Nghiên cứu thu nhận chondroitin sulfate từ sụn ức gà bằng phương pháp siêu âm kết hợp thủy phân bằng enzyme alcalase và khảo sát tính ổn định của sản phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯƠNG NGỌC THẢO

NGHIÊN CỨU THU NHẬN CHONDROITIN SULFATE
TỪ SỤN ỨC GÀ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM KẾT HỢP
THỦY PHÂN BẰNG ENZYME ALCALASE VÀ
KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA SẢN PHẨM

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Mã số: 8540101

LUẬN VÃN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 07 năm 2019


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
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Nguyễn Hoài Hương
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Trần Thị Thu Trà
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 10 tháng 07 năm 2019

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận vãn thạc sĩ)
1. CT: TS. Trần Bích Lam
2. PB1: TS. Nguyễn Hoài Hương
3. PB2: TS. Trần Thị Thu Trà
4. UV: TS. Lê Ngọc Liễu
5. UV,TK: TS. Nguyễn Thị Hiền

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi 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 CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VÃN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRƯƠNG NGỌC THẢO ...................................... MSHV: 1870066
Ngày, tháng, năm sinh: 09/07/1995.................................................... Nơi sinh: Đồng Nai
Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm ...............................................Mã số: 8540101.

I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THU NHẬN CHONDROITIN SULFATE TỪ SỤN ỨC GÀ BẰNG

PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM KẾT HỢP THỦY PHÂN BẰNG ENZYME ALCALASE
VÀ KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA SẢN PHẨM
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Tổng quan tài liệu về nguyên liệu sụn ức gà, enzyme dùng trong thủy phân. Phân tích một số thành
phần cơ bản của sụn ức gà.
Thiết lập quy trình công nghệ thu nhận cs bằng phương pháp siêu âm kết hợp thủy phân bang enzyme
Alcalase 2,4L.
Khảo sát các yếu tố của các quá trình ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi cs từ sụn ức gà gồm: quá trình
xử lý nhiệt nguyên liệu, quá trình siêu âm, quá trình thủy phân.
Tối ưu hóa quá trình siêu âm sụn ức gà để đạt hiệu suất thu nhận cs cao nhất.
Khảo sát các điều kiện của quá trình thủy phân bang enzyme Alcalase2,4L.
Khảo sát các điều kiện của quá trình sấy phun thu nhận chế phẩm.
Phân tích thành phần chế phẩm cs thu được.
Lão hóa chế phẩm cs nghiên cứu để xác định hạn sử dụng bằng phương pháp gia tốc nhiệt.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) .............................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) ............................


V. CÁN BỘ HƯỚNG DÂN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): GS.TS. Đống Thị Anh Đào.

Tp. HCM, ngày.... tháng.. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

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

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa
TP.HCM, đặc biệt các thầy cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ trong suốt
quá trình em học tại trường cũng như luôn tạo mọi điều kiện tốt để em có thể hoàn thành luận vãn đúng tiến
độ.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Nguyễn Thị Nguyên - quản lý phòng thí nghiệm B10 đã
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi về trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất... trong suốt thời gian làm đề tài
nghiên cứu.
Đặc biệt cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô GS. TS Đống Thị Anh Đào đã tận tình hướng
dẫn và có những định hướng thiết thực giúp em giải quyết các vấn đề nghiên cứu một cách hiệu quả và khoa
học nhất.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và các bạn bè đã đồng hành, động viên, khích
lệ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em tham gia học tập và hoàn thành tốt công trình nghiên cứu này.
Em xin gửi lời chúc sức khỏe đến gia đình, thầy cô và bạn bè.
Trân trọng cảm ơn !
TP. HCM, thảng 07 năm 2019

Học viên thực hiện

Trương Ngọc Thảo



TÓM TẮT
Chondroitin sulfate (CS) là một hợp chất thiên nhiên được tổng hợp ở cơ thể động vật bậc cao và tồn
tại trong các mô liên kết, có tác dụng phòng ngừa và hỗ trợ điều trị các bệnh về xương khớp. Sụn ức gà là
phụ phẩm trong ngành công nghiệp chế biến thịt gà, chứa hàm lượng cs cao, do đó việc tách chiết và thu
nhận cs từ nguồn này để bổ sung vào thành phần của các loại thực phẩm chức năng là có ý nghĩa thiết thực.

Từ nguyên liệu thô, qua các quá trình xử lí sơ bộ, chần ở nhiệt độ 80°C trong vòng 4 phút thu được
sụn thô. Các điều kiện của quá trình siêu âm được tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM). Các
giá trị tối ưu của quá trình siêu âm ứng với các biến Z1, Z2, Z3, Z4 lần lượt tại các điều kiện siêu âm gồm: tỉ
lệ nguyênliệurđệm 1:9 (wnguyên Iiệu/Wđệm); pH 9; nhiệt độ 47,34°c và thời gian siêu âm là 9,5 phút. Các
điều kiện thủy phân để thu nhận Chondroitin sulfate bằng chế phẩm enzyme Alcalase 2,4L được xác định
gồm hàm lượng enzyme/cơ chất 4% (v/wpro), nhiệt độ thủy phân 55°c trong thời gian 60 phút. Hiệu suất thu
hồi cs đạt 24,29% so với hàm lượng chất khô; 61,02% so với Carbohydrate tổng.
Sau khi thủy phân, tiến hành vô hoạt enzyme ở 80°C trong 10 phút, dùng TCA 4% (w/v) để loại bỏ
các protein hòa tan, ly tâm, lọc chân không với màng Whatman có kích thước lỗ 15-20pm thu lấy dịch và
thẩm tích bằng màng cellophane MWC0 14 kDa trong vòng 3 giờ. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình sấy
phun gồm nhiệt độ không khí đầu vào và tốc độ bơm nhập liệu khi sấy bằng thiết bị sấy phun hiệu Buchi B290 thu nhận chế phẩm cs dạng bôt mịn đạt độ ẩm theo tiêu chuẩn USP38 được khảo sát. Ket quả xác định
được các thông số của quá trình sấy phun, với tốc độ bơm nhập liệu là 7,5 ml/phút và nhiệt độ không khí đầu
vào là 140°C thì độ ẩm sản phẩm đạt 6,47% phù hợp theo tiêu chuẩn USP38. Chế phẩm được kiểm tra bằng
phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và sắc ký thẩm thấu gel (GPC) đạt được độ tinh sạch là
88,86% và khối lượng phân tử trung bình 184,57kDa.
Áp dụng phương pháp gia tốc nhiệt để đánh giá hạn sử dụng của chế phẩm cs nghiên cứu nhằm tiết
kiệm thời gian. Chế phẩm cs nghiên cứu sau đem khi chia thành từng đơn vị mẫu (khối lượng lg/gói, bảo
quản trong bao bì nhựa PE, hàn kín) được lưu trữ ở 3 mốc nhiệt độ 35°C; 40°C; 45°c và xác định hàm lượng
cs theo từng mốc thời gian. Từ dữ liệu thực nghiệm, xác định có mối tương quan giữa hàm lượng và thời
gian bảo quản của chế phẩm cs nghiên cứu. Mối tương quan này được thể hiện bằng công thức Arrhenius và
thời hạn sử dụng của che phẩm cs nghiên cứu là 21,64 tháng khi bảo quản ở 30°C.

i


ABSTRACT
Chondroitin sulfate (CS) is a natural compound synthesized in the body of animals and exists in
connective tissues, which helps prevent and support for the treatment of osteoarthritis. Chicken keel cartilage,
a by-product of the poultry slaughter industry, contains high cs content, therefore it is meaningful to extract
cs from this source to add to functional food ingredients.

From raw materials, through pretreatment and blanching processes at a temperature of 80°C for 4
minutes, preliminary treatment of crude cartilage was obtained. The variables of the ultrasound treatment
process were investigated and optimal conditions were obtained by Response Surface Methodology - RSM
method. Optimal values for independent variables Z1, Z2, Z3, Z4 were found at a ratio of material and buffer
1:9 (Wmateriai/Wbuffer), pH9, temperature 47,34°c, and time within 9,5 minutes. After ultrasound
treatment, hydrolysis using the enzyme Alcalase was performed under the following conditions: ratio enzyme
to substrate 4% (v/w), temperature 55°c, and time 60 minutes. The overall yield of cs was 24,29% of the
absolute dry weight, and 61,02% of the total carbohydrate content of the starting material.
At the end of hydrolysis, enzyme was inactivated at 80°C for 10 minutes, then using trichloacetic acid
4% w/v (TCA) to precipitate protein, hydrolyzed cs was ccntrafugatcd and was filtered by vacuum filtration
method through Whatman filter paper of 15-20 pm. Then the filtrate was dialyzed by dialysis tubing cellulose
membrane with MWCO 14 kDa for 3 hours to remove out impurities like TCA, amino acids, and minerals.
The powdered cs with moisture content at 6,47% meet the USP38 standard was obtained by spray drying by
the Buchi B-290 laboratory scale spray dryer at flow rate at 7,5 mL/min and temperature of air-in at 140 °C.
HPLC analysis showed that the powder product contained 88,86% cs with an average molecular weight of
184,57 kDa (determined by GPC).
Application of thermal acceleration method to evaluate the shelf life of the research cs product to save
time. The researched cs products were divided into sample units (weight of lg I pack, stored in PE plastic
packaging, sealed) were stored at three level temperature 35°C; 40°C; 45°c and determined cs content
following time storage. From experimental data, there was a correlation between the cs content and storage
time of the researched product. This correlation was expressed by the Arrhenius formula and the shelf life of
the researched cs was 21,64 months when stored at 30°C.

ii



LỜI CAM ĐOAN
Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TS.
Đống Thị Anh Đào. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận vãn hoàn toàn trung

thực.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.

Học viên

Tnnmg Ngọc Thảo


MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN ............................................................................................................. 1
1.1. Tổng quan về Chondroitin sulfate (CS) ................................................................................ 1
1.1.1. Sơ lược về chất căn bản và Glycosaminoglycans (GAGs)........................................... 1
1.1.2. Cấu tạo của CS ............................................................................................................. 2
1.1.3. Phân loại CS ................................................................................................................. 2
1.1.4. Chức năng sinh học của CS và ứng dụng vào các sản phẩm thương mại .................... 3
1.1.5. Phương pháp và nguồn thu nhận CS ............................................................................ 5
1.1.6. Các nghiên cứu về CS .................................................................................................. 6
1.2. Giới thiệu về sụn................................................................................................................... 7
1.2.1. Sụn động vật ................................................................................................................. 7
1.2.2. Sụn ức gà ...................................................................................................................... 7
1.3. Tổng quan về ngành công nghiệp chăn nuôi gà thịt và phụ phẩm chế biến từ gà............... 8
1.3.1. Chăn nuôi gia cầm và gà thịt công nghiệp ................................................................... 8
1.3.2. Đặc điểm chung một số giống gà thịt ........................................................................... 9
1.3.3. Tình hình phát triển chăn nuôi gà ở Việt Nam ............................................................ 11
1.3.4. Phụ phẩm chế biến gà thịt .......................................................................................... 12
1.4. Tổng quan về phương pháp thu nhận CS thô ..................................................................... 12
1.4.1. Tác động của sóng siêu âm đến quá trình thu nhận CS thô ........................................ 12
1.4.2. Sử dụng enzyme Alcalase để thủy phân sụn ức gà thu nhận CS ................................ 15
1.5. Tổng quan về phương pháp thẩm tích qua màng cellophane ............................................. 16
1.5.1. Giới thiệu chung ......................................................................................................... 16

1.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thẩm tích ........................................................... 16
1.6. Tổng quan về quá trình sấy thu nhận sản phẩm .................................................................. 17

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................ 19
2.1. Nguyên vật liệu .................................................................................................................. 19
2.1.1.

Sụn ức gà .................................................................................................................... 19

i


2.1.2.

Enzyme Alcalase 2,4L................................................................................................ 19

2.1.3.

Hóa chất trong nghiên cứu ..........................................................................................19

2.2. Dụng cụ và thiết bị ..............................................................................................................19
2.2.1.

Dụng cụ ...................................................................................................................... 19

2.2.2.

Thiết bị ....................................................................................................................... 19

2.3.

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................... 20

2.3.1.

Sơ đồ nghiên cứu.........................................................................................................20

2.3.2.

Sơ đồ lão hóa xác định HSD củachế phẩm cs nghiên cứu ..........................................21

2.3.3.

Quy trình sản xuất chế phẩm cs

2.2.4.

Phương pháp bố trí thí nghiệm ....................................................................................24

2.3.5.

Phương pháp xử lý số liệu ...........................................................................................30

2.3.6.

Các phương pháp phân tích .........................................................................................30

từ sụn ức gà .......................................................22

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..................................................................................... 33

3.1. Thành phần cơ bản của sụn ức gà .......................................................................................33
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố chần tới hiệu suất thu hoi cs .......................... 34
3.2.1.

Nhiệt độ chần ..............................................................................................................34

3.2.2.

Thời gian chần ............................................................................................................ 35

3.3. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình siêu âm đến hiệu suất thu hồi cs ....................... 36
3.3.1.

Tỉ lệ nguyên liệu:đệm ................................................................................................. 36

3.3.2.

pH ............................................................................................................................... 37

3.3.3.

Nhiệt độ ...................................................................................................................... 38

3.3.4.

Thời gian .................................................................................................................... 39

3.4. Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân sụn ức gà .................................41
3.5. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố thủy phân đến hiệu suất thu hồi cs ................... 46
3.5.1.

Hàm lượng enzyme/cơ chất .........................................................................................46

3.5.1.

Nhiệt độ ...................................................................................................................... 47
ii


3.5.4.

Thời gian thủy phân.................................................................................................... 48

3.6. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy phun đến hiệu suất thu hoi cs .................... 50
3.6.1.

Tốc độ bom nhập liệu ................................................................................................. 50

3.6.1.

Nhiệt độ ...................................................................................................................... 52

3.8. Phân tích chế phẩm cs nghiên cứu thu được....................................................................... 54
3.8.1.

Thành phần mẫu chế phẩm cs ................................................................................... 54

3.8.2.

Phân tích chế phẩm cs bằng HPLC............................................................................. 54

3.8.3.

Kiểm tra khối lượng phân tử của chế phẩm nghiên cứu ........................................... 55

3.8.4.

Kiểm tra ảnh chụp SEM của cs chuẩn và chế phẩm nghiên cứu ........................ 58

3.8.5.

Kết quả phân tích FTIR .............................................................................................. 58

3.9. Khảo sát tính ổn định của chế phẩm nghiên cứu .............................................................. 60

Chương 4: KÉT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 62
4.1. Kết luận .............................................................................................................................. 62
4.2. Kiến nghị ............................................................................................................................ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................... 64
PHỤ LỤC ..................................................................................................................................... 67
A. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ................................................................................... 67
A. 1. Phương pháp xác định ẩm ............................................................................................ 67
A. 2. Phương pháp xác định hàm lượng tro ........................................................................... 67
A. 3. Phương pháp xác định hàm lượng béo ......................................................................... 68
A. 4. Phương pháp Kjeldahl .................................................................................................... 69
A. 5. Phương pháp Sigma-Aldrich St. Louis xác định hoạt độ enzyme ................................. 70
A. 6. Phương pháp xác định cs theo Famdale và cộng sự (1986) .......................................... 72
A.................................................................................................................................. 7
. Phương pháp quang phổ hấp thu UV-Vis .............................................................................. 73

A.8. Phương pháp thẩm tích .................................................................................................. 74
A.9. Xác định hàm lượng cs bằng phương pháp HPLC ........................................................... 74

iii


A. 10. Xác định khối lượng phân tử của chế phẩm cs theo phương pháp GPC ...................75
B. CÁC GIÁ TRỊ PHÂN TÍCH THựC NGHIỆM ..................................................... 76
B. 1. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo nhiệt độ chần .................................................... 76
B. ................................................................................................................................. 2
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo thời gian chần ............................................................. 77
B. ................................................................................................................................. 3
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo tỉ lệ nguyên liệu:đệm .................................................. 77
B. ................................................................................................................................. 4
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo pH siêu âm ................................................................. 78
B. ................................................................................................................................. 5
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo nhiệt độ siêu âm ......................................................... 79
B. ................................................................................................................................. 6
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo thời gian siêu âm ........................................................ 80
B. .......................................................................................................................................... 7
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) khi tiến hành thí nghiệm theo quy trình thực nghiệm .................. 81
B.8. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo hàm lượng enzyme............................................... 82
B.9. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo nhiệt độ thủy phân ................................................ 83
B.10. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo thời gian thủy phân ............................................. 84
B. 11. Kết quả độ ẩm sản phẩm (%) theo tốc độ nhập liệu ...................................................... 85
B. 12. Kết quả độ ẩm sản phẩm (%) theo tốc độ nhập liệu ................................................... 86
c. CÁC BẢNG THỐNG KÊ ........................................................................................................ 87
c. 1. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo nhiệt độ chần ........................................................ 87
C. 2. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo thời gian chần ................................................... 87
C. ................................................................................................................................. 3

. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo tỉ lệ nguyên liệu:đệm.................................................. 88
C. ................................................................................................................................. 4
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo pH siêu âm ................................................................. 88
C. ................................................................................................................................. 5
iv


. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo nhiệt độ siêu âm ......................................................... 88
C. ................................................................................................................................. 6
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo thời gian siêu âm ........................................................ 89
C. ................................................................................................................................. 7
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo hàm lượng enzyme ..................................................... 89
C. ................................................................................................................................. 8
. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo nhiệt độ thủy phân...................................................... 90

v



C. 9. Kết quả hiệu suất thu hồi cs (%) theo thời gian thủy phân.......................................... 90
c. 10. Kết quả độ ẩm sản phẩm (%) theo tốc độ nhập liệu ..................................................... 90
c. 11. Kết quả độ ẩm sản phẩm (%) theo nhiệt độ không khí đầu vào ................................... 91
D. BẢNG KÉT QUẢ GỦÌ MẪU .............................................................................................. 92
D. 1. Thành phàn cơ bản của sụn ức gà ............................................................................... 92
D. ................................................................................................................................ 2
. Kết quả GPC của mẫu chuẩn ................................................................................................. 93
D. ................................................................................................................................ 3
. Kết quả GPC của chế phẩm nghiên cứu ................................................................................ 94
D. ................................................................................................................................ 4
. Kết quả HPLC của chế phẩm cs nghiên cứu (độ tinh sạch 88,86%) ..................................... 95

D. ................................................................................................................................ 5
. Kết quả HPLC của chế phẩm cs nghiên cứu sau 02 tháng .................................................... 97
D. ................................................................................................................................ 6
. Kết quả HPLC của chế phẩm cs nghiên cứu sau 04 tháng .................................................. 101
D. ................................................................................................................................ 7
. Kết quả HPLC của chế phẩm cs nghiên cứu sau 06 tháng .................................................. 105
D.8. Kết quả HPLC của chế phẩm cs nghiên cứu sau 08 tháng ............................................ 109
D.9. Kết quả HPLC của chế phẩm cs nghiên cứu sau 10 tháng ............................................. 112

V


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Bảng phân loại cs ............................................................................. 3
Bảng 1. 2: Thành phần dinh dưỡng của thịt gà tính trên lOOg (199kcal) thực phẩm ăn được9
Bảng 1. 3: Số lượng đầu con và sản phẩm chăn nuôi gia cầm 2017.................................................. 11
Bảng 1. 4: Phân bố tổng đàn gia cầm theo một số địa phương.......................................................... 11
Bảng 2. 1: Bảng quy hoạch cấu trúc có tâm xoay cấp hai, bốn yếu tố .............................................. 27
Bảng 2. 2: Giá trị tại tâm và bước nhảy trong thí nghiệm tối ưu hóa quá trình siêu âm .................... 29
Bảng 3.1: Thành phần hóa học trong sụn ức gà................................................................................. 33
Bảng 3. 2: Các mức yếu tố thí nghiệm tối ưu trong bài toán tối ưu hóa các yếu tố của quá
trình siêu âm ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi cs

(%).............................................. 41

Bảng 3. 3: Kết quả hiệu suất thu hồi cs theo các yếu tố khi tiến hành thí nghiệm theo quy
hoạch thực nghiệm ........................................................................................................................... 41
Bảng 3. 4: Hệ số phương trình hồi quy và độ tin cậy của các hệ số tương ứng với các yếu tố
của quá trình siêu âm ....................................................................................................................... 43
Bảng 3. 5: Ket quả hiệu suất thu hồi cs (%) từ phương trình hồi quy và thực nghiệm.................... 45

Bảng 3. 6: Thành phần mẫu chế phẩm và quy định ........................................................................... 54
Bảng 3. 7: Kết quả Mw, Mu, PI của cs chuẩn và chế phẩm nghiên cứu ........................................... 56
Bảng 3. 8: Sự thay đổi hàm lượng của chế phẩm .............................................................................. 60
Bảng 3. 9: Bảng giá trị đồ thị lnk-l/T theo nhiệt độ ........................................................................... 62

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: cấu trúc của proteoglycan .................................................................................................... 1
Hình 1.2: cấu trúc hóa học một monomer của cs ................................................................................ 2
Hình 1.3: cấu tạo của CS-0 và một số đồng phân của cs ..................................................................... 2
Hình 1.4: DS và các đồng phân ........................................................................................................... 3
Hình 1.5: Sụn ức gà nguyên liệu: a) trước khi chần; b) Sau khi chần, lột thịt .................................... 8
Hình 1. 6: Nhu cầu thịt toàn cầu hằng năm trong giai đoạn 2010-2030 .............................................. 8
Hình 1.7: Các khoảng tần số âm thanh .............................................................................................. 13
Hình 1.8: Nguyên lý hình thành và vỡ bọt khí .................................................................................. 13
Hình 1.9: Mô tả phương pháp thẩm tích............................................................................................ 16
Hình 1. 10: Hệ thống thiết bị sấy phun (quy mô phòng thí nghiệm) ............................................... 18
Hình 2.1: Quy trình sản xuất chế phẩm cs từ sụn ức gà .................................................................. 22
Hình 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến hiệu suất thu hồi cs ..................................................... 34
Hình 3.2: Anh hưởng của thời gian chần đến hiệu suất thu hồi cs .................................................... 35
Hình 3.3: Anh hưởng tỉ lệ sụn:đệm tới hiệu suất thu hồi cs .............................................................. 36
Hình 3.4: Anh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi cs ...................................................................... 37
Hình 3.5: Anh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến hiệu suất thu hồi cs ................................................ 39
Hình 3.6: Anh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất thu hồi cs ............................................... 40
Hình 3.7: Anh hưởng của giá trị pH và tỉ lệ nguyên liệu:đệm (a); tỉ lệ nguyên liệu:đệm và nhiệt độ
siêu âm (b); thời gian siêu âm và tỉ lệ nguyên liệu:đệm (c); thời gian và nhiệt độ siêu âm (d) đến hiệu
suất thu hồi cs .................................................................................................................................... 45
Hình 3.8: Ảnh hưởng nồng độ enzyme/cơ chất tới hiệu suất thu hoi cs ............................................ 46

Hình 3.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất thu hồi cs ............................................. 48
Hình 3.10: Anh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi cs .......................................... 49
Hình 3.11: Ảnh hưởng của tốc độ nhập liệu đến độ ẩm sản phẩm .................................................... 51
Hình 3.12: Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đầu vào đến độ ẩm sản phẩm .................................. 53
Hình 3. 13: Đồ thị kết quả xác định chuẩn cs bằng HPLC ................................................................ 54
Hình 3.14: Đồ thị kết quả xác định chế phẩm cs nghiên cứu bằng HPLC ........................................ 54
Hình 3.15: sắc ký đồ GPC của mẫu cs chuẩn .................................................................................... 57
Hình 3.16: sắc ký đồ GPC của chế phẩm nghiên cứu ....................................................................... 57
Hình 3.17: Ảnh chụp SEM của cs chuẩn (a) và chế phẩm nghiên cứu

7

(b) ........................ 58


Hình 3. 18: Kết quả sắc kí đồ FTIR của mẫu cs chuẩn; cs nghiên cứu và cs thương mại

Hình 3.19: Đồ thị lnC-t (tháng) ở

35°c ..................................................................................... 61

Hình 3. 20: Đồ thị lnC-t (tháng) ở

40°C .................................................................................... 61

Hình 3. 21: Đồ thị lnC-t (tháng) ở

45°c ..................................................................................... 62

Hình 3. 22: Đồ thị lnk-l/T .................................................................................................................. 62

8


Từ viết tắt
CS
PG
GlcA
GalNAc
CS-GAG
IdoA
DS
HSD
FMBRA
BSA
OD
DMMB
ECM
TCA
NOEs
RSM
SEM
HPLC
GPC
FTIR

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ý nghĩa
Chondroitin sulfate
Proteoglycan

Glucuronic acid
N-acetyl-galactosamine
Chondroitin sulfate glycosaminoglycan
Iduronic acid
Dermatan sulfate
Hạn sử dụng
Flour Milling and Baking Research Association (Hiệp hội sản xuất bánh)
Bovine Serum Albumin (Albumin huyết thanh bò)
Optical Density (Mật độ quang học)
1,9-Dimethylmethylen Blue
Extracellular matrix (Ma trận ngoại bào)
Trichloroacetic acid
Nuclear Overhauser effects (Hiệu ứng hạt nhân Overhause)
Response surface methodology (Phương pháp bể mặt đáp ứng)
Scanning Electron Microscope (Kính hiến vi quét điện tử)
High Performance Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng hiệu năng cao)
Gel Permeation Chromatography (Sắc ký thẩm thấu gel)
Fourier-transform infrared spectroscopy (Quang pho Chuyển đổi hồng
ngoại Fourier)

9


MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Từ năm 1996, cùng với sự đổi mới kinh tế đất nước, ngành chăn nuôi gia cầm có những bước tiến
nhảy vọt. Hiện nay, ngành chăn nuôi gia cầm nước ta đã tiếp thu một số công nghệ tiên tiến của thế giới về
giống, thức ăn, thuốc thú y và quy trình chăm sóc nuôi dưỡng, hình thành nhiều cơ sở chăn nuôi gia cầm quy
mô lớn. Theo ước tính, đến nay cả nước có trên 100.000 hộ chăn nuôi theo hình thức trang hại tại 8 vùng
sinh thái khác nhau, thay thế dần kiểu chăn nuôi tự cấp, tự túc, tận dụng sản phẩm phụ của trồng trọt như

trước đây bằng kiểu chăn nuôi hàng hóa quy mô vừa và một số ít hang hại có quy mô chăn nuôi hàng hóa
lớn đã xuất hiện.
Qua đó có thể thấy lượng phụ phẩm trong quá trình sản xuất và chế biến thịt gà xẻ là rất lớn. Lượng
xương và sụn gà rất dồi dào, đặc biệt là sụn từ xương ức gà. Trong thành phần của sụn ức gà lại có nhiều hợp
chất quý có thể kế đến là Chondroitin sulfate (CS) giúp tái tạo các mô sụn và xương, hỗ trợ điều trị các bệnh
lý về xương khớp, nuôi dưỡng tế bào giác mạc mắt,...
Trên thế giới, đã có nhiều công trình nghiên cứu thu nhận cs từ sụn và ứng dụng vào trong các sản
phẩm thực phẩm chức năng, hỗ trợ điều trị các bệnh về xương khớp cho người. Tuy nhiên, ở nước ta vẫn
chưa có công trình nghiên cứu cụ thể về khả năng tách chiết cs từ sụn ức gà.
Trước thực trạng đó, việc triển khai đề tài “Nghiên cứu thu nhận chondroitin sulfate từ sụn ức gà bằng
phương pháp siêu âm kết hợp thủy phân bang enzyme alcalase và khảo sát tính ổn định của sản phẩm” là
điều cần thiết.
Đe tài nghiên cứu này góp phần nâng cao giá trị cho ngành công nghệ chế biến gia cầm nói chung và
chăn nuôi gà nói riêng, tăng thêm nguồn thu nhập cho người chăn nuôi. Đồng thời cũng tạo ra một sản phẩm
có giá trị về mặt sức khỏe cho con người với giá thành phù hợp.

Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cs dạng bột hòa tan, đạt chất lượng theo USP38.

Phạm vỉ nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là sụn ức gà được mua tại công ty TNHH Phạm Tôn.
Enzyme Alcalase 2,4L sử dụng cho nghiên cứu là sản phẩm của hãng Novozymes (Mỹ) được cung
cấp bởi công ty BrennTag Việt Nam, thành phố Hồ Chí Minh.
Nghiên cứu này được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm.

Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào các nội dung sau:

X

Tổng quan tài liệu về nguyên liệu sụn ức gà, enzyme dùng trong thủy phân. Phân tích một số
thành phần cơ bản của sụn ức gà.
Thiết lập quy trình công nghệ thu nhận cs bằng phương pháp siêu âm kết hợp thủy phân
bằng enzyme Alcalase 2,4L.
Khảo sát các yếu tố của các quá trình ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi cs từ sụn ức gà gồm:
quá trình xử lý nhiệt nguyên liệu, quá trình siêu âm, quá trình thủy phân. Tối ưu hóa quá
trình siêu âm sụn ức gà để đạt hiệu suất thu nhận cs cao nhất.
Khảo sát các điều kiện của quá trình thủy phân bang enzyme Alcalase2,4L.
Khảo sát các điều kiện của quá trình sấy phun thu nhận chế phẩm.
Phân tích thành phần chế phẩm cs thu được.
Lão hóa chế phẩm cs nghiên cứu để xác định hạn sử dụng bằng phương pháp gia tốc nhiệt.

ứng dụng
Kết quả nghiên cứu giúp ta hiểu hơn về quy trình tách chiết cũng như thu nhận cs từ sụn ức gà để
sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng, hỗ trợ điều trị bệnh thoái hóa xương khớp ở người cao tuổi.
Tạo tiền đề cho những nghiên cứu sau này.

xi



Chuang 1: TỔNG QUAN
Chương 1: TỒNG QUAN
1.1. Tổng quan về Chondroitin sulfate (CS)
1.1.1. Sơ lược về chất căn bản và Glycosaminoglycans (GAGs)
Chất căn bản
Trong 5 loại mô cơ bản, mô liên kết chiếm tỷ lệ cao nhất, có khắp mọi nơi trong cơ thể. Mô liên kết
chen giữa các mô khác, giúp các mô khác gắn kết lại với nhau. Mô liên kết cũng là mô tạo ra và giữ cho cơ
thể có hình dạng nhất định, đồng thời giữ nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể: trao đổi chất, bảo vệ, tổng

hợp các cất có hoạt tính sinh học.
Mô liên kết có cấu tạo 3 phần: các tế bào liên kết, sợi liên kết và chất căn bản.
Chất căn bản là một chất gel ưa nước ở trạng thái vô định hình, đồng nhất, trong suốt, làm nền cho tế
bào với các phân tử sợi, có tính nhờn với hàm lượng nước và chất điện giải tương đương với máu. Thành
phần cấu tạo chủ yếu của chất căn bản liên kết là: glycosaminoglycans (GAGs); proteoglycans (PGs); nước
và những muối vô cơ tạo thành dịch mô.
Glycosaminoglycans (GAGs)
Là những chuỗi polysaccharide được tạo ra bằng sự đa trùng hợp của những đơn vị disaccharide được
cấu tạo bởi acid uronic và nhóm hexoasmine.
GAGs gồm dermatan sulfate (phàn lớn ở da, gân, dây chằng), chondroitin sulfate (có nhiều ở sụn
trong, sụn đàn hồi, xương giác mạc, da, thành động mạch chủ), heparan sulfate (có nhiều trong thành động
mạch chủ, động mạch phổi, gan); thường gắn với các protein bởi những liên kết đồng hóa trị để tạo thành
những phân tử proteoglycans. Những GAGs này làm cho chất căn bản ở trạng thái nửa sol (loãng) nửa gel
(đặc).
Structure of Proteoglycans

Hình 1.1: cấu trúc của proteoglycan