- Trang Chủ
- Công nghệ - Môi trường
- Khóa luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (Soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (Soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương
Xem mẫu
- ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------o0o---------
NGUYỄN THỊ PHƯỢNG
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SẢN PHẨM
BỘT PROTEIN ĐẬU TƯƠNG (SOY WHEY PROTEIN ISOLATE)
VÀ BỘT PROTEIN THỦY PHÂN (SOY WHEY PROTEIN
HYDROLYSATE) TỪ ĐẬU TƯƠNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo : Chính quy
Ngành : Công nghệ Sinh học
Khoa : CNSH - CNTP
Khóa học : 2015 – 2019
THÁI NGUYÊN, NĂM 2019
- ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------o0o---------
NGUYỄN THỊ PHƯỢNG
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SẢN PHẨM
BỘT PROTEIN ĐẬU TƯƠNG (SOY WHEY PROTEIN ISOLATE)
VÀ BỘT PROTEIN THỦY PHÂN (SOY WHEY PROTEIN
HYDROLYSATE) TỪ ĐẬU TƯƠNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo : Chính quy
Ngành : Công nghệ Sinh học
Lớp : K47 – CNSH
Khoa : CNSH – CNTP
Khóa học : 2015 – 2019
Người hướng dẫn : 1. TS. Phạm Bằng Phương
2. ThS. Vi Đại Lâm
THÁI NGUYÊN, NĂM 2019
- i
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành khoá luận tốt nghiệp,
em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình, chỉ bảo và động viên của thầy cô,
bạn bè và gia đình. Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Phạm Bằng
Phương, cùng các thầy cô công tác tại Khoa Công nghệ sinh học & Công nghệ thực
phẩm – Đại học Nông lâm Thái Nguyên cùng toàn thể cán bộ công tác tại Bộ môn
Sinh học Phân tử - Viện Khoa học Sự sống – Trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên, những người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian
thực hiện đề tài và hoàn thiện khoá luận tốt nghiệp. Xin được bày tỏ sự cảm ơn chân
thành tới ban lãnh đạo Viện Khoa học Sự Sống – Trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên đã giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành tốt đề tài
nghiên cứu.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh,
ủng hộ và động viên em, giúp đỡ em vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 02 tháng 6 năm 2019
Sinh viên
Nguyễn Thị Phượng
- ii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần axit amin trong hạt đậu tương ...................................... 4
Bảng 3.1. Danh mục thiết bị được sử dụng..................................................... 17
Bảng 3.2. Danh mục các loại hóa chất được sử dụng ..................................... 18
Bảng 3.3. Xây dựng đường chuẩn định lượng protein theo Lowry ................ 23
Bảng 3.4. Kết quả đo sự ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng
protein ............................................................................................. 24
Bảng 3.5: Thành phần dung dịch pha gel SDS - PAGE ................................. 25
Bảng 4.1. Hàm lượng protein đậu tương hòa tan ở bước thu dịch sữa đậu .... 30
- iii
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Quá trình biến tính protein của SDS ............................................... 12
Hình 4.1. Đậu tương xanh ............................................................................... 27
Hình 4.2. Sơ đồ quy trình nghiên cứu sản xuất bột đậu tương protein Isolate 28
Hình 4.3. Đường chuẩn xác định hàm lượng protein...................................... 29
Hình 4.4. Một số hình ảnh sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương cô đặc
......................................................................................................... 31
Hình 4.5. Sơ đồ quy trình thủy phân protein đậu tương ................................. 32
Hình 4.6. Một số hình ảnh sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương thủy
phân ................................................................................................. 33
Hình 4.7: Thử nghiệm sản xuất bột protein thủy phân từ dịch chiết thô
enzyme thực vật .............................................................................. 34
Hình 4.8. Kết quả điện di mẫu protein thủy phân ........................................... 35
- iv
DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Chú thích
SDS – PAGE Sodium Dodecyl Sulphate – Polyacrylamide Gel Electrophoresis
BSA Albumin huyết thanh bò
HCl Axit clohydric
µl Microlit
µg Microgram
Ml Mililit
SPH Soy Protein Hydrolazed
SPI Soy Protein Isolate
RPM Revolutions Per Minute
kDa Kilodalton
- v
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... iii
DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................... iv
MỤC LỤC ......................................................................................................... v
PHẦN 1. MỞ ĐẦU .......................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề.................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu tổng quát .................................................................................. 2
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ........................................................................................ 2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 3
2.1. Tổng quan về đậu tương............................................................................. 3
2.1.1. Giới thiệu chung ..................................................................................... 3
2.1.2. Cấu tạo và thành phần hóa học chung của hạt đậu tương ....................... 3
2.2. Sản xuất protein đậu tương ........................................................................ 5
2.3.Thủy phân protein bằng enzyme ................................................................. 8
2.4. Các phương pháp định lượng protein ...................................................... 10
2.4.1. Định lượng protein bằng phương pháp Kjendahl ................................. 10
2.4.2. Định lượng protein hòa tan bằng phương pháp Lowry......................... 11
2.4.3. Phương pháp điện di protein bằng gel acrylamide .............................. 11
2.5. Phương pháp sấy thăng hoa ..................................................................... 12
2.5.1. Định nghĩa ............................................................................................. 12
2.5.2. Nguyên lí hoạt động của hệ thống sấy thăng hoa ................................. 13
2.5.3. Ưu nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa .................................. 14
- vi
2.6. Tổng quan tình hình nghiên cứu sản xuất bột protein đậu tương trong
nước và trên thế giới........................................................................................ 14
2.6.1. Tình hình nghiên cứu trong nước.......................................................... 14
2.6.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 15
PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 17
3.1. Đối tượng, thiết bị và dụng cụ.................................................................. 17
3.1.1. Đối tượng .............................................................................................. 17
3.1.2. Thiết bị nghiên cứu ............................................................................... 17
3.1.3. Hóa chất................................................................................................. 18
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................ 18
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 18
3.2.2. Thời gian tiến hành nghiên cứu ............................................................ 18
3.2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 18
3.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 19
3.3.1. Lựa chọn nguyên liệu ............................................................................ 19
3.3.2. Quy trình nghiên cứu sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương cô đặc .... 19
3.3.3.Quy trình sản xuất bột protein đậu tương thủy phân ............................. 20
3.3.4.Định lượng protein tổngsố bằng phương pháp Kjeldahl ....................... 21
3.3.5. Định lượng protein hòa tan bằng phương pháp Lowry......................... 23
3.3.6.Phương pháp điện di SDS – PAGE để đánh giá mức độ thủy phân của
protein.............................................................................................................. 24
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 27
4.1. Lựa chọn nguyên liệu và đánh giá hàm lượng protein khô trong đậu
tương bằng phương pháp Kjeldahl .................................................................. 27
4.1.1. Lựa chọn nguyên liệu ............................................................................ 27
4.1.2. Đánh giá hàm lượng protein khô theo phương pháp Kjeldahl ............. 27
- vii
4.2. Kết quả nghiên cứu sản xuất thử nghiệm bột đậu tương cô đặc .............. 28
4.3. Kết quả nghiên cứu sản xuất thử nghiệm bột protein đậu tương thủy
phân ................................................................................................................. 32
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ........................................................... 36
5.1. Kết luận .................................................................................................... 36
5.2. Đề nghị ..................................................................................................... 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 37
- 1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Đậu tương (Glycine max (L) Merrill) là một nguồn thực phẩm giàu
dinh dưỡng, chúng chứa khoảng 40% protein, 20% dầu cũng như các vitamin,
muối khoáng và các hợp chất khác. Các thực phẩm giàu protein thường có
khả năng giúp cơ thể tăng nhanh cơ bắp, cung cấp đầy đủ năng lượng và giúp
cơ thể khỏe mạnh, giúp hỗ trợ quá trình chữa bệnh. Nguồn dinh dưỡng giàu
protein có nguồn gốc từ đậu tương có thể cung cấp cho người cần bổ sung
dinh dưỡng như người bệnh, người tập thể hình, người ăn kiêng, ăn chay…
Hiện nay các sản phẩm giàu protein trên thị trường chủ yếu là “whey
protein” được làm từ sữa. Những sản phẩm dạng này thường có giá thành cao.
Một số sản phẩm vẫn còn lượng chất béo nhất định có nguồn gốc từ động vật
có nguy cơ liên quan tới các vấn đề về hệ tuần hoàn như bệnh tim hay xơ vữa
thành động mạnh. Vì vậy việc tạo ra một sản phẩm bột protein từ đậu tương
(Soy whey protein) với hàm lượng protein cao (≥80%) làm thực phẩm giàu
dinh dưỡng cho mọi đối tượng có nguồn gốc từ thực vật với giá thành phù
hợp sẽ mang lại nhiều tiềm năng về mặt kinh tế, xã hội đáp ứng nhu cầu của
thị trường Việt Nam.
Nhằm góp phần chủ động nguồn nguyên liệu protein từ đậu tương có
chất lượng tốt phục vụ cho sản xuất các sản phẩm dinh dưỡng, thay thế một số
sản phẩm với giá thành cao chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng
quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương cô đặc (soy whey
protein isolate) và bột protein đậu tương thủy phân (soy whey protein
hydrolysate) từ đậu tương”.
- 2
1.2. Mục tiêu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột protein đậu tương cô đặc
và bột đậu tương thủy phân với hàm lượng protein trên 85% để cung cấp cho
người cần bổ sung dinh dưỡng như người bệnh, người tập thể hình, người ăn
kiêng, ăn chay…
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
Tiến hành các thử nghiệm nghiên cứu làm cơ sở để sản xuất và đưa ra
thị trường bột protein đậu tương cô đặc và bột protein đậu tương thủy phân
với hàm lượng protein cao, tự chủ sản xuất trong nước, để cung cấp cho người
cần bổ sung dinh dưỡng với chất lượng cao và giá thành hợp lý.
- 3
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về đậu tương
2.1.1. Giới thiệu chung
Cây đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) hay còn gọi là đậu nành, là
một trong số cây trồng có lịch sử lâu đời nhất của loài người. Những bằng
chứng về lịch sử, địa lý và khảo cổ học đều công nhận rằng đậu tương có
nguồn gốc từ Trung Quốc. Hiện nay đậu tương đã lan truyền khắp thế giới.
Các sản phẩm làm từ đậu tương đã được tiêu thụ ở các nước châu Á trong
hàng trăm năm. Ở phương Tây, đậu tương chỉ được sử dụng chủ yếu để làm
thức ăn chăn nuôi và khai thác dầu cho đến những năm 1950. [5]
Hiện nay, đậu tương là một nguồn protein tuyệt vời, cung cấp các axit
amin thiết yếu cho dinh dưỡng của con người như lysine và methionine. Việc
tiêu thụ protein đậu tương được quan tâm đáng kể từ khi Cục Quản lý Thực
phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ chấp thuận tuyên bố về khả năng có thể làm
giảm nguy cơ mắc bệnh tim của chế độ ăn ít chất béo và cholesterol chứa
25% protein đậu nành trong một ngày. Tuyên bố này được thành lập bằng
cách xem xét nhiều nghiên cứu dài hạn về tác dụng của protein đậu tương đối
với các bệnh tim mạch. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tiêu thụ protein đậu
tương có một số tác động tích cực khác đối với sức khỏe, bao gồm hạ huyết
áp, giảm mức cholesterol và mỡ cơ thể, phòng chống loãng xương và giảm tỷ
lệ mắc ung thư dạ dày, ung thư đại trực tràng và ung thư vú.[14]
2.1.2. Cấu tạo và thành phần hóa học chung của hạt đậu tương
2.1.2.1. Cấu tạo của hạt đậu tương
Hạt đậu tương có nhiều hình dạng khác nhau như: Hình tròn, hình
dẹt…Màu sắc của hạt có nhiều loại khác nhau trong đó đậu tương màu vàng
- 4
xanh được đánh giá là tốt, được trồng và sử dụng nhiều, có giá trị thương
phẩm cao.
Hạt đậu tương gồm 3 phần chính:
- Vỏ hạt (seed coats) chiếm 8% trong toàn hạt
- Phôi (embryo) chiếm 2% trong toàn hạt
-Tử diệp (cotyledon) chiếm 90% trong toàn hạt, chứa hàm lượng
protein và dầu cao nhất trong toàn hạt.[2]
2.1.2.2. Thành phần hóa học của hạt đậu tương
Trong thành phần hóa học của đậu tương, thành phần protein chiếm một
tỷ lệ lớn (từ 35 – 40 %). Thành phần axit amin trong protein của đậu tương
ngoài methionine và tryptophan còn có các axit amin khác với số lượng khác
cao tương đương lượng axit amin có trong thịt (Bảng 2.1).
Bảng 2.1: Thành phần axit amin trong hạt đậu tương
STT Axit amin Hàm lượng (%)
1 Izoleusine 1,1
2 Leucine 7,7
3 Lyzine 5,9
4 Methionine 1,6
5 Cysteine 1,3
6 Phenylalanine 5
7 Treonine 4,3
8 Tritophan 1,3
9 Valine 5,4
10 Histidine 2,6
- 5
Lipid trong hạt cũng chiếm tỉ lệ khá lớn, khoảng 18 – 24 % tùy theo
giống và điều kiện khí hậu. Trong nhóm lipid của đậu tương có 2 thành
phần được xem là quan trọng chiếm khoảng 20% trọng lượng chất khô
trong hạt là glyceride và lecithin. Ngoài ra hạt đậu tương còn chứa các
thành phần khác như hydratcacbon, chiếm khoảng 30%, các vitamin, đặc
biệt là hàm lượng vitamin B1 và B2 cùng các vitamin, A, E, K, C,… các
khoáng đa lượng, vi lượng.
Hàm lượng vitamin D trong đậu tương được đánh giá cao và được
khuyến khích sử dụng cho phụ nữ mang thai. Khi tiến hành nghiên cứu,
những phụ nữ mang thai sử dụng protein từ đậu tương cũng có được những
lợi ích về sức khỏe giống như những phụ nữ sử dụng các protein từ sữa. Tuy
nhiên các sản phẩm từ sữa thường không chứa hoặc chứa ít vitamin D so với
đậu tương.[12]
2.2. Sản xuất protein đậu tương
Việc sản xuất protein đậu tương bao gồm nhiều quá trình tách chiết
phức tạp dựa theo mức độ tinh khiết của protein mong muốn đạt được. Protein
đậu tương được chiết xuất từ các loại đậu sau khi tách chất béo thường chia
thành 4 dạng chính: “Concentrate”- đậm đặc, “Isolate”- cô đặc với độ tinh
khiết cao, “Hydrolysate” - thủy phân và “Soy Flour”- bột.[11]
Dạng bột (Soy Flour) của đậu tương chứa tối thiểu 50% protein, lượng
protein ít nhất so với ba dạng protein đậu tương còn lại. Hình thức thường ở
dạng mảnh thô, các mảnh được loại bớt chất béo. Loại sản phẩm này chủ yếu
được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm dạng nướng, nước sốt và nước thịt.
Protein đậu tương cô đặc sở hữu khoảng 70 ~ 80% protein theo trọng
lượng khô. Sản xuất protein đậu tương cô đặc bắt đầu bằng cách khử các hạt
xay thô và sau đó chiết xuất protein hòa tan bằng cách xử lý nhiệt hoặc trộn
- 6
với dung môi hữu cơ. Protein đậu tương cô đặc có các hạt mịn hơn, ứng dụng
chủ yếu trong thực phẩm như thịt, sản phẩm thay thế thịt, đồ nướng và các
thanh dinh dưỡng (thanh, miếng đồ ăn).[11]
Dạng Protein đậu tương cô đặc tinh khiết nhất thường được sử dụng
trong ngành công nghiệp thực phẩm là protein đậu tương dạng “isolate” (SPI).
Hàm lượng protein của dạng isolate cao (> 90%), các đặc điểm chức năng và
thuộc tính cảm quan tuyệt vời, chủ yếu là hương vị nhẹ và màu sáng, SPI
được sử dụng trong một loạt các ứng dụng thực phẩm như: Đồ uống dinh
dưỡng, sữa bột trẻ em, thịt chế biến, thanh dinh dưỡng và sản phẩm thay thế
sữa. SPI được sản xuất từ mảnh đậu tương đã khử chất béo, sau đó là chiết
xuất bằng kiềm. Protein hòa tan được kết tủa ở pH 4,5 và ly tâm để tách
protein khỏi các polysacarit hòa tan. Kết tủa được phân tán trong nước, sau đó
được trung hòa với dung dịch thích hợp và đông khô.[11]
Một dạng sản phẩm khác từ protein đậu nành là các sản phẩm thủy
phân (SPH). Hiện nay có thể thủy phân protein bằng enzyme từ nhiều nguồn
như động vật, thực vật, vi sinh vật. Các enzyme rất đa dạng như: Trypsin,
chymotrypsin, substilisin, pepsin, thermolysin, papain, bromelain, ficin, và
alcalase. Protein ban đầu được thủy phân để tăng khả năng tiêu hóa protein
cho những người bị rối loạn tiêu hóa. Protein sau thủy phân sẽ dễ dàng được
hấp thụ ở ruột non do chuỗi a xít amin đã được rút ngắn. Do khả năng tiêu
hóa được cải thiện, SPH phù hợp để kết hợp sản xuất sữa bột trẻ em cũng như
sử dụng cho những người bị dị ứng với các sản phẩm từ sữa. Cũng như các
dạng protein đậu tương khác, SPH được sử dụng trong các sản phẩm thực
phẩm khác nhau như thanh dinh dưỡng và đồ uống.[11]
Protein đậu tương chiếm 40 đến 45% toàn bộ đậu tương.Hai loại
protein lưu trữ chính là glycinin và-conglycinin, đóng góp khoảng 65 đến
- 7
80% tổng lượng protein trong một hạt đậu tương điển hình. Protein đậu tương
cũng cấu thành nhiều loại enzyme khác nhau như lipoxygenase,
chalconesynthase, catalase và urease, tuy nhiên, chúng chiếm ít hơn 1% tổng
số protein. Dựa trên hệ số lắng của chúng, glycinin và-conglycinin được phân
loại lần lượt là 11S và 7S.[16,17] Glycinin và-conglycinin có các tính chất
hóa lý khác nhau đáng kể, bao gồm thành phần hóa học và cấu hình phân tử.
Glycinin là một hexamer bao gồm sáu monome có trọng lượng phân tử
trung bình từ 320 đến 375 kDa. Ba monome được liên kết với nhau để tạo
thành một trimer thông qua các tương tác kỵ nước và hai trimer được xếp
chồng lên nhau để tạo thành hexamer bằng các tương tác tĩnh điện và liên kết
hydro. Năm loại tiểu đơn vị chính có thể tồn tại trong glycinin, G1, G2, G3,
G4 và G5. Ba tiểu đơn vị G1, G2 và G3 sở hữu khoảng 90% tương đồng trình
tự với hàm lượng phân tử và axit amin lưu huỳnh cao hơn so với G4 và G5,
cũng có khoảng 90% tương đồng trình tự.[21]
β-conglycinin là một tông đơn vị có trọng lượng phân tử khoảng 180
kDa, bao gồm ba tiểu đơn vị được tổ chức bởi các tương tác kỵ nước. Bốn
loại tiểu đơn vị đã được tìm thấy trong β-conglycinin, bao gồm ba tiểu đơn vị
chính là α, α, và và một tiểu đơn vị nhỏ.
Protein bao gồm:
Protein dự trữ (Globulin) có thể bị thủy phân trong thời gian hạt nảy
mầm để làm chất dinh dưỡng cho phôi sinh trưởng
Protein cấu trúc (protein chức năng) như enzyme và chất kìm hãm
enzyme thì được định vị trong phầ còn lại của tế bào
Trong hạt còn có một lượng nhỏ các hợp chất như oestrogen, goitrogen,
saponin,… Các hợp chất này và một số oligosaccharide không có lợi.
- 8
Bằng phương pháp ly tâm, người ta đã tách được bốn đoạn 2,7,11,15.
Các globulin 7S và 11S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt. Phương
pháp này được phát triển những năm 1970.
Globulin 2S (gồm chất kìm hãm trypsin và cytochrome) chiếm 35%
trọng lượng protein của hạt.
Globulin 11S (Glycinin) được cấu tạo từ 12 tiểu phần tương đối ưa béo:
6 tiểu phần có tính axit và 6 tiểu phần có tính kiềm. Trong phân tử có từ 42 –
46 nguyên tử lưu huỳnh dưới dạng các cầu disulfua nối các đơn vị hay trong
nội bộ một tiểu phần.
Globulin 7S là β- conglycinin thường chiếm 35% trọng lượng protein
của hạt, là một glucoprotein. Phân tử cấu tạo nên từ 3 tiểu phần có tính chất
acid: α, α’ và β. Các tiểu phần α, α’ có thành phần acid amin rất giống nhau,
thiếu cysteine và cystine. Dưới đon vị β không chưa cysteine và methionine.
Trong đoạn 7S còn có các hemaglutine (lectin) mà phân tử của chúng có thể
tạo thành phức bền với các hợp chất glucid.[7]
Globulin chiếm 85 – 95% hàm lượng protein, khả năng tan của protein
đậu tương phụ thuộc chủ yếu vào khả năng tan của globulin.
Protein đậu tương chủ yếu thuộc loại tan trong nước. Nếu không bị biến
tính trong quá trình chế biến, 85% protein đậu tương sẽ tan trong nước ở pH =
7 và pH = 2, 95% tan ở pH = 11.[7]
2.3.Thủy phân protein bằng enzyme
Protein phân hủy và giải phóng các peptide nhỏ hơn ở điều kiện thủy
phân tối ưu. Đặc tính của các peptide được giải phóng phụ thuộc vào loại
enzyme và điều kiện thủy phân. Đặc tính của các peptide được thoát ra có thể
bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như nguồn gốc của enzyme, hoạt
tính enzyme và khả năng chọn lọc, mức độ enzyme trên cơ chất, và điều kiện
- 9
thủy phân bao gồm pH, nhiệt độ và thời gian. Các peptide được giải phóng
dẫn đến các tính chất chức năng nâng cao tùy thuộc vào tính chất hóa lý của
chúng. Ngoài ra, thủy phân có thể tạo ra những thay đổi trong sự cân bằng của
các phần tích điện (chuỗi bên axit amin) dẫn đến tăng độ hòa tan của phân tử.
Tuy nhiên, những nghiên cứu này được thực hiện ở nồng độ protein tương đối
thấp 0,2 - 1% mà không cần xử lí nhiệt. Độ hòa tan protein bị ảnh hưởng bởi
nhiệt và nồng độ, vì vậy tạo ra một loại protein có hàm lượng cao là một
trong những thách thức lớn nhất trong ngành thực phẩm. Do đó, cần nhiều
nghiên cứu hơn nữa để làm rõ các vấn đề ảnh hưởng của nhiệt độ cũng như
nồng độ cao tới tính ổn định của các protein bị thủy phân và hàm lượng
protein.
Ngoài các hoạt tính chức năng, các peptide hoạt tính sinh học có thể
được giải phóng từ thực phẩm có nguồn gốc protein trong quá trình thủy phân
enzyme bị hạn chế. Các peptide hoạt tính sinh học có đặc tính là các chuỗi
axit amin có nguồn gốc từ protein có thể có tác dụng điều hòa sinh lý đối với
cơ thể con người.
Các a xít amin có thể lien quan tới vị đắng khi sử dụng enzyme để thủy
phân. Đây cũng là nguyên nhân có thể làm hạn chế việc sử dụng enzyme thủy
phân làm nguyên liệu thực phẩm. Thủy phân protein đậu tương một phần có
vị đắng do sự hình thành các peptide trọng lượng phân tử thấp bao gồm các a
xít amin kỵ nước. Độ kỵ nước của một peptide và vị trí của các a xít amin kỵ
nước nói chung có thể lieen quan nhiều đến vị đắng của sản phẩm. Để giảm
những bất lợi đến chất lượng cảm quan trong khi vẫn giữ được chức năng và
hoạt tính sinh học mong muốn, mức độ thủy phân có kiểm soát và hạn chế ở
mức 2 - 8%. Nghiên cứu về whey protein đã chỉ ra rằng hàm lượng mức độ
thủy phân thấp (2 - 8%) là đủ để đạt được các đặc tính chức năng cao và tối
đa giải phóng các peptide hoạt tính sinh học với các peptide trọng lượng phân
- 10
tử thấp. Do đó, điều quan trọng là duy trì lượng mức độ thủy phân để đạt
được các đặc tính chức năng và hoạt động sinh học mong muốn với việc giảm
tác dụng phụ đối với chất lượng cảm quan.
Thông thường, nhiều peptide hoạt tính sinh học là chuỗi dài tương đối
ngắn, bao gồm từ 2 đến 9 axit amin. Tuy nhiên, một số peptide chứa hơn 20 a
xít amin vẫn có thể có hoạt tính sinh học. Các peptide hoạt tính sinh học
không hoạt động một cách tự nhiên trong một chuỗi protein lớn và có thể
được giải phóng thông qua quá trình phân giải enzyme, cả trong đường tiêu
hóa của con người và trong quá trình chế biến thực phẩm. Trong khi phân giải
enzyme in vivo là ngẫu nhiên và do đó có thể hoặc không dẫn đến việc giải
phóng các peptide hoạt tính sinh học, thủy phân enzyme in vitro có thể được
kiểm soát để giải phóng các peptide với hoạt tính sinh học quan tâm. Sau khi
được giải phóng, các peptide này có đặc tính sinh học tùy thuộc vào trình tự a
xít amin được giải phóng, bao gồm cả hạ huyết áp, chống ung thư, chống oxi
hóa, kháng khuẩn, điều hòa miễn dịch và khả năng lien kết khoáng chất.[11]
2.4. Các phương pháp định lượng protein
2.4.1. Định lượng protein bằng phương pháp Kjendahl
Phương pháp này được thực hiện dựa trên nguyên tắc: Hàm lượng nitơ
trong protein chiếm tỉ lệ 15-18% khối lượng phân tử, do đó vô cơ hóa mẫu
bằng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác, sau đó dùng kiềm mạnh (NaOH hay
KOH) để đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 hình thành ra thể tự do. Định lượng
NH3 bằng H2SO4 0,1N.[5]
- 11
2.4.2. Định lượng protein hòa tan bằng phương pháp Lowry
Phương pháp này dựa trên cơ sở phức chất đồng protein khử hỗn hợp
photphomolipden – photphovonphramat (thuốc thử Folin – ciocalteu) tạo
phức chất mầu xanh da trời có độ hấp thụ cực đại ở bước sóng 660nm. Cường
độ mầu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ protein trong một phạm
vi nhất định. Dựa vào mức độ hấp thụ quang học của protein chuẩn, ta có thể
xác định được hàm lượng protein trong mẫu nghiên cứu.[5]
2.4.3. Phương pháp điện di protein bằng gel acrylamide
a) Nguyên lí hoạt động của SDS- PAGE:
SDS-PAGE (điện di gel natri dodecyl sulphate-polyacrylamide) thường
được sử dụng trong phòng thí nghiệm để tách protein dựa trên trọng lượng
phân tử của chúng. Tốc độ di chuyển chênh lệch của protein qua gel dưới tác
động của điện trường.
SDS được dùng để phá vỡ cấu trúc bậc 3 của protein. SDS được thêm
vào đệm điện di cùng với những chất khử như DDT (dithiotheitol) hoặc B-
ME (beta-mercaptoethanol) để phá vỡ liên kết disulfide trong protein, biến
protein từ dạng không gian (cấu trúc bậc 3) về dạng thẳng (cấu trúc bậc 1).
Đồng thời SDS tích điện âm cho protein, làm cho điện tích của phân tử
protein lớn hơn hẳn điện tích có sẵn của nó (tồn tại ở gốc R trong amino acid).
SDS bám lên protein theo một tỷ lệ ổn định (xấp xỉ 1.4g SDS/ 1g protein), và
điều này làm cho điện tích mới của phân tử protein tỷ lệ với khối lượng phân
tử của nó.[4]
SDS được thêm vào trong thành phần gel để duy trì trạng thái biến tính
của protein (duỗi thẳng, tích điện âm) trong suốt quá trình điện di.
nguon tai.lieu . vn