Luận Văn Thạc Sĩ Công Nghệ Thực Phẩm: Sử Dụng Enzyme Hỗ Trợ Trích Ly Protein Từ Hạt Chôm Chôm

Luận văn thạc sĩ công nghệ thực phẩm nghiên cứu ứng dụng enzyme hỗ trợ trích ly protein từ hạt chôm chôm, mở ra tiềm năng trong ngành thực phẩm.

• Tác giả: Hoàng Ngọc Tú
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Thực phẩm và đồ uống
• Đề tài: Sử dụng chế phẩm enzyme để hỗ trợ quá trình trích ly protein từ hạt chôm chôm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc ứng dụng enzyme để trích ly protein từ hạt chôm chôm, một phụ phẩm nông nghiệp chưa được khai thác hiệu quả. Nghiên cứu nhằm tận dụng nguồn protein từ hạt chôm chôm, đồng thời giảm thiểu lượng phụ phẩm trong ngành công nghiệp thực phẩm. Phương pháp trích ly truyền thống thường tốn nhiều thời gian và hiệu suất thấp, do đó, việc sử dụng enzyme trích ly như Viscozyme L được đề xuất để nâng cao hiệu suất và chất lượng protein thu được.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu này nhằm xác định tỉ lệ các nhóm protein trong hạt chôm chôm, khảo sát quá trình trích ly albumin với sự hỗ trợ của enzyme Viscozyme L, xây dựng mô hình động học cho quá trình trích ly, và so sánh tính chất chức năng của albumin từ hạt chôm chôm với các chế phẩm protein thương mại.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong trích ly protein từ hạt chôm chôm không chỉ mang lại giá trị kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách tận dụng phụ phẩm nông nghiệp. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc sản xuất thực phẩm chức năng và các sản phẩm giàu protein từ nguồn nguyên liệu bền vững.

II. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hạt chôm chôm làm nguyên liệu chính, cùng với chế phẩm enzyme Viscozyme L để hỗ trợ quá trình trích ly protein. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm chuẩn bị nguyên liệu, thí nghiệm trích ly, phân tích thành phần protein, và xử lý số liệu. Quy trình trích ly được thực hiện với các điều kiện tối ưu về nồng độ enzyme, thời gian xử lý, và tỉ lệ nguyên liệu/dung môi.

2.1. Chuẩn bị nguyên liệu

Hạt chôm chôm được thu thập, làm sạch, và tách béo trước khi tiến hành trích ly protein. Quá trình tách béo giúp loại bỏ lipid, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trích ly protein từ phần bã còn lại.

2.2. Phương pháp trích ly

Quy trình trích ly protein được thực hiện với sự hỗ trợ của enzyme Viscozyme L. Các yếu tố như nồng độ enzyme, thời gian xử lý, và pH được điều chỉnh để đạt hiệu suất trích ly tối ưu. Kết quả được phân tích bằng các phương pháp hóa học và điện di SDS-PAGE.

III. Kết quả và bàn luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy protein từ hạt chôm chôm chủ yếu là albumin, chiếm 46.37% tổng lượng protein. Việc sử dụng enzyme Viscozyme L giúp tăng hiệu suất trích ly albumin lên 14% so với phương pháp truyền thống. Phân tích protein bằng điện di SDS-PAGE cho thấy sự đa dạng về khối lượng phân tử của các phân đoạn protein, trong đó phân đoạn 15 kDa chiếm tỉ lệ cao nhất.

3.1. Hiệu suất trích ly

Hiệu suất trích ly albumin đạt cao nhất khi sử dụng nồng độ enzyme 5 FBG/g nguyên liệu và thời gian xử lý 90 phút. Mô hình động học bậc nhất được áp dụng để mô tả quá trình trích ly, với hằng số tốc độ tăng gấp đôi so với mẫu đối chứng.

3.2. Tính chất chức năng

Chế phẩm albumin từ hạt chôm chôm có khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tốt hơn so với albumin lòng trắng trứng và soy protein. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng của protein từ hạt chôm chôm trong công nghiệp thực phẩm.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng enzyme trong trích ly protein từ hạt chôm chôm, mở ra hướng đi mới trong việc tận dụng phụ phẩm nông nghiệp. Chất lượng protein thu được từ hạt chôm chôm tương đương với các nguồn protein thương mại, đồng thời có tính chất chức năng vượt trội. Nghiên cứu này góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thực phẩm.

4.1. Kết luận

Việc sử dụng enzyme Viscozyme L giúp tăng hiệu suất trích ly albumin từ hạt chôm chôm, đồng thời bảo toàn tính chất chức năng của protein. Nghiên cứu này đã thành công trong việc tạo ra chế phẩm protein có giá trị từ nguồn nguyên liệu bền vững.

4.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình trích ly và mở rộng ứng dụng của protein từ hạt chôm chôm trong các sản phẩm thực phẩm chức năng và công nghiệp thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- HOÀNG NGỌC TÚ SỬ DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME ĐỂ HỖ TRỢ QUÁ TRÌNH TRÍCH LY PROTEIN TỪ HẠT CHÔM CHÔM (Nephelium lappaceum L.) Chuyên ngành: Thực phẩm và đồ uống Mã số: 12110219 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2014 CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Cán bộ chấm nhận xét 1:. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2:.

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.

HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Hoàng Ngọc Tú MSHV: 12110219 Ngày sinh: 22/08/1985 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: CN Thực Phẩm & Đồ Uống Mã số: 605402 I. Tên đề tài SỬ DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME ĐỂ HỖ TRỢ QUÁ TRÌNH TRÍCH LY PROTEIN TỪ HẠT CHÔM CHÔM II. Nhiệm vụ và nội dung - Xác định tỉ lệ các nhóm protein trong hạt chôm chôm (theo dung môi hòa tan). - Khảo sát quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm đã tách béo có hỗ trợ của chế phẩm enzyme Viscozyme L.

- Xây dựng mô hình động học cho quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm. - So sánh tính chất chức năng của chế phẩm albumin trong hạt chôm chôm với các chế phẩm protein thƣơng mại. Ngày giao nhiệm vụ 10/02/2014 IV. Ngày hoàn thành nhiệm vụ 21/07/2014 V.

Cán bộ hƣớng dẫn PGS. Lê Văn Việt Mẫn Tp. Hồ Chí Minh, ngày …… tháng…… năm 2014 Cán bộ hƣớng dẫn Chủ nhiệm bộ môn Trƣởng khoa Kỹ Thuật Hóa Học LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn, ngƣời đã định hƣớng và tận tình giúp đỡ em về chuyên môn trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Kế đến, con xin cảm ơn gia đình đã hỗ trợ và động viên trong suốt quá trình học tập tại trƣờng Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.

Ngoài ra, em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến tập thể quý thầy cô bộ môn Công nghệ thực phẩm, những ngƣời đã dẫn dắt, chỉ dạy và tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn. Cuôi cùng, tôi xin cảm ơn bạn bè đã quan tâm, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại trƣờng cũng nhƣ hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Hồ Chí Minh, ngày …… tháng…… năm 2014 Sinh viên thực hiện Hoàng Ngọc Tú i TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong thành phần protein của hạt chôm chôm, chiếm tỉ lệ cao nhất là albumin (46.37%), tiếp theo là globulin (26. Khi sử dụng chế phẩm enzyme Viscozyme L (cellulase và hemicellulase) thì hiệu suất trích ly albumin tăng 14% so với mẫu đối chứng.

Nồng độ và thời gian thích hợp để xử lý enzyme lần lƣợt là 5FBG/g nguyên liệu và 90 phút. Quá trình trích ly albumin từ bột hạt chôm chôm tuân theo mô hình động học bậc nhất. Nồng độ protein cực đại của mẫu có và không có xử lý enzyme là tƣơng đƣơng nhau. Hằng số tốc độ trích ly albumin của mẫu đƣợc xử lý bởi enzyme là 0.phút-1, tăng gấp 2 lần so với mẫu đối chứng.

Kết quả điện di trên SDS – PAGE cho thấy nhóm albumin hạt chôm chôm có chứa nhiều phân đoạn protein với khối lƣợng phân tử khác nhau, trong đó chiếm tỉ lệ cao hơn cả là phân đoạn 15 kDa. Việc xử lý enzyme trong quá trình trích ly albumin không thay đổi tính chất chức năng của chế phẩm albumin concentrate. Khả năng tạo bọt và độ bền nhũ của chế phẩm albumin hạt chôm chôm là tốt hơn so với các chế phẩm albumin lòng trắng trứng và soy protein. ii ABSTRACT In this study, protein profile of rambutan seed was analyzed.

Albumin was the predominant protein fraction (46.37%) followed by globulin (26. When Viscozyme L preparation (cellulase and hemicellulase) was used in albumin extraction from defatted rambutan seed, the albumin yield increased 14% compared with that in the sample control. The appropriate enzyme concentration and biocatalytic time were 5 FBG/g flour and 90 min, respectively. Albumin extraction from defatted rambutan seed flour was perfectly described by the first kinetic model.

The maximal protein concentration of the enzyme – assisted extraction and the conventional extraction was similar. However the extraction rate constant in the enzyme – assisted extraction reached 0.minute- 1 , which was 2 times higher than that in the conventional extraction. SDS – PAGE analysis showed that the rambutan seed albumin consisted of many protein bands with different molecular weights. The predominant fraction was 15kDa protein.

The enzyme – assisted extraction did not affect the functional properties of rambutan seed albumin concentrate. Foaming capacity and emulsion stability of rambutan seed albumin concentrate were better than egg white albumin and soy protein concentrate. iii LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo yêu cầu. Tác giả luận án Hoàng Ngọc Tú iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. iii LỜI CAM ĐOAN. iv DANH MỤC BẢNG.

vii DANH MỤC HÌNH. viii Chƣơng 1. Nguyên liệu hạt chôm chôm. Giới thiệu về hạt chôm chôm.

Thành phần protein trong hạt chôm chôm. Trích ly protein có hỗ trợ của chế phẩm enzyme. Trích ly protein. Chế phẩm enzyme hỗ trợ quá trình trích ly protein từ thực vật.

Ứng dụng chế phẩm enzyme để trích ly protein từ thực vật. Điểm mới của đề tài. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nguyên vật liệu.

Hạt chôm chôm. Chế phẩm enzyme Viscozyme L. Nội dung nghiên cứu. Chuẩn bị nguyên liệu.

Nội dung thí nghiệm. Phƣơng pháp phân tích. Công thức tính toán. Phƣơng pháp xử lý số liệu.

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. Xác định thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu hạt chôm chôm. Xác định tỉ lệ các nhóm protein trong hạt chôm chôm. Khảo sát quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm đã tách béo có hỗ trợ của chế phẩm enzyme Viscozyme L .1 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme.

Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme. Xây dựng mô hình động học cho quá trình trích ly albumin của mẫu có xử lý enzyme và mẫu đối chứng. Thu nhận chế phẩm albumin từ quá trình trích ly có và không có sử dụng enzyme. Xác định phân tử lƣợng của nhóm albumin hạt chôm chôm.

So sánh tính chất chức năng của chế phẩm albumin hạt chôm chôm với albumin lòng trắng trứng và soy protein concentrate. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 72 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thành phần hóa học cơ bản của hạt chôm chôm .2: Thành phần acid béo trong dầu hạt chôm chôm .3: Thành phần khoáng trong hạt chôm chôm .1: Thành phần hóa học cơ bản (% w/w) của bột hạt chôm chôm tách béo .2: Tỉ lệ các nhóm protein trong hạt chôm chôm .3: Các giá trị C∞, k , h và R2 của quá trình trích ly albumin .4: Tính chất chức năng của albumin hạt chôm chôm, albumin lòng trắng trứng và soy protein concentrate .5: Thành phần acid amin và tỉ lệ các acid amin thiết yếu của albumin hạt chôm chôm, albumin lòng trắng trứng và soy protein concentrate .6: Hàm lƣợng các acid amin chứa gốc ƣa nƣớc và kỵ nƣớc của albumin hạt chôm chôm, albumin lòng trắng trứng và soy protein concentrate.

51 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Quả và hạt chôm chôm .2: Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase .1 : Sơ đồ nội dung nghiên cứu .2: Sơ đồ thu nhận bột hạt chôm chôm tách béo .3: Qui trình trích ly để thu nhận các nhóm protein từ bột hạt chôm chôm tách béo.4: Qui trình thu nhận dịch trích albumin.5: Qui trình thu nhận chế phẩm albumin concentrate từ hạt chôm chôm.1: Bột hạt chôm chôm sau khi tách béo .2: Hiệu suất trích ly các phân đoạn protein trong hạt chôm chôm .3: Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất trích ly albumin .4: Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất trích ly albumin .5: Hình chụp cấu trúc hạt nguyên liệu (bột hạt chôm chôm đã tách béo) khi kết thúc quá trình trích ly với độ phóng đại x 1000 lần.6: Giản đồ phân bố kích thƣớc hạt nguyên liệu khi quá trình trích ly kết thúc 44 Hình 4.7: Sự thay đổi của nồng độ albumin trong dịch trích theo thời gian trích ly.8: Kết quả điện di dịch trích albumin từ hạt chôm chôm đã tách béo .9: Chế phẩm albumin từ hạt chôm chôm sau quá trình sấy thăng hoa. 48 viii Chƣơng 1. GIỚI THIỆU Chôm chôm là loại cây ăn quả đƣợc trồng rộng rãi ở các nƣớc Đông Nam Á. Ở nƣớc ta, cây chôm chôm đƣợc trồng chủ yếu ở các tỉnh miền Nam Trung bộ với sản lƣợng xấp xỉ 100.

Loại quả này thƣờng đƣợc tiêu thụ tƣơi hoặc chế biến dƣới dạng đồ hộp quả ngâm nƣớc đƣờng. Hạt chôm chôm đƣợc tách từ quả trong quá trình chế biến và chúng đƣợc xem là phụ phẩm của ngành công nghiệp sản xuất đồ hộp quả. Hiện nay, nguồn phụ phẩm này chỉ đƣợc xử lý làm phân bón, thức ăn gia súc và chƣa đƣợc sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Do đó, việc nghiên cứu sử dụng nguồn phụ phẩm này để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị gia tăng sẽ có tính cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn cao.

Nhiều nghiên cứu cho thấy hạt chôm chôm có ba thành phần chính là lipid (38. Với hàm lƣợng béo cao, hạt chôm chôm đã trở thành đề tài nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới (Augustin và Chua, 1988; Sirisompong và cộng sự, 2011; Harahap và cộng sự, 2012). Nguồn dầu béo này có thể sử dụng đƣợc trong ngành công nghiệp thực phẩm do giàu các acid béo không no. Ngoài thành phần béo, hạt chôm chôm cũng có protein với tỉ lệ tƣơng đối cao.