Propionic acid (Propanoic acid) CAS: 79-09-4

Nghiên cứu này giới thiệu một phương pháp bền vững để sản xuất canxi propionat (Ca(CH₃CH₂COO)₂)—một chất bảo quản thực phẩm quan trọng (mã E282)—bằng cách cho canxi cacbonat (CaCO₃) thu được từ vỏ sò huyết phế thải phản ứng với axit propionic (CH₃CH₂COOH); qua đó chuyển hóa phế thải sinh học từ hải sản thành phụ gia thực phẩm có giá trị gia tăng, phù hợp với các nguyên tắc của nền kinh tế tuần hoàn. Các tài liệu nghiên cứu đã nêu bật vai trò phổ biến của canxi propionat như một chất bảo quản kháng khuẩn trong bánh mì, phô mai, thức ăn chăn nuôi và các loại thực phẩm khác nhờ khả năng ức chế sự phát triển của nấm mốc và vi khuẩn mà vẫn duy trì được chất lượng thực phẩm. Quy trình sản xuất truyền thống thường sử dụng đá vôi khai thác, canxi hydroxit hoặc canxi cacbonat kết hợp với axit propionic, thường đòi hỏi các loại axit mạnh như axit clohydric (HCl) và axit nitric (HNO₃) hoặc quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng; trong khi đó, phương pháp sản xuất sinh học sử dụng các vi sinh vật sinh propionat để lên men các cơ chất như glucose, glycerol, axit lactic và axit acetic, mặc dù hiệu suất thu được thường thấp hơn. Các nghiên cứu trước đây cũng đã khảo sát việc sử dụng canxi cacbonat từ vỏ trứng làm nguồn cung cấp canxi thay thế và chứng minh khả năng tổng hợp các hợp chất canxi có giá trị gia tăng khác—bao gồm canxi photphat, canxi axetat, canxi lactat và canxi citrat—từ ​​phế thải vỏ động vật có vỏ. Trong nghiên cứu này, CaCO₃ từ vỏ sò huyết được cho phản ứng trực tiếp với axit propionic nồng độ 80–99% ở điều kiện môi trường để tạo ra canxi propionat ngậm một phân tử nước (Ca(CH₃CH₂COO)₂·H₂O); trong đó, axit propionic nồng độ 80% mang lại kết quả tốt nhất (hiệu suất 90,24% và độ hòa tan 98,23%). Trong quá trình phân hủy nhiệt, canxi propionat tạo thành 3-pentanon, tái tạo canxi cacbonat, và cuối cùng phân hủy thành canxi oxit (CaO) và carbon dioxide (CO₂). Sản phẩm tổng hợp đạt độ tinh khiết tương đương hơn 97% khối lượng CaO, chỉ chứa một lượng rất nhỏ các oxit không độc hại (như Na₂O, MgO, Al₂O₃, SiO₂, P₂O₅, SO₃, Fe₂O₃ và SrO), qua đó khẳng định tiềm năng trở thành chất bảo quản thực phẩm bền vững, chi phí thấp, đồng thời giúp giảm thiểu lượng phế thải vỏ sò và giảm sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên khoáng sản khai thác.

Nghiên cứu này khảo sát cách saccharin natri (SS) – một chất tạo ngọt nhân tạo – làm thay đổi trục hệ vi sinh vật - ruột - vùng dưới đồi ở chuột lang. Việc bổ sung 1,5 mM SS vào nước uống trong 28 ngày đã làm tăng nồng độ glucose huyết thanh và hormone kích thích cảm giác thèm ăn là peptide giải phóng hormone tăng trưởng (GHRP); đồng thời, chất này cải thiện hình thái nhung mao hồi tràng và chức năng hàng rào ruột thông qua việc tăng cường biểu hiện các protein liên kết chặt (tight junction) là ZO1 và CLDN1. SS kích hoạt tín hiệu thụ thể cảm nhận vị ngọt ở ruột (T1R2, T1R3, PLCβ2, TRPM5) và thúc đẩy biểu hiện của chất vận chuyển glucose SGLT1. Nó cũng làm thay đổi cấu trúc hệ vi sinh vật đường ruột bằng cách gia tăng tỷ lệ Firmicutes và họ Lactobacillaceae (chi Lactobacillus) trong khi giảm tỷ lệ họ Erysipelotrichaceae và chi Ileibacterium, dẫn đến sự gia tăng nồng độ axit lactic và các axit béo chuỗi ngắn (axit acetic, axit propionic và axit n-valeric). Tại vùng dưới đồi, SS gây ra sự thay đổi biểu hiện ở 1.370 gen, tập trung vào các con đường tín hiệu cảm nhận vị ngọt và tương tác giữa phối tử - thụ thể thần kinh, bao gồm việc tăng cường biểu hiện của neuropeptide kích thích ăn uống AGRP. Nhìn chung, các kết quả này cho thấy SS thúc đẩy sự tăng trưởng và quá trình chuyển hóa glucose thông qua việc điều hòa tín hiệu thụ thể cảm nhận vị ngọt, các chất chuyển hóa của vi sinh vật đường ruột và sự biểu hiện gen tại vùng dưới đồi dọc theo trục hệ vi sinh vật - ruột - não.