Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh dân số toàn cầu gia tăng nhanh chóng cùng với nhu cầu protein ngày càng cao từ cả nguồn thực phẩm cho con người lẫn thức ăn chăn nuôi, việc khai thác các nguồn protein mới từ thực vật thủy sinh sinh trưởng nhanh đang nhận được sự quan tâm lớn. Bèo tấm (Lemna minor) là loài thực vật một lá mầm thủy sinh phân bố phổ biến tại Việt Nam, có tốc độ tăng sinh khối nhanh (có thể nhân đôi sinh khối trong 16–24 giờ ở điều kiện tối ưu) và tích lũy hàm lượng protein cao (từ 6,8% đến 45% trọng lượng chất khô, tương đương với đậu nành). Ngoài ra, protein từ bèo tấm chứa đầy đủ các axit amin thiết yếu theo khuyến cáo dinh dưỡng của WHO, có tỷ lệ axit béo không bão hòa đa cao và hàm lượng khoáng phong phú.

Tuy nhiên, để có thể ứng dụng protein bèo tấm làm thành phần chức năng hoặc chất phụ gia tạo cấu trúc trong công nghệ chế biến thực phẩm, việc hiểu rõ các tính chất chức năng công nghệ (functional properties) của chế phẩm là yêu cầu bắt buộc. Các tính chất này bao gồm độ hòa tan, khả năng hấp thu nước, hấp thu dầu, tạo bọt, tạo gel và tạo nhũ tương. Các đặc tính công nghệ này chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi các yếu tố môi trường chế biến, đặc biệt là độ pH và lực ion (nồng độ muối).

Từ thực tiễn trên, đề tài khóa luận "Ảnh hưởng của pH và nồng độ muối lên các tính chất chức năng của chế phẩm protein từ bèo tấm" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể:

  1. Mục tiêu nghiên cứu: Xác định và đưa ra quy luật ảnh hưởng của pH và nồng độ muối lên các tính chất chức năng công nghệ của chế phẩm protein bèo tấm (Duckweed Protein Concentrate - DPC 70%).
  2. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu chính:
    • Trích ly và tinh sạch chế phẩm protein bèo tấm đạt độ tinh sạch 70% bằng phương pháp kết tủa đẳng điện kết hợp lọc màng membrane và sấy phun.
    • Khảo sát ảnh hưởng của pH (dải pH 2, 4, 6, 7, 8, 10) đến khả năng hòa tan, hấp thu nước, tạo bọt và độ bền bọt, tạo gel, tạo nhũ và độ bền nhũ của DPC.
    • Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl (dải nồng độ 0 – 1,0 M: 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 M) đến các tính chất chức năng nêu trên của DPC.
    • Xác định khả năng hấp thu dầu của DPC.
    • So sánh toàn diện các tính chất chức năng công nghệ của DPC với hai loại protein thương mại phổ biến là Soy Protein Concentrate (SPC 70%) và Whey Protein Concentrate (WPC 70%).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Chế phẩm protein bèo tấm (Lemna minor) có độ tinh sạch 70% (DPC), so sánh đối chứng với chế phẩm Soy Protein Concentrate 70% (SPC) và Whey Protein Concentrate 70% (WPC).
  • Phạm vi không gian: Nguyên liệu bèo tấm tươi được thu nhận từ các ao/đầm trồng rau nhúc tại xã Nhật Tảo, huyện Tân Trụ, tỉnh Long An. Các thí nghiệm phân tích và xử lý hóa lý được tiến hành tại Trung tâm Thí nghiệm Thực hành, Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện từ ngày 09/12/2018 đến ngày 16/06/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm khoa học

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết hóa sinh và hóa học thực phẩm về cấu trúc và tính chất chức năng của protein:

  • Bản chất protein bèo tấm: Protein trong bèo tấm chủ yếu thuộc hai nhóm protein đơn giản là Albumin (tan trong nước, chiếm phần trích ly ban đầu) và Glutelin (tan trong môi trường kiềm loãng, đạt hiệu suất trích ly cao nhất với dung dịch kiềm).
  • Điểm đẳng điện ($pI$): Điểm $pI$ của DPC được xác định tại pH = 4,0; của SPC là pH = 4,5 và WPC là pH = 4,8. Tại $pI$, tổng điện tích bề mặt phân tử protein bằng 0, lực đẩy tĩnh điện triệt tiêu làm tăng tương tác kỵ nước protein-protein, dẫn đến kết tụ và độ hòa tan cực tiểu.
  • Cơ chế tương tác dung môi và ion: Sự thay đổi pH làm biến đổi trạng thái ion hóa của các chuỗi bên axit amin. Nồng độ muối NaCl thấp gây ra hiện tượng tăng độ tan do muối (salting-in) nhờ lớp solvat hóa ion; ở nồng độ muối cao gây ra hiện tượng giảm độ tan/kết tủa (salting-out) do các ion muối cạnh tranh hydrat hóa với phân tử nước, làm tăng liên kết kỵ nước giữa các phân tử protein.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Khóa luận sử dụng phương pháp thực nghiệm phòng thí nghiệm kết hợp phân tích hóa lý tiêu chuẩn:

  • Phương pháp chuẩn bị mẫu và sản xuất chế phẩm DPC 70%:
    • Bèo tấm tươi được rửa sạch, loại bỏ tạp chất và rễ già, phơi khô đến độ ẩm $< 11%$, nghiền và rây qua rây kích thước $0,3\text{ mm}$.
    • Trích ly protein bằng dung dịch $\text{NaOH } 1%$ (tỷ lệ $10\text{ kg}$ bột : $20\text{ L}$ dung dịch) ở $50^\circ\text{C}$ trong $120\text{ phút}$ có khuấy đảo liên tục; bã trích ly lại với $10\text{ L}$ nước cất ở $50^\circ\text{C}$ trong $120\text{ phút}$.
    • Dịch trích ly kết hợp được kết tủa tại $pI = 4,0$ trong $75\text{ phút}$, ly tâm thu tủa rắn.
    • Tủa protein được hòa tan lại thành dung dịch $5%$ ở $\text{pH } 9,0$ (chỉnh bằng $\text{NaOH } 2\text{N}$), tinh sạch qua màng lọc membrane đạt độ tinh sạch $70%$, chỉnh về $\text{pH } 7,0$ (bằng $\text{HCl } 2\text{N}$) và sấy phun ở $125^\circ\text{C}$.
  • Phương pháp phân tích hóa lý và sinh hóa:
    • Xác định hàm lượng chất khô: Sấy mẫu ở $105^\circ\text{C}$ trong 3 giờ đến khối lượng không đổi.
    • Xác định carbohydrate tổng số: Phương pháp Phenol – Sulfuric acid, đo mật độ quang ở bước sóng $\lambda = 490\text{ nm}$.
    • Xác định hàm lượng protein hòa tan: Phương pháp Lowry, đo độ hấp thụ quang học tại bước sóng $\lambda = 660\text{ nm}$ dựa trên đường chuẩn Bovine Serum Albumin (BSA).
    • Xác định protein tổng số: Phương pháp Kjeldahl – Nessler vô cơ hóa mẫu bằng $\text{H}_2\text{SO}_4$ và xúc tác $\text{H}_2\text{O}_2$, tính lượng protein qua hàm lượng nitơ tổng với hệ số chuyển đổi $6,25$.
    • Xác định lipid tổng số: Phương pháp chiết hồi lưu Soxhlet với dung môi petroleum ether ($30–60^\circ\text{C}$).
    • Khảo sát tính chất chức năng: Tiến hành đo độ hòa tan (tỷ lệ $1:200$), khả năng hấp thu nước (WAC), khả năng hấp thu dầu (OAC), khả năng tạo bọt và độ bền bọt (FC/FS), khả năng tạo gel nhiệt (nồng độ tạo gel tối thiểu - LGC), khả năng tạo nhũ và độ bền nhũ (EA/ES) theo quy trình biến thiên pH ($2, 4, 6, 7, 8, 10$) và nồng độ $\text{NaCl}$ ($0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0\text{ M}$).
  • Phương pháp xử lý số liệu: Mọi thí nghiệm được lặp lại 3 lần độc lập. Dữ liệu biểu diễn dưới dạng trung bình $\pm$ độ lệch chuẩn ($\text{Mean} \pm \text{SD}$). Số liệu được tính toán trên Microsoft Excel 2010 và xử lý thống kê bằng phần mềm Statgraphics Centurion XV qua phân tích phương sai ANOVA một yếu tố và kiểm định đa khoảng LSD với mức ý nghĩa $p < 0,05$ (độ tin cậy $95%$).

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Tác giả nêu tính cấp thiết của việc tìm kiếm nguồn đạm thay thế từ thực vật thủy sinh, nhấn mạnh tiềm năng sinh khối và thành phần dinh dưỡng của bèo tấm (Lemna minor). Đặt ra vấn đề then chốt: muốn ứng dụng chế phẩm protein bèo tấm vào chế biến thực phẩm thì phải nghiên cứu đặc tính chức năng công nghệ của nó dưới tác động của các thông số công nghệ cốt lõi là pH và nồng độ muối. Chương này xác định rõ mục tiêu, nội dung nghiên cứu và bố cục 7 phần của toàn bộ khóa luận.

Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp các nghiên cứu trong và ngoài nước về:

  • Đặc điểm thực vật học và phân loại học: Vị trí phân loại của bèo tấm (Lemna minor, họ Araceae, bộ Alismatales), đặc tính phân bố sinh thái, khả năng thích nghi môi trường nước mặn tối đa $2,5%\text{ NaCl}$ và tốc độ tăng sinh khối.
  • Thành phần hóa học và tiềm năng ứng dụng: Dẫn chứng các số liệu phân tích thành phần protein ($6,8–45%$), carbohydrate, lipid và khoáng chất của các loài bèo (Lemna minor, Landoltia punctata, Wolffia microscopica...); tổng kết các hướng ứng dụng sản xuất bioethanol, biogas, thức ăn chăn nuôi cho cá rô phi, heo, gia cầm và tiềm năng chiết xuất protein thực phẩm (như sản phẩm thương mại Lentein chứa $68%$ protein của Parabel).
  • Cơ sở lý thuyết về tính chất chức năng của protein: Phân tích chi tiết định nghĩa, cơ chế phân tử và các yếu tố ảnh hưởng đến 6 tính chất chức năng công nghệ chính: độ hòa tan, hấp thu nước, hấp thu dầu, tạo bọt, tạo gel và tạo nhũ tương.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết toàn bộ quy trình thực nghiệm:

  • Nguồn gốc nguyên liệu bèo tấm và thông số thành phần hóa học ban đầu của bột bèo tấm khô: $47,57%$ carbohydrate tổng, $24,15%$ tro khoáng, $2,81%$ các chất khác, độ ẩm khống chế $5–6%$.
  • Danh mục hóa chất (độ tinh khiết $\ge 99%$) và thiết bị phân tích hiện đại (máy quang phổ PhotoLab 6100 VIS, máy đo pH Hanna, máy ly tâm Hermel Z260A, máy đồng hóa huyền phù, tủ sấy Memmert...).
  • Quy trình công nghệ trích ly kiềm - tủa đẳng điện - lọc màng membrane - sấy phun để thu nhận chế phẩm DPC có độ tinh sạch đạt $70,82%$ protein, tro khoáng $5,14%$, các chất khác $2,15%$, độ ẩm khoảng $5%$; đồng thời nêu thành phần đối chứng của SPC ($71,74%$ protein) và WPC ($68,18%$ protein).
  • Các công thức toán học và quy trình thí nghiệm xác định từng chỉ tiêu tính chất chức năng theo biến số pH và nồng độ muối NaCl.

Kết quả và bàn luận

Trình bày số liệu thực nghiệm, đồ thị và giải thích cơ chế hóa lý cho từng tính chất chức năng của 3 loại chế phẩm protein:

  • Khả năng hòa tan: DPC, SPC và WPC đều có độ hòa tan phụ thuộc mạnh vào pH, đạt giá trị thấp nhất tại điểm đẳng điện ($pI$) của từng loại và tăng dần về phía môi trường axit mạnh ($\text{pH } 2$) hoặc kiềm mạnh ($\text{pH } 10$). Tại $\text{pH } 4$, độ hòa tan của DPC là $22,67%$, SPC là $10,19%$ và WPC là $60,47%$. Dưới tác động của muối, độ hòa tan của DPC tăng liên tục từ $0–1,0\text{ M NaCl}$, trong khi SPC giảm khi có muối và WPC tăng cực đại tại $0,4\text{ M}$ rồi giảm.
  • Khả năng hấp thu nước: DPC có khả năng hấp thu nước cao hơn WPC nhưng thấp hơn SPC. Khi có muối, khả năng hấp thu nước của WPC hầu như không đổi; SPC đạt giá trị hấp thu nước cao nhất ở $1,0\text{ M NaCl}$.
  • Khả năng hấp thu dầu: DPC thể hiện khả năng hấp thu dầu vượt trội nhất trong 3 chế phẩm với giá trị $3,81\text{ g/g}$, so với WPC thấp nhất chỉ đạt $1,61\text{ g/g}$.
  • Khả năng tạo bọt và độ bền bọt: DPC đạt khả năng tạo bọt cao nhất ở $\text{pH } 10$. Khi nồng độ muối thay đổi, khả năng tạo bọt của DPC và SPC đều tăng khi bổ sung muối từ $0–0,4\text{ M}$ và suy giảm khi nồng độ muối vượt quá $0,4\text{ M}$. Trong 3 mẫu, DPC có khả năng tạo bọt cao nhất còn SPC thấp nhất.
  • Khả năng tạo gel: Cả 3 chế phẩm tạo gel tốt nhất (cần nồng độ protein tối thiểu thấp nhất) tại vùng $pI$ và kém nhất tại $\text{pH } 10$. Khi tăng nồng độ muối lên $1,0\text{ M}$, nồng độ protein tối thiểu cần để tạo gel của cả 3 chế phẩm đều giảm xuống cực tiểu: SPC ($4%$), WPC ($4%$) và DPC ($16%$).
  • Khả năng tạo nhũ và độ bền nhũ: Khả năng tạo nhũ của cả 3 chế phẩm đạt cực tiểu tại $pI$, tăng cao ở vùng axit ($\text{pH } 2, 4$) và kiềm ($\text{pH } 8, 10$); độ bền nhũ đạt tối đa ở $\text{pH } 10$. Khi tăng nồng độ muối, DPC thể hiện khả năng tạo nhũ và độ bền nhũ cao nhất trong 3 chế phẩm và tăng liên tục theo nồng độ $\text{NaCl}$, trong khi SPC có khả năng tạo nhũ thấp nhất và giảm dần từ nồng độ $0,4\text{ M}$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính

Nghiên cứu đã xác lập các thông số định lượng cụ thể về tính chất chức năng của chế phẩm protein bèo tấm $70%$ (DPC) trong mối tương quan so sánh với Soy Protein Concentrate (SPC) và Whey Protein Concentrate (WPC):

Chỉ tiêu tính chất chức năng Chế phẩm DPC (Bèo tấm, $pI=4,0$) Chế phẩm SPC (Đậu nành, $pI=4,5$) Chế phẩm WPC (Whey, $pI=4,8$)
Khả năng hấp thu dầu (OAC) $3,81\text{ g/g}$ (Cao nhất) Trung bình $1,61\text{ g/g}$ (Thấp nhất)
Độ hòa tan tại $\text{pH } 4$ ($pI$) $22,67%$ $10,19%$ (Thấp nhất) $60,47%$ (Cao nhất)
Độ hòa tan theo nồng độ $\text{NaCl}$ ($0–1\text{ M}$) Tăng liên tục Bắt đầu giảm khi có muối Tăng từ $0–0,4\text{ M}$, sau đó giảm
Khả năng hấp thu nước (WAC) Cao hơn WPC, thấp hơn SPC Cao nhất tại $1,0\text{ M NaCl}$ Thấp nhất, hầu như không đổi
Khả năng tạo bọt (FC) Cao nhất trong 3 mẫu (Cực đại ở $\text{pH } 10$) Thấp nhất trong 3 mẫu Trung bình
Ảnh hưởng của muối lên tạo bọt Tăng ở $0–0,4\text{ M}$, giảm khi $> 0,4\text{ M}$ Tăng ở $0–0,4\text{ M}$, giảm khi $> 0,4\text{ M}$ Tăng ở nồng độ muối thấp
Nồng độ tạo gel tối thiểu tại $1\text{ M NaCl}$ $16%$ protein (Khả năng tạo gel yếu nhất) $4%$ protein (Tạo gel rất tốt) $4%$ protein (Tạo gel rất tốt)
Khả năng tạo nhũ và độ bền nhũ Tốt nhất và bền nhất, tăng theo nồng độ muối Thấp nhất, kém bền, giảm từ $0,4\text{ M}$ Trung bình, phụ thuộc $\text{pH}$

Đóng góp khoa học và thực tiễn

  1. Xây dựng quy trình công nghệ hoàn chỉnh: Thiết lập quy trình trích ly kiềm ($\text{NaOH } 1%, 50^\circ\text{C}, 120\text{ phút}$), kết tủa đẳng điện tại $\text{pH } 4,0$, tinh sạch bằng màng lọc membrane và sấy phun ở $125^\circ\text{C}$ để thu nhận chế phẩm protein bèo tấm đạt độ tinh sạch $70,82%$.
  2. Làm sáng tỏ quy luật hóa lý của protein bèo tấm: Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm toàn diện về sự biến đổi các tính chất chức năng của DPC theo dải pH rộng ($2–10$) và dải nồng độ muối NaCl ($0–1,0\text{ M}$), chứng minh DPC có ưu thế vượt trội về khả năng hấp thu dầu ($3,81\text{ g/g}$), khả năng tạo bọt và tạo hệ nhũ tương bền vững so với protein đậu nành và whey protein.
  3. Định hướng ứng dụng thực phẩm: Kết quả nghiên cứu chứng minh tiềm năng của DPC trong việc ứng dụng làm chất nhũ hóa, chất giữ béo, tạo bọt cho các hệ thực phẩm như xúc xích, sốt mayonnaise, bánh nướng hoặc các sản phẩm thực phẩm chức năng thay thế đạm động vật và đậu nành.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Phạm vi khảo sát muối: Đề tài mới chỉ khảo sát ảnh hưởng của một loại muối đơn lẻ là Natri Clorua ($\text{NaCl}$), chưa đánh giá tác động của các muối hóa trị hai hoặc các ion đa hóa trị khác ($\text{CaCl}_2, \text{MgCl}_2, \text{Na}_2\text{SO}_4$) vốn thường xuyên xuất hiện trong cấu trúc thực phẩm.
  • Đặc tính cảm quan và màu sắc: Chế phẩm DPC thu được từ dịch chiết lá bèo vẫn còn chứa hàm lượng sắc tố thực vật tự nhiên, chưa qua công đoạn tẩy màu hoặc khử mùi chuyên sâu để đạt dạng bột màu sáng trung tính như các dòng protein isolate cao cấp.
  • Quy mô thực nghiệm: Quy trình sản xuất DPC mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm và pilot nhỏ gián đoạn tại trung tâm thực hành, chưa tối ưu hóa các thông số vận hành liên tục cho quy mô công nghiệp.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Khảo sát ảnh hưởng của các muối hóa trị khác nhau ($\text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}$) và các loại đường/polysaccharide đến cấu trúc gel và tính chất lưu biến của DPC.
  • Nghiên cứu công đoạn tinh sạch sâu (khử sắc tố chlorophyll, khử mùi tanh thực vật) để nâng cao độ tinh khiết lên mức Protein Isolate ($> 90%$).
  • Ứng dụng thử nghiệm trực tiếp chế phẩm DPC vào các sản phẩm thực phẩm cụ thể (nhũ tương thịt, sản phẩm mô phỏng thịt, bánh mì, đồ uống có bọt) để đánh giá chất lượng cảm quan và thời hạn bảo quản.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Hóa sinh học, Công nghệ Sau thu hoạch: Tham khảo cơ sở lý thuyết chuẩn xác về tính chất chức năng công nghệ của protein thực vật, quy trình bố trí thí nghiệm khảo sát tính chất lưu biến, tạo bọt, tạo gel, tạo nhũ và các phương pháp phân tích hóa sinh cổ điển (Lowry, Kjeldahl-Nessler, Phenol-Sulfuric, Soxhlet).
  • Cán bộ nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) thực phẩm: Tham khảo số liệu đối chiếu trực tiếp giữa đạm bèo tấm (DPC) với đạm đậu nành (SPC) và đạm whey (WPC) để lựa chọn tỷ lệ phối trộn, điều kiện $\text{pH}$ và hàm lượng muối thích hợp khi phát triển các hệ thực phẩm nhũ tương, thực phẩm xốp bọt hoặc các sản phẩm thịt chế biến.
  • Các nhà nghiên cứu về công nghệ sinh học và nguồn nguyên liệu mới: Cung cấp thông số vận hành thực tế cho công nghệ trích ly kết hợp màng membrane và sấy phun trong việc thu nhận protein từ thực vật thủy sinh sinh khối cao.

Câu hỏi thường gặp

1. Chế phẩm protein bèo tấm (DPC) có khả năng hấp thu dầu (OAC) như thế nào khi so sánh với SPC và WPC?

Theo số liệu thực nghiệm trong khóa luận, DPC có khả năng hấp thu dầu cao nhất trong cả 3 chế phẩm khảo sát, đạt giá trị $3,81\text{ g/g}$. Trong khi đó, Whey Protein Concentrate (WPC) có khả năng hấp thu dầu thấp nhất ($1,61\text{ g/g}$). Khả năng hấp thu dầu vượt trội của DPC được giải thích là do sự hiện diện phong phú của các axit amin không phân cực và sự biến tính mở mạch trong quá trình xử lý trích ly kiềm - sấy phun làm bộc lộ nhiều nhóm kỵ nước trên bề mặt phân tử, giúp tăng cường tương tác liên kết với chuỗi hydrocarbon của phân tử dầu.

2. Điểm đẳng điện ($pI$) ảnh hưởng như thế nào đến độ hòa tan và khả năng tạo nhũ của DPC?

Chế phẩm DPC có điểm đẳng điện tại $\text{pH } 4,0$. Tại điểm $pI = 4,0$, độ hòa tan của DPC giảm xuống mức thấp nhất ($22,67%$) và khả năng tạo nhũ cũng đạt giá trị cực tiểu. Khi chuyển dịch về môi trường axit mạnh ($\text{pH } 2$) hoặc môi trường kiềm ($\text{pH } 8, 10$), các phân tử protein tích điện cùng dấu làm tăng lực đẩy tĩnh điện và khả năng hydrat hóa, dẫn đến độ hòa tan tăng vọt (đạt cực đại tại $\text{pH } 10$), từ đó thúc đẩy các phân tử protein khuếch tán nhanh ra bề mặt phân chia pha dầu - nước, làm tăng khả năng tạo nhũ và đạt độ bền nhũ tối đa ở $\text{pH } 10$.

3. Nồng độ muối NaCl tác động như thế nào đến khả năng tạo gel nhiệt của 3 loại chế phẩm protein?

Khi nồng độ muối $\text{NaCl}$ tăng từ $0\text{ M}$ lên $1,0\text{ M}$, nồng độ protein tối thiểu cần thiết cho sự tạo gel (LGC) của cả 3 chế phẩm (SPC, WPC và DPC) đều có xu hướng giảm dần và đạt giá trị cực tiểu tại nồng độ muối $1,0\text{ M}$. Tại $1,0\text{ M NaCl}$, nồng độ protein tạo gel của SPC và WPC là $4%$, trong khi DPC cần đến $16%$ protein. Điều này cho thấy sự hiện diện của muối ở nồng độ cao hỗ trợ quá trình duỗi mạch và hình thành mạng lưới liên kết gel ở nồng độ cơ chất thấp hơn, tuy nhiên khả năng tạo gel tổng thể của DPC vẫn yếu hơn đáng kể so với SPC và WPC.

4. Quy trình công nghệ trích ly và tinh sạch protein từ bèo tấm trong khóa luận sử dụng các thông số kỹ thuật nào?

Quy trình sản xuất DPC $70%$ gồm các thông số cốt lõi:

  • Trích ly: Bột bèo tấm (kích thước $< 0,3\text{ mm}$) phối trộn dung dịch $\text{NaOH } 1%$ (tỷ lệ $10\text{ kg} : 20\text{ L}$), ủ nhiệt ở $50^\circ\text{C}$ trong $120\text{ phút}$ có cánh khuấy liên tục; bã được trích ly lần hai với $10\text{ L}$ nước cất ở $50^\circ\text{C}$ trong $120\text{ phút}$.
  • Kết tủa: Dịch trích ly được chỉnh về điểm đẳng điện $\text{pH } 4,0$, ủ tủa trong $75\text{ phút}$ rồi ly tâm thu tủa rắn.
  • Tinh sạch và sấy: Tủa được hòa tan lại thành dung dịch $5%$ ở $\text{pH } 9,0$, tinh sạch bằng màng lọc membrane đạt độ tinh sạch $70%$, chỉnh về $\text{pH } 7,0$ và sấy phun ở nhiệt độ $125^\circ\text{C}$.

5. Thành phần hóa học cơ bản của bột bèo tấm nguyên liệu trước khi trích ly gồm những gì?

Bột bèo tấm nguyên liệu thu nhận tại xã Nhật Tảo, huyện Tân Trụ sau khi làm sạch, phơi khô và nghiền rây qua mắt rây $0,3\text{ mm}$ có các thành phần hóa học chính gồm: $47,57%$ carbohydrate tổng số; $24,15%$ tro khoáng; $2,81%$ các chất khác và độ ẩm được khống chế trong khoảng $5–6%$.

Kết luận

Khóa luận đã trích ly và tinh sạch thành công chế phẩm protein concentrate từ bèo tấm (Lemna minor) đạt độ tinh khiết $70,82%$ bằng công nghệ kết hợp trích ly kiềm, kết tủa đẳng điện tại $\text{pH } 4,0$, lọc màng membrane và sấy phun. Nghiên cứu xác lập rõ ràng quy luật ảnh hưởng của pH ($2–10$) và nồng độ muối NaCl ($0–1,0\text{ M}$) đến 6 tính chất chức năng công nghệ của DPC. So với các loại đạm thương mại SPC và WPC, chế phẩm protein bèo tấm thể hiện ưu thế vượt trội về khả năng hấp thu dầu ($3,81\text{ g/g}$), khả năng tạo bọt ở $\text{pH } 10$ và độ bền hệ nhũ tương khi có mặt của muối, mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn lớn trong công nghệ chế biến thực phẩm dạng nhũ tương và thực phẩm xốp.