Ứng Dụng Kỹ Thuật Màng Trong Phân Tách Gamma Aminobutyric Acid (GABA) Từ Canh Trường Lên Men Cám Gạo

• Tác giả: Phạm Thanh Tâm
• Người hướng dẫn: TS. Lại Quốc Đạt
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Ứng Dụng Kỹ Thuật Màng Trong Phân Tách Gamma Aminobutyric Acid (GABA) Từ Canh Trường Lên Men Cám Gạo
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu tổng quát
• 1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Giới thiệu về GABA
• 2.2. Chức năng sinh lý của GABA
• 2.3. Cơ chế sinh tổng hợp GABA
• 2.4. Quá trình sản xuất GABA từ nhóm vi khuẩn acid lactic
• 2.5. Tổng quan về kỹ thuật siêu lọc
• 2.5.1. Giới thiệu về kỹ thuật phân riêng bằng màng siêu lọc
• 2.5.2. Động lực học của quá trình phân riêng bằng màng siêu lọc
• 2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân riêng của màng
• 2.5.4. Tính chất của nguyên liệu cần phân riêng
• 2.5.5. Tính chất của màng
• 2.5.6. Các thông số công nghệ
• 2.5.7. Hiện tượng tập trung nồng độ và hiện tượng tắc nghẽn màng
• 2.5.8. Kỹ thuật diafiltration
• 2.5.9. Ứng dụng kỹ thuật màng trong quá trình phân riêng các hợp chất sinh học
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Mục tiêu đề tài
• 3.2. Vi khuẩn Lb. brevis
• 3.3. Thiết bị lọc màng mô hình dead-end
• 3.4. Màng siêu lọc
• 3.5. Nội dung nghiên cứu
• 3.5.1. Sơ đồ nghiên cứu – quy trình thí nghiệm
• 3.5.2. Quy trình chuẩn bị dịch lên men cám gạo
• 3.5.3. Nội dung 1: Xác định thành phần hóa học của canh trường lên men cám gạo
• 3.5.4. Nội dung 2: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý dịch cám gạo lên men đến khả năng phân riêng của màng siêu lọc
• 3.5.5. Nội dung 3: Khảo sát ảnh hưởng áp suất vận hành đến khả năng phân riêng
• 3.5.6. Nội dung 4: Xây dựng mô hình toán học cho quá trình phân riêng GABA từ canh trường lên men cám gạo
• 3.5.7. Nội dung 5: Khảo sát ảnh hưởng của giải pháp bổ sung nước vào dòng không qua màng đến khả năng phân riêng của màng siêu lọc
• 3.6. Phương pháp phân tích
• 3.6.1. Xác định hàm lượng chất khô tổng
• 3.6.2. Phương pháp xác định đường tổng và khử
• 3.6.3. Phương pháp xác định hàm lượng axit amin
• 3.6.4. Phương pháp xác định hàm lượng protein hòa tan
• 3.6.5. Phương pháp xác định hàm lượng GABA
• 3.6.6. Tính toán - Xử lý thống kê
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Thành phần hóa học của canh trường cám gạo lên men
• 4.2. Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý canh trường lên men cám gạo đến quá trình phân riêng GABA bằng màng siêu lọc
• 4.2.1. Ảnh hưởng đến độ phân riêng các cấu tử trong quá trình phân riêng sử dụng màng siêu lọc
• 4.2.2. Ảnh hưởng đến thông lượng dòng qua màng của các cấu tử
• 4.3. Ảnh hưởng của áp suất vận hành đến quá trình phân riêng sử dụng màng siêu lọc
• 4.3.1. Ảnh hưởng đến độ phân riêng các cấu tử trong quá trình phân riêng
• 4.3.2. Ảnh hưởng đến thông lượng dòng qua màng
• 4.4. Mô hình toán học của quá trình phân riêng GABA từ canh trường lên men
• 4.5. Ảnh hưởng của giải pháp bổ sung nước vào dòng không qua màng đến quá trình phân riêng sử dụng màng siêu lọc
• 4.5.1. Ảnh hưởng đến độ phân riêng của các cấu tử
• 4.5.2. Ảnh hưởng đến thông lượng trong quá trình phân riêng GABA
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về ứng dụng kỹ thuật màng trong phân tách GABA

Gamma Aminobutyric Acid (GABA) là một axit amin quan trọng trong hệ thần kinh, có vai trò điều hòa hoạt động sống của tế bào thần kinh. Việc ứng dụng kỹ thuật màng trong phân tách GABA từ canh trường lên men cám gạo đang trở thành một xu hướng nghiên cứu mới. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả thu hồi GABA mà còn góp phần tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng từ nguồn nguyên liệu sẵn có.

1.1. Ứng dụng GABA trong ngành thực phẩm và dược phẩm

GABA được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm và dược phẩm nhờ vào khả năng cải thiện sức khỏe. Nghiên cứu cho thấy GABA có thể giúp giảm lo âu và cải thiện giấc ngủ, từ đó nâng cao chất lượng cuộc sống.

1.2. Tầm quan trọng của cám gạo trong sản xuất GABA

Cám gạo là nguồn nguyên liệu phong phú, chứa nhiều chất dinh dưỡng. Việc sử dụng cám gạo làm nguồn cơ chất cho vi khuẩn Lactobacillus brevis không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất GABA.

II. Thách thức trong quá trình phân tách GABA từ canh trường lên men

Quá trình phân tách GABA từ canh trường lên men cám gạo gặp nhiều thách thức. Các thành phần phức tạp trong canh trường như sinh khối vi khuẩn và các tạp chất khác có thể làm giảm hiệu suất thu hồi GABA. Do đó, việc tối ưu hóa quy trình là rất cần thiết.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi GABA

Nhiều yếu tố như áp suất, nhiệt độ và thời gian xử lý có thể ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi GABA. Việc nghiên cứu và điều chỉnh các yếu tố này là cần thiết để đạt được kết quả tốt nhất.

2.2. Khó khăn trong việc loại bỏ tạp chất

Việc loại bỏ các tạp chất trong canh trường lên men là một thách thức lớn. Các tạp chất này không chỉ làm giảm độ tinh sạch của GABA mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

III. Phương pháp phân tách GABA hiệu quả bằng kỹ thuật màng

Kỹ thuật màng siêu lọc đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả trong việc phân tách GABA từ canh trường lên men cám gạo. Phương pháp này không chỉ đơn giản mà còn tiết kiệm năng lượng, giữ lại các hợp chất sinh học nhạy cảm.

3.1. Quy trình siêu lọc trong phân tách GABA

Quy trình siêu lọc sử dụng màng PES 45 kDa cho phép thu hồi GABA với hiệu suất cao. Nghiên cứu cho thấy hiệu suất thu hồi GABA đạt 88,6% và độ tinh sạch là 6,2%.

3.2. Ảnh hưởng của áp suất đến quá trình phân tách

Áp suất là yếu tố quan trọng trong quá trình siêu lọc. Nghiên cứu cho thấy áp suất 6 bar mang lại hiệu suất thu hồi GABA cao nhất, với nồng độ GABA trong dòng qua màng đạt 5,072 g/L.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng kỹ thuật màng trong phân tách GABA từ canh trường lên men cám gạo mang lại hiệu quả cao. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp giữa siêu lọc và diafiltration có thể nâng cao hiệu suất thu hồi GABA lên đến 19,47%.

4.1. Hiệu suất thu hồi GABA từ canh trường lên men

Kết quả thực nghiệm cho thấy nồng độ GABA thu được từ canh trường lên men cám gạo đạt 9,507 g/L, cho thấy tiềm năng lớn trong việc sản xuất GABA từ nguồn nguyên liệu này.

4.2. Ứng dụng GABA trong sản xuất thực phẩm

GABA có thể được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng, giúp cải thiện sức khỏe và chất lượng cuộc sống. Việc sản xuất GABA từ cám gạo không chỉ mang lại giá trị kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về ứng dụng kỹ thuật màng trong phân tách GABA từ canh trường lên men cám gạo mở ra nhiều triển vọng mới. Việc tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu suất thu hồi GABA sẽ là hướng đi quan trọng trong tương lai.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện quy trình phân tách và tinh sạch GABA, nhằm nâng cao hiệu quả và giảm chi phí sản xuất.

5.2. Tiềm năng ứng dụng GABA trong ngành công nghiệp

GABA có tiềm năng lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Việc phát triển các sản phẩm từ GABA sẽ đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.