khảo sát hàm lượng và tính chất của sericin protein từ các giống kén tằm việt nam

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.81 MB, 99 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH</b>

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT </b>

<b> <sup> </sup>KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP</b>

<b>NGÀNH CN HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM</b>

<b>KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG VÀ TÍNH CHẤT CỦA SERICIN PROTEIN TỪ CÁC GIỐNG </b>

<b>KÉN TẰM VIỆT NAM </b>

<b>DƯƠNG THỊ HỒNG NHUNG GVHD: TS. PHẠM KHÁNH DUNG SVTH: NGÔ THỊ MỸ ÁI </b>

S K L 0 1 2 4 4 6

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM </b>

<b>TẰM VIỆT NAM </b>

<b>GVHD: TS. PHẠM KHÁNH DUNG SVTH: </b>

<small> </small><b>DƯƠNG THỊ HỒNG NHUNG 19116200</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>LỜI CẢM ƠN </b>

Trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp, chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ tận tình của q thầy cơ và bạn bè, giúp nhóm chúng tơi có thể hồn thành tốt bài luận. Đầu tiên, chúng tôi xin chân thành cảm ơn cô TS. Phạm Khánh Dung, giảng viên hướng dẫn và giúp đỡ chúng tơi trong suốt q trình thực hiện đồ án. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mơi trường học tập và nghiên cứu tốt nhất cho các bạn sinh viên. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Cơng nghệ Hóa học và Thực phẩm đã dẫn dắt và giảng dạy chúng tơi trong suốt q trình chúng tôi học tập tại trường. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã cho chúng tôi những kiến thức chuyên ngành quý giá, khơng chỉ giúp ích cho chúng tơi hồn thành bài khóa luận mà cịn là nền tảng để chúng tơi có thể tiếp tục học tập và làm việc trong tương lai. Cuối cùng, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến cô ThS. Hồ Thị Thu Trang đã hỗ trợ dụng cụ, thiết bị thí nghiệm trong suốt quá trình thực hiện đồ án giúp chúng tơi có thể hoàn thành một cách tốt nhất.

Trong quá trình học tập và thực hiện bài khóa luận, do giới hạn về thời gian và lượng kiến thức còn hạn chế nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tơi rất mong sẽ nhận được sự góp ý q báu của q thầy cơ để bài khóa luận của nhóm được hồn thiện hơn.

Cuối cùng, chúng tơi xin kính chúc q thầy cơ ln dồi dào sức khỏe để cống hiến thật nhiều trong sự nghiệp cao q của mình.

Một lần nữa chúng tơi xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>MỤC LỤC </b>

<b>NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ... i</b>

<b>PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN ... iv</b>

<b>PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ... vi</b>

<b>PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ KHÓA LUẬN ... viii</b>

1.3. Giới hạn, phạm vi nghiên cứu ... 2

1.4. Nội dung nghiên cứu ... 2

1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ... 2

2.2.1. Thành phần hóa học của sericin ... 11

2.2.2. Đặc điểm và giá trị sinh học của sericin ... 14

2.2.3. Các điều kiện địa lý ảnh hưởng đến chất lượng của kén tằm ... 16

2.3. Một số ứng dụng sericin hiện nay ... 17

2.3.1. Chất chống đóng băng Anti – frosting agent ... 18

2.3.2. Vật liệu sinh học ... 18

2.3.3. Công nghiệp thực phẩm... 19

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

3.2. Nội dung nghiên cứu ... 27

3.2.1. Sơ đồ nghiên cứu ... 27

3.2.2. Quy trình chiết xuất sericin từ vỏ kén ... 27

3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm ... 29

3.3.1. Khảo sát nguồn nguyên liệu ... 29

3.3.2. Phân tích khối lượng phân tử protein bằng thí nghiệm điện di SDS – Page ...33

3.3.3. Phân tích tính chất hóa học của protein bằng thí nghiệm đo phổ hồng ngoại biến đổi FTIR ... .. 34

3.3.4. Xác định hàm lượng sericin trong dịch chiết của 4 giống kén tằm ... 35

3.3.5. Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa của sericin từ 4 giống kén tằm khác nhau ...35

3.3.6. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các giống ... 36

3.3.7. Phương pháp đo phổ UV – Vis ... 37

3.3.8. Phân tích thành phần acid amin của sericin kén tằm ... 37

3.3.9. Phương pháp xử lý số liệu ... 38

<b>CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ... 39</b>

4.1. Khảo sát nguồn nguyên liệu ... 39

4.2. Khảo sát hàm lượng sericin protein trong dịch chiết của 4 giống kén tằm ... 40

4.3. Xác định khối lượng phân tử của sericin từ 4 giống kén tằm Việt Nam ... 41

4.4. Khả năng bắt gốc tự do ABTS của dịch trích sericin từ các giống kén tằm ... 43

4.5. Đánh giá quang phổ hồng ngoại dịch trích sericin các mẫu kén tằm ... 46

4.6. Phổ UV – VIS của các giống kén tằm khác nhau ... 49

4.7. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các giống ... 50

4.8. Khảo sát thành phần acid amin của Sericin kén tằm ... 56

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ... 59</b>

5.1. Kết luận ... 59

5.2. Kiến nghị ... 59

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>DANH MỤC HÌNH </b>

Hình 2.1. Kén tằm Bombyx mori L ... 3

Hình 2.2. Cấu tạo hóa học của sericin kén tằm. ... 9

Hình 2.3. Hình ảnh SEM của một sợi tơ tằm.. ... 9

Hình 2.4. Sơ đồ 3 lớp sericin của kén tằm ... 11

Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu và quy trình chiết suất sericin từ kén tằm ... 27

Hình 3.2. Vỏ kén tằm sau khi loại con tằm (trái) và Vỏ kén tằm sau khi cắt nhỏ 1–2 mm (phải). ... 28

Hình 3.3. Dịch chiết sau quá trình khử gơm ... 28

Hình 3.4. Q trình lọc thu dịch trích ... 29

Hình 3.5. Máy chưng cất (Parnas - Wargner) ... 31

Hình 4.1. Hàm lượng sericin trích ly bằng nước cất của các giống kén tằm. ... 41

Hình 4.2. Kết quả chạy điện di protein của các giống kén tằm . ... 42

Hình 4.3. Khả năng chống oxi hóa của sericin các giống kén tằm Việt Nam ... 44

Hình 4.4. Hiệu quả chống oxi hóa của sericin các giống với chất chuẩn ... 45

Hình 4.5. Kết quả chụp FTIR các giống kén tằm Việt Nam ... 47

Hình 4.6. Phổ UV của sericin chiết xuất từ 4 giống kén tằmkhác nhau. ... 49

Hình 4.7. Độ giảm mật độ tế bào S. aureus (log CFU/mL) của dịch chiết sericin ... 51

Hình 4.8. Mật độ tế bào vi khuẩn S. aureus trong các nồng độ dịch chiết khác nhau ở 2 giống Lâm Đồng và Nam Định. ... 52

Hình 4.9. Độ giảm mật độ tế bào E. coli (log CFU/mL) của dịch chiết sericin. ... 53

Hình 4.10. Mật độ tế bào vi khuẩn E. coli trong các nồng độ dịch chiết khác nhau ở 2 giống Lâm Đồng và Nam Định ... 54

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>DANH MỤC BẢNG </b>

Bảng 2.1. Thành phần hóa học của tơ tằm ... 5

Bảng 2.2. Hàm lượng phân bố của Fibroin và Sericin trong các lớp kén ... 5

Bảng 2.3. Thành phần acid amin của fibroin và Sericin trong kén tằm ... 6

Bảng 2.4. Thành phần acid amin của sericin chiết xuất từ các nguồn tham khảo khác nhau ... 12

Bảng 2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc điểm kén tằm. ... 16

Bảng 3.1. Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu ... 24

Bảng 3.2. Dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu ... 25

Bảng 3.3. Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ... 26

Bảng 3.4. Nguyên liệu chuẩn bị phân tách gel ... 33

Bảng 3.5. Nguyên liệu chuẩn bị gom gel ... 33

Bảng 3.6. Thành phần môi trường nuôi cấy vi khuẩn... 36

Bảng 4.1. Một số chỉ tiêu nguyên liệu vỏ kén từ các giống ... 39

Bảng 4.2. Tỷ lệ (%) cấu trúc bậc hai (xoắn α, tấm β, vòng xoắn và cuộn ngẫu nhiên) của tơ sericin từ B. mori được chiết xuất bằng các phương pháp khác nhau ... 43

Bảng 4.3. Thành phần acid amin trong sericin kén tằm ... 56

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<b>DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT </b>

ABTS: 2,2 – azinobis – 3 ethyl benzothiazoline – 6 – sulfonic acid

<i>B.mori: Bombyx mori </i>

BSA: Bovine Serum Albumin

<i>CFU: Colony Forming Unit </i>

SPSS: Statistical Package for the Social Sciences HTHP: High Temperature High Pressure

FTIR : Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier SEM: Scanning Electron Microscopy

SDS – Page : Sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis ROS : Reactive Oxygen Species

Lux : Đơn vị đo độ rọi

FDA: Food and Drug Administration GRAS: Generally Recognized As Safe MTBE : metyl butylether

TEWL : Transepidermal water loss PVA : Poly vinyl alcohol

DDT : Dichloro-Diphenyl-Trichloroethane ĐC: mẫu đối chứng

<i>S. aureus: Staphylococcus aureus E.coli: Escherichia coli </i>

Ser: Serine

Asp: Aspartic acid Gly: Glycine Glu: Glutamic acid Thr: Threonine Arg: Arginine Ala: Alanine Val: Valine Leu: Leucine Lys: Lysine

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>TĨM TẮT KHĨA LUẬN </b>

Khóa luận nghiên cứu khảo sát hàm lượng và đặc tính của dịch trích sericin thu được từ các giống kén tằm Việt Nam. Sự thay đổi các điều kiện thời tiết (nhiệt độ, độ ẩm, khơng khí và ánh sáng,…) tác động đến hàm lượng và tính chất sericin thu được. Các loại kén tằm thu được từ 4 tỉnh thành Lâm Đồng, Đăk Lăk, Bắc Ninh, Nam Định được chiết tách bằng nước cất, dưới điều kiện nhiệt độ cao và áp suất lớn với điều kiện tối ưu tại 121°Ctrong 30 phút. Kết quả nghiên cứu thu được cho thấy hàm lượng sericin thu được ở các tỉnh thành này lần lượt là 24.99 mg/mL; 26.10 mg/mL; 32.28 mg/mL và cao nhất tại Nam Định 33.54 mg/mL. Tiếp đến, các mẫu sericin giống kén tằm được tiến hành chạy điện di để xác định khối lượng phân tử, qua đó xác định được 2 phân đoạn protein đặc trưng tại 13 kDa và 24 kDa. Ứng với các phân đoạn sẽ xác định được các ứng dụng nổi bật cho sericin thu được. Tiến hành chụp quang phổ hồng ngọai FTIR, để kiểm tra cấu trúc phân tử và chỉ số kết tinh của các thành phần tơ và phi protein. Các mẫu dịch trích sericin thu được từ các loại kén tằm được tiến hành thử nghiệm bắt gốc tự do ABTS và tiến hành đo độ hấp thụ tại bước sóng 250 – 300 nm. Kết quả thử nghiệm đánh giá hoạt tính bắt gốc tự do của các mẫu dịch sericin từ các giống cho giá trị IC50 lần lượt là 3.80 mg/mL; 3.71 mg/mL; 3.25 mg/mL và cao nhất tại Nam Định 3.12 mg/mL. Dung dich sericin có khả năng kháng khuẩn, khi tăng dần nồng độ dịch trích thì khả năng kháng khuẩn cũng tăng theo. Thí nghiệm được thực hiện với 2

<i>chủng vi khuẩn, chủng vi khuẩn gram dương Staphylococcus aureus và chủng vi khuẩn gram âm Echerichia coli. Khả năng kháng các chủng vi khuẩn được khảo sát ở các mức nồng độ </i>

2, 4, 6, 8 mg/mL dịch trích sericin/ 100 ml mơi trường. Dựa vào các đặc điểm tính chất đặc trưng thì sericin là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho các công trình nghiên cứu khoa học tiếp theo.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU </b>

Trồng dâu nuôi tằm là một nghề có truyền thống lâu đời tại Việt Nam. Trải qua hàng ngàn năm phát triển, nghề trồng dâu ni tằm gắn liền với lịch sử, văn hóa và đem lại hiệu quả kinh tế cao cho bà con nông dân. Hiện nay, nghề truyền thống này phân bố ở nhiều khu vực địa lý trên cả nước, nhưng hiệu quả kinh tế cao nhất tập trung ở các tỉnh thành như Lâm Đồng, ĐăkLăk, Bắc Giang, Yên bái… Trong những năm gần đây, sản lượng tơ bình quân đạt khoảng 1532 tấn/năm và phục vụ cho ngành dệt lụa khoảng 5.5 triệu mét/năm (Hoàng Hùng, 2023).

<i>Tơ từ kén tằm Bombyx mori là nguồn nguyên liệu giàu protein với fibroin chiếm 75 % </i>

và sericin chiếm khoảng 20 – 25 %. Loại tơ này hầu hết được xử lý thành lụa nhằm phục vụ cho ngành công nghiệp may mặc. Trong quá trình xử lý quay tơ để sản xuất lụa, phần lớn sericin được loại bỏ qua nước thải gây ra các vấn nạn ô nhiễm mơi trường. Bên cạnh đó, lượng sericin cịn sót lại sẽ ảnh hưởng đến q trình nhuộm và độ bóng của lụa. Vì vậy, nhiều nghiên cứu khoa học đã được đặt ra nhằm tìm ra các phương pháp xử lý nguồn nước thái tái chế và thu hồi sericin.

Mặc dù sericin là chất thải từ ngành công nghiệp dệt may nhưng lại là hợp chất có giá trị sinh học cao đối với các ngành công nghiệp khác đang được nghiên cứu. Sự hiện diện của các acid amin kỵ nước và khả năng chống oxy hóa của nó giúp sericin có thể được ứng dụng trong ngành thực phẩm và mỹ phẩm. Khả năng giữ ẩm cho phép nó được chỉ định như một tác nhân trị liệu để chữa lành vết thương, kích thích tăng sinh tế bào. Hoạt tính chống oxy hóa liên quan đến khả năng tiêu hóa thấp của sericin đã mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực y tế như chất chống ung thư, chất kháng khuẩn và chống viêm, chất chống đơng máu, có tác dụng tốt cho sức khỏe ruột kết, cải thiện táo bón và bảo vệ cơ thể khỏi béo phì thơng qua cải thiện lipid huyết tương. Ngồi ra, các đặc tính của sericin cho phép ứng dụng nó làm mơi trường ni cấy và bảo quản lạnh, trong kỹ thuật mô và phân phối thuốc, chứng minh cơng dụng hiệu quả của nó như một vật liệu sinh học quan trọng (Kunz và cộng sự, 2016).

Với tiềm năng của nguồn nguyên liệu trong nước và những đặc tính vượt trội của sericin từ kén tằm. Nhóm chúng tơi đã đưa ra đề xuất ý tưởng về khảo sát đặc tính của sericin protein từ các vùng địa lý khác nhau trên cả nước.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát chất lượng của sericin protein kén tằm thu được từ một số tỉnh thành trên cả nước bao gồm: Nam Định, Bắc Ninh, Đăk Lăk, Lâm Đồng. Các tính chất hóa lý và sinh học của sericin từ các nguồn nguyên liệu tiềm năng được ứng dụng cho nghiên cứu khoa học chuyên sâu.

<b>1.3. Giới hạn, phạm vi nghiên cứu </b>

Đề tài nhằm khảo sát đặc điểm tính chất của sericin từ 4 nguồn nguyên liệu Nam Định, Bắc Ninh, Đăk Lăk, Lâm Đồng. Các thí nghiệm trong bài nghiên cứu được thực hiện tại quy mô phịng thí nghiệm trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.

<b>1.4. Nội dung nghiên cứu </b>

Đề tài: “Khảo sát hàm lượng và tính chất của sericin từ các giống kén tằm Việt Nam”. Được thực hiện với các nội dung sau:

 Khảo sát thành phần nguyên liệu từ 4 nguồn kén tằm: Nam Định, Bắc Ninh, Đăk Lăk, Lâm Đồng.

 Khảo sát tính chất lý hóa (khối lượng phân tử và các nhóm chức) của các giống kén tằm Việt Nam.

 Xác định hàm lượng sericin protein thu được từ 4 nguồn kén tằm.

 Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa của sericin từ các giống kén tằm khác nhau.

 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của sericin thu được từ các giống kén tằm khác nhau.

<b>1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn </b>

Đề tài nghiên cứu sơ bộ nhằm xác định điều kiện địa lý tốt nhất cho chất lượng sericin protein từ đó cải thiện điều kiện canh tác, ni trồng để thu được nguồn nguyên liệu tốt nhất phục vụ cho các ngành cơng nghiệp. Ngồi ra, đề tài nghiên cứu mở rộng thêm một số tính chất của sericin kén tằm, từ đó đưa ra kết quả tổng quan cho việc khảo sát đánh giá đặc tính của sericin kén tằm từ các tỉnh thành trên cả nước.

Chương 1: 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

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN </b>

Kén tằm là vỏ bọc bên ngoài của nhộng tằm, được sản xuất tự nhiên bởi con tằm có

<i>tên khoa học là Bombyx mori L (Lepidoptera Bombycidae) (Gonzalez và cộng sư, 2014). </i>

Kén tằm là những sợi tơ protein liên kết chặt chẽ với nhau tạo thành màng bao bọc bên ngồi 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.

<i><b>Hình 2.1 Kén tằm Bombyx mori L </b></i>

<i>Kén B. mori đã được chọn để ni trồng phổ biến ở nhiều nơi với mục đích thương </i>

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 lồi tằm

<i>chưa được thuần hóa kén B. mori có độ dày tương đối cao, độ dẻo dai cao và cấu trúc lớp </i>

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

<i>vai trị củng cố cấu trúc, cịn kén B. mori có sự sắp xếp sợi ngẫu nhiên tinh tế (Vollrath và </i>

cộng sự, 2009) tạo thành mạng lưới cấu trúc không gian ba chiều vững chắc. Trong khi các

<i>sợi và sericin của kén B. mori đã được nghiên cứu rộng rãi, bản thân các kén đã được nghiên </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

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 tồn 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 khơng tan trong nước, có các miền vơ 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). Ngồi ra, sericin cịn 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. Lớp ngoài cùng được tổng hợp và bài tiết bởi các tế bào phía trước của tuyến tơ giữa. Lớp sericin ngồi cùng dễ hịa tan nhất trong nước nóng hoặc nước sơi. Dù sử dụng cơng nghệ quay tay truyền thống cổ xưa hay xử lý quay tơ tự động hiện đại, kén tằm vẫn được nấu trong nước nóng hoặc nước kiềm nóng để phồng lên và làm lỏng lớp dính trên những sợi tơ ngồi cùng, sau đó có thể được cuộn trơn tru và liên tục tạo thành tơ thô. Quá trình loại bỏ sericin khỏi tơ thơ sau đó thường được gọi là khử keo hoặc tinh chế. Vì vậy, bất kể việc ươm tơ bằng máy truyền thống hay sử dụng máy tự động hiện đại, việc xử lý protein tơ tằm là quá trình ngược lại với quá trình con tằm quay kén.

<b>2.1.1. Thành phần hóa học của kén tằm </b>

<i>Lớp kén của tằm Bombyx mori chủ yếu bao gồm fibroin và sericin, fibroin là protein </i>

dạng sợi đóng vai trò tạo nên bộ khung của kén, còn sericin là protein hình cầu hoạt động như một lớp keo bao bọc và liên kết các sợi fibroin lại để tăng độ vững chắc cho vỏ kén. Ngoài hai loại protein chính thì cịn có các thành phần khác cấu tạo nên vỏ kén tằm là carbohydrate, muối và sáp được gọi là thành phần "phi sericin" tạo ra khả năng chống thấm nước cho kén tằm (Cao và cộng sự, 2015).

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Nhìn chung, do các giống tằm khác nhau nên sợi fibroin tơ chiếm 65 đến 85 % lớp kén, trong khi sericin chiếm 15 đến 35 % (Cao và cộng sự, 2015) và 1 – 5 % là các thành phần phi sericin, bao gồm các chất chuyển hóa thứ cấp, sáp, sắc tố, carbohydrate và các tạp chất khác (Prasong và cộng sự, 2009). Bảng 2.1 cũng cho thấy thành phần hóa học của tơ tằm theo nghiên cứu của Rangi và cộng sự (2015) cũng không chênh lệch quá nhiều so với nghiên cứu của Prasong và cộng sự (2009) trước đó. Bảng 2.2 thể hiện hàm lượng phân bố của fibroin và sericin trong các lớp kén, có thể nhận thấy rõ ràng hàm lượng sericin có trong mỗi lớp kén là khác nhau. Hàm lượng sericin cao hơn ở các lớp kén bên ngồi để tạo độ dính cao hơn, liên kết vững chắc hơn.

Về mặt hóa học, sericin và fibroin cùng có các acid amin nhưng ở mức độ cân bằng khác nhau. Bảng 2.3 là bảng tỷ lệ phần trăm acid amin khác nhau trong fibroin và sericin (Cao và công sự, 2015). Do sự khác nhau về tỷ lệ acid amin, cả hai loại protein đều có những đặc điểm khác nhau.

<b>Bảng 2.1. Thành phần hóa học của tơ tằm (Rangi và cộng sự, 2015) </b>

Fibroin 70-80 Sericin 20-30 Carbohydrates 1.2-1.6 Các chất vô cơ 0.7

Sáp 0.4 - 0.8 Chất màu 0.2

<b>Bảng 2.2 . Hàm lượng phân bố của Fibroin và Sericin trong các lớp kén </b>

(Rangi và cộng sự, 2015)

<b>Lớp Fibroin (%) Sericin (%) </b>

1 64.94 32.41 2 74.92 23.15

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

3 78.34 19.79 4 79.69 17.86 5 79.09 17.78

<b>Bảng 2.3. Thành phần acid amin của fibroin và Sericin trong kén tằm </b>

(Cao và cộng sự, 2015)

<b>Amino acid <sup>Sericin </sup>nguyên (%) </b>

<b>Sericin ở lớp ngoài (%) </b>

<b>Sericin ở lớp giữa (%) </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

Đặc tính sinh học của protein kén tằm, cụ thể là fibroin và sericin, ngày càng được quan tâm và đã thu hút được sự chú ý đặc biệt của các nhà khoa học. Các báo cáo và nghiên cứu khoa học đã chỉ ra một số tác dụng của loại protein kén tằm này như chống oxy hóa, hỗ trợ điều trị đái tháo đường, làm hạ lipid máu, bảo vệ dạ dày và cải thiện làn da (Biganeh và cộng sự, 2022). Ngoài ra, nghiên cứu độc tính của nó cho thấy độc tính nằm trong phạm vi chấp nhận được nên kén tằm cũng đã được xem xét rộng rãi và ứng dụng làm vật liệu sinh học.

Trong ngành tơ lụa, sericin được tách ra khỏi sợi tơ và sau đó bị loại bỏ. Tuy nhiên, người ta đã chứng minh protein này có những đặc tính có thể cho phép ứng dụng nó trong một số lĩnh vực. Một số đặc tính có giá trị của sericin như đặc tính hấp thụ và phân tán độ ẩm (Patel và cộng sự, 2011), chất chống đông máu (Sarovart và cộng sự 2003), hoạt động chống oxy hóa và chống vi khuẩn (Aramwit và công sự, 2010) và tác dụng ức chế của tyrosinase (Zhang YQ, 2002).

Do khả năng dưỡng ẩm, chống lão hóa và chống nhăn, thúc đẩy sản xuất collagen (quan trọng trong các ứng dụng chữa lành vết thương trên cả mô da và giác mạc), sericin là một hợp chất được ngành công nghiệp mỹ phẩm quan tâm (Aramwit, 2007; Nagai và cộng sự, 2009; Sothornvit và cộng sự, 2010; Aramwit và cộng sự, 2009, 2010; Kitisin và cộng sự, 2013; Kundu, 2014; Rangi, 2015; Kunz và cộng sự, 2016 ; Züge và cộng sự, 2017).

Ngoài ra, sericin đã được nghiên cứu với mục đích y sinh, làm vật liệu sinh học và phân phối thuốc giúp kiểm sốt q trình giải phóng thuốc được ổn định hơn (Nishida và cộng sự, 2011; Srnivas và cộng sự, 2014; Cao & Zhang, 2016; Suktham và cộng sự, 2018), chủ yếu là vì nó đã được báo cáo trơ về mặt miễn dịch (Lamboni và cộng sự, 2015).

Hoạt tính chống viêm, chống oxy hóa và chống tyrosinase cũng đã được báo cáo (Dash và cộng sự, 2008; Aramwit và cộng sự, 2013; Rangi và cộng sự, 2015; Kunz và cộng sự, 2016).

Dù đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra các đặc tính sinh học tuyệt vời của sericin như các báo cáo trên, việc sericin được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng y sinh hay sinh học vẫn còn gặp nhiều trở ngại là do cũng đã có các báo cáo khác chỉ ra sự mẫn cảm với hợp chất này trong y tế. Tuy nhiên, sericin vẫn có tiềm năng lớn được sử dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm và các sản phẩm dược phẩm sinh học, với điều kiện là nó được đóng gói trong vỏ bọc tàng hình và vô hình đối với hệ thống miễn dịch.

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<b>2.1.3. Quy mô nuôi trồng kén tằm nước ta hiện nay </b>

Trồng dâu nuôi tằm có từ lâu đời và đã trở thành nghề truyền thống tại Việt Nam. Tơ tằm đã gắn bó với bao thế hệ người nông dân và trở thành một nét văn hóa trong đời sống của người Việt. Theo báo cáo của Cục Chăn ni, trong q trình hình thành và phát triển đã có những bước thăng trầm, có thời điểm diện tích dâu tằm đạt 38.000 ha, sản lược kén ghi nhận năm 1995 là 26.000 tấn/năm. Đến nay trồng dâu ni tằm khơng cịn được nuôi trồng rộng rãi trên cả nước nữa mà chỉ một số địa phương có lợi thế về khí hậu, thổ nhưỡng, đất đai mới tiếp tục phát triển. Tuy nhiên, sản lượng tơ tằm của Việt Nam vẫn đứng trong top 5 thế giới sau Trung Quốc, Ấn Độ, Uzbekistan và Thái Lan.

Hiện nay theo Cục Chăn nuôi, “giống tằm chính được ni lấy tơ là giống tằm lưỡng hệ kén trắng cho chất lượng tơ cao; giống tằm đa hệ kén vàng cho chất lượng tơ thấp hơn và tằm đa hệ lai. Trong đó giống tằm lưỡng hệ kén trắng phải nhập khẩu khoảng 90% từ Trung Quốc (theo đường tiểu ngạch); các giống tằm, giống dâu trong nước năng suất, chất lượng cao cịn ít” (Đình Tăng, 2023). Nghề trồng dâu nuôi tằm ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa phát triển, người chăn nuôi vẫn chưa mạnh dạn đầu tư và còn hạn chế trong việc áp dụng tiến bộ của khoa học kĩ thuật vào sản xuất. Thị trường ngành dâu tằm tơ Việt Nam phát triển manh mún, còn yếu và thiếu thơng tin, thiếu tính đa dạng sản phẩm và ít có các sản phẩm có giá trị tăng cao chế biến từ dâu tăm tơ.

Cục Chăn nuôi cũng thống kê, “cả nước hiện có 32 tỉnh có nghề trồng dâu ni tằm với diện tích khoảng 13.2 ngàn ha dâu, trong đó vùng Tây Nguyên chiếm 77 %, tiếp theo là vùng Miền núi và Trung du chiếm 11 %, ít nhất là vùng đồng bằng sơng Cửu Long chỉ có 0.05 %, các vùng khác từ 2.94 – 5.14 %. Tổng diện tích dâu tằm có xu hướng tăng trong những năm gần đây. Diện tích dâu tằm năm 2022 tăng 58.22 % so với năm 2018, giai đoạn 2019 – 2022 diện tích trồng dâu ni tằm đều tăng qua các năm. Tăng trưởng bình quân giai đoạn 2018 – 2022 là 12.15 %. Năm 2019, cả nước sản xuất được 11.855 tấn kén tằm các loại, tăng mạnh so với năm 2018 (42.9 %); năm 2020 là 14.937 tấn, tăng 25.9 % so với năm 2019; năm 2021 là 16.444 tấn, tăng 10.08 % so với năm 2020; năm 2022 là 16.824 tấn, tăng 2.31 % so với năm 2021. Tăng trưởng bình quân giai đoạn 2018 – 2022 là 19.33 %. Sản lượng kén tằm năm 2021 của Tây Nguyên đạt 14.732 tấn chiểm 89.58 % so với cả nước, trong đó riêng Lâm Đồng có sản lượng kén tằm là 14.630 tấn, chiếm 88.96 % so với cả nước” (Đình Tăng, 2023).

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Ở thời điểm này, “Lâm Đồng đang là tỉnh có diện tích trồng dâu lớn nhất cả nước với 9.800 ha, sản lượng kén tằm đạt gần 16.000 tấn/năm, sản lượng tơ đạt trên 2.000 tấn. Tồn tỉnh hiện có khoảng 32 cơ sở ươm tơ, dệt lụa với trên 100 dãy ươm tơ tự động có dây chuyển sản xuất hiện đại, cơng suất cao” (Đình Tăng, 2023). Trên đà sẵn có, Ủy ban nhân dân tỉnh Lâm Đồng phê duyệt “Đề án phát triển bền vững ngành dâu tằm tơ tỉnh Lâm Đồng giai đoạn 2019-2023, với mục tiêu đưa diện tích trồng dâu tằm toàn tỉnh đạt 9.500 - 10.000 ha; sản lượng kén đạt 14.000 - 14.500 tấn, sản lượng tơ tằm đạt 1.800 - 1.900 tấn; hình thành các liên kết liên huyện về phát triển sản xuất dâu tằm gắn với tiêu thụ sản phẩm kén tằm, tơ lụa”.

<b>2.2. Tổng quan về sericin </b>

<i>Sericin là một polymer tự nhiên có trong vỏ kén tằm B. mori, cấu tạo hóa học của </i>

sericin kén tằm được thể hiện ở hình 2.2. Sericin chiếm 25 – 30 % tổng trọng lượng kén. Sericin là một protein ưa nước, có khả năng hịa tan trong nước nóng. Sericin chủ yếu ở dạng vơ định hình, có đặc tính kết dính, bao quanh các sợi protein fibroin, hình thành kén và giúp duy trì tính tồn vẹn cấu trúc của vỏ kén (hình 2.3).

<b>Hình 2.2. Cấu tạo hóa học của sericin kén tằm (Saha và cộng sự, 2019) </b>

<b>Hình 2.3 Hình ảnh SEM của một sợi tơ tằm. Mặt cắt ngang của các sợi tơ bao gồm các </b>

mũi tên liền nét và nét đứt thể hiện cho sericin và fibroin (Maria và cộng sự, 2020)

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

Có sự khác biệt đáng kể về hàm lượng sericin giữa các giống tằm. Hầu hết các loại kén tằm thương mại đều là kén trắng và bao gồm khoảng 75 % fibroin và 25 % sericin. Để phát triển công dụng mới của sericin, các giống kén tằm giàu sericin đã được phát triển, sản xuất hơn 40 % sericin. Sericin trong lớp sericin của kén tằm chiếm trên 90 % trọng lượng kén; phần còn lại là hỗn hợp chứa một lượng nhỏ chất màu, sáp, muối vô cơ và các tạp chất khác.

Sericin tơ tằm là một loại protein hình cầu tan trong nước, dễ tan trong nước nóng hoặc nước sơi. Nhìn chung, khối lượng phân tử của sericin lớn hơn 200 kDa và tương tự như fibroin, nó được tạo thành từ 17 loại acid amin, mặc dù có sự khác biệt lớn về các acid amin tạo nên mỗi protein (Wang và cộng sự, 2011). Thành phần acid amin của sợi tơ fibroin chủ yếu được tạo thành từ hai acid amin không phân cực là glycine và alanine, tổng của chúng chiếm khoảng 76 % trong khi các acid amin khác, bao gồm cả acid amin phân cực, chỉ chiếm khoảng 24 %. Thành phần acid amin của sericin tơ tằm thì ngược lại; phần lớn là các acid amin phân cực bao gồm serine và acid aspartic, trong đó acid amin khơng phân cực chỉ chiếm 22 % lượng protein. Tất nhiên, thành phần hóa học của sericin protein sẽ có sự khác nhau tùy thuộc vào giống tằm.

Tái chế sericin sau khi quay và xử lý tơ tằm đã được theo đuổi từ lâu nhưng chưa được áp dụng rộng rãi do q trình thu hồi phức tạp, chi phí cao và hiệu quả thấp. Vì vậy, việc nghiên cứu các phương pháp khử keo tơ mới và quy trình tinh chế tơ thô là những dự án quan trọng. Cho đến nay, có một số phương pháp khử keo và tinh chế tơ thô. Đun sôi và khử keo trong dung dịch Na<small>2</small>CO<small>3</small> 0.1 - 0.5 % đã được sử dụng thường xun trong phịng thí nghiệm. Tuy nhiên, dung dịch khử keo có chứa hàm lượng muối natri cao, khó tách khỏi protein và q trình khử keo gây ra sự phân hủy và thủy phân một lượng lớn sericin. Các peptide sericin và dịch thủy phân thu được không phù hợp với một số ứng dụng vật liệu sinh học. Vì vậy, phương pháp này khơng thể được sử dụng để thu hồi và sử dụng protein sericin. Việc xử lý khử keo dưới nhiệt độ và áp suất cao trong 2 giờ (120°C/2 giờ) chỉ có thể loại bỏ hầu hết sericin trên các sợi tơ (Cao và cộng sự, 2013; Lamboni và cộng sự, 2015). Hầu như tồn bộ sericin có thể được loại bỏ trong dung dịch urê 8M ở 80 – 100°C trong 2 giờ, nhưng đây là phương pháp khử keo hiệu quả thấp do sử dụng urê đậm đặc, chỉ thích hợp sử dụng trong phịng thí nghiệm (Cao và cộng sự, 2013). Phương pháp khử keo protease rất hữu ích cho việc sản xuất bột protein tơ tằm trong các doanh nghiệp, nhưng một lượng nhỏ sericin cịn sót lại bên ngồi sợi fibroin có thể ảnh hưởng đến q trình xử lý tiếp theo để hịa tan

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

các sợi này. Trong nghiên cứu của Cao và công sự (2013), kén tằm và sợi tơ hoặc tơ thô được đun sôi trong nước điện phân kiềm mạnh (SAEW) có pH 11.5 với tỷ lệ 1:40 (80% w/v) trong 20 phút và các lớp sericin bao quanh sợi fibroin đã bị loại bỏ hoàn toàn.

<b>2.2.1. Thành phần hóa học của sericin </b>

Có nhiều nghiên cứu và báo cáo về thành phần và cấu trúc phân lớp của sericin nhưng cho đến nay vẫn chưa đạt được sự đồng thuận thống nhất. Dựa trên hóa học và hóa lý, sericin thường được coi là bao gồm hai hoặc nhiều lớp bao phủ bên ngoài sợi tơ. Theo chức năng bài tiết của tuyến tơ giữa, sericin hoặc được xác nhận là cấu trúc phân lớp bằng phương pháp mơ học và hóa mơ. Sau khi cuộn tơ thô được nhuộm bằng thuốc nhuộm hữu cơ như iod, quan sát bằng kính hiển vi phân cực cho thấy cấu trúc cuối cùng của sericin tơ tằm có nhiều lớp. Sericin cịn sót lại trên sợi tơ thô cũng được tạo thành từ ba lớp với cấu trúc tinh thể khác nhau bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. Tashiro và Otsuki đã báo cáo rằng sericin có thể được chia thành ba loại peptide bằng phương pháp ly tâm siêu tốc. Gamo cũng ước tính trọng lượng phân tử của sericin là 309, 177 và 145 kDa. Tuy nhiên, Sprague mơ tả rằng có ít nhất 15 loại peptide sericin, dao động từ 20 đến 220 kDa, hiện diện ở phía trước của vùng lụa giữa. Dựa trên SDS-PAGE, sericin cũng có thể được chia thành ba peptide tương ứng là 400, 250 và 150 kDa. (Takasu và cộng sự, 2002; Cao và cộng sự, 2015).

<b>Hình 2.4. Sơ đồ 3 lớp sericin của kén tằm (Saha và cộng sự, 2019) </b>

Sericin chứa 18 loại acid amin, trong đó 45.8 % là nhóm acid amin hydroxyl (serine và threonine), 42.3 % là nhóm acid amin phân cực và 12.2 % còn lại là nhóm acid amin khơng phân cực (Jaime và cộng sự, 2016). Hàm lượng của các loại acid amin là khác nhau,

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

serine có hàm lượng cao nhất (32 – 34 %), sau đó là acid aspartic (14 – 16 %) và glycine (10 – 14 %). Ngồi ra sericin cịn chứa các acid amin khác như threonine, glutamine, arginine,… (Adil và cộng sự, 2021).

Tuy nhiên, các phương pháp tách chiết khác nhau sẽ làm cho hàm lượng acid amin tách chiết được là khác nhau (Aramwit và cộng sự, 2010). Bảng 2.3 thể hiện hàm lượng acid amin của sericin được chiết xuất của các nghiên cứu đã được công bố. Hàm lượng acid amin chứa các nhóm hydroxyl (-OH) kể cả serine và threonine rơi vào khoảng 30 %. Hàm lượng acid amin có các mạch bên là nhóm phân cực chiếm khoảng 80 % (Snehashish và cộng sự, 2018).

<b>Bảng 2.4. Thành phần acid amin của sericin được chiết xuất từ các nguồn tham khảo khác </b>

nhau (Miguel và cộng sự, 2020)

<b>Thành phần acid amin Nguồn tham khảo Ser Asp Gly Glu Thr Arg Ala Val Leu Lys </b>

Sasaki và cộng sự,

32.74 17.64 9.89 7.31 5.51 6.16 3.86 3.14 1.44 3.05

Sothornvit và cộng sự,

2010

Yang và cộng sự,

37.3 14.8 14.7 3.4 8.7 3.6 4.3 3.6 1.4 2.4

Gonzalez và cộng sự,

2014

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

33.73 20.82 9.53 4.98 8.57 5.22 1-3 1-3 - 1-3

Puangphet và cộng sự,

2015 24.61 18.79 8.94 7.77 7.65 5.56 5.34 4.92 4.67 - <sup>Li và cộng </sup>

sự, 2015 25.5 18.38 17.85 5.74 7.47 3.12 6.7 4.05 1.49 2.08 <sup>Cao và </sup>

Zhang, 2016

21.56 14.0 23.2 3.3 7.04 11.95 - 3.36 2.08 3.18

Züge và cộng sự, 2017

Sericin phân lớp sẽ được chia thành lớp ngoài, lớp giữa và lớp trong dựa trên sự khác biệt về độ hòa tan trong nước của mỗi lớp dưới nhiệt độ và áp suất khác nhau. Lớp ngồi hịa tan trong nước nhất và được hịa tan trong nước sôi ở 100°C trong 2 giờ. Lớp ngoài này chứa khoảng 17.2 % hàm lượng nitơ và các hợp chất acid amin ở nồng độ cao như serine, threonine, glycine và aspartic acid. Các hợp chất như acid glutamic, arginine, alanine, leucine, isoleucine, valine và tyrosin có nồng độ trung bình, nồng độ lysine và phenylalanine thì tương đối thấp. Lớp giữa hòa tan trong nước ở nhiệt độ 120°C trong 2 giờ, chứa 16.8 % hàm lượng nitơ, các acid amin có trong lớp giữa tương tự như lớp ngoài. Lớp bên trong, gần bề mặt của sợi fibroin nhất, có thể được hịa tan trong dung dịch Na<small>2</small>CO<small>3</small> (SodiumCarbonate) 0.2 % sau khi đun sôi trong 0.5 giờ. Lớp trong cùng chứa 16.6 % nito, có thể tạo ra praline khi bị thủy phân, ở lớp này còn chứa các hợp chất lưu huỳnh tồn tại dưới dạng sunfua vô cơ ( Kunz và cộng sự, 2016).

Các lớp bên trong, giữa và bên ngoài này lần lượt chiếm 15 %, 10.5 % và 4.5 % tổng lượng protein tơ tằm. Ba loại sericin này khác nhau rõ ràng về thành phần acid amin và khả năng hòa tan trong nước. Lượng acid amin không phân cực ở ba lớp sericin tăng dần khi lớp trước được loại bỏ, với hàm lượng alanine thay đổi nhiều nhất ở lớp ngoài, giữa và trong của sericin (lần lượt là 5.20, 6.13 và 11.58 mol%), trong khi hàm lượng alanine trong sợi tơ tằm là 33.38 mol%. Lượng acid amin phân cực và acid amin trung tính giảm (lần lượt là 39.34, 38.62 và 23.82 mol% ở lớp ngoài, lớp giữa và lớp trong), trong đó mức giảm serine là nổi bật nhất (28.00, 25.57 và 13.32 mol% ở lớp lớp ngoài, lớp giữa và lớp trong), trong khi hàm lượng serine trong sợi tơ là 7.65 %. Người ta cũng nhận thấy rằng lượng acid amin kỵ nước

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

tăng dần, trong khi lượng acid amin ưa nước giảm dần. Những kết quả này cho thấy có sự khác biệt nhỏ về thành phần acid amin giữa lớp ngoài và lớp giữa của sericin, nhưng có sự khác biệt lớn giữa lớp trong so với lớp giữa và lớp ngoài. Lớp sericin càng gần các sợi tơ thì thành phần acid amin của nó càng giống với thành phần sợi fibroin (Cao và cộng sự, 2015).

<b>2.2.2. Đặc điểm và giá trị sinh học của sericin </b>

Các nhóm acid amin phân cực như carbonyl và hydroxyl có trong sericin, giúp tạo các polymer khác bằng phản ứng trùng ngưng. Các nhóm hóa học phân cực của protein sericin được chứng minh là có đặc tính chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống tyrosinase, hoạt tính chống viêm. Với hoạt tính kháng oxy hóa và kháng khuẩn, sericin được đánh giá là nguyên liệu tiềm năng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Sericin cũng được chứng minh là vật liệu sinh học tuyệt vời khi được ứng dụng ở dạng bọt và màng polymer do đặc tính dễ hút ẩm và tạo gel.

Sericin có khả năng hịa tan trong nước nóng. Độ hịa tan của sericin được quyết định bởi hàm lượng acid amin trong chúng. Sericin có khả năng tạo gel và hiện tượng này xảy ra nhanh ở nhiệt độ thấp và khoảng pH 6 – 7 (Kunz và cộng sự, 2016). Cấu trúc gel có thể bị phá hủy ở nhiệt độ cao và tạo gel ngược trở lại khi hạ nhiệt độ. Trong quá trình tạo gel, độ bền của gel tăng khi sức căng bề mặt giảm (Kweon và cộng sự, 2000).

Hoạt tính chống sự peroxy hóa lipid của sericin được tìm thấy là 75 ÷ 90 % tùy thuộc vào nồng độ của sericin. Các phương pháp chiết xuất hầu như khơng ảnh hưởng đến hoạt tính chống peroxy hóa lipid. Sericin thu được từ vỏ kén hay các chất thải của ngành tơ tằm đều có khả năng chống peroxy hóa lipid.

Sericin có hoạt tính kháng tyrosinase và hoạt tính này đã được nghiên cứu bằng thí nghiệm in vitro cho thấy sericin được trích ly bằng phương pháp nhiệt có nồng độ ức chế 50% tyrosine (IC50) ở nồng độ 10 mg/mL (Wu là cộng sự, 2008). Các phương pháp tách chiết sericin có ảnh hưởng đến hoạt tính kháng tyrosinase của sericin. Theo nghiên cứu của Aramwit và cộng sự cho thấy sericin thu được từ phương pháp tách chiết bằng ure cho hoạt tính kháng tyrosinase cao nhất. Theo báo cáo của Kumar và cộng sự cho thấy sericin thu từ phương pháp tách chiết kiềm không ức chế tyrosinase. Nhưng theo báo cáo của Manosroi và cộng sự đã báo cáo rằng sericin từ phương pháp kiềm có giá trị IC50 là 3 – 19 mg/mL và tùy thuộc vào các loại chủng tằm sử dụng (Aramwit và cộng sự, 2010; Manosroi và cộng sự, 2010; Kumar và cộng sự, 2019).

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Hoạt tính chống oxy hóa của sericin là một trong những đặc tính quan trọng nhất vì nó có thể mang lại những tác động tích cực đến sức khỏe con người và trong ngành công nghiệp thực phẩm như một chất bảo quản thực phẩm tự nhiên (Puangphet và cộng sự, 2015). Khả năng chống oxy hóa của sericin có liên quan đến hàm lượng acid amin cao với các nhóm hydroxyl (chủ yếu là serine), hoạt động như chất chelat như được mô tả trong các phần sau (Micheal & Subramanyam, 2014). Sự hiện diện của các hợp chất phenolic và flavonoid trong các lớp liền kề của protein sericin không chỉ cung cấp màu sắc cho kén mà cịn góp phần vào hoạt động chống oxy hóa của sericin (Aramwit và cộng sự, 2010; Prasong, 2011; Zhao & Zhang, 2016; Napavichayanun và cộng sự, 2017).

Trong cơ thể, các chất chống oxy hóa duy trì sự cân bằng giữa sự hình thành và loại bỏ các loại oxy phản ứng (ROS) và nitơ. Nồng độ ROS cao có thể gây bất lợi cho tế bào, ảnh hưởng đến protein, lipid và DNA và do đó ảnh hưởng đến chức năng sinh lý của cơ thể. Quá trình này được gọi là stress oxy hóa (Micheal & Subramanyam, 2014) và có liên quan đến các bệnh thối hóa thần kinh, lão hóa, xơ cứng khớp và ung thư (Schinella, 2015). Cơ thể con người sở hữu một hệ thống chống oxy hóa bao gồm các phức hợp enzyme, vitamin và các phân tử chun biệt khác. Ngồi ra, cịn có các chất chống oxy hóa ngoại sinh được cung cấp bởi thực phẩm như trái cây, rau củ và thực phẩm bổ sung, góp phần bảo vệ cơ thể chống oxy hóa. Những loại chất chống oxy hóa này trở nên phù hợp hơn khi con người tiếp xúc với mức độ căng thẳng oxy hóa cao (Pisoschi & Pop, 2015). Bên cạnh mối lo ngại về việc tiêu thụ chất chống oxy hóa về mặt lợi ích sức khỏe, ngành cơng nghiệp thực phẩm cịn có xu hướng đưa chất chống oxy hóa tự nhiên vào thực phẩm. Điều này có thể thực hiện được vì chất chống oxy hóa có thể làm chậm và ngăn chặn quá trình oxy hóa lipid và do đó cải thiện chất lượng thực phẩm cũng như giá trị dinh dưỡng của nó. Cách tiếp cận này thay thế việc sử dụng các chất chống oxy hóa tổng hợp, một số trong số chúng có liên quan đến tác dụng gây ung thư (Reddy và cộng sự, 2005; Caleja và cộng sự, 2017).

Do đó, sericin có thể có nhiều thuộc tính như một thành phần thực phẩm do vai trị của nó trong bảo quản thực phẩm (Sarovart và cộng sự, 2003; Jassim & Alsaree, 2010; Doakhan và cộng sự, 2013) cũng như trong việc tăng cường sức khỏe con người. Hơn nữa, có bằng chứng về những tác động tích cực khác do tiêu thụ sericin. Ví dụ, người ta đã báo cáo rằng sericin cải thiện tình trạng táo bón ở chuột, làm tăng sự hấp thu khoáng chất ở ruột và nó cũng có chức năng tiền sinh học (Patel & Goyal, 2012).

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<b>2.2.3. Các điều kiện địa lý ảnh hưởng đến chất lượng của kén tằm </b>

Sự sinh trưởng và phát triển của tằm có ảnh hưởng rất lớn bị ảnh hưởng bởi điều kiện mơi trường. Các thơng số chất lượng kén đóng vai trò quan trọng đối với chất lượng của cuộn tơ thơ; một số tham số quan trọng từ đó xác định được các thuộc tính kén và một số tham số quan trọng đối với việc quay vòng kén. Kén bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường xung quanh nhiệt độ, mùa vụ nuôi, chất lượng lá dâu và yếu tố di truyền cấu tạo của các

<i>dòng tằm. Các mùa khác nhau ảnh hưởng đến hiệu suất của B. Mori L. Sự khác biệt theo </i>

mùa trong các thành phần môi trường ảnh hưởng đáng kể đến sự biểu hiện kiểu gen dưới dạng đầu ra kiểu hình như vậy như trọng lượng kén, trọng lượng vỏ và tỷ lệ vỏ kén.

<b> Nhiệt độ </b>

Nhiệt độ đóng vai trị quan trọng đối với sự phát triển của tơ tằm. Vì tằm là động vật máu lạnh nên nhiệt độ sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến các hoạt động sinh lý. Nhiệt độ ảnh hưởng đến tỉ lệ sống sót và đặc tính của kén tằm. Có nhiều tài liệu cho rằng, nhiệt độ thích hợp để thu được nguồn kén chất lượng cao là trong khoảng 22 – 27 °C. Nếu nhiệt độ tăng cao hơn mức 22 – 27°C trong quá trình kéo sợi, vỏ sẽ trở nên rất lỏng lẻo và bị gấp nếp tạo thành nút thắt. Nó cũng làm thay đổi tính chất của sericin. Điều này làm cho sự gắn kết của các sợi tơ giảm đi và gây khó khăn khi quay tơ. Nhiệt độ thấp làm chậm quá trình tiết sợi tơ và tạo ra kén có kích thước lớn. Hơn nữa, phải mất rất nhiều thời gian để quay tơ. Tuy nhiên một số giống kén chịu nhiệt ở khu vực nhiệt đới có thể sinh trưởng và phát triển ở mức nhiệt cao hơn. Ở mức nhiệt độ cao, khả năng tằm quay và tạo kén chặt chất lượng hơn so với khi nhiệt độ xuống thấp.

<b>Bảng 2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc điểm kén tằm (Rahmathulla, V. K. , 2012). </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

khối lượng kén giảm theo từ 13 – 23 %. Kén tằm thu hoạch vào tháng 8, điều kiện thời tiết ẩm thấp, se lạnh nên chất lượng kén tằm không hiệu quả so với các giống kén tằm miền bắc (Rahmathulla, V. K. , 2012).

Độ ẩm có vai trị quan trọng trong q trình ni tằm. Sự kết hợp của cả nhiệt độ và độ ẩm quyết định phần lớn đến chất lượng của kén tằm. Độ ẩm tương đối (60 – 70 %) giúp cho kén có độ cuộn tốt và chất lượng kén tốt. Khi nó tăng lên trên mức tối ưu, ấu trùng và nhộng sẽ kém phát triển, chất lượng kén thu được không cao. Độ ẩm thấp gây ra kén hai lớp và kén lỏng lẻo; cịn tằm có thể sinh trưởng phát triển tốt mà khơng ảnh hưởng gì nhiều. Ngồi ra cịn tùy thuộc vào từng giống tằm và khu vực sinh trưởng sẽ thuận lợi cho sự kết kén tằm (Rahmathulla, V. K. , 2012).

<b> Khơng khí và ánh sáng </b>

Khơng khí sạch cùng hệ thống thơng gió thích hợp là điều cần thiết cho sự phát triển của tằm. Bên cạnh đó con tằm khá nhạy cảm với ánh sáng và có xu hướng nấp vào bóng tối. Nếu ni tằm dưới điều kiện chiếu sáng cao sẽ làm tằm chậm phát triển và làm chậm q trình kết kén. Ánh sáng thích hợp cho sự phát triển là 15 – 20 lux. Tốc độ dịng khơng khí phải nhỏ hơn một mét mỗi giây (1 m/s) và dịng khơng khí nhanh hoặc mạnh khiến tằm trưởng thành tập trung đông đúc dẫn đến số lượng kén kép nhiều hơn. Phòng lắp đặt yêu cầu độ chiếu sáng vừa phải, đều và ánh sáng mạnh khiến tằm tập trung ở một bên và cuối cùng dẫn đến kén kép hoặc kén dày khơng đều. Bóng tối hồn tồn sẽ làm chậm quá trình kéo sợi, dẫn đến kén có chất lượng thấp (Rahmathulla, V. K. , 2012).

<b>2.3. Một số ứng dụng sericin hiện nay </b>

Sericin protein tơ tằm hiện nay chủ yếu là phế liệu của quá trình sản xuất tơ tằm. Tuy nhiên, nghiên cứu sâu rộng chứng minh rằng sericin có thể mang lại những đặc tính hữu ích và bất ngờ cho gel, polyme, màng, bọt, sợi và các vật liệu tổng hợp khác. Sericin có thể được sử dụng để sản xuất chất bảo quản lạnh, chất chống đông máu và vật liệu sinh học tương thích. Do có nhiều tác dụng có lợi nên cần nghiên cứu chuyên sâu về tính ổn định, khả năng tương thích sinh học và đặc tính chức năng của các sản phẩm có nguồn gốc từ sericin. Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu giới hạn ở tài liệu khoa học và có rất ít thông tin trong các ấn phẩm nghiên cứu được tham khảo để chứng minh cho nhiều tuyên bố về các vật liệu có nguồn gốc từ sericin và các vật liệu được biến đổi sericin.

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

<b>2.3.1. Chất chống đóng băng Anti – frosting agent </b>

Rất khó để tạo ra sericin nguyên chất thành màng đủ bền và đàn hồi. Tuy nhiên, protein sericin có thể được tạo thành một màng mỏng gắn vào một chất nền khác. Nakajima (1994) đã phát hiện ra rằng màng sericin nằm trên lớp tinh thể lỏng có thể định hướng đồng đều các phân tử tinh thể lỏng để cung cấp màn hình tinh thể lỏng chất lượng cao khơng bị biến dạng. Màng sericin được điều chế như sau: bột sericin, thu hồi bằng cách chiết kén tằm, sợi tơ hoặc tơ thô trong nước sôi trong 2 giờ, được rửa bằng benzen và ethanol (tỷ lệ 2:1 theo thể tích) để loại bỏ các hợp chất lipid. Bột sericin tinh khiết được hòa tan trong nước và lọc. Dung dịch đã lọc được phết lên một tấm trong suốt và làm khô trong khi quay tấm với tốc độ 100 – 5000 vịng/phút.

Đặc tính chống đóng băng của sericin có thể được sử dụng để phủ một lớp màng lên bề mặt thiết bị làm lạnh vì tác dụng chống đóng băng của nó (Li, 1996; Tanaka, 2001). Sử dụng màng bọc sericin là phương pháp chống đóng băng hiệu quả, có thể áp dụng rộng rãi cho tủ lạnh, tủ đông sâu, xe tải và tàu chở lạnh. Hơn nữa, việc sử dụng màng phủ trên đường và mái nhà có thể ngăn ngừa hư hại do sương giá và dễ dàng dọn tuyết. Lớp phủ Sericin trên bề mặt của các vật liệu bền khác nhau cũng đã được báo cáo là có tác dụng nâng cao chức năng (Nagura và cộng sự, 2001).

Sericin cũng được phát hiện là hữu ích như một vật liệu sinh học có thể phân hủy và được sử dụng làm polyme để tạo thành các vật phẩm và màng chức năng. Các polyme phân hủy sinh học thân thiện với môi trường có thể được sản xuất bằng cách trộn sericin với các loại nhựa khác (Padamwar và cộng sự, 2005).

Tsubouchi (1999) đã phát triển một loại băng vết thương dựa trên sợi tơ tằm có thể đẩy nhanh quá trình lành vết thương và có thể bóc ra mà khơng làm tổn thương vùng da mới hình thành. Màng sợi khơng kết tinh của băng vết thương có hàm lượng nước 3 – 16 % và độ dày 10 – 100 mm. Sau đó, băng vết thương được thực hiện bằng hỗn hợp cả fibroin và sericin. Màng fibroin – sericin khơng kết tinh có độ kết tinh nhỏ hơn 10 %. Lớp màng này có độ dày 10 – 130 mm và mật độ 1100 – 1400 kg.m<small>-3</small>. Một màng bao gồm sericin và fibroin là chất nền hiệu quả cho sự tăng sinh của các tế bào động vật bám dính và có thể được sử dụng thay thế cho collagen (Tsubouchi, 1999).

</div>