MỞ ĐẦU Rac thải từ phế phẩm, phụ phẩm của các loại thực phẩm rắn, lỏng là một nguồn gây ô nhiễm môi trường lớn và cũng là vấn đề khó giải quyết hiện nay. Tuy nhiên, một trong những loại phế phâm, phụ phẩm đó là các loại hạt thải ra từ quy trình chế biến rau quả có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng có giá trị. Những năm gần đây đã có nhiều nghiên cứu xoay quanh vấn đề tận dụng các loại hạt này để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị gia tăng. Theo đó, hạt bí đỏ là một trong các đối tượng phụ phẩm được chú ý nghiên cứu về nhiều mặt.
Bi dé (Cucurbita sp.) là rau màu dễ trồng và được trồng khá phổ biến trên thế giới. Theo thống kê của FAOSTAT năm 2012, tổng sản lượng bi đỏ của năm chiếm 2% tổng sản lượng rau màu trên thế giới. Ở Việt Nam, năm 2010, các vùng chuyên canh bí đỏ dần được hình thành [1,2]. Protein là thành phần dinh dưỡng quan trọng cần cung cấp đầy đủ cho con người.
Trong hạt bí đỏ, protein chiếm khoảng 25 — 34%, nhiều thứ hai sau chất béo [3-5]. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh protein hạt bí đỏ là một loại protein có giá trị dinh dưỡng và giá trị sinh học. Theo các nghiên cứu của El-Soukkary (2001), Glew va đồng sự (2006), protein hạt bí đỏ có đầy đủ thành phần acid amin, đặc biệt là các loại acid amin thiết yếu, đồng thời nghiên cứu của El-Adawy và Taha (2001) cũng cho thấy protein này có khả năng tiêu hóa tốt [6, 7, 3]. Trong protein hạt bí đỏ có một loại peptide đặc biệt là Cucurmoschin, giau arginine, glutamate and glycine có thể ngăn hệ nấm sợi phát triển [§].
Hoạt tính chống oxi hóa của protein hạt bí đỏ được Nkosi và đồng sự (2006) nghiên cứu trên chuột và nhận thấy protein hạt bí đỏ có khả năng chống quá trình oxy hóa và giảm nguy cơ suy dinh dưỡng cho những con chuột bị suy dinh dưỡng protein và bị nhiễm độc CC1¿ [9]. Trong các phân đoạn protein của hạt bí đỏ, glutelin — phân đoạn được trích ly bằng kiềm có tỉ lệ thu hồi cao nhất từ 22,3% - 42,1%. Do đó, Rezig và đồng sự (2013) cho rằng quá trình trích ly protein hạt bí đỏ bằng kiềm có thể thực hiện được ở quy mô công nghiệp [ 10]. Sóng siêu âm là một kĩ thuật mới đang được áp dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm, một trong những ứng dụng của nó là hỗ trợ quá trình trích ly.
Mawson và đồng sự (2008) cho rằng quá trình trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm làm tăng hiệu suất trích ly, giảm chỉ phí, giảm thời gian trích ly và tiết kiệm năng lượng [15]. Bên cạnh đó, các nghiên cứu của Arzeni cho thấy sử dụng sóng siêu âm cường độ cao có thể cải thiện tính chất chức năng của protein [16, 17]. Đến nay trên thế giới vẫn chưa có công bố khoa học về việc ứng dụng sóng siêu âm để trích ly glutelin từ hạt bí đỏ và ảnh hưởng của điều kiện xử lý siêu âm đến các tính chất chức năng của glutelin. Do đó, chúng tôi đề xuất đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện xử lý siêu âm trong quá trình trích ly đến các tính chất chức năng của chế phâm glutelin từ hạt bi do (Cucurbita sp.
Trong đề tài này, đối tượng nghiên cứu chủ yếu là glutelin trích ly từ hạt bí đỏ đưới các điều kiện xử lý siêu âm. Các vấn đề chính tập trung khảo sát ở đây là: - _ Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hiệu suất trích ly glutelin của hạt bí đỏ tách béo và tính chất chức năng của chế phẩm glutelin. - _ Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất trích ly glutelin của hạt bí đỏ tách béo và tính chất chức năng của chế phẩm glutelin. Chúng tôi hy vọng những kết quả từ nghiên cứu này sẽ đóng góp một phần dữ liệu cơ sở cho quá trình áp dụng sản xuất thực tế các chế phâm protein từ hạt bí đỏ.
Qua đó, giá trị của hạt bí đỏ sẽ được nâng cao, trở thành một nguồn nguyên liệu chính trong các quy trình sản xuất và chế biến thực phẩm. CHUONG 2: TONG QUAN 2. Tống quan về hạt bí đồ 2. Giới thiệu hạt bí đó Bí đỏ là loại cây thuộc chỉ Cucurbira, họ bầu bí Cucurbifaceae.
Có năm loài bi đỏ quan trọng thuộc chi Cucurbita la: C. pepo 1a phố biến nhất. Bí đỏ đã được trồng đầu tiên và lâu đời tại Bắc Mỹ, sau đó bắt đầu được trồng rộng rãi sang nhiều vùng khác như Austria, Slovenia, Hungary.1 Các giống bí đỏ (a) Cucurbita maxima; (b) Cucurbita moschata; (c) Cucurbita pepo Hat bí đỏ có hình bầu dục, bên ngoài có một lớp vỏ màu trắng, bên trong có một hạt nhân màu xanh lá cây. Hạt bí đỏ được đánh giá là một nguồn đạm và béo có thể cung cấp cho con người tương tự như các loại thực phẩm khác, đồng thời việc tận dụng hạt bí đỏ giúp giảm lượng rác thải ra môi trường [18].
Hiện nay, sản phẩm chủ yếu trên thị trường là hạt bí đỏ rang, được sử dụng làm loại thực phẩm ăn chơi trong các dịp lễ tết. Ngoài ra, một số người còn sử dụng nhân hạt bí thô làm nguyên phụ liệu bổ sung vào các món ăn như bánh ngọt, bánh mặn, súp. Việc bổ sung hạt bí đỏ trong bữa ăn nhẹ rất có lợi cho sức khỏe, ví dụ như hạn chế sự hình thành sỏi trong bàng quang, nguyên nhân dẫn đến bệnh sỏi niệu [19], hoặc giảm nguy cơ bị suy dinh dưỡng protein [20].2 Các loại hạt bí đỏ (a) Hat cua bi do Cucurbita maxima; (b) Hat cua bi do Cucurbita moschata; (c) Hat cua bi do Cucurbita pepo 2. Thành phần hóa học trong hạt bí đồ Trong hạt bí đỏ, hai thành phần chiếm tỉ lệ cao là protein và lipid.
Hàm lượng lipid trong hạt bí đỏ từ 31% - 41% [4, 5]. Với hàm lượng lipid cao, hạt bí đỏ là đối tượng thích hợp để thu dầu béo trong công nghệ sản xuất dầu thực phẩm. Protein trong hạt bí đỏ chiếm tỉ lệ khoảng từ 25% - 34% , do đó hạt bí đỏ là nguồn nguyên liệu tốt để thu nhận các chế phẩm protein isolate va concentrate [4, 5]. Xo trong hat bí đỏ chiếm khoảng 17 — 27 %, có thể được dùng làm thực phẩm giàu xơ.
Tỉ lệ thành phần hóa học trong hạt bí đỏ dao động có thể do điều kiện trồng và giống bí đỏ khác nhau.1 Thành phần dinh dưỡng của hạt bí đỏ Thành Hàm lượng Tài liệu tham khảo phần (% w/w) Lipid 31,57 - 45,40 Rezig va dong su, 2012 [5], Lazos, 1986 [18] Protein 25,40 — 33,92 Ardabili va đồng su, 2011 [4], Rezig va đồng sự 2012 [5] Xo 17,65 — 27,68 Ardabili va đồng sự, 2011 [4], Lazos, 1986 [18] Thành phần khoáng trong hạt bí đỏ khá nhiều: kali, natri, photpho, magie, sắt, canxI. Với hàm lượng các chất khoáng cao, hạt bí đỏ có thê được thêm vào bữa ăn để bô sung khoáng hoặc thêm vào các nguyên liệu sản xuất thực phâm bị thiếu một hoặc một vài thành phần khoáng.2 Thành phần các chất khoáng trong hạt bí đồ [5]. Ham lượng Thanh phan , (mg/100g chât khô) Đồng 36,66 + 4,93 Kẽm 25,19 + 0,63 Sat 15,37 + 0,87 Mangan 3,42 + 0,76 Magie 146,13 + 9,91 Kali 356,75 + 18,43 Canxi 271,89 + 24,81 Natri 886,56 + 16,34 Photpho 824,53 + 21,38 2. Protein hat bi đỏ Tỉ lệ protein trong hạt bí đỏ (Bảng 2.1) cao hơn hoặc gần bằng với tỉ lệ protein từ các loại hạt thông dụng khác như hạt mè (18,4%) [4], hạt điều (22,8%) [5], hạt dưa (25,20%) [18].
Khả năng tiêu hóa của protein hạt bí đỏ được thực hiện trong điều kiện in vitro cho kết quả là 90,01%, giá trị này cao hơn khả năng tiêu hóa của protein tir hat dua là 87,91% và gần bằng khả năng tiêu hóa của protein đậu nành là 91% - 93% nhưng vẫn thấp hơn khả năng tiêu hóa của protein trứng 98,80% [3]. Chất lượng của protein hạt bí đỏ được đánh giá thông qua số lượng và thành phần các acid amin thiết yếu. Protein hạt bí đỏ nói chúng và nhóm protein hạt bí đỏ được trích ly bằng kiềm nói riêng có đầy đủ các thành phần acid amin thiết yếu: Iysine, isoleucine, valine,. Thành phần của các acid amin này gần tương đương với tiêu chuẩn về nhu cầu protein cho bữa ăn của con người do FAO đưa ra.
Bên cạnh đó, acid amin chiếm tỉ lệ cao trong protein hạt bí đỏ là arginine và glutamine/glutamic acid [10]. Sự kết hợp đặc biệt giữa arginine, glutamine và glycine tạo nên peptide Cucurmoschin ức chế được sự tăng trưởng của nấm sợi Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum va Mycosphaerella oxysporum va điều này mở ra khả năng sử dụng protein hạt bí đỏ như một chất bảo quản mới [§].3 Thành phần amino acid trong protein hat bí đỏ trích bằng kiềm [10] Amino acid Hàm lượng (mg/100 mg protein) Cysteine 3,44+0,1 Methionine 2,0 + 0,0 Threonine 3,4+0,1 Serine 6,8 + 0,1 Glutamine/ Glutamic acid 26,1 + 0,2 Asparagine/ Aspartic acid 4,4+0,1 Alanine 5,8+0,1 Valine 5,4+0,2 Isoleucine 3,9+0,1 Leucine 8,9+0,1 Phenylalanine 6,3 + 0,3 Tyrosine 3,1+0,1 Histidine 2,6 +0,1 Lysine 3,4+0,0 Arginine 22,0 + 0,3 Proline 4,0 + 0,2 Glycine 6,1 +0,1 Theo nghiên cứu của El-Adawy và Taha (2001), các tính chất chức năng của chế phẩm protein được trích ly từ bột hạt bí đỏ tách béo là khá tốt. Đặc biệt là độ hấp thu nước, hấp thu dầu, nhũ hóa của protein này cao hơn so với các protein rau quả khác. Với khả năng hấp thu nước tốt, protein hạt bí đỏ có thể được bổ sung vào các loại sản phẩm như: các loại bánh, chất thay thế thịt, tác nhân làm đặc.
Với đặc tính nhũ hóa tốt, protein hạt bí đỏ có thể ứng dụng trong công nghệ chế biến thịt [3].4 So sánh các tính chất chức năng của protein từ bột hạt paprika và từ bột hạt bí đồ [3] Tính chất chức năng Bột hạt paprika Bột hạt bí đỏ tách tách béo béo Kha nang hap thu nước (g nước/g bột) 2,10 + 0,14 2,51 +0,15 Kha nang hap thu dau (ml dau/g bột) 3,10 + 0,16 3,85 +0,12 Khả năng nhũ hóa (ml dầu/g protein) 18,60 + 2,10 43,90 + 1,92 Khả năng ôn định nhũ hóa (%) 41,70 + 3,21 59,20 + 3,55 Kha nang tao bot (% thé tich tăng) 12/75+2,2I 18,65+2,10 Khả năng bền bọt trong 30 phút (ml) 8,40 + 1,20 13,50 + 1,30 Glutelin 14 phan nhom protein tan trong kiềm chiếm tỉ lệ cao trong các loại hạt cũng như trong hạt bí đỏ. Theo nghiên cứu của Rezig và cộng sự (2013), tùy loại dung môi tách béo mà hiệu suất trích ly protein hạt bí đỏ trong môi trường kiềm từ 60% đến 70%.
