Effects-of-concentration-factor-and-diafiltration-on-the-protein-recovery-yield-and-the-purity-of-peanut-protein-preparation-by-ultrafiltration

SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K5 - 2015 Ảnh hưởng hệ số cô đặc giải pháp bổ sung nước đến hiệu suất thu hồi độ tinh chế phẩm protein đậu phộng trình siêu lọc  Nguyễn Thị Hiền  Trần Chí Hải  Lê Văn Việt Mẫn Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM (Bản nhận ngày 19 tháng năm 2015, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 04 tháng năm 2015) TÓM TẮT Nghiên cứu khảo sát trình siêu lọc mẫu dịch trích protein đậu phộng để tinh protein Quá trình siêu lọc thực mẫu dịch trích ban đầu Để nâng cao hiệu tinh sạch, giải pháp bổ sung nước vào dịng khơng qua màng theo mơ hình dead – end với màng 50 kDa, áp suất vận hành bar pH dòng nhập liệu 5,0 Khi tăng hệ số đặc khả loại bỏ tạp chất dịch tiến hành Kết cho thấy, sau chu kỳ bổ sung nước tỉ lệ loại bỏ carbohydrate phytate đạt xấp xỉ 90% Khi đó, hiệu suất thu hồi protein đạt 89% độ tinh trích protein carbohydrate phytate tăng theo Khi hệ số cô đặc 2,5, tỉ lệ loại bỏ phytate carbohydrate 30% 56% so với hàm lượng chúng chế phẩmprotein thu xấp xỉ 92% Sử dụng trình siêu lọc để tinh dịch trích protein đậu phộng giải pháp kỹ thuật có tiềm ứng dụng vào thực tiễn Từ khóa: bổ sung nước, protein đậu phộng, siêu lọc, tỉ lệ loại bỏ GIỚI THIỆU Bột đậu phộng tách béo phụ phẩm ngành công nghiệp sản xuất dầu béo; phụ phẩm giàu protein (47 – 55%) với nhiều acid amin thiết yếu Đây nguồn nguyên liệu tiềm để sản xuất chế phẩm protein concentrate protein isolate [1,2] Hiện nay, TRANG 60 trình siêu lọc ứng dụng để tinh loại dịch trích protein họ đậu [3,4] Tuy nhiên, có cơng bố q trình siêu lọc dịch trích protein đậu phộng Đối với protein đậu nành, kết nghiên cứu cho thấy hệ số cô đặc tăng lên theo thời gian siêu lọc; nồng độ protein dịng khơng qua màng tăng lên, đồng thời, khả loại bỏ cấu tử không mong TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K5- 2015 muốn carbohydrate khoáng tăng theo thời gian [5] Tuy nhiên, thời gian siêu lọc dài trở lực trình tăng, lưu lượng dịng qua màng bị giảm xuống Ngồi ra, để tăng hiệu loại bỏ cấu tử không Quá trình siêu lọc thực thiết bị Sterlitech HP4750 Stirred Cell hãng Sterlitech (Hoa kỳ) cung cấp Màng siêu lọc (GR51PP) làm polysulfone (Alfa Laval, Thụy Điển) với kích thước mao quản mong muốn, việc bổ sung nước vào dịng khơng qua màng để tái siêu lọc đến hệ số cô đặc định nghiên cứu thu nhiều kết khả quan, cụ thể làm tăng độ tinh protein chế phẩm protein isolate từ đậu nành [3] 50 kDa Dòng nhập liệu đưa vào thiết bị siêu lọc nhờ áp suất khí nén có phương vng góc với bề mặt màng Các thí nghiệm tiến hành điều kiện nhiệt độ phòng (28±2oC) Thể tích dịch nguyên liệu ban đầu 200 mL, diện tích bề mặt màng 14,6 cm2 Trong suốt q trình thí nghiệm, dịng qua màng ghi nhận thể tích ống đong theo thời gian tương ứng Đối với thí nghiệm bổ sung nước, hệ số cô đặc đạt giá trị xác định, dịng khơng qua màng bổ sung thể tích nước (pH 5,0) thể tích dịng qua màng để tiếp tục siêu lọc Chu trình lặp lại lần Nghiên cứu khảo sát q trình siêu lọc dịch trích protein từ bột đậu phộng tách béo Mục đích nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng hệ số cô đặc số chu kỳ bổ sung nước đến hiệu suất thu hồi độ tinh chế phẩm protein thu NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu Nguyên liệu sử dụng giống đậu phộng Arachis hypogaea VD1 Viện nghiên cứu phát triển dầu có dầu (Tp Hồ Chí Minh) cung cấp Q trình trích protein từ bột đậu phộng tách béo thực sau: dung môi sử dụng nước, pH dung môi 9,0 (sử dụng dung dịch NaOH 2M để hiệu chỉnh pH), tỉ lệ bột:nước 1:20 (w/v), nhiệt độ trích ly 28±2oC, thời gian trích ly Sau q trình trích ly, hỗn hợp ly tâm với tốc độ 3500 vòng/phút 10oC 20 phút để thu nhận phần dịch lỏng Dung dịch protein thu có hàm lượng chất khơ 28,0±1,0 mg/mL, protein hòa tan 20,97 ± 0,17 mg/mL, carbohydrate 2,90 ± 0,02 mg/mL, phytate 0,59 ± 0,01 mg/mL Dịch trích đem siêu lọc để thu nhận chế phẩm protein 2.2 Q trình siêu lọc 2.3 Cơng thức tính tốn Hệ số đặc CF định nghĩa tỉ lệ thể tích dịng nhập liệu VF (mL) thể tích dịng cịn lại màng VR (mL) xác định theo công thức (1) (1) Thơng lượng dịng qua màng Jp (L.m-2.h-1) xác định theo cơng thức (2), với VP thể tích dòng qua màng (L), t thời gian siêu lọc (s), S diện tích bề mặt hoạt động màng (m2) (2) Trong đó, hiệu suất thu hồi protein Y (%) tính tốn theo cơng thức (3) Ở đây, CP CF nồng độ protein dòng qua màng dòng nhập liệu TRANG 61 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K5 - 2015 (3) Ngoài ra, độ tinh protein P (%) tỉ lệ hàm lượng protein Cpro tổng hàm lượng chất khơ Ctotal dịng sản phẩm (dịng khơng qua màng) (4) Tỉ lệ loại bỏ carbohydrate hay phytate Ri (%) xác định theo công thứ (5) Với, CPi CFi nồng độ carbohydrate phytate dịng qua màng dịng khơng qua màng (5) Khi tăng hệ số cô đặc từ 1,0 đến 2,5 nồng độ protein dịng khơng qua màng tăng 2,4 lần; đó, nồng độ phytate carbohydrate dịng khơng qua màng khơng thay đổi (Hình 1) Điều chứng tỏ, trình siêu lọc có khả loại bỏ phytate carbohydrate Nghiên cứu Skorepova Moresolia (2007) dịch trích protein từ đậu nành thu kết tương tự [5] Khi kéo dài thời gian siêu lọc hệ số đặc tăng lên; cấu tử có phân tử lượng nhỏ đường kính mao quản màng phytate carbohydrate qua màng nhiều Do đó, tỉ lệ loại bỏ phytate carbohydrate tăng lên (Hình 2) Bên cạnh đó, hiệu suất thu hồi protein có xu hướng giảm nhẹ tăng hệ số cô đặc độ phân riêng protein khơng đạt 100% 2.4 Phương pháp phân tích suốt q trình siêu lọc Hàm lượng chất khơ dịch trích xác định phương pháp sấy 105oC đến Khi hệ số cô đặc 2,5, hiệu suất thu hồi protein, tỉ lệ loại bỏ phytate tỉ lệ loại bỏ carbohydrate 95%, 30% 56% Các kết siêu lọc dịch trích protein đậu nành với màng 50 kDa, pH dòng nguyên liệu 6,7 cho thấy hệ số cô đặc 2,5 hiệu suất thu hồi khối lượng khơng đổi Nồng độ protein hòa tan, carbohydrate hòa tan phytate dịch trích xác định phương pháp quang phổ so màu với chất chuẩn bước sóng albumin huyết bò – 750 nm, glucose – 490 nm, sodium phytate – 500 nm [6,7,8] 2.5 Phương pháp xử lý số liệu Các thí nghiệm lặp lại lần kết giá trị trung bình lần lặp lại Số liệu thực nghiệm xử lý phần mềm Statgraphics Centurion XV để xem khác biệt có ý nghĩa thống kê hay không (p