Bước đầu thử nghiệm sản xuất fructooligosaccharides (fos) bởi chế phẩm pectinex ultra spl

ii

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC




LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC



BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT
FRUCTOOLIGOSACCHARIDES (FOS) BỞI
CHẾ PHẨM PECTINEX ULTRA SP-L


CBHD: TS. HUỲNH NGỌC OANH
SVTH: TRẦN TRƯỜNG LUÂN
MSSV: 60601418
BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC





Tp. HCM, tháng 01 năm 2011
ii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp tôi chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Tiến Sĩ Huỳnh Ngọc Oanh – Bộ môn công nghệ Sinh Học, Đại học Bách Khoa
thành phố Hồ Chí Minh đã gợi ý đề tài, hướng tận tình trong suốt quá trình thực hiện
đề tài.
Cán bộ phòng thí nghiệm 108, 117, 102 đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi sử
dụng các trang thiết bị và dụng cụ thí nghiệm.
Các bạn sinh viên lớp HC06BSH đã cùng học tập, trao đổi kinh nghiệm và giúp
đỡ tôi hoàn thành tốt đề tài.


iii


TÓM TẮT
Fructooligosaccharides (FOS) từ sucrose, chất ngọt thay thế mới với đặc tính năng
lượng thấp, an toàn cho người bệnh tiểu đường, an toàn cho hệ tiêu hóa. Pectinex Ultra
SP-L là chế phẩm enzyme có hoạt tính fructosyltransferase, xúc tác phản ứng tạo ra
các fructooligosaccharide mạch ngắn. Chế phẩm enzyme được cố định trên gel
alginate. Điều kiện tối ưu cho quá trình cố định được xác định là nồng độ alginate
3.5%, CaCl
2
5%, hiệu suất cố định enzyme đạt 57.79%. Bằng phương pháp quy hoạch
thực nghiệm CCD xác định được điều kiện tối ưu sản xuất FOS bằng enzyme cố định
là nhiệt độ 55
o
C, pH bằng 5.6, nồng độ sucrose ban đầu 58.76% (w/v), tốc độ lắc 159
rpm. Hỗn hợp sản phẩm bao gồm: sucrose (95mg/ml), glucose (218mg/ml), FOS
(279.96mg/ml).

ABTRACTS

Fructooligosaccharides (FOS) from sucrose, new alternative sweeteners wih functional
properties such as low calories, no cariogenicity, safety for diabetics. Pectinex Ultra
SPL is commercial enzyme with fructosyltransferase activity, is able to catalyze the
production of short chain fructooligosaccharide. It was immobilized by alginate gel
entrapment. The optimum of immobilization is 3.5% alginate, 5% CaCl
2
, protein-
enzyme immobilized yield 57.79%. Using Respones Surface Methodology with CCD
predits the best tranfructosylating condition to produce FOS by immobilized enzyme:
Temperature = 55
o
C, pH = 5.6, initial sucrose concentrations = 58.76% (w/v), shaking
speed at 159 rpm. A typical solution product consists of a mixture of sucrose
(95mg/ml), glucose (218mg/ml), FOS (279.96mg/ml).
iv


MỤC LỤC
CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH vii
DANH MỤC BẢNG ix
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu 1
1.3. Nội dung nghiên cứu 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1. Tổng quan về FOS 3
2.1.1. Khái niệm FOS 3
2.1.2. Nguồn gốc FOS – Cấu tạo 4
2.1.3. Tính chất của FOS 5
2.1.4. Ảnh hưởng của FOS với sức khỏe con người 6
2.1.5 Tính an toàn, ứng dụng và tình hình sản xuất FOS trên thế giới 11
2.1.6. Tiềm năng cho sản xuất FOS tại Việt Nam 16
2.1.7. Một số nghiên cứu sản xuất FOS trên thế giới 17
2.2. Tổng quan về enzyme fructosyltransferase 21
2.2.1. Khái niệm chung về enzyme 21
2.2.2. Enyme fructosyltransferase 21
2.3. Enzyme cố định 23
2.3.1. Sơ lược về enzyme cố định 23
2.3.2. Phương pháp cố định enzyme 24
2.4. Vật liệu cố định enzyme 25
2.4.1. Phân loại chất mang 26
2.4.2. Khái quát về alginate. 26
2.4.3. Một số nghiên cứu sử dụng alginate làm chất mang cố định 31
CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35
3.1. Vật liệu và thiết bị 35
3.1.1. Vật liệu 35
3.1.2. Thiết bị 35
3.2. Phương pháp 35
3.2.1. Phương pháp xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Bradford 35
3.2.2. Phương pháp xác định hoạt tính enzymefructosyltranferase của chế phẩm
Pectinex Ultra SP-L bằng phương pháp DNS 37

3.2.3. Phương pháp tính toán. 38
3.3. Phương pháp phân tích phương sai, hồi qui 39
3.3.1. Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) 39

3.3.2. Phương pháp tính toán hồi quy và kiểm định ANOVA 42
3.3.3. Phân tích hồi quy đa tham số 44
3.4. Phương pháp tiến hành nghiên cứu 45
3.4.1. Xác định hoạt tính fructosyltransferase của chế phẩm Pectinex Ultra SP-L
tự do 45

3.4.2. Quá trình cố định chế phẩm Pectinex Ultra SP-L 47
v

3.4.3.
Phương pháp tối ưu bằng phương pháp đáp ưng bề mặt trên chế phẩm
Pectinex Ultra SP-L cố định 49

3.4.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và tỷ lệ enzyme/cơ chất ảnh
hưởng đến hoạt tính fructosyltransferase tự do của chế phẩm Pectinex Ultra S-PL
tự do. 50

3.4.5. Tối ưu hóa ảnh hưởng của 4 yếu tố: pH, nhiệt độ, nồng độ sucrose ban
đầu, tốc độ lắc đến quá trình tổng hợp FOS bằng chế phẩm Pectinex Ultra SPL cố
định. 51

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 52
4.1. Đường chuẩn 52
4.1.1. Đường chuẩn xác định hàm lượng đường khử glucose 52
4.1.2. Đường chuẩn xác hàm lượng protein 53
4.2. Hoạt tính fructosyltransferase và hàm lượng protein trong chế phẩm
Pectinex Ultra SPL tự do 53

4.2.1. Hàm lượng protein của chế phẩm Pectinex Ultra SPL 53
4.2.2. Hoạt tính fructosyltransferase của chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SPL

tự do 54

4.3. Ảnh hưởng của pH, nhiệt độ lên hoạt tính fructosyltransferase của chế
phẩm Pectinex Ultra SP-L tự do 54

4.3.1. Ảnh hưởng của pH lên hoạt tính fructosyltransferase 54
4.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính fructosyltransferase 56
4.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/cơ chất và thời gian phản ứng lên quá trình
tổng hợp FOS 57

4.4.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/cơ chất 57
4.4.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tạo FOS của chế phẩm Pectinex Ultra
SP-L dạng tự do 58

4.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme: alginate và nồng độ CaCl
2
lên hoạt tính của
enzyme sau quá trình cố định 59

4.5.1. Hiệu suất cố định protein bởi alginate 59
4.5.2. Hiệu suất cố định enzyme bởi alginate 60
4.5.3. Khảo sát khả năng tái sử dụng của enzyme cố định 64
4.6. Kết quả tối ưu ảnh hưởng của 4 yếu tố: pH, nhiệt độ, nồng độ cơ chất
sucrose, và tốc độ lắc ảnh hưởng đến lượng glucose tổng hợp của chế phẩm
Pectinex Ultra SP-L cố định 65

4.7. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tạo FOS của chế phẩm Pectinex Ultra
SP-L dạng cố định 72

4.8. Kết quả phân tích HPLC mẫu FOS sử dụng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L

cố định 72

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74
5.1 Kết luận 74
5.2 Kiến nghị 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76
PHỤ LỤC 81



vi

CÁC TỪ VIẾT TẮT


FOS: Fructooligosaccharides
GF : Sucrose
GF
2
: 1-kestose
GF
3
: nytose
GF
4
:1F-fructofuranosylnytose
RSM : Response Surface Mothodology – Phương pháp đáp ứng bề mặt
CCD : Central Composite Design – Thiết kế đáp ứng tâm
ANOVA: Analysis of Variance – Giải tích phương sai
vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Công thức cấu tạo của FOS 4

Hình 2.2: Sự thay đổi nồng độ insulin trong máu 7
Hình 2.3: Sự thay đổi nồng độ glucose trong máu 7
Hình 2.4: Sự thay đổi nồng độ fructose trong máu 7
Hình 2.6: Sơ đồ quy trình sản xuất FOS liên tục và không liên tục 15
Hình 2.7: Thời gian phản ứng tạo sản phẩm của chế phẩm Pectinex Ultra SP-L dạng tự
do 18

Hình 2.8: Thời gian phản ứng tạo sản phẩm của chế phẩm Pectinex Ultra SP-L dạng cố
định trên chất mang Sepadbeads EC-EP5. 18

Hình 2.9: Cơ chế hoạt động của enzyme 21
Hình 2.10: Cơ chế chuyển hóa tạo FOS từ sucrose của fructosyltransferase 23
Hình 2.11: Enzyme trong hệ gel 24
Hình 2.12: Enzyme trong hệ sợi 25
Hình 2.13: Cấu tạo hóa học của alginate. 27
Hình 2.14: Cấu trúc phân tử của alginate 27
Hình 2.15: Đồ thị quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ 28
Hình 2.16: Liên kết tạo gel khi alginate tiếp xúc với Ca2+. 30
Hình 2.17: Cấu trúc không gian mạng lưới gel alginate 30
Hình 2.18: Hạt giống nhân tạo cây địa lan 32
Hình 2.19: Đồ thị sự thay đổi hoạt tính enzyme cố định theo số lần tái sử dụng 33
Hình 2.20: Mối quan hệ giữa lượng đường khử và số lần sử dụng 34
Hình 3.1: Phản ứng của protein và Thuốc thử Bradford 36
Hình 3.2: Phương pháp xác định hoạt tính enzyme fructosyltransferase theo phương

pháp định lượng đường khử DNS 46

viii

Hình 3.3: Phương pháp cố định enzyme fructosyltransferase trên chất mang Alginate.
48

Hình 3.4: Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 49
Hình 4.1: Đường chuẩn xác định hàm lượng glucose 52
Hình 4.2: Đường chuẩn xác định hàm lượng protein 53
Hình 4.3: Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính fructosyltransferase của chế phẩm Pectinex
Ultra SP-L tự do. 55

Hình 4.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính fructosyltransferase của chế phẩm
Pectinex Ultra SP-L tự do. 56

Hình 4.5: Ảnh hưởng của tỷ lệ Enzyme/Cơ chất đến khả năng tạo glucose do hoạt tính
fructosyltransferase của chế phẩm Pectinex Ultra S-PL tự do. 57

Hình 4.6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tổng hợp FOS của chế phẩm
Pectinex Ultra S-PL tự do. 58

Hình 4.7: Ảnh hưởng của nồng độ alginate trong quá trình cố định protein lên chất
mang ở nồng độ alginate 2.5% (trái) và alginate 3.0% (phải). 59

Hình 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ alginate trong quá trình cố định protein lên chất
mang ở nồng độ alginate 3.5% (trái) và alginate 4.0% (phải). 60

Hình 4.9: Hiệu suất cố định enzyme ở nồng độ alginate 2.5%(w/w). 61
Hình 4.10: Hiệu suất cố định enzyme ở nồng độ alginate 3.0 %(w/w). 61

Hình 4.11: Hiệu suất cố định enzyme ở nồng độ alginate 3.5%(w/w). 62
Hình 4.12: Hiệu suất cố định enzyme ở nồng độ alginate 4.0%(w/w). 62
Hình 4.13: Khảo sát khả năng tái sử dụng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L cố định mang
hoạt tính fructosyltransferase. 64

Hình 4.14: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các bốn nhân tố pH, nhiệt độ, nồng độ cơ
chất sucrose, và tốc độ lắc đến hàm lượng glucose tạo thành của chế phẩm enzyme cố
định. 66

Hình 4.15: Bề mặt đáp ứng của hàm lượng glucose đối với bốn yếu tố: nồng độ
sucrose ban đầu, pH, nhiệt độ và tốc độ lắc. (Nồng độ các yếu tố không có thể hiện
trên đồ thị được giữ ở mức tâm) 71

Hình 4.16: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tổng hợp FOS của chế phẩm
Pectinex Ultra S-PL cố định bởi alginate. 72

Hình 4.17: Sắc ký đồ của FOS và các đường thành phần khác trong sản phẩm thu nhận
sử dụng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L cố định 73

ix



DANH MỤC BẢNG
Hình 2.1 : Công thức cấu tạo của FOS 4

Bảng 2.1: Hàm lượng FOS của một số loại cây quả 5
Bảng 2.2: Đặc tính của FOS so với một số loại đường khác 6
Bảng 2.3: Diễn biến tăng trưởng của ngành công nghiệp mía đường trên toàn quốc. 16
Bảng 2.4: Tỷ lệ chất mang và enzyme ảnh hưởng lên hoạt tính 20

Bảng 2.5: Lượng FOS hình thành theo thời gian phản ứng 20
Bảng 2.6: Một số ứng dụng của alginate 31
Bảng 2.7: Ảnh hưởng nồng độ alginate lên hiệu suất cố định. 33
Bảng 2.8: Ảnh hưởng của nồng độ saccharose lên hiệu suất cố định. 33
Bảng 3.1 : Tỷ lệ pha loãng mẫu protein ban đầu. 36
Bảng 3.2 : Mẫu điều tra k mức 2 yếu tố không lặp 43
Bảng 3.3. Bảng phân tích ANOVA hai yếu tố không lặp 43
Bảng 3.4 : ANOVA phân tích hồi qui đa tham số. 44
Bảng 3.5: Bảng ANOVA kiểm định tương thích thực nghiệm của phương trình hồi
quy 45

Bảng 4.1 : Độ biến thiên mật độ quang theo mẫu glucose chuẩn. 52
Bảng 4.2 : Độ biến thiên mật độ quang theo mẫu protein chuẩn. 53
Bảng 4.3: Xác định hàm lượng protein trong mẫu chế phẩm Pectinex Ultra Sp-L tự
do. 54

Bảng 4.4: Xác định hoạt tính fructosyltransferase của chế phẩm Pectinex Ultra SP-L
tự do. 54

Bảng 4.5 : Xác định hoạt tính fructosyltransferase theo ảnh hưởng của pH. 55
Bảng 4.6 : Xác định hoạt tính frucotsyltransferase theo ảnh hưởng của nhiệt độ 56
Bảng 4.7 : Hàm lượng glucose theo tỷ lệ enzyme/cơ chất. 57
x

Bảng 4.8: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tạo FOS ở chế phẩm Pectinex Ultra SP-
L dạng tự do. 58

Bảng 4.9: Phân tích ANOVA đối với 2 nhân tố : tỷ lệ enzyme: alginate và nồng độ
CaCl
2

ảnh hưởng lên hiệu suất cố định enzyme. 63
Bảng 4.10 : Tương quan giữa giá trị dạng mã hóa và dạng tự nhiên của các yếu tố
trong mô hình CCD khảo sát quá trình sản xuất FOS. 67

Bảng 4.12: Các điểm tối ưu trong mô hình CCD. 70
Bảng 4.13 Phương trình hồi quy của mục tiêu cần tối ưu. 70
Bảng 4.14 : Thành phần sản phẩm FOS và các đường thành phần sau khi phân tích
HPLC. 73

Chương 1: Mở đầu
1


CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Đường chức năng là một bộ phận quan trọng trong nhóm thực phẩm chức năng
được tập trung nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây và có tiềm năng trở thành
loại chất ngọt mới thay thế cho sucrose, và loại đường truyền thống. Trong đó
fructooligosaccharide (FOS) là chất tạo ngọt năng lượng thấp, có đặc tính prebiotic.
FOS đang dần thay thế vị trí các loại đường truyền thống như đường kính và syrup
giàu fructose, FOS được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm chức năng, công nghệ sản
xuất bánh kẹo truyền thống.
FOS mang lại những lợi ích cho sức khỏe người sử dụng như: kích thích tiêu hóa,
giảm cholesterol, phospholipid, triglyceride, chống béo phì, an toàn cho người bị bệnh
tiểu đường, ngăn ngừa sâu răng … Đặc biệt, FOS còn giúp tăng khả năng hấp thu Ca,
Mg, Fe…, ngăn ngừa bệnh thiếu máu, thiếu sắt, cân bằng ion Mg
2+
, Ca
2+

trong cơ thể,
chống loãng xương.
Hiện nay, tại Việt Nam bệnh béo phì, tiểu đường ngày càng có tầm ảnh hưởng
đến cuộc sống. Do đó việc tìm nguồn chất ngọt mang ít giá trị năng lượng và không
làm thay đổi nồng độ glucose trong máu để thay thế cho các chất ngọt truyền thống là
một yêu cầu cấp thiết. Bên cạnh đó công nghiệp thực phẩm chức năng đang ngày càng
phát triển mạnh và mang lại giá trị kinh tế cao. Việt Nam có nhiều tiềm năng phát triển
công nghiệp sản xuất FOS với nguồn mía đường cung cấp nguyên liệu đầu vào cho sản
xuất.
Từ thực trạng trên, sản xuất FOS công nghiệp là vấn đề hết sức cần thiết hiện
nay, mang lại lợi ích về sức khỏe con người cũng như nguồn lợi về kinh tế.
1.2. Mục tiêu
Nghiên cứu này thực hiện với mục đích xác định điều kiện tối ưu khi sản xuất
FOS bằng chế phẩn Pectinex Ultra SPL cố định trên gel alginate bước đầu định hướng
các nghiên cứu về sản xuất FOS bằng enzyme cố định sau này. Hướng nghiên cứu tập
trung vào hai mục tiêu chính:
Chương 1: Mở đầu
2

+ Xác định điều kiện cố định tối ưu của chế phẩm Pectinex Ultra SPL trên gel
alginate.
+ Xác định điều kiện tối ưu sản xuất FOS bằng enzyme cố định.
1.3. Nội dung nghiên cứu
Gồm ba nội dung chính:
+ Nghiên cứu ảnh hưởng đơn lẻ của pH, nhiệt độ, tỷ lệ enzyme/cơ chất lên hoạt
tính fructosyltransferase của chế phẩm Pectinex Ultra SPL. Tìm khoảng biến thiên cho
mô hình quy hoạch thực nghiệm CCD.
+ Nghiên cứu sự phụ thuộc quá trình cố định chế phẩm Pectinex Ultra SPL trên
gel alginate bởi các yếu tố: nồng độ alginate sử dụng, tỷ lệ enzyme/alginate, nồng độ
CaCl

2
. Tìm ra điều kiện cố định tối ưu.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của bốn yếu tố: nhiệt độ, pH, nồng độ sucrose ban đầu,
tốc độ lắc đến quá trình tổng hợp FOS bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm
CCD. Lựa chọn điều kiện tối ưu.

Chương 2: Tổng quan tài liệu
3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về FOS
2.1.1. Khái niệm FOS
Gần đây trong dinh dưỡng, người ta chú ý đến carbohydrate trong khẩu phần
ăn, mà trước tiên là chất xơ. Tuy cơ thể không lên men tiêu hóa được, nhưng chất
xơ đóng vai trò quan trọng trong cuộc chiến chống lại những bệnh tật về tim mạch
và một số trường hợp ung thư đường ruột [7, 13].
Nhiều loại carbohydrate được nghiên cứu đóng vai trò như một prebiotic, với
các đặc tính như:
• Không bị hấp thu ở tuyến tiêu hóa trên.
• Lên men bởi vi sinh vật trong ruột.
• Kích thích chọn lọc sự phát triển và hoạt tính của một số vi khuẩn có khả
năng cải thiện sức khỏe.
Đường chức năng là một bộ phận quan trọng trong nhóm thực phẩm chức
năng được tập trung nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây và có tiềm năng trở
thành loại chất ngọt mới thay thế cho sucrose, loại đường truyền thống.
Có nhiều loại đường chức năng: palatinose, maltitol, sorbitol, lactitol,
fructooligosaccharide (FOS), galactooligosaccharide (GOS),… trong đó, đường
FOS nổi bật từ những năm 1980 và được nghiên cứu nhiều hơn cả, không chỉ vì
công nghệ sản xuất đơn giản, mà nó còn có nhiều đặc tính sinh học có lợi cho sức
khỏe con người: kích thích tiêu hóa, giảm cholesterol, phospholipid, triglyceride,

chống béo phì, an toàn cho người bị bệnh tiểu đường, ngăn ngừa sâu răng … Đặc
biệt, FOS còn giúp tăng khả năng hấp thu Ca, Mg, Fe…, ngăn ngừa bệnh thiếu máu,
thiếu sắt, cân bằng ion Mg
2+
, Ca
2+
trong cơ thể, chống loãng xương [20].
FOS là chất tạo ngọt năng lượng thấp, không được hấp thu ở tuyến tiêu hóa
trên, tuy nhiên được sử dụng chọn lọc bởi hệ vi khuẩn đường ruột Bifidobacteria,
nên có đặc tính prebiotic. FOS đang dần thay thế các loại đường truyền thống như
đường kính và syrup giàu fructose, được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm chức
năng, công nghệ sản xuất bánh kẹo truyền thống [30].
Chương 2: Tổng quan tài liệu
4

Việc sử dụng FOS hằng ngày đem lại những lợi ích cho sức khỏe, mỗi ngày sử
dụng 4-15g FOS giúp cơ thể khỏe mạnh, giảm bệnh táo bón được xem là vấn đề của
xã hội hiện nay, giúp trẻ sơ sinh thích ứng với cuộc sống.
2.1.2. Nguồn gốc FOS – Cấu tạo
FOS có nhiều trong tự nhiên, tồn tại trong các loại rau quả như chuối, mận,
đào, quýt, atiso, cà chua, hành, tỏi, lúa mì, măng tây và mật ong [10,13]. Hàm lượng
FOS ở một số loại rau quả có thể tham khảo ở bảng 2.1 [8].
FOS là những oligosaccharide mà trong phân tử của chúng gồm một phân tử
đường sucrose liên kết với 1, 2 hay 3 gốc fructose thông qua mối liên kết β-2,1-
glucoside. Công thức tổng quát của đường FOS là GF
n
, trong đó n là số nhóm n = 2,
3, 4 (G là gốc đường glucose, F là gốc đường fructose), tương ứng là các đường 1-
kestose (GF
2

), nystose (GF
3
) và fructofuranosylnystose (GF
4
) với công thức cấu tạo
như hình 2.1 [29, 30, 35]. Tuy nhiên, nhiều nhà nghiên cứu khác cũng gộp cả các
loại đường khác như fructan, glucofructosan và inulin vào nhóm đường FOS [35].
Fructooligosaccharides chứa 3 loại đường chính: 1-kestose (β-D-fru-(2→1)2-
α-D-glucopyranoside, GF
2
), nystose (β-D-fru-(2→1)3-α-D-glucopyranoside,GF
3
)
và fructofuranosylnystose (β-D-fru-(2→1)4-α-D-glucopyranoside, GF
4
), liên kết
với các gốc fructosyl (F) tại các liên kết β(2→1) của sucrose(2–4) [17].
Fructooligosaccharides (FOS) từ đường sucrose, chất ngọt có tiềm năng thay
thế với những tính chất đặc trưng, cũng được gọi là chất xơ, có một số đặc điểm
như năng lượng thấp, an toàn cho người bệnh tiểu đường. FOS cũng được biết đến
như prebiotic, có khả năng kích thích hoạt động của các vi sinh vật probiotic. Việc
sản xuất FOS hiện năng đang phát triển mạnh trong suốt nhiều năm qua
[30].

Hình 2.1: Công thức cấu tạo của FOS [35].
Chương 2: Tổng quan tài liệu
5

Trong tự nhiên, FOS được hình thành dưới tác dụng của enzyme chuyển hóa
fructose. Quá trình trích ly FOS từ những loại thực vật này ở quy mô công nghiệp

không có tính kinh tế do nồng độ rất thấp, lượng enzyme lại bị giới hạn bởi điều
kiện thời tiết, vì vậy, FOS thương mại được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp
hoặc thủy phân [35].
FOS có thể được sản xuất ở quy mô công nghiệp từ nguồn nguyên liệu
sucrose, với xúc tác là enzymeβ-fructofuranosidase thu nhận từ các loại nấm mốc
như Aureobasidiums sp. và Aspergillus niger [35].
Bảng 2.1: Hàm lượng FOS của một số loại cây quả (mg/g chất khô) [8].
Loại cây
quả
1-Kestose
(GF
2
)
Nystose
(GF
3
)
Fructofuranosylnystose
(GF
4
)
Tổng FOS
(GF
n
)
Chuối
5.9
0.1
0.0
6.0

Quýt
1.7
0.0
1.11
2.8
Đào
3.5
0.0
0.0
3.5
Lê
0.8
0.0
0.0
0.8
Mận
1.8
0.2
0.0
2.0
Dưa hấu
2.8
0.0
0.1
3.0
Măng
0.3
0.0
0.0
0.3

Rau dền đỏ
0.1
0.0
0.0
0.1
Rau cần tây
0.2
0.0
0.4
0.6
Hành ta
0.4
0.3
0.4
1.1
Dứa
0.5
0.0
0.0
0.5
Cà chua
0.2
0.0
0.4
0.6
Tỏi
8.7
1.2
0.4
10.3

Cây atiso
93.9
94.3
98.1
286.2
Hành tây
15.5
6.7
4.2
26.4

2.1.3. Tính chất của FOS
Theo Gross, kestose là loại đường kết tinh màu trắng có góc quay cực [α]
D
20
là
+28.5
0
và nhiệt độ nóng chảy là 199 – 200
0
C. Độ ngọt của kestose, nystose và
fructofuranosylnystose so với sucrose lần lượt là 31%, 32% và 16%. Độ ngọt tổng
của ba loại đường này (FOS) chỉ bằng 30% độ ngọt của đường sucrose [35].
Vị ngọt của FOS khoảng 0,3- 0,6 độ ngọt của sucrose tùy thuộc theo cấu trúc
và độ trùng hợp của các oligo-saccharide. Đường FOS hút ẩm mạnh, nên khó bảo
quản trong thời gian dài .Ở cùng nồng độ FOS có độ nhớt cao hơn so với sucrose do
các phân tử có trọng lượng lớn. Độ nhớt cao làm chậm tốc độ đường tiêu hóa giúp
Chương 2: Tổng quan tài liệu
6

quá trình tiêu hóa và hấp thu chất dinh dưỡng tốt hơn sucrose. Độ bền nhiệt ổn định
lên đến 140
o
C, pH hoạt dộng từ 4.0- 7.0 [13, 12].
Bảng 2.2: Đặc tính của FOS so với một số loại đường khác.
Đường
Độ ngọt
(Sucrose = 1)
Độ ổn định
Độ nhớt
Tính hút
ẩm
Nhiệt độ
pH
Sorbitol
0.7
< 160
0
C
2 – 10
Thấp
Cao
Xylitol
0.9
< 160
0
C
2 – 10
Rất thấp
Cao

Mannitol
0.5
< 160
0
C
2 – 10
Thấp
Thấp
Erythritol
0.65
< 160
0
C
2 – 10
Rất thấp
Thấp
Maltitol
0.75
< 160
0
C
2 – 10
Cao
Trung bình
Isomalt
0.60
< 160
0
C
2 – 10

Cao
Thấp
Lactitol
0.40
< 160
0
C
2 – 10
Rất thấp
Trung bình
Maltidex
0.75
< 160
0
C
2 – 10
Cao
Trung bình
FOS
0.30
< 160
0
C
2 – 10
Cao hơn
Trung bình

Ở dạng lỏng, FOS mạch ngắn là chất lỏng trong, không màu hoặc màu vàng
như syrup, có mùi trái cây và vị ngọt. Ở dạng bột, FOS có màu trắng đến vàng nhạt,
mùi trái cây và vị ngọt. FOS hòa tan trong nước [19].

Một số tác giả nghiên cứu về tính chất hóa lý của FOS đều đưa ra một kết luận
chung là tính chất của FOS tương tự sucrose như độ hòa tan, độ đông đặc, nhiệt độ
sôi và các thông số về quá trình kết tinh. Khác với sucrose FOS mang lại nhiều giá
trị sinh học và được các nhà nghiên cứu khai thác, ứng dụng trong thực phẩm, y học
[29, 30, 35].
2.1.4. Ảnh hưởng của FOS với sức khỏe con người
2.1.4.1. Ảnh hưởng của FOS đến sự chuyển hóa carbohydrate
FOS không hoặc rất ít bị thủy phân bởi hệ enzyme đường ruột, nên khi được
bổ sung vào hệ tiêu hóa lượng đường trong máu không có sự biến động nhiều.
Những kết quả về sự thay đổi hàm lượng đường và insulin trong máu theo thời
gian sau khi sử dụng FOS ở hình 2.2, 2.3 và 2.4 [8]. Kết quả cho thấy trái ngược
Chương 2: Tổng quan tài liệu
7

với sucrose khi sử dụng FOS trong cùng một khoảng thời gian sử dụng lượng
đường trong máu không hề có sự biến đổi.

Hình 2.2: Sự thay đổi nồng độ insulin trong máu [8].

Hình 2.3: Sự thay đổi nồng độ glucose trong máu [8].

Hình 2.4: Sự thay đổi nồng độ fructose trong máu [8].
Chương 2: Tổng quan tài liệu
8

Liều lượng FOS cần cho người trưởng thành là 8g/ngày [31]. Từ kết quả
của một số nghiên cứu khác cho thấy, đối với những người bị mắc bệnh tiểu
đường nếu mỗi ngày ăn 8g FOS, lượng đường trong máu sẽ giảm nhanh trong
vòng 14 ngày.
Những biến đổi có tính tích cực phát sinh khi chuyển hoá glucose và chất

béo trong quá trình trao đổi chất với sự hiện diện của FOS. Nguyên nhân của các
hiệu ứng này là do FOS không bị tiêu hoá ở ruột non bởi tác dụng của hệ enzyme
đường ruột, mà bị lên men trong ruột già dưới tác dụng của vi khuẩn
Bifidobacterium (là một chi trong họ Lactobacteraceae, tế bào hình que, phân
nhánh, thẳng hoặc cong, bất động, gram (+), sống kỵ khí, ưa ấm, không sinh bào
tử, thường gặp trong ruột già). Kết quả của quá trình là sinh ra các acid béo đoản
mạch (SCFA) như acid acetic, acid propionic và acid butyric. Các chất này sau
đó được thấm vào thành ruột già hoặc chuyển lên gan, ức chế sự gia tăng của
glucose và chất béo trong máu [34].
Đối với bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường (có hoặc không rối loạn tiết
insulin) ngoài sự bất bình thường về hàm lượng đường trong máu, chất béo trong
máu cũng luôn bị rối loạn. Vì thế việc hạn chế sự gia tăng hàm lượng chất béo
trong máu cũng là một biện pháp để chữa bệnh tiểu đường. FOS đã làm giảm
đáng kể hàm lượng phospholipid và triglyceride trong máu. FOS không chỉ làm
thay đổi hàm lượng chất béo trong máu mà còn có thể điều chỉnh sự tạo ra các
enzyme tổng hợp acid béo. Trong gan, hoạt lực của enzyme trên tăng lên nếu khi
dùng sucrose nhưng sẽ được bình thường hoá bởi sự cung ứng FOS. Như vậy
FOS có vai trò khá tích cực trong việc phòng và chữa bệnh tiểu đường xét ở góc
độ bệnh lý liên quan đến sự gia tăng của lipoprotein trong máu. Vì thế FOS hiện
nay được dùng nhiều như là một chất ngọt thấp năng lượng đặc biệt dành cho các
đối tượng mắc bệnh tiểu đường [2, 13].
2.1.4.2. Ảnh hưởng của FOS đến hệ vi sinh vật đường ruột
Nhiều carbohydrate được cho là prebiotic, trong đó bao gồm cả
fructooligosaccharides (FOS), galactooligosaccharide (GOS). Các prebiotic đã
được định nghĩa là một thành phần không tiêu hóa và ảnh hưởng có lợi trên
Chương 2: Tổng quan tài liệu
9

chủng chủ bằng cách chọn lọc kích thích sự tăng trưởng hoạt hoạt độ của vi
khuẩn trong ruột kết. FOS trở thành nguồn năng lượng cung cấp cho sự phát triển

của vi sinh vật. Làm tăng hiệu quả tác động lên các sản phẩm probitic, thay đổi
sự cân bằng của hệ vi sinh vật Bifidobacteria trong ruột làm tăng đáng kể, ngay
cả trong trường hợp không có probiotic có lợi trong chế độ ăn uống [21, 24,34].
Thông thường hệ vi sinh đường ruột tồn tại trong cơ thể có một tác động to
lớn đối với quá trình tiêu hóa và hấp thu chất dinh dưỡng. Số lượng tế bào vi sinh
vật lên đến 10
14
và có đến 400 loài khác nhau, mỗi loài đều mang những đặc
điểm và tầm quan trọng khác nhau [13]. Tác động của FOS đến hệ vi sinh vật
đường ruột đã có nhiều nghiên cứu cho thấy Bifidobacterium spp. và Bacteroides
spp có thể phát triển mạnh trong môi trường dinh dưỡng có chứa FOS, ngược lại
Escherichia coli và Clostridium perfringens lại bị tiêu diệt trong môi trường này.
Hiện nay Bifidobacterium được đặc biệt quan tâm trong lĩnh vực sinh học
bởi nó mang nhiều lợi ích cho cơ thể sống. Vi khuẩn Bifidobacterium tồn tại và
phát huy tác dụng ngay trong cơ thể chủ, điều này rất có ý nghĩa vì nó có thể
phòng chống các bệnh tật về đường ruột, do Bifidobacterium có khả năng sản
sinh các acid mạch ngắn như acid acetic, acid lactic trong quá trình lên men
đường. Sự gia tăng hàm lượng acid sẽ có tác dụng giảm pH trong đường ruột, giữ
gìn hoạt động trao đổi chất của các vi sinh vật đường ruột khác ổn định, đúng
quy luật, hạn chế hoặc ngăn ngừa sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh và
các vi sinh vật gây thối rữa.
Ở mức độ cao hơn nghiên cứu còn chỉ ra rằng quá trình giảm pH trong
đường ruột có tác dụng trực tiếp phòng và trị bệnh ung thư ruột già thông qua
việc ngăn trừ sự phát triển của bacterium hoại sinh và ức chế hoạt lực của các
enzyme như nitroreductase, glucoronidase và decarboxylase. Đây là những
enzyme tham gia quá trình chuyển hoá nitơ tạo các sản phẩm trung gian có khả
năng gây ung thư (những dẫn xuất phenol của tyrosin và tryprophan). Sự hiện
diện của các vi khuẩn có lợi và pH môi trường thấp hạn chế sự phát triển của các
vi khuẩn có hại, làm giảm quá trình tạo ra các hợp chất gây ưng thư, quá trình lên
men FOS ở ruột đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu kha năng gây ung

Chương 2: Tổng quan tài liệu
10

thư, ngăn chặn sự hình thành khối u ở ruột kết. Ngoài ra vi khuẩn
Bifidobacterium còn có khả năng tạo vitamin, nhất là vitamin nhóm B, giảm
cholesterol trong máu và tái sinh hệ vi sinh vật đường ruột cho các bệnh nhân sau
khi dùng nhiều kháng sinh điều trị bệnh [8].
2.1.4.3. Ảnh hưởng của FOS đến bệnh sâu răng
Bệnh sâu răng chủ yếu là do vi khuẩn Streptococcus mutans và các liên cầu
khuẩn gây nên. Các vi sinh vật trên có rất nhiều trong khoang miệng của người
và động vật. Khi thức ăn đưa vào, chúng sẽ lựa chọn các thành phần dinh dưỡng
phù hợp để lên men, phát triển và gây bệnh. Streptococcus mutans sử dụng
nguồn đường tạo thành các acid và β-glucans không tan là nguyên nhân chính
gây sâu răng.Vì vậy nếu trong thành phần thức ăn của ta không chứa hoặc chứa ít
chất thích hợp cho quá trình sống và phát triển của loại vi sinh vật trên sẽ có thể
ngăn ngừa được bệnh.
Các thí nghiệm nuôi cấy vi sinh vật phân lập từ khoang miệng lên môi
trường FOS đã chứng tỏ cơ chế về khả năng phòng bệnh sâu răng của nó. Đó là
do FOS không phải là môi trường thích hợp cho các vi sinh vật gây bệnh trên
phát triển. Ngoài ra FOS không những chỉ có khả năng phòng mà còn có khả
năng chữa bệnh bệnh sâu răng. Vì thế ngày nay nhiều nơi trên thế giới người ta
đã dùng FOS thay thế cho đường kính trong thành phần ăn hoặc trong chế biến
bánh kẹo, đặc biệt là bánh kẹo cho trẻ em để phòng bệnh sâu răng [8, 21].
2.1.4.4. Vai trò thúc đẩy quá trình hấp thụ khoáng của FOS
Sử dụng FOS có thể tăng cường sự hấp thụ khoáng: magie, canxi, sắt và
kẽm. Trong đó đặc biệt là vai trò hấp thụ canxi. Nhờ đặc tính này, FOS có thể
giúp cho con người phòng và chống các bệnh về chuyển hoá và bệnh loãng
xương [17, 13]. Quá trình thúc đẩy hấp thụ canxi của FOS xảy ra trong ruột già.
Cơ chế thúc đẩy trên chưa được xác định một cách rõ ràng nhưng có một kết luận
chung là do ba yếu tố sau:

• Đường FOS trong ruột già bị các vi sinh vật sinh acid lên men, làm giảm
pH của môi trường, dẫn đến sự tái hoà tan của các muối canxi.
Chương 2: Tổng quan tài liệu
11

• Trong ruột già vi khuẩn Bifidobacterium lên men mạnh khi môi trường
có chứa FOS sinh ra các acid mạch ngắn, các acid này khuyếch tán vào tế bào
biểu bì thành ruột, từ đó thúc đẩy sự hấp thụ canxi.
• Sự dịch chuyển FOS trong ruột già sẽ kéo theo sự dịch chuyển của hợp
chất canxi-protein, nhờ đó canxi được tiếp xúc nhiều hơn với các tế bào thành
ruột, tạo điều kiện tốt cho sự hấp thụ vào máu. Ngoài canxi, FOS đồng thời còn
thúc đẩy sự hấp thụ cả magiê. Điều này thúc đẩy quá trình phát triển xương, tăng
cường hàm lượng canxi trong xương [2,13].

2.1.5 . Tính an toàn, ứng dụng và tình hình sản xuất FOS trên thế giới
FOS thương phẩm chủ yếu có hai loại là FOS phổ thông (độ tinh khiết từ 45%
đến 60%) và FOS cao độ (độ tinh khiết cao hơn 75%). Đường FOS phổ thông
thường được dùng trực tiếp như một loại thực phẩm hoặc như một chất ngọt bổ
sung trong chế biến các loại thực phẩm khác. Còn FOS cao độ thường để chuyên
dùng cho các đối tượng mắc bệnh, ăn kiêng. Ngoài ra còn có loại tinh khiết 100 %
dùng cho công việc phân tích hoá học. Loại có độ tinh khiết thấp có thể dùng làm
chất bổ sung trong môi trường nuôi cấy vi khuẩn Bifidobacterium.
Cơ thể người một ngày chỉ có thể hấp thụ 4-15g FOS, nên việc dùng FOS bổ
sung vào thực phẩm khác như một chất phụ gia để tăng cường hoạt tính sinh học
của thực phẩm là ứng dụng đầu tiên và quan trọng của FOS trong lĩnh vực chế biến
thực phẩm. Do FOS có đặc tính là có vị ngọt, năng lượng thấp và có hoạt tính sinh
học nên thường được bổ sung vào các loại bánh, kẹo, bánh quy và các sản phẩm của
sữa hoặc kết hợp trộn lẫn vào trong các chất ngọt khác.
Ở Nhật Bản FOS được dùng để bổ sung vào hơn 500 loại thực phẩm. Năm
1984 ở nước này đã có một thị trường rộng lớn cho FOS. Đến năm 1990 lượng FOS

tiêu thụ trong cả nước lên đến 4000 tấn. Đường FOS bán trên thị trường Nhật Bản
rất đa dạng, từ loại có hàm lượng rất thấp đến loại có độ tinh khiết cao đến 98%,
phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, loại hàm lượng thấp dùng làm chất kích
thích trong môi trường lên men cho vi khuẩn Bifidobacterium, chất có hàm lượng
Chương 2: Tổng quan tài liệu
12

trung bình dùng cho người ăn trực tiếp hoặc bổ sung vào thực phẩm còn loại tinh
khiết dùng trong kỹ thuật phân tích [34].
Ở Mỹ và Nhật Bản người ta còn sử dụng FOS để làm chất bổ sung trong thức
ăn cho gia súc [34, 35]. Nhờ đặc tính của FOS là có thể tăng cường hoạt động của
hệ tiêu hoá nên giúp cho gia súc ăn nhiều, tăng cân nhanh.
Tại Trung Quốc đến tận năm 1992 công nghiệp sản xuất FOS mới bắt đầu,
nhưng trong vòng mười năm ngành công nghiệp này đã có bước phát triển vượt bậc.
Nếu như năm 1999 toàn Trung Quốc mới chỉ có 2 nhà máy sản xuất FOS tại Vân
Nam và Giang Tô với công suất 2000 tấn/năm thì đến đầu năm 2002 số nhà máy
sản xuất FOS trong toàn quốc đã lên đến mười cơ sở với công suất từ 2000 tấn đến
4000 tấn/năm. Sản phẩm FOS ở nước này được dùng nhiều cho các đối tượng già,
trẻ em và những người bệnh trong thời kỳ phục hồi sức khoẻ để tăng cường hoạt
động tiêu hoá, giúp cho các đối tượng trên nhuận tràng, ăn tốt.
Ở Mỹ và Châu Âu, nhiều công ty đã và đang xin chứng chỉ GRAS (Generally
Recognized As Safe) cho việc sử dụng sản phẩm FOS của mình, FOS đã được công
nhận chính thức bằng văn bản về độ an toàn thực phẩm. Nhờ đó số lượng người tiêu
dùng FOS ngày càng tăng cao [8].
Hiện nay các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc phân lập tuyển chọn giống
để sinh tổng hợp enzyme, ứng dụng enzyme trong sản xuất FOS và nghiên cứu tinh
chế FOS. Thông thường FOS phổ thông được sản xuất theo phương thức liên tục và
không liên tục. Trong phương thức sản xuất liên tục công nghệ cố định enzyme
hoặc cố định tế bào được sử dụng, còn đối với phương thức sản xuất không liên tục
thì sử dụng enzyme đã chiết tách. Giải pháp cố định enzyme và cố định tế bào trong

sản xuất FOS cho hiệu quả cao hơn vì sản xuất được liên tục, tiêu hao năng lượng ít,
nhà xưởng nhỏ… Nhưng tính ổn định kém và cần máy móc thiết bị hiện đại, nhà
xưởng tiêu chuẩn. Mặc dù vậy, đây lại là phương pháp có khả năng công nghiệp hoá
cao và được tập trung nghiên cứu nhiều ở các nước có nền công nghiệp phát triển
như Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc…
Phương thức không liên tục trong sản xuất FOS đòi hỏi phải trang bị thêm một
công đoạn trích ly enzyme và làm sạch tạp chất sau quá trình chuyển hoá. Ngược lại
Chương 2: Tổng quan tài liệu
13

kỹ thuật sản xuất lại đơn giản và thiết bị cũng rẻ tiền hơn. Sự kết hợp
fructosyltransferase với các enzyme khác sản xuất ra FOS có độ tinh khiết cao tới
98%. Ngoài hai giải pháp trên hiện nay người ta còn dùng phương pháp đơn giản,
với phương pháp này tế bào vi sinh vật được sử dụng như một nguồn enzyme.
Quy trình chung cho sản xuất FOS dưới sự xúc tác của enzyme
fructosyltransferase tổng hợp từ vi sinh vật qua các bước ở hình 2.5 [30].
Quy trình sản xuất FOS thương mại theo phương pháp liên tục và khụng liờn
tục được trỡnh bày trờn hỡnh 2.6. Quá trình chuyển hóa sucrose thành FOS phổ
thông dưới tác dụng của fructosyltransferase có thể biểu diễn một cách tổng quát
như sau:
GF + GF  G + GF + GF
2
+ GF
3
+ GF
4

Sản phẩm thu được còn chứa một lượng glucose nhất định. Đường glucose
giảm độ tinh khiết của FOS mà còn ức chế hoạt tính của enzyme. Do đó sản phẩn
thu được là FOS phổ thông có nồng độ FOS không quá 55% còn lại hơn 45% là

sucrose và glucose. Vì thế muốn thu được FOS có độ tinh khiết cao (FOS cao độ)
hoặc FOS tinh khiết, cần thiết phải tách bỏ hoặc chuyển hoá lượng glucose và
sucrose còn sót lại. Cho tới nay các phương pháp tinh sạch được áp dụng chủ yếu
bao gồm:
- Lọc gel: ở Nhật gần đây phương pháp này đã được đưa vào áp dụng ở qui mô
công nghiệp. Dựa trên nguyên lý của sự khác nhau về kích cỡ phân tử của các
cấu tử phân tán trong dịch mà người ta phân li được riêng rẽ từng loại đường,
nhờ đó có thể tách, loại bỏ glucose ra. Phương pháp này cần có hệ thống thiết bị
tinh lọc đồng bộ đắt tiền do đó hiệu quả kinh tế không cao.
- Lọc Nano: Đây là một phương pháp mới, sử dụng kỹ thuật thẩm thấu ngược, có
nhiều tính ưu việt rất phù hợp với qui mô công nghiệp [19].
- Phương pháp trao đổi ion: trong phương pháp này các đường thành phần được
phân li khi đi qua cột có chứa các hạt nhựa trao đổi ion. Nhờ đó ta có thể tách
glucose và sucrose ra khỏi dịch FOS.
Chương 2: Tổng quan tài liệu
14



Hình 2.5: Quy trình sản xuất FOS từ fructosyltransferase vi sinh vật [30].
Dùng công nghệ lên men: phương pháp này được thực hiện thông qua việc sử
dụng vi sinh vật để lên men glucose có trong dung dịch, loại vi sinh vật hay được
dùng là nấm men. Phương pháp này được sử dụng rất nhiều bởi nó cho hiệu quả
kinh tế cao, tuy thế nó cũng còn tồn tại là sản phẩm FOS bị nhiễm bẩn và gây mùi
vị lạ.
Dùng công nghệ enzyme: Có hai loại enzyme được sử dụng để phân giải
glucose là glucose isomerase (GI) và glucose oxidase (GOD).
Sử dụng enzyme GI: Trong phương pháp này enzyme GI có vai trò trong
chuyển hoá glucose có trong dịch thành fructose. Về lí thuyết fructose mới sinh ra
lại gắn kết với sucrose để tạo thành FOS. Nhưng trong thực tế thí nghiệm cho thấy

fructose mới tạo ra không có khả năng gắn kết với sucrose, kestose hoặc nystose. Vì
Chương 2: Tổng quan tài liệu
15

thế trong phương pháp này chỉ có thể làm giảm glucose trong dịch thủy phân chứ
không nâng cao độ tinh khiết của dịch FOS được.

Hình 2.6: Sơ đồ quy trình sản xuất FOS liên tục và không liên tục [35].
Sử dụng enzyme GOD: Bằng cách này enzyme GOD có nhiệm vụ phân giải
glucose thành acid gluconic. Đây là loại enzyme được coi là có hiệu quả nhất trong
việc chuyển hoá glucose trong sản xuất FOS cao độ (có thể đến 98%).
Cũng như trong sản xuất FOS phổ thông, công nghệ sản xuất FOS tinh khiết
có thể thực hiện bằng hai phương pháp là cố định và không cố định enzyme ( hoặc
tế bào). Đại đa số các nghiên cứu đã chọn hệ enzyme fructosyltransferase, GOD và
catalase (CAT), cố định trên chất mang như canxi alginate và hạt trao đổi ion rồi
Canh trường
nuôi cấy tế bào
Tách chiết enzyme
Cố định tế bào
Phản ứng enzyme
Thiết bị phản ứng cột
Dung dịch sucrose
Tinh sạch
Cô đặc
Thanh trùng
Sản phẩm