CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nguyên liệu 1.1 Tình hình nghiên cứu cellulose sinh học trên thế giới Celluloze được sản xuất chủ yếu từ thực vật, chúng là chất tạo màng sinh học phổ biến nhất trên trái đất. Celluloze được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp dệt và giấy. Ngoài celluloze thực vật còn có cellulose sinh học, chúng có thể được sản xuất đơn giản bằng cách lên men môi trường nước cốt dừa bằng cách sử dụng vi khuẩn Acetobacterxylinum [1].
Cellulose có bản chất là một polysacarit mạch thẳng được hình thành nhờ các đơn phân glucose liên kết với nhau bởi liên kết ß-1,4 glycosid. Mặc dù giống hệt nhau về mặt hóa học, cellulose thực vật và vi khuẩn khác nhau về tổ chức siêu phân tử của các chuỗi polysaccharid. Cellulose sinh học do vi khuẩn sinh tổng hợp có các đặc điểm như đường kính của cellulose rất nhỏ khoảng 25nm - 100nm, chúng có cấu trúc chặt chẽ. So với cellulose thực vật thì độ bền kéo đứt lớn, độ co giãn, đàn hồi, độ dẻo và khả năng giữ nước của cellulose sinh học tốt hơn và cao hơn, đặc biệt cellulose là một polymer hoàn toàn không độc hại, trơ với các quá trình trao đổi chất của con người.
Nhờ vậy, cellulose sinh học từ lâu đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của sản xuất, một trong những sản phẩm tiêu biểu của cellulose sinh học là thạch dừa, trong những năm gần đây, các nghiên cứu ứng dụng cellulose sinh học rất phát triển [1],[3]. Các hướng nghiên cứu ứng dụng cellulose rất đa dạng, phong phú và trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: [5], [6] 2. - Vật liệu y tế: băng vết thương, da nhân tạo 3. - Trong mỹ phẩm: chất ổn định, mặt nạ dưỡng ẩm, miếng thấm dầu.
- Công nghiệp dệt may: vải, tã lót 5. - Vật liệu thấm hút nước 6. - Lâm nghiệp: gỗ nhân tạo, ván ép. - Công nghiệp chế biến giấy 8.
- Công nghiệp thực phẩm: thạch dừa, thực phẩm chức năng bổ sung chất xơ 9. - Sử dụng trong phòng thí nghiệm: màng cố định protein, thành phần môi trường, cố định enzym, vi khuẩn…. Tổng quan về thạch dừa 22 do an 1. Giới thiệu Dừa là loại trái cây phổ biến trên thế giới, các nước trông nhiều dừa trên thế giới phải kể đến là: Philippin, Indonesia, Malaysia, Ấn Độ, Việt Nam…Các sản phẩm từ trái dừa rất đa dạng và phong phú, nước dừa tươi có thể được sử dụng làm thức uống trực tiếp hoặc làm nguyên liệu trong sản xuất một số thực phẩm khác.
Cơm dừa là nguyên liệu phổ biến trong nghành sản xuất thực phẩm, tuy nhiên lượng nước dừa hằng năm thải ra từ các nhà máy cơm dừa nạo sấy là rất lớn, đây là một vấn đề nghiêm trọng vì chúng gây ô nhiễm môi trường và gây lãng phí trong sản xuất. Để giải quyết vấn đề này nghành công nghiệp sản xuất thạch dừa đã ra đời. Thạch dừa là loại thực phẩm thơm ngon, chúng có vị ngọt thanh thường được pha thêm đường để dùng như một loại đồ uống giải khát, chế biên thành các loại kẹo hoặc được trộn vào các thức uống, cà rem, chè, sữa chua để dùng như một món ăn vặt. Ngoài ra do thạch dừa có bản chất là polysaccharide ngoại bào nên có khả năng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau như làm mặt nạ.
Đặc biệt độ tinh khiết của xenlulo vi khuẩn được sản xuất từ nata de coco làm cho nó thích hợp cho nghiên cứu sử dụng cellulose nguyên chất nhờ vậy việc nghiên cứu ứng dụng thạch dừa để sản xuất vật liệu y sinh rất phát triển [2]. Hình thạch dừa 23 do an 1. Nguồn gốc Thạch dừa là món ăn bắt nguồn từ một nước trồng nhiều dừa nhất nhì thế giới là Philippin. Người dân Philippin sử dụng và sản xuất thạch dừa một cách phổ biến trong cuộc sống thường ngày và chúng được coi là một món tráng miệng bản địa của Philippines và được phục vụ như những hình vuông sền sệt có kích thước 1 cm × 1 cm.
Tới năm 1992, thạch dừa xuất hiện tại đất nước Nhật Bản và được người dân rất yêu thích nhưng chúng chưa phổ biến. Năm 1993, thạch dừa từ Philippine chính thức được xuất khẩu sang Nhật Bản như một loại thực phẩm, nhờ vậy thạch dừa được biết đến nhiều hơn và dần trở thành đất nước tiêu thụ thạch dừa lớn nhất thế giới. Hiện nay, thạch dừa không chỉ xuất hiện ở Philippin hay Nhật Bản mà chúng đã xuất hiện trên toàn thế giới, chúng được sản xuất ở quy mô công nghiệp ở Indonesia, Malaysia và được xuất khẩu sang các nước khác như Nhật Bản [2]. Sản xuất thạch dừa Thạch dừa là sinh khối của quá trình nên men với môi trường nuôi cấy tĩnh, chúng được sản xuất bằng cách cho vi khuẩn Acetobacter xylinum lên men trong nước dừa già và cung cấp một số chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình lên men.
Sau một thời gian, trên bề mặt nước dừa đã lên men sẽ hình thành một lớp sệt. Lớp sệt này sẽ phát triển đến độ dày 1 cm và sau đó chúng sẽ được cắt và thu sinh khối [2]. Trong quá trình sản xuất thạch dừa, Acetobacter xylinum chuyển hóa glucose trong nước dừa, đóng vai trò như nguồn carbon và chuyển nó thành cellulose ngoại bào dưới dạng chất chuyển hóa. Acetobacter xylinum là một loại vi khuẩn gram âm, rất hiếu khí, thuộc nhóm vi khuẩn axit axetic chúng có khả năng oxy hóa các loại rượu và đường khác nhau thành axit axetic.
Phân loại vi khuẩn axit axetic gần đây bao gồm các chi sau: Acetobacter, Acidomonas, Asaia, Gluconacetobacter, Gluconobacter, Kozakia, Swaminathania và Saccaharibacter (Trcek 2005). Một số chi của vi khuẩn axit axetic như Acetobacter có thể oxy hóa axit axetic thành carbon dioxide và nước thông qua hoạt động của các enzym trong chu trình Krebs. Các chi khác, chẳng hạn như Gluconobacter, không oxy hóa axit axetic vì chúng thiếu một bộ hoàn chỉnh các enzym này [2]. Xenlulo của vi khuẩn được tổng hợp bởi Acetobacter xylinum là chất tạo màng sinh học hứa hẹn nhất và được sử dụng trong một số ứng dụng như màng âm thanh chất lượng 24 do an cao, giấy điện tử, các vật liệu y tế như băng vết thương, thay da và thiết bị giả mạch máu [2].
Cấu trúc Thạch dừa là sản phẩm trắng trong như thạch agar, hơi dai. Bản chất của thạch dừa là một màng nhầy có cấu trúc là hemicellulose. Nhờ vào cấu trúc mạng là các polysacharide mà thạch dừa có khả năng giữ khoảng trên 80% nước (do các nhóm –OH trong chuỗi polymer của mạng thạch dừa nên chúng rất dễ dàng tạo liên kết hidro với nước). Hình cấu tạo của Cellulose Trong quá trình lên men, các vi khuẩn Acetobacter xylinum đã chuyển động một cách hỗn độn không theo quy luật, lên mạng polysacharide sau khi hình thành sẽ bị sắp xếp không theo trật tự, quy luật nào cả và chúng đan xen chằng chịt với nhau theo mọi phía.
Đó là nguyên nhân tạo nên tính độc đáo của cellulose từ thạch dừa bao gồm độ tinh khiết, độ đồng nhất và độ bền cơ học cao tính dai và chắc về mọi phía của thạch dừa [2]. Theo các kết quả nghiên cứu trước đây, miếng thạch dừa sau khi sấy có đường kính rất mỏng, bề mặt láng bóng và rất dai chắc.Lợi dụng tính các tính chất trên của thạch dừa nên chúng tôi quyết định chọn thạch dừa làm đối tượng nghiên cứu làm gạc nén cầm máu. Phân loại Có rất nhiều cách phân loại thạch dừa như phân loại theo hương vị sản phẩm, theo kích thước sản phẩm (thạch dừa viên và thạch dừa nguyên miếng), theo quy cách đóng gói (thạch dừa bịch, thạch dừa hũ) theo thương hiệu sản xuất hay theo nơi sản xuất (thạch dừa bến tre, thạch dừa trà vinh,…) nhưng cách phân loại phổ biến nhất là phân loại theo tính chất của sản phẩm, gồm: - Thạch dừa tươi: là loại thạch dừa đã được chế biến sẵn chỉ việc sử dụng, thường chúng có kích thước khoảng 1cm*1cm*1cm. 25 do an - Thạch dừa thô: là sinh khối thu được sau khi cho vi khuẩn Acetobacter xylinum lên men trong môi trường nước dừa già và chưa qua xử lý, để sử dụng thạch dừa thô ta cầm nấu chúng với nước để chúng hấp thụ nước và trở thành thạch dừa tươi.
Hình thạch dừa thô 1. Lợi ích Trong thạch dừa có hàm lượng chất xơ cao rất tốt cho hệ thống tiêu hoá, thạch dừa cung cấp ít năng lượng và không chứa cholesterol nhờ vậy mà chúng là món ăn rất được ưa chuộng. Tổng quan về glycerol Glycerol còn có thể được gọi là glycerin hoặc glycerine. Glycerol có nguồn gốc từ thực vật và động vật.
Nguồn sản xuất điển hình của glycerol gồm đậu nành hoặc cọ hoặc mở động vật.000 tấn glycerol được sản xuất mỗi từ mỡ động vật tại hoa kì và các nước châu âu.Chúng được tạo ra nhờ quá trình thủy phân, xà phòng hóa hoặc transester hóa các chất béo trung tính. Glycerol được sử dụng rộng rãi trong y học và đời sống. Glycerol được sử dụng làm dung môi cho hương vị và màu thực phẩm. Nó cũng được sử dụng như chất giữ ẩm, chất làm dẻo, chất làm mềm [6].Glycerol khi thải ra môi trường chúng dễ bị phân hủy sinh học [7].
Trong quá trình nghiên cứu chúng tôi nhận thấy sự thay đổi rõ rệt của khả năng cầm máu khi thạch dừa được xử lý bằng glycerol so với xử lý bàng các hóa chất khác. Chính vì lý do trên nên glycerol an toàn và phù hợp dùng để xử lý thạch dừa. Cơ chế cầm máu của gạc nén Gạc nén cầm máu khi tiếp xúc với máu, màng nhầy sẽ kích hoạt hệ thống đông máu và thúc nhanh sự cầm máu. Khả năng gậm nước mạnh của thạch dừa và hút ẩm của glycerol làm nồng độ máu ở vết thương tăng, dẫn đến cách máu được cầm nhanh hơn.
Gạc có thể được lấy ra dễ dàng sau khi sử dụng, do đó không gây ra bất kỳ tổn thương nào nữa trên vết thương 1. Cơ sở lý thuyết sấy 1. Định nghĩa quá trình sấy Công nghệ sấy là một trong những công nghệ quan trọng trong sản xuất như dược phẩm, hóa mỹ phẩm, đặc biệt là đối với nghành thực phẩm. Trong thực phẩm sấy được ứng dụng trong sản xuất và chế biến các loại hải sản, thịt gia súc, gia cầm, các loại trái cây, nông sản,.
Các phương pháp sấy phổ biến hiện nay gồm sấy tự nhiên, sấy lạnh, sấy hồng ngoại, sấy đối lưu, sấy thăng hoa,. Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt tại một nhiệt độ, áp suất xác định. Vật liệu ẩm là những vật thể chứa một lượng chất lỏng nhất định, chất lỏng ở đây chủ yếu là nước, một số ít vật thể chứa chất lỏng là các dung môi hữu cơ [8].