Ứng dụng sóng siêu âm để tăng hiệu quả trích ly, tốc độ trích ly, giảm thời gian trích ly và tăng năng suất trích ly đã mở ra những cơ hội và triển vọng mới ứng dụng trong thực tế. Nghiên cứu về việc ứng dụng sóng siêu âm nhằm cải thiện hiệu quả trích ly protein đến nay vẫn còn hạn chế.
Năm 1982, Moulton và Wang đã tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của sóng siêu âm lên quá trình trích ly protein bằng phƣơng pháp gián đoạn (bể siêu âm) và liên tục (thanh siêu âm) từ bã đậu nành. Kết quả cho thấy việc trích ly liên tục kết hợp với siêu âm dạng thanh làm tăng hiệu quả trích ly. Mức độ tăng hiệu quả trích ly trong dung môi nƣớc cao hơn trong dung môi kiềm. Quá trình thử nghiệm cũng cho thấy năng lƣợng tiêu tốn cho phƣơng pháp trích ly liên tục giảm 70% so với phƣơng pháp gián đoạn.
Karki và cộng sự (2007, 2010) tiến hành trích ly protein từ đậu nành bằng sóng siêu âm tần số 20 kHz với các cƣờng độ siêu âm và thời gian khác nhau.Quá trình xử lý siêu âm thực hiện trên hỗn hợp bột/nƣớc với tỷ lệ là 1/10 (w/w). Kết quả ở bảng 1.8 cho thấy hiệu suất trích ly protein lần lƣợt là 53,5%; 61,5%; 66%, 69% và 78% khi cƣờng độ siêu âm là 0; 0,3; 0,87; 1,53 và 2,56 W/mL với thời gian xử lý cố định là 120 s. Các tác giả cũng cho rằng thời gian siêu âm càng lâu thì hàm lƣợng protein trích ly đƣợc càng cao. Thời gian siêu âm càng dài thì tế bào đƣợc phá vỡ càng nhiều, điều này làm cho dung môi thấm dễ dàng vào nguyên liệu và trích ly protein tốt hơn (xem hình 1.11).
-29-
Bảng 1.8:Năng lượng siêu âm ảnh hưởng tới hiệu suất trích ly protein đậu nành
(Karki và cộng sự, 2010)
Xử lý sơ bộ Cƣờng độ siêu âm (W/mL) Hiệu suất trích ly protein (%)
Không có (đối chứng) - 53,50 ± 0,31
Siêu âm 0,30 61,50 ± 0,56
0,87 66,00 ± 0,38
1,53 69,00 ± 0,71
2,56 78,00± 0,40
Hình 1.11:Ảnh hưởng của biên độ dao động ở 63 ( m) đến tế bào đậu nành ở các
thời gian khác nhau.(a), (b), (c), (d) lần lượt là các mẫu không xử lý siêu âm, xử lý ở 15, 60, 120s(Karki và cộng sự, 2010)
Cƣờng độ siêu âm cao làm tăng khả năng trích ly do tác động lên cấu trúc của protein làm lộ các protein và làm lộ các liên kết peptide, các acid amin háo nƣớc đƣợc tiếp xúc với nƣớc xung quanh (Moulton và Wang 1982; Morel và cộng sự, 2000). Jambrak và cộng sự (2009) chứng minh lập luận này khi sử dụng sóng siêu âm để làm tăng khả năng hòa tan của chế phẩm protein đậu nành (SPC và SPI) với các tần số siêu âm và thời gian xử lý khác nhau (hình 1.12).
-30-
Hình 1.12:Khả năng hòa tan (%) của các chế phẩm protein đậu nành trước và sau xử
-31-