Trích ly và thu nhận glycosaminoglycans từ sụn ức gà bằng enzyme papain

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS. TS. Đống Thị Anh Đào

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Phạm Văn Hùng

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM
ngày 12 tháng 01 năm 2017.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch Hội đồng: PGS.TS. Đồng Thị Thanh Thu
2. Phản biện 1

: PGS.TS. Phạm Văn Hùng : TS. Tôn Nữ Minh

3. Phản biện 2

Nguyệt : PGS.TS. Phan Ngọc Hòa :TS. Trần Thị

4. ủy viên

Ngọc Yên

5. ủy viên, thư ký
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khỉ luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA

KỸ THUẬT HÓA HỌC


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHÚ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên

: Trịnh Thị Thừa Ân

Ngày, tháng, năm sinh: 29/03/1992

Nơi sinh: TP. Hồ Chí Minh

: Công nghệ thực phẩm

Chuyên ngành

MSHV : 7141006
Mã số : 60540101

I. TÊN ĐỀ TÀI: Trích ly và thu nhận Glycosaminoglycans từ sụn ức gà bằng

enzyme papain
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tổng quan tài liệu về nguyên liệu sụn ức gà và enzyme dùng trong việc thủy
phân.
- Phân tích một số thành phần hóa học cơ bản của sụn ức gà.
- Thiết lập quy trình công nghệ trích ly, thu nhận glycosaminoglycans từ sụn ức gà.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng glycosaminoglycans thu nhận
được trong quá trình xử lý nguyên liệu, thủy phân, ... từ sụn ức gà.
- Tối ưu hóa quá trình xử lý nhiệt sụn ức gà và quá trình thủy phân sụn ức gà bang
enzyme papain.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/07/2016
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2016
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS. TS. Đống Thị Anh Đào
Tp. HCM, ngày 03 tháng 01 năm 2017
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt công trình nghiên cứu này, lời đầu tiên tôi xin chân thành
cảm ơn Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Kỹ thuật hóa học, Trường Đại học
Bách khoa TP. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận

văn đúng thời hạn.
Xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô của Bộ môn Công nghệ thực phẩm
đã truyền đạt những kiến thức bổ ích và giải đáp những thắc mắc trong suốt thời gian
học vừa qua.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn và tri ân sâu sắc đến cô GS.TS Đống Thị Anh
Đào đã giao cho tôi đề tài này, đã chỉ dẫn tận tình, định hướng rõ ràng để tìm ra
phương pháp giải quyết vấn đề một cách khoa học và hiệu quả nhất.
Tôi xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Nguyên - Quản lý phòng thí
nghiệm B10 đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị để tôi có thể tiến
hành thí nghiệm luận văn.
Bên cạnh đó, tôi xin cảm ơn các anh chị, các bạn học viên cao học, các em
sinh viên khóa KI 1, KI2 đã gắn bó và giúp đỡ tôi rất nhiều.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, cùng bạn bè thân hữu đã hỗ
trợ, khích lệ tinh thần và bên cạnh tôi những lúc khó khăn nhất.
Kính chúc sức khỏe đến các quý thầy cô, gia đình và bạn bè.
Trân trọng cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 01 năm 2017
Học viên thực hiện

Trịnh Thị Thừa Ân


TÓM TẮT

Glycosaminoglycans (GAGs) là một hợp chất thiên nhiên, tham gia vào hoạt
động cấu tạo mô sụn, có thể được thu nhận từ mô sụn động vật như cá mập, heo, bò, gà,
...Trong GAGs chứa Chondroitin sulfate (CS) có tác dụng phòng ngừa và hỗ trợ điều trị
các bệnh về khớp. Do đó việc trích ly và thu nhận GAGs từ nguồn phụ phẩm của ngành
công nghiệp giết mổ gia súc, gia cầm là cần thiết nhằm thay thế hàng ngoại nhập. Kết
quả thu được sau khi tối ưu các yếu tố của quá trình xử lý nhiệt nguyên liệu là ở 8Ố°C

trong 21 phút và quá trình thủy phân sụn ức gà bằng enzyme papain là ở pH = 7,1; hàm
lượng enzyme/cơ chất = 0,62% w/wpro; nhiệt độ = Ố5°C; thời gian = 230 phút thì hàm
lượng GAGs đạt được là 14,43% so với chất khô nguyên liệu. Chế phẩm GAGs sấy khô
được kiểm tra bằng HPLC thì cs chiếm khoảng 56,17% và hàm lượng cs có ửong sụn ức
gà đạt 8,11% tính theo chất khô sụn. Khối lượng phân tử của chế phẩm GAGs đạt 256,9
kDa. Thành phần hóa học của chế phẩm GAGs đạt được với ẩm 12,2%; protein 8,42%;
lipid 0%; tro 10,03%; carbohydrate 69,35%.

Từ khóa: Glycosaminoglycans,Chondroitin sulfate, papain, sụn ức gà, thủy
phân.


ABSTRACT

Glycosaminoglycans (GAGs) is a natural biocompound which joint to
construct cartilage tissuses, it can be extracted from sharks, pigs, cows, chickens,
ect. GAGs has contented of Chondroitin sulfate (CS) which is a supplement of
functional food used for preventing and supporting treatment of arthritis.
Therefore, GAGs extraction containing cs from byproducts and waste sources of
the industry of cattle and poultry slaughter is necessary to substitute the exported
material. After optimizing factors of the material is heat treated at 86°c for 21
minutes and chicken keel hydrolysis by papain to obtain GAGs with pH at 7,1,
ratio of enzyme content and substances at 0,62% w/wpo, temperature at 65°c and
hydrolysis time of 230 minutes, GAGs content is obtained at 14,43% dry weight
of raw material. Analyses revealed that 56,17% of these dry preparation GAGs
are cs by HPLC and cs content in chicken keel cartilage is 8,11% by dry weight
cartilage. Molecular weight of dry preparation GAGs is obtained at 259,6 kDa.
The content of chemical components of dry preparation GAGs are moisture
12,2%; protein 8,42%, lipid 0%; ash 10,03%; carbohydrate 69,35%.

Key words: Glycosaminoglycans, Chondroitin sulfate, papain, chicken
keel cartilage, hydrolysis.


LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các kết
quả nghiên cứu và các kết luận trong bài luận văn này là trung thực, không sao
chép từ bất cứ nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.
Việc tham khảo các tài liệu liên quan đã được trích dẫn nguồn cụ thể và rõ
ràng theo đúng yêu cầu trích dẫn tài liệu tham khảo.
Tôi xin cam đoan!
Tác giả luận văn

Trịnh Thị Thừa Ân


i

MỤC LỤC

MỤC LỤC.............................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. V
DANH MỤC BẢNG ..........................................................................................vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................ix
Chương 1: MỞ ĐẦU............................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 2
1.3 Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 2
1.4 Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 2

1.5 ứng dụng ................................................................................................. 3
Chương 2: TỔNG QUAN .................................................................................... 4
2.1 Sụn ức gà ................................................................................................ 4
2.2 Chăn nuôi ở Việt Nam ........................................................................... 5
2.2.1 Tình hình chăn nuôi gà ở Việt Nam .............................................. 5
2.2.2 Tình hình tiêu thụ thịt gà ở Việt Nam ........................................... 7
2.3 Tổng quan về Glycosaminoglycans ....................................................... 8
2.4 Tổng quan về Chondroitin sulfate........................................................ 10
2.4.1 Cấu tạo ......................................................................................... 10
2.4.2 Phân loại ...................................................................................... 11
2.4.3 Nguồn gốc ................................................................................... 13
2.4.4 Chức năng ................................................................................... 14


ii

2.5 Tổng quan về enzyme protease ........................................................... 16
2.5.1 Khái quát về protease .................................................................. 16
2.5.2 Sử dụng enzyme papain để thủy phân sụn ức gà ........................ 18
2.6 Tình hình nghiên cứu khoa học về GAGs và cs trên thế giới và ở
Việt Nam ..................................................................................................... 19
Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 21
3.1 Vật liệu nghiên cứu.............................................................................. 21
3.1.1 Sụn ức gà .................................................................................... 21
3.1.2 Enzyme papain ........................................................................... 21
3.1.3 Hóa chất dùng trong nghiên cứu................................................. 21
3.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ............................................................ 22
3.2.1 Dụng cụ ....................................................................................... 22
3.2.2 Thiết bị........................................................................................ 22
3.3 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 23

3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................ 23
3.3.2 Quy trình thủy phân sụn ức gà bang enzyme papain .................. 24
3.3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................... 28
3.3.4 Phương pháp phân tích ............................................................... 43
3.3.5 Phương pháp xử lý số liệu .......................................................... 43
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ........................................................... 45
4.1 Thành phần cơ bản của sụn ức gà ........................................................ 45
4.2 Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố ttong quá trình xử lý nhiệt sụn ức gà
đến hàm lượng GAGs .................................................................................. 46
4.2.1 Nhiệt độ quá trình xử lý nhiệt ..................................................... 46


iii

4.2.2 Thời gian quá trình xử lý nhiệt ................................................... 48
4.2.3 Tối ưu hóa các điều kiện trong quá trình xử lý nhiệt sụn ức gà ..49
4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nghiền đến hàm lượng GAGs ....... 53
4.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ sụn:đệm đến hàm lượng GAGs ........... 54
4.5 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình thủy phân đến hàm
lượng GAGs ................................................................................................ 56
4.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH ửong quá trình thủy phân đến hàm
lượng GAGs ........................................................................................... 56
4.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng E/S trong quá trình thủy
phân đến hàm lượng GAGs .................................................................... 58
4.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình thủy phân đến
hàm lượng GAGs ................................................................................... 59
4.5.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ửong quá trình thủy phân
đến hàm lượng GAGs ............................................................................ 61
4.5.5 Tối ưu các điều kiện trong quá trình thủy phân .......................... 62
4.6 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng TCA trong quá trình kết tủa

protein đến HGAGs (%) ................................................................................. 69
4.7 Khảo sát ảnh hưởng của Tỷ lệ dịch sau thẩm tích:ethanol trong quá
trình kết tủa GAGs đến hàm lượng GAGs .................................................. 71
4.8 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản sụn ức gà đến hàm
lượng GAGs ................................................................................................ 73
4.9 Phân tích chế phẩm GAGs thu được trong quá trình nghiên cứu ....... 74
4.9.1 Phân tích thành phần hóa học của chế phẩm GAGs ................... 74
4.9.2 Phân tích hàm lượng cs chế phẩm GAGs bằng phương pháp
HPLC ...................................................................................................... 75


iv

4.9.3 Phân tích khối lượng phân tử của chế phẩm GAGs bằng
phương pháp GPC................................................................................... 77
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 79
5.1 Kết luận ................................................................................................ 79
5.2 Kiến nghị .............................................................................................. 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 81
PHỤ LỤC ........................................................................................................... 88
A. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ................................................... 88
B. CÁC GIÁ TRỊ PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM .................................. 105
c. CÁC BẢNG THỐNG KÊ ...................................................................... 120


V

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Sụn ức gà: khi còn mô và mỡ (a) và sau khi được làm sạch (b).„ 4

Hình 2.2: Biểu đồ thể hiện sự phân bố sản lượng gia cầm theo địa phương năm
2011 -2014 [1], [3],
Hình 2.3: Sản lượng gà phân theo địa phương [1], [3] ................................... 7
Hình 2.4: Tình hình tiêu thụ thịt gia cầm ở Việt Nam năm 1997 - 2015 [4], . 8
Hình 2.5: cấu tạo hóa học của các GAGs [8] ................................................ 9
Hình 2.6: cấu tạo hóa học của cs ................................................................... 10
Hình 2.7: cấu tạo của cs trong ngoại bào ...................................................... 11
Hình 2.8: Các đồng phân CS-A, CS-B và CS-C [7] ..................................... 12
Hình 2.9: Một số nguyên liệu thu nhận cs [21], [22] .................................... 13
Hình 2.10: Khớp gối của người khỏe mạnh (a) và của người bị bệnh viêm khớp
(b) [24] .......................................................................................................... 14
Hình 2.11: Một số sản phẩm bổ sung cs trên thị trường Việt Nam [29], [30],
[31] ................................................................................................................ 15
Hình 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý nhiệt đến hàm lượng GAGs ......... 46
Hình 4.2: Ảnh hưởng của thời gian xử lý nhiệt sụn đến hàm lượng GAGs48
Hình 4.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt nguyên liệu
đếnhàm lượng GAGs..................................................................................... 52
Hình 4.4: Ảnh hưởng của thời gian nghiền sụn đến hàm lượng GAGs ........53
Hình 4.5: Ảnh hưởng của tỷ lệ sụn:đệm đến hàm lượng GAGs ................... 55
Hình 4.6: Ảnh hưởng của pH ttong quá trình thủy phân đến hàm lượng
GAGs............................................................................................................. 57
Hình 4.7: Ảnh hưởng của hàm lượng E/S ttong quá trình thủy phân đến
hàm lượng GAGs.

58


vi

Hình 4.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiêu suất thu hồi GAGs. . 60

Hình 4.9: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng GAGs......... 61
Hình 4.10: Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ thủy phân liệu đến hàm lượng
GAGs.............................................................................................................. 67
Hình 4.11: Ảnh hưởng hàm lượng E/S và thời gian thủy phân đến hàm lượng
GAGs.............................................................................................................. 67
Hình 4.12: Ảnh hưởng của hàm lượng TCA (%) trong quá trình tủa protein đến
hàm lượng GAGs ........................................................................................... 69
Hình 4.13: Ảnh hưởng của hàm lượng TCA (%) trong quá trình tủa protein đến
hàm lượng protein hòa tan trong mẫu ............................................................ 70
Hình 4.14: Ảnh hưởng của Tỷ lệ dịch sau thẩm tích:ethanol trong quá trình kết
tủa GAGs đến HGAGS. .................................................................................... 72
Hình 4.15: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản sụn đến HGAGs .................... 73
Hình 4.16: sắc ký đồ của chất chuẩn Chondroitin sulfate - HPLC .............. 75
Hình 4.17: sắc ký đồ của chế phẩm GAGs - HPLC ....................................... 76


7

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Sản lượng thịt gia súc, gia cầm của Việt Nam năm 2013 - 2015 [1],
[2] .................................................................................................................... 5
Bảng 2.2: Sản lượng gà và thịt gà năm 2013 - 2015 [1], [2], [3] .................... 6
Bảng 2.3: Lượng thịt gà nhập khẩu vào Việt Nam năm 2012 - 2015 [1],... 8
Bảng 3.1: Điều kiện thí nghiêm 1 ................................................................ 28
Bảng 3.2: Điều kiện thí nghiêm 2 ................................................................. 29
Bảng 3.3: Quy hoạch cấu trúc có tâm xoay cấp hai, hai yếu tố ảnh hưởng 31
Bảng 3.4: Giá trị tâm và các bước nhảy trong thí nghiêm tối ưu quá trình xử lý
nhiệt nguyên liệu ........................................................................................... 32
Bảng 3.5: Điều kiện thí nghiêm 4 ................................................................. 32

Bảng 3.6: Điều kiện thí nghiêm 5 ................................................................. 33
Bảng 3.7: Điều kiện thí nghiêm ố ................................................................. 34
Bảng 3.8: Điều kiện thí nghiêm 7 ................................................................. 35
Bảng 3.9: Điều kiện thí nghiêm 8 ................................................................. 36
Bảng 3.10: Điều kiện thí nghiêm 9 ............................................................... 36
Bảng 3.11: Quy hoạch cấu trúc có tâm xoay cấp hai, bốn yếu tố ảnh hưởng.
....................................................................................................................... 38
Bảng 3.12: Giá trị tâm và các bước nhảy ttong thí nghiệm tối ưu quá trình thủy
phân ............................................................................................................... 40
Bảng 3.13: Điều kiện

thí nghiệm 11 .......................................................... 40

Bảng 3.14: Điều kiện

thí nghiệm 12 .......................................................... 41

Bảng 3.15: Điều kiện thí nghiệm 13 .......................................................... 42
Bảng 4.1: Các thành phần hóa học ừong sụn ức gà ...................................... 45
Bảng 4.2: Các mức yếu tố thí nghiệm ttong bài toán tối ưu hóa các yếu tố nhiệt
độ và thời gian xử lý nhiệt sụn đến HGAGs(%) .............................................. 49


8

Bảng 4.3: Ket quả HGAGs(%) theo các yếu tố của quá trình xử lý nhiệt nguyên
liệu khi tiến hành thí nghiêm theo quy hoạch thực nghiệm ........................... 50
Bảng 4.4: Kết quả HGAGs(%) từ phương trình hồi quy và thực nghiệm ....... 53
Bảng 4.5: Các mức yếu tố thí nghiệm trong bài toán tối ưu hóa các yếu tố của
quá trình thủy phân đến HGAGs(%) ................................................................. 63

Bảng 4.6: Ma trận thực nghiệm quá trình thủy phân với các yếu tố pH, hàm
lượng E/S, nhiệt độ và thời gian thủy phân .................................................... 63
Bảng 4.7: Kết quả hàm lượng GAGs (%) từ phương trình hồi quy và thực
nghiệm của quá trình thủy phân ..................................................................... 68
Bảng 4.8: Thành phần hóa học của chế phẩm GAGs .................................... 74


9

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chondroitin sulfate

cs

DMB

1,9-Dimethylmethylen Blue

DS

Dermatan sulfate

GAGs

Glycosaminoglycans

GalNAc

N-acetyl-galactosamine

GlcA

D-acid glucuronic

GPC

Gel permeation chromatography

HA

Hyaluronan hay acid hyaluronic

Hàm lượng E/S

Hàm lượng Enzyme/Cơ chất

HGAGS

Hàm lượng glycosaminoglycans

HPLC

High performance liquid chromatography

KS

Keratan sulfate

OD

Optical Density

TCA

Acid trichloroacetic


Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Tình hình chăn nuôi gia cầm, đặc biệt là chăn nuôi gà ở Việt Nam phát
triển nhanh chóng trong những năm qua. Năm 2013, sản lượng thịt gà hơi là
640,5 ngàn tấn và tiếp tục tăng mạnh đến năm 2015, là 700,9 ngàn tấn. Theo tờ
Poutry Intemationnal số tháng 06/2015, dự báo sản lượng thịt gia cầm giết mổ ở
nước ta đến năm 2023 sẽ tăng lên đạt 1,75 triệu tấn, trong đó sản lượng thịt gà
chiếm 70% đến 75% và lượng tiêu thụ bình quân trên đầu người là 11,5
kg/người/năm.
Sau quá trình giết mổ và sản xuất thịt gà, các nhà máy cho ra phụ phẩm
hằng ngày như xương, sụn, đặc biệt là sụn ức gà với số lượng rất lớn; và bán ra
thị trường với giá rẻ. Nhung phần sụn ức gà lại chứa nhiều hợp chất quý như
glycosaminoglycans, trong có hợp chất chondroitin sulfate có chức năng tái tạo
các mô sụn và xương, nuôi dưỡng tế bào giác mạc mắt...
Trên thế giới, đã có nhiều công trình nghiên cứu về chiết tách chondroitin
sulfate từ sụn ức gà và đưa vào ứng dụng trong ngành dược phẩm rất phổ biến
như thực phẩm chức năng, giúp phòng ngừa và hỗ trợ điều trị các bệnh về xương
khớp. Tuy vậy, ở nước ta lại có rất ít công trình nghiên cứu về vấn đề này.
Trước thực ttạng này, việc ttiển khai nhằm nghiên cứu thêm về vấn đề
này là cần thiết. Tuy nhiên, do nghiên cứu chỉ dừng lại ở thu nhận chế phẩm thô
và ttong chế phẩm còn chứa một số chất ngoài chondroitin sulfate nên đề tài của
luận văn là “Trích ly và thu nhận Glycosaminoglycans từ sụn ức gà bang enzyme

papain”.
Đề tài nghiên cứu này nhằm góp phần giải quyết vấn đề đầu ra và giúp
nâng cao giá trị gia tăng cho phụ phẩm của ngành chăn nuôi - giết mổ


2

gia cầm nói chung và gà nói riêng. Mang lại doanh thu cho các công ty gia cầm,
đặc biệt là giúp cho người nông dân có thêm nguồn thu nhập. Đồng thời, tạo ra
một sản phẩm có lợi cho sức khỏe của người tiêu dùng với giá thành hợp lý, hỗ
trợ thêm cho ngành y tế trong việc điều ửị các bệnh về xương khớp.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Tìm được các điều kiện thuận lợi nhất để trích ly và thu nhận
glycosaminoglycans từ sụn ức gà bằng enzyme papain.
Tối ưu hóa quá trình xử lý nhiệt sụn và quá trình thủy phân sụn ức gà
bằng enzyme papain.
1.3 Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu này được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm.
Đối tượng nghiên cứu là sụn ức gà mua tại Công ty TNHH Phạm Ton.
Enzyme papain sử dụng cho nghiên cứu là sản phẩm của Công ty Sigma
- Aldrich (Hoa Kỳ).
1.4 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào các nội dung sau:
- Tổng quan tài liệu về nguyên liệu sụn ức gà và enzyme dùng trong việc
thủy phân.
- Phân tích một số thành phần hóa học cơ bản của sụn ức gà.
- Thiết lập quy trình công nghệ trích ly và thu nhận glycosaminoglycans từ
sụn ức gà.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng glycosaminoglycans thu
nhận được trong quá trình xử lý nguyên liệu, thủy phân, ... từ sụn ức gà.

- Tối ưu hóa quá trình xử lý nhiệt sụn ức gà và quá trình thủy phân sụn bằng
enzyme papain.


3

- Phân tích thành phần chế phẩm glycosaminoglycan thu được khi nghiên
cứu.
1.5 ứng dụng
Từ kết quả nghiên cứu thu được, ta có sự hiểu biết, nắm rõ hơn về quy
trình trích ly và thu nhận glycosaminoglycans từ sụn ức gà bằng enzyme papain.
Tạo bước đầu cho những nghiên cứu về sau. Nhằm đưa vào sản xuất các
sản phẩm thực phẩm chức năng giúp phòng ngừa và hỗ trợ điều trị các bệnh về
xương khớp tại Việt Nam mà không cần phải nhập nguyên liệu từ nước ngoài.


4

Chương 2: TÔNG QUAN
2.1 Sụn ức gà
Sụn chứa một lượng lớn glycosaminoglycans, chiếm từ 10% đến 40%
khối lượng chất khô), cố thể được sản xuất thành các sản phẩm cố lợi cho sức
khỏe [40].
Nhiều loại sụn từ các nguồn nguyên liệu khác nhau là nguồn cung cấp
GAGs như sụn từ vỉ cá mập, khí quản cá sấu, hàm cá sấu, khí quản vịt,... trong
đó sụn ức gà là một trong những loại nguyên liệu tiềm năng [19], [20].

^ĩnfll|lll]ÌỆ|^|||Mp^BpỊỊi
IIPIMIUI
1

2J4í6

7t

Hình 2.1: Sụn ức gà: khi còn mô và mỡ (a) và sau khi được làm sạch (b).
Sụn ức gà nằm ở phần chóp của bộ xương ức gà, cố dạng hình khía, một
đầu nhọn, được bao bọc xung quanh bởi lớp mô thịt và mỡ. Có chiều dài từ 6
cm đến 7 cm, có đường kính đầu lớn khoảng từ 1 cm đếnl,5 cm rồi nhỏ dần.
Khối lượng một cái sụn ức gà khỉ còn mô thịt và mỡ khoảng từ 8,5 g đến 11,5
g; khỉ được loại đi lớp mô thịt và mỡ thì khối lượng còn khoảng
2,5 g đến 3 g. Sụn khỉ được làm sạch cố màu trắng đục (Hình 2.1).
2.2 Chăn nuôi ở Việt Nam
2.2.1 Tình hình chăn nuôi gà ở Việt Nam


5

Chăn nuôi là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam, là nguồn cung cấp
thực phẩm chủ yếu cho người dân. Đây cũng là ngành kinh tế giúp cho nông dân
tăng thu nhập, giải quyết vấn đề việc làm cho người lao động.
Bảng 2.1: Sản lượng thịt gia súc, gia cầm của Việt Nam năm 2013 2015 [1], [2].
Năm

Đơn vị

2013

2014

2015

ã
ũ
d

Theo số liệu thống kê cho thấy ngành chăn nuôi gia cầm chiếm ở vị trí
cao, chỉ xếp thứ hai - sau ngành chăn nuôi lợn. Năm 2013, sản lượng thịt gia
cầm hơi khoảng 830,9 ngàn tấn; năm 2014 có khoảng 874,9 ngàn tấn và tiếp tục
tăng ở năm 2015 là khoảng 908,1 ngàn tấn (Bảng 2.1).


6

Hình 2.2: Biểu đồ thể hiện sự phân bế sản lượng gia cầm theo địa
phương năm 2011 - 2014 [1], [3].
Đàn gia cầm tập trung chủ yếu ở vùng Đồng bằng sông Hồng khoảng
trên 80 triệu con; tiếp đó vùng trung du miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và
duyên hải miền Trung cố khoảng trên 60 triệu con; và đàn gia cầm vùng đồng
bằng sông Cửu Long tập trung khoảng trên 50 triệu con. Tây Nguyên và Đông
Nam Bộ là hai vùng có sản lượng gia cầm thấp nhất, lần lượt khoảng 20 triệu
con và 30 triệu con (Hình 2.2).
Bảng 2.2: Sản lượng gà và thịt gà năm 2013 - 2015 [11, [2], [31.


7

Tình hình chăn nuôi gà ở Việt Nam phát triển mạnh trong những năm
qua. Theo số liệu thống kê thì năm 2013 sản lượng gà trên cả nước là 234,5 triệu
con, năm 2014 tăng lên 246 triệu con, đến năm 2015 là 259,3 triệu con tăng

khoảng 11,5% so với cùng kỳ năm 2014 (Bảng 2.2).

Hình 2.3: Sản lượng gà phân theo địa phưong [1], [3].
Từ hình 2.3 ta thấy, sản lượng gà tập trung đông nhất - gần 70 triệu con
ở đồng bằng sông Hồng. Ở vùng Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung và
vùng trung du miền núi phía Bắc, sản lượng gà cũng chiếm lần lượt khoảng gần
50 triệu con và 60 triệu con. Ở đồng bằng sông Cửu Long và Đông Nam Bộ có
sản lượng gà chiếm thấp hơn, khoảng 30 triệu con. Và Tây Nguyên là vùng có
sản lượng gà thấp nhất nước, khoảng 15 ttiệu con.
2.2.2 Tình hình tiêu thụ thịt gà ở Việt Nam
Lượng tiêu thụ thịt gia cầm cũng tăng mạnh, năm 2005 lượng tiêu thụ là
khoảng hơn 350 ngàn tấn, tăng dần đến năm 2015 ước tính sẽ tiêu thụ khoảng
ttên 820 ngàn tấn (Hình 2.4).


8

ĐVT: nạản lảh

Hình 2.4: Tình hình tiêu thụ thịt gia cầm ở Việt Nam nãm 1997 2015 [4].
Bảng 2.3: Lượng thịt gà nhập khẩu vào Việt Nam nãm 2012 - 2015 [1].
Năm

2012

2013

2014

2015

49,6

80,3

124,4

Lượng thịt gà (Đơn
vị: Ngàn tấn)

39,5

Ngoài việc

tiêu

thụ

thịt gà ửong nội địa, nước ta còn nhập khẩu thêm thịt gà từ nước ngoài. Từ năm
2012 đến 2015, lượng thịt gà nhập khẩu dao động từ 39,5 ngàn tấn đến 124,4
ngàn tấn (Bảng 2.3).
Trong 6 tháng đầu năm 2015, theo bài viết “Nhập khẩu gần 42.000 tấn
thịt gà từ Mỹ’’ đăng trên website baohaiquan.vn, tổng lượng thịt gà nhập khẩu
là 69.800 tấn, chủ yếu từ các nước như Mỹ, Brazil và Hàn Quốc (gần 100% gà
nguyên con được nhập từ Hàn Quốc, ttong khi 98% đùi gà được nhập từ Mỹ;
còn 70% cánh gà được nhập từ Brazil), ba quốc gia này chiếm ttên 80% tổng
lượng thịt gà nhập khẩu cả nước.
2.3 Tổng quan về Glycosaminoglycans
Các glycosaminoglycans (GAGs) là các polysaccharide không phân
nhánh dài, trong đó có chứa các đơn vị disaccharide lặp lại. Trong mỗi đơn

9

vị disaccharide có chứa các đơn phân N-acetylgalactosamine hoặc Nacetylglucosamine và các acid uronic như iduronic hoặc glucuronic [5], [6].
GAGs tích nhiều điện tích âm; chủ yếu hiện diện ở bề mặt tế bào hoặc
trong khuôn nền ngoại bào. GAGs bao gồm các loại như chondroitin sulfate
(CS), dermatan sulfate (DS), hyaluronan hay acid hyaluronic (HA), keratan
sulfate (KS), heparin sutíate và heparin [7] (Hình 2.5). GAGs là một
mucopolysaccharide liên kết vối protein tạo thành proteoglycan, là một thành
phần quan trọng trong cấu tạo các mô liên kết, mô sụn, mô mắt và thành mạch
máu. GAGs cố độ nhớt cao, khả năng chịu nén thấp và rất lý tưởng frong việc
bôi trơn các khớp xương [7].
M

r<

oiMijji

L-ld u r a na in -2 -.11 f ■ Lw

* iKhri o am 44 a an * in** ■*! íítaụ*

(ii i ! Icpnnri
COOP

■D-gbicunxiaia -4

rs

a kuRỂià

IbI cbondrcMtin Millbie

(CỈ dcmukaii sulfate

I ch kcrawm Milfaic

Hình 2.5: cấu tạo hóa học của các GAGs [8]


10

2.4 Tổng quan về Chondroitin sulfate
2.4.7 Cẩu tạo
Chondroitin sulfate (CS) là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm
mucopolysaccharides sulfate, được cấu tạo từ các monomer là disaccharide. Các
disaccharỉde gồm hai đơn phân là D-acid glucuronic (GlcA) và N- acetylgalactosamine (GalNAc) thông qua liên kết glycoside GlcA (3(1-*3) GalNAc;
mạch không phân nhánh [7], [9], [10].
Thường được điều chỉnh bằng việc thay thế các nhóm sulfate vào một
hoặc nhiều nhóm -OH ờ carbon C-4 và C-6 của GalNAc; ở carbon C-2 và C-3
của GlcA. Việc điều chỉnh này làm tạo ra các đồng phân của cs [11].
cs được tìm thấy trong khuôn ngoại bào và trên bề mặt tế bào trong các
mô khác nhau từ các loài động vật có vứ hoặc gia cầm và có phong phú nhất
trong khuôn ngoại bào của mô sụn [4],

pr nre-i n

GlvL'

CM

HH*e CM

Sh4i- ŨM

MHM

Chcwiilrui!in Nulfute ------------- ’ -------

Hình 2.6: cấu tạo hóa học của cs.
Các cs được gắn vói gốc serỉne của lõi protein tạo GAG-protein hay
proteoglycan thông qua liên kết tetrasaccharide GlcA-Gal-Gal-Xyl (tương ứng
với D-acid glucuronic, D-galactose, D-xylose) [12] (Hình 2.6).