2.17 C¸c β- glucan cã ho¹t tÝnh sinh häc th−êng ®−îc sö dông 49

B¶ng 4.1 X¸c ®Þnh l−îng n−íc röa bét 65

B¶ng 4.2 Hµm l−îng maltotrioza trong dÞch ®−êng hãa sö dông

pullulanaza cña h·ng Novo vµ Amano

66

B¶ng 4.3 X¸c ®Þnh nång ®é tinh bét thÝch hîp cho qu¸ tr×nh dÞch hãa 69

B¶ng 4.4 ¶nh h−ëng pH ®Õn qu¸ tr×nh dÞch hãa 70

B¶ng 4.5 ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn qu¸ tr×nh dÞch hãa 71

B¶ng 4.6 X¸c ®Þnh nång ®é enzim α – amylaza thÝch hîp 73

B¶ng 4.7 ¶nh h−ëng cña thêi gian ®Õn qu¸ tr×nh dÞch hãa 74

B¶ng 4.8 ¶nh h−ëng cña nång ®é c¬ chÊt trong qu¸ tr×nh ®−êng hãa 76

B¶ng 4.9 X¸c ®Þnh pH thÝch hîp cho qu¸ tr×nh ®−êng hãa 78

B¶ng 4.10 ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®−êng hãa 79

B¶ng 4.11 ¶nh h−ëng cña nång ®é enzim pullulanaza dïng cho ®−êng

hãa

80

B¶ng 4.12 ¶nh h−ëng cña thêi gian ®Õn qu¸ tr×nh ®−êng hãa 82

B¶ng 4.13 Ph©n tÝch dÞch thµnh phÈm 83

B¶ng 4.14 X¸c ®Þnh l−îng enzim AMT cho tØ lÖ maltotrioza cao 84

B¶ng 4.15 ¶nh h−ëng cña tØ lÖ than ho¹t tÝnh ®Õn mµu cña dÞch 85

B¶ng 4.16 ¶nh h−ëng cña nång ®é chÊt kh« cña dÞch ®−êng ®Õn kh¶

n¨ng läc

86

B¶ng 4.17 §iÒu kiÖn kü thuËt cho sÊy phun dÞch maltooligosacarit 87

B¶ng 4.18 ChÊt l−îng s¶n phÈm bét maltooligosacarit giµu

maltotrioza(s¶n xuÊt b»ng enzim pullulanaza)

92

13

B¶ng 4.19 §Æc tÝnh sinh lý sinh hãa cña chñng nÊm men ph©n lËp 101

B¶ng 4.20 OD600 cña tÕ bµo c¸c chñng nÊm men ë c¸c thêi ®iÓm kh¸c

nhau

102

B¶ng 4.21 MËt ®é tÕ bµo cña 3 chñng nÊm men trªn c¸c m«i tr−êng

nghiªn cøu (CFU/ml)

103

B¶ng 4.22 OD600 cña tÕ bµo c¸c chñng nÊm men theo nhiÖt ®é 105

B¶ng 4.23 Mét sè ®Æc ®iÓm cña chñng nÊm men ®ét biÕn b»ng tia UV 107

B¶ng 4.24 Träng l−îng thµnh tÕ bµo thu ®−îc víi c¸c nång ®é kiÒm vµ

nhiÖt ®é.

108

B¶ng 4.25 Hµm l−îng manoprotein t−¬ng øng víi nång ®é NaOH vµ

nhiÖt ®é.

109

B¶ng 4.26 Nång ®é NaOH vµ nhiÖt ®é thu nhËn glucan tæng sè 110

B¶ng 4.27 Hµm l−îng protein vµ hexoza trong s¶n phÈm glucan cña

c¸c chñng nÊm men nghiªn cøu

111

B¶ng 4.28 Hµm l−îng c¸c axit amin tù do trong s¶n phÈm β – glucan

t¸ch chiÕt tõ thµnh tÕ bµo cña c¸c chñng S. cerevisiea

112

B¶ng 4.29 KÕt qu¶ thùc nghiÖm 116

B¶ng 4.30 PhÇn tr¨m ®−êng khö cã trong dÞch thñy ph©n trÊu ë c¸c

®iÒu kiÖn I, II, III, IV, V

121

B¶ng 4.31 KÕt qu¶ thñy ph©n c¸c lo¹i nguyªn liÖu kh¸c nhau 122

B¶ng 4.32 Hµm l−îng glucoza vµ xyloza cã trong dÞch thñy ph©n tr−íc

vµ sau khi c« ®Æc

123

B¶ng 4.33 KÕt qu¶ xö lý dÞch thñy ph©n lâi ng« b»ng Ca(OH)2, H3PO4 125

B¶ng 4.34 Sinh tr−ëng cña nÊm men trªn c¸c m«i tr−êng chøa dÞch

thñy ph©n nång ®é kh¸c nhau

126

B¶ng 4.35 Nguån gèc cña c¸c chñng nÊm men ph©n lËp ®−îc 130

14

B¶ng 4.36 Kh¶ n¨ng chuyÓn hãa xyloza thµnh xylitol cña c¸c chñng

nÊm men ph©n lËp ®−îc

135

B¶ng 4.37 Ph©n nhãm c¸c chñng cã kh¶ n¨ng chuyÓn hãa xyloza thµnh

xylitol

140

B¶ng 4.38 Ph©n lo¹i b»ng ph−¬ng ph¸p gi¶i tr×nh tù vïng D1/D2 cña

ARN ribosome 26 S

142

B¶ng 4.39 KÕt qu¶ ph©n lo¹i 47 chñng nÊm men cã kh¶ n¨ng chuyÓn

hãa xyloza thµnh xylitol b»ng kü thuËt Fingerprinting vµ

gi¶i tr×nh tù D1/D2 cña ARN ribosome 26 S

143

B¶ng 4.40 HiÖu suÊt chuyÓn hãa xyloza thµnh xylitol cña 24 chñng

nÊm men ®−îc ph©n lo¹i b»ng ph−¬ng ph¸p däc tr×nh tù

vïng D1/D2 cña ARN ribosome 26 S

145

B¶ng 4.41 ¶nh h−ëng cña thµnh phÇn m«i tr−êng ®Õn kh¶ n¨ng chuyÓn

hãa xyloza thµnh xylitol

146

B¶ng 4.42 ¶nh h−ëng cña nång ®é dÞch thñy ph©n vµ chÕ ®é xö lý tíi

qu¸ tr×nh lªn men

148

B¶ng 4.43 §éng häc cña qu¸ tr×nh lªn men xylitol víi nguån xyloza lµ

dÞch thñy ph©n r¬m

150

B¶ng 4.44 KÕt qu¶ ph©n tÝch dÞch xylitol thµnh phÈm 153