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

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm hỗ trợ trích ly protein từ hạt chôm chôm, mở ra hướng phát triển công nghệ thực phẩm hiệu quả.

• Tác giả: Cổ Thị Xuân Mai
• 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 sóng siêu âm để hỗ trợ quá trình trích ly protein từ hạt chôm chôm (Nephelium lappaceum L.)
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Protein từ hạt chôm chôm
• 1.2. Thành phần hóa học của hạt chôm chôm
• 1.3. Thành phần protein của hạt chôm chôm
• 1.4. Kỹ thuật sóng siêu âm và ứng dụng trong quá trình trích ly protein
• 1.4.1. Khái niệm về sóng siêu âm
• 1.4.2. Phân loại sóng siêu âm
• 1.4.3. Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong quá trình trích ly
• 1.4.4. Ứng dụng của sóng siêu âm trong quá trình trích ly protein
• 1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein bằng sóng siêu âm
• 1.5. Tính mới của đề tài
• 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hạt chôm chôm
• 2.2. Thiết bị thí nghiệm
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Chuẩn bị nguyên liệu
• 2.5. Nội dung nghiên cứu
• 2.6. Thu nhận chế phẩm albumin từ quá trình trích ly có và không có sử dụng sóng siêu âm
• 2.7. Các phương pháp phân tích
• 2.8. Công thức tính toán
• 2.9. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Khảo sát nguyên liệu hạt chôm chôm
• 3.2. Xác định thành phần acid amin của các nhóm protein có trong hạt chôm chôm
• 3.3. Xác định điểm đẳng điện và tính chất chức năng của các nhóm protein
• 3.4. Nghiên cứu quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm đã tách béo có sóng siêu âm hỗ trợ
• 3.4.1. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hiệu suất trích ly albumin trong hạt chôm chôm
• 3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất trích ly albumin trong hạt chôm chôm
• 3.4.3. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly albumin trong hạt chôm chôm
• 3.4.4. Xây dựng mô hình động học cho quá trình trích ly protein của mẫu không có tác động của sóng siêu âm và mẫu có tác động của sóng siêu âm
• 3.5. So sánh tính chất chức năng của chế phẩm albumin từ quá trình trích ly có và không có sử dụng sóng siêu âm với các chế phẩm thương mại
• 3.6. Xác định phân tử lượng của phân đoạn albumin trong hạt chôm chôm
• 3.7. So sánh tính chất chức năng của chế phẩm albumin từ hạt chôm chôm với chế phẩm albumin lòng trắng trứng và protein đậu nành concentrate (SPC)
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Luận Văn Thạc Sĩ

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc ứng dụng sóng siêu âm để hỗ trợ quá trình trích ly protein từ hạt chôm chôm. Nghiên cứu được thực hiện bởi Cổ Thị Xuân Mai tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn. Mục tiêu chính của luận văn là khảo sát quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm có sự hỗ trợ của sóng siêu âm, xây dựng mô hình động học, và đánh giá các tính chất chức năng của protein thu được.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu nhằm khảo sát nguyên liệu bột hạt chôm chôm đã tách béo, nghiên cứu quá trình trích ly albumin có sự hỗ trợ của sóng siêu âm, xây dựng mô hình động học, và so sánh tính chất chức năng của protein thu được với các chế phẩm thương mại.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp thực nghiệm để trích ly protein từ hạt chôm chôm, kết hợp với sóng siêu âm để tối ưu hóa hiệu suất. Các yếu tố như công suất siêu âm, thời gian siêu âm, và thời gian trích ly được khảo sát để đánh giá ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly.

II. Sóng Siêu Âm và Ứng Dụng

Sóng siêu âm là một kỹ thuật hiện đại được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm, đặc biệt là trong quá trình trích ly protein. Sóng siêu âm giúp tăng hiệu suất trích ly nhờ hiện tượng xâm thực khí, tạo ra các bong bóng khí làm phá vỡ cấu trúc tế bào, giúp giải phóng protein dễ dàng hơn.

2.1. Cơ chế tác động

Sóng siêu âm tạo ra các bong bóng khí trong môi trường lỏng, gây ra hiện tượng xâm thực khí. Khi các bong bóng này vỡ, chúng tạo ra áp lực và nhiệt độ cao, làm phá vỡ cấu trúc tế bào và giải phóng protein.

2.2. Ứng dụng trong trích ly protein

Sóng siêu âm được sử dụng để trích ly protein từ các nguồn thực vật như hạt chôm chôm, giúp rút ngắn thời gian trích ly và tăng hiệu suất so với phương pháp truyền thống.

III. Trích Ly Protein Từ Hạt Chôm Chôm

Hạt chôm chôm là một nguồn giàu protein thực vật, với thành phần chính là albumin, globulin, và glutelin. Nghiên cứu này tập trung vào việc trích ly albumin từ hạt chôm chôm, sử dụng sóng siêu âm để tối ưu hóa quá trình.

3.1. Thành phần protein

Hạt chôm chôm chứa khoảng 9% protein, trong đó albumin chiếm tỷ lệ cao nhất (46%). Các nhóm protein này có tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm nhờ các tính chất chức năng như khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tương.

3.2. Kết quả trích ly

Khi sử dụng sóng siêu âm với công suất 20 W/g và thời gian siêu âm 2 phút, hiệu suất trích ly albumin đạt 45.92%, cao hơn 18% so với phương pháp truyền thống. Quá trình trích ly tuân theo mô hình động học bậc nhất.

IV. Ứng Dụng Công Nghệ và Thực Phẩm

Nghiên cứu này mở ra tiềm năng ứng dụng protein từ hạt chôm chôm trong công nghệ thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất thực phẩm chức năng. Protein từ hạt chôm chôm có thể thay thế các nguồn protein thương mại như protein đậu nành nhờ các tính chất chức năng vượt trội.

4.1. Tiềm năng thực phẩm chức năng

Protein từ hạt chôm chôm có khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tương tốt hơn so với protein đậu nành, làm cho nó trở thành một nguyên liệu tiềm năng trong sản xuất thực phẩm chức năng.

4.2. Ứng dụng công nghiệp

Nghiên cứu này cũng góp phần vào việc tận dụng phụ phẩm từ ngành công nghiệp chế biến chôm chôm, giúp giảm thiểu chất thải và tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chôm chôm (Nephelium lappaceum L.) là loại trái cây nhiệt đới được trồng phổ biến tại Việt Nam, đặc biệt ở các tỉnh miền Nam Trung bộ với diện tích khoảng 14.200 hecta và sản lượng gần 100.000 tấn mỗi năm. Trong quá trình chế biến đồ hộp quả chôm chôm ngâm đường, hạt chôm chôm chiếm khoảng 5-10% trọng lượng quả và thường bị xem là phụ phẩm, chủ yếu được sử dụng làm thức ăn gia súc. Tuy nhiên, hạt chôm chôm chứa hàm lượng protein khoảng 9%, gồm các nhóm albumin, globulin và glutelin, với albumin chiếm tỷ lệ cao nhất (46%). Đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng để khai thác protein phục vụ ngành công nghiệp thực phẩm.

Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng sóng siêu âm để hỗ trợ quá trình trích ly albumin từ bột hạt chôm chôm đã tách béo nhằm nâng cao hiệu suất trích ly và rút ngắn thời gian xử lý. Sóng siêu âm là kỹ thuật hiện đại, đã được ứng dụng thành công trong trích ly các hợp chất nhạy cảm với nhiệt như protein, phenolic và chất màu từ nguyên liệu thực phẩm. Mục tiêu cụ thể của luận văn là khảo sát ảnh hưởng của công suất, thời gian siêu âm và thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly albumin, xây dựng mô hình động học quá trình trích ly, xác định kích thước phân tử albumin và đánh giá tính chất chức năng của protein thu nhận được so với các chế phẩm protein thương mại.

Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh trong năm 2014, sử dụng nguyên liệu hạt chôm chôm giống Long Khánh thu mua từ Công ty TNHH Gia Kiệm, Đồng Nai. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tận dụng phụ phẩm nông nghiệp để tạo ra sản phẩm protein giá trị gia tăng, góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp thực phẩm và giảm thiểu tác động môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết về protein thực vật và các nhóm protein: Protein trong hạt chôm chôm gồm albumin, globulin, glutelin và prolamin, mỗi nhóm có tính chất hòa tan và điểm đẳng điện (pI) khác nhau. Albumin hòa tan trong nước, globulin trong dung dịch muối loãng, glutelin trong dung dịch kiềm, prolamin trong ethanol. Điểm đẳng điện của các nhóm protein này dao động trong khoảng pH 3-4, ảnh hưởng đến khả năng kết tủa và trích ly protein.

• Mô hình động học bậc nhất trong trích ly protein: Quá trình trích ly albumin được mô tả bằng mô hình động học bậc nhất, trong đó nồng độ protein trong dịch trích tăng theo thời gian với hằng số tốc độ trích ly k và nồng độ cực đại C∞. Mô hình này giúp xác định tốc độ trích ly ban đầu và dự đoán hiệu suất trích ly theo thời gian.

• Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong trích ly: Sóng siêu âm tần số thấp (20 kHz) tạo ra hiện tượng xâm thực khí (cavitation), bong bóng khí hình thành, lớn lên và vỡ, tạo ra vi tia (microjets) phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu, tăng cường truyền khối và giúp dung môi thẩm thấu tốt hơn vào nguyên liệu, từ đó nâng cao hiệu suất trích ly protein.

• Tính chất chức năng của protein: Khả năng tạo bọt, độ bền bọt, tạo nhũ và độ bền nhũ tương, hấp thu nước và dầu là các chỉ tiêu quan trọng đánh giá tiềm năng ứng dụng của protein trong công nghệ thực phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu là bột hạt chôm chôm đã tách béo, thu mua từ Công ty TNHH Gia Kiệm, Đồng Nai. Thiết bị siêu âm sử dụng là Sonicator model VC 750 (20 kHz, công suất tối đa 750 W).

• Phương pháp chuẩn bị nguyên liệu: Hạt chôm chôm được làm sạch, loại bỏ hạt lép, tách vỏ ngoài, nghiền thô, sấy ở 40-45°C, tách béo bằng petroleum ether trong 36 giờ, nghiền mịn và rây qua lưới 200 μm, bảo quản ở 0-4°C.

• Quy trình trích ly protein: Trích ly albumin bằng nước cất, globulin bằng dung dịch NaCl 5%, glutelin bằng dung dịch NaOH 0.02M, prolamin bằng ethanol 70%. Trích ly albumin có và không có hỗ trợ sóng siêu âm được so sánh.

• Phân tích và đo lường: Hàm lượng protein tổng xác định bằng phương pháp Kjeldahl; thành phần acid amin phân tích bằng sắc ký lỏng khối phổ (HPLC); điểm đẳng điện xác định qua độ truyền suốt ở bước sóng 320 nm; kích thước phân tử albumin xác định bằng điện di SDS-PAGE; tính chất chức năng đánh giá khả năng tạo bọt, tạo nhũ, hấp thu nước và dầu theo các phương pháp chuẩn.

• Phân tích động học: Mô hình động học bậc nhất được xây dựng dựa trên dữ liệu nồng độ protein theo thời gian, sử dụng phần mềm R để tính toán hằng số tốc độ k, nồng độ cực đại C∞ và tốc độ trích ly ban đầu h.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong 6 tháng, từ tháng 1 đến tháng 7 năm 2014, bao gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, thí nghiệm trích ly, phân tích dữ liệu và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thành phần protein và acid amin của hạt chôm chôm: Albumin chiếm 46% tổng protein trong hạt chôm chôm, là nhóm protein chiếm tỷ lệ cao nhất. Hàm lượng protein trong bột hạt chôm chôm đã tách béo đạt trên 75% khối lượng chất khô. Thành phần acid amin cho thấy lysine chiếm tỷ lệ cao (trên 10 g/100 g protein), vượt trội so với đậu nành (6.3 g/100 g) và lòng trắng trứng (4 g/100 g). Tỷ lệ acid amin không thay thế so với tổng acid amin (E/T) của albumin đạt khoảng 48.65%, cao hơn so với gạo và protein đậu nành.

2. Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hiệu suất trích ly albumin: Khi sử dụng sóng siêu âm với công suất 20 W/g nguyên liệu, thời gian siêu âm 2 phút và thời gian trích ly 20 phút, hiệu suất trích ly albumin đạt 45.92% so với lượng protein tổng trong nguyên liệu, cao hơn 18% so với mẫu đối chứng không sử dụng siêu âm. Hằng số tốc độ trích ly k của mẫu xử lý siêu âm là 4 phút⁻¹, gấp 35 lần so với mẫu đối chứng.

3. Mô hình động học trích ly albumin: Quá trình trích ly albumin tuân theo mô hình động học bậc nhất với hệ số tương quan R² cao, cho phép dự đoán chính xác nồng độ protein theo thời gian. Tốc độ trích ly ban đầu h của mẫu siêu âm cao hơn đáng kể so với mẫu không xử lý.

4. Tính chất chức năng của chế phẩm albumin: Chế phẩm albumin thu nhận từ hạt chôm chôm có và không có hỗ trợ sóng siêu âm không khác biệt về thành phần và tính chất chức năng. Khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tương của albumin hạt chôm chôm vượt trội hơn so với protein đậu nành concentrate, với khả năng tạo bọt đạt 71.88% và độ bền bọt kéo dài trên 150 phút.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả trích ly albumin tăng rõ rệt khi sử dụng sóng siêu âm do cơ chế xâm thực khí phá vỡ cấu trúc tế bào, tăng cường truyền khối và giúp dung môi thẩm thấu sâu hơn vào nguyên liệu. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây trên đậu nành và cám gạo, cho thấy sóng siêu âm giúp rút ngắn thời gian trích ly và nâng cao hiệu suất.

Mô hình động học bậc nhất được áp dụng thành công, cho phép mô phỏng quá trình trích ly và tối ưu hóa điều kiện công nghệ. Việc không có sự khác biệt về tính chất chức năng giữa mẫu có và không có siêu âm cho thấy sóng siêu âm không làm biến tính protein, giữ nguyên cấu trúc và chức năng sinh học của albumin.

So sánh với protein thương mại, albumin từ hạt chôm chôm có tiềm năng ứng dụng cao trong công nghiệp thực phẩm nhờ khả năng tạo bọt và nhũ tương tốt, đồng thời giàu acid amin thiết yếu như lysine. Điều này mở ra hướng phát triển sản phẩm protein giá trị gia tăng từ phụ phẩm nông nghiệp, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hiệu suất trích ly albumin theo công suất và thời gian siêu âm, bảng so sánh thành phần acid amin và tính chất chức năng của các chế phẩm protein, cũng như đồ thị mô hình động học trích ly albumin.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng công nghệ sóng siêu âm trong quy trình trích ly protein công nghiệp: Khuyến nghị các doanh nghiệp chế biến thực phẩm áp dụng sóng siêu âm với công suất khoảng 20 W/g nguyên liệu và thời gian siêu âm 2 phút để nâng cao hiệu suất trích ly albumin từ hạt chôm chôm, giảm thời gian xử lý xuống còn 20 phút. Thời gian triển khai dự kiến 6-12 tháng.

2. Phát triển sản phẩm protein concentrate từ hạt chôm chôm: Đề xuất nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng chế phẩm albumin trong các sản phẩm thực phẩm chức năng, thực phẩm bổ sung, đặc biệt là các sản phẩm cần tính năng tạo bọt và nhũ tương cao. Chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và doanh nghiệp thực phẩm.

3. Tối ưu hóa quy trình tách béo và chuẩn bị nguyên liệu: Khuyến khích cải tiến quy trình tách béo bằng dung môi petroleum ether để giảm thời gian và tăng độ tinh khiết của bột hạt chôm chôm, đảm bảo chất lượng nguyên liệu đầu vào cho quá trình trích ly protein. Thời gian thực hiện 3-6 tháng.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật sử dụng sóng siêu âm trong trích ly protein cho cán bộ kỹ thuật và nhà quản lý trong ngành công nghiệp thực phẩm nhằm nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ mới. Chủ thể thực hiện là các trường đại học và trung tâm nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về thành phần protein, acid amin và tính chất chức năng của protein từ hạt chôm chôm, cũng như ứng dụng công nghệ sóng siêu âm trong trích ly protein, giúp mở rộng kiến thức và phát triển đề tài nghiên cứu mới.

2. Doanh nghiệp chế biến thực phẩm và phụ phẩm nông nghiệp: Thông tin về quy trình trích ly protein hiệu quả và tiềm năng ứng dụng chế phẩm albumin giúp doanh nghiệp nâng cao giá trị sản phẩm, tận dụng phụ phẩm nông nghiệp, giảm chi phí và tăng lợi nhuận.

3. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Kết quả nghiên cứu hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển công nghiệp chế biến thực phẩm bền vững, khuyến khích ứng dụng công nghệ mới và tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp.

4. Các tổ chức đào tạo và chuyển giao công nghệ: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá để thiết kế chương trình đào tạo, hội thảo và chuyển giao công nghệ về ứng dụng sóng siêu âm trong công nghiệp thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Sóng siêu âm hỗ trợ trích ly protein hoạt động như thế nào?
   Sóng siêu âm tạo ra hiện tượng xâm thực khí, bong bóng khí hình thành và vỡ, tạo ra vi tia phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu, giúp dung môi thẩm thấu tốt hơn và tăng hiệu suất trích ly protein. Ví dụ, trong nghiên cứu, công suất 20 W/g và thời gian 2 phút đã nâng hiệu suất trích ly albumin lên 45.92%.

2. Điểm đẳng điện (pI) của protein ảnh hưởng thế nào đến quá trình trích ly?
   Tại pH bằng điểm đẳng điện, protein ít hòa tan nhất do cân bằng điện tích âm và dương, làm giảm hiệu quả trích ly. Do đó, quá trình trích ly thường điều chỉnh pH tránh gần pI (khoảng 3-4 đối với protein hạt chôm chôm) để tăng khả năng hòa tan và thu nhận protein.

3. Tại sao albumin từ hạt chôm chôm có tiềm năng ứng dụng trong thực phẩm?
   Albumin hạt chôm chôm có khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tương tốt hơn protein đậu nành, đồng thời giàu acid amin thiết yếu như lysine, giúp cải thiện giá trị dinh dưỡng và tính năng công nghệ của sản phẩm thực phẩm.

4. Mô hình động học bậc nhất giúp gì cho quá trình trích ly protein?
   Mô hình này mô tả chính xác sự thay đổi nồng độ protein theo thời gian, giúp dự đoán hiệu suất trích ly và tối ưu hóa điều kiện công nghệ như thời gian và công suất siêu âm, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

5. Có sự khác biệt nào về tính chất protein khi sử dụng sóng siêu âm không?
   Nghiên cứu cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về thành phần và tính chất chức năng của albumin thu nhận với hoặc không có hỗ trợ sóng siêu âm, chứng tỏ sóng siêu âm không làm biến tính protein mà chỉ tăng hiệu suất trích ly.

Kết luận

• Albumin là nhóm protein chiếm tỷ lệ cao nhất (46%) trong hạt chôm chôm, có thành phần acid amin giàu lysine và các acid amin không thay thế, phù hợp làm nguồn protein thực phẩm chất lượng cao.
• Sử dụng sóng siêu âm với công suất 20 W/g và thời gian 2 phút giúp nâng hiệu suất trích ly albumin lên 45.92%, tăng 18% so với phương pháp truyền thống.
• Quá trình trích ly albumin tuân theo mô hình động học bậc nhất với hằng số tốc độ trích ly của mẫu siêu âm gấp 35 lần mẫu đối chứng.
• Tính chất chức năng của albumin hạt chôm chôm vượt trội hơn protein đậu nành, đặc biệt về khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tương.
• Nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng công nghệ sóng siêu âm trong công nghiệp trích ly protein từ phụ phẩm nông nghiệp, góp phần phát triển bền vững ngành thực phẩm.

Next steps: Triển khai thử nghiệm quy mô pilot công nghệ sóng siêu âm trong trích ly protein, phát triển sản phẩm protein concentrate từ hạt chôm chôm và mở rộng nghiên cứu ứng dụng trong thực phẩm chức năng.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong ngành thực phẩm được khuyến khích hợp tác để ứng dụng kết quả nghiên cứu, nâng cao giá trị phụ phẩm nông nghiệp và phát triển sản phẩm protein chất lượng cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- CỔ THỊ XUÂN MAI SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM ĐỂ HỖ TRỢ QUÁ TRÌNH TRÍCH LY PROTEIN TỪ HẠT CHÔM CHÔM (Nephelium lappaceum L.) Chuyên ngành: Thực phẩm và đồ uống Mã số: 12110202 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: Cổ Thị Xuân Mai MSHV: 12110202 Ngày sinh: 09/11/1989 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: CN Thực Phẩm & Đồ Uống Mã số: 605402 I. Tên đề tài: SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM ĐỂ HỖ TRỢ QUÁ TRÌNH TRÍCH LY PROTEIN TỪ HẠT CHÔM CHÔM (Nephelium lappaceum L. Nhiệm vụ và nội dung - Khảo sát nguyên liệu bột hạt chôm chôm đã tách béo. - Nghiên cứu quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm có sự hỗ trợ của sóng siêu âm.

Xây dựng mô hình động học quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm. - Xác định kích thƣớc phân tử của albumin có/không có sự hỗ trợ của sóng siêu âm. - Xác định các tính chất chức năng của các nhóm protein trong hạt chôm chôm đồng thời so sánh với các chế phẩm protein thƣơng mại. Ngày giao nhiệm vụ: 20/01/2014 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 đã tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Kế đến, con xin cảm ơn gia đình đã hỗ trợ và động viên trong suốt quá trình con 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 cho em kiến thức nền tảng của ngƣời kỹ sƣ thực phẩm cũng nhƣ các kỹ năng xã hội cần thiết, làm hành trang giúp em tự tin bƣớc vào đời. Cuôi cùng, tôi xin 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 Học viên thực hiện Cổ Thị Xuân Mai i TÓM TẮT LUẬN VĂN Thành phần protein chủ yếu trong hạt chôm chôm bao gồm albumin, globulin và glutelin với hàm lƣợng lần lƣợt là 46. Điểm đẳng điện của 3 nhóm protein nói trên dao động trong khoảng 3. Khi trích ly albumin từ bột hạt chôm chôm tách béo có sự hỗ trợ của sóng siêu âm với công suất siêu âm 20 W/g nguyên liệu, thời gian siêu âm 2 phút và thời gian trích ly 20 phút, hiệu suất trích ly đạt 45.92% so với lƣợng protein tổng trong nguyên liệu và cao hơn 18% so với mẫu đối chứng.

Quá trình trích ly albumin từ bột hạt chôm chôm tách béo tuân theo mô hình động học bậc nhất. Hằng số tốc độ trích ly albumin của mẫu đƣợc xử lý bởi sóng siêu âm là 4.phút-1) và cao hơn 35 lần so với mẫu đối chứng không xử lý siêu âm. Không có sự khác biệt về thành phần cũng nhƣ là các tính chất chức năng giữa chế phẩm albumin concentrate đƣợc thu nhận từ bột hạt chôm chôm có và không có sóng siêu âm hỗ trợ. Khả năng tạo bọt và độ bền nhũ tƣơng của chế phẩm albumin từ hạt chôm chôm là tốt hơn với chế phẩm protein đậu nành.

ii ABSTRACT The protein profile of rambutan seed mainly consisted of albumin (46. The isoelectric point of the protein fractions was ranged from 3. Ultrasound was applied in albumin extraction from deffated rambutan seed. At the ultrasonic power of 20W/g, sonication time of 2 min and extraction time of 20 min, the albumin yield achieved 45.92% of crude protein weight of the material.

Albumin extraction from defatted rambutan seed was perfectly described by the first – order kinetic model. The extraction rate constant (k) in the ultrasound – assisted extraction was 4.min-1) which was 35 times higher than that in the conventional extraction. The protein fraction and functional properties of the albumin concentrate preparation ( in both untrasonic – assisted extraction and conventional extraction were similar. Moreover, foaming capacity and emulsion stability of the albumin preparation from deffated rambutan seed were better than those of 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 Cổ Thị Xuân Mai iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.

ii LỜI CAM ĐOAN .iv MỤC LỤC. Protein từ hạt chôm chôm. Thành phần hóa học của hạt chôm chôm. Thành phần protein của hạt chôm chôm.

Kỹ thuật sóng siêu âm và ứng dụng trong quá trình trích ly protein. Khái niệm về sóng siêu âm. Phân loại sóng siêu âm. Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong quá trình trích ly.

Ứng dụng của sóng siêu âm trong quá trình trích ly protein. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình trích ly protein bằng sóng siêu âm. Tính mới của đề tài. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHI N CỨU.

Hạt chôm chôm. Thiết bị thí nghiệm. Nội dung nghiên cứu. Chuẩn bị nguyên liệu.

Nội dung nghiên cứu. Thu nhận chế phẩm albumin từ quá trình trích ly có và không có sử dụng sóng siêu âm. Các phƣơng pháp phân tích. Công thức tính toán.

Phƣơng pháp xử lý số liệu. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. Khảo sát nguyên liệu hạt chôm chôm. Xác định thành phần acid amin của các nhóm protein có trong hạt chôm chôm 34 4.

Xác định điểm đẳng điện và tính chất chức năng của các nhóm protein. Nghiên cứu quá trình trích ly albumin từ hạt chôm chôm đã tách béo có sóng siêu âm hỗ trợ. Ảnh hƣởng của công suất siêu âm đến hiệu suất trích ly albumin trong hạt chôm chôm. Ảnh hƣởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất trích ly albumin trong hạt chôm chôm.

Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly albumin trong hạt chôm chôm. Xây dựng mô hình động học cho quá trình trích ly protein của mẫu không có tác động của sóng siêu âm và mẫu có tác động của sóng siêu âm. So sánh tính chất chức năng của chế phẩm albumin từ quá trình trích ly có và không có sử dụng sóng siêu âm với các chế phẩm thƣơng mại. Xác định phân tử lƣợng của phân đoạn albumin trong hạt chôm chôm.

So sánh tính chất chức năng của chế phẩm albumin từ hạt chôm chôm với chế phẩm albumin lòng trắng trứng và protein đậu nànhconcentrate (SPC). KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 59 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.

Quả chôm chôm và hạt chôm chôm tại Long Khánh, Việt Nam. Ả ởng c a thờ nt ậ ơ ứng là mẫu không siêu âm, mẫu xử lý siêu âm trong thời gian 15s, 60s, 120s (Karki và c ng s , 2010). Sơ ồ n i dung nghiên cứu. Sơ ồ thu nhận hạt chôm chôm tách béo.

Hạt chôm chôm sau quá trình l a chọn và làm sạch. Quy trình thu nhận dịch trích các nhóm protein từ hạt chôm chôm. Quy trình thu nhận dịch trích albumin thô. Đ truy n su t c a các dung dịch protein hạt chôm chôm tại các giá trị pH khác nhau.

Ả ởng c a công suấ n hiệu suất trích ly albumin. Hình chụp b m t hạt nguyên liệu khi quá trình trích ly k t thúc, sử dụng kính hiển ện tử quét (a). Mẫ i chứng và (b). Mẫ ng c a sóng siêu âm.

Giả ồ phân b ớc hạt c a mẫ i chứng và mẫ ng c a sóng siêu âm khi quá trình trích ly k t thúc. Ả ởng c a thờ n hiệu suất trích ly albumin từ hạt chôm chôm. Ả ởng c a thờ r ạn xử ý n hiệu suất trích ly albumin từ hạt chôm chôm. S ổi c a nồ albumin trong dịch trích theo thời gian trích ly.

K t quả ện di c a dịch trích albumin từ hạ ô ô ô ng c Đ 1 Đ ẫu có hỗ tr c a sóng siêu âm (SA1, SA2). Ch phẩm albumin từ hạt chôm chôm sau quá trình sấ ă. 51 vii MỤC LỤC BẢNG Bả 1 ọ ạ ô ô ô ô – Malaysia). Thành ph n acid béo trong hạt chôm chôm theo các tác giả khác nhau.

Thành ph n triglycerides có trong chất béo hạt chôm chôm. Th r ạ ô ô ô chôm Anak sekolah – Malaysia). Thành ph n acid amin có trong các nhóm protein c a hạt chôm chôm (g/100g protein). Giá trị ẳ ện c ạn albumin.

Thành ph ơ ản các ch phẩm protein thu nhận từ hạt chôm chôm .Tính chất chứ ă a các ch phẩm albumin, globulin và glutelin có trong hạt chôm chôm (pH 7. Các giá trị C∞, k , h và R2 c a mẫu albumin có sử dụng sóng siêu âm và mẫu không sử dụng sóng siêu âm. Đ ẩm và nồ protein c a các ch phẩm albumin. Tính chất chứ ă a albumin hạt chôm chôm, albumin lòng trắng trứng và r ậu nànhconcentrate.

Thành ph n acid amin c a ch phẩm albumin từ lòng trắng trứng, albumin từ hạt chôm chôm và soy protein. 52 viii CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU Chôm chôm (Nephelium lappaceum L.) là loại trái cây thuộc họ Sapindaceae, có nguồn gốc từ Malaysia, đƣợc trồng rộng rãi tại các nƣớc nhiệt đới.