Nghiên cứu mức độ thủy phân của sản phẩm bột đạm sản xuất bằng phương pháp thủy phân thịt lợn

I H C QU C GIA TP HCM I H C BÁCH KHOA NGUY N NG NGHIÊN C U M PH M B M TH Y PHÂN C A S N M S N XU T B TH Y PHÂN TH T L N Chuyên ngành: Công Ngh Th c Ph U ng Mã s : 605402 LU TP H CHÍ MINH, tháng 12 CS i CƠNG TRÌNH C HỒN THÀNH T I I H C BÁCH KHOA – Cán b – HCM ng d n khoa h c : ng Th Cán b ch m nh n xét : PGS TS Nguy n Ti n Th ng Cán b ch m nh n xét : TS Nguy n H u Phúc Lu cs c b o v t i Tr Thành ph n H i ng i h c Bách Khoa, n v n th c s n m: – Ch T ch PGS TS Nguy n Ti n Th ng – Ph n Bi n TS Nguy n H u Phúc – Ph n Bi n – y Viên ng Th TS Võ ình L Tâm – ý Xác nh n c a Ch t ch H i chuyên ngành sau lu n v n ã CH T CH H NG HQG Tp ng Khoa qu n lý c s a ch a (n u có) NG KHOA ii I H C QU C GIA TP.HCM I H C BÁCH KHOA C NG HÒA XÃ H I CH NGH c l p – T – H nh Phúc NHI M V LU H tên h c viên: Nguy n Ng CS m MSHV: 11116010 30/10/1988 Ti n Giang Chuyên ngành: Công Ngh Th c Ph I U ng TÀI: NGHIÊN C U M B T NAM Mã s : 605402 TH Y PHÂN C A S N PH M M S N XU T B Y PHÂN TH T L N II NHI M V VÀ N I DUNG: - Kh o sát thành ph n nguyên li u th t l n - Kh o sát y u t n trình lo i béo nguyên li u th t - Kh o sát y u t n trình th y phân protein th t l n ã tách béo) b ng enzyme protease t ình th y phân protein - nh phân t ng c a d ch th u ki n th y phân t u nh t - ch ng s n ph m b t m th y phân thông qua ch tiêu: m, béo, tiêu hóa in vivo III NGÀY GIAO NHI M V : 24/06/2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 22/11/2013 V CÁN B CÁN B NG D NG D N (H tên ch ký) NG TH CH NHI M B MÔN O (H tên ch ký) NG KHOA (H tên ch ký) iii L IC L u tiên, em xin chân thành c Khoa K Thu t Hóa H c – môn Công Ngh Th c Ph m, i h c Bách Khoa TP HCM, Vi n ki m nghi m thu c TP HCM ã h tr trang thi t b , máy móc, v nghi m giúp em hồn thành lu Em xin bày t lòng bi tr c ti n PGS ng Th ng d n em su t th i gian th c hi ki n thu n l i nh t giúp em hoàn thành t t lu tài, ãt om u il i ã t n tình h ng d n, u ki n t t nh t cho em hoàn thành lu Em c n sinh viên phịng thí nghi m, anh ch cao h c, nghiên c t bi t ch Nguy n Th Qu h tr em th i gian v a qua t Con xin bày t lòng bi bên c ã ng th i, em c n quý th y cô B môn Công Ngh Th c Ph h tr t o m i ịng thí ã ng hành i h c Bách Khoa TP HCM n Ông, Bà, Ba, M ình ã ng viên tinh th n su t th i gian h c t p th c hi n lu n Em xin g i l i chúc s c kh n quý th y cô b n l p cao h c K2011 – B Môn Công Ngh Th c Ph m, Khoa k thu t hóa h c H c viên Nguy n Ng m iv TÓM T T LU Trong lu tơi nghiên c u q trình tách béo t u ki n th y phân protein t nguyên li u th t l n n c b ng enzyme nh m s n xu t s n ph m b t m t th t dùng làm th c ph m cho b nh nhân nuôi Tôi ti n hành kh o sát thành ph n hàm m (75,1 qua ng thông ng c a nguyên li u th t l n ng protein (22,6%), lipid (1,71%), tro (0,5 vitamin B1 (1,384 mg/100g); ti ng n kh o sát l a ch n dung môi, th i gian x lý phù h p cho trình lo i béo; kh o sát th i gian s lo i b dung môi t o sát l a ch n lo i enzyme phù h p cho trình th y phân; kh u ki n th y phân thu n l K t qu n – c ch n, x lý nhi t th i gian c n thi c ch n c ch n 90oC Alcalase enzyme lo i b dung môi 30 phút s y u ki n th y phân thu n l i là: t l (enzyme/nguyên li u) 3,0% (v/w); pH 7,5; nhi 180 phút Quá trình t c: 1/6; t l E/S 55oC; th i gian th c hi n c th c hi ã bi t g n xác giá tr tâm c a thơng s q trình th y phân K t qu c a trình t 54,7oC; t l E/S 3,54% (v/w) th i gian th c hi n 49; nhi 197 phút Th y phân v u ki n t nh t 2,240 ± 0,092 cP m t protein D ch th ì d ch th y phân nh t th p th y phân (DH) cao nh t 31,390 ± 0,138 % S n ph m c a trình th y phân s c n di c phân y phun S n ph m cu i s tiêu hóa in vivo c m tra thành ph ng, ng tiêu vi sinh K t qu cho th y s n ph m ng cao, d tiêu hóa i s d ng 80oC 45 phút t yêu c u v an toàn v sinh cho v ABSTRACT In this research, we study the way how to produced protein hydrolysate powder from lean pork meat which will be used for enteral feeding patients Eliminating lipid method was invested to minimize lipid in material and hydrolysis conditions were optimized by using a response surface methodology (RSM) First, we determined lean pork ingredients: water (75,1%), protein (22,6%), lipid (1,71%), mineral (0,5%), vitamin B1 (1,384 mg/100g) Second, we found out solvent, needed time to eliminate lipid and time to evaporate solvent residue from meat Finally, the model equation was proposed with regard to the effects of kind of enzyme, enzyme to substract level, pH, temperature and hydrolysis time on viscosity and degree of hydrolysis N – hexan was chosen solvent and eliminating lipid condition was at 80 oC in 45 minutes Solvent residue was evaporate by temperature at 90oC in 30 minutes Alcalase was chosen enzyme and hydrolysis conditions such as substract/water: 1/6, E/S: 3.54%, pH: 7.49, temperature: 54.7oC and hydrolysis time: 197 minutes were found to be the optimum conditions to obtain lowest viscosity 2.240 ± 0.092 cP and highest degree of hydrolysis 31.390 ± 0.138 % Hydrolysate was determined protein molecule by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS – PAGE) Spray drying method was used to produce dry powder from hydrolysis liquid Protein hydrolysate powder was characterized with respect to chemical composition, amino acid composition, microbiology and in vivo protein digestibility Protein hydrolysate powder had high nutritional ingredients, easily digested and met microbiological criteria vi M CL C U … 1.1 LÝ DO HÌNH THÀNH 1.2 M TÀI U 1.3 PH M VI NGHIÊN C U 1.4 N I DUNG NGHIÊN C U 1.5 M C TIÊU NGHIÊN C U NG QUAN 2.1 T NG QUAN V TH T L N 2.1.1 Khái quát v s n ph m th t 2.1.2 T ng quan v th t l n 2.1.2.1 Ngu n g c 2.1.2.2 Tình hình s n xu 2.1.2.3 Thành ph n hóa h a l n n c a th t l n 2.1.2.4 M t s ch tiêu c a th t 11 2.3 GI I THI U V PROTEASE 13 2.3.1 Khái quát 13 2.3.2 Phân lo i 13 2.3.3 M t s ch ph m enzyme dùng nghiên c u 14 2.3.3.1 Alcalase 14 2.3.3.2 Flavourzyme 15 2.3.3.3 Trypsin 15 C V TH 2.4.1 Nhu c u th NH NHÂN QUA NG THÔNG 16 nh nhân nuôi qua ng thông 16 vii 2.4.2 Gi i thi u tình hình phát tri n s n ph 2.4.3 Nhu c u v ng cho b nh nhân 18 2.4.3.1 Nhu c u ng 18 2.4.3.2 Nhu c u v 2.4.4 M t s ng thông 16 ng h ng 18 ng ph i s d ng th T LI ng thông 22 U 23 3.1 NGUYÊN LI U 23 3.2 HÓA CH T 23 3.3 THI T B - D NG C 24 3.4 N I DUNG NGHIÊN C U 25 3.4.1 Quy trình xu t th c hi n 25 3.4.2 Thuy t minh quy trình 26 3.4.3 N i dung thí nghi m 30 nghiên c u 30 3.4.3.2 Kh o sát trình lo i béo 31 3.4.3.3 Kh o sát trình th y phân 31 ng s n ph m 32 32 ý 32 3.4.4.2 33 34 nh m 3.4.5 X lý s li u t tiêu hóa in vivo 35 óa trình th y phân 35 viii T QU VÀ BÀN LU N 38 NH TÍNH CH T C A NGUYÊN LI U 38 4.1.1 Thành ph ng c a th t l n 38 nh ho t tính c a enzyme 38 4.2 KH O SÁT QUÁ TRÌNH LO I BÉO 40 4.2.1 Kh o sát kh i béo c a lo i dung môi 40 4.2.2 Kh o sát th i gian x lý phù h i v i dung môi n – hexan 42 4.2.3 Kh o sát th i gian s y phù h lo i b dung môi n – hexan cịn l i th t sau q trình lo i béo 44 4.3 KH O SÁT QUÁ TRÌNH TH Y PHÂN 46 4.3.1 Kh o sát kh y phân c a t ng lo i enzyme 46 4.3.2 Kh o sát ng t l c (w/v) 49 4.3.3 Kh o sát ng c a n 4.3.4 Kh o sát ng c a pH th y phân 53 4.3.5 Kh o sát ng c a nhi 4.3.6 Kh o sát ng c a th i gian th y phân 57 4.3.7 T ình th y phân 59 enzyme (t l t E/S) 51 th y phân 55 c phân t c a s n ph m d ch th y phân 70 NH CH TIÊU C A S N PH M 70 4.4.1 Thành ph ng c a s n ph m b m 70 ng acid amin s n ph m b m 71 tiêu hóa in vivo 73 4.4.4 Ch tiêu vi sinh c a s n ph m 74 ix 5.1 K T LU N 75 5.2 KI N NGH 75 TÀI LI U THAM KH O 77 PH L C 81 PH L 81 PH L C II: K T QU X LÝ S LI U 90 PH NH MÁY MÓC, THI T B S L C III: CÁC HÌNH D NG TRONG NGHIÊN C U 97 86 Chu n b dung d ch t o d n ch t: - Dung d ch 1: Methanol-Triethylamin- - Dung d ch 2: Methanol-Triethylamin- c (2-1-2) c-Phenylisothiocyanat (7-1-1- 1) - Dung d ch 3: m pH 7,2 Chu n b dung d ch ph n ng: Dung d ch nơi chu n: Cân xác kho ng 30mg acid -amino butyric vào bình nh m c 50ml, thêm vào kho ng v c, l c hịa ó thê c n v ch Dung d ch th : M u th c th y phân: cân xác 0,5g m u vào bình thêm vào kho ng u c, l c hịa ó thê cv a nh m c 50ml, n v ch L c c qua gi y l c l y ph n d ch S n ph m s y phun: cân xác 0,5g m u vào bình vào kho ng c, l c hịa Hút 5,0ml vào bình nh m ó thê yb cv a nh m c 50ml, thêm n v ch L c u c qua gi y l c l y ph n d ch Dung d ch chu n: Pha m t h n h p dung d ch chu n n i chu n có n l nl c t kho ng: 89µg/ml acid glutamic; 158,4µg/ml serin; 293,6µg/ml glycine; 655,6µg/ml arginine; 316,4µg/ml threonine; 218µg/ml alanine; 157,6µg/ml proline; 129,4µg/ml tyrosine; 280,6µg/ml methionine; 164,4µg/ml isoleucine; 439,6µg/ml leucine; 330,2µg/ml phenylalanine; 370µg/ml tryptophane; 60 µg/ml acid -amino butyric Cách t o d n ch t: Dùng micropipet hút 200 l dung d ch 100 l dung d ch cho vào m t l nh , y n p l c 15 giây; sau n p l c 30 giây, yên 20 phú ti p t c cho vào l ml dung d ch th r y ó thêm ti p vào l 1ml dung d ch 3, l c 30 87 giây, r i l c qua gi y l c 0,45 m Tiêm lên c t s c ký Dung d ch chu n t o d n ch t t g t dung d ch th Ti n hành - i u ki n s c ký: C t: Gemini C18 (250x4,6mm; m) Detector UV : 254nm Nhi T c - Pha : 46°C dòng: 1ml/phút ng: m pH 7,2: Hòa tan 50mM natri acetat 0,6ml triethylamin kho ng 900ml n c, ch nh v pH 7,2 b ng dung d ch natri hydroxyd hay dung d ch acid acetic H n h p A: Acetonitril S d ng ch c (60-40) g trình T (phút) , có th thay m pH 7,2 i t l n u c n H nh pA 100 10 95 25 88 12 30 83 17 40 45 55 45 100 50 30 70 52 100 65 100 Tính k t qu : (%so v ng nhãn) X% = TE CS x x100 TS CE 88 : TS : T l di n tích nh c a acid amin dung d ch TE: T l di n tích nh c a acid amin dung d ch th n i chu n CS: N dung d ch chu n CE: N dung d ch th 1.8 i chi u n i chu n ng protein hòa tan nh n d protein tan m u thí nghi m, ta s ph i xây ng chu n b ng m t lo i protein tinh chu n, có giá tr m quang s Giá tr m ng albumin T cn ng protein tan ng máy quang ph h p thu UV-VIS t c sóng = 750nm c s d ng xác nh t v i nh ng dung d ch có n protein t n 1mg/ml Hóa ch t: Pha dung d ch albumin chu n có n : 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 mg/ml Dung d ch A: Cân 4g NaOH 20g Na2CO3 pha 1000ml c c t Dung d ch B: Cân 0,5g CuSO4.H2O pha dung d ch Natri-Kali Tartrat 1% Dung d ch C: H n h p c a hai dung d ch A B theo t l 50 : Thu c th Folin pha loãng b c c t t l : 1:3 Cách ti n hành: Cho vào ng nghi m 1ml m u 5ml dung d ch Cho vào 0,5ml thu c th Folin, l h p thu A T yên 30 phút c sóng ng chu n C = f(A) 1.9 ng vitamin B1 Thu c th : Kali clorid yên 10 phút 89 PEG 400 (poly ethylen glycol) Natri heptan sunfonat Methanol Dung d ch acid acetic 1% u ki n s c ký C t Inersil C18 (250 x 4mm, m) ng: + Kali clorid 2g + ml + PEG 400 2ml + Natri heptan sunfonat 1,08g + Methanol 300ml + cc tv : 1000ml Detector 254nm T dịng: 1,5-2ml/ phút Th tích tiêm: 50 L Ti n hành Dung d ch chu n vitamin B1: Chu n b dãy chu n 1, 2, 5,10 ppm Dung d ch th : Cân m ng kho ng 2- 5g bình acetic 1%, l c k , thêm v a m t d ch l nh m c 25ml dung d ch acid b ngdung d ch acid acetic 1% L c qua gi y l c, b u L c qua màng l c 0,45 m Ti n hành tiêm l t dung d ch chu n, dung d ch th D a vào giá tr di n tích pha lỗng c a dung d ch chu n, dung d ch th , tính ng viamin B1 90 PH L C II: K T QU X 2.1 LÝ S ng lo LI U n kh i béo Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 8,5675 4,28375 120,35 0,0000 Within groups 0,21356 0,0355934 Total (Corr.) 8,78106 Loai dung moi Count Mean Homogeneous Groups n - hexan 0,899067 X Diethyl ether 1,46067 X Cloroform 3,19163 X Chú ý: giá tr X th ng hàng khơng có s khác bi t v m t th ng kê 2.2 Th i gian x lý lo i béo Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 2,09347 0,523369 22,14 0,0001 Within groups 0,236379 10 0,0236379 Total (Corr.) 2,32985 14 Thoi gian say Count Mean Homogeneous Groups 60 phút 0,396 X 50 phút 0,4002 X 45 phút 0,404833 X 30 phút 0,899067 X 15 phút 1,32443 X 2.3 ng lo n kh y phân Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 327,591 163,796 3649,90 0,0000 Within groups 0,269261 0,0448768 Total (Corr.) 327,861 91 Loai enzyme Count Mean Flavozyme 10,034 Trypsin 19,188 Alcalase 24,6583 2.4 ng c a t l Homogeneous Groups X X X n DH Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 42,1212 10,5303 69,10 0,0000 Within groups 1,52392 10 0,152392 Total (Corr.) 43,6452 14 Ti le Count Mean 1/8 19,5263 1/4 21,9143 X 1/7 22,3423 X 1/5 23,097 1/6 24,6583 2.5 ng n [E/ Homogeneous Groups X X X n d ch th y phân nh t Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 0,771 0,19275 22,75 0,0001 Within groups 0,0847333 10 0,00847333 Total (Corr.) 0,855733 14 Nong Count Mean 3,08 Homogeneous Groups X 3,08667 X 3 3,09 X 3,37667 3,65 X X 92 DH Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio Between groups 15,8535 3,96338 71,10 Within groups 0,557445 10 0,0557445 Total (Corr.) 16,411 14 Nong Count Mean Homogeneous Groups 23,5575 X 24,6584 26,0312 X 3 26,0652 X 26,1467 X 2.6 ng pH PValue 0,0 000 X n d ch th y phân nh t Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 0,473111 0,0946222 13,49 0,0001 Within groups 0,0842 12 0,00701667 Total (Corr.) 0,557311 17 pH Count Mean 7.5 2,62333 Homogeneous Groups X 2,72667 XX 6.5 2,83 X 2,87 X 8.5 3,03333 X 3,09 X 93 DH Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 19,4718 3,89437 165,49 0,0000 Within groups 0,282389 12 0,0235324 Total (Corr.) 19,7542 17 pH Count Mean 26,065 Homogeneous Groups X 8,5 26,3167 X 6,5 27,0947 27,8693 28,24 7,5 28,9877 2.7 ng nhi X X X X n d ch th y phân nh t Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 1,28457 0,321143 34,02 0,0000 Within groups 0,0944 10 0,00944 Total (Corr.) 1,37897 14 Nhiet Count Mean Homogeneous Groups X 55 2,38333 60 2,62333 X 50 2,72 X 65 3,06 X 45 3,18667 X 94 DH Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 15,2895 3,82238 89,15 0,0000 Within groups 0,42875 10 0,042875 Total (Corr.) 15,7183 14 Nhiet Count Mean 45 27,04 65 28,0157 50 28,77 X 60 28,9877 X 55 30,0647 2.8 ng th i gian Homogeneous Groups X X X n d ch th y phân nh t Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 0,624827 0,156207 17,41 0,0002 Within groups 0,0897333 10 0,00897333 Total (Corr.) 0,71456 14 Thoi gian Count Mean Homogeneous Groups 180 2,38333 X 240 2,39333 X 210 2,39333 X 150 2,66667 120 2,89333 X X DH Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value Between groups 11,3211 2,83029 86,47 0,0000 Within groups 0,327318 10 0,0327318 Total (Corr.) 11,6485 14 95 Thoi gian Count Mean Homogeneous Groups X 120 27,8898 150 29,0043 210 30,0577 X 180 30,0645 X 240 2.9 T 30,0815 X X B ng 3: Ma tr n quy ho ch c u trúc có tâm c p hai, b n y u t o X1 X2 X3 X4 [E/S] pH -1 -1 -1 -1 50 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 C Y1 Y2 150 3,281 25,953 50 150 3,159 27,074 50 150 3,324 25,474 50 150 3,035 27,574 -1 60 150 3,122 26,544 -1 60 150 2,961 27,421 1 -1 60 150 3,013 25,413 1 -1 60 150 2,691 27,268 -1 -1 -1 50 210 2,809 27,074 -1 -1 50 210 2,701 28,369 -1 -1 50 210 3,031 26,473 1 -1 50 210 2,721 28,747 -1 -1 1 60 210 2,918 27,248 -1 1 60 210 2,901 28,175 -1 1 60 210 3,031 26,371 96 1 1 60 210 2,875 27,859 -2 0 7,5 55 180 3,253 25,097 0 7,5 55 180 2,513 29,500 -2 0 6,5 55 180 3,178 26,789 0 8,5 55 180 3,053 26,045 0 -2 7,5 45 180 3,052 26,595 0 7,5 65 180 2,877 26,840 0 -2 7,5 55 120 3,201 25,892 0 7,5 55 240 2,451 29,699 0 0 7,5 55 180 2,391 30,010 0 0 7,5 55 180 2,382 30,000 0 0 7,5 55 180 2,393 30,000 0 0 7,5 55 180 2,395 29,990 0 0 7,5 55 180 2,389 30,010 0 0 7,5 55 180 2,389 30,010 0 0 7,5 55 180 2,393 30,020 97 PH L C III: CÁC HÌNH NH MÁY MÓC, THI T B S D NG TRONG NGHIÊN C U Hình pH lo i bàn Hình Máy xay th t philip Hình Cân t Hình Hình B ng s l nh t Brookfield u nhi t 98 Hình Máy ly tâm Hình H th ng HPLC Hình 11 Lị nung Hình Máy s y phun Hình 10 T s y Hình 12 Máy chi t béo t ng v trí 99 Hình 13 Máy kjeldahl b Hình 14 UV – VIS u Hình 15 Máy ch n di PH N LÝ L CH TRÍCH NGANG H tên: Nguy n Ng m 30/10/1988 a ch liên l c: Ti n Giang n Bình Tân, Tp HCM QUÁ TRÌNH 2006 – 2010: H i H c – Ngành Công Ngh Th c Ph m p TP HCM 2010 – 2013: H Cao H c – Ngành Công Ngh Th c Ph m Q TRÌNH CƠNG TÁC 2010 – 2013: Vi n Ki m Nghi m Thu c TP HCM U ng ... y phân th p nh t, m Kh o sát y u t th y phân nhi c hàm m c tiêu hàm y phân th p nh t c hàm m c tiêu nh t th y phân (DH) cao nh t n , th i gian th y phân m c tiêu t (E/S), pH, nh t d ch th y phân. .. dung môi t y phân c a flavourzyme, trypsin alcalase Kh o sát Kh o sát trình th y nhi ng c a t l th phân c, n nh t m E/S, pH, th y phân, t hóa trình th y phân c phân t c a d ch th y phân ng protein,... enzyme phù h p cho trình th y phân th t Kh o sát y u t ch n trình th c (w/v), n t l t (v/w), pH, nhi th y phân t , th i gian trình th y phân nh k c phân t c a d ch th y phân nh thành ph ng c a s