Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ THU HÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SIÊU ÂM ĐỂ TRÍCH LY PROTEIN TỪ ĐẬU PHỘNG Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm & Đồ uống LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS Lê Văn Việt Mẫn (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : PGS TS Nguyễn Xích Liên (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS Hoàng Kim Anh (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 26 tháng 01 năm 2011 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Văn Việt Mẫn đã tận tì nh hướng dẫn và giúp đỡ suốt quá trì nh nghiên cứu hoàn thành báo cáo luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thị Hiền giúp đỡ và tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành tốt luận văn Hơn nữa, xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm – Khoa kỹ thuật Hóa học – Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm hỗ trợ suốt thời gian thực nghiên cứu phịng thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm Cuối cùng xin cảm ơn gia đì nh , đồng nghiệp bạn bè giúp đỡ vượt qua những khó khăn và đóng góp ý kiến để tơi hồn thành luận văn Học viên cao học Nguyễn Thị Thu Hà TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Trong nghiên cứu này, khảo sát ảnh hưởng phương pháp xử lý bột đậu phộng tách béo sóng siêu âm, chế phẩm cellulase chế phẩm cellulase sau xử lý nguyên liệu sóng siêu âm đến hiệu suất trích ly protein đậu phộng Đầu tiên, thông số trình xử lý huyền phù bột đậu sóng siêu âm khảo sát gồm tỉ lệ nguyên liệu/dung môi, công suất siêu âm, pH, nhiệt độ siêu âm thời gian xử lý siêu âm Sau đó, hai yếu tố nhiệt độ thời gian xử lý siêu âm lựa chọn để tối ưu hóa theo phương pháp RSM (response surface methodology) Tiếp theo, trình xử lý huyền phù bột đậu chế phẩm enzyme cellulase khảo sát với hai thông số thay đổi hàm lượng chế phẩm enzyme thời gian xử lý enzyme Cuối cùng, phương pháp sử dụng chế phẩm enzyme cellulase sau xử lý nguyên liệu sóng siêu âm khảo sát với hai thông số thay đổi hàm lượng chế phẩm enzyme thời gian xử lý enzyme Kết cho thấy hiệu suất trích ly protein sử dụng ba phương pháp cao so với mẫu đối chứng Phương pháp trích ly protein đậu phộng sử dụng sóng siêu âm có hiệu suất trích ly protein 88,1% với tỉ lệ bột/dung môi 1/20, công suất siêu âm 1,5 W/mL, pH 7, nhiệt độ siêu âm 57 oC thời gian siêu âm 15,4 phút Phương pháp sử dụng chế phẩm enzyme có hiệu suất trích ly protein 84,8% với hàm lượng chế phẩm enzyme 5% thời gian xử lý enzyme 90 phút Phương pháp sử dụng chế phẩm enzyme cellulase sau xử lý nguyên liệu sóng siêu âm cho hiệu suất trích ly protein đậu phộng cao (94,7%) với hàm lượng chế phẩm enzyme 3% (v/w) thời gian xử lý enzyme 60 phút So với phương pháp xử lý chế phẩm enzyme cellulase, phương pháp xử lý sóng siêu âm làm tăng hiệu suất trích ly rút ngắn thời gian xử lý (từ 90 phút xử lý enzyme 15,4 phút xử lý siêu âm) Xử lý kết hợp sóng siêu âm enzyme rút ngắn thời gian xử lý enzyme (từ 90 phút xử lý enzyme giảm xuống 60 phút xử lý enzyme) làm tăng đáng kể hiệu suất trích ly protein (tăng 9,9%) so với phương pháp xử lý enzyme LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Thị Thu Hà Ngày, tháng, năm sinh: 20/01/1984 Nơi sinh: Quảng Ngãi Địa liên lạc: 223 Lê Lợi, P Chánh Lộ, Tp Quảng Ngãi, Tỉnh Quảng Ngãi QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2002-2007: Sinh viên Đại học qui, Trường ĐH Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, Khoa Cơng nghệ Hóa học, Bộ mơn Cơng nghệ Thực phẩm Chun ngành Công nghệ Thực phẩm 9/2007 đến nay: Học viên Cao học Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, Khoa Cơng nghệ Hóa học, Bộ mơn Cơng nghệ Thực phẩm Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm Đồ uống Q TRÌNH CƠNG TÁC 9/2007 – 9/2009 : nghiên cứu viên Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 10/2009 đến : Giảng viên Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường ĐH Kỹ Thuật Công nghệ Tp HCM Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT VÀ CÁC THUẬT NGỮ SỬ DỤNG iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi Chƣơng - GIỚI THIỆU Chƣơng - TỔNG QUAN 2.1 Nguyên liệu đậu phộng 2.1.1 Giới thiệu nguyên liệu đậu phộng 2.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ đậu phộng giới Việt Nam 2.1.3 Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng 2.2 Chế phẩm protein đậu phộng phương pháp thu nhận 13 2.2.1 Chế phẩm protein đậu phộng 13 2.2.2 Quá trình trích ly protein yếu tố ảnh hưởng 16 2.2.3 Các kỹ thuật hỗ trợ q trình trích ly protein 24 2.3 Kỹ thuật siêu âm ứng dụng q trình trích ly protein 25 2.3.1 Khái niệm 25 2.3.2 Cơ chế tác động sóng siêu âm 26 2.3.3 Phân loại 28 2.3.4 Sóng siêu âm hỗ trợ q trình trích ly 29 2.3.5 Hiệu trích ly protein sử dụng sóng siêu âm 30 2.4 Chế phẩm enzyme hỗ trợ q trình trích ly protein 32 2.4.1 Cơ chế hỗ trợ trích ly protein enzyme 32 2.4.2 Enzyme cellulase 34 2.4.3 Hiệu trích ly protein sử dụng chế phẩm enzyme 35 Chƣơng - NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 3.1 Nguyên liệu 37 3.1.1 Đậu phộng 37 3.1.2 Enzyme cellulase 37 3.2 Thiết bị siêu âm 37 3.3 Phương pháp nghiên cứu 37 3.3.1 Mục đích nội dung nghiên cứu 37 HV: Nguyễn Thị Thu Hà i Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng 3.3.2 Qui trình chuẩn bị bột đậu phộng tách béo 38 3.3.3 Qui trình trích ly protein 40 3.3.4 Trích ly protein sử dụng kỹ thuật siêu âm 41 3.3.5 Trích ly protein sử dụng chế phẩm enzyme 43 3.3.6 Trích ly protein sử dụng chế phẩm enzyme sau xử lý nguyên liệu sóng siêu âm 43 3.3.7 So sánh phương pháp trích ly 44 3.4 Phương pháp phân tích 44 3.4.1 Hàm lượng protein tổng 44 3.4.2 Hàm lượng lipid 44 3.4.3 Độ ẩm 44 3.4.4 Tro 45 3.5 Phương pháp tính tốn xử lý số liệu 45 3.5.1 Cường độ siêu âm 45 3.5.2 Hiệu suất trích ly protein 45 3.5.3 Xử lý số liệu 45 Chƣơng - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 46 4.1 Khảo sát thành phần nguyên liệu 46 4.2 Khảo sát trình trích ly protein sử dụng kỹ thuật siêu âm 46 4.2.1 Ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 46 4.2.2 Ảnh hưởng cường độ siêu âm 48 4.2.3 Ảnh hưởng pH dịch trình xử lý siêu âm 49 4.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ siêu âm 51 4.2.5 Ảnh hưởng thời gian xử lý siêu âm 52 4.2.6 Tối ưu hóa phương pháp quy hoạch thực nghiệm 54 4.3 Khảo sát trình trích ly protein sử dụng chế phẩm enzyme 57 4.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme 57 4.3.2 Ảnh hưởng thời gian xử lý enzyme 58 4.4 Khảo sát q trình trích ly protein sử dụng chế phẩm enzyme sau xử lý nguyên liệu sóng siêu âm 59 4.4.1 Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme 60 4.4.2 Ảnh hưởng thời gian xử lý enzyme 61 4.5 So sánh hiệu phương pháp trích ly 62 Chƣơng - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 HV: Nguyễn Thị Thu Hà ii Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng 5.1 Kết luận 65 5.2 Kiến nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 77 HV: Nguyễn Thị Thu Hà iii Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT VÀ CÁC THUẬT NGỮ SỬ DỤNG AOAC: Association of Official Analytical Chemists BHA: butylated hydroxyanisol BHT: butylated hydroxytoluene CBH: cellobiohydrolase CMC: Carboxymethyl cellulose DPF: bột đậu phộng tách béo (defatted peanut flour) EG: endoglucanase FDA: Cục Quản lý dược phẩm thực phẩm Mỹ (Food and Drug Administration) HEC: Hydroxyethyl Cellulose kDa: kilodalton NaCl: natri clorua NaOH: natri hydroxide PC: protein concentrate PI: protein isolate PM: khô đậu phộng (peanut meal) ppb: phần tỉ PPC: protein concentrate từ đậu phộng PPI: protein concentrate từ đậu phộng RSM: Response surface methodology SDS-PAGE: điện di gel sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide SEM: kính hiển vi điện tử quét SPC/SPI: protein concentrate từ đậu nành/ protein isolate từ đậu nành v/w: thể tích khối lượng w/v: khối lượng thể tích w/w: khối lượng khối lượng WPC/WPI: protein concentrate từ huyết sữa/ protein isolate từ huyết sữa HV: Nguyễn Thị Thu Hà iv Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Phân loại khoa học đậu phộng Bảng 2.2 Diện tích, suất, sản lượng đậu phộng giới từ 2005 – 2010 (USDA Foreign Agricultural Service) Bảng 2.3 Diện tích, suất, sản lượng đậu phộng Việt Nam từ 2005-2010 (USDA Foreign Agricultural Service) Bảng 2.4 Thành phần hóa học nhân đậu phộng (Seifert, 2009) Bảng 2.5 Khối lượng phân tử loại tiểu đơn vị protein có đậu phộng, xác định phương pháp điện di gel sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide (SDS-PAGE) (Bianchi-Hall cộng sự, 1993) Bảng 2.6 Thành phần acid amin đậu phộng (Monteiro & Prakash, 1994) Bảng 2.7 Cấu trúc polysaccharide có đậu phộng (Tharanathan cộng sự, 1979) Bảng 2.8 Năng lượng siêu âm ảnh hưởng tới hiệu suất trích ly protein đậu nành (Karki cộng sự, 2010) 31 Bảng 2.9 Thành phần hóa học bột đậu phộng tách béo (%) bã thu sau tách protein hai trường hợp có khơng có xử lý enzyme hemicellulase (Tharanathan cộng sự,1979) 36 Bảng 2.10 Hiệu suất trích ly protein xử lý chế phẩm enzyme khác (Jung cộng sự,2006) 36 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật thiết bị siêu âm dạng Sonicator®, model VC750 37 Bảng 4.1 Thành phần hóa học (% w/w) bột đậu phộng DPF 46 Bảng 4.2 Ma trận thiết kế kết thí nghiệm tối ưu hóa yếu tố nhiệt độ siêu âm thời gian siêu âm theo mơ hình cấu trúc có tâm phương pháp RSM (Response surface methodology) 54 Bảng 4.3 Kết mơ hình hóa q trình xử lý enzyme để trích ly protein đậu phộng phụ thuộc vào hai yếu tố X1(nhiệt độ, oC), X2 (thời gian, phút) 55 Bảng 4.4 Kết phân tích phương sai mơ hình tối ưu hóa 56 HV: Nguyễn Thị Thu Hà v Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Choi, I., Choi, S J., Chun, J K., & Moon, T W (2006) Extraction yield of soluble protein and microstructure of soybean affected by microwave heating Journal of Food Processing and Preservation , 30, 407-419 Chukwumah, Y., Walker, L., Vogler, B., & Verghese, M (2007) Changes in the Phytochemical Composition and Profile of Raw, Boiled, and Roasted Peanuts J Agric Food Chem , 55, 9266-9273 Clare, D A., Gharst, G., & Sanders, T H (2007) Transglutaminase Polymerization of Peanut Proteins J Agric Food Chem 55 , 432−438 Coffman, C., & Garcia, V (1997) Funtional properties and amino acid content of a protein isolate from mung bean flour J Food Technol 12 , 473-484 Council, A P (n.d.) About the peanut industry Cravotto, G., Boffa, L., Mantegna, S., Perego, P., Avogadro, M., & Cintas, P (2008) Improved extraction of vegetable oils under high- intensity ultrasound and/or microwaves Ultrasonics Sonochemistry , 15, 898-902 Daussant, J., Neucere, N J., & Conkerton, E J (1969) Immunochemical Studies on Arachis hypogaea Proteins With Particular Reference to the Reserve Proteins II Protein Modification During Germination Plant Physiol , 44 (4), 480-484 Diarra, K., Nong, Z G., & Jie, C (2005) Peanut milk and peanut milk based products production: A review Crit Rev Food Sci Nutr , 45 (5), 405-423 Eriksson, L., Johansson, E., Kettaneh-Wold, N., Wikström, C and Wold, S (2000) Design of Experiments - Principles and applications, Umetrics Gabrielsson, J., Lindberg, N.-O and Lundstedt, T (2002) Multivariate methods in pharmaceutical applications J Chemometrics, 16, 141-160 González-Pérez, S., Merck, K B., Vereijken, J M., Koningsveld, G A., Gruppen, H., & Voragen, A G (2002) Isolation and Characterization of Undenatured Chlorogenic Acid Free Sunflower (Helianthus annuus) Proteins J Agric Food Chem , 50 (6), 1713–1719 Hammons, R O., Pattee, H E., & Young, C T (1982) Origin and early history of the peanut Peanut Science and Technology; American Peanut Research and Education Society: Texas , 1-20 Hefle, S L., Nordlee, J A., & Taylor, S L (1996) Allergenic foods Crit Rev Food Sci Nutr , 36 , S69-89 HV: Nguyễn Thị Thu Hà 69 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Hettiarachchy, N S., Griffin, V K., & Gnanasambandam, R (1996) Preparation and functional properties of a protein isolate from defatted wheat germ Cereal chemistry , 73 (3), 364-367 Hoffpauir, C L (1953) Peanut composition - relation to processing and utilization J Agric Food Chem , (10), 668-671 Hojilla-Evangelista, M P., Sessa, D J., & Mohamed, A (2004) Fuctional properties of Soybean and Lupin protein concentrates produced by UltrafiltrationDiafiltration Journal of the American Oil Chemists’ Society (JAOCS) , 81 (12), 1153-1157 Horax, E., Hettiarachehy, P., Chen, P., & Jalaluddin, P (2004) Funtional properties of protein isolatesof cowpea (Vigna unguiculata) Food Chem Toxicol 69 , 119121 Hwang, J Y., Shue, Y S., & Chang, H M (2001) Antioxidative activity of roasted and defatted peanut kernels Food Res Int , 34, 639-647 Jacks, T J., Hensarling, T P., Neucere, N J., & Graves, E E (1983) Conformational stability and dissociation of a peanut storage protein (arachin) exposed to organic-solvents J Agric Food Chem , 31 (1), 10-14 Jambrak, R A., Lelas, V., Mason, T J., Kresic, G., & Badanjak, M (2009) Physical properties of ultrasound treated soy proteins Journal of Food Engineering , 93, 386-393 Jamet, E., Canut, H., Boudart, G., & Pont-Lezica, R F (2006) Cell wall proteins: a new insight through proteomics TRENDS in Plant Science , 11 (1) Jung, S., Lamsa, B., Stepien, V., Johnson, L., & Murphy, P (2006) Functionality of Soy Protein Produced by Enzyme-Assisted Extraction JAOCS , 83 (1) Kain, R J., Chen, Z., Sonda, T., & Abu-Kpawoh, J (2009) Study on the effect of control variables on the extraction of peanut protein isolates from peanut meal (Arachis hypogaea L.) American Journal of Food Technology , (1), 47-55 Karki, B., Lamsa, B P., Jung, S., Leeuwen, J (., Pometto III, A L., Grewel, D., et al (2010) Enhancing protein and sugar release from deffated soy flakes using ultrasound technology Journal of Food Engineering , 96, 270-278 Karki, B., Mitra, D., Lamsal, B P., Grewell, D., III, A L., Leeuwen, J (2007) Ultrasonication in Soy Processing for Enhanced Protein and Sugar Yields ASABE Paper No 076205 St Joseph, Mich.: ASABE HV: Nguyễn Thị Thu Hà 70 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Kim, N., Kim, Y J., & Nam, Y J (1992) Characteristics and functional properties of protein isolates from various peanut (Arachis hypogaea L.) cultivars J Food Sci , 57 (2), 406-410 Kinsella, J (1976) Funtional of properties of protein in foods: A survey Critical Rev Food Sci Nutr , 219-280 Kinsella, J (1979) Funtional properties of soy proteins J Am Oil Chem Soc 56 , 242-258 Kopper, R A., Odum, N J., Sen, M., Helm, R M., Stanley, J S., & Burks, A W (2005) Peanut protein allergens: The effects of roasting no solubility and allergenicity Int Archives Allergy Immunology , 136, 16-22 Korhonen, H., & Pihlanto, A (2003) Food-derived bioactive peptides - Opportunities for designing future foods Current Pharmaceutical Design , (16), 1297-1308 Kuldiloke, J (2002) Effect of Ultrasound, Temperature and Pressure Treatments on Enzyme Activity and Quality Indicators of Fruit and Vegetable Juices Master of Science (Eng.), Berlin Li, H., Pordesimo, L., & Weiss, J (2004) High intensity ultrasound - assisted extraction of oil from soybeans Food Research International , 37, 731-738 Lieu, L N., & Le, V V (2010) Application of ultrasound in grape mash treatment in juice processing Ultrasonics Sonochemistry , 17, 273-279 Lqari, H., J Vioque, J P., & F, M (2001) Lupinus angustifolius protein isolate: chemical composition, funtional properties and proteins characterization Food Chem 76 , 349-356 Ma, T., Wang, Q., & Wu, H (2010) Optimization of extraction conditions for improving solubility of peanut protein concentrates by response surface methodology LWT - Food Science and Technology , 1-6, doi:10.1016/j.lwt.2010.03.015 Mason, T J (1998) Power ultrasound in food processing - the way forward (M J Povey, & T J Mason, Eds.) Ultrasound in Food Processing , 22–25 Mason, T., Paniwnyk, L., & Lorimer, J (1996) The uses of ultrasound in food technology Ultrasonics Sonochemistry , 253-260 Massoura, E., Vereijken, J M., Kolster, P., & Derksen, J T (1998) Proteins from Crambe abyssinica oilseed I Isolation procedure Journal of the American Oil Chemists' Society , 75 (3), 323-327 HV: Nguyễn Thị Thu Hà 71 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng McWatters, K H., & Cherry, J P (1982;) Potential food uses of peanut seed proteins (H E Pattee, & C T Young, Eds.) Peanut science and technology , 689-736 Mitidier, F E., & Wagner, J R (2002) Coalescence of o/w emulsions stabilized by whey and isolate soybean proteins Influence of thermal denaturation, salt addition and competitive interfacial adsorption Food Research Internationa , 35, 547–55 Monteiro, P V., & Prakash, V (1994) Effect of proteases on arachin, conarachin-I, and conarachin-II from peanut (Arachis-hypogaea L) J Agric Food Chem , 42 (2), 268-273 Morel, M.-H., Dehlon, P., Autran, J., Leygue, J., & Bar-L‘Helgouac‘h, C (2000) Effects of temperature, sonication time, and power settings on size distribution and extractability of total wheat flour proteins as determined by size-exclusion high-performance liquid chromatography Cereal Chemistry , 77, 685-691 Moulton, K J., & Wang, L C (1982) A Pilot-Plant Study of Continuous Ultrasonic Extraction of Soybean Protein Journal of Food Science , 47, 1127 Mourea, A s., Domıngueza, H., Sotob, M E., & Chamyb, R (2002) Characterisation of protein concentrates from pressed cakes of Guevina avellana (Chilean hazelnut) Food Chemistry , 78, 179-186 Murray, E D (1999) Patent No 5,844,086 United States of American Muthu, K S., Priyadharsini, N., Rajendran, V., Jayakumar, T., Palanichamy, P., Shankar, P., et al (2006) In situ high temperature ultrasonic evaluation for online characterisation of fine scale precipitation reactions in 8090 Al-Li alloy Materials science & engineering , 435 (36), 29-39 Neucere, N J (1969) Isolation of alpha-arachin major peanut globulin Anal Biochem , 27 (1), 15-24 Neucere, N J., & Ory, R L (1968) Effect of organic solvents on proteins extracted from peanuts J Agric Food Chem , 16 (2), 364-365 Okezie, B., & Ballo, A (1988) Physicochemical and fuctional properties of winged bean flour and isolates compare with soy isolate J Food Science 53 , 450-454 Patist, A., & Bates, D (2008) Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production Innovative Food Science and Emerging Technologies , 147-154 Patist, A., & Bates, D (2008) Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production Innovative Food Science and Emerging Technologies , 9, 147-154 HV: Nguyễn Thị Thu Hà 72 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Pigerre, J., Roosa, C., Méhinto, T., Pierrejean, I., Rodriguez, P., Mansot, J.-L., et al (2004) Flash test development using ultrasonics for fast qualification of the mechanical resistance of industrial organic coatings - Part I Methodological approach Progress in Organic Coatings , 50, 132-137 Poms, R E., Capelletti, C., & Anklam, E (2004) Effect of roasting history and buffer composition on peanut protein extraction efficiency Mol Nutr Food Res , 48, 459-464 Prabhudesal, R (1988) Leaching (P Schweetzer, Ed.) Handbook of Separation Techniques for Chemical engineers , 5.3-5.31 Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com) Ralet, M.-C., & Guéguen, a J (2000) Fractionation of Potato Proteins: Solubility, Thermal Coagulation and Emulsifying Properties Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie , 33 (5), 380-387 Rhee, K C., Cater, C M., & Mattil, K F (1972) Simultaneous recovery of protein and oil from raw peanuts in an aqueous system J Food Sci , 37 (1), 90-93 Rhee, K C., Natarajan, K R., Cater, C M., & Mattil, K F (1977) Processing edible peanut protein-concentrates and isolates to inactivate aflatoxins J Am Oil Chem Soc , 54 (3), A245-A249 Rickert, D., Meyer, M., Hu, J., & Murphy, P (2004) Effect of extraction pH and temperature on isoflavone and saponin partitioning and profile during soy protein isolate production Journal of Food Science 69 , 623–631 Rosenthal, A., Pyle, D L., & Niranjan, K (1998) Simultaneous aqueous extraction of oil and protein from soybean: mechanisms for process design Trans IChemE , 76, 224-230 Rosenthal, A., Pyle, D., Niranjan, K., Gilmour, S., & Trinca, L (2001) Combined effect of operational variables and enzyme activity on aqueous enzymatic extraction of oil and protein from soybean Enzyme and Microbial Technology , 28, 499-509 Row, K J (2006) Enhanced extraction of isoflavones from Korean soybean by ultrasonic wave Korean J Chem Eng , 23 (5), 779-783 Rudolf, J R., & Resurreccion, A V (2005) Elicitation of Resveratrol in Peanut Kernels by Application of Abiotic Stresses Journal of Agricultural and Food Chemistry , 53, 10186-10192 HV: Nguyễn Thị Thu Hà 73 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Russin, T., Arcand, Y., & Boye, J (2007) Particle size effect on soy protein isolates Journal of Food Processing and Preservation 31 , 308–319 Rustom, I Y., Lopez-Leiva, M H., & Nair, B M (1991) A Study of Factors Affecting Extraction of Peanut (Arachis hypogaea L) Solids With Water Food Chemistry , 42, 153-165 Rustom, I Y., Lopez-Leiva, M H., & Nair, B M (1993) Extraction of peanut solids with water-effect of the process and enzymatic hydrolysis Food Chemistry , 7275 Sathe, S., Deshpande, S., & Salunkhe, D (1982) Funtional properties of lupin seed (Lupirinus nutabilis) proteins and protein concentrates J Food Sci 47 , 491-497 Seifert, L (2009) Processing Techniques for the Improvement of Peanut Meal Raleigh, North Carolina: A thesis submitted to the Graduate Faculty of North Carolina State University in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science Seo, A., & Morr, C (1985) Activated Carbon and Ion Exchange Treatments for Removing Phenolics and Phytate from Peanut Protein Products Journal of Food science , 50, 262-263 Seo, C M (1985) Activated Carbon and Ion Exchange Treatments for Removing Phenolics and Phytate from Peanut Protein Products Journal of Food Science , 50 (1), 262-263 Seung, T L., & Lee, J H (1999) Comparison of protein extraction solutions for rice starch isolation and effects of residual protein content on starch pasting properties Starch Starke , 51, 120–125 Sharma, A., Khare, S K., & Gupta, M N (2002) Enzyme-assisted aqueous extraction of peanut oil Journal of the American Oil Chemists' Society , 79 (3), 215-218 Sharma, A., Khare, S., & Gupta, M (2002) Enzyme – Assisted Aqueous Extraction of Peanut Oi Journal of the American Oil Chemists’ Society , 79 (3), 215-218 Shen, J L (1981) Solubility and viscosity (J P Cherry, Ed.) Protein functionality in Foods Spadaro, J J (1979) Uses of Defatted and Partially Defatted Peanut Flours J AM OIL CHEMISTS' SOC , 56, 474-475 Thakore, K A., Smith, C B., & Clapp, T G (1990) Application of ultrasound to textile wet processing American Dyestuff Reporter , 79 (10), 30-44 HV: Nguyễn Thị Thu Hà 74 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Tharanathan, R N., Wankhede, D B., & Rao, M R (1975) Carbohydrate Composition of Groundnuts (Avachis hypogea) J Sci Fd Agric , 26, 749-754 Tharanathan, R N., Wankhede, D B., & Rao, M R (1979) Groundnut Carbohydrates – a Review Journal of the Science of Food and Agriculture , 30, 1077-1084 Toma, M., Vinatoru, M., Paniwnyk, L., & Mason, T J (2001) Investigation of the effects of ultrasound on vegetal tissues during solvent extraction Ultrasonics Sonochemistry , (2), 137-142 Tombs, M P (1965) An electrophoretic investigation of groundnut proteins structure of arachins A and B Biochem J , 96 (1), 119-133 Tzeng, Y., Diosady, L., & Rubin, L (1988) Preparation of rapessed protein isolate by sodium haxametaphosphate extraction, ultrafiltration, diafiltration and ion exchange J Food Science 53 , 1537- 1541 USDA-NAL (2005) USDA Nutrient Database for Standard Reference, Release 18 Retrieved from United States Department of Agricultural-National Agricultural Library: http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/cgi-in/list_nut_edit.pl Vani, B., & Zayas, T (1995) Wheat germ protein flour solubility and water retention J Food sci 60 , 845- 848 Vilkhu, K., Mawson, R., Simons, L., & Bates, D (2007) Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry — A review Innovative Food Science and Emerging Technologies , 161–169 Vilkhu, K., Mawson, R., Simons, L., & Bates, D (2008) Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry — A review Innovative Food Science and Emerging Technologies , 9, 161-169 Voutsina, L., Cheung, E., & Nakai, S (1983) Relationships of hydrophobicity to emulsifying properties of heat denatured ptoteins J Food Sci 48 , 26-32 Vries, R P., & Visser, J (2001) Aspergillus Enzymes Involved in Degradation of Plant Cell Wall Polysaccharides MICROBIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY REVIEWS , 65 (4), 497-522 Vries, R P., & Visser, J (2001) Aspergillus Enzymes Involved in Degradation of Plant Cell Wall Polysaccharides Microbiology and Molecular Biology Reviews , 65 (4), 497-522 Wang, L., & Ya-Jane (2003) Application of High Intensity Ultrasound and Surfactants in Rice Starch Isolation Cereal Chemistry , 81 (1), 140-144 HV: Nguyễn Thị Thu Hà 75 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Wang, M., Hettiarachchy, N S., M Qi, W B., & Siebenmorgen, T (1999) Preparation and Functional Properties of Rice Bran Protein Isolate J Agric Food Chem , 47 (2), 411–416 Wen, T N., & Luthe, D S (1985) Biochemical characterization of rice glutelin Plant Physiology , 75, 172–177 Xu, L., Lamb, K., Layton, L., & Kumar, A (2004) A membrane-based process for recovering isoflavones from a waste stream of soy processing Food Research International , 37, 867–874 Yachmenev, V G., Blanchard, E J., & Lambert, A H (1998) Use of Ultrasonic Energy in the Enzymatic Treatment of Cotton Fabric Ind Eng Chem Res , 37, 3919-3923 Yu, J., Ahmedna, M., & Goktepe, I (2007) Peanut protein concentrate: Production and functional properties as affected by processing Food Chemistry , 103, 121129 HV: Nguyễn Thị Thu Hà 76 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng PHỤ LỤC PHỤ LỤC A Các phƣơng pháp phân tích A1 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng protein tổng  Cách tiến hành:  Vơ hóa mẫu: tiến hành máy vơ hóa mẫu Cho lượng mẫu xác định vào bình chứa mẫu Thêm từ từ H2 SO4 đậm đặc vào bình chứa mẫu Đưa bình chứa mẫu vào máy, bật máy chỉnh nhiệt độ vô mẫu Sau H2 SO4 chảy màng thành bình cho tiếp xúc tác H2O2 mẫu trắng  Cất đạm máy Kjeldahl: mẫu sau vô hóa đưa vào máy Kjeldahl để cất đạm Đồng thời, đưa vào erlen chứa khoảng 10 ml H3BO3 chứa hỗn hợp thuốc thử bromcresol green (0,002%) : methyl red (0,2%) = 5:1(w/w) pha cồn để thu mẫu Mẫu sau đem chuẩn độ H2SO4 0,1N đến xuất màu hồng  Công thức tính:  Đối với mẫu lỏng: Hàm lượng nitơ tổng số (Nt) có 1l nguyên liệu: Nt  Với n  1,42  100 (mg/ml) Vvc  Vcd n: thể tích H2SO4 0.1N chuẩn độ (ml) Vvc : thể tích mẫu đem vơ (ml) Vcd : thể tích mẫu vô đem cất đạm (ml) 1,42 số mg nitơ ứng với 1ml H2SO4 0.1N  Đối với mẫu rắn: Nt  n  1,42  100 (%) m  Vcd Với m khối lượng mẫu ban đầu Tính hàm lượng protein cách nhân hàm lượng nitơ tổng với hệ số 5,47 A2 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng lipid  Cách tiến hành: HV: Nguyễn Thị Thu Hà 77 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng  Sấy khơ ngun liệu đến khối lượng không đổi (100-105oC)  Cân M (g) nguyên liệu nghiền nhỏ cho vào gói giấy  Đặt vào trụ chiết Lắp trụ vào bình cầu gắn ống sinh hàn Qua ống sinh hàn dùng phễu cho dung môi petroleum ether vào trụ chiết cho lượng dung mơi chảy xuống bình cầu, lượng phễu cịn ngập mẫu Dùng bơng làm nút đầu ống sinh hàn Mở nước lạnh  Mở cơng tắc đèn  Trích ly 12h  Thử xem hết chất béo chưa đầu siphon (không cịn vết dầu loang dung mơi bay hơi)  Lấy gói giấy, đặt tủ hotte cho bay dung môi  Sấy 100-105oC 1,5h  Để nguội bình hút ẩm  Cân xác định khối lượng  Cơng thức tính: Lượng lipid tổng : X  Với M1  M M  100 M1 : khối lượng gói giấy mẫu ban đầu M2 : khối lượng gói giấy mẫu sau trích ly sấy M : khối lượng mẫu ban đầu A3 Phƣơng pháp xác định độ ẩm Sử dụng thiết bị đo độ ẩm hồng ngoại hãng Scaltec (Đức) sản xuất Cân lượng khoảng 2g mẫu vào đĩa sấy, đặt vào máy, xác lập chế độ sấy 130C, sấy đến khối lượng không đổi Đọc kết độ ẩm mẫu hiển thị máy đo kết thúc A4 Phƣơng pháp xác định độ tro  Cách tiến hành: Nung chén sứ rửa lị nung (600oC) đến khối lượng khơng đổi Để nguội bình hút ẩm cân Cho vào chén m (g) mẫu, cân cho vào lò nung 600 oC, nung đến tro trắng Lấy cho vào bình hút ẩm cân xác Tiếp tục nung 30 phút lấy cho vào bình hút ẩm cân xác khối lượng khơng đổi ngừng HV: Nguyễn Thị Thu Hà 78 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng  Cơng thức tính: Độ tro = G2  G G1  G Với  100 G khối lượng chén G1 khối lượng chén mẫu G2 khối lượng chén tro HV: Nguyễn Thị Thu Hà 79 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng PHỤ LỤC B Kết phân tích phƣơng sai ANOVA B1 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.2.1 SUMMARY Groups Column Column Column Column Count 3 3 Sum 231.5 249.5043 249.1043 249.8087 Average 77.2 83.2 83.0 83.3 SS df ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups 80.83557 2.534242 Total 83.36981 Variance 0.203333 0.344354 0.664934 0.054499 MS 26.94519 0.31678 F 85.05955 P-value 2.08E06 F crit 4.066180557 11 B2 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.2.2 SUMMARY Groups Count Sum Column 217.778 Column 228.2036 Column 3 241.4668 Column 249.0547 Column 250.5026 ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups SS 264.5484 5.491558 Total 270.04 Average 72.6 76.1 80.5 83.0 83.5 Variance 0.111823 0.447292 1.040478 0.447292 0.698894 df MS 66.1371 10 0.549156 F 120.4341 P-value 2.05E08 F crit 3.47805 14 B3 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.2.3 SUMMARY Groups Column Column Column Column Count 3 3 Sum 249.4 244.2876 242.8 232.054 HV: Nguyễn Thị Thu Hà Average 83.1 81.4 80.9 77.4 Variance 0.213333 0.337531 0.083333 0.603918 80 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups 53.16094 2.476231 Total 55.63717 11 Total 85.64496 11 SS df MS 17.72031 0.309529 F P-value 9.48E06 57.2493 F crit 4.066180557 B4 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.2.4 SUMMARY Groups Column Column Column Column Column Count 3 3 Sum 247.8963 247.8963 249.0547 255.4258 244.4211 Average 82.63209 82.63209 83.01822 85.14194 81.47369 SS df Variance 0.447292 0.447292 0.447292 0.335469 0.447292 ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups 21.55948 4.249274 5.389869 10 0.424927 Total 25.80875 14 MS F P-value F crit 12.68421 0.000626 3.478049691 B5 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.2.5 SUMMARY Groups Column Column Column Column Column Count 3 3 Sum 231.5 254.8466 255.4258 262.9554 245.5795 Average 77.16667 84.94887 85.14194 87.65179 81.85982 df MS ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups 194.1811 3.761357 48.54527 10 0.376136 Total 197.9424 14 SS HV: Nguyễn Thị Thu Hà Variance 0.203333333 0.447292013 0.33546901 0.447292013 0.447292013 F 129.0631854 P-value F crit 1.46E08 3.478049691 81 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng B6 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.3.1 SUMMARY Groups Column Column Column Column Count 3 3 Sum 236.7415 244.4 255.7423 255.7423 Average 78.9 81.5 85.2 85.2 SS df ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups 86.50011 3.622327 Total 90.12243 Variance 0.061412 0.403333 0.673209 0.673209 MS 28.83337 0.452791 F 63.67921 P-value 6.32E06 F crit 4.066180557 11 B7 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.3.2 SUMMARY Groups Column Column Column Column Count 3 3 Sum 231.5 246.5 254.3211 254.6211 Average 77.16667 82.16667 84.77371 84.87371 SS df ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups 117.3004 3.121943 Total 120.4223 Variance 0.203333 0.123333 0.673209 0.561096 MS 39.10012 0.390243 F P-value 100.1943 1.1E-06 F crit 4.066180557 11 B8 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.4.1 SUMMARY Groups Column Column Column Column Column Count 3 3 Sum 265.6583 269.3652 276.7789 284.1926 286.6638 HV: Nguyễn Thị Thu Hà Average 88.6 89.8 92.3 94.7 95.6 Variance 0.508919 0.508919 0.508919 0.508919 0.508919 82 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups 110.3336 5.089189 27.58341 10 0.508919 Total 115.4228 14 SS df MS F P-value 54.2 9.63115E-07 F crit 3.47805 B9 Kết phân tích ANOVA cho phần 4.4.2 SUMMARY Groups Count Sum Average Variance Column 264.3 88.1 0.07 Column 273.072 91.02401 0.508919 Column 3 284.1926 94.73087 0.508919 Column 284.1926 94.73087 0.508919 ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups 92.97613 3.193513 Total 96.16964 SS HV: Nguyễn Thị Thu Hà df MS 30.99204 0.399189 F 77.63748 P-value F crit 2.95E06 4.066181 11 83 ... trích ly protein tốt (xem hình 2.14) HV: Nguyễn Thị Thu Hà 30 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Bảng 2.8 Năng lượng siêu âm ảnh hưởng tới hiệu suất trích ly protein đậu. .. 28 Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng  Siêu âm chuẩn đoán (tần số từ 1-10MHZ): khơng cịn tượng xâm thực khí, chế siêu âm khoảng tần số ―acoustic streaming‖ Sóng siêu âm. .. suất trích ly protein đậu phộng cách kết hợp hai trình xử lý enzyme siêu âm HV: Nguyễn Thị Thu Hà Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để trích ly protein từ đậu phộng Chƣơng - TỔNG QUAN 2.1 Nguyên liệu đậu