1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương

48 41 1

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên Cứu Xây Dựng Quy Trình Sản Xuất Sản Phẩm Bột Protein Đậu Tương (Soy Whey Protein Isolate) Và Bột Protein Thủy Phân (Soy Whey Protein Hydrolysate) Từ Đậu Tương
Tác giả Nguyễn Thị Phượng
Người hướng dẫn TS. Phạm Bằng Phương, ThS. Vi Đại Lâm
Trường học Đại học Thái Nguyên
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học
Thể loại khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản 2019
Thành phố Thái Nguyên
Định dạng
Số trang 48
Dung lượng 678,74 KB

Cấu trúc

  • 1.1 Đặt vấn đề (10)
  • 1.2. Mục tiêu của đề tài (11)
    • 1.2.1. Mục tiêu tổng quát (11)
    • 1.2.2. M ụ c tiêu c ụ th ể (11)
  • 2.1. Tổng quan về đậu tương (12)
    • 2.1.1. Giới thiệu chung (12)
    • 2.1.2. C ấ u t ạ o và thành ph ầ n hóa h ọ c chung c ủ a h ạt đậu tương (12)
  • 2.2. S ả n xu ất protein đậu tương (14)
  • 2.3. Thủy phân protein bằng enzyme (17)
  • 2.4. Các phương pháp định lượng protein (19)
    • 2.4.1. Định lượng protein bằng phương pháp Kjendahl (19)
    • 2.4.2. Định lượ ng protein hòa tan b ằng phương pháp Lowry (20)
    • 2.4.3. Phương pháp điệ n di protein b ằ ng gel acrylamide (20)
  • 2.5. Phương pháp sấy thăng hoa (21)
    • 2.5.1. Định nghĩa (21)
    • 2.5.2. Nguyên lí ho ạt độ ng c ủ a h ệ th ố ng s ấy thăng hoa (22)
    • 2.5.3. Ưu nhược điể m c ủa phương pháp sấy thăng hoa (23)
    • 2.6.1. Tình hình nghiên c ứu trong nướ c (23)
    • 2.6.2. Tình hình nghiên c ứ u trên th ế gi ớ i (24)
  • 3.1. Đối tượng, thiết bị và dụng cụ (26)
    • 3.1.1. Đối tượ ng (26)
    • 3.1.2. Thiết bị nghiên cứu (26)
    • 3.1.3. Hóa chất (27)
  • 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu (27)
    • 3.2.1. Địa điể m nghiên c ứ u (27)
    • 3.2.2. Th ờ i gian ti ế n hành nghiên c ứ u (27)
    • 3.2.3. Nội dung nghiên cứu (27)
  • 3.3. Phương pháp nghiên cứu (28)
    • 3.3.1. L ự a ch ọ n nguyên li ệ u (28)
    • 3.3.2. Quy trình nghiên c ứ u s ả n xu ấ t s ả n ph ẩ m b ột protein đậu tương cô đặ c (28)
    • 3.3.3. Quy trình sản xuất bột protein đậu tương thủy phân (29)
    • 3.3.4. Định lượng protein tổngsố bằng phương pháp Kjeldahl (30)
    • 3.3.5. Định lượng protein hòa tan bằng phương pháp Lowry (32)
    • 3.3.6. Phương pháp điệ n di SDS – PAGE để đánh giá mức độ th ủ y phân c ủ a (33)
  • 4.1. Lựa chọn nguyên liệu và đánh giá hàm lượng protein khô trong đậu tương bằng phương pháp Kjeldahl (36)
    • 4.1.1. L ự a ch ọ n nguyên li ệ u (36)
    • 4.1.2. Đánh giá hàm lượng protein khô theo phương pháp Kjeldahl (36)
  • 4.2. Kết quả nghiên cứu sản xuất thử nghiệm bột đậu tương cô đặc (37)
  • 4.3. Kết quả nghiên cứu sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương thủy phân (41)
  • 5.1. Kết luận (45)
  • 5.2. Đề nghị (45)

Nội dung

Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển quy trình sản xuất bột protein đậu tương cô đặc và bột đậu tương thủy phân với hàm lượng protein vượt quá 85% Sản phẩm này nhằm cung cấp nguồn dinh dưỡng bổ sung cho các đối tượng như người bệnh, người tập thể hình, người ăn kiêng và người ăn chay.

M ụ c tiêu c ụ th ể

Chúng tôi đang tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm để sản xuất bột protein đậu tương cô đặc và bột protein đậu tương thủy phân với hàm lượng protein cao Sản phẩm này sẽ được sản xuất tự chủ trong nước, nhằm cung cấp nguồn dinh dưỡng chất lượng cao với giá thành hợp lý cho người tiêu dùng.

Tổng quan về đậu tương

Giới thiệu chung

Cây đậu tương (Glycine max (L.) Merrill), hay còn gọi là đậu nành, là một trong những cây trồng lâu đời nhất của nhân loại, có nguồn gốc từ Trung Quốc Trong nhiều thế kỷ, sản phẩm từ đậu tương đã được tiêu thụ rộng rãi tại các nước châu Á Tuy nhiên, ở phương Tây, đậu tương chỉ được sử dụng chủ yếu cho thức ăn chăn nuôi và khai thác dầu cho đến những năm 1950.

Đậu tương hiện nay được công nhận là một nguồn protein tuyệt vời, cung cấp các axit amin thiết yếu như lysine và methionine cho dinh dưỡng con người Việc tiêu thụ protein đậu tương đã thu hút sự chú ý đáng kể, đặc biệt sau khi Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ chấp thuận tuyên bố rằng chế độ ăn ít chất béo và cholesterol có chứa 25% protein đậu nành mỗi ngày có thể giảm nguy cơ mắc bệnh tim Tuyên bố này dựa trên nhiều nghiên cứu dài hạn về tác động của protein đậu tương đối với bệnh tim mạch Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng protein đậu tương mang lại nhiều lợi ích sức khỏe khác, bao gồm hạ huyết áp, giảm cholesterol và mỡ cơ thể, phòng ngừa loãng xương, cũng như giảm tỷ lệ mắc các loại ung thư như dạ dày, đại trực tràng và vú.

C ấ u t ạ o và thành ph ầ n hóa h ọ c chung c ủ a h ạt đậu tương

2.1.2.1 Cấu tạo của hạt đậu tương

Hạt đậu tương có nhiều hình dạng khác nhau như: Hình tròn, hình dẹt…Màu sắc của hạt có nhiều loại khác nhau trong đó đậu tương màu vàng

4 xanh được đánh giá là tốt, được trồng và sử dụng nhiều, có giá trị thương phẩm cao

Hạt đậu tương gồm 3 phần chính:

- Vỏ hạt (seed coats) chiếm 8% trong toàn hạt

- Phôi (embryo) chiếm 2% trong toàn hạt

-Tử diệp (cotyledon) chiếm 90% trong toàn hạt, chứa hàm lượng protein và dầu cao nhất trong toàn hạt.[2]

2.1.2.2 Thành phần hóa học của hạt đậu tương

Đậu tương chứa một lượng protein lớn, chiếm từ 35 – 40% trong thành phần hóa học của nó Ngoài hai axit amin methionine và tryptophan, protein trong đậu tương còn có nhiều axit amin khác với số lượng tương đương với axit amin có trong thịt.

Bảng 2.1: Thành phần axit amin trong hạt đậu tương

STT Axit amin Hàm lượng (%)

Hạt đậu tương chứa khoảng 18-24% lipid, tùy thuộc vào giống và điều kiện khí hậu Trong nhóm lipid, glyceride và lecithin là hai thành phần quan trọng, chiếm khoảng 20% trọng lượng chất khô Ngoài ra, hạt đậu tương còn chứa khoảng 30% hydratcacbon, cùng với các vitamin như B1, B2, A, E, K, C và các khoáng đa lượng, vi lượng khác.

Hàm lượng vitamin D trong đậu tương rất cao, do đó được khuyến khích cho phụ nữ mang thai Nghiên cứu cho thấy, phụ nữ mang thai tiêu thụ protein từ đậu tương có lợi ích sức khỏe tương tự như những người sử dụng protein từ sữa Tuy nhiên, sản phẩm từ sữa thường chứa ít hoặc không có vitamin D so với đậu tương.

S ả n xu ất protein đậu tương

Quá trình sản xuất protein đậu tương bao gồm nhiều bước tách chiết phức tạp, tùy thuộc vào mức độ tinh khiết của protein mong muốn Sau khi tách chất béo, protein đậu tương được chiết xuất từ các loại đậu và thường được chia thành bốn dạng chính: “Concentrate” (đậm đặc), “Isolate” (cô đặc với độ tinh khiết cao), “Hydrolysate” (thủy phân) và “Soy Flour” (bột).

Bột đậu tương (Soy Flour) chứa ít nhất 50% protein, là dạng protein có hàm lượng thấp nhất so với ba loại protein đậu tương khác Sản phẩm thường ở dạng mảnh thô với lượng chất béo được giảm bớt Bột đậu tương chủ yếu được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm nướng, nước sốt và nước thịt.

Protein đậu tương cô đặc chứa từ 70 đến 80% protein theo trọng lượng khô Quá trình sản xuất protein này bắt đầu bằng việc nghiền các hạt đậu tương thô, sau đó tiến hành chiết xuất protein hòa tan thông qua các phương pháp xử lý nhiệt hoặc trộn.

Protein đậu tương cô đặc có kích thước hạt mịn, chủ yếu được ứng dụng trong ngành thực phẩm, bao gồm các sản phẩm thịt, sản phẩm thay thế thịt, đồ nướng và thanh dinh dưỡng.

Protein đậu tương cô đặc tinh khiết nhất, hay còn gọi là protein đậu tương dạng “isolate” (SPI), có hàm lượng protein cao hơn 90% và sở hữu các đặc điểm chức năng cùng thuộc tính cảm quan tuyệt vời như hương vị nhẹ và màu sáng SPI được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, bao gồm đồ uống dinh dưỡng, sữa bột trẻ em, thịt chế biến, thanh dinh dưỡng và sản phẩm thay thế sữa Quá trình sản xuất SPI bắt đầu từ mảnh đậu tương đã khử chất béo, tiếp theo là chiết xuất bằng kiềm, sau đó protein hòa tan được kết tủa ở pH 4,5 và ly tâm để tách protein khỏi polysacarit hòa tan Kết tủa sau đó được phân tán trong nước, trung hòa với dung dịch thích hợp và đông khô.

Sản phẩm thủy phân protein đậu nành (SPH) được tạo ra bằng cách sử dụng enzyme từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm động vật, thực vật và vi sinh vật Các enzyme như trypsin, chymotrypsin, substilisin, pepsin, thermolysin, papain, bromelain, ficin và alcalase giúp thủy phân protein, làm tăng khả năng tiêu hóa cho những người bị rối loạn tiêu hóa Sau khi thủy phân, protein dễ dàng hấp thụ ở ruột non nhờ vào chuỗi axit amin được rút ngắn Với khả năng tiêu hóa cải thiện, SPH là lựa chọn lý tưởng cho sản xuất sữa bột trẻ em và cho những người bị dị ứng với sản phẩm từ sữa Ngoài ra, SPH cũng được sử dụng trong nhiều sản phẩm thực phẩm khác như thanh dinh dưỡng và đồ uống.

Protein đậu tương chiếm 40 đến 45% toàn bộ đậu tương.Hai loại protein lưu trữ chính là glycinin và-conglycinin, đóng góp khoảng 65 đến

Khoảng 80% protein trong hạt đậu tương là protein đậu tương, bao gồm nhiều enzyme như lipoxygenase, chalconesynthase, catalase và urease, mặc dù chúng chỉ chiếm dưới 1% tổng protein Glycinin và β-conglycinin, được phân loại theo hệ số lắng 11S và 7S, có các tính chất hóa lý khác nhau, bao gồm thành phần hóa học và cấu trúc phân tử Glycinin là một hexamer với sáu monome có trọng lượng phân tử từ 320 đến 375 kDa, trong đó ba monome tạo thành trimer qua các tương tác kỵ nước, và hai trimer kết hợp thành hexamer nhờ các tương tác tĩnh điện và liên kết hydro Glycinin có năm loại tiểu đơn vị chính: G1, G2, G3, G4 và G5, trong đó G1, G2 và G3 có khoảng 90% tương đồng trình tự và hàm lượng axit amin lưu huỳnh cao hơn so với G4 và G5 β-conglycinin là một tông đơn vị có trọng lượng khoảng 180 kDa, bao gồm ba tiểu đơn vị chính α và một tiểu đơn vị nhỏ, được tổ chức nhờ các tương tác kỵ nước.

Protein dự trữ (Globulin) có thể bị thủy phân trong thời gian hạt nảy mầm để làm chất dinh dưỡng cho phôi sinh trưởng

Protein cấu trúc (protein chức năng) như enzyme và chất kìm hãm enzyme thì được định vị trong phầ còn lại của tế bào

Trong hạt còn có một lượng nhỏ các hợp chất như oestrogen, goitrogen, saponin,… Các hợp chất này và một số oligosaccharide không có lợi

Phương pháp ly tâm đã cho phép tách được bốn đoạn protein 2,7,11,15, trong đó các globulin 7S và 11S chiếm hơn 70% tổng lượng protein của hạt Phương pháp này đã được phát triển vào những năm 1970.

Globulin 2S (gồm chất kìm hãm trypsin và cytochrome) chiếm 35% trọng lượng protein của hạt

Globulin 11S (Glycinin) được cấu tạo từ 12 tiểu phần tương đối ưa béo:

6 tiểu phần có tính axit và 6 tiểu phần có tính kiềm Trong phân tử có từ 42 –

46 nguyên tử lưu huỳnh dưới dạng các cầu disulfua nối các đơn vị hay trong nội bộ một tiểu phần

Globulin 7S, hay β-conglycinin, chiếm 35% trọng lượng protein của hạt và là một glucoprotein Phân tử của nó được cấu tạo từ ba tiểu phần acid: α, α’ và β, trong đó các tiểu phần α và α’ có thành phần acid amin tương tự nhau, nhưng thiếu cysteine và cystine Tiểu phần β không chứa cysteine và methionine Ngoài ra, đoạn 7S còn chứa các hemaglutine (lectin) có khả năng tạo thành phức bền với các hợp chất glucid.

Globulin chiếm 85 – 95% hàm lượng protein, khả năng tan của protein đậu tương phụ thuộc chủ yếu vào khả năng tan của globulin

Protein đậu tương chủ yếu là loại tan trong nước, với khả năng tan lên đến 85% ở pH 7 và pH 2 nếu không bị biến tính trong quá trình chế biến Đặc biệt, 95% protein đậu tương có thể tan ở pH 11.

Thủy phân protein bằng enzyme

Protein phân hủy thành các peptide nhỏ hơn dưới điều kiện thủy phân tối ưu Đặc tính của các peptide này phụ thuộc vào loại enzyme sử dụng và các yếu tố như nguồn gốc enzyme, hoạt tính, khả năng chọn lọc, nồng độ enzyme trên cơ chất, và các điều kiện thủy phân khác.

Thủy phân protein chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như pH, nhiệt độ và thời gian, dẫn đến sự giải phóng các peptide với tính chất chức năng nâng cao Sự thay đổi trong cân bằng các phần tích điện của chuỗi bên axit amin có thể làm tăng độ hòa tan của phân tử Tuy nhiên, các nghiên cứu hiện tại chủ yếu được thực hiện ở nồng độ protein thấp từ 0,2 - 1% mà không có xử lý nhiệt, trong khi độ hòa tan protein lại bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ và nồng độ Việc tạo ra protein có hàm lượng cao là một thách thức lớn trong ngành thực phẩm, do đó, cần tiến hành nhiều nghiên cứu hơn để làm rõ ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ cao đến tính ổn định và hàm lượng protein trong quá trình thủy phân.

Peptide hoạt tính sinh học, được giải phóng từ thực phẩm protein qua quá trình thủy phân enzyme, có khả năng mang lại tác dụng điều hòa sinh lý cho cơ thể con người Những chuỗi axit amin này không chỉ có chức năng quan trọng mà còn đóng vai trò thiết yếu trong việc cải thiện sức khỏe.

Các a xít amin có thể gây ra vị đắng khi enzyme được sử dụng để thủy phân, điều này hạn chế việc sử dụng enzyme thủy phân trong thực phẩm Thủy phân protein đậu tương có vị đắng do hình thành các peptide trọng lượng phân tử thấp, bao gồm các a xít amin kỵ nước Độ kỵ nước của peptide và vị trí của các a xít amin kỵ nước liên quan đến vị đắng của sản phẩm Để giảm thiểu ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan mà vẫn giữ được chức năng và hoạt tính sinh học mong muốn, cần kiểm soát mức độ thủy phân ở mức 2 - 8% Nghiên cứu về whey protein cho thấy mức độ thủy phân thấp này đủ để đạt được các đặc tính chức năng cao và tối đa hóa giải phóng các peptide hoạt tính sinh học.

Để đạt được các đặc tính chức năng và hoạt động sinh học mong muốn, việc duy trì mức độ thủy phân là rất quan trọng Điều này giúp giảm thiểu tác dụng phụ đối với chất lượng cảm quan.

Nhiều peptide hoạt tính sinh học là chuỗi ngắn từ 2 đến 9 axit amin, nhưng một số peptide dài hơn 20 axit amin vẫn có thể hoạt động sinh học Các peptide này không hoạt động tự nhiên trong chuỗi protein lớn và có thể được giải phóng qua quá trình phân giải enzyme trong đường tiêu hóa hoặc chế biến thực phẩm Phân giải enzyme in vivo có thể ngẫu nhiên, trong khi thủy phân enzyme in vitro có thể được kiểm soát để giải phóng các peptide có hoạt tính sinh học mong muốn Các peptide sau khi được giải phóng sẽ có đặc tính sinh học khác nhau tùy thuộc vào trình tự axit amin, bao gồm khả năng hạ huyết áp, chống ung thư, chống oxi hóa, kháng khuẩn, điều hòa miễn dịch và khả năng liên kết khoáng chất.

Các phương pháp định lượng protein

Định lượng protein bằng phương pháp Kjendahl

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc rằng hàm lượng nitơ trong protein chiếm khoảng 15-18% khối lượng phân tử Để thực hiện, mẫu được vô cơ hóa bằng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác, sau đó sử dụng kiềm mạnh như NaOH hoặc KOH để tách NH3 từ muối (NH4)2SO4, tạo ra thể tự do.

Định lượ ng protein hòa tan b ằng phương pháp Lowry

Phương pháp này sử dụng phức chất đồng protein khử hỗn hợp photphomolipden và photphovonphramat (thuốc thử Folin – ciocalteu) để tạo ra phức chất màu xanh da trời với độ hấp thụ cực đại ở bước sóng 660nm Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ protein trong một phạm vi nhất định, cho phép xác định hàm lượng protein trong mẫu nghiên cứu dựa vào mức độ hấp thụ quang học của protein chuẩn.

Phương pháp điệ n di protein b ằ ng gel acrylamide

a) Nguyên lí hoạt động của SDS- PAGE:

SDS-PAGE (điện di gel natri dodecyl sulphate-polyacrylamide) là một kỹ thuật phổ biến trong phòng thí nghiệm, được sử dụng để tách biệt protein dựa trên trọng lượng phân tử của chúng Phương pháp này hoạt động dựa vào sự khác biệt về tốc độ di chuyển của protein qua gel khi chịu tác động của điện trường.

SDS được dùng để phá vỡ cấu trúc bậc 3 của protein SDS được thêm vào đệm điện di cùng với những chất khử như DDT (dithiotheitol) hoặc B-

ME (beta-mercaptoethanol) được sử dụng để phá vỡ liên kết disulfide trong protein, giúp protein chuyển từ cấu trúc bậc 3 sang dạng thẳng (cấu trúc bậc 1) Đồng thời, SDS mang điện tích âm, làm tăng đáng kể điện tích của protein so với điện tích ban đầu của nó (tồn tại ở gốc R trong amino acid) SDS bám vào protein với tỷ lệ ổn định khoảng 1.4g SDS cho mỗi 1g protein, dẫn đến điện tích mới của protein tỷ lệ thuận với khối lượng phân tử của nó.

SDS được thêm vào trong thành phần gel để duy trì trạng thái biến tính của protein (duỗi thẳng, tích điện âm) trong suốt quá trình điện di

Hình 2.1 Quá trình bi ế n tính protein c ủ a SDS

Yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến sự di chuyển của các phân tử protein biến tính bởi SDS là kích thước phân tử của chúng Các phân tử protein này sẽ tồn tại ở dạng thẳng với chiều rộng khoảng 18 Å, và chiều dài tỷ lệ với khối lượng phân tử Kích thước và tốc độ di chuyển của protein trong gel được xác định bởi khối lượng phân tử, trong khi điện tích của protein không ảnh hưởng đến quá trình điện di, vì tất cả các phân tử đã được tích điện âm bởi SDS, và điện tích của mỗi protein tỷ lệ với khối lượng của nó.

Phương pháp sấy thăng hoa

Định nghĩa

Sấy là quá trình loại bỏ độ ẩm khỏi vật liệu để ngăn ngừa hư hỏng trong quá trình bảo quản, tăng cường độ bền cho sản phẩm, giảm trọng lượng và chi phí vận chuyển, đồng thời nâng cao giá trị cảm quan của sản phẩm.

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm khỏi vật liệu thông qua sự thăng hoa của nước, trong đó nước chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi Để thực hiện quá trình này, thực phẩm cần được đông lạnh để chuyển sang thể rắn, do đó phương pháp này còn được gọi là sấy lạnh (Freeze Drying hay Lyophilisation).

Phương pháp sấy thăng hoa do kĩ sư G.I.Lappa Stajenhexki phát minh năm 1921, được ứng dụng lần đầu tiên ở Nga [1]

Nguyên lí ho ạt độ ng c ủ a h ệ th ố ng s ấy thăng hoa

Quá trình sấy diễn ra ở áp suất khí quyển, trong đó không khí được đưa vào thiết bị bay hơi của hệ thống lạnh (bơm nhiệt) để hạ nhiệt độ xuống dưới điểm động sương Khi đó, hơi nước trong không khí bị ngưng tụ, làm giảm độ chứa hơi và áp suất riêng phần của hơi nước Không khí sau đó được dẫn qua thiết bị ngưng tụ để được đốt nóng, đạt nhiệt độ tối đa bằng nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh Cuối cùng, không khí nóng này được đưa vào buồng sấy, nơi hơi nước trên bề mặt sản phẩm tự bay hơi nhờ chênh lệch áp suất, giúp làm khô sản phẩm hiệu quả.

Nguyên lý hoạt động của phương pháp sấy thăng hoa:

Giai đoạn 1 – Giai đoạn tiền đông (prefreezing) là bước quan trọng trong quá trình đông khô, nơi vật liệu sấy được chuyển từ trạng thái lỏng sang khí Vật liệu cần được làm lạnh đến nhiệt độ thích hợp, từ -50°C đến -80°C (-58°F đến -112°F) Nếu không thực hiện đúng cách, sản phẩm có thể hư hỏng Phương pháp đông lạnh và nhiệt độ cuối cùng của sản phẩm sẽ ảnh hưởng đến khả năng đông khô thành công của vật liệu.

Giai đoạn 2, hay còn gọi là giai đoạn sấy chủ yếu, là quá trình quan trọng trong việc đông khô hỗn hợp huyền phù đã được đóng băng Trong giai đoạn này, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng đông khô, bao gồm nhiệt độ, áp suất và thành phần của hỗn hợp Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sấy, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Giai đoạn 3, hay còn gọi là giai đoạn sấy thứ cấp, diễn ra sau khi kết thúc giai đoạn 2, khi tất cả băng đã thăng hoa Dù sản phẩm có vẻ khô, nhưng vẫn còn khoảng 7-8% độ ẩm bên trong Giai đoạn sấy thứ cấp này, diễn ra ở nhiệt độ cao hơn, là quá trình cần thiết để loại bỏ hơi ẩm còn lại, nhằm tối ưu hóa hiệu suất sấy Quá trình này được biết đến là sự giải hấp đẳng nhiệt, trong đó độ ẩm liên kết sẽ được bay hơi khỏi sản phẩm.

Ưu nhược điể m c ủa phương pháp sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa mang lại nhiều lợi ích, nổi bật là khả năng giữ nguyên hương vị, màu sắc, cấu trúc và tính thủy hóa của sản phẩm Phương pháp này giúp bảo toàn các hoạt tính sinh học và vitamin, đồng thời tiêu hao năng lượng ở mức thấp để bay hơi hàm lượng ẩm.

Nhược điểm: Giá thành thiết bị cao, vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao, tiêu thụ điện năng lớn [1]

2.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu sản xuất bột protein đậu tương trong nước và trên thế giới

Tình hình nghiên c ứu trong nướ c

Trên thị trường Việt Nam, sản phẩm từ đậu tương như bột đậu nành, bột ngũ cốc, bột mầm đậu nành, đậu phụ, nước tương và bánh đậu lên men đang được tiêu dùng phổ biến Tuy nhiên, protein trong các sản phẩm này chủ yếu ở dạng thô, không phù hợp cho những người có vấn đề về rối loạn tiêu hóa.

Sản phẩm dạng cô đặc (concentrate) cũng đã được giới thiệu trên thị trường trong nước ở một số công ty có liên doanh với công ty, tổ chức với

15 nước ngoài Tuy nhiên hàm lượng protein chỉ khoảng 65% và chủ yếu sử dụng làm thức ăn chăn nuôi

Nghiên cứu về sản xuất protein từ đậu tương ở dạng tinh sạch như “isolate” và thủy phân chưa được công bố trên các tạp chí khoa học uy tín tại Việt Nam Các công bố hiện tại chủ yếu tập trung vào bột protein từ sữa, đối mặt với nhiều ý kiến trái chiều về mặt đạo đức liên quan đến việc tách bê con để lấy sữa và thu nhận thịt Do đó, việc nghiên cứu nguồn protein tinh sạch mới từ thực vật không chỉ có giá trị về mặt thực phẩm và kinh tế mà còn giúp vượt qua các rào cản từ những ý kiến đa dạng.

Tình hình nghiên c ứ u trên th ế gi ớ i

Đậu tương là nguồn dinh dưỡng quan trọng tại châu Á và ngày càng được ưa chuộng ở châu Mỹ, châu Âu Nhờ công nghệ tiên tiến, protein trong đậu tương đã được chiết xuất và ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm thực phẩm chức năng, bao gồm thực phẩm cho trẻ sơ sinh và thực phẩm hỗ trợ điều trị bệnh Nhiều nghiên cứu đang được thực hiện để khai thác lợi ích của protein thực vật này.

In 2003, Kristen S Montgomery from the University of South Carolina published an article in The Journal of Perinatal Education, highlighting the health benefits of certain proteins for children and women.

Năm 2004, Miroljub B Barać và cộng sự đã công bố những quan điểm ủng hộ lợi ích của protein từ đậu tương Tuy nhiên, họ cũng chỉ ra một số yếu tố có thể làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm từ đậu tương, bao gồm hemagglutinins, phytic acid, saponins và isoflavones, những chất này được xem là các chất ức chế.

Các enzyme protease, mặc dù có thể gây hại ở nồng độ cao, nhưng lại mang lại lợi ích cho sức khỏe khi ở nồng độ thấp Do đó, trong các khuyến cáo phát triển công nghệ, cần chú trọng đến các yếu tố liên quan đến biến đổi protein như nhiệt độ, hóa chất và enzyme.

Vào tháng 02 năm 2019, Eric Banan-Mwine Daliri và các cộng sự đã công bố thành công trong việc sử dụng protein từ đậu tương để sản xuất sản phẩm hỗ trợ cho bệnh nhân cao huyết áp, kết hợp với enzyme từ vi sinh vật Điều này cho thấy xu hướng ngày càng tăng trong việc khai thác protein thực vật và sự kết hợp các thành tựu từ nhiều lĩnh vực khoa học như vi sinh và hóa sinh.

Đối tượng, thiết bị và dụng cụ

Đối tượ ng

Đậu tương hạt (đậu tương thương phẩm): Đậu tương xanh, được mua tại các đại lý bán buôn, bán lẻ tại khu vực chợ Đồng Quang – Thái Nguyên.

Thiết bị nghiên cứu

Bảng 3.1 Danh mục thiết bị được sử dụng STT Tên thiết bị Nguồn gốc xuất xứ

1 Cân điện tử TE 214S – Startorius Germany

2 Bộđiện di Scie – plas Ltd – Uk

4 Máy nước cất Canada Bio Water system – Pall Co.Uk

5 Máy chụp gel Gel Logic 1500 – Kodak – USD

6 Máy đo pH F – 51 BW – Horiba - Japan

8 Máy ly tâm Eppendorf – CHLB Đức

9 Tủ lạnh Super freezer Eco 130 – Ficchetti – Italy

10 Máy sấy lạnh Metech Việt Nam

11 Máy nghiền bột IKA – WERKE

12 Máy đo quang phổ Thermofisher

13 Cốc đong, ống đong Dinlab – Đức

Hóa chất

Bảng 3.2 Danh mục các loại hóa chất được sử dụng

STT Tên hóa chất Hãng sản xuất

4 Comassia Brilliant Blue R-250 Bio Basic

10 Glycerol Biogenix inc private limited

11 Coomassie Brilliant Blue G-250 Bio Basic

Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Địa điể m nghiên c ứ u

Bộ môn sinh học phân tử và Công nghệ gen – Viện Khoa học Sự Sống – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên – Tổ 10 – Xã Quyết Thắng – Tp Thái Nguyên.

Th ờ i gian ti ế n hành nghiên c ứ u

Thời gian: Đề tài được thực hiện từ tháng 01/01/2019 – 30/05/2019.

Nội dung nghiên cứu

- Lựa chọn nguyên liệu và đánh giá hàm lượng protein khô theo phương pháp Kjeldahl

- Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột protein isolate

- Định lượng protein hòa tan theo phương pháp Lowry

- Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột protein thủy phân

- Đánh giá mức độ thủy phân của protein bằng phương pháp điện di trên gel SDS – PAGE.

Phương pháp nghiên cứu

L ự a ch ọ n nguyên li ệ u

Tạp chất trong nội dung này bao gồm các yếu tố không mong muốn như cát, sỏi và hạt teo lép Để đảm bảo chất lượng, cần cân 100g đậu, loại bỏ tạp chất và sau đó cân lại khối lượng Nguyên liệu với ít tạp chất nhất sẽ được chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.

Quy trình nghiên c ứ u s ả n xu ấ t s ả n ph ẩ m b ột protein đậu tương cô đặ c

Tại Viện Khoa học Sự sống – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, quy trình sản xuất bột protein đậu tương cô đặc và protein thủy phân đã được nghiên cứu và xây dựng dựa trên các trang thiết bị hiện có.

Bước 1: Tiến hành ngâm đậu tương ở các mức thời gian khác nhau: 4h, 7h, 10h, 12h Lượng nước ngâm là 250ml/100g đậu, nhiệt độ phòng

Sau khi đậu tương đã ngấm nước, tiến hành loại bỏ vỏ hạt bằng cách chà xát thủ công và nhúng vào nước Lớp vỏ sẽ nổi lên trên mặt nước, từ đó dùng tay hoặc rổ để hớt bỏ hoàn toàn vỏ ra khỏi hạt đậu tương.

Sau khi tách vỏ, hạt đậu tương được cho vào máy cùng với nước để xay nhỏ, nhằm phá vỡ hạt và giải phóng protein Giai đoạn này đóng vai trò quan trọng trong khả năng tách protein, đồng thời nước giúp hòa tan các chất, tạo ra dung dịch “sữa đậu” Thời gian xay khoảng

Sau khi xay đậu tương, bạn sẽ thu được hỗn hợp bao gồm dịch sữa đậu tương và chất rắn không tan Để đạt được lượng dịch sữa đậu tương tối đa, cần lọc ít nhất hai lần, nhằm loại bỏ hoàn toàn phần bã khỏi dung dịch.

Bước 5: Sau khi thu được dịch lỏng, tiến hành ly tâm ở 14.000 vòng/phút trong 30 phút Sau đó, loại bỏ dịch nổi để thu cặn và sử dụng phương pháp sấy thăng hoa để làm khô.

Bước 6: Dùng phương pháp sấy thăng hoa để tạo ra được sản phẩm dạng bột mịn, thời gian bảo quản lâu.

Quy trình sản xuất bột protein đậu tương thủy phân

Nguyên liệu: Chuẩn bị nguyên liệu sạch tạp chất Quá trình sản xuất bột protein thủy phân gồm các công đoạn sau:

Công đoạn 1: Tiến hành ngâm đậu tương ở các mức thời gian khác nhau: 4h, 7h, 10h, 12h Lượng nước ngâm là 250ml/100g đậu, nhiệt độ nước ngâm là 15 – 20˚C (nhiệt độ phòng)

Sau khi ngâm, đậu tương được loại bỏ vỏ hạt bằng cách chà xát thủ công và nhúng vào nước Lớp vỏ sẽ nổi lên trên mặt nước, và người ta sẽ dùng tay hoặc rổ để hớt bỏ hoàn toàn phần vỏ ra khỏi hạt đậu tương.

Sau khi tách vỏ, hạt đậu tương được đưa vào máy xay cùng với nước để nghiền nhỏ, giúp giải phóng protein và hòa tan các chất, tạo ra dung dịch sữa đậu Quá trình xay diễn ra trong khoảng 3 đến 5 phút.

Công đoạn 4: Sau khi xay, hỗn hợp đậu tương bao gồm dịch sữa đậu tương và các chất rắn không tan trong nước Cần lọc hỗn hợp này ít nhất 2 lần để đạt được chất lượng tốt nhất.

21 để có thể thu được phần dịch sữa đậu nhiều nhất và loại hoàn toàn phần bã ra khỏi dung dịch sữa đậu tương

Trong công đoạn 5, để thu nhận protein từ dịch sữa đậu, axit HCl được sử dụng để tủa protein hòa tan Sự có mặt của HCl giúp điều chỉnh pH của dung dịch xuống 4,5, tương ứng với pH đẳng điện của protein globulin Nhiệt độ tủa được duy trì ở 45˚C với các khoảng thời gian khác nhau là 1h, 2h, và 3h Sau khi quá trình tủa hoàn tất, protein được rửa lại bằng nước nhằm loại bỏ một phần axit trong dịch thủy phân.

Công đoạn 6: Dùng NaOH đểtrung hòa đưa pH về 7 – 9

Công đoạn 7: Sử dụng máy ly tâm lạnh để ly tâm thu protein bỏ phần dịch trên, ly tâm 14000 vòng trong thời gian 30 phút

Công đoạn 8: Sử dụng máy sấy lạnh để sấy với nhiệt độ - 60˚C, áp suất 120mmTorr trong 10h đến 16h.

Định lượng protein tổngsố bằng phương pháp Kjeldahl

Phương pháp Kjeldahl sử dụng H2SO4 98% để vô cơ hóa mẫu, kết hợp với chất xúc tác để chuyển đổi Nitơ hữu cơ thành dạng vô cơ (NH4)2SO4 Sau đó, NaOH được dùng để giải phóng NH3 từ muối amoni, và các phân tử NH3 này sẽ được cuốn đi bằng dòng hơi nóng Khi làm nguội, NH3 sẽ được hấp thụ vào dung dịch H3BO3 trong bình hứng, tạo ra muối borat amon có màu xanh trong Để xác định lượng ammoniac (NH3) giải phóng, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch H2SO4 0,1N cho đến khi dung dịch chuyển sang màu tím nhạt Lượng axit H2SO4 0,1N tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ cho phép tính toán lượng protein có trong mẫu.

Thuốc thử và vật liệu:

+ Chất xúc tác, (Viên xúc tác Kjeltao ST và Kjeltab CM của hang Gerhardt)

+ Chất chỉ thị màu Tashiro

Dụng cụ và thiết bị

Hệ thống phân tích Nitơ bao gồm Bộ công phá mẫu Turbortherm và hệ thống chưng cất mẫu Vapodest 40 của Gerhardt Thiết bị này được trang bị tủ hút với hệ thống thông gió, máy khuấy từ, Buvet điện tử và cân phân tích điện tử có độ chính xác 0,0001 Ngoài ra, hệ thống còn sử dụng ống công phá mẫu Kjeldahl 250ml để đảm bảo kết quả phân tích chính xác và hiệu quả.

Kết quả Để có thể biết được hàm lượng protein tổng số ta tính toán theo công thức

X: là lượng protein có trong mẫu

V: là lượng H2SO4 0,1N tiêu tốn khi chuẩn độ cho mẫu phân tích (ml)

V1:là lượng H2SO4 0,1N tiêu tốn khi chuẩn độ cho mẫu trắng (ml) f: là hệ số chuẩn độ a xít (hệ số sử dụng dung dịch)

0,0014: là lượng Nitơ tương ứng với 1ml dung dịch a xít sulphuaric 0,1N m: là khối lượng mẫu (g)

Chúng ta biết rằng trong chất đạm có chứa khoảng 16% N, vì vậy việc tính toàn lượng đạm hàm lượng N thường được dùng hệ số 100/16 = 6,25

Định lượng protein hòa tan bằng phương pháp Lowry

Cường độ màu xanh của phức hợp chất phosphomolipdate – phosphovonphramate, được xác định bằng phương pháp Foling – Ciocalteau, tỷ lệ thuận với hàm lượng protein trong mẫu.

Lập đồ thị chuẩn định lượng protein:

Nguyên liệu và hóa chất:

Dung dịch A: Na2CO3 2% trong NaOH 0,1N

Dung dịch B : CuSO4 0,5% trong Natri, kali tactrate 1N

Dung dịch C : 49 ml dung dịch A: 1 ml dung dịch B

Pha chế dung dịch albumin 0,02% từ albumin gốc tinh khiết 100% bằng cách sử dụng 6 ống nghiệm được đánh số từ 1 đến 6 Tiến hành cho các chất tham gia phản ứng theo bảng 3.1 và đo độ hấp thụ quang phổ tại bước sóng 660nm.

Bảng 3.3 Xây dựng đường chuẩn định lượng protein theo Lowry Các ống nghiệm

+ Mẫu thí nghiệm: Lấy 0,5 ml dung dịch đậu tương, thêm vào 0,5ml

Hòa trộn 4 ml dung dịch C với H2O và lắc đều, sau đó giữ ở nhiệt độ phòng trong 10 phút Tiếp theo, thêm 0,5 ml thuốc thử Follin nồng độ 1N, lắc đều và để yên trong 30 phút Cuối cùng, tiến hành so màu trên máy với bước sóng 660nm để thu được kết quả.

+ Từ số đọc của mẫu thí nghiệm, đối chiếu với đồ thị để tính ra hàm lượng protein có trong mẫu

Mẫu đối chứng là một phần quan trọng trong quá trình thí nghiệm, trong đó ống đối chứng được thực hiện bằng cách thay thế dung dịch protein bằng nước cất Việc này giúp so sánh và xác định chính xác tác động của các yếu tố thí nghiệm, từ đó đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả thu được.

Bảng 3.4 Kết quả đo sự ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng protein

Phương pháp điệ n di SDS – PAGE để đánh giá mức độ th ủ y phân c ủ a

SDS-PAGE là phương pháp phân tách protein dựa trên trọng lượng phân tử, thông qua sự di chuyển khác nhau của chúng trong gel dưới tác động của điện trường Các bước thực hiện phương pháp điện di này diễn ra theo một quy trình cụ thể.

Bảng 3.5: Thành phần dung dịch pha gel SDS - PAGE

Monomer  2ml 2.67ml 3.34ml 4ml 4.67ml 5.34ml 0.67ml

 2ml 2ml 2ml 2ml 2ml 2ml 1.25ml

Water  3.86ml 3.19ml 2.53ml 1.86ml 1.19ml 5.25ml 3ml 10% SDS  80μl 80μl 80μl 80μl 80μl 80μl 50μl

Chuẩn bị gel Seperating 12.5% và Stacking 4%:

+ Lau sạch 2 tấm kính làm khuôn gel và miếng đệm

+ Rót dung dịch gel vào giữa 2 tấm kính rồi gắn lược vào

+ Để trong nhiệt độ phòng trong 30 phút

+ Rút lược, tháo băng, gắn khuôn gel vào buồng điện di

+ Đổ dung dịch đệm Running buffer 1x vào bể điện di đủ để ngập hết bản gel

+ Sử dụng Loading Buffer => tỉ lệ mẫu được pha trộn là 20àl mẫu + 5àl loading buffer rồi để 100˚C trong 5 phỳt

+ Cài đặt chương trình điện di ở hiệu điện thế:

Step2: 100V, 200mA, 30W trong 1 giờ 30 phút

- Nhuộm gel với dung dịch Coomassie Blue Stain:

+ Bản gel được lấy ra khỏi bể điện di sau khi điện di xong và được nhuộm qua đêm

+ Rửa gel bằng dung dịch Isopropanol Fixing Solution

+ Kiểm tra kết quả điện di và chụp ảnh bản gel

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Lựa chọn nguyên liệu và đánh giá hàm lượng protein khô trong đậu tương bằng phương pháp Kjeldahl

L ự a ch ọ n nguyên li ệ u

Để sản xuất bột protein đậu tương chất lượng, cần lựa chọn nguyên liệu đậu tương phù hợp, trong đó loại “đậu tương xanh” với kích cỡ hạt đồng đều, màu vàng xanh và ít hạt hỏng là lựa chọn tối ưu Quá trình sản xuất cũng yêu cầu loại bỏ các tạp chất không mong muốn, nhằm thu được những hạt đậu chắc và tốt, đảm bảo chất lượng sản phẩm không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài.

Đậu tương xanh sau khi được chọn lọc cần được bảo quản ở nhiệt độ thường, trong túi zip, nhằm ngăn chặn côn trùng, độ ẩm và các tác nhân bên ngoài không mong muốn.

Đánh giá hàm lượng protein khô theo phương pháp Kjeldahl

Kết quả kiểm tra hàm lượng protein thô trong đậu tương được thực hiện bằng phương pháp Kjeldahl tại phòng Phân tích Hóa sinh thuộc Viện Khoa học Sự sống, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.

Nồng độ protein trong đậu tương xanh đạt 37,2%, phù hợp với hàm lượng protein chung của đậu tương Điều này làm cho đậu tương xanh trở thành nguyên liệu lý tưởng cho nghiên cứu phát triển sản phẩm bột protein tại Việt Nam Ngoài ra, đậu tương xanh còn có giá thành thấp và dễ dàng tìm kiếm, được nhiều người dân ưa chuộng.

Kết quả nghiên cứu sản xuất thử nghiệm bột đậu tương cô đặc

Bột đậu tương cô đặc thường có màu trắng sữa, mịn và có hàm lượng protein cao Quy trình sản xuất gồm nhiều công đoạn phức tạp (hình 4.2)

Hạt đậu tương sáng màu, không bị hỏng sẽ được ngâm từ 7 đến 10 giờ ở nhiệt độ phòng trong quy trình sản xuất protein Isolate Trong giai đoạn này, hạt sẽ hút nước và nở đều mà không tạo bọt, đảm bảo hạt không bị nhũn và bề mặt không có màu sắc bất thường như thâm đen.

Sau khi ngâm, đậu tương được tách vỏ để thu được hạt giàu dinh dưỡng Tiếp theo, đậu tương được xay ướt, tạo ra dung dịch màu trắng sữa chứa protein Dung dịch này được lọc qua khăn sạch để loại bỏ bã, và quá trình lọc cần thực hiện ít nhất hai lần Kết quả là dịch sữa đậu có màu trắng sữa, không còn bã dính.

Đo hàm lượng protein hòa tan trong dịch đậu tương sau khi lọc được thực hiện theo phương pháp Lowry, với đường chuẩn được cung cấp bởi phòng thí nghiệm Hóa sinh, viện Khoa học Sự sống, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên (Hình 4.3).

Hình 4.3 Đườ ng chu ẩn xác định hàm lượ ng protein

Kết quả đo OD và công thức đường chuẩn cho phép xác định hàm lượng protein trong các mẫu đậu tương với thời gian ngâm khác nhau Giá trị OD là x và hàm lượng protein cần xác định là y Kết quả cho thấy thời gian ngâm đậu ảnh hưởng đến lượng protein thu được (bảng 4.1) Nếu thời gian ngâm quá ngắn, đậu sẽ không trương nở hoàn toàn, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình xay, làm cho các mảnh hạt còn nhiều Ngược lại, thời gian ngâm quá lâu cũng có thể gây ra vấn đề.

30 thường tạo váng và có mùi chua, nguyên nhân có thể là do sự thay đổi pH trong quá trình trao đổi chất của hạt hoặc sự phát triển của vi sinh vật Hiện tượng này ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Bảng 4.1 Hàm lượng protein đậu tương hòa tan ở bước thu dịch sữa đậu

STT Thời gian ngâm mẫu Mật độ quang (A) Hàm lượng protein (%)

Sau khi lọc, dung dịch sữa đậu được ly tâm để loại bỏ dịch nổi và sau đó sấy thăng hoa ở nhiệt độ -60˚C Sản phẩm thu được có dạng bột mịn, màu trắng sữa, tạo cảm quan tích cực với hình thức đẹp mắt và mùi thơm nhẹ đặc trưng của đậu tương.

Bột đậu tương cô đặc sau quá trình sản xuất thử nghiệm đã được kiểm tra hàm lượng protein tại phòng Phân tích Hóa sinh, Viện Khoa học Sự sống, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Kết quả phân tích bằng phương pháp Kjeldahl cho thấy hàm lượng protein đạt 44,22%.

Kết quả cho thấy hàm lượng protein sau quá trình thu nhận chưa đạt mức cao, có thể do ly tâm không thu được toàn bộ protein hòa tan hoặc quá trình lọc dẫn đến thất thoát protein Các nghiên cứu hiện tại đang tiếp tục nhằm tối ưu hóa quy trình thu nhận protein.

A-Đậu tương nguyên hạt B- Sau khi tách vỏ

C- Sau khi xay ướt D- Sau khi lọc

- Hình A và B: Nguyên liệu ban đầu

- Hình C: Hỗn hợp đậu tương trước lọc

- Hình D: Hỗn hợp đậu tương sau lọc

- Hình E: Bột đậu tương cô đặc thử nghiệm

Hình 4.4 M ộ t s ố hình ả nh s ả n xu ấ t th ử nghi ệ m b ộ t protein đậu tương cô đặ c

Kết quả nghiên cứu sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương thủy phân

Bột đậu tương có thể được thủy phân bằng enzyme hoặc axit HCl, tạo ra protein thủy phân chứa nhiều peptide quan trọng cho sản phẩm dinh dưỡng đặc biệt Quy trình sản xuất bột đậu tương thủy phân bao gồm nhiều bước với các điều kiện riêng biệt.

Hình 4.5 Sơ đồ quy trình th ủ y phân protein đậu tương

Quá trình sản xuất protein đậu tương cô đặc khác biệt so với protein thủy phân, chủ yếu ở bước thủy phân bằng axit HCl loãng và sau đó trung hòa bằng NaOH loãng, nhằm điều chỉnh pH về mức trung tính hoặc kiềm nhẹ.

Sử dụng HCl kết hợp với enzyme sẽ giúp rút ngắn quá trình trung hòa bằng kiềm trong sản xuất Sau khi ly tâm, phần protein được sấy khô bằng phương pháp thăng hoa ở nhiệt độ -60 độ C và áp suất 120 mmTorr trong khoảng thời gian từ 10 đến 16 giờ.

A- Sau khi thủy phân bằng HCl B- Trung hòa

C- Sau khi ly tâm D- Bột khi sấy khô

E-Bột sau nghiền Hình 4.6 M ộ t s ố hình ả nh s ả n xu ấ t th ử nghi ệ m b ộ t protein đậu tương th ủ y phân

Kết quả nghiên cứu cho thấy, sau khi thủy phân bằng axit HCl, hỗn hợp sữa đậu tương phân thành hai phần rõ rệt: phần dịch trong chứa nước và tạp chất, trong khi phần dịch trắng bên dưới chứa protein đậu tương Sau khi thực hiện quá trình trung hòa, ly tâm và sấy khô, thu được bột đậu tương có màu vàng nhạt, mềm và mịn Phân tích bằng phương pháp Kjeldahl cho thấy hàm lượng protein trong mẫu thủy phân đạt 60,74%.

Việc thay thế HCl bằng hỗn hợp enzyme bromelain từ dứa đã cho kết quả đáng chú ý, khi dịch chiết dứa được bổ sung vào dịch đậu tương sau hai lần lọc, tạo ra hai pha khác nhau Tuy nhiên, sản phẩm cuối cùng ở dạng bột có độ mịn chưa đạt yêu cầu Ngoài ra, dịch chiết dứa chứa enzyme protease ở dạng thô với nhiều tạp chất, có thể ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme, do đó cần tiến hành nghiên cứu thêm.

Hình 4.7: Th ử nghi ệ m s ả n xu ấ t b ộ t protein th ủ y phân t ừ d ị ch chi ế t thô enzyme th ự c v ậ t

A: Dung dịch sữa đậu tương sau thủy phân; B: Bột protein

Để đánh giá mức độ thủy phân protein đậu tương, phương pháp điện di SDS-PAGE được áp dụng Trong nghiên cứu, dung dịch protein sau khi thủy phân bằng HCl được thử nghiệm trong thời gian 1h, 2h và 3h để quan sát sự thay đổi Hình 4.7 minh họa kết quả của quá trình này.

Hình 4.8 Kết quảđiện di mẫu protein thủy phân

Kết quả nghiên cứu cho thấy giếng số 1 (đối chứng) chứa nhiều băng protein đậm, cho thấy hàm lượng protein còn cao và chưa bị thủy phân Ngược lại, giếng số 2, 3 và 4 tương ứng với lượng protein thủy phân sau 1, 2 và 3 giờ, cho thấy các băng protein thu được ngày càng nhỏ hơn do protein bị thủy phân nhiều hơn theo thời gian Điều này chứng tỏ rằng thời gian thủy phân có ảnh hưởng rõ rệt đến sản phẩm thủy phân.

Đề nghị

Do thời gian nghiên cứu hạn chế, nhiều vấn đề trong quá trình nghiên cứu vẫn chưa được giải quyết triệt để Vì vậy, nhóm nghiên cứu xin đưa ra một số đề xuất nhằm cải thiện tình hình.

- Tiếp tục tiến hành nghiên cứu để có thể đưa ra được sản phẩm bột protein đậu tương có hàm lượng cao ≥ 90%

Tiếp tục nghiên cứu và cải thiện ứng dụng enzyme từ thực vật và vi sinh vật trong quá trình thủy phân nhằm tăng năng suất thu hồi, nâng cao khả năng thủy phân và đánh giá độ an toàn thực phẩm.

1 Trần Đức Ba – Phạm Văn Bôn – Chuomk L.G – Larianovski C.I – Parkkaladze E.G – “Công nghệ lạnh thực phẩm nhiệt đới”, NXB ĐHBK

2 Trần Văn Điền (2007), Giáo trình cây đậu tương, NXB Nông Nghiệp Hà Nội

3 Đàm Sao Mai (2010), “Hóa sinh thực phẩm” –, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh

4 Võ Công Thành (2004), “Giáo trình kỹ thuật điện di”, Khoa Nông Nghiệp trường ĐH Cần Thơ

5 Nguyễn Quang Vinh, Bùi Phương Thuận, Phan Tuấn Nghĩa, “Thực tập hóa sinh”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, (2004)

6 Cynthia Chatterjee, Stephen Gleddie, and Chao-Wu Xiao (2018),

“Soybean Bioactive Peptides and Their Functional Properties”.

7 Chun Liu, Hongling Wang, Zhuimei Cui, Xiaoling Hia, Xiaseng Wang

(2006) “Otimizaion of extration and isolation for 11S and 7S globulis of soybean seed strage protein”

8 De Angelis E., Pilolli R., Bavaro S.L., Monaci L (2017) “Insight into the gastro-duodenal digestion resistance of soybean proteins and potential implications for residual immunogenicity”, Food Funct

9 Erdman và Fordyce, (1989).Soy products and the human diet

10.Eric Banan-Mwine Daliri, Fred Kwame Ofosu, Ramachandran Chelliah,

Mi Houn Park, Jong-Hak Kim 2 and Deog-Hwan Oh (2019)

“Development of a Soy Protein Hydrolysate with an Antihypertensive Effect”, International Journal of Molecular Sciences, 20, 1496

11 Jookyeong Lee (2011), “Soy protein hydrolysate; solubility, thermal stability, bioactivity, and sensory acceptability in a tea beverage”, University of Minnesota

12 Kristen S Montgomery (2003), “Soy Protein, The Journal of Perinatal Education”, The Journal of Perinatal Education, Vol 12, No 3

13.Ma, C – Y (2015), “Soy bean/ Soy Concentrates and Isolates”, Reference Module in food science

14.Messina MJ, Loprizi CL (2001), “Soy for breast cancer survivors”

15 Miroljub B Barać, Slađana P Stanojević, Snežana T Jovanović and Mirjana B Pešić (2004), “Soy protein modification - A review”,

University of Belgrade, Faculty of Agriculture

16 Nutritional Aspects, and Utilization – Joseph G Enders, Ph.D, “Soy protein products Characteristics”, The Endres Group, Inc.Fort Wayne, Indiana

17 Park J.H., Jeong H.J., Lumen B.O.(2007), “In vitro digestibility of the cancer-preventive soy peptides lunasin”, Food Chem

18.Song W.O., Chun O.K., Hwang I., Shin H.S., Kim B.G., Kim K.S., Lee S.Y., Shin D., Lee S.G,(2007), “Soy isoflavones as safe functional ingredients”, J Med Food

19.W J Stadelman, A Watrins, (1997),“Analysis of Food Constiunents”,

20 Wang Q., Ge X., Tian X., Zhang Y., Zhang J., Zhang P.(2013), “Soy isoflavone: The multipurpose phytochemical (Review) Biomed”,Rep

21 Wang W., De Mejia E.G.(2005), “A new frontier in soy bioactive peptides that may prevent age-related chronic diseases”,Comp Rev Food Sci Food Saf.

Ngày đăng: 24/11/2021, 13:10

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
1. Tr ần Đứ c Ba – Ph ạm Văn Bôn – Chuomk L.G – Larianovski C.I – Parkkaladze E.G – “ Công ngh ệ l ạ nh th ự c ph ẩ m nhi ệt đớ i ”, NXB ĐHBK TpHCM 1993 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Công nghệ lạnh thực phẩm nhiệt đới”
Nhà XB: NXB ĐHBK TpHCM 1993
2. Trần Văn Điền (2007), Giáo trình cây đậu tương , NXB Nông Nghiệp Hà Nội Sách, tạp chí
Tiêu đề: Giáo trình cây đậu tương
Tác giả: Trần Văn Điền
Nhà XB: NXB Nông Nghiệp Hà Nội
Năm: 2007
3. Đàm Sao Mai ( 2010), “ Hóa sinh th ự c ph ẩ m ” – , NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hóa sinh thực phẩm”
Nhà XB: NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh
4. Võ Công Thành (2004), “Giáo trình kỹ thuật điện di”, Khoa Nông Nghiệp trường ĐH Cần Thơ Sách, tạp chí
Tiêu đề: Giáo trình kỹ thuật điện di”
Tác giả: Võ Công Thành
Năm: 2004
5. Nguy ễn Quang Vinh, Bùi Phương Thuậ n, Phan Tu ấn Nghĩa, “ Th ự c t ậ p hóa sinh ” , NXB Đạ i h ọ c Qu ố c gia Hà N ộ i, (2004).Tài li ệu nướ c ngoài Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thực tập hóa sinh”
Tác giả: Nguy ễn Quang Vinh, Bùi Phương Thuậ n, Phan Tu ấn Nghĩa, “ Th ự c t ậ p hóa sinh ” , NXB Đạ i h ọ c Qu ố c gia Hà N ộ i
Nhà XB: NXB Đại học Quốc gia Hà Nội
Năm: 2004
6. Cynthia Chatterjee, Stephen Gleddie, and Chao-Wu Xiao (2018), “ Soybean Bioactive Peptides and Their Functional Properties ” Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soybean Bioactive Peptides and Their Functional Properties
Tác giả: Cynthia Chatterjee, Stephen Gleddie, and Chao-Wu Xiao
Năm: 2018
7. Chun Liu, Hongling Wang, Zhuimei Cui, Xiaoling Hia, Xiaseng Wang (2006). “ Otimizaion of extration and isolation for 11S and 7S globulis of soybean seed strage protein” Sách, tạp chí
Tiêu đề: Otimizaion of extration and isolation for 11S and 7S globulis of soybean seed strage protein
Tác giả: Chun Liu, Hongling Wang, Zhuimei Cui, Xiaoling Hia, Xiaseng Wang
Năm: 2006
8. De Angelis E., Pilolli R., Bavaro S.L., Monaci L (2017). “Insight into the gastro-duodenal digestion resistance of soybean proteins and potential implications for residual immunogenicity ”, Food Funct Sách, tạp chí
Tiêu đề: Insight into the gastro-duodenal digestion resistance of soybean proteins and potential implications for residual immunogenicity"”
Tác giả: De Angelis E., Pilolli R., Bavaro S.L., Monaci L
Năm: 2017
10. Eric Banan-Mwine Daliri, Fred Kwame Ofosu, Ramachandran Chelliah, Mi Houn Park, Jong-Hak Kim 2 and Deog-Hwan Oh (2019)“ Development of a Soy Protein Hydrolysate with an Antihypertensive Effect ”, International Journal of Molecular Sciences, 20, 1496 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Development of a Soy Protein Hydrolysate with an Antihypertensive Effect"”, "International Journal of Molecular Sciences
11. Jookyeong Lee (2011), “Soy protein hydrolysate; solubility, thermal stability, bioactivity, and sensory acceptabili ty in a tea beverage” , University of Minnesota Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soy protein hydrolysate; solubility, thermal stability, bioactivity, and sensory acceptability in a tea beverage”
Tác giả: Jookyeong Lee
Năm: 2011
12. Kristen S. Montgomery (2003), “ Soy Protein, The Journal of Perinatal Education”, The Journal of Perinatal Education, Vol. 12, No. 3 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soy Protein, The Journal of Perinatal Education”
Tác giả: Kristen S. Montgomery
Năm: 2003
13. Ma, C – Y (2015), “Soy bean/ Soy Concentrates and Isolates”, Reference Module in food science Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soy bean/ Soy Concentrates and Isolates
Tác giả: Ma, C – Y
Năm: 2015
14. Messina MJ, Loprizi CL (2001), “ Soy for breast cancer survivors ” Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soy for breast cancer survivors
Tác giả: Messina MJ, Loprizi CL
Năm: 2001
15. Miroljub B. Barać, Slađana P. Stanojević, Snežana T. Jovanović and Mirjana B. Pešić (2004), “Soy protein modification - A review”, University of Belgrade, Faculty of Agriculture Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soy protein modification - A review”
Tác giả: Miroljub B. Barać, Slađana P. Stanojević, Snežana T. Jovanović and Mirjana B. Pešić
Năm: 2004
16. Nutritional Aspects, and Utilization – Joseph G. Enders, Ph.D , “ Soy protein products Characteristics ”, The Endres Group, Inc.Fort Wayne, Indiana Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soy protein products Characteristics
17. Park J.H., Jeong H.J., Lumen B.O.(2007), “In vitro digestibility of the cancer-preventive soy peptides lunasin ” , Food Chem Sách, tạp chí
Tiêu đề: In vitro digestibility of the cancer-preventive soy peptides lunasin
Tác giả: Park J.H., Jeong H.J., Lumen B.O
Năm: 2007
18. Song W.O., Chun O.K., Hwang I., Shin H.S., Kim B.G., Kim K.S., Lee S.Y., Shin D., Lee S.G,(2007), “ Soy isoflavones as safe functional ingredients”, J. Med. Food Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soy isoflavones as safe functional ingredients
Tác giả: Song W.O., Chun O.K., Hwang I., Shin H.S., Kim B.G., Kim K.S., Lee S.Y., Shin D., Lee S.G
Năm: 2007
19. W. J. Stadelman, A. Watrins, (1997),“Analysis of Food Constiunents ”, Wiley – VCH Sách, tạp chí
Tiêu đề: Analysis of Food Constiunents”
Tác giả: W. J. Stadelman, A. Watrins
Năm: 1997
20. Wang Q., Ge X., Tian X., Zhang Y., Zhang J., Zhang P.(2013), “ Soy isoflavone: The multipurpose phytochemical (Review) Biomed”,Rep Sách, tạp chí
Tiêu đề: Soy isoflavone: The multipurpose phytochemical (Review) Biomed
Tác giả: Wang Q., Ge X., Tian X., Zhang Y., Zhang J., Zhang P
Năm: 2013
21. Wang W., De Mejia E.G.(2005), “A new frontier in soy bioactive peptides that may prevent age-related chronic diseases ”, Comp. Rev. Food Sci.Food Saf Sách, tạp chí
Tiêu đề: A new frontier in soy bioactive peptides that may prevent age-related chronic diseases
Tác giả: Wang W., De Mejia E.G
Năm: 2005

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 2.1: Thành phần axit amin trong hạt đậu tương - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Bảng 2.1 Thành phần axit amin trong hạt đậu tương (Trang 13)
Hình 2.1. Quá trình biến tính protein của SDS - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Hình 2.1. Quá trình biến tính protein của SDS (Trang 21)
Bảng 3.1. Danh mục thiết bị được sử dụng STT  Tên thi ết bịNguồn g ố c xu ấ t x ứ - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Bảng 3.1. Danh mục thiết bị được sử dụng STT Tên thi ết bịNguồn g ố c xu ấ t x ứ (Trang 26)
Bảng 3.2. Danh mục các loại hóa chất được sử dụng STT  Tên hóa ch ất Hãng sả n xu ấ t  - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Bảng 3.2. Danh mục các loại hóa chất được sử dụng STT Tên hóa ch ất Hãng sả n xu ấ t (Trang 27)
Bảng 3.3. Xây dựng đường chuẩn định lượng protein theo Lowry  Các  ống nghiệm  - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Bảng 3.3. Xây dựng đường chuẩn định lượng protein theo Lowry Các ống nghiệm (Trang 32)
Bảng 3.4. Kết quả đo sự ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng protein - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Bảng 3.4. Kết quả đo sự ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng protein (Trang 33)
Bảng 3.5: Thành phần dung dịch pha gel SDS-PAGE - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Bảng 3.5 Thành phần dung dịch pha gel SDS-PAGE (Trang 34)
Hình 4.1. Đậu tương xanh - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Hình 4.1. Đậu tương xanh (Trang 36)
Hình 4.2. Sơ đồ quy trình nghiên cứu sản xuất bột đậu tương protein Isolate       Đầu tiên, những hạt đậu tương có màu sáng, không bị mốc h ỏng đượ c  ngâm trong th ời gian từ7h đến 10h ở nhiệt độphòng - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Hình 4.2. Sơ đồ quy trình nghiên cứu sản xuất bột đậu tương protein Isolate Đầu tiên, những hạt đậu tương có màu sáng, không bị mốc h ỏng đượ c ngâm trong th ời gian từ7h đến 10h ở nhiệt độphòng (Trang 37)
Hình 4.3. Đường chuẩn xác định hàm lượng protein - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Hình 4.3. Đường chuẩn xác định hàm lượng protein (Trang 38)
Bảng 4.1. Hàm lượng protein đậu tương hòa ta nở bước thu dịch sữa đậu STT Thời gian  - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Bảng 4.1. Hàm lượng protein đậu tương hòa ta nở bước thu dịch sữa đậu STT Thời gian (Trang 39)
C- Sau khi xay ướt D- Sau khi lọc - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
au khi xay ướt D- Sau khi lọc (Trang 40)
- Hình D: Hỗn hợp đậu tương sau lọc -  Hình  E:  Bột đậu tương cô đặc  thử  nghiệm  - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
nh D: Hỗn hợp đậu tương sau lọc - Hình E: Bột đậu tương cô đặc thử nghiệm (Trang 40)
Hình 4.4. Một số hình ảnh sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương cô đặc - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Hình 4.4. Một số hình ảnh sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương cô đặc (Trang 40)
Hình 4.5. Sơ đồ quy trình thủy phân protein đậu tương - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Hình 4.5. Sơ đồ quy trình thủy phân protein đậu tương (Trang 41)
Hình 4.6. Một số hình ảnh sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương th ủy phân  - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Hình 4.6. Một số hình ảnh sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương th ủy phân (Trang 42)
Hình 4.8. Kết quả điện di mẫu protein thủy phân - Khóa luận nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Hình 4.8. Kết quả điện di mẫu protein thủy phân (Trang 44)

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w