Bài giảng Chất màu tự nhiên - Đặng Bùi Khuê

Nội dung text: Bài giảng Chất màu tự nhiên - Đặng Bùi Khuê

1. TrườngTrường đại học đại học Công Công Nghiệp Nghiệp TP. HCM TP. HCM Viện công nghệ sinh học và thực phẩm Viện công nghệBộ sinhmôn: Nông học Sản và thực phẩm Bộ môn: Nông Sản Môn học: những vấn đề mới trong công nghệ thực phẩm Chất màu tự nhiên Hệ cao đẳng – lớp CDTP10K Bài giảng hoàn thành vào tháng 05-2010 KS. Đặng Bùi Khuê 1
2. Tài liệu tham khảo 1. Dufosse, L. (2005). Microorganisms and microalgae as sources of pigments for food use: a scientific oddity or an industrial reality?. Trends in Food Science & Technology,16, 389–406 2. Cantrell,A.,McGarvey,D.J.,Trustcott,G.,Rancan,F.,&Bohm, F. (2003). Singlet oxygen quenching by dietary carotenoids in a model membrane environment. Archives of Biochemistry and Biophysics, 412, 47–54. 3. Lorenz, R. T., & Cysewski, G. R. (2000). Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin. Trends in Biotechnology, 18, 160–167. 4. Hamdi, M., Blanc, P. J., & Goma, G. (1995). A new process for red pigment production by Monascus purpureus. Culture on prickly pear juice and the effect of partial oxygen pressure. Bioprocess Engineering, 17,75–79. 2
3. Các khái niệm cơ bản Các chất màu tự nhiên: là những chất chiết xuất từ tự nhiên, không gây độc cho con người vì vậy được coi là nguồn phụ gia thực phẩm an toàn nhất. Chất màu tự nhiên từ vi sinh vật là gì? 33
4. Các loài nấm mốc Nấm mốc: Monascus, Penicillium Tảo: Dunaliella, Haematococcus và Porphyridium Những chất màu thường có trong tự nhiên: carotenoid, melanins, flavins, quinone, monascins, violacein, phycocyanin hoặc indigo. 4
5. Lịch sử của chất màu từ nấm mốc Cổ xưa nhất: red koji và angkak (Monascus) Châu Âu: β-carotene (Blakeslea) năm 1995 2004: công ty Ascolor (Czech) sản xuất anthraquinone (Penicillium) tên thương mại: Arpink RedeTM 5
6. Sắc tố Monascus : Một câu chuyện cũ ở châu Á nhưng vẫn còn bị cấm ở châu Âu và Mỹ Monascus chất màu đỏ: Anka Đề cập lần đầu: “ang-kak” hoặc “red mold rice” 1884: Philippe van Thieghem Monascus ruber 6
7. Sắc tố của nấm mốcMonascus 1895: Went Monascus purpureus (Java, Indonesia) Tiêu thụ sắc tố Monascus (Nhật) từ 100 đến 600 tấn (1981 - cuối thế kỷ 19) 1.5 triệu USD Sản phẩm: thịt, thủy sản, sốt cà chua 7
8. Monascus và 3 loài pilosus, purpureus và ruber Bảng phân loại và nguồn gốc của Monacus 8
9. Những chất chuyển hóa củaMonascus Polyketide: acetylcoA + malonylcoA (khử carboxyl hóa) Nhóm azaphilone 9
10. Aliphatic chain Cấu trúc phân tử của chất màu từ nấm mốc Monacus 10
11. Đặc điểm củahất c màu Monascus Các vấn đề: độ hòa tan trong nước, ổn định với nhiệt, pH và ánh sáng? Giải pháp: Thay thế oxi của monascorubrine hoặc rubropunctatine Chất màu phức: Glutamyl-monascorubrine và glutamyl-rubropunctatine 11
12. Cấu trúc của chất nhuộm phức 12
13. Tác dụng của chất màu từ nấm mốc Monascus Hypocholesteremic agents: monacolin J, K và L Penicillium citrinum (đầu tiên) 1977: monascidin A Bacillus, Streptococus và Pseudomonas Citrinin là gì? 13
14. Thu nhận chất màu của Monascus từ canh trường lỏng Nguồn cacbon Nguồn nito: amonium & pepton ><nitrate tỷ lệ C/N: 50 g/g và 7-9 g/g 14
15. Sản xuất và năng suất của chất màu đỏ từ nấm mốc Monascus trong những môi trường khác nhau 15
16. Lên men trong môi trường rắn Phương pháp truyền thống của Trung Quốc Thông số kiểm soát quan trọng? Hàm ẩm: 26-32% hoạt tính glucoamylase? 16
17. So sánh hiệu quả giữa 2 môi trường nuôi cấy Monascus purpures Trong môi trường nào thì hiệu quả tổng hợp sẽ cao hơn. Vì sao? 17
18. ảnh hưởng của oxi và CO2 Áp suất riêng phần của oxi: 0.5*105 Pa 5 Áp suất riêng phần của CO2: 10 Pa Điều kiện tối ưu: 5 . O2: 0.05-0.5*10 Pa & CO2 (constant): 0.02*105Pa 5 . O2: 0.21*10 & CO2 thấp hơn . Hấp thu O2 & CO2 max 70-90h & 60-80h 18
19. ảnh hưởng của các loại ngũ cốc 19
20. Phương pháp phát triển để tránh độc tố từ nấm mốc Monascidin A citrinin Tránh tạo thành citrinin thông qua kiểm soát sinh tổng hợp và con đường trao đổi chất như thếnào ? 20
21. Ảnh hưởng của các loại amino acid lên sự tổng hợp citrinin 21
22. Kết luận Tiềm năng kinh tế Vấn đề khai thác và sửdụng ởViễn Đông Độc hay không độc Vấn đề sửdụng ởChâu Âu và Mỹ 22
23. Nhóm chất màu từ penicillium 23
24. Arpink RedTM từ nấm mốc Penicillium oxalicum và dẫn xuất anthraquinonyl . Kiểm soát sinh học: Fusamium . enzyme đông tụ sữa 24
25. Điều kiện dinh dưỡng của VSV Carbohydrate Nitơ Khoáng Điều kiện tối ưu? 3-4 ngày: 1.5-2g/l 25
26. Qui trình sản xuất chất màu Sinh tổng hợp Lọc (ly tâm) Acid hóa Hòa tan: ethyl alcohol Sản phẩm 26
27. Đặc điểm của chất màu Màu đỏcủa quảmâm xôi Độổn định theo pH? Độổn định khi đun sôi? Sựthay đổi màu sắc khi pH thay đổi? 27
28. Các ứng dụng của Arpink Red Sản phẩm thịt Thịt và sản phẩm tương tựthịt Thức uống không cồn Thức uống cócồn Sản phẩm sữa Kem Kẹo 28
29. Ứng dụng của vi tảo 29
30. Phân loại Các nhóm vi tảo chính . Chlorophyceae . Rhodophyceae . Cyanophyceae . Pheophyceae Các nhóm màu chính: chlorophyll a, b và c, β-carotene, phycocyanin, xanthophylls và phycoerythrin. 30
31. Một số chất màu tự nhiên từ vi tảo 31
32. Một số chất màu tự nhiên từ vi tảo 32
33. β –carotein từ vi tảo Rhodophyta: a và b-carotene Chloromonadophyta: diadinoxanthin, heteroxanthin và vaucheriaxanthin Chlorophyta: acetylenic carotenoid (alloxanthin, monadoxanthin và crocoxanthin) Spirulina Dunaliella: Dunaliella salina và D. bardawil 33
34. Dunaliella sản sinh caroteinoid HọChlorophyceae Lục lạp Cường độánh sáng? Hoạt tính sinh học? 400 mg b- caroten/m2 34
35. Qui trình sản xuất chất màu từ Dunaliella 35
36. Tại sao sử dụng carotenoid từ tảo Dunaliella Sựkhác nhau giữa β- caroten tựnhiên và tổng hợp? Hàm lượng sửdụng ? Sựđa dạng của các loại caroteinoid trong chất màu tựnhiên ? 36
37. Những thuận lợi của sản xuất carotenoid từ Dunaliella Thu hoạch và nuôi trồng Năng suất Các dạng đồng phân Caroteinoid được bão hòa oxi (xanthophyll) Protein? Tếbào nguyên 37
38. Sản xuất b-carotene từ Dunaliella Nồng độmuối : 1.5 ± 0.1 M - HCO3 Pha tăng trưởng ban đầu? Sản xuất clorophyll Pha hình thành caroteinoid? 38
39. Sản xuất b-carotene từ Dunaliella Cường độánh sáng: 5-10 Klux Tích lũy caroteinoid? Thu hoạch như thếnào 39
40. Một số công ty sản xuất Dunaliella Parry’s agro Ltd. .Nature Beta Technologies (NBT) Ltd. ABC biotech Ltd. (Tamil Nadu) .Tianjin Lantai Biotechnology, Ine. Betatene Ltd .Western Biotechnology Cyanotech Corp. Ltd. Bayswater Inner Mongolia .Aqua Carotene Ltd, Biological Eng. Co. Subiaco 40
41. Cấu trúc một số caroteinoid từ tảo 41
42. Haematococcus dùng để sản xuất astaxanthin Haematococcus pluvialis: ketocarotenoid Điều kiện phát triển? Mức độchấp nhận Cấu trúc của [3S,3’S]- Astaxanthin 42
43. Sự khác biệt giữa sản xuất chất màu giữa Dunaliella & Haematococus Tảo sống trong nước ngọt không khí mở Phytobioreacter Astaxanthin chứa ở đâu? Tính chất vật lý và yêu cầu dinh dưỡng? Bào tử bất động: 1-2% 43
44. Tại sao sử dụng Haematococcus Bột từ các loài giáp xác Nấm men Phaffia rhodozyma (Xanthophyllomyces dendrorhous) Phát triển qui trình sản xuất astaxanthin từ tảo ứng dụng cho thương mại? 44
45. Những thuận lợi của astaxanthin so với b-carotenoid Tính ổn định Tiềm năng chống oxi hóa Rào chắn của máu não Tính chất nhuộm màu 45
46. Astaxanthin như là nutraceutical Sự thoái hóa hoàng điểm Điều trị Alzheimer và Parkinson Chống ung thư 46
47. Astaxanthin là chất chống oxi hóa Dập tắt oxi đơn nguyên tử So sánh với vitamin E? Chống aflatoxin Điều kiện kỵ nước và ưa nước Peroxit hóa lipit Photoprotectant 47
48. Astaxanthin và sức khỏe Khảnăng tổng hợp và chuyển hóa astaxanthin? Low density protein Khảnăng ngăn chặn bệnh tật của astaxanthin? 48
49. Astaxanthin và sức khỏe Chống lại chất sinh ung thư xenobiotic-metabolizing enzyme Sản sinh kháng thể In vitro: 14.4 mg/ngày trong 2 tuần 49
50. Astaxanthin và sức khỏe Yamashita (1995): astaxanthin + aspirin Alejung & Wadstroem (1998): Hecolibacter hệthống miễn dịch phi dịch thểva ̀ dịch thể Interleukin 1: canthaxanthin và b-caroten Cảm ứng cytokinine Immonoglobulin A, M, G 50
51. Hệ thống sản xuất chất màu từ Haematococcus Haematococcus pluvialis Nhiệt độ, ánh sáng, pH Vấn đề nhiễm Closed tubular photobioreactor
52. Sản xuất astaxanthin từ Haematococcus
53. Vài công thức thương mại của chất màu làm từ tảo
54. Chất màu phát quang từ vi tảo
55. Chất màu màu hồng phát huỳnh quang của vi tảo đỏ Porphyridium-phycobiliproteins Giá trị dinh dưỡng Polysaccharide, acid béo chưa no mạch dài, zeaxanthin và phycobiliprotein phát quang Vậy phycobiliprotein là gì?