intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng endoxylanase để sản xuất arabinoxylan từ cám gạo làm thực phẩm chức năng

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

Thêm vào BST
Báo xấu
127
lượt xem 15
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc thiết kế quy trình định tính, định lượng AX trong các chế phẩm một cách hiệu quả và nghiên cứu một số đặc trưng của chế phẩm là rất cần thiết cho các nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng chứa AX. Xuất phát từ thực tế trên, tác giả đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu một số đặc trưng của chế phẩm arabinoxylan tạo ra từ cám gạo”.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng endoxylanase để sản xuất arabinoxylan từ cám gạo làm thực phẩm chức năng

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------- Ngô Thị Huyền Trang NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CHẾ PHẨM ARABINOXYLAN TẠO RA TỪ CÁM GẠO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------- Ngô Thị Huyền Trang NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CHẾ PHẨM ARABINOXYLAN TẠO RA TỪ CÁM GẠO Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHAN TUẤN NGHĨA Hà Nội - 2012
  3. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Phan Tuấn Nghĩa và TS. Nguyễn Thị Vân Anh đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy, cô giáo thuộc Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt là các thầy, cô giáo thuộc Bộ môn Sinh lý thực vật và Hóa sinh đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập và thực tập. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các cán bộ, học viên, sinh viên thuộc Phòng Protein tái tổ hợp và Phòng Sinh học nano và ứng dụng thuộc Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Enzym và Protein, những người đã giúp đỡ tôi rất nhiều để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã tạo cho tôi điều kiện tốt nhất để hoàn thành luận văn này. Luận văn được thực hiện với kinh phí của đề tài “Nghiên cứu ứng dụng endo- xylanase để sản xuất arabinoxylan từ cám gạo làm thực phẩm chức năng”, mã số 02/HĐ-ĐT.02.11/CNSHCB. Hà Nội, ngày 02 tháng 12 năm 2012 Học viên Ngô Thị Huyền Trang
  4. MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................2 1.1. Arabinoxylan và nguồn nguyên liệu cám gạo ...............................................2 1.1.1. Giới thiệu chung về arabinoxylan .......................................................2 1.1.2. Cấu tạo của arabinoxylan ....................................................................4 1.1.3. Chức năng sinh học của arabinoxylan ................................................7 1.1.4. Nguyên liệu cám gạo chứa arabinoxylan ............................................7 1.2. Enzyme endoxylanase và các phương pháp tách chiết arabinoxylan............8 1.2.1. Giới thiệu chung về enzyme endoxylanase.........................................8 1.2.2. Các phương pháp tách chiết arabinoxylan ........................................10 1.3. Các nghiên cứu định tính và định lượng arabinoxylan ...............................12 1.3.1.Thủy phân arabinoxylan thành các monosaccharide ..........................13 1.3.2. Phân tích định tính arabinoxylan .......................................................14 1.3.3. Phân tích định lượng arabinoxylan ....................................................14 1.4. Các nghiên cứu tinh sạch và xác định khối lượng phân tử của arabinoxylan ....18 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................20 2.1. Nguyên liệu..................................................................................................20 2.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................20 2.2.1. Thủy phân arabinoxylan thành các monosaccharide .........................20 2.2.2. Phân tích định lượng arabinoxylan bằng kit D-xylose và kit Arabinan ...21 2.2.2.1. Xác định hàm lượng D-xylose có trong arabinoxylan sau khi đươc thủy phân bằng D-xylose kit [60]. ............................................................ 21
  5. 2.2.2.2. Xác định hàm lượng L-arabinose có trong arabinoxylan sau khi đươc thủy phân bằng Arabinan kit [59] ...................................................... 23 2.2.3. Phân tích định tính arabinoxylan bằng phương pháp sắc ký bản mỏng ...25 2.2.4. Tinh sạch và cô đặc mẫu bằng màng lọc có kích thước lỗ xác định..26 2.2.5. Đánh giá tỷ lệ và kích thước của arabinoxylan bằng phương pháp sắc ký lọc gel.26 2.2.6. Xác định độ ẩm ..................................................................................28 2.2.7. Xác định hàm lượng nitơ tổng số bằng phương pháp Kjeldahl [2] ...29 2.2.8. Xác định hàm lượng asen...................................................................29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................30 3.1. Xây dựng quy trình định tính và định lượng arabinoxylan .........................30 3.1.1. Thủy phân arabinoxylan bằng acid và định tính, định lượng arabinoxylan30 3.1.2. Thủy phân arabinoxylan bằng enzyme xylanase và định tính, định lượng arabinoxylan .............................................................................................35 3.2. Phân tích một số tính chất của chế phẩm arabinoxylan được tạo ra từ cám gạo .....40 3.2.1. Xác định khối lượng phân tử của chế phẩm arabinoxylan ................40 3.2.2. Xác định độ ẩm của chế phẩm arabinoxylan được tạo ra từ cám gạo45 3.2.3. Xác định hàm lượng protein tổng số của chế phẩm arabinoxylan .....46 3.2.4. Xác định hàm lượng asen của chế phẩm arabinoxylan ......................46 KẾT LUẬN ...............................................................................................................47 KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................47 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................48
  6. BẢNG CHỮ VIẾT TẮT AX Arabinoxylan A340 Độ hấp thu ở bước sóng 340 nm EtOH Ethanol kDa Kilodalton HPSEC Sắc ký chọn lọc theo kích thước phân tử hiệu năng cao (High Performance Size Exclusion Chromatography) KLPT Khối lượng phân tử β-D-Xylp β-D-xylopyranosyl α -L-Araf α-L-arabinofuranosyl XOS Xylan-oligosaccharide
  7. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần các hợp chất trong thành tế bào một số hạt ngũ cốc……….4 Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng của một số ngũ cốc…………………………….8 Bảng 2.1: Thành phần của phản ứng định lượng D-xylose bằng D-XYLOSE KIT22 Bảng 2.2: Thành phần của phản ứng định lượng L-arabinose bằng ARABINAN KIT………………………………………………………………….24 Bảng 3.1: Kết quả định lượng D-xylose và L-arabinose sau khi thủy phân arabinoxylan thương mại bằng axit………………………………………………...31 Bảng 3.2: Kết quả định lượng D-xylose sau khi thủy phân mẫu chứa arabinoxylan bằng axit…………………………………………………………………………...32 Bảng 3.3: Kết quả định lượng L-arabinose sau khi thủy phân mẫu chứa arabinoxylan bằng axit…………………..…………………………………………32 Bảng 3.4: Hàm lượng arabinoxylan có mặt trong chế phẩm arabinoxylan tạo ra từ cám gạo được thủy phân bằng axit………………………………………………..33 Bảng 3.5: Kết quả định lượng D-xylose và L-arabinose sau khi thủy phân arabinoxylan thương mại bằng enzyme xylanase…………………...……………..35 Bảng 3.6: Kết quả định lượng D-xylose sau khi thủy phân chế phẩm arabinoxylan tạo ra từ cám gạo bằng enzyme xylanase…………………………………………..36 Bảng 3.7: Kết quả định lượng L-arabinose sau khi thủy phân chế phẩm arabinoxylan tạo ra từ cám gạo bằng enzyme xylanase….……………………… 36 Bảng 3.8: Hàm lượng arabinoxylan trong chế phẩm tạo ra từ cám gạo được thủy phân bằng enzyme…………………………………………………………………37
  8. Bảng 3.9: Khối lượng phân tử của arabinoxylan tách ra bằng sắc ký lọc gel Sephadex G-100………………………………………………………………...…43 Bảng 3.10: Khối lượng của hộp mẫu sau khi được sấy đến khối lượng không đổi…………………………………………………………………………………45
  9. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc các đơn vị của arabinoxylan……………………………………5 Hình 1.2: Cấu trúc của arabinoxylan ngũ cốc……………………………………….6 Hình 1.3: Cấu trúc phân tử arabinoxylan…………………………………………..6 Hình 1.4: Cấu trúc của họ endoxylanase 10 và 11………………………………….9 Hình 1.5: Sự phân loại arabinoxylan theo khả năng hòa tan……………………...11 Hình 1.6: Vị trí cắt hoạt động endoxylanase………………………………………12 Hình 1.7: Vị trí hoạt động của endo-1,4-β -ᴅ-xylanase trên phân tử arabinoxylan13 Hình 3.1: Kết quả sắc ký bản mỏng chế phẩm arabinoxylan tạo ra từ cám gạo sau khi được thủy phân bằng axit………………………………………………………34 Hình 3.2: Kết quả sắc ký bản mỏng chế phẩm arabinoxylan tạo ra từ cám gạo sau khi được thủy phân bằng enzyme xylanase……………………………………….38 Hình 3.3: Tóm tắt quy trình phân tích định tính, định lượng arabinoxylan……………….………………………………………………………39 Hình 3.4: Đồ thị tương quan giữa khối lượng phân tử và thể tích rửa chiết của các chất chuẩn qua sắc ký lọc gel Sephadex G-100………………………………..…41 Hình 3.5: Đồ thị minh họa giá trị A340 của các phân đoạn rửa chiết từ 1 đến 70 qua sắc ký lọc gel Sephadex G-100…………………………………………………..42 Hình 3.6: Kết quả sắc ký bản mỏng sau khi thủy phân các phân đoạn rửa chiết arabinoxylan………………………………………………………………………44
  10. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang MỞ ĐẦU Arabinoxylan (AX) là polysaccharide được cấu tạo từ hai đường arabinose và xylose có kích thước phân tử lớn có thể lên đến hàng trăm, hàng nghìn kDa và thường được sử dụng làm thực phẩm chức năng tương đối phổ biến trên thế giới. AX thể hiện được hoạt tính miễn dịch, phòng chống ung thư, có ưu thế vượt trội so với các hoạt chất gây kích thích miễn dịch khác do có nguồn gốc tự nhiên và đã được sử dụng với chức năng tăng cường miễn dịch cho bệnh nhân nhiễm HIV, viêm gan và ung thư. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm chức năng chứa AX nhưng thực tế cho thấy các chế phẩm này được bán với giá khá cao, hơn nữa, thành phần cụ thể cũng như hàm lượng AX trong các chế phẩm đều không được các nhà sản xuất cung cấp một cách rõ ràng. Trong khi đó AX lại có thể được tách chiết từ các phụ phẩm nông nghiệp rẻ tiền như ngũ cốc, mày ngô, hay phổ biến hơn cả là từ cám gạo, những nguyên liệu rất sẵn có ở một nước nông nghiệp như Việt Nam. Một số nhóm nghiên cứu trong nước đã bắt đầu nghiên cứu tạo chế phẩm AX từ các nguồn nguyên liệu sẵn có trong nông nghiệp như cám gạo và mở ra cơ hội cho người tiêu dùng được sử dụng AX với giá cả hợp lý hơn. Vì vậy, việc thiết kế quy trình định tính, định lượng AX trong các chế phẩm một cách hiệu quả và nghiên cứu một số đặc trưng của chế phẩm là rất cần thiết cho các nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng chứa AX. Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi đã tiến hành đề tài “ Nghiên cứu một số đặc trưng của chế phẩm arabinoxylan tạo ra từ cám gạo”. Khóa 2010 - 2012 1
  11. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Arabinoxylan và nguồn nguyên liệu cám gạo 1.1.1. Giới thiệu chung về arabinoxylan Ở thực vật, các polysaccharide chủ yếu tồn tại ở hai dạng: tinh bột và phi tinh bột, hàm lượng của chúng thay đổi tùy theo loài, loại tế bào và giai đoạn sinh trưởng [15]. Nhóm polysaccharide phi tinh bột bao gồm cellulose, hemicellulose, pectic polysaccharide và được phân loại chủ yếu dựa vào phương pháp được sử dụng để tách chiết polysaccharide đó như khả năng hòa tan của chúng khi được chiết bằng kiềm. Cellulose là polymer được cấu tạo bởi các đơn vị đường glucose, nối với nhau bởi liên kết β-(1→4) glycoside, gồm các chất không hòa tan được trong kiềm và là nhóm hợp chất hữu cơ nhiều nhất trong tự nhiên. Nhóm hemicellulose bao gồm các hợp chất như xylan, arabinoxylan, β-glucan, galactan, xyloglucan… có khả năng hòa tan trong kiềm. Các pectin bao gồm các gốc acid polygalacturonic có thể là thành phần cấu tạo của arabinan, galactan và arabinogalactan [15]. Cả cellulose và hemicellulose đều có vai trò như các vật liệu để cấu trúc nên thành tế bào thực vật, trong khi thành phần cellulose tạo độ cứng rắn thì hemicellose tạo nên sự dẻo dai cho cấu trúc thành tế bào nhờ các liên kết dọc với các vi sợi cellulose [10]. Các monosaccharide thường có trong thành tế bào ngũ cốc bao gồm các hexose như D- glucose, D-galactose, D-mannose; các đường pentose như L-arabinose, D-xylose và các đường acid như acid D-galacturonic, acid D-glucuronic và các dạng eter 4-O- methyl của chúng [15]. Các xylan là những hemicellulose phổ biến nhất trong tự nhiên và là polysaccharide phi tinh bột có nhiều thứ hai trong cơ thể thực vật chỉ sau cellulose. Các xylan có thể được phân chia thành 3 nhóm [41]: Khóa 2010 - 2012 2
  12. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang  Nhóm Glucurono - arabinoxylan có mặt ở các phần gỗ mềm, mô đang hóa gỗ của các cây thân thảo và cây hàng năm.  Nhóm Arabinoxylan ở hạt các cây ngũ cốc.  Nhóm Glucuronoxylan ở các phần gỗ cứng. Trong đó, các hợp chất AX ở các cây ngũ cốc thường được tách chiết, tinh sạch và phân tích thử nghiệm hoạt tính sinh học với mục tiêu sản xuất thực phẩm chức năng dùng cho con người. Các cây ngũ cốc là các cây thân thảo thuộc họ Hòa thảo (Poaceae) thường được trồng lấy hạt làm thức ăn cho người và gia súc. Các cây ngũ cốc chính như ngô (Zea mays L.), lúa gạo (Oryza sativa), lúa mì (Triticum spp), đại mạch (Hordeum vulgare)… được trồng rộng rãi khắp thế giới. Trong đó ngô, lúa mì và lúa gạo chiếm 87% sản lượng các loại hạt được gieo trồng và chiếm 43% lượng thức ăn năm 2003 [68]. Hàm lượng của AX trong hạt ngũ cốc tương đối nhỏ, chiếm từ 1,2% tổng chất khô ở lúa gạo (Oryza sativa) đến khoảng 8,5% ở lúa mạch đen (Secale cereale). Tuy nhiên nhóm hợp chất này lại chiếm một tỷ lệ đáng kể ở thành tế bào của nội nhũ hạt. Cụ thể hàm lượng AX trong thành tế bào hạt thay đổi từ khoảng 20% ở đại mạch (Hordeum vulgare) đến 70% ở lúa mì (Triticum aestivum) (Bảng 1.1) Khóa 2010 - 2012 3
  13. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang Bảng 1.1: Thành phần các hợp chất trong thành tế bào một số hạt ngũ cốc Loại thành Thành phần các hợp chất (%) Tài liệu Hạt tế bào Hợp chất tham Arabinoxylan Cellulose β-Glucan khảo khác Lúa mì Vỏ nội nhũ 65 2 29 4 (Triticum aestivum) Nội nhũ 70 4 20 6 hạt [3] Vỏ nội nhũ 71 2 26 1 Đại mạch (Hordeum vulgare) Nội nhũ hạt 20 2 75 3 Lúa gạo Nội nhũ (Oryza hạt 27 28 20 25 [51] sativa) Ngô Nội nhũ 50 20 17 13 [19] (Zea mays) hạt 1.1.2. Cấu tạo của arabinoxylan Chuỗi chính của arabinoxylan trong ngũ cốc được tạo thành từ hai loại đường 5 cacbon là arabinose và xylose, bao gồm mạch chính chứa các liên kết β- (1→4) liên kết các phân tử β-D-Xylp. Mạch xylan liên kết với α-L-Araf thông qua liên kết 1-2 hoặc 1-3 ở nguyên tử O2 và O3 của phân tử xylosyl [13-15]. Nhóm phụ này thường liên kết 1-3 với β-D-Xylp ở tất cả các loại ngũ cốc, trong khi đó β-D-Xylp liên kết 1-2 với nhóm α-L-Araf thường thấy trong AX tan trong kiềm được chiết từ bột lúa mạch và trong các ngũ cốc khác với một lượng nhỏ. Các phân tử thường liên kết vào mạch chính của AX là arabinose, có thể là các đường hexose, acid hexuronic. Các chuỗi bên của AX thường là các hợp chất Khóa 2010 - 2012 4
  14. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang phenol (phenolic) và các protein. Đặc điểm đặc trưng trong cấu trúc AX ở hầu hết các loài ngũ cốc đó là tỷ lệ liên kết của các phân tử ở cả hai nguyên tử O2 và O3. Hầu hết các AX trong hạt ngũ cốc đều không tan trong nước do chúng bị neo giữ ở thành tế bào bằng các liên kết chéo giống như liên kết ester không bền vững trong kiềm. Các AX không liên kết với thành tế bào có thể tạo thành dạng dung dịch rất nhớt và vì thế tăng khả năng hấp thụ vào nước cao hơn đến 10 lần. Khi có mặt các tác nhân oxi hóa như H2O2/peroxide, AX có thể nhanh chóng hình thành mạng lưới gel do có sự tái lập các liên kết chéo. Ngoài ra, khối lượng phân tử của AX rất đa dạng, phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và phương pháp tách chiết [15]. Ngoài α-L-Araf, mạch chính β-D-Xylp cũng có thể mang thêm acid α-D- glucopyranosyluronic (α-D-GlcA) hoặc dạng 4-O-methyl của nó (4-O-Me-α-D- GlcA) và thay thế nhóm acetyl. Acid ferulic và p-coumaric có thể tạo liên kết ester tại vị trí O-5 ở một vài đơn vị α-L-Araf. Các nhóm acetyl, acid ferulic và p- coumaric dễ dàng được giải phóng khi chiết bằng kiềm [14, 15, 65]. Các đơn vị cấu trúc chính của AX được minh họa như hình 1.1, và cấu trúc minh họa cho AX được thể hiện ở hình 1.2 và 1.3. H nh 1.1: Cấu trúc các đơn vị của arabinoxylan Khóa 2010 - 2012 5
  15. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang Hình 1.2: Cấu trúc của arabinoxylan ngũ cốc H nh 1.3: Cấu trúc phân tử arabinoxylan [65] Tỷ lệ arabinose/xylose trong AX của nội nhũ lúa mì thay đổi từ 0,5-0,71, ở cám mì là từ 1,02-1,07, ở nội nhũ của lúa mạch đen là 0,48-0,55, AX ở nội nhũ lúa gạo khi được chiết bằng kiềm có tỷ lệ AX/xylan khoảng 0,8, còn ở cám gạo là 0,93. Ở gạo và cao lương mạch xylan phân nhánh nhiều hơn so với ở lúa mỳ, lúa mạch đen và đại mạch, hơn nữa trong cấu trúc AX ở gạo có thể chứa galactose, acid glucuronic [31]. Khóa 2010 - 2012 6
  16. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang 1.1.3. Chức năng sinh học của arabinoxylan Arabinoxylan là hợp chất có thể kích thích hệ thống miễn dịch mạnh hơn và an toàn hơn bất kỳ hợp chất tự nhiên hoặc tổng hợp khác. Nó làm tăng sản xuất các cytokine tự nhiên của cơ thể - yếu tố hoại tử khối u (TNF) và interferon nội sinh (IFN), điều này không chỉ giúp tiêu diệt một cách trực tiếp các tế bào gây hại và virus mà còn hoạt hóa hệ thống miễn dịch bằng cách làm tăng hoạt động của tế bào lympho - B và T và các tế bào đặc biệt - tế bào giết tự nhiên (tế bào NK) [34]. Các tế bào B tập trung sản xuất các kháng thể, trong khi các tế bào T và NK đi trong cơ thể trực tiếp phá hủy các tế bào bị nhiễm virus hoặc do vi khuẩn, và các tế bào ung thư. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng AX được tạo ra từ ngũ cốc có khả năng gây đáp ứng miễn dịch chống các khối u [49]. Ngoài ra, sử dụng AX trong điều trị có thể làm tăng sinh đại thực bào, tế bào NK và hoạt động đại thực bào, điều này chứng tỏ rằng AX đã thúc đẩy cả đáp ứng miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu đối với khối u. Đặc biệt, các AX có khối lượng phân tử khoảng 5-300 kDa thể hiện hoạt tính miễn dịch mạnh nhất, được sử dụng khá phổ biến trên thế giới ở dạng thực phẩm chức năng và được khuyến cáo sử dụng cho bệnh nhân nhiễm HIV, viêm gan và ung thư [36, 37]. 1.1.4. Nguyên liệu cám gạo chứa arabinoxylan Cám gạo là phụ phẩm chính thu được từ lúa sau khi xay xát và thường chiếm khoảng 10% chất khô của lúa. Cám gạo được hình thành từ lớp vỏ nội nhũ, mầm phôi của hạt, cũng như một phần từ tấm. Cám gạo có màu sáng và mùi thơm đặc trưng. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cám gạo biến động rất lớn, phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật xay xát gạo. Tỷ lệ vỏ trấu sau khi xay xát ảnh hưởng nhiều tới hàm lượng protein, chất béo và chất xơ của cám gạo thành phẩm. Tỷ lệ protein trong cám gạo mịn có thể đạt 12-14%. Lượng protein thô ở cám gạo cao hơn so với ở bắp hạt (chỉ đạt 8,3%). Hàm lượng chất béo, chất xơ khoảng 13-14% và 7-8% [65], giàu các polysaccharide hemicellulose trong đó AX là thành phần chủ yếu có Khóa 2010 - 2012 7
  17. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang trong cấu thành chất xơ của cám gạo, chúng chiếm khoảng 60% tổng số các polysaccharide không phải tinh bột [50, 65]. Ở Việt Nam, cám gạo là một nguyên liệu phổ biến, rẻ tiền, chứa hàm lượng AX cao, vì thế đã trở thành sự lựa chọn tối ưu cho nguyên liệu tách chiết AX trên quy mô lớn. ảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng của một số ngũ cốc [65] Cám gạo Cám gạo Cám Chỉ tiêu Bắp Lúa mì Bột mì nguyên dầu trích dầu lúa mì Protein (%) 8 13 15 12 16 16 Năng lượng tiêu 3,5 3,1 2,3 3,4 2,5 3,0 hóa (Kcal/kg) Xơ thô (%) 2,2 8 11 2,5 11 9 Xơ tổng số (%) 9,5 19 27 10,5 44 27 NSP tổng số (%) 9 15 21 9,5 38,2 23,5 Cellulose (%) 2,0 5 7 2,5 11 8 Lignin (%) 0,5 4 6 1 5,8 3,5 Arabinoxylan (%) 3,7 9 11 5,5 21 15 (% không hoà tan) 94 96 97 77 99 97 1.2. Enzyme endoxylanase và các phương pháp tách chiết arabinoxylan 1.2.1. Giới thiệu chung về enzyme endoxylanase Enzyme endoxylanase thủy phân khung đường xylan của AX một cách ngẫu nhiên, làm giảm mức độ polymer hóa của cơ chất và giải phóng các oligomer, đường xylose, xylobiose. Khóa 2010 - 2012 8
  18. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang Hiện nay, endoxylanase được phân loại chủ yếu dựa trên thông tin gen mã hóa và phân tích cấu trúc. Phân tích mức độ tương đồng về trình tự gen mã hóa và nhóm kỵ nước có thể phân chia endoxylanase thành 2 họ: họ 10 và họ 11, đều là họ enzyme thủy phân liên kết glycoside [32]. Họ endoxylanase 10 có khối lượng phân tử tương đối cao và cấu trúc phức tạp hơn so với họ endoxylanase 11 [32]. Các enzyme này có xu hướng hình thành dạng oligo với mức độ polymer hóa thấp hơn [9] (Hình 1.4A). Họ endoxylanase 11 có khối lượng phân tử thấp hơn so với họ endoxylanase 10, có xu hướng đặc hiệu hơn với cơ chất xylan và tạo ra các đoạn oligo dài hơn (Hình 1.4B). A B Hình 1.4: Cấu trúc của họ endoxylanase 10 (hình A) và 11 (hình B) [55] Ngoài ra, endoxylanase thủy phân cơ chất xylan (hay endo-β-(1→4)-D- xylanase [β-(1→4)-D-xylan xylano hydrolase]) còn được phân chia thành bốn loại, bao gồm: - Các endoxylanase thủy phân không giải phóng arabinose (I): các enzyme này không phân cắt ở các điểm nhánh L-arabinosyl bắt đầu liên kết β-(1→4), vì thế sản phẩm thủy phân chỉ tạo ra phần lớn là xylobiose và xylose. Chúng cũng có thể thủy phân một lượng nhỏ xylo-oligosaccharide cũng như xylobiose. - Các endoxylanase thủy phân không giải phóng arabinose (II): các enzyme này không phân cắt các điểm nhánh α-(1→2) và α-(1→3) và vì thế sản phẩn thủy Khóa 2010 - 2012 9
  19. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang phân chủ yếu gồm các xylo-oligosaccharide có kích thước lớn hơn xylobiose. Các enzyme này không thủy phân xylotriose và xylobiose. - Các endoxylanase thủy phân xylan có tạo thành arabinose (III): Các enzyme này phân cắt mạch xylan ở các điểm nhánh và tạo ra sản phẩm chủ yếu là xylobiose, xylose và arabinose. - Các endoxylanase thủy phân xylan có tạo thành arabinose (IV): Các enzyme này thủy phân xylan ở các điểm nhánh, tạo ra arabinose và các sản phẩm xylo- oligosaccharide có kích thước trung gian [4]. Endoxylanase ở một số ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch, lúa mạch đen và trong những mô khác nhau của lúa mì thường có hoạt tính yếu [12, 46]. Sau khi nảy mầm, các enzyme nội sinh endoxylanase thủy phân các tế bào nội nhũ vỏ, làm cho các thành phần dự trữ tinh bột và các protein gluten có thể tiếp cận tới amylase và protease. Endoxylanase cũng được tìm thấy ở vi khuẩn, nấm, côn trùng, ốc, động vật giáp xác, tảo biển. Một số sinh vật này đã được ứng dụng trong sản xuất endoxylanase công nghiệp, nghiên cứu, nhân bản các gen mã hóa cho endoxylanase. Các tiêu chí quan trọng để lựa chọn endoxylanase bao gồm tính đặc hiệu cơ chất, độ bền và phạm vi nhiệt độ và pH hoạt động của enzyme. Ví dụ, endoxylanase của nấm thường hoạt động tốt nhất ở điều kiện acid (pH 3,5-5,5) và bền trong một phạm vi pH rộng (pH 3,0-10,0), trong khi đó endoxylanase của vi khuẩn có pH tối ưu cao hơn (pH 6,0-7,0) và có dải pH hoạt động hẹp hơn (pH 5,0-7,3). Endoxylanase của vi khuẩn thông thường có nhiệt độ hoạt động tối ưu khoảng 40 - 50oC và thường được tiết vào môi trường ngoại bào [16]. 1.2.2. Các phương pháp tách chiết arabinoxylan Arabinoxylan được phân chia thành 2 dạng: dạng có thể tan trong nước và dạng không thể tan trong nước. Dựa vào tính tan của cấu trúc AX có 3 phương pháp chính thường được sử dụng để tách chiết AX gồm: tách chiết bằng nước, tách chiết bằng kiềm và tách chiết bằng enzyme. Khóa 2010 - 2012 10
  20. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Ngô Thị Huyền Trang H nh 1.5: Sự phân loại arabinoxylan theo khả năng hòa tan [49] Phương pháp tách chiết bằng nước dựa trên nguyên tắc: do các AX liên kết với thành tế bào khá lỏng lẻo, dễ dàng bị phá vỡ vì thế có thể dùng nước để chiết AX ra khỏi nguyên liệu [39]. Phương pháp có ưu điểm là tương đối đơn giản, dễ dàng áp dụng để sản xuất AX ở quy mô nhỏ, không bị lẫn protein. Tuy nhiên nhược điểm là hiệu suất thu hồi kém, không đem lại hiệu quả kinh tế cao khi sản xuất ở quy mô công nghiệp. Phương pháp chiết bằng kiềm: Phương pháp này thường được sử dụng để chiết các AX không thể chiết được bằng nước, do chúng có liên kết chặt chẽ với thành tế bào, có các tương tác liên kết cộng hóa trị và không cộng hóa trị với các AX khác hoặc liên kết với các thành phần khác của tế bào như protein, lignin hoặc cellulose [38]. Rất nhiều các liên kết trong số đó không bền với kiềm, do đó AX có thể được tách chiết bằng phương pháp sử dụng kiềm như Ba(OH)2, KOH, NaOH, trong đó Ba(OH)2 được sử dụng phổ biến nhất vì sau khi tách chiết không bị lẫn β- glucan như hai loại kiềm còn lại [27, 29]. Phương pháp có ưu điểm là hiệu quả tách chiết AX cao, tuy nhiên sản phẩm AX sau tách chiết tồn tại trong môi trường kiềm, Khóa 2010 - 2012 11
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh
81 tài liệu
1643 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2