2.2.3.1. Quy trình trích ly protein từ DPF bằng sóng siêu âm
Chúng tôi tiến hành quá trình trích ly protein từ DPF bằng sóng siêu âm theo sơ đồ ở hình 2.3.
Hình 2.3:Quy trình trích ly protein sử dụng sóng siêu âm
Trên cơ sở những nghiên cứu đi trƣớc về quá trình trích ly protein từ nguyên liệu thực vật và cụ thể là đậu phộng (Poms và cộng sự, 2004; Yu và cộng sự, 2007; Kain và cộng sự, 2009; Ma và cộng sự, 2010), sau khi xử lý nguyên liệu bằng siêu âm hoặc/và enzyme, huyền phù đƣợc chỉnh đến giá trị pH 9 trong thời gian 5 phút để đạt hiệu quả
Xửlýsóngsiêuâm Bộtkhôdầuđậuphộng Phốitrộn Ly tâm Địnhlƣợng protein tổng Nƣớc Lỏng
-50-
trích ly cao. Sau đó ly tâm ở chế độ 3000g trong 20 phút ở 15o
C để thu dịch trích và tiến hành định lƣợng protein tổng. Quá trình trích ly đƣợc thực hiện trong becher 250 mL với 100 mL huyền phù. Nhiệt độ mẫu trong quá trình xử lý siêu âm đƣợc giữ ổn định bằng cách đặt becher chứa mẫu trong bể nƣớc và điều chỉnh nhiệt độ bằng nƣớc đá 0-2oC.
Để tối ƣu hóa quá trình trích ly protein có sử dụng sóng siêu âm, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyênliệu/dung môi, cƣờng độ siêu âm, pH dịch trong quá trình xử lý siêu âm, nhiệt độ siêu âm và thời gian xử lý siêu âm đến khả năng trích ly protein (Hình 2.4).
Hình 2.4:Sơ đồ nghiên cứu quá trình trích ly protein bằng sóng siêu âm
2.2.3.2. Khảo sát quá trình trích ly protein từ nguyên liệu A
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ bột/nƣớc đến khả năng trích ly protein.
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của tỷ lệ bột/nƣớc đến hiệu suất trích ly protein từ khô dầu đậu phộng và bột đậu phộng tách béo.
Khảosátcácthôngsốcủaquátrìnhxửlýbằngsóngsiêuâm Khảosát pH dịchkhisiêu âm Khảosátnhi ệtđộsiêuâm Khảosátcƣ ờngđộsiêuâ m Khảosáttỷl ệbột/nƣớc Khảosátthờ igiansiêuâ m Xácđịnhsuấthiệutríchl y protein
-51- - Thông số cố định:
- Cƣờng độ siêu âm: 3,75 W/mL. - pH: 6,5.
- Tần số siêu âm 20KHz. - Nhiệt độ siêu âm: T = 30oC. - Thời gian siêu âm: 10 phút.
- Thông số thay đổi: tỷ lệ bột/nƣớc trong các mẫu thí nghiệm có qua sóng siêu âm lần lƣợt là 1/25, 1/20, 1/15, 1/10.
- Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hƣởng của cƣờng độ siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của cƣờng độ siêu âm đến hiệu suất trích ly protein từ khô dầu đậu phộng và bột đậu phộng đã tách béo. - Thông số cố định:
- Tỷ lệ bột/nƣớc: chọn từ Thí nghiệm 1. - pH: 6,5.
- Tần số siêu âm 20KHz. - Nhiệt độ siêu âm: T = 30oC. - Thời gian siêu âm: 10 phút.
- Thông số thay đổi: cƣờng độ siêu âm lần lƣợt là 0 W/mL (mẫu đối chứng), 2,50W/mL, 3,75W/mL, 5,00W/mL.
- Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hƣởng pH xử lý siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của pH siêu âm đến hiệu suất trích ly protein từ khô dầu đậu phộng.
-52- - Tỷ lệ bột/nƣớc: chọn từ thí nghiệm 1. - Cƣờng độ siêu âm: chọn từ thí nghiệm 2. - Tần số siêu âm 20KHz.
- Nhiệt độ siêu âm: T = 30oC. - Thời gian siêu âm: 10 phút.
- Thông số thay đổi: giá trị pH của dịch huyền phù: 6.5, 7, 8, 9, 10 trƣớc khi xử lý siêu âm.
- Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của nhiệt độ huyền phù khi siêu âm đến hiệu suất trích ly protein từ khô dầu đậu phộng.
- Thông số cố định:
- Tỷ lệ bột/nƣớc: chọn từ thí nghiệm 1. - Cƣờng độ siêu âm: chọn từ thí nghiệm 2. - Tần số siêu âm 20KHz.
- Chỉnh pH: chọn từ thí nghiệm 3. - Thời gian siêu âm: 10 phút.
- Thông số thay đổi: nhiệt độ huyền phù khi siêu âm: 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC.
- Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất trích ly protein từ khô dầu đậu phộng và bột đậu phộng đã tách béo. - Thông số cố định:
-53- - Cƣờng độ siêu âm: chọn từ thí nghiệm 2. - Tần số siêu âm 20KHz.
- Chỉnh pH: chọn đƣợc từ thí nghiệm 3. - Nhiệt độ siêu âm: chọn từ thí nghiệm 4.
- Thông số thay đổi: thời gian siêu âm: 5 phút, 10 phút và 15 phút. - Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
2.2.3.3. Khảo sát quá trình trích ly protein từ nguyên liệu B
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đến khả năng trích ly protein
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đến khả năng trích ly protein.
- Thông số cố định: cƣờng độ siêu âm 1,5 W/mL, thời gian siêu âm 10 phút, nhiệt độ 300
C.
- Thông số thay đổi: tỷ lệ nguyên liệu và dung môi thay đổi lần lƣợt là: 1/5, 1/10, 1/15, 1/20 và 1/25(w/w).
- Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
- Kết quả dự kiến: chọn tỷ lệ nguyên liệu và dung môi thích hợp cho các thí nghiệm tiếp theo.
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hƣởng của cƣờng độ siêu âm đến khả năng trích ly protein
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của cƣờng độ siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Thông số cố định: thời gian xử lý siêu âm trong 10 phút, nhiệt độ 300C, tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đƣợc chọn ởthí nghiệm 1.
- Thông số thay đổi: cƣờng độ siêu âm thay đổi : 0W/mL, 1,5W/mL, 2,25W/mL và 3W/mL.
- Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
-54-
Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hƣởng của pH dịch trong quá trình xử lý siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của pH dịch khi xử lý siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Thông số cố định: thời gian xử lý siêu âm trong 10 phút, nhiệt độ 300C, tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đƣợc chọn ở thí nghiệm 1, cƣờng độ siêu âm đƣợc chọn ở thí nghiệm 2.
- Thông số thay đổi: pH dịch xử lý siêu âm: 7, 8, 9 và 10. - Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
- Kết quả dự kiến: chọn pH dịch khi xử lý siêu âm thích hợp cho các thí nghiệm tiếp theo.
Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ siêu âm đến khả năng trích ly protein
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của nhiệt độ siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Thông số cố định: thời gian xử lý siêu âm trong 10 phút, tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đƣợc chọn ở thí nghiệm 1, cƣờng độ siêu âm đƣợc chọn ở thí nghiệm 2, pH dịch xử lý đƣợc chọn ở thí nghiệm 3.
- Thông số thay đổi: nhiệt độ siêu âm 30oC, 40oC, 50oC, 60oC và 70oC. - Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
- Kết quả dự kiến: chọn nhiệt độ siêu âm thích hợp cho các thí nghiệm tiếp theo.
Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian xử lý siêu âm đến khả năng trích ly protein
- Mục đích thí nghiệm: xác định qui luật ảnh hƣởng của thời gian siêu âm đến khả năng trích ly protein.
- Thông số cố định: tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đƣợc chọn ở thí nghiệm 1, cƣờng độ siêu âm đƣợc chọn ở thí nghiệm 2, pH dịch xử lý đƣợc chọn ở thí nghiệm 3, nhiệt độ siêu âm đƣợc chọn ở thí nghiệm 4.
-55-
- Thông số thay đổi: thời gian: thay đổi 0 phút, 5 phút, 10 phút, 15 phút và 20 phút.
- Hàm mục tiêu: hiệu suất trích ly protein.
- Kết quả dự kiến: chọn thời gian siêu âm thích hợp cho các thí nghiệm tiếp theo.
2.2.3.4. Tối ƣu hóa quá trình trích ly protein bằng phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm
Từ kết quả các thí nghiệm ở trên, chúng tôi lựa chọn nguyên liệu DPF phù hợp và các yếu tố ảnh hƣởng nhiều nhất đến hàm mục tiêu để khảo sát quy luật ảnh hƣởng đồng thời của các yếu tố này đến hiệu suất trích ly protein để đƣa ra các thông số kỹ thuật tối ƣu của quá trình trích ly protein sử dụng kỹ thuật siêu âm.