Tải bản đầy đủ

Biến đổi glucide và ứng dụng của nó trong nông nghiệp

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-----------------------

BÁO CÁO
HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM
Biến đổi glucide xảy ra trong quá trình sản xuất và chế biến
Ứng dụng của nó trong Nông nghiệp.

TPHCM,10/2018


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-----------------------

BÁO CÁO
HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM
Biến đổi glucide xảy ra trong quá trình sản xuất và chế biến

Ứng dụng của nó trong Nông nghiệp.
GVHD

: TS. HUỲNH VĂN KIỆT
 NHÓM : 04
 Nguyễn Quốc Huy
 Trịnh Lê Gia Hòa
 Trần Anh Huy
 Nguyễn Hoàng Gia Huy
 Nguyễn Thị Hương
 Trần Đỗ Mai Hồng
 Lê Thị Hồng Huệ
 Nguyễn Thị Huyền

TPHCM,10/2018

Hóa sinh học thực phẩm

Page 2


MỤC LỤC:


MỞ ĐẦU:.................................................................................................................................................4

I. TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI GLUCIDE XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT VÀ CHẾ BIẾN:...................................................................................................................................4
1.

Tổng quan vai trò Glucide đối với cơ thể động vật:...........................................................................4

2.

Glucid trong các sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật:.......................................................................5

3.

Tổng hợp các nghiên cứu quá trình biến đổi glucide 15 năm gần đây............................................8


3.1

Nghiên cứu bảo quản nông sản sau thu hoạch 2003:.....................................................................8

3.2

Thủy phân và oxy hóa cơ chế tham gia vào Cellulose:................................................................14

3.3
Khuếch đại gen SSIV mã hóa cho Starch synthase(SS) ở giống sắn KM140 bằng phương
pháp RT-PCR:...............................................................................................................................................15
3.4

Rối loạn chuyển hóa gluxit cơ thể động vật:.................................................................................18

II.
SỰ BIẾN ĐỔI GLUCIDE TRONG SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN TỪ SẢN PHẨM NÔNG
NGHIỆP:........................................................................................................................................................21
III.
1.

ỨNG DỤNG BIẾN ĐỔI GLUCIDE TRONG NÔNG NGHIỆP:....................................39
Ứng dụng của biến đổi Glucide trong phế thải nông nghiệp:.........................................................39

1.1

Công nghệ Cellulose-thành Đường (CTS):....................................................................................40

1.2

Công nghệ xử lý rác thải nông nghiệp Carbolosic:......................................................................40

1.3

Xà phòng đen được chế tạo bởi than hoạt tính tách ra từ vỏ trấu:[54].........................................40

1.4

Phân tích xu hướng và đánh giá hiệu quả kinh tế:.......................................................................41

a. Hiệu quả kinh tế 3 sản phẩm:.............................................................................................................41
b. Phân tích xu hướng 3 sản phẩm:........................................................................................................41
2.
2.1

Ứng dụng của biến đổi glucid trong trồng trọt:[55]............................................................................41
Sản phẩm Bí ngô:..............................................................................................................................42

Hướng phát triển và hiệu quả kinh tế:.......................................................................................................43
2.2
3.

Sản phẩm Củ sắn:.............................................................................................................................44
Ứng dụng của sự biến đổi glucid trong thức ăn chăn nuôi, tiêu hóa vật nuôi: [56].........................45

3.1

Sản phẩm Bã rượu khô từ hạt lúa miến (thường gọi là DDG lúa miến):..................................45

3.2

Sản phẩm Ngô sấy:...........................................................................................................................46



KẾT LUẬN:..........................................................................................................................................48



TÀI LIỆU THAM KHẢO:..................................................................................................................50

Hóa sinh học thực phẩm

Page 3


 MỞ ĐẦU:
Glucid là hợp chất hữu cơ phổ biến ở cả cơ thể thực vật, động vật, vi sinh vật. Ở
cơ thể thực vật, glucid chiếm một tỉ lệ khá cao, tới 80-90% của trọng lượng khô.
Glucid đảm nhiệm nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể sinh vật: [1] Cung cấp
năng lượng chử yếu cho cơ thể,vai trò cấu trúc, tạo hình (xelluloza), bảo vệ
(mucopolysaccarit),góp phần tạo cho cơ thể những tương tác đặc biệt. Và chúng
được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp đặc biệt trong trồng trọt, chăn nuôi,
bảo quản sau thu hoạch,..
I.

TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI GLUCIDE XẢY RA
TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN:
1. Tổng quan vai trò Glucide đối với cơ thể động vật:
1.1 Sự tiêu hóa:
Sinh vật thực hiện quá trình tiêu hóa glucid từ thức ăn ( tinh bột, glycogen,…)
nhờ sự xúc tác các enzyme có trong hệ tiêu hóa.
Cơ quan đầu tiên của hệ tiêu hóa là miệng, tại đây có enzyme amylase trong
tuyến nước bọt thủy phân một phần thành tinh bột hoặc glycogen .[2] Tại dạ dày,
không có enzyme tiêu hóa glucide. Glucide được thủy phân chủ yếu ở ruột non
nhờ hệ enzyme amylase tiết ra từ tuyến tụy. Amylase của nước bọt và amylase
của dịch tụy sẽ sẽ thủy phân các liên kết α-1,4-glucoside trong phân tử tinh bột
và glycogen tạo thành sản phẩm là dissacharide, monosaccharide. [3] Disaccharide
có mặt ở ngoài màng tế bào thành ruột tiếp tục thủy phân các disaccharide tạo
thành các monosaccharide. Sản phẩm thủy phân cuối cùng của glucide trong hệ
tiêu hóa là các monosaccharide bao gồm các glucose và một số ít là fructose,
galactose,…
Trong cơ thể động vật, glycogen dự trữ chủ yếu ở gan, cơ. [4]Quá trình phân hủy
glycogen trong tế bào tạo ra glucose -6-photphate, rồi có thể tiếp tục phân hủy
hoàn toàn để cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động. tại gam, glucose-6phophate có thể được giải phóng dưới dạng glucose tự do nhờ enzyme glucoseHóa sinh học thực phẩm

Page 4


6-phophate, glucose tự do sẽ được chuyển vào máu, có tác dụng điều hào lượng
đường máu trong quá trình hoạt động của cơ thể, cơ và não giữ glucose-6phophate để làm chất đốt cần cho sự tổng hợp ATP. Sự phân hủy glycogen ở tế
bào nói chung nhằm mục địch cung cấp glucose-6-phophate cho tế bào sử dụng .
[5]

1.2 Sự hấp thu:
Sản phẩm thủy phân glucide từ thức ăn là các monosaccharide sẽ được hấp thụ
qua té bào niêm mạc ruột non, qua tĩnh mạch cửa đến gan. Ở gan, một phần
glucose được gan sử dụng, một phần dự trữ dưới dạng glycogen, phần còn lại
qua tĩnh mạch cửa trên gan vào máu để cung cấp glucose cho cơ, thần kinh, hồng
cầu và các mô khác sử dụng.[6]
Sự hấp thỵ các monosaccharide xảy ra ở phần đầu ruột non với tốc độ khác nhau
phụ thuộc vào cấu tạo và nồng độ của chúng, theo thứ tự là: galactose, glucose,
fructose, mannose, pentose. Sự hấp phụ này xảy ra theo hai cơ chế:
-Cơ chế khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp.
-Cơ chế vận chuyển tích cực nhờ sự phosphoryl hóa xảy ra với một số
monosaccharide.
2. Glucid trong các sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật:
2.1. Tinh bột:
Là nguồn dinh dưỡng dự trữ ở thực vật, có nhiều trong các hạt ngũ cốc, củ lương
thực và một số loại quả.[7]
Được cấu tạo từ hai loại glucan là amylose(AM) và amylopectin(AP).Hạt tinh
bột có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp đều có AM và AP sắp xếp theo phương hướng
tâm, trong có các lỗ xốp, xung quanh hạt là một lớp vỏ cấu tạo bằng AM và
AP,vỏ có các lỗ nhỏ do đó các hạt hòa tan có thể thâm nhập.[8]
Tỉ lệ AM:AP trong tinh bột thường là 1:4
Amylose:

Hóa sinh học thực phẩm

Page 5


-

Là polymer mạch thẳng, cấu tạo từ các a-D glucose bằng liên kết 1,4glucoside
- AM không tan trong nước lạnh, trong nước nóng tạo dung dịch keo có độ nhớt
không cao. Ở trạng thái keo, AM tồn tại ở trạng thái xoắn, ổn định nhờ các liên
kết Hidro, mỗi vòng xoắn chứa 6 gốc glucose, I2 sẽ hấp phụ vào các vòng xoắn
tạo màu xanh thẫm đặc trưng[9]
Amylopectin:
- Được cấu tạo từ các phân tử glucose, được gắn kết bằng liên kết 1,4-glucoside
và liên kết 1,6- glucoside, có cấu trúc nhánh.
- Mức độ phân nhánh của AP quy định độ dẻo của tinh bột, tùy thuộc nguồn
nguyên liệu mà mức độ phân nhánh khác nhau.AP chỉ hòa tan khi đun nóng và
cho dung dịch có độ nhớt cao hơn AM, nhiệt độ hồ hóa cao hơn AM. AP tạo
phức và cho màu tím đỏ với I2
Khi có mặt nước , tinh bột hút nước, các liên kết hidro ngoại phân tử được hình
thành giữa các sợi tinh bột làm cho sợi tinh bột trương lên.[10]
2.2. Cellulose:
Tham gia cấu tạo vách tế bào thực vật, là polymer có nhiều nhất trong tự nhiên,
có bản chất là glucan, các monomer là B-D-glucose,liên kết với nhau bằng 1,4glucoside tạo nên chuỗi polymer chứa hàng chục nghìn gốc MS, dạng mạch
thẳng không xoắn
Các chuỗi cellulose xếp song song thành sợi có đường kính 3,5nm. Các sợi
cellulose tạo thành bó sợi có đường kính 20nm.[11] Giữa các chuỗi cellulose có rất
nhiều gốc –OH và tạo rất nhiều liên kết hydro giúp ổn định sợi cellulose, làm
cho nó rất bền, rất khó thủy phân (bã mía, cỏ, tr e nứa…)
Người, động vật thường không tiêu hóa được cellulose. Động vật nhai lại có thể
tiêu hóa được cellulose nhờ enzyme cellulose trong dịch vị.[12]
2.3. Pectin:

Hóa sinh học thực phẩm

Page 6


Là PS dị thể, là dẫn xuất methyl của axit pectic (a-D-1,4-polygalacturonic acid)
có MS là acid galacturonic, liên kết với nhan bằng liên kết 1,4-glocoside [13]
Thành phần số lượng, cơ cấu và công thức hóa học của pectin khác nhau tùy
từng thực vật, thay đổi theo thời gian sống ngay trong một thực vật, và ở các bộ
phận khác nhau của cây. Pectin là một polysaccharide thành tế bào quan trọng
cho phép mở rộng thành tế bào sơ cấp giúp thực vật sinh trưởng. Trong quá trình
chín của trái cây, pectin bị phân hủy bởi các enzyme pectinase và pectinesterase,
trong quá trình trên trái cây trở nên mềm hơn khi các thành giữa bị phá vỡ và các
tế bào trở nên tách rời nhau .[14] Một quá trình tương tự của việc tách tế bào do sự
phân hủy pectin xảy ra tạo ra hiện tượng rụng lá vào mùa thu.[15]
Pectin, còn được gọi là polysaccharides pectic, rất giàu axit galacturonic. Một số
polysaccharides biệt đã được xác định và được đặc trưng trong các nhóm pectic.
Homogalacturonans là chuỗi tuyến tính của α- (1-4) -linked axit Dgalacturonic.galacturonans Thay thế được đặc trưng bởi sự hiện diện của
saccharide dư appendant (như D-xylose hoặc D-apiose trong các trường hợp
tương ứng của xylogalacturonan và apiogalacturonan) phân nhánh từ một xương
sống của dư lượng axit D-galacturonic Rhamnogalacturonan tôi pectin (RG-I)
chứa một xương sống của disaccharide lặp đi lặp lại: -α-D-galacturonic môi chịu
acid (1,2) -α-L-rhamnose-. Từ nhiều dư lượng rhamnose, sidechains của đường
trung lập khác nhau chi nhánh tắt. Các đường trung chủ yếu là D-galactose, Larabinose và D-xylose, với các loại và tỷ lệ của đường trung tính khác nhau với
nguồn gốc của pectin.
Trong tự nhiên, khoảng 80 phần trăm của các nhóm cacboxyl của axit
galacturonic được este hóa với methanol. Tỷ lệ này là giảm đến một mức độ
khác nhau trong quá trình trích pectin. Tỷ lệ của este hóa không este hóa axit
galacturonic xác định hành vi của pectin trong các ứng dụng thực phẩm. Đây là
lý do tại sao pectin được phân loại là cao so với pectin-ester thấp (HM ngắn so
với LM-pectin), với nhiều hơn hoặc ít hơn một nửa của tất cả các axit
galacturonic este hóa.

Hóa sinh học thực phẩm

Page 7


Các đơn vị axit galacturonic không ester hóa có thể là axit tự do (nhóm
cacboxyl) hoặc muối natri, kali, canxi. Các muối của pectin este hóa một phần
được gọi là pectinic, nếu mức độ este hóa là dưới 5 phần trăm các muối được gọi
là pectates, các dạng axit hòa tan, axit pectic.
Một số cây trồng như củ cải đường, khoai tây và lê chứa pectin với axit
galacturonic acetylated ngoài methyl este. Acetyl hóa ngăn ngừa sự hình thành
gel nhưng làm tăng tác dụng ổn định và nhũ hóa của pectin.
Pectin Amidated là một hình thức sửa đổi của pectin. Ở đây, một số các axit
galacturonic được chuyển đổi với amoniac để cacboxylic axit amide. Những
pectin là khoan dung hơn của việc thay đổi nồng độ canxi xảy ra trong sử dụng .
[16]

3.

Tổng hợp các nghiên cứu quá trình biến đổi glucide 15 năm gần đây
3.1 Nghiên cứu bảo quản nông sản sau thu hoạch 2003:

Lớp phủ ăn được có lợi cho thời hạn sử dụng của rau quả sau thu hoạch. Lớp phủ
dựa trên Chitosan được quan tâm trong những năm gần đây do tính chất không
độc hại, phân hủy sinh học và sinh học của nó. Theo quan điểm của sự thiếu hụt
của chitosan lớp phủ duy nhất, có hai phương pháp chính để cải thiện tài sản của
lớp phủ chitosan dựa trên hiện nay. Một phương pháp là chitosan được kết hợp
với các hợp chất hữu cơ, hợp chất vô cơ, hoặc các tác nhân kiểm soát sinh học.
Phương pháp khác là lớp phủ chitosan đơn được áp dụng với các biện pháp
không sơn bao gồm xử lý nhiệt, xử lý hypobaric, khử trùng khí và sửa đổi bao bì
khí quyển. Sau khi áp dụng lớp phủ chitosan cải tiến, hiệu quả bảo quản được
tăng lên trong hầu hết các trường hợp so với lớp chitosan đơn.
a. Giới thiệu:
Sau thu hoạch trái cây và rau quả là sinh vật sống, thực hiện chuyển hóa không
ngừng. Nhân vật của họ như dinh dưỡng, ưu ái, và hình dáng xấu đi trong quá
trình lưu trữ và vận chuyển do mất nước, nâu, phân rã, vv [17]. Như vậy, giá trị
thương mại cũng giảm và nhiều thiệt hại gây ra cho nhà sản xuất. Để kéo dài thời
hạn sử dụng của rau quả sau thu hoạch, một số biện pháp hữu hiệu bao gồm nhiệt
Hóa sinh học thực phẩm

Page 8


độ thấp, bao bì khí quyển biến đổi, chiếu xạ và sơn phủ đã được áp dụng [18].
Trong các biện pháp đó, lớp phủ ăn được là một trong những phương pháp đầy
hứa hẹn vì tính chất đặc biệt của nó, có thể tránh mất độ ẩm và mất mùi, và ức
chế sự xâm nhập oxy vào mô thực vật hoặc sự phát triển của vi sinh vật. Ngoài
ra, lớp phủ ăn được thuận tiện và phù hợp với an toàn thực phẩm [19]. Nhiều vật
liệu như polysaccharides, protein, tinh dầu, có thể phục vụ kinh tế như lớp phủ
ăn được [20].
Chitosan là một polysaccharide tuyến tính bao gồm resid- (1 → 4) liên kết dư
lượng 2-amino-2- deoxy-D-glucose, có nguồn gốc từ dẫn xuất deacetylat của
chitin, là polysaccharide phổ biến thứ hai trong tự nhiên sau xenluloza. Nó
không độc hại, phân hủy sinh học, biofunctional và tương thích sinh học.
Chitosan có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm mạnh có thể kiểm soát hiệu
quả sâu răng [21]. Nó có thể dễ dàng hình thành lớp phủ trên trái cây và rau quả,
và tỷ lệ hô hấp của trái cây và rau quả đã được giảm bằng cách điều chỉnh tính
thấm của carbon dioxide và oxy [22]. Xem xét các tính chất ưu việt của chitosan,
nó đã được sử dụng thành công trong nhiều loại rau quả sau thu hoạch, chẳng
hạn như nho, quả mọng, táo tàu và rễ sen cắt tươi . Mặc dù lớp phủ chitosan có
nhiều lợi thế cho việc bảo quản trái cây và rau quả sau thu hoạch, như đối với
một loại trái cây hoặc rau đặc biệt, lớp phủ chitosan đôi khi thể hiện một khiếm
khuyết nhất định, bao gồm ức chế hạn chế vi sinh vật đặc biệt dẫn đến kết quả
phân hủy. tính thấm của carbon dioxide và oxy [23]. Để áp dụng hiệu quả lớp phủ
chitosan, chitosan được kết hợp với các chất khác. Ngoài ra, lớp phủ chitosan
đơn lẻ thường được kết hợp với các phương pháp vật lý như sưởi ấm ngắn, khử
trùng khí ngắn, bao bì không khí biến đổi, vv [24].
Tổng quan này cố gắng tóm tắt sự phát triển chung của các lớp phủ dựa trên
chitosan khác nhau, dựa trên tình hình nghiên cứu và tiến bộ trong việc bảo quản
trái cây và rau quả. Chúng tôi hy vọng rằng đánh giá này sẽ cung cấp thông tin
chi tiết cho các nhà nghiên cứu làm việc trong bảo tồn sau thu hoạch.
- Lớp phủ composite dựa trên Chitosan.
- Lớp phủ composite của hợp chất chitosan và hữu cơ.
Hóa sinh học thực phẩm

Page 9


Chitosan kết hợp với tinh dầu: Tinh dầu là chất chống oxy hóa tự nhiên và các
chất lipid kháng khuẩn được chiết xuất từ thực vật. Hầu hết chúng bao gồm một
hỗn hợp của terpens, terpenoids và các thành phần thơm và béo khác [25]. Họ đang
tăng lãi suất vì tình trạng tương đối an toàn, sự chấp nhận rộng rãi của người tiêu
dùng, và khai thác cho các mục đích sử dụng chức năng đa mục đích tiềm năng.
Phân tán dạng phim (FFD) được điều chế với 1% chitosan trọng lượng phân tử
và 3% tinh dầu chanh. Lớp phủ Chitosan không có tác dụng đáng kể về độ chua,
pH và hàm lượng chất rắn hòa tan trong dâu tây trong suốt quá trình bảo quản.
Ngược lại, lớp phủ làm chậm tốc độ hô hấp của mẫu khi tinh dầu chanh được
thêm vào FFD. Việc bổ sung tinh dầu chanh giúp tăng cường hoạt tính kháng
nấm chitosan cả trong các thử nghiệm in vitro và trong quá trình bảo quản lạnh
trong dâu tây được cấy với bào tử bào tử của Botrytis cinerea .
Chitosan kết hợp với axit hữu cơ: Axit hữu cơ là axit yếu và không phân ly hoàn
toàn trong nước, trong khi các axit khoáng mạnh làm. Trái ngược với việc sử
dụng các axit khoáng, axit hữu cơ dễ xử lý, không bị ăn mòn trong tự nhiên, có
khả năng phân hủy sinh học và không gây hại cho trái cây và rau quả phủ. Chúng
đã được sử dụng làm chất thay thế sulfite để ngăn ngừa quá trình tạo màu nâu,
đơn độc hoặc kết hợp với tác nhân kháng khuẩn [25]. Ảnh hưởng của lớp phủ
chitosan kết hợp với axit phytic lên việc bảo quản rễ sen cắt tươi đã được nghiên
cứu. Kết quả cho thấy lớp phủ composite với 1% chitosan và 1% axit phytic có
thể làm giảm tỷ lệ mất trọng lượng và hàm lượng malondialdehyde (MDA) của
rễ sen cắt tươi, trì hoãn màu nâu, hạn chế hoạt động của peroxidase (POD),
polyphenol oxidase (PPO) ) và phenylalanine ammonia-lysae (PAL), và duy trì
hàm lượng vitamin C và polyphenol ở mức tương đối cao. Vào ngày thứ 8, tỷ lệ
giảm cân của rễ sen đã cắt giảm là một nửa kiểm soát, hàm lượng MDA thấp hơn
18,8% và giá trị L cao hơn 51,2% so với mẫu đối chứng. Lớp phủ composite với
axit phytic kết hợp chitosan là một phương pháp hiệu quả để bảo quản rễ sen cắt
tươi, vượt trội hơn lớp phủ chitosan đơn . Tuy nhiên, các giải pháp chitosan
aciddissolved phát triển vị đắng và làm se, làm cho thực phẩm có chứa chitosan
ít thực tế hơn trên thị trường thực [26].

Hóa sinh học thực phẩm

Page 10


Chitosan kết hợp với các chất hữu cơ khác: Các chất hữu cơ khác như ethanol,
sáp, vân vân, cũng có thể cải thiện các tính chất của lớp phủ chitosan trong bảo
quản trái cây. Các quả hoặc chùm đơn được nhân tạo được ngâm trong chitosan,
ethanol hoặc hỗn hợp của chúng. Các thử nghiệm với các cụm nhỏ đã được thực
hiện để mô phỏng việc lưu kho lạnh kéo dài trong thương mại của nho. Sự kết
hợp của giảm liều chitosan và ethanol cải thiện sự kiểm soát của nấm mốc xám
của bảng nho so với ứng dụng của họ một mình, và hiệu quả là ít nhất là phụ gia
và đôi khi hiệp đồng [27].
Chitosan kết hợp với các kim loại: Các ion canxi thực hiện nhiều vai trò trong
sinh lý tế bào thực vật. Họ là những sứ giả nội bào quan trọng, trung gian phản
ứng với kích thích tố, tín hiệu stress sinh học và phi sinh học và một loạt các quá
trình phát triển [28]. Họ cũng đóng một vai trò thiết yếu trong việc duy trì cấu trúc
của màng tế bào và thành tế bào. Các ion canxi liên kết chéo các nhóm cacboxyl
tự do trên các chuỗi polygalacturonate liền kề có mặt ở giữa lamella của thành tế
bào thực vật góp phần vào sự kết dính tế bào tế bào và sự gắn kết. Các phương
pháp điều trị trước thu hoạch và sau thu hoạch với muối canxi đã có hiệu quả
trong việc kiểm soát một số rối loạn sinh lý, giảm tỷ lệ mầm bệnh nấm và duy trì
độ săn chắc của trái cây . Dâu tây (Fragaria × ananassa Duch.) Được phủ bằng
chitosan kết hợp với calcium gluconate. Sau điều trị, dâu tây được bảo quản ở 10
° C và 70 ± 5% RH trong một tuần. Không có dấu hiệu của sự phân hủy nấm đã
được quan sát thấy trong thời gian lưu trữ cho trái cây phủ 1,5% chitosan hoặc
1% chitosan + 0,5% CaGlu. Ngược lại, 12,5% dâu tây phủ 1% chitosan thiếu
muối canxi bị nhiễm sau năm ngày bảo quản. Và bổ sung canxi vào dung dịch
chitosan làm tăng độ săn chắc và chất dinh dưỡng của quả . Ngoài ra, ion kẽm
cũng thu hút sự quan tâm của một số nhà nghiên cứu, bởi vì chức năng sinh lý
của nó. Kẽm là một trong những nguyên tố vi kim loại quan trọng nhất trong cơ
thể con người. Nó là một thành phần thiết yếu của một số protein quan trọng và
không thể thiếu cho sự ổn định và chức năng xúc tác của nó . Ion Cerium có khả
năng kháng sinh tốt và sự phân cắt của phosphodiester . Phức hợp kẽm (II) và
cerium (IV) với chitosan đã được áp dụng để bảo quản trái cây táo tàu Trung

Hóa sinh học thực phẩm

Page 11


Quốc để mở rộng thời hạn sử dụng và giảm dư lượng thuốc trừ sâu
organophosphorus trên các loại trái cây .
Chitosan kết hợp với vật liệu nano vô cơ: Đang nổi lên vào cuối những năm
1980, công nghệ nano hiện đang phát triển nhanh chóng và được sử dụng rộng
rãi trong các lĩnh vực vật chất, hóa học và vật lý. Khác với các chất có kích
thước bình thường, các chất có kích thước nano cho thấy kích thước lượng tử,
kích thước nhỏ, bề mặt và hiệu ứng kích thước lượng tử vĩ mô . Hiện nay, nanoZnO, nano-silicon và nano-CaCO3 được sử dụng trong bảo quản trái cây sau thu
hoạch. Hiệu quả của 1% chitosan phim với 0,04% nano-silicon dioxide trên các
tính chất định tính của táo tàu thu hoạch dưới nhiệt độ môi trường xung quanh đã
được nghiên cứu. Sau 32 ngày, chỉ số đỏ, tỷ lệ phân rã, giảm cân và tỷ lệ hô hấp
của các loại nước ép tráng được thấp hơn so với chỉ số kiểm soát. Hoạt tính PAL
thấp hơn và hoạt động cao hơn của các enzym chống oxy hóa scavenger (ví dụ:
SOD, POD và CAT) của nước ép tráng có thể được quy cho lớp phủ hợp chất.
MDA tăng lên trong các loại táo bao phủ đã được hạn chế. Lớp phủ composite đã
cho thấy có tính ưu việt trong việc bảo toàn tổng flavonoid so với lớp phủ
chitosan đơn độc. Nhưng không có sự khác biệt nào được quan sát thấy về sự
mất vitamin C và hàm lượng polyphenol tổng số giữa lớp phủ composite và sự
kiểm soát .
b. Ứng dụng tích hợp lớp phủ chitosan và xử lý nhiệt:
Xử lý nhiệt là một phương pháp phi hóa học hiệu quả để kiểm soát sâu bệnh sau
thu hoạch nếu kết hợp thích hợp của nhiệt độ và thời gian phơi nhiễm được lựa
chọn để ngăn ngừa mất chất lượng. Việc sử dụng kết hợp các kỹ thuật như vậy
trong việc xử lý sau thu hoạch các sản phẩm tươi sống ngày càng tăng [40]. Táo
(Malus domestica Borkh. Cv. Gala) đã được xử lý nhiệt ở 38 ° C trong 4 ngày
(xử lý nhiệt) trước hoặc sau khi được phủ 1% chitosan. Sau khi điều trị, táo được
bảo quản ở 0 ° C trong 8 tuần và 20 ° C trong 7 ngày làm hạn sử dụng. Xử lý
nhiệt + quả điều trị chitosan cho thấy tốc độ hô hấp thấp nhất, sự tiến hóa
ethylene, malondialdehyde và rò rỉ màng, và độ săn chắc cao nhất và sự chấp
nhận của người tiêu dùng trong các phương pháp điều trị. Đồng thời, điều trị kết
Hóa sinh học thực phẩm

Page 12


hợp này có thể ức chế sự mất màu xanh, độ chua chuẩn và giảm cân so với chỉ
riêng HT [29].
Ứng dụng tích hợp lớp phủ chitosan và khử trùng khí 1-methylcyclopropene (1MCP), một chất ức chế hoạt động ethylene, hoạt động ở nồng độ rất thấp để trì
hoãn quá trình chín quả và cải thiện chất lượng lưu trữ của nhiều loại trái cây và
rau quả. Nó không độc hại, không mùi và có hiệu quả cao và cũng được sử dụng
thương mại để kéo dài tuổi thọ của các sản phẩm làm vườn [30]. Sự kết hợp của
lớp phủ 1-MCP và chitosan có thể cải thiện hiệu quả thời gian bảo quản và duy
trì chất lượng quả táo tàu Ấn Độ ở nhiệt độ phòng .
Bao bì không khí thay đổi (MAP) là một kỹ thuật quan trọng để sửa đổi bầu
không khí trong gói bằng cách sử dụng màng polyme có hoặc không có đục lỗ để
giảm chất lượng và cải thiện thời hạn sử dụng của rau quả đóng gói thông qua sự
mất nước, chuyển hóa và giảm hoạt động của vi sinh vật. Reuck và cộng sự đã
tìm thấy rằng sự kết hợp của chitosan (1,0 g L − 1) + MAP (kiểm soát) có hiệu
quả trong việc ngăn ngừa sâu, nâu và giữ lại màu pericarp trong giống Đỏ của
McLean so với MAP đơn. Chitosan (1.0 gL − 1) + MAP giảm đáng kể hoạt tính
PPO và POD, giữ lại toàn vẹn màng, nội dung anthocyanin và ngăn chặn sự suy
giảm giá trị màu pericarp trong quá trình bảo quản .
c. Phần kết luận:
Để kéo dài thời hạn sử dụng của trái cây và rau quả sau thu hoạch, lớp phủ dựa
trên chitosan là một biện pháp tương đối thuận tiện và an toàn, ngày càng quan
tâm đến ngành công nghiệp thực phẩm trong những năm gần đây. Theo quan
điểm của sự thiếu hụt của chitosan lớp phủ duy nhất, có hai phương pháp chính
để cải thiện tài sản của lớp phủ chitosan. Một phương pháp là chitosan được kết
hợp với các hợp chất hữu cơ như tinh dầu, axit hữu cơ, hoặc hợp chất vô cơ bao
gồm các ion kim loại và vật liệu nano vô cơ, cũng như các tác nhân kiểm soát
sinh học. Phương pháp khác là lớp phủ chitosan đơn được áp dụng với các biện
pháp khắc phục vật lý có chứa xử lý nhiệt, xử lý hypobaric, xông hơi khử trùng
khí và bao bì không khí biến đổi. Sau khi áp dụng lớp phủ chitosan cải tiến, hiệu
Hóa sinh học thực phẩm

Page 13


quả bảo quản được tăng lên trong hầu hết các trường hợp so với lớp chitosan
đơn.
3.2 Thủy phân và oxy hóa cơ chế tham gia vào Cellulose:
Trong gỗ, sợi cellulose tinh thể được đóng gói chặt chẽ trong một phức hợp
mạng lưới các thành phần hemicellulose và lignin. Hầu hết các vi sinh vật
cellulolytic sản xuất, ngoài cellulases thủy phân E-1,4-liên kết glucosidic, một số
enzyme làm suy giảm vách tế bào khác: ví dụ: ligninases,xylanases, pectinases.
Chỉ một vài vi sinh vật tạo ra bộ enzyme hoàn chỉnh có khả năng làm giảm hiệu
quả cellulose tự nhiên.[31]
Các vi sinh vật hiếu khí và kị khí sử dụng các chiến lược khác nhau để nuôi
dưỡng cellulose. Trong khi aerobes thường tiết ra một tập hợp các cellulase riêng
lẻ,một số anaerobes đã phát triển một phức hợp đa enzyme-cellulosome được
liên kết với bề mặt tế bào của vi sinh vật, được xem xét gần đây bởi Bayer et al.
[Bayer và cộng sự, 2004]. Các hệ thống enzyme cellulolytic trong nấm có thể
được chia thành :
Nấm trắng thối, chẳng hạn như Phanerochaete chrysosporium và thối mềm,
chẳng hạn như Hypocrea jecorina (trước đây gọi là Trichoderma reesei) và
Penicillum pinophilum có đầy đủ các hệ thống enzyme cellulolytic của sự phân
hủy cellulose tinh thể thành glucose. Chúng bao gồm một số enzyme tiết ra hoạt
động ở cuối (exoglucanases) hoặc ở giữa(endoglucanases) của chuỗi cellulose.
Cellobiose phát hành được thủy phân để glucose bằng ȕ-glucosidases. Nhóm thứ
hai của nấm được báo cáo phân hủy cellulose bằng các thành phần oxy hóa cùng
với endoglucanases,nhưng thiếu cellobiohydrolases nghiêm ngặt. Một đại diện
của điều này cơ chế là hệ thống cellulolytic của nấm nâu thối Postia nhau
thai[Kleman-Leyer và cộng sự, 1992][32]
Cơ chế thủy phân:
Trong glycosyl hydrolases, thủy phân enzym của liên kết glycosidic thường
diễn ra thông qua xúc tác axit / bazơ chung, đòi hỏi hai dư lượng quan trọng:
một nhà tài trợ proton (HA) và một nucleophile / base (B-). Hoạt động xúc tác
Hóa sinh học thực phẩm

Page 14


này được cung cấp bởi hai dư lượng axit aspartic hoặc glutamic. Hai cơ chế khác
nhau có thể được phân biệt- giữ lại và đảo ngược cơ chế. Trong cả hai trường
hợp, axit-base (HA) protonates glycosidic để lại oxy với sự hình thành đồng thời
của một phần tích điện tích trên Cacbon C1. Trong cơ chế đảo ngược, cơ sở (B-)
deprotonates một phân tử nước,sau đó tấn công cácbon C1 của vòng glucose
trong một chuyển dịch loại Sn2 phản ứng, dẫn đến đảo ngược cấu hình tại
anomeric carbon C1. Trong cơ chế giữ lại, một liên kết glycosidic được thủy
phân qua hai đơn bước dịch chuyển. Đầu tiên, nucleophile (B-) tấn công trực
tiếp C1 carbon, tạo ra một trung gian cộng hóa trị giữa enzyme và chất nền, sản
phẩm đầu tiên được phát hành. Trong bước thứ hai, kích hoạt axit-base một phân
tử nước bằng cách trừu tượng một proton từ nó, thúc đẩy một cuộc tấCác khía
cạnh cụ thể của động học xenlulaza Sự suy thoái enzym của cellulose rắn là một
quá trình phức tạp diễn ra ở ranh giới pha rắn-lỏng, nơi các enzym là điện thoại
di động các thành phần. Một số tính chất của chất nền ảnh hưởng đến động học
của enzym thủy phân cellulose: tinh thể và có lẽ cũng là loại tinh thể cellulose,
mức độ trùng hợp, phân bố trọng lượng phân tử, bề mặt tiếp xúc cho các enzym
và cấu trúc vi mô bề mặt cellulose [Zhang và Lynd, 2004]. Để nghiên cứu tác
động cá nhân của các thông số này trên thủy phân enzym là nhiệm vụ, bởi vì
trong bất kỳ mẫu cellulose đã cho nào có mức độ tuyệt vời của biến đổi. Gần
đây, cellulose vi khuẩn được sản xuất bởi Acetobacter xylinum đã trở thành một
chất nền được sử dụng rộng rãi cho các nghiên cứu cellulose. Những lợi thế sử
dụng cellulose vi khuẩn làm chất nền là nó chứa tinh khiết cellulose, tương đối
được xác định rõ và có sẵn ở dạng không bao giờ sấy khô.[33]
Các nghiên cứu về sự tấn công enzym của cellulose tập trung chủ yếu vào giải
phóng đường giảm từ cellulose không hòa tan hoặc các dẫn xuất xenluloza hòa
tan. Tương đối ít được biết về tác dụng của các enzyme riêng lẻ trên cấu trúc
phân tử của chất nền cellulose không hòa tan.
Tỷ lệ thủy phân enzym của vật liệu xenlulô luôn giảm khá là nhanh. Nói chung,
sự suy thoái cellulose enzym được đặc trưng bởi một giai đoạn ban đầu nhanh
chóng theo sau là một giai đoạn thứ cấp chậm có thể cuối cùng cho đến khi tất
cả các chất nền được tiêu thụ. Điều này đã được giải thích thường xuyên nhất
Hóa sinh học thực phẩm

Page 15


bởi sự thủy phân nhanh chóng của phần cellulose dễ tiếp cận công trên C1. ức
chế sản phẩm và làm chậm hoạt động của các phân tử enzyme hấp thụ
[Converse và cộng sự, 1988]. Sự xói mòn bề mặt cellulose bởi xenlulaza đã
được đề xuất là một trong những yếu tố làm chậm tỷ lệ [Väljamäe et al.,1998].
Nó đã được chứng minh rằng diện tích bề mặt của cellulose có thể truy cập
enzyme cellulase là yếu tố quan trọng nhất trong việc xác định tốc độ ban đầu
của thủy phân [Thompson và cộng sự, 1992; Helle và cộng sự, 1993]. Hiệu quả
của sự thủy phân cellulose bởi một enzyme riêng biệt phụ thuộc vào mức độ
polyme hóa và kết tinh của chất nền. Nói chung, cellobiohydrolases tương đối
tích cực hơn đối với chất nền tinh thể cao với DP tương đối thấp, chẳng hạn như
BMCC; endoglucanases chỉ rất hạn chế hành động trên chất nền tinh thể, nhưng
thủy phân dễ dàng vô định hình cellulose [Henrissat và cộng sự, 1985].[34]
3.3 Khuếch đại gen SSIV mã hóa cho Starch synthase(SS) ở giống sắn
KM140 bằng phương pháp RT-PCR:
Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) là một trong 3 cây lương thực quan trọng
nhất thế giới sau lúa và ngô (Hoang Kim et al., 2010). Củ sắn có hàm lượng tinh
bột cao với khoảng 84-87% trọng lượng khô, là nguồn cung cấp carbonhydrate
cho hơn 500 triệu ngƣời ở các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới cũng như hơn 1 tỷ
ngƣời trên thế giới. Hiện nay, trong bối cảnh biến đổi khí hậu làm trái đất nóng
lên, nƣớc biển dâng cao, đe dọa an ninh lương thực thế giới và sự cạn kiệt của
nguồn nguyên liệu hóa thạch thì cây sắn được coi là cây trồng đem lại giải pháp
kép nhằm đạt cả hai mục tiêu: Góp phần đảm bảo an ninh lương thực và cung
cấp nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất nhiêu liệu sinh học, từng bước thay
thế nhiên liệu hóa thạch. Sắn được trồng khá phổ biến ở Việt Nam và đã từ lâu
được xem là cây lương thực và thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô. Sắn
chủ yếu dùng để bán (48,6%), kế đến dùng làm thức ăn gia súc (22,4%), chế biến
thủ công (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi. Sắn cũng là cây công nghiệp
có giá trị xuất khẩu và tiêu thụ trong nước (Trần Ngọc Ngoạn., 2007). Sắn là
nguyên liệu chính để chế biến bột ngọt, bio-ethanol, mì ăn liền, bánh kẹo, siro,
nước giải khát, bao bì, ván ép, phụ gia dược phẩm, màng phủ sinh học và chất
Hóa sinh học thực phẩm

Page 16


giữ ẩm cho đất. Mỗi năm Việt Nam xuất khẩu trên 4 triệu tấn sản phẩm từ cây
sắn, đứng thứ hai khu vực, sau Thái Lan (Hoàng Kim, Nguyễn Đăng Mãi, 2011).
Quy trình tách chiết RNA được thực hiện theo hướng dẫn của bộ kit PureLink
Plant RNA Reagent, Invitrogen. Đầu tiên nghiền 0,1 g mẫu trong nitro lỏng. Sau
đó bổ sung 0,5ml PureLinkPlant RNA Reagent lạnh, đảo đều. Ủ 5 phút ở nhiệt
độ phòng. Rồi ly tâm 12.000 vòng trong 2 phút ở nhiệt độ phòng. Chuyển phần
dịch nổi qua ống ly tâm mới. Bổ sung 0,1ml NaCl 5 M, trộn đều. Bổ sung thêm
0,3ml Chloroform, trộn đều. Ly tâm 12.000 vòng trong 10 phút ở 4°C, chuyển
pha trên qua ống ly tâm mới. Thêm 1 lần thể tích isopropanol, trộn đều và ủ ở
nhiệt độ phòng trong 10 phút. Ly tâm 12.000 vòng trong 10 phút ở 4°C, bỏ phần
dịch. Tiếp tục bổ sung 1ml cồn 75%, trộn đều. Ly tâm 12.000 vòng trong 1 phút
ở nhiệt độ phòng, bỏ dịch, dùng pipet cẩn thận hút hết dịch vẫn còn trong ống ly
tâm. RNA tổng số sau khi tách chiết từ củ và lá sắn tiếp tục được loại bỏ DNA
tạp nhiễm bằng cách xử lý DNAse theo hướng dẫn của nhà sản xuất (Thermo
Scientific), sau đó được tinh sạch bằng phƣơng pháp tủa sử dụng dung dịch LiCl
7,5M (Ambion). Thêm tác nhân tủa này vào dung dịch RNA tổng số sao cho
nồng độ cuối cùng của LiCl trong dung dịch RNA đạt 2,5M, ủ mẫu ở -20°C
trong 30 phút. Ly tâm 13000 vòng/phút trong 15 phút. Loại bỏ dịch nổi và rửa
tủa RNA với cồn 70% lạnh để loại bỏ lượng muối còn sót lại. Hòa tủa RNA
trong nước khử ion đã được xử lý DEPC. Đoạn gen quan tâm gắn trên vector
tách dòng pBTsau khi tách từ khuẩn lạc, đƣợc xác định trình tự trên máy đọc tự
động ABI PRIM 3100 Avant Genetic Analyzer bằng cách sử dụng bộ hoá chất
sinh chuẩn bigDyeTerminator v3.1 Cycle Sequencing. Do kích thước gen SSIV
là rất lớn (~3,5kb) nên các cặp mồi (bảng 1) được dùng để nhân các đoạn chồng
gối nhau, sau đó gắn ghép lại với nhau để thu được kích thước SSIV hoàn chỉnh.
Thành phần và chu trình nhiệt của phản ứng PCR đọc trình tự trên máy luân
nhiệt GeneAmp PCR System 9700. Sản phẩm PCR được tinh sạch bằng cách
bổ sung 5l EDTA 125mM, 60l cồn 100% và ủ ở nhiệt độ phòng trong 15
phút. Tiếp đó ly tâm 12.000 v/p, trong 15 phút để kết tủa các đoạn DNA, sau đó
loại bỏ cồn. Bổ sung 60l ethanol 70% và ly tâm 10.000 v/p trong 10 phút. Làm
khô kết tủa DNA, bổ sung 10l Hi-DiTM Formamide và biến tính ở 950C trong 5
Hóa sinh học thực phẩm

Page 17


phút. Các mẫu được tra vào các giếng của khay đựng mẫu, sau đó điện di trong
ống mao quản 80cm x 50l với polymer POP-4 TMcủa hãng ABI, Mỹ. Kết quả
được xử lý bằng phần mềm DNAstar.[35]
Tinh bột là nguồn carbonhydrate chủ yếu cho con người và đồng thời cung cấp
nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp. Hiện nay nguồn nguyên liệu tinh bột
cho công nghiệp chủ yếu tách chiết từ ngô, tuy nhiên một lượng đáng kể khác từ
lúa, lúa mì, sắn, khoai tây, arrowroot (Maranta arundinacea) và sago palm
(Metroxylon sagu). Tinh bột từ các nguồn khác nhau có thành phần polymer, cấu
trúc và thành phần hóa lý khác nhau. Thành phần hóa lý chính là chức năng của
tinh bột quyết định khả năng ứng dụng của tinh bột. Việc biến đổi quá trình trao
đổi tinh bột trong cây trồng có thể góp phần tăng khả năng tích tụ tinh bột trong
các cơ quan dự trữ, ngăn chặn hoặc tăng việc phân hủy tinh bột (tùy thuộc vào
loại cây trồng hay nhu cầu sử dụng) hoặc biến đổi cấu trúc tinh bột để tăng hoặc
đa dạng chức năng của tinh bột trong thực phẩm và nguyên liệu của công nghiệp.
Đã phân lập thành công gen SSIV mã hóa cho enzyme starch synthase, đóng vai
trò quan trọng trong việc tăng cường quá trình sinh tổng hợp tinh bột ở sắn bằng
phương pháp RT - PCR và đăng ký trên ngân hàng Genbank với mã số là
KT033500 có kích thước 3189 bp.[36]
3.4 Rối loạn chuyển hóa gluxit cơ thể động vật:
Khi thiếu insulin, tốc độ vận chuyển glucoza máu vào tế bào giảm .[37]
Trong tế bào, hoạt tính men hexokinaza giảm đã kìm hãm phản ứng photphoryl
hoá glucoza nội bào, gây giảm glucoza-6-photphat. hoạt tính men hexokinaza
giảm do do thiếu insulin và chính cũng do thiếu insulin, glucococticoit tăng tiết
đã ức chế men này. glucoza-6-photphat giảm đã hạn chế sử dụng glucoza nội
bào; cụ thể: giảm tổng hợp glycogen (từ glucoza ), giảm oxy hoá trực tiếp
glucoza vào vòng pentoza photphat., giảm thoái biến kị khí và ưa khí glucoza,
giảm tổng hợp axit béo, protein và một số đường cần thiết cho cơ thể.
Giảm glucoza-6-photphat được bù đắp bằng tăng tân tạo glucoza và glycogen (từ
axit amin ) do tác dụng của glucôcocticoit, khi thiếu insulin, glucococticoit tăng
Hóa sinh học thực phẩm

Page 18


tiết có tác dụng hoạt hoá men fructoza-1,6- diphotphataza, kết quả là tăng thoái
biến glycogen.
Tiêu glycogen vhiếm ưu thế so với tân tạo, làm cho glucoza từ gan vào máu
nhiều, gây tăng đường máu, một trong những triệu chứng chính của bệnh đái
tháo đường. Khi đường máu vượt ngưỡng thận sẽ phát sinh glucoza niệu, kéo
theo cả nước (đa niệu thẩm thấu); bệnh nhân khát do cơ thể mất nước nghiêm
trọng (có thể tới 5 - 10 lit trong 24 giờ, thậm chí hơn nữa), do đó uống nhiều. Tế
bào không sử dụng được glucoza nên trung khu đói bị kích thích, bệnh nhân ăn
nhiều, nhưng vẫn không bù được năng lương bị mất, nên gầy.
Ngoài ra khi thiếu insulin, men pyruvic kinaza không được hoạt hoá đã hạn chế
tổng hợp axit pyruvic (từ axit photphoenoinpyruvic), dẫn tới giảm axit
oxaloaxetic, làm cho axetyl CoA không vào vòng Krebs được : giảm tổng hợp
năng lượng, đặc biệt ATP, dẫn tới giảm tổng hợp axit béo, protein,vv... Không
vào vòng Krebs, và không được tổng hợp thành axit béo, axetyl CoA không còn
con đường nào khác là tăng tổng hợp cholesterol và các thể xetonic .[38]
Glucoza máu là nguồn cung cấp năng lượng duy nhất đối với tổ chức não, đặc
biệt là vỏ não, nên khi thiếu insulin, não ở trong trạng thái đói gluxit, ngoài ra, tổ
chức não hấp thu oxy cùng với glucoza, do đó khi giảm hấp thu glucoza, oxy vào
tổ chức não cũng ít đi, kết quả là tổ chức não vừa thiếu gluxit, vừa thiếu oxy,
khiến cho vỏ não bị ức chế sâu sắc. ( Năm 2011)
3.5 Nghiên cứu sự biến tính của tinh bột bắp qua xử lý bằng nitơ ở
dạng plasma nguội ở áp khí quyển:
Bắp được trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới, với diện tích 159 triệu
hecta, sản lượng đạt 817 triệu tấn (2009), cao hơn so với các loại ngũ cốc khác
(theo International Grains Council, 2013). Tinh bột bắp được các nhà khoa học
nghiên cứu biến tính bằng nhiều phương pháp (hóa học, vật lý, sinh học,…)
nhằm tạo ra các phụ gia trong lĩnh vực chế biến thực phẩm. “Nghiên cứu sự biến
tính của tinh bột bắp qua xử lý bằng nitơ ở dạng plasma nguội ở áp khí quyển” là
hướng mà tác giả Trịnh Khánh Sơn (Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) vừa
tiến hành.[39]
Hóa sinh học thực phẩm

Page 19


Kết quả cho thấy, tinh bột bắp dạng hạt được xử lý trong môi trường nitơ ở dạng
plasma tạo ra các thay đổi trong cấu trúc đặc biệt làm vùng xoắn kép anpha
(anpha helix) chuyển thành vùng vô định hình, tăng khả năng bị thủy phân của
tinh bột dưới tác dụng của enzym anpha amylaza, giúp cơ thể hấp thu dễ dàng
hơn khi được sử dụng trong thực phẩm. Sự thay đổi này không ảnh hưởng đến
kiểu hình tinh thể và mức độ tinh thể của tinh bột bắp thô. Kỹ thuật biến tính tinh
bột mới không chỉ thực hiện được trên tinh bột bắp mà còn đối với các loại tinh
bột khác (sắn, gạo,…).
Kỹ thuật biến tính tinh bột bằng plasma được thực hiện hoàn toàn trên thiết bị do
Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM chế tạo.
3.6 Nghiên cứu bảo quản thóc bởi hiện tượng biến vàng:[40]
Năm 2005, qua theo dõi quá trình bảo quản thóc đổ rời trong điều kiện áp suất
thấp (AST), anh Vũ Văn Tại thấy có nhiều diễn biến chất lượng xẩy ra khi điều
kiện thời tiết có biến động. Khi nhiệt độ không khí giảm đột ngột, độ ẩm không
dẫn đến hiện tượng men mốc lớp thóc bề mặt ở những điểm đọng sương.
Thóc gạo chất lượng vào kho là đỡ lo, nhưng mới chỉ được một nửa. Nhìn thấy
hạt thóc, hạt gạo “yên lành” trong kho đấy, nhưng vẫn phải kiểm tra thường
xuyên, vì bất cứ vấn đề gì xảy ra đều có thiệt hại lớn...
Hiện tượng trên đã được xử lý kịp thời, song rất hay tái diễn. Khi xuất thóc, ở
nhiều kho, thấy ven tường từ độ cao 1,2 m đến 1,5 m trở xuống xuất hiện men
mốc. Trước tình hình đó, anh Vũ Văn Tại cùng với anh em trong phòng nghiên
cứu tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất các giải pháp kỹ thuật đã áp dụng.
Anh Tại đề xuất với lãnh đạo Cục cho phép tăng cường hệ thống ống dẫn và hút
khí ở xung quanh đáy kho, kết hợp với việc tận dụng vật liệu kê lót của bảo quản
thóc thông thoáng như trấu, palet để kê lót bổ xung, tạo thành lớp cách ly giữa
thóc và màng PVC ở lớp đáy. Sáng kiến trên đã được Cục DTNN khu vực Thái
Bình áp dụng từ năm 2008 đến nay và thu được những kết quả tốt.
Những ngăn kho có áp dụng cải tiến này luôn có chất lượng tốt, không còn xẩy
ra các hiện tượng bốc hơi động sương men mốc lớp mặt. Kết quả phân tích mẫu
định kỳ cho thấy, chất lượng thóc tốt tỷ lệ hạt vàng ít biến động. Từ hiệu quả của
Hóa sinh học thực phẩm

Page 20


cải tiến, trong kế hoạch nhập thóc năm 2011, các chi cục đều đăng ký bảo quản
thóc đổ rời trong điều kiện AST, theo phương pháp này.
Đó chỉ là một trong rất nhiều sáng kiến, giải pháp mà anh đưa ra. Ngoài ra còn
nhiều sáng kiến khác, như: Dùng palet, trấu trong bảo quản thông thoáng để tăng
cường kê lót lớp nền đáy kho thóc đổ rời trong điều kiện AST; giải pháp khắc
phục sự cố bốc hơi, đọng sương trong bảo quản gạo, thóc AST trong các loại
hình kho; bảo quản thử nghiệm thóc đóng bao…
II.

SỰ BIẾN ĐỔI GLUCIDE TRONG SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN TỪ
SẢN PHẨM NÔNG NGHIỆP:
1. Một số biến đổi trong bảo quản chế biến sản phẩm từ nông nghiệp:
1.1 Một số phản ứng đường xảy ra:
a. Biến đổi do thủy phân saccharose:
Biến đổi do thủy phân bởi enzyme:
Trong làm bánh từ bột nhào: ở giai đoạn lên men bột nhào, saccharose và
maltose trong bánh bị thủy phân do tác dụng của enzym tương ứng.
Maltose sẽ bị dần dần thủy phân thành hai phân tử glucose và maltose có trong
mô thực vật, nấm men, vi khuẩn và đặc biệt có nhiều ở kê nảy mầm.
Trong hạt nảy mầm có chứa nhiều enzym sacarase, giúp thủy phân tương đối
nhanh sacarose.
Biến đổi do thủy phân bởi axit:
Trong chế biến một số sản phẩm như mứt quả, sirô, kẹo có cho thêm axit thực
phẩm đều có thể xảy ra sự thủy phân saccarose bởi axit tạo thành đường chuyển
hóa.
Sự có mặt của đường chuyển hóa trong sản phẩm làm cho độ ngọt của sản phẩm
tăng lên, đồng thời có tác dụng ngăn ngừa sự kết tinh nhưng lượng đường
chuyển hóa nhiều thì sản phẩm dễ bị chảy, khó bảo quản.
Khả năng thủy phân sacarose bởi axit mạnh hay yếu phụ thụ vào các yếu tố khác
nhau:
Hóa sinh học thực phẩm

Page 21


Môi trường đun nấu, loại axit dùng để thủy phân khi đun nấu, nhiệt độ đun nấu,
thời gian đun nấu.
b. Biến đổi do phân giải sâu xa của đường:
Biến đổi do đường lên men:
Lên men lactic:
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa yếm khí carbohydrate thành acid lactic
nhờ hoạt động sống của VSV, điển hình là vi khuẩn lactic. Có hai kiểu lên men
lactic chính là và lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình.
Lên men lactic đồng hình: là quá trình lên men do vi khuẩn lactic đồng hình, có
khả năng phân hủy đường theo con đường đơn giản tạo nên acid lactic. Lượng
acid lactic hình thành chiếm 90÷98% trong sản phẩm.

Hình 1: Lên men lactic đồng hình [41]
Lên men lactic dị hình: là quá trình lên men do các vi khuẩn lactic dị hình, phân
hủy đường thành acid lactic, ngoài acid lactic tạo thành còn có hàng loạt sản
phẩm trung gian khác nhau được tạo thành chiếm tỷ lệ khá cao như: acid acetic,
ethanol, glycerin, CO2, H2O, một số chất thơm như diacetyl, ester.
Hóa sinh học thực phẩm

Page 22


Hình 2: Lên men latic dị hình[42]
Quá trình lên men lactic diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn. Đầu tiên, đường
lactose sẽ được vi khuẩn lactic đưa vào bên trong tế bào nhờ những cơ chế vận
chuyển đặc trưng của màng tế bào chất. Tiếp theo, lactose sẽ được thủy phân
thành hai monosaccharide rồi đi vào các chu trình chuyển hóa khác nhau. Đối
với nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài
Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus,
Lactobacillus lactis… chu trình đường phân là con đường chính chuyển hóa
glucose thành acid lactic. Phương trình tổng quát lên men lactic đồng hình như
sau:[1]

Các sản phẩm trung gian:

Hóa sinh học thực phẩm

Page 23


 Các vi khuẩn lactic dị hình như giống Leuconostoc do không có một số
enzyme của chu trình đường phân nên chúng chuyển hóa glucose giai đoạn
đầu theo chu trình pentose-phosphate và tạo ra sản phẩm trung gian là
xylulose – 5 – phosphate. Chất này sẽ được chuyển hóa tiếp thành
glyceraldehyde – 3 – phosphate rồi tiếp tục đi theo giai đoạn cuối của chu
trình đường phân để tạo thành acid pyruvic rồi acid lactic như trong quá
trình lên men đồng hình.
 Theo một con đường trao đổi chất khác, xylulose – 5 – phosphate sẽ được
chuyển hóa thành acetyl – phosphate và tiếp theo sau đó là thành ethanol.
Sơ đồ chuyển hóa hình 2 cho thấy trong quá trình lên men dị hình, các sản
phẩm chuyển hóa chính thu được bao gồm acid lactic, ethanol, CO2 …
 Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng. Các phân tử ATP được
hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất (lactose) sẽ được vi khuẩn
giữ lại trong tế bào để phục vụ cho hoạt động trao đổi chất và sinh trưởng
của VSV. Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol và CO2 sẽ được
vi khuẩn “thải” vào môi trường lên men. Kết quả là hàm lượng acid lactic
tích lũy trong môi trờng lên men ngày càng tăng, làm giảm pH môi trƣờng
và kéo theo những biến đổi hóa lý khác.
 Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng
hình), ethanol, CO2 (lên men dị hình), trong dịch lên men còn xuất hiện
nhiều hợp chất hóa học mới khác. Chúng là những sản phẩm trung gian
hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men. Hàm lượng của chúng trong dịch
lên men thường rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn). Một số hợp chất trong nhóm
trên rất dễ bay hơi. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình
thành nên mùi, vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic. Đáng chú ý
nhất là diacetyl và acetaldehyde. Quá trình sinh tổng hợp diacetyl liên quan
đến sự chuyển hóa citrate, được trình bày ở hình 3

Hóa sinh học thực phẩm

Page 24


Hình 3. Sinh tổng hợp các chất tạo hương từ citrate (Cogan Fodan,1994 )[43]
 Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, diacetyl được tổng hợp. Hàm lượng
diacety trong môi trường sẽ tăng dần rồi sau đó sẽ giảm dần vào giai đoạn
cuối, đặc biệt khi hàm lượng citrate giảm giảm dần. Một phần diacetyl sẽ
được chuyển hóa thành acetoin và 2,3 butanediol. Acetaldehyde được tổng
hợp từ các sản phẩm của quá trình chuyển hóa glucose và một số acid amin


Nhiều loài vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp acetaldehyde. Đây là
hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho các sản phẩm lên
men như yoghurt, bơ,…



Tỷ lệ hàm lượng diacetyl/acetaldehyde ảnh hưởng lớn đến giá trị cảm
quan của yoghurt và bơ. Tỷ lệ này phụ thuộc vào thành phần các chủng
VSV sử dụng trong tổ hợp giống và các thông số kỹ thuật của quá trình lên
men như: nhiệt độ, pH đầu, lượng giống cấy …

Tác nhân VSV trong quá trình lên men lactic là vi khuẩn lactic thuộc họ
Lactobacillaceae và được xếp vào bốn nhóm: Streptococcus, Pediococcus,
Lactobaccillus, Leuconostoc. Đây là những trực khuẩn hoặc cầu khuẩn không
tạo bào tử, chúng thường không chuyển động và hô hấp yếm khí tùy tiện. Phần
lớn chúng vẫn phát triển bình thường nếu không có O2. Hầu hết không có khả
năng lên men tinh bột và các polysacharide khác. Sự phát triển của nó cần một số
acid hay các hợp chất hữu cơ chứa nitơ khác (pepton, polysacharide và protein
tan).
Hóa sinh học thực phẩm

Page 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×