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

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• 1. Chương 1: Nguyên liệu hạt chôm chôm
• 1.1. Giới thiệu về hạt chôm chôm
• 1.2. Thành phần protein trong hạt chôm chôm
• 1.3. Trích ly protein có hỗ trợ của chế phẩm enzyme
• 1.3.1. Trích ly protein
• 1.3.2. Chế phẩm enzyme hỗ trợ quá trình trích ly protein từ thực vật
• 1.3.3. Ứng dụng chế phẩm enzyme để trích ly protein từ thực vật
• 1.4. Điểm mới của đề tài
• 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu
• 2.1.1. Hạt chôm chôm
• 2.1.2. Chế phẩm enzyme Viscozyme L
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu
• 2.2.2. Nội dung thí nghiệm
• 2.3. Phương pháp phân tích
• 2.4. Công thức tính toán
• 2.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Xác định thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu hạt chôm chôm
• 3.2. Xác định tỉ lệ các nhóm protein trong hạt chôm chôm
• 3.3. Khảo sát quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm đã tách béo có hỗ trợ của chế phẩm enzyme Viscozyme L
• 3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
• 3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme
• 3.4. Xây dựng mô hình động học cho quá trình trích ly albumin của mẫu có xử lý enzyme và mẫu đối chứng
• 3.5. Thu nhận chế phẩm albumin từ quá trình trích ly có và không có sử dụng enzyme
• 3.6. Xác định phân tử lượng của nhóm albumin hạt chôm chôm
• 3.7. So sánh tính chất chức năng của chế phẩm albumin hạt chôm chôm với albumin lòng trắng trứng và soy protein concentrate
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

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.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là quốc gia có sản lượng chôm chôm hàng năm xấp xỉ 100.000 tấn, tập trung chủ yếu tại các tỉnh Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ. Trong ngành công nghiệp sản xuất quả đóng hộp xuất khẩu, hạt chôm chôm chiếm khoảng 4% đến 9% khối lượng quả tươi và thường bị loại bỏ như một nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp. Lượng phụ phẩm khổng lồ này hiện nay chủ yếu được xử lý làm phân bón hoặc thức ăn gia súc, gây lãng phí tài nguyên và tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường. Phân tích hóa sinh cho thấy hạt chôm chôm chứa khoảng 38,9% lipid và từ 10,7% đến 12,1% protein thô giàu các acid amin thiết yếu theo chuẩn dinh dưỡng của FAO/WHO.

Đề tài tập trung giải quyết bài toán trích ly và thu nhận protein có giá trị gia tăng cao từ bã hạt chôm chôm giống Long Khánh đã tách béo. Mục tiêu trọng tâm là khảo sát tỷ lệ các phân đoạn protein theo độ hòa tan, tối ưu hóa quá trình trích ly phân đoạn albumin nhờ tác nhân xúc tác sinh học Viscozyme L, xây dựng mô hình động học quá trình và đánh giá các tính chất chức năng của chế phẩm albumin concentrate thu được.

Nghiên cứu được thực hiện tại hệ thống phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm thuộc Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh từ tháng 02/2014 đến tháng 07/2014. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi nâng cao hiệu suất thu hồi albumin thêm 14,0% so với phương pháp truyền thống, mở ra hướng đi bền vững cho chuỗi kinh tế tuần hoàn trong ngành chế biến rau quả nhiệt đới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết phân loại protein thực vật theo độ hòa tan của Thomas Osborne, chia protein hạt chôm chôm thành 4 phân đoạn chính: albumin hòa tan trong nước cất, globulin hòa tan trong dung dịch muối loãng NaCl 5,0%, glutelin hòa tan trong môi trường kiềm loãng NaOH 0,02M và prolamin hòa tan trong dung dịch cồn ethanol 70,0%.

Cơ sở sinh hóa của việc xử lý enzyme dựa trên cơ chế tác động của phức hệ carbohydrase thương mại Viscozyme L gồm cellulase và hemicellulase. Cellulase phá vỡ các liên kết beta-1,4-D-glycoside trong chuỗi polymer glucose mạch thẳng, trong khi xylanase thuộc nhóm hemicellulase cắt đứt các liên kết trong mạng lưới arabinoxylan và glucomannan của vách tế bào. Quá trình thủy phân này làm mềm và phá vỡ cấu trúc mạng lưới polysaccharide vững chắc, tạo điều kiện cho dung môi khuếch tán sâu vào gian bào để giải phóng các thể protein ra ngoài.

Mô hình động học bậc nhất của Aguilera được thiết lập nhằm lượng hóa các thông số: nồng độ protein bão hòa cực đại, tốc độ trích ly ban đầu và hằng số tốc độ trích ly theo thời gian. Các khái niệm cốt lõi bao gồm điểm đẳng điện của albumin tại mức pH 4,2, hoạt độ sinh học FBG của enzyme và hiệu suất trích ly tương đối.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ hạt chôm chôm giống Long Khánh cung cấp bởi Công ty TNHH Gia Kiệm (Đồng Nai). Cỡ mẫu nghiên cứu sử dụng là 100g bột hạt chôm chôm khô đã qua quy trình tách béo bằng dung môi petroleum ether ở 40°C đến 45°C trong 36 giờ, đưa hàm lượng béo dư về dưới mức 2,0%, độ ẩm hạt dưới 5,0% và kích thước hạt rây đồng nhất dưới 200 µm.

Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện và đồng nhất tuyệt đối cho các lô thí nghiệm. Hàm lượng protein thô được xác định chính xác theo phương pháp Kjeldahl chuẩn hóa quốc tế AOAC 984.13 với hệ số chuyển đổi 6,25. Hàm lượng chất béo xác định bằng phương pháp Soxhlet theo AOAC 960.39. Phân bố trọng lượng phân tử protein được phân tích bằng phương pháp điện di trên gel polyacrylamide chứa sodium dodecyl sulfate (SDS-PAGE). Vi cấu trúc bề mặt hạt bột trước và sau trích ly được chụp hiển vi điện tử quét SEM ở độ phóng đại 1.000 lần, kết hợp phương pháp nhiễu xạ laser đo kích thước hạt.

Lý do lựa chọn phương pháp Kjeldahl và SDS-PAGE là nhằm đảm bảo độ lặp lại cao và khả năng đối chiếu dữ liệu chuẩn xác với các nghiên cứu quốc tế. Toàn bộ thí nghiệm được bố trí lặp lại 3 lần, xử lý thống kê phân tích phương sai ANOVA bằng phần mềm Statgraphics Centurion phiên bản 15.0 và xử lý mô hình hóa động học trên môi trường R phiên bản 3.0 với độ tin cậy trên 95% (P < 0,05). Toàn bộ timeline nghiên cứu thực nghiệm diễn ra trong 5 tháng liên tục.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, phân tích thành phần hóa học cho thấy albumin là phân đoạn protein chiếm tỷ lệ cao nhất trong hạt chôm chôm với 46,37% tổng lượng protein (tương ứng hiệu suất trích ly đạt 44,26%), kế tiếp là globulin chiếm 26,30% (hiệu suất trích ly đạt 25,10%), còn lại là glutelin và prolamin chiếm tỷ lệ nhỏ. Tổng hiệu suất trích ly 4 phân đoạn đạt 95,45%, chỉ còn khoảng 4,55% lượng protein không hòa tan trong các hệ dung môi thử nghiệm.

Thứ hai, việc bổ sung chế phẩm enzyme Viscozyme L làm gia tăng đáng kể hiệu suất trích ly albumin. Tại điều kiện tối ưu với nồng độ enzyme 5 FBG/g nguyên liệu, thời gian xử lý 90 phút ở nhiệt độ 45°C và pH 5,5, hiệu suất trích ly albumin đạt mức cao nhất, tăng 14,0% so với mẫu đối chứng không xử lý enzyme. Khi tiếp tục tăng nồng độ enzyme lên 6 FBG/g, hiệu suất trích ly không tăng thêm do hiện tượng bão hòa cơ chất.

Thứ ba, dữ liệu động học trích ly mô tả hoàn hảo theo mô hình bậc nhất với hệ số tương quan R2 đạt trên 0,98. Hằng số tốc độ trích ly của mẫu xử lý enzyme đạt mức xấp xỉ 0,04 phút⁻¹, tăng gấp 2,0 lần so với mẫu đối chứng truyền thống (khoảng 0,02 phút⁻¹), trong khi nồng độ protein hòa tan cực đại đạt tương đương nhau.

Thứ tư, kết quả điện di SDS-PAGE khẳng định nhóm albumin hạt chôm chôm gồm nhiều phân đoạn protein, trong đó dải phân tử lượng chiếm ưu thế tuyệt đối là 15 kDa. Quá trình xử lý enzyme hỗ trợ hoàn toàn không làm biến đổi dải phân tử lượng và không làm suy giảm các tính chất chức năng của chế phẩm albumin concentrate.

Thảo luận kết quả

Thành phần vách tế bào bột hạt chôm chôm tách béo chứa 2,33% cellulose và 2,15% pectin. Các chuỗi polysaccharide này đan bện chặt chẽ tạo thành rào cản vật lý ngăn cản sự hòa tan của protein. Dưới sự xúc tác đồng thời của cellulase và xylanase trong Viscozyme L, mạng lưới thành tế bào bị thủy phân có chọn lọc, mở rộng các lỗ xốp gian bào. Dữ liệu này được chứng minh trực quan qua hình thái vi cấu trúc SEM và biểu đồ phân bố kích thước hạt, cho thấy sự suy giảm rõ rệt của các hạt kích thước lớn sau quá trình xử lý sinh học.

So với các nguồn nguyên liệu thực vật khác, tỷ lệ albumin trong hạt chôm chôm (46,37%) cao vượt trội so với cám gạo (4,62%) hay hạt đậu nành (10,0%), mở ra tiềm năng lớn để sản xuất các dòng đạm hòa tan cao cấp. Mức tăng hiệu suất 14,0% khi có enzyme hỗ trợ hoàn toàn tương đồng với các công bố khoa học trên cám yến mạch (tăng hiệu suất từ 14,8% lên 56,2%) và bã đậu nành tách béo (tăng từ 33,5% lên 56,27%).

Khi đánh giá tính chất công nghệ, chế phẩm albumin concentrate từ hạt chôm chôm thể hiện khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tương cao hơn đáng kể so với albumin lòng trắng trứng và protein đậu nành thương mại (soy protein concentrate). Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm đã được trực quan hóa thông qua bảng so sánh chỉ tiêu chức năng và các đồ thị động học nồng độ protein theo thời gian.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình công nghệ thu nhận bột hạt chôm chôm tách béo quy mô bán công nghiệp. Các nhà máy chế biến đồ hộp trái cây cần phối hợp với các viện nghiên cứu để đầu tư hệ thống thu gom hạt tươi, thiết bị bóc vỏ cơ học và hệ thống trích ly béo tuần hoàn bằng dung môi an toàn, đảm bảo kiểm soát độ ẩm bột dưới 5,0% và tỷ lệ lipid dư dưới 2,0% trong vòng 6 đến 12 tháng tới.

Thứ hai, ứng dụng chế phẩm enzyme Viscozyme L ở quy mô sản xuất thực tế với nồng độ kiểm soát nghiêm ngặt 5 FBG/g nguyên liệu trong thời gian 90 phút ở 45°C. Doanh nghiệp cần nghiên cứu áp dụng công nghệ cố định enzyme hoặc màng siêu lọc để thu hồi và tái sử dụng chế phẩm sinh học, nhằm mục tiêu cắt giảm từ 15% đến 20% chi phí nguyên liệu enzyme trong lộ trình 18 tháng.

Thứ ba, phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng và phụ gia tạo nhũ cao cấp từ albumin hạt chôm chôm. Bộ phận R&D của các doanh nghiệp thực phẩm nên tiến hành thử nghiệm ứng dụng chế phẩm albumin concentrate (đặc tính phân tử lượng 15 kDa) vào các công thức sản xuất sốt mayonnaise, bánh nướng và đồ uống dinh dưỡng, hướng đến mục tiêu thay thế từ 10% đến 30% lượng lòng trắng trứng và đạm đậu nành nhập khẩu giai đoạn 2024 - 2026.

Thứ tư, hoàn thiện cơ chế chính sách và tiêu chuẩn chất lượng quốc gia cho nguồn protein tái chế từ phụ phẩm nông nghiệp. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cùng Bộ Khoa học và Công nghệ cần ban hành khung pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật về an toàn thực phẩm đối với protein chiết xuất từ hạt trái cây nhiệt đới, phấn đấu nâng tỷ lệ tận dụng phụ phẩm ngành chế biến quả tươi lên mức 50% vào năm 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Hóa sinh và Công nghệ Sinh học: Tài liệu cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về kỹ thuật trích ly hỗ trợ enzyme, mô hình hóa động học bậc nhất theo phương trình Aguilera và quy trình phân tích điện di protein SDS-PAGE.

Các doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu trái cây đóng hộp: Nắm bắt giải pháp công nghệ tuần hoàn để xử lý triệt để hàng nghìn tấn phụ phẩm hạt chôm chôm mỗi mùa vụ, biến rác thải công nghiệp thành nguồn thu nhập bổ sung có giá trị thương mại cao.

Các kỹ sư công nghệ và chuyên viên R&D tại các công ty sản xuất phụ gia, thực phẩm dinh dưỡng: Khai thác kho dữ liệu thực nghiệm về khả năng tạo bọt, độ bền nhũ và hàm lượng lysine cao (5,1 g/100g protein) của albumin hạt chôm chôm nhằm đa dạng hóa nguồn đạm thực vật thay thế đạm động vật.

Các nhà quản lý nông nghiệp, môi trường và hoạch định chính sách phát triển bền vững: Tham khảo mô hình ứng dụng công nghệ sinh học xanh không phát thải chất độc hại để xây dựng các đề án kinh tế tuần hoàn và phát triển chuỗi giá trị nông nghiệp không chất thải.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao hạt chôm chôm được đánh giá là nguồn nguyên liệu tiềm năng để trích ly protein?

Hạt chôm chôm chiếm từ 4% đến 9% khối lượng quả tươi, là phụ phẩm dồi dào của ngành đồ hộp. Bột hạt sau khi tách béo chứa khoảng 10,73% protein tổng số, trong đó albumin hòa tan chiếm tỷ lệ cao nhất lên đến 46,37%, chứa đầy đủ các acid amin thiết yếu theo tiêu chuẩn dinh dưỡng FAO/WHO với hàm lượng lysine vượt trội đạt 5,1 g/100g protein.

Cơ chế hỗ trợ của chế phẩm enzyme Viscozyme L trong quá trình trích ly protein là gì?

Viscozyme L chứa phức hệ enzyme cellulase và hemicellulase giúp thủy phân lớp vỏ tế bào chứa 2,33% cellulose và 2,15% pectin. Việc cắt đứt các liên kết polysaccharide làm mềm vách tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho nước khuếch tán vào bên trong để hòa tan và giải phóng protein ra dung dịch, giúp tăng hằng số tốc độ trích ly lên gấp 2,0 lần.

Các thông số công nghệ tối ưu cho quá trình trích ly albumin hạt chôm chôm là bao nhiêu?

Thông số công nghệ tối ưu được xác lập gồm: nồng độ chế phẩm enzyme Viscozyme L là 5 FBG/g bột nguyên liệu, thời gian xử lý enzyme 90 phút, nhiệt độ trích ly 45°C, pH dung dịch duy trì ở mức 5,5 và tỷ lệ bột trên dung môi nước cất là 1:10 (w/v). Điều kiện ôn hòa này giúp hiệu suất trích ly tăng thêm 14,0%.

Chế phẩm albumin hạt chôm chôm có những ưu điểm chức năng nổi bật nào?

Kết quả thực nghiệm khẳng định chế phẩm albumin concentrate hạt chôm chôm có khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tương vượt trội hơn so với albumin lòng trắng trứng và đạm đậu nành concentrate thương mại. Dải phân tử lượng tập trung ở 15 kDa giúp chế phẩm có độ hòa tan tốt và hoạt tính bề mặt xuất sắc.

Việc xử lý bằng enzyme có làm biến tính hoặc phân cắt chuỗi polypeptide của protein không?

Phân tích điện di SDS-PAGE chứng minh enzyme carbohydrase chỉ tác động phân giải mạng lưới polysaccharide thành tế bào mà không phá vỡ cấu trúc chuỗi polypeptide của protein. Nhờ đó, chế phẩm albumin concentrate giữ nguyên được độ tinh sạch, phân tử lượng đặc trưng và toàn bộ các tính chất hóa lý tự nhiên.

Kết luận

• Xác định thành công cấu trúc protein hạt chôm chôm với phân đoạn albumin chiếm tỷ lệ cao nhất đạt 46,37% và tổng hiệu suất trích ly đạt 95,45%.
• Tối ưu hóa chế độ trích ly có enzyme hỗ trợ với Viscozyme L (5 FBG/g, 90 phút, 45°C, pH 5,5), nâng cao hiệu suất thu hồi albumin thêm 14,0% so với đối chứng.
• Thiết lập thành công mô hình động học bậc nhất với hệ số R2 trên 0,98, chứng minh tốc độ trích ly tăng gấp 2,0 lần nhờ tác động phá vỡ vách tế bào của enzyme.
• Xác định dải phân tử lượng chủ đạo của albumin hạt chôm chôm là 15 kDa và kiểm chứng các tính chất tạo bọt, tạo nhũ vượt trội hơn protein đậu nành thương phẩm.
• Đóng góp giải pháp khoa học mang tính đột phá nhằm nâng cao chuỗi giá trị kinh tế cho phụ phẩm cây ăn trái nhiệt đới tại Việt Nam.

Lộ trình tiếp theo cần tập trung thử nghiệm sản xuất chế phẩm albumin concentrate trên hệ thống thiết bị quy mô pilot trong thời gian từ 12 đến 24 tháng tới. Các doanh nghiệp chế biến thực phẩm và cơ sở nghiên cứu hãy chủ động hợp tác chuyển giao công nghệ sinh học này để tiên phong thương mại hóa dòng protein thực vật xanh, gia tăng giá trị kinh tế bền vững cho ngành nông sản nước nhà.

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.