I. Giới thiệu về bromelain và phế phẩm dứa
Bromelain là một enzyme protease được chiết xuất từ phế phẩm dứa, bao gồm vỏ, lá, và chồi. Enzyme này có nhiều ứng dụng trong y học và công nghiệp thực phẩm. Phế phẩm dứa chiếm hơn 50% khối lượng quả dứa, là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất bromelain. Việc tận dụng phế phẩm dứa không chỉ giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra giá trị kinh tế cao. Luận văn này tập trung nghiên cứu quy trình sản xuất bromelain từ phế phẩm dứa, nhằm tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.
1.1. Bromelain và vai trò của nó
Bromelain là một enzyme thực vật có khả năng thủy phân protein, được ứng dụng rộng rãi trong y học để chống viêm, hỗ trợ tiêu hóa, và điều trị ung thư. Trong công nghiệp thực phẩm, bromelain được sử dụng để làm mềm thịt và cải thiện chất lượng sản phẩm. Việc sản xuất bromelain từ phế phẩm dứa là một hướng nghiên cứu tiềm năng, giúp tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có và giảm chi phí sản xuất.
1.2. Phế phẩm dứa và tiềm năng tái chế
Phế phẩm dứa bao gồm vỏ, lá, và chồi, chiếm hơn 50% khối lượng quả dứa. Đây là nguồn nguyên liệu giàu enzyme và chất dinh dưỡng, có thể tái chế để sản xuất bromelain. Việc tận dụng phế phẩm dứa không chỉ giúp giảm thiểu chất thải nông nghiệp mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế cao, góp phần phát triển bền vững.
II. Quy trình sản xuất bromelain từ phế phẩm dứa
Luận văn đề xuất một quy trình sản xuất bromelain từ phế phẩm dứa bao gồm các bước chính: trích ly enzyme, tinh sạch bằng kỹ thuật lọc màng, và sấy đông khô. Quy trình này được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly như nhiệt độ, pH, và thời gian được nghiên cứu kỹ lưỡng. Kỹ thuật lọc màng được sử dụng để tinh sạch enzyme, đảm bảo độ tinh khiết cao. Cuối cùng, sấy đông khô được áp dụng để tạo chế phẩm bromelain dạng bột, dễ bảo quản và sử dụng.
2.1. Trích ly enzyme từ phế phẩm dứa
Quá trình trích ly enzyme từ phế phẩm dứa được thực hiện với các điều kiện tối ưu: tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/2 (w/v), dung dịch đệm phosphate 1/15 M, pH 7.0, nhiệt độ 4°C, và thời gian 10 phút với sự hỗ trợ của siêu âm. Các yếu tố này được khảo sát kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất trích ly cao nhất.
2.2. Tinh sạch enzyme bằng kỹ thuật lọc màng
Kỹ thuật lọc màng được sử dụng để tinh sạch enzyme qua ba giai đoạn: lọc thô qua màng MF 1µm và 0.2µm, siêu lọc UF ~100 kDa, và lọc nano NF ~10 kDa. Quá trình này đạt hiệu suất 92.13% và độ tinh sạch 1.37 lần, đảm bảo chất lượng enzyme cao.
2.3. Sấy đông khô tạo chế phẩm bromelain
Sấy đông khô được áp dụng để tạo chế phẩm bromelain dạng bột. Sữa tách béo được chọn làm chất trợ sấy với nồng độ 10% và tỷ lệ chất trợ sấy/dịch tinh sạch là 1/4. Chế phẩm sau sấy được đánh giá về độ ổn định và hoạt tính enzyme, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn của bromelain
Bromelain có nhiều ứng dụng trong y học và công nghiệp thực phẩm. Trong y học, enzyme này được sử dụng để chống viêm, hỗ trợ tiêu hóa, và điều trị ung thư. Trong công nghiệp thực phẩm, bromelain được dùng để làm mềm thịt và cải thiện chất lượng sản phẩm. Việc sản xuất bromelain từ phế phẩm dứa không chỉ mang lại giá trị kinh tế cao mà còn góp phần bảo vệ môi trường, phát triển bền vững.
3.1. Ứng dụng trong y học
Bromelain được sử dụng rộng rãi trong y học để chống viêm, hỗ trợ tiêu hóa, và điều trị ung thư. Enzyme này có khả năng thủy phân protein, giúp giảm viêm và đẩy nhanh quá trình hồi phục vết thương. Ngoài ra, bromelain còn được nghiên cứu để điều trị các bệnh liên quan đến hệ tiêu hóa và ung thư.
3.2. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Trong công nghiệp thực phẩm, bromelain được sử dụng để làm mềm thịt và cải thiện chất lượng sản phẩm. Enzyme này có khả năng thủy phân protein trong thịt, giúp thịt mềm và ngon hơn. Ngoài ra, bromelain còn được dùng trong sản xuất bia và các sản phẩm từ sữa.
