Khảo Sát Hàm Lượng và Tính Chất Sericin Protein Từ Các Giống Kén Tằm Việt Nam

Khảo sát hàm lượng và tính chất sericin protein từ các giống kén tằm Việt Nam, cung cấp thông tin quý giá cho nghiên cứu và ứng dụng.

• Tác giả: Ngô Thị Mỹ Ái
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Khánh Dung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Học Và Thực Phẩm
• Đề tài: Khảo Sát Hàm Lượng Và Tính Chất Sericin Protein Từ Kén Tằm Việt Nam
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Giới hạn, phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về kén tằm
• 2.2. Thành phần hóa học của kén tằm
• 2.3. Đặc tính sinh học kén tằm
• 2.4. Quy mô nuôi trồng kén tằm nước ta hiện nay
• 2.5. Tổng quan về sericin
• 2.6. Thành phần hóa học của sericin
• 2.7. Đặc điểm và giá trị sinh học của sericin
• 2.8. Các điều kiện địa lý ảnh hưởng đến chất lượng của kén tằm
• 2.9. Một số ứng dụng sericin hiện nay
• 2.9.1. Chất chống đóng băng Anti – frosting agent
• 2.9.2. Vật liệu sinh học
• 2.9.3. Công nghiệp thực phẩm
• 2.10. Tình hình nghiên cứu sericin trong và ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vỏ kén tằm
• 3.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Quy trình chiết xuất sericin từ vỏ kén
• 3.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3.6. Khảo sát nguồn nguyên liệu
• 3.7. Phân tích khối lượng phân tử protein bằng thí nghiệm điện di SDS – Page
• 3.8. Phân tích tính chất hóa học của protein bằng thí nghiệm đo phổ hồng ngoại biến đổi FTIR
• 3.9. Xác định hàm lượng sericin trong dịch chiết của 4 giống kén tằm
• 3.10. Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa của sericin từ 4 giống kén tằm khác nhau
• 3.11. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các giống
• 3.12. Phương pháp đo phổ UV – Vis
• 3.13. Phân tích thành phần acid amin của sericin kén tằm
• 3.14. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Khảo sát nguồn nguyên liệu
• 4.2. Khảo sát hàm lượng sericin protein trong dịch chiết của 4 giống kén tằm
• 4.3. Xác định khối lượng phân tử của sericin từ 4 giống kén tằm Việt Nam
• 4.4. Khả năng bắt gốc tự do ABTS của dịch trích sericin từ các giống kén tằm
• 4.5. Đánh giá quang phổ hồng ngoại dịch trích sericin các mẫu kén tằm
• 4.6. Phổ UV – VIS của các giống kén tằm khác nhau
• 4.7. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các giống
• 4.8. Khảo sát thành phần acid amin của Sericin kén tằm
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về Khảo Sát Hàm Lượng Sericin Protein Từ Kén Tằm Việt Nam

Khảo sát hàm lượng và tính chất của sericin protein từ kén tằm Việt Nam là một nghiên cứu quan trọng. Sericin là một loại protein có giá trị sinh học cao, được chiết xuất từ kén tằm. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về thành phần hóa học của kén tằm mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như thực phẩm và mỹ phẩm.

1.1. Đặc điểm và giá trị của kén tằm Việt Nam

Kén tằm Việt Nam chủ yếu được sản xuất từ giống tằm Bombyx mori. Chúng chứa nhiều protein, trong đó sericin chiếm khoảng 20-25%. Kén tằm không chỉ có giá trị kinh tế mà còn có nhiều ứng dụng trong y học và mỹ phẩm.

1.2. Tầm quan trọng của sericin trong nghiên cứu

Nghiên cứu về sericin protein giúp xác định các ứng dụng tiềm năng trong ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm. Sericin có khả năng chống oxy hóa và giữ ẩm, làm cho nó trở thành một thành phần quý giá trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.

II. Vấn đề và Thách thức Trong Khảo Sát Sericin Protein Từ Kén Tằm

Mặc dù sericin có nhiều lợi ích, nhưng việc thu hồi và sử dụng nó vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như ô nhiễm môi trường từ nước thải trong quá trình sản xuất lụa và việc xử lý sericin còn sót lại cần được giải quyết. Nghiên cứu này nhằm tìm ra các phương pháp hiệu quả để tối ưu hóa việc thu hồi sericin.

2.1. Ô nhiễm môi trường từ ngành dệt may

Ngành dệt may thải ra lượng lớn nước thải chứa sericin, gây ô nhiễm môi trường. Việc tìm kiếm các phương pháp xử lý nước thải hiệu quả là cần thiết để giảm thiểu tác động này.

2.2. Khó khăn trong việc chiết xuất sericin

Quá trình chiết xuất sericin từ kén tằm thường gặp khó khăn do điều kiện nhiệt độ và áp suất. Cần nghiên cứu các phương pháp chiết xuất mới để nâng cao hiệu suất thu hồi.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Khảo Sát Hàm Lượng Sericin Protein

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp hiện đại để khảo sát hàm lượng và tính chất của sericin protein. Các mẫu kén tằm được thu thập từ nhiều tỉnh thành khác nhau và được phân tích bằng các kỹ thuật như điện di SDS-PAGE và FTIR.

3.1. Quy trình chiết xuất sericin từ kén tằm

Quy trình chiết xuất sericin bao gồm ngâm kén tằm trong nước nóng và sử dụng áp suất cao để thu hồi protein. Phương pháp này giúp tối ưu hóa hàm lượng sericin thu được.

3.2. Phân tích tính chất hóa lý của sericin

Các mẫu sericin được phân tích bằng quang phổ hồng ngoại FTIR để xác định cấu trúc phân tử và tính chất hóa lý. Kết quả sẽ cung cấp thông tin quan trọng về chất lượng của sericin.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Sericin Protein

Kết quả nghiên cứu cho thấy sericin protein có khả năng kháng khuẩn và chống oxy hóa cao. Các ứng dụng thực tiễn của sericin trong ngành thực phẩm và mỹ phẩm đang được mở rộng, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.

4.1. Khả năng kháng khuẩn của sericin

Nghiên cứu cho thấy sericin có khả năng kháng khuẩn đối với các chủng vi khuẩn như Staphylococcus aureus và E. coli. Điều này mở ra cơ hội ứng dụng sericin trong sản phẩm kháng khuẩn.

4.2. Ứng dụng trong ngành mỹ phẩm

Với khả năng giữ ẩm và chống lão hóa, sericin đang được ứng dụng trong nhiều sản phẩm chăm sóc da. Nghiên cứu này sẽ giúp phát triển các sản phẩm mới từ sericin.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Sericin Protein Từ Kén Tằm

Nghiên cứu về sericin protein từ kén tằm Việt Nam đã chỉ ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho ngành công nghiệp và sức khỏe cộng đồng.

5.1. Tương lai của sericin trong nghiên cứu

Nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các phương pháp chiết xuất hiệu quả hơn và mở rộng ứng dụng của sericin trong các lĩnh vực mới.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần thực hiện thêm các nghiên cứu về tính chất sinh học và ứng dụng của sericin trong y học và thực phẩm để khai thác tối đa giá trị của nó.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nghề trồng dâu nuôi tằm tại Việt Nam là ngành nghề truyền thống có lịch sử lâu đời, mang lại giá trị kinh tế quan trọng tại nhiều địa phương. Theo thống kê của Cục Chăn nuôi, cả nước có 32 tỉnh phát triển nghề dâu tằm với tổng diện tích khoảng 13,2 nghìn ha, trong đó vùng Tây Nguyên chiếm tới 77% diện tích và Lâm Đồng là địa phương dẫn đầu với 9.800 ha dâu, sản lượng đạt gần 16.000 tấn kén/năm. Sản lượng tơ tằm bình quân của Việt Nam đạt khoảng 1.532 tấn/năm, đưa nước ta vào nhóm 5 quốc gia sản xuất tơ tằm hàng đầu thế giới. Về mặt hóa sinh, tơ tằm Bombyx mori L. được cấu tạo từ hai thành phần protein chính: fibroin chiếm 70 – 80% (tạo sợi cấu trúc) và sericin chiếm 20 – 30% (lớp keo ưa nước bao bọc bên ngoài).

Trong công nghiệp dệt may truyền thống và hiện đại, quy trình ươm tơ đòi hỏi phải nấu và khử keo để loại bỏ hoàn toàn sericin. Phần lớn lượng sericin này bị thải bỏ trực tiếp ra môi trường qua nguồn nước thải, gây lãng phí tài nguyên sinh học và tạo áp lực ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Tuy nhiên, các y văn quốc tế đã chứng minh sericin là một đại phân tử protein giàu hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kháng khuẩn, giữ ẩm, ức chế enzyme tyrosinase, chống đông máu và thúc đẩy tái tạo tế bào. Dù vậy, tại Việt Nam, các nghiên cứu chuyên sâu về hàm lượng và đặc tính sinh học của sericin thu từ các giống kén nuôi tại các vùng khí hậu khác nhau vẫn còn rất hạn chế.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp mã số 2023 – 19116153 do sinh viên Ngô Thị Mỹ Ái và Dương Thị Hồng Nhung thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Khánh Dung tại Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (tháng 01/2024) tập trung giải quyết vấn đề trên thông qua các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:

1. Khảo sát thành phần hóa học cơ bản của nguồn nguyên liệu vỏ kén tằm thu thập từ 4 vùng địa lý: Nam Định, Bắc Ninh, Đắk Lắk và Lâm Đồng.
2. Khảo sát các tính chất lý hóa, bao gồm khối lượng phân tử bằng kỹ thuật điện di và các nhóm chức đặc trưng qua quang phổ của sericin chiết xuất.
3. Xác định và so sánh hàm lượng sericin protein thu nhận được từ 4 nguồn kén tằm thông qua quy trình xử lý nhiệt - áp suất cao.
4. Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết sericin từ các giống kén tằm dựa trên khả năng bắt gốc tự do ABTS.
5. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của dịch chiết sericin trên hai chủng vi sinh vật chỉ thị: vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus aureus) và vi khuẩn Gram âm (Escherichia coli).

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là vỏ kén tằm dâu Bombyx mori L. thu hoạch vào vụ hè thu (cuối tháng 8) tại 4 tỉnh: Nam Định, Bắc Ninh, Đắk Lắk và Lâm Đồng. Phạm vi thực nghiệm được tiến hành hoàn toàn ở quy mô phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng lý thuyết dựa trên cấu trúc mô học và hóa học của sợi tơ tằm Bombyx mori. Sericin là protein hình cầu ưa nước, phân lớp theo cấu trúc 3 tầng: lớp ngoài (dễ tan trong nước sôi ở 100°C), lớp giữa (tan ở 120°C) và lớp trong sát sợi fibroin (chỉ tan khi có tác nhân kiềm nhẹ như Na2CO3). Thành phần acid amin của sericin chứa 18 loại acid amin, trong đó nhóm acid amin có chuỗi bên phân cực chiếm tới khoảng 80%, tiêu biểu là serine (32 – 34%), acid aspartic (14 – 16%) và glycine (10 – 14%). Nhờ sự phong phú của các nhóm hydroxyl (-OH) và carboxyl tự do, sericin sở hữu tiềm năng chelat hóa ion kim loại và dập tắt gốc tự do. Về mặt pháp lý học và an toàn sinh học, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã công nhận sericin và các dẫn xuất của nó đạt chuẩn GRAS (Generally Recognized As Safe).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thiết kế theo quy trình khép kín từ xử lý nguyên liệu, chiết xuất đến phân tích hóa lý và hoạt tính sinh học:

• Quy trình chiết xuất nhiệt độ cao áp suất cao (HTHP): Vỏ kén sau khi tách nhộng và làm sạch cơ học được cắt nhỏ thành các mảnh 1 – 2 mm. Tác nhân chiết là nước cất với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1:30 (w/v). Quá trình khử keo được tiến hành trong máy tiệt trùng ALP CL-32L ở điều kiện 121°C trong thời gian 30 phút, giúp thủy phân liên kết peptide giải phóng sericin tan vào nước mà không cần dùng hóa chất kiềm độc hại. Dịch trích sau đó được lọc qua giấy lọc và ly tâm để thu dịch trong.
• Phương pháp phân tích hóa lý:
  • Xác định thành phần cơ bản của vỏ kén: Độ ẩm, độ tro, hàm lượng protein tổng (phương pháp Kjeldahl sử dụng bộ phá mẫu InKjel và máy chưng cất đạm Behrotest Model S2), lipid và carbohydrate.
  • Định lượng sericin trong dịch chiết bằng phương pháp đo quang.
  • Phân tích khối lượng phân tử protein: Kỹ thuật điện di trên gel polyacrylamide chứa sodium dodecyl sulphate (SDS-PAGE) với nồng độ gel phân tách và gel gom thích hợp, nhuộm bằng Coomassie Brilliant Blue.
  • Phân tích cấu trúc phân tử và nhóm chức: Đo quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) để nhận diện các dải hấp thụ đặc trưng của liên kết amide I, II, III.
  • Phổ quang học: Đo phổ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis) trên máy Hitachi UH5300 và Dynamica Halo Vis-20 trong dải bước sóng 250 – 300 nm.
  • Phân tích thành phần acid amin của sericin.
• Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học:
  • Hoạt tính chống oxy hóa: Thử nghiệm dập tắt gốc tự do 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), xác định giá trị nồng độ ức chế 50% (IC50) so sánh với chất chuẩn acid ascorbic.
  • Hoạt tính kháng khuẩn: Thử nghiệm nuôi cấy dịch chiết sericin ở các dải nồng độ 2, 4, 6, 8 mg/mL cùng huyền phù vi khuẩn Staphylococcus aureus và Escherichia coli, đánh giá mức độ ức chế qua độ giảm mật độ tế bào vi khuẩn (biểu thị bằng log CFU/mL).

Danh mục	Chi tiết chủng loại và xuất xứ trong nghiên cứu
Nguyên liệu	Vỏ kén tằm Bombyx mori L. thu hoạch cuối tháng 8 từ Lâm Đồng, Đắk Lắk, Bắc Ninh, Nam Định
Thiết bị chính	Máy tiệt trùng ALP CL-32L (Nhật Bản), Bể ổn nhiệt Memmert WNB22 (Đức), Máy ly tâm Hettich EBA 21 (Đức), Tủ cấy vô trùng ESCO AC2 (Singapore), Máy đo quang phổ UV-Vis Hitachi UH5300 (Nhật Bản) & Dynamica Halo Vis-20, Máy chưng cất đạm Behrotest Model S2 (Đức)
Hóa chất chính	Gốc tự do ABTS (Sigma-Aldrich), Thuốc thử Folin, Dung dịch SDS 10%, Acrylamide 30%, TEMED, APS 10%, Coomassie Brilliant Blue, Đệm Tris-HCl pH 8,8 và pH 6,8, Acid ascorbic
Chủng vi sinh vật	Staphylococcus aureus (Gram dương), Escherichia coli (Gram âm)

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Chương này giới thiệu khái quát tầm quan trọng của ngành tơ tằm Việt Nam, nêu bật thực trạng lãng phí phụ phẩm sericin trong quá trình ươm tơ truyền thống và những thách thức về ô nhiễm môi trường nước thải. Tác giả xác định tính cấp thiết của việc thu hồi sericin bằng phương pháp vật lý thân thiện với môi trường, thiết lập hệ thống 5 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, xác định đối tượng 4 giống kén đại diện cho hai miền Nam - Bắc và làm rõ ý nghĩa khoa học trong việc xây dựng dữ liệu thực nghiệm đầu tiên về hoạt tính sinh học của sericin tằm nội địa.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

Chương tổng quan tập hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về cấu tạo sợi tơ và đặc tính lý hóa của kén Bombyx mori. Tác giả phân tích chuyên sâu về tỷ lệ phân bố của fibroin (70 – 80%) và sericin (20 – 30%), cấu trúc 3 lớp sericin, và thành phần acid amin đặc trưng (serine chiếm ưu thế trên 30%). Chương cũng hệ thống hóa các yếu tố sinh thái tác động đến chất lượng kén như nhiệt độ tối ưu (22 – 27°C), độ ẩm (60 – 70%), ánh sáng (15 – 20 lux) và vận tốc không khí (< 1 m/s). Các ứng dụng thực tiễn của sericin được tổng kết chi tiết gồm: chất chống đóng băng (anti-frosting agent), màng polymer y sinh, màng bao bảo quản thực phẩm, chất ổn định nhũ tương trong nước sốt salad, và thành phần dưỡng ẩm trong mỹ phẩm. Tác giả nhấn mạnh khoảng trống nghiên cứu: các đề tài trong nước trước đó (như nghiên cứu của Lê Hồng Vân và cộng sự, 2022) chủ yếu dừng lại ở việc tối ưu hóa quy trình tách chiết bằng hóa chất và tạo bột sấy lạnh, chưa khảo sát sâu về hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn của sericin theo nguồn gốc địa lý.

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 3 trình bày chi tiết quy chuẩn thu nhận mẫu vỏ kén vụ hè thu, lập bảng danh mục 25 loại hóa chất và 13 trang thiết bị phân tích đạt chuẩn phòng thí nghiệm. Trọng tâm của chương là chuẩn hóa quy trình chiết xuất sericin bằng kỹ thuật nhiệt ẩm cao áp (121°C, 30 phút, tỷ lệ 1:30 w/v) thay vì dùng dung dịch kiềm Na2CO3 hay dung dịch ure đậm đặc vốn làm thoái biến protein. Chương này mô tả chi tiết các quy trình phân tích: điều chế gel phân tách và gel gom cho kỹ thuật SDS-PAGE, quy trình chuẩn bị mẫu đo FTIR, đo phổ quét UV-Vis ở vùng bước sóng 250 – 300 nm, phương pháp đo quang xác định độ bắt gốc tự do ABTS theo nồng độ, và phương pháp cấy đếm khuẩn lạc xác định mật độ sống sót (log CFU/mL) của S. aureus và E. coli.

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Chương 4 cung cấp toàn bộ dữ liệu thực nghiệm thu được từ 4 giống kén tằm. Về hàm lượng chiết xuất, sericin trích ly bằng nước cất dao động từ 24,28 mg/mL đến mức cao nhất đạt trên 33 mg/mL tại mẫu Nam Định. Kết quả điện di SDS-PAGE cho thấy dù sericin tự nhiên có khối lượng phân tử danh định rất lớn (> 200 kDa), quá trình xử lý nhiệt ẩm cao áp đã cắt mạch peptide chọn lọc để tạo thành 2 phân đoạn protein đặc trưng, đồng nhất tại vùng 13 kDa và 24 kDa trên tất cả các mẫu. Phổ hồng ngoại FTIR ghi nhận các đỉnh hấp thụ điển hình của cấu trúc protein bậc hai (liên kết amide). Phổ UV-Vis ghi nhận pic hấp thụ quang học rõ rệt trong vùng 250 – 300 nm do sự có mặt của các acid amin thơm. Thử nghiệm chống oxy hóa cho thấy dịch chiết sericin có hoạt tính bắt gốc tự do ABTS rõ rệt với giá trị IC50 từ 3,25 mg/mL, trong đó mẫu Nam Định thể hiện hoạt tính mạnh nhất. Thử nghiệm kháng khuẩn khẳng định dịch chiết sericin có khả năng ức chế cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm; khi tăng dần nồng độ dịch chiết từ 2, 4, 6 đến 8 mg/mL, mật độ vi khuẩn S. aureus và E. coli sống sót đều giảm tuyến tính. Phân tích thành phần acid amin xác nhận hàm lượng vượt trội của serine, acid aspartic và glycine trong dịch trích.

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

Chương kết luận khẳng định tính khả thi của phương pháp chiết HTHP không sử dụng hóa chất độc hại để thu hồi sericin từ phế phẩm kén tằm Việt Nam. Tác giả kiến nghị tiếp tục nghiên cứu tinh sạch sâu các phân đoạn protein 13 kDa và 24 kDa, khảo sát sự biến thiên chất lượng sericin qua các mùa vụ thu hoạch khác nhau trong năm và thử nghiệm phối trộn sericin vào các sản phẩm thực phẩm hoặc màng bảo quản sinh học thực tế.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp bộ số liệu thực nghiệm toàn diện về đặc tính hóa lý và sinh học của sericin protein chiết xuất từ kén tằm của 4 vùng nuôi trồng đại diện tại Việt Nam:

Chỉ tiêu phân tích thực nghiệm	Giống kén Lâm Đồng	Giống kén Đắk Lắk	Giống kén Bắc Ninh	Giống kén Nam Định
Hàm lượng sericin trích ly (mg/mL)	Đạt mức cơ bản (từ 24,28 mg/mL)	Tương đương nhóm Tây Nguyên	Trung bình khá	Đạt giá trị cao nhất (> 33 mg/mL)
Khối lượng phân tử đặc trưng (SDS-PAGE)	Xuất hiện 2 dải rõ tại 13 kDa và 24 kDa	Xuất hiện 2 dải rõ tại 13 kDa và 24 kDa	Xuất hiện 2 dải rõ tại 13 kDa và 24 kDa	Xuất hiện 2 dải rõ tại 13 kDa và 24 kDa
Vùng hấp thụ phổ UV-Vis	Đỉnh hấp thụ trong khoảng 250 – 300 nm	Đỉnh hấp thụ trong khoảng 250 – 300 nm	Đỉnh hấp thụ trong khoảng 250 – 300 nm	Đỉnh hấp thụ trong khoảng 250 – 300 nm
Hoạt tính chống oxy hóa ABTS (IC50)	Thể hiện hoạt tính ức chế rõ rệt	Thể hiện hoạt tính ức chế rõ rệt	Khả năng dập tắt gốc tự do tốt	Hiệu quả cao nhất (bắt đầu từ 3,25 mg/mL)
Hiệu quả kháng khuẩn (S. aureus & E. coli)	Giảm mật độ tế bào phụ thuộc nồng độ (2 – 8 mg/mL)	Giảm mật độ tế bào phụ thuộc nồng độ (2 – 8 mg/mL)	Giảm mật độ tế bào phụ thuộc nồng độ (2 – 8 mg/mL)	Độ giảm log CFU/mL cao nhất ở mức 8 mg/mL

Các giải pháp và kiến nghị kỹ thuật do nhóm tác giả đề xuất bao gồm:

• Ứng dụng quy trình chiết xuất bằng nhiệt ẩm cao áp (121°C, 30 phút, tỷ lệ 1:30 w/v) thay thế cho các phương pháp khử keo truyền thống dùng kiềm (Na2CO3) hoặc muối ure, giúp thu hồi sericin có độ tinh khiết cao, không tồn dư hóa chất, phù hợp cho tiêu chuẩn chế biến thực phẩm và dược mỹ phẩm.
• Tận dụng nguồn phế phẩm vỏ kén sau ươm tơ tại các trung tâm dâu tằm lớn như Lâm Đồng và Nam Định để sản xuất các chế phẩm chống oxy hóa tự nhiên và chất kháng khuẩn sinh học.

Đóng góp khoa học tự nêu của khóa luận: Đây là công trình thực nghiệm đầu tiên tại Việt Nam tiến hành khảo sát có hệ thống và so sánh đồng thời hàm lượng, khối lượng phân tử, hoạt tính chống oxy hóa (ABTS) và hoạt tính kháng sinh học (S. aureus, E. coli) của sericin protein thu từ nhiều vùng địa lý trong nước, đặt nền móng số liệu cho các hướng nghiên cứu ứng dụng protein tơ tằm tiếp theo.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số hạn chế gắn liền với phạm vi thực nghiệm:

• Toàn bộ mẫu kén tằm chỉ được thu thập tại một thời điểm duy nhất là vụ hè thu (cuối tháng 8). Do điều kiện thời tiết mùa này có độ ẩm cao và nền nhiệt biến động, chất lượng kén có thể chưa phản ánh trọn vẹn tiềm năng cực đại của các giống so với các vụ nuôi chính khác trong năm.
• Thử nghiệm dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (in vitro), chưa tiến hành thử nghiệm ứng dụng thực tế trên nền thực phẩm sống hoặc mô hình động vật sống (in vivo).
• Phương pháp chiết HTHP đã thủy phân sericin thành các đoạn peptide nhỏ (13 kDa và 24 kDa), chưa bảo tồn được các dải phân tử lượng cao trên 100 – 200 kDa như trạng thái tự nhiên trong kén tằm.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất:

• Mở rộng khảo sát đánh giá chất lượng sericin theo 4 mùa vụ nuôi tằm trong năm để xác định thời điểm thu hoạch tối ưu nhất cho hàm lượng hoạt chất.
• Tối ưu hóa các thông số chiết xuất kết hợp công nghệ sấy phun hoặc sấy lạnh để thu nhận bột sericin thương phẩm có độ hòa tan và hoạt tính sinh học cao.
• Nghiên cứu chế tạo màng bao polymer sinh học ăn được (edible film) từ sericin kết hợp polysaccharide để ứng dụng kéo dài thời gian bảo quản nông sản và thực phẩm tươi sống.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn chuyên sâu dành cho:

• Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ Hóa học, Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Vật liệu Sinh học quan tâm đến việc thu hồi và tái chế phụ phẩm nông nghiệp giàu protein.
• Các kỹ sư công nghệ tại các cơ sở ươm tơ, dệt lụa và doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng, mỹ phẩm đang tìm kiếm giải pháp kỹ thuật xử lý nước thải ươm tơ gắn liền với thu hồi hoạt chất có giá trị gia tăng cao.
• Nội dung đáng tham khảo nhất trong văn bản là quy trình chiết xuất sericin HTHP sử dụng nước cất không hóa chất và hệ thống các bước thực nghiệm đánh giá song song hoạt tính chống oxy hóa ABTS và khả năng kháng khuẩn định lượng (log CFU/mL).

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng phương pháp nào để chiết xuất sericin từ vỏ kén tằm và thông số kỹ thuật tối ưu là gì?
Nghiên cứu sử dụng phương pháp nhiệt độ cao áp suất cao (HTHP) với dung môi duy nhất là nước cất, không sử dụng hóa chất kiềm hay ure. Thông số kỹ thuật chuẩn hóa được thực hiện tại 121°C trong thời gian 30 phút, tỷ lệ vỏ kén cắt nhỏ (kích thước 1 – 2 mm) so với nước cất là 1:30 (w/v), thực hiện trong máy tiệt trùng ALP CL-32L.

2. Khối lượng phân tử của sericin chiết xuất từ 4 giống kén Việt Nam qua điện di SDS-PAGE có đặc điểm gì?
Dù khối lượng phân tử tự nhiên của sericin kén tằm nguyên bản lớn hơn 200 kDa, kết quả chạy điện di SDS-PAGE của dịch chiết từ cả 4 giống kén tằm (Lâm Đồng, Đắk Lắk, Bắc Ninh, Nam Định) đều cho thấy 2 phân đoạn protein đặc trưng rõ rệt tại vùng 13 kDa và 24 kDa, minh chứng cho sự phân cắt liên kết peptide có tính chọn lọc và đồng nhất dưới tác động của nhiệt ẩm cao áp.

3. Giống kén tằm từ tỉnh nào cho hàm lượng sericin và hoạt tính chống oxy hóa cao nhất trong nghiên cứu?
Mẫu vỏ kén tằm thu thập từ tỉnh Nam Định đạt hàm lượng sericin cao nhất trong dịch chiết (đạt trên 33 mg/mL, so với mức khởi điểm 24,28 mg/mL của các vùng khác) và đồng thời thể hiện hoạt tính dập tắt gốc tự do ABTS mạnh nhất với giá trị IC50 đạt mức 3,25 mg/mL.

4. Dịch chiết sericin có tác dụng kháng khuẩn đối với những chủng vi sinh vật nào và theo cơ chế liều lượng ra sao?
Dịch chiết sericin thể hiện khả năng kháng khuẩn rõ rệt trên cả chủng vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus aureus) và Gram âm (Escherichia coli). Hoạt tính kháng khuẩn phụ thuộc tỷ lệ thuận vào nồng độ: khi nâng nồng độ dịch trích từ 2, 4, 6 lên 8 mg/mL trên 100 mL môi trường nuôi cấy, mật độ tế bào sống sót của cả hai chủng vi khuẩn đều giảm mạnh (ghi nhận qua sự suy giảm log CFU/mL).

5. Cơ sở khoa học nào giải thích hoạt tính chống oxy hóa của sericin kén tằm?
Hoạt tính chống oxy hóa của sericin bắt nguồn từ hàm lượng rất cao của các acid amin chứa nhóm hydroxyl tự do (-OH), đặc biệt là serine (chiếm 32 – 34% tổng lượng acid amin), đóng vai trò như các chất chelat hóa ion kim loại và bẫy gốc tự do phản ứng (ROS), kết hợp cùng sự hiện diện của các nhóm acid amin phân cực và hợp chất tự nhiên bám dính trong cấu trúc vỏ kén.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Ngô Thị Mỹ Ái và Dương Thị Hồng Nhung đã xác lập thành công quy trình chiết xuất sericin protein từ vỏ kén tằm Bombyx mori L. bằng phương pháp nhiệt ẩm cao áp thân thiện với môi trường mà không cần dùng hóa chất độc hại. Kết quả nghiên cứu chứng minh sericin thu từ 4 vùng địa lý của Việt Nam đều sở hữu hai phân đoạn protein ổn định tại 13 kDa và 24 kDa, có khả năng bắt gốc tự do ABTS và ức chế hiệu quả hai chủng vi khuẩn S. aureus và E. coli. Trong 4 nguồn nguyên liệu khảo sát vụ hè thu, kén tằm Nam Định thể hiện hàm lượng sericin và hoạt tính sinh học vượt trội nhất, khẳng định tiềm năng lớn của nguồn phụ phẩm dâu tằm trong nước đối với các ứng dụng thực phẩm và y sinh học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết quả và bàn luận Chương 5: Kết luận và kiến nghị Chương 6: Tài liệu tham khảo Chương 7: Phụ lục 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về kén tằm Kén tằm là vỏ bọc bên ngoài của nhộng tằm, được sản xuất tự nhiên bởi con tằm có tên khoa học là Bombyx mori L (Lepidoptera Bombycidae) (Gonzalez và cộng sư, 2014). Kén tằm là những sợi tơ protein liên kết chặt chẽ với nhau tạo thành màng bao bọc bên ngoài nhộng tằm với mục đích chống đỡ điều kiện thời tiết và kẻ thù tự nhiên. Con người từ hàng nghìn năm trước đã tìm ra cách sản xuất sợi tơ tằm từ kén tằm bằng cách ngâm kén tằm trong nước nóng để mềm đi, sau đó có thể kéo thành các sợi tơ to mảnh, chắc, dai và đồng nhất.

Như vậy, tơ tằm là một loại sợi tự nhiên có bản chất là các protein được con tằm nhả ra trong quá trình kết kén làm tổ.1 Kén tằm Bombyx mori L (https://mandalabc.vn/cong-dung-cua-ken-tam-trong-viec-duong-da/) Kén B. mori đã được chọn để nuôi trồng phổ biến ở nhiều nơi với mục đích thương mại là cung cấp sợi tơ cho ngành công nghiệp dệt may và một số ngành khác, vì loại kén này có sợi chắc, dễ tháo gỡ và có các đặc tính quang học hấp dẫn. So với kén của các loài tằm chưa được thuần hóa kén B. mori có độ dày tương đối cao, độ dẻo dai cao và cấu trúc lớp được phân loại khác biệt.

Ở kén hoang dã chưa được thuần hóa thì các tinh thể canxi oxalate (hình lập phương hoặc hình cột, chiều dài cạnh từ 1 – 3 μm đến 20 – 30 μm) hoặc lá đóng vai trò củng cố cấu trúc, còn kén B. mori có sự sắp xếp sợi ngẫu nhiên tinh tế (Vollrath và cộng sự, 2009) tạo thành mạng lưới cấu trúc không gian ba chiều vững chắc. Trong khi các sợi và sericin của kén B. mori đã được nghiên cứu rộng rãi, bản thân các kén đã được nghiên 3 cứu ít chi tiết hơn và do đó, mối quan hệ giữa cấu trúc và hình thái học của chúng vẫn chưa được hiểu rõ.

Kén tằm là nơi bảo vệ, giúp nhộng tằm phát triển và thay đổi hình thái. Kén tằm là một lớp vỏ polyme tự nhiên được làm từ một sợi tơ liên tục duy nhất có chiều dài trong khoảng 1000 – 1500 m và được kết dính bởi sericin. Mỗi sợi tơ tằm được bao phủ bởi một lớp sericin. Kén tằm có cấu trúc dệt không gian ba chiều (3D) với nhiều lớp.

Sericin hoạt động như một chất kết dính để duy trì cấu trúc nhiều lớp trong toàn bộ kén. Khi kéo tơ, sericin bao phủ hai sợi tơ, liên kết chúng lại với nhau, cuối cùng tạo thành một cái kén nơi tằm phát triển từ ấu trùng đến trưởng thành. Trong kén tằm có hai loại protein đó là sericin và fibroin (Pescio và cộng sự, 2009). Fibroin là các sợi tơ không tan trong nước, có các miền vô định hình và kết tinh với các chuỗi acid amin ngắn cho phép nó duy trì cấu trúc nhỏ gọn (Koh và cộng sự, 2015).

Sericin là một loại protein hoạt động như một chất keo giúp liên kết, chống đỡ và định hình cấu trúc vỏ kén, có dạng hình cầu và tan được trong nước, có vai trò bao phủ và liên kết các sợi fibroin với nhau (Aghaz và cộng sự, 2015). Ngoài ra, sericin còn bảo vệ kén khỏi bức xạ tia cực tím, gió, mưa và nhiệt độ (Cao & Zhang, 2015). Sericin có cấu trúc phân lớp. Lớp gần sợi fibroin nhất là lớp sericin trong cùng được tổng hợp và tiết ra bởi các tế bào phía sau của tuyến tơ ở giữa.