Đặt vấn đề Với sự phát triển ngày càng cao của khoa học và kỹ thuật xã hội con người cũng càng ngày nâng tầm yêu cầu và nhu cầu cũng về thực phẩm, dược phẩm những điều liên quan trực tiêp đến sức khỏe con người cũng ngày càng khắt khe. Kéo theo mà những vật liệu chứa cũng như bao đã và đang rất được quan tâm vì đó là một trong những yếu tố quyết định và cũng có thể nói là quan trong ảnh hưởng đến thực phẩm cũng như dược phẩm. Dẫn đến những năm gần đây ngày càng có nhiều nghiên cứu về việc cải tiến cũng như phát triển chúng vì chúng có khả năng bảo vệ các vật liệu bên trong khỏi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, oxy, độ ẩm, pH,… giải phóng thành phần được bao có kiểm soát trong các điều kiện cụ thể, che dấu mùi khó chịu mùi nồng độ và sự phân tán đồng đều của hoạt chất dễ dàng xử lý hơn, tách các hợp chất phản ứng, bảo vệ môi trường, cải thiện vật liệu [1, 2]. Không chỉ trong ngành dược phẩm (68%), thực phẩm (13%) mà còn trong mỹ phẩm (8%), dệt may (5%), y sinh (3%), nông nghiệp (2%) và điện tử (1%) [3].
Có thể hiểu vi bao được mô tả là một quá trình bao bọc các hạt chắt rắn hoặc giọt chất lỏng hoặc khí có kích thước micron trong một lớp vỏ trơ, từ đó cách ly và bảo vệ chúng khỏi môi trường bên ngoài [4]. Và quá trình đông tụ phức hợp là quá trình hình thành vi bao nó là quá trình hình thành liên kết ion do lực hút tĩnh điện giữa hai ion trái dấu. Cụ thể hơn là sự hình thành phức hợp tạo kết tủa dựa trên tương tác ion giữa hai hoặc nhiều polymer tích điện trái dấu thường là protein và polysaccharid, dẫn đến sự hình thành chất đông tụ trong đó tương tác tĩnh điện là lực chính trong quá trình phân tách pha kết hợp protein-polysaccharide [5, 6]. Các vị trí liên kết trên polysaccharide bao gồm các nhóm carboxylat, sulfat, pyruvate hoặc acetat tích điện âm, tương tác với e-amino, α- amino, tích điện dương (được proton hóa), nhóm guanidinium và imidazole trên protein [6].
Để quá trình tạo vi bao diễn ra thuận lợi đạt hiệu suất kết quả như mong muốn phải kiểm sót được những yếu tố ảnh hưởng như pH của môi trường phản ứng, cường độ ion, tỷ lệ polysaccharide/protein và tổng nồng độ polymer sinh học, trọng lượng phân tử polymer sinh học tính linh hoạt, mật độ điện tích, khuấy, áp suất và nhiệt độ [7]. Vật liệu tạo thành cũng là yếu tố quang trọng trong quá trình tạo vi bao với loại protein khác 1 nhau sẽ mang lại hiệu suất và hiệu quả bao khác nhau. Các viên vi bao có xu hướng là đơn nhân hoặc đa nhân về bản chất tùy thuộc vào phương pháp/điều kiện chuẩn bị và vật liệu thành có liên quan [1]. Đến nay đã có nhiều loại vật liệu được sử dụng để tổng hợp vi bao chẳng hạn protein động vật có xu hướng dễ hòa tan, và linh hoạt hơn nhưng hiện nay protein thực vật có một số lợi thế thị trường khiến chúng rất hấp dẫn đối với ngành công nghiệp.
Ví dụ, người tiêu dùng nhận thức được mối lo ngại về bệnh não xốp ở bò, hạn chế sử dụng protein động vật trong chế độ ăn uống; và giá đạm sữa ngày càng tăng [1]. Việc sử dụng protein thực vật phản ánh xu hướng “xanh” hiện nay trong ngành dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm. Trong các ứng dụng thực phẩm, protein thực vật được biết là ít gây dị ứng hơn so với protein có nguồn gốc từ động vật [8]. Protein có thể được trích ly từ nhiều nguồn thực vật như ngũ cốc, các loại đậu và thậm chí cả trong rau củ,… polysaccharide, gum Arabic, cacboxymetyl xenlulo, natri alginate, mủ trôm.
Trong nghiên cứu này tôi sử dụng protein từ đậu nành và mủ trôm để tạo vi bao sau đó khảo sát đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố như pH của môi trường, nhiệt độ, nồng độ ion, tỷ lệ phối trộn lên protein, mủ trôm và vi bao được hình thành từ phức của chúng thông qua các phương pháp như đo độ đục, đo zeta, kích thước, độ phân tán phổ hồng ngoại. Thông qua đó để đánh giá hiệu suất kết hợp sự tương tác của hai vật liệu đông thời biết được điều kiện ảnh hưởng đến quá trình tạo vi bao thông qua đó ta sẽ kiểm soát được quá trình loại bỏ điều không mong muốn.2 Mục tiêu và đối tượng Đối tượng: là protein đậu nành, mủ trôm và đặc biệt là phức được tạo thành bởi lực hút tĩnh điện giữa protein và mủ trôm. Mục tiêu nghiên cứu: khảo sát đánh giá những yếu tố (pH của môi trường, nồng độ ion, nhiệt độ, tỉ lệ phối trộn) ảnh hưởng đến protein đậu nành, mủ trôm và phức hợp tĩnh điện của chúng. Đánh giá sự thay đổi điện tích, kích thước hạt, độ phân tán của protein đậu nành, mủ trôm và phức qua quá trình thay đổi pH.
Cuối cùng qua những khảo sát đã thực hiện đưa ra điều kiện tối ưu đạt hiệu suất cao nhất cho quá trình tạo vi bảo.3 Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu: 2 Trích ly protein từ đậu nành và thủy phân mủ trôm. Đánh giá sự ảnh hưởng của pH, nồng độ ion, nhiệt độ đến protein, mủ trôm và phức tĩnh điện thông qua phép đo độ đục Tìm tỷ lệ phối trộm tối ưu giữ protein và mủ trôm bằng hiệu suất thu hồi đồng thời đánh giá sự ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi Xác định mật độ điện tích của protein, mủ trôm và phức ở pH khác nhau bằng phép đo zeta Đánh giá ảnh hưởng của pH đến kích thước hạt, sự phân bố kích thước của protein, mủ trôm và từng tỷ lệ phối trộm của phức thông qua phép đo zeta Xem xét sự tương tác của các nhóm chức qua phép đo phổ hồng ngoại (FTIR) 3 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU 2.1 Giới thiệu về đậu nành 2.1 Nguồn gốc Đậu nành (Glycine max (L.) là cây họ đậu quan trọng là nguồn protein và dầu hàng đầu trong thức ăn chăn nuôi, cũng như lương thực chính cho con người.1: Cây và hạt đậu nành Đậu nành được trồng và có xuất xứ từ từ đậu tương dại ở Đông Á 6000-9000 năm trước. Nguồn gốc trở nên bí ẩn một phần do thiếu nghiên cứu và thông tin khảo cổ học. Tuy nhiên, với sự tiến bộ gần đây trong giải mã trình tự toàn bộ bộ gen của cây trồng và cây hoang dã, đậu nành giống cây trồng quan trọng này đã được làm sáng tỏ về lịch sử.
Mặc dù bằng chứng lịch sử cho thấy rằng đậu tương được đưa vào từ đông bắc Trung Quốc, dẫn đến cách mạng nông nghiệp thời Đông Chu (Ho, 1975), giống đậu tương có tính đa dạng di truyền cao nhất được tìm thấy ở Vùng Hoàng Hà quanh sông Hoàng Hà (Yellow River). Tập trung xung quanh khu vực này, với sự phong phú của các mẫu vật khảo cổ, lưu vực sông Hoàng Hà là một ứng cử viên cho phát hiện đậu nành. Ngoài ra, Lưu vực Dương Tử (Nam Trung Quốc) cũng đã được đề xuất như một nơi sinh của đậu nành dựa trên các phân tích phát sinh gen và phân cụm sử dụng microsatellites và đa dạng nucleotide [9].2 Thành phần hóa học Người ta đã chứng minh rằng thành phần hóa học và các thuộc tính dinh dưỡng của đậu nành và các loại đậu khác thay đổi đáng kể tùy theo giống cây trồng. Để sử dụng 4 hiệu quả các giống đậu tương mới phát triển cho dinh dưỡng con người, loại bỏ hoặc giảm các chất kháng dinh dưỡng và đánh giá các thuộc tính dinh dưỡng của chúng là cần thiết [10].
Dầu và protein là hai thành phần chính của hạt mang lại cho hạt đậu nành tiềm năng được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Hạt đậu nành thường chứa 40%-42% protein và 18%-22% dầu. Dầu có 85% là acid béo không no. Lượng protein trong đậu nành vượt qua lượng trong các loại thực phẩm thực vật khác.
Đậu nành cũng bao gồm carbohydrate, kali, natri và không chứa cholesterol [11]. Hạt đậu nành rất giàu chất xơ (13,7-16,5 g/100 g,). Thành phần này được đánh giá là chất xơ không hòa tan và hòa tan, sau đó là đường trung tính và acid uronic. Chất xơ không hòa tan trở thành phần chất xơ chiếm ưu thế trong đậu nành (74-78%), ngoài ra còn có glucose, acid uronic, galac tose, arabinose và xyloza.
Chất xơ hòa tan nằm trong khoảng từ 22% đến 26% và các monome chính là acid uronic, galactose và arabinose cuối cùng là galactose, một thành phần quan trọng trong đậu nành (21%) [12]. Hàm lượng protein là 35,6-42,4%, giá trị chất béo trung bình là 18,56 g/100 g, chứa 420,2-545,0 mg phospho trên 100 g và 8,9-9,8 mg sắt trên 100 g. Chất xơ, là tổng của các thành phần đơn phân của nó có 16,5 g/100 g, lượng chất xơ không hòa tan trong đậu nành 6,80 g/100 g và thành phần chính của chất xơ không hòa tan trong tất cả là glucose 30-32%. Ngoài ra còn có một lượng quan trọng acid uronic 17-20%, và với galactose 2,23 g/100 g.
Xyloza dao động từ 12 đến 14%, hàm lượng xyloza là 1,43 g/100 g, mannose có một lượng nhỏ 2-4%. Chất xơ hòa tan chứa tỷ lệ lớn acid uronic (31-38%) và galactose (27-29%) và một lượng arabinose vừa phải (13-17% ở cây vàng) [10, 12]. Đậu nành chứa 2,3 và 3,4 mg g-1 inositol và choline, đậu nành cũng chứa một lượng nhỏ niacin (21-23 μg g-1), acid pantothenic (13-22 μg g-1), thiamine (11-18 μg g-1), pyridoxine (7,1-12 μg g-1) và 3,4-3,6 μg carotene và choline [13].3 Ứng dụng Trên thực tế, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm đã chứng minh rằng việc đưa protein đậu nành vào chế độ ăn ít chất béo bão hòa và ít cholesterol có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh mạch vành. Isoflavone đã được báo cáo là đóng vai trò thiết yếu trong việc ngăn ngừa một số loại ung thư và giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch.
Hơn nữa, chất 5 xơ đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm mức cholesterol ở một số người mắc bệnh mỡ máu cao và trong bệnh tiểu đường, nó cũng có thể được sử dụng để cải thiện dung nạp glucose. Chất xơ dường như cũng có tác động tích cực đối với bệnh tiêu chảy và táo bón và như một phương pháp điều trị chứng ruột kích thích. Nó có tác dụng chống viêm và chống ung thư đối với hệ tiêu hóa [12].2 Giới thiệu về mủ trôm 2.1 Nguồn gốc Mủ trôm được sản xuất từ cây thuộc loài Sterculia có tên khoa học là gum karaya. Sterculia urens, Sterculia setigera và Sterculia villosa là nguồn khai thác mủ trôm chính.