Nghiên cứu thu nhận gellan từ Sphingomonas paucimobilis định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu thu nhận gellan từ Sphingomonas paucimobilis định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

1. THÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ (Thông tin đưa lên trang Web) 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 Mã số: 9420201 Nghiên cứu sinh: Nguyễn Thị Hồng Hà Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Thị Xuân Sâm TS. Trần Thị Mai Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Đã xác định được điều kiện thích hợp cho quá trình sinh tổng hợp gellan từ chủng S. paucimobillis GL12 trên hệ thống bình lên men 10 lít đạt 32,8 g/lít sau 58 giờ lên men (glucose 3,6%, đậu tương 2,1 %, L-threonine 0,06%, tỷ lệ giống cấp 8%, pH 7 ở 30oC, tốc độ thổi khí 1 lít/lít/phút và khuấy 275 vòng/phút, bổ sung H2O2 (2, 2, 3 và 4 mM) tương ứng vào các thời điểm (6, 12, 18 và 24 giờ). 2. Đã xây dựng được qui trình thu nhận chế phẩm gellan dưới dạng bột từ dịch lên men S.paucimobillis GL12 đạt hiệu suất thu hồi 76,9 % (tiền xử lý dịch lên men (950C - 15 phút); Làm nguội dịch, ly tâm thu dịch nổi (7000 v/ph - 15 phút); Kết tủa gellan bằng ethanol (tỷ lệ dịch lên men/ethanol bằng ½); Sấy kết tủa ở 800C, tốc độ thổi khí 1 m/s trong 24 giờ; Nghiền, thu chế phẩm dạng bột). 3. Đã xây dựng được quy trình chuyển hóa gellan thành gellan khử acyl từ dịch lên men với hiệu suất thu hồi đạt 76% (Điều chỉnh dịch lên men tới pH 10 bằng NaOH 2M, giữ ở 800C trong 10 phút, hạ nhiệt và trung hòa về pH 7 bằng HCl. Kết tủa gellan khử acyl bằng ethanol (tỷ lệ dịch/ethanol bằng ½), thu tủa và sấy ở 800C, tốc độ thổi khí 1 m/s, sau 24 giờ, nghiền thu chế phẩm dạng bột). 4. Đã đánh giá được một số đặc tính chế phẩm làm cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng: Gellan: có trọng lượng phân tử 1,3 x 106Da. Độ nhớt của dung dịch 1% ở 250C là 2870 Cp. Nhiệt độ bắt đầu tạo gel ≥ 750C, gel mềm và đàn hồi, khả năng tạo gel với ion Ca+2 và ion Na+ là 100% hạt gel tạo ra bền vững. Gellan khử acyl: độ deacyl 86%, độ bền gel 437 g/cm2. Nhiệt độ bắt đầu tạo gel khoảng ≥ 350C, gel cứng và giòn. 5. Đã thử nghiệm ứng dụng chế phẩm gellan từ chủng S. paucimobilis GL12 cho tạo màng bao bảo quản chuối. Dung dịch tạo màng bao (gellan 0,3%, glycerol 0,5%, axit oleic 0,2% và dầu hướng dương 0,025%) có khả năng ngăn khí và giữ nước, kéo dài thời gian bảo quản chuối được 18 ngày ở nhiệt độ 220C, tăng gấp 2 lần so với đối chứng; tỷ lệ hao hụt 5,34 %; độ cứng của quả đạt 2,84 kg/cm2; độ sáng vỏ quả là 56,22. Chuối bảo quản vẫn giữ được màu vàng đẹp, vỏ bóng tươi, vị ngọt, thơm ngon. Bước đầu ứng dụng chế phẩm gellan khử acyl trong sản xuất thạch dứa với tỷ lệ phối chế 0,6%, đã cải thiện độ trong và giòn cho sản phẩm so với đối chứng dùng bằng agar. Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2018 T/M Tập thể giáo viên hướng dẫn Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Hồng Hà PGS.TS. Nguyễn Thị Xuân Sâm
2. INFORMATION ON NEW CONCLUSIONS OF DOCTORAL DISSERTATION (Information will be posted on the Website) Name of dissertation: Study on the production of gellan from Sphingomonas paucimobilis for contributing to an application of food industry. Major: Biotechnology Code No: 9420201 Name of PhD. Student: Nguyen Thi Hong Ha Advisors: Assoc. Prof. Dr. Nguyen Thi Xuan Sam Dr. Tran Thi Mai Summary of new contributions of the Thesis 1. The appropriate conditions for gellan biosynthesis from S. paucimobilis GL12 strain on a 10 liters fermenter system were determined. Gellan product was achieved 32.8 g/liter after 58 hours of fermentation. The optimum composition of fermentation medium were 3.6% glucose, 2.1% soybean, 0.06% L-threonine and 8% of seed, pH 7. The fermentation condition were 30oC, air blowing speed at 1 liter/minute with speed stirrer of 275 rpm. The additions of H2O2 were 2, 2, 3 and 4 mM after 6, 12, 18 and 24 hours of fermentation, respectively. 2. The procedure of gellan recovery from S. paucimobilis GL12 fermentation solution was successfully achieved, the recovery rate reached 76.9%. The processes included following steps: the pretreatment of fermentation solution was 950C/15 minutes, then centrifugation was 7000 rpm for 15 minutes. The precipitation of gellan was carried out by using ethanol at the ratios of 200% of gellan solution, then the gellan precipitate was dried at 800C with air blowing speed of 1 m/s in 24 hours. The dried gellan was grinded as powder product. 3. The process of changing gellan into gellan degraded acyl from fermentation solution was also successfully achieved, the recovery rate reached 76%. The processes included following steps: pH of fermentation solution was controlled up to 10 by using NaOH 2M, keeping at 800C for 10 minutes, then it was neutralized to pH 7 by using HCl. The gellan degraded acyl was precipitated by using twice times of ethanol volume, then dried at 800C by air blowing speed of 1 m/s in 24 hours, then, it was grinded as powder product. 4. The characteristics of gellan and gellan degraded acyl products were evaluated as the basis for application: Gellan: It has a molecular weight of 1.3 x 106Da. The solution viscosity of 1% at 250C was 2870 Cp. The initial temperature for the gel creation was ≥ 750C, the gel was soft and elastic, the ability of gel creation with Ca+ 2 and Na+ ions was 100% of strength gel particle product. Gellan degraded acyl: The level of acyl degradation was 86%, the gel strength was 437 g/cm2. The initial temperature for the gel creation was ≥ 350C, gel product was hard and crispy. 5. The application of gellan powder preparation from S.paucimobilis GL12 strain for production of banana wrapping. The solution’s composition included 0.3% gellan; 0.5% glycerol; 0.2% oleic acid and 0.025% sunflower oil. That was able to prevent gaseous and preserve water. The time for banana’s storage was extended until 18 days at the temperature of 220C, that was doubled times in comparison with the control samples. The rate of loss was 5.34%; the hardness of the fruit reached 2.84 kg/cm2; the envelope’s shade brightness was 56.22. Bananas wrapping by gellan were beautiful yellow color, shiny shell, sweet and delicious. The initial application of acyl-reducing gellan in pineapple jelly production with a processing addition rate of 0.6%, the clarity and crispyness of the product were improved in comparison with control sample by using agar. Hanoi, October 15, 2018 Advisors PhD. Student Assoc. Prof. Dr. Nguyen Thi Xuan Sam Nguyen Thi Hong Ha