tìm hiểu quy trình sản xuất protein isolate concentrate từ đậu phộng

Nội dung của đề tài Với đề tài đồ án tốt nghiệp: tìm hiểu quy trình sản xuất protein isolate/concentrate từ đậu phộng, tôi muốn khái quát, giới thiệu một số phương pháp sản xuất ra sản

LỜI CẢM ƠN

ôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cô thuộc bộ môn Công nghệ thực phẩm trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ đã tạo điều kiện học tập, tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt bốn năm học tại trường

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô quản lý phòng Thí nghiệm hóa sinh thuộc trường Đại Học Bách Khoa đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ

án

Tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Hiền và cô Nguyễn Thị Thu Hà đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ và truyền đạt kiến thức giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Đồng thời, tôi xin chân thành cảm ơn đến tất cả người thân, bạn bè đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đồ án

Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn, quá trình thực hiện đề tài còn gặp nhiều khó khăn nên không thể tránh khỏi thiếu sót Tôi xin chân thành đón nhận những ý kiến, đóng góp của các thầy cô và các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

Tp HCM, ngày 28 tháng 10 năm 2008

Hoàng Thị Thúy Nhuần T

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT &

THUẬT NGỮ SỬ DỤNG

SPC : “soy protein concentrate” (protein trích ly từ đậu nành)

SPI : “soy protein isolate” (protein trích ly từ đậu nành)

PPI : “peanut protein isolate” (protein trích ly từ đậu phộng)

PPC : “peanut protein concentrate” (protein trích ly từ đậu phộng)

PI : “protein isolate” (protein trích ly)

PC : “protein concentrate” (protein trích ly)

WHC: “water holding capacity” (khả năng giữ nước)

OBC : “oil binding capacity” (khả năng liên kết với dầu)

EC : “emulsifying capacity” (khả năng tạo nhũ)

FC : “foaming capacity” (khả năng tạo bọt)

“supernatant”: phần nổi trên mặt

Chöông 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề [2], [5]

Ta biết rằng protein là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sinh vật Cùng với axit nucleic, protein giữ vai trò quyết định và là cơ sở của sự sống Protein có những đặc tính như: đa dạng về mặt cấu trúc, có khả năng ứng dụng lớn với những biến đổi

lý – hoá học, khả năng thích ứng với môi trường bên ngoài và khả năng tái lập trạng thái ban đầu khi ngừng tác dụng Protein có hoạt tính sinh học cao là thành phần cấu tạo các chất hoạt động sinh học như enzyme, hoocmon, điều hoà, kháng thể, là thành phần cấu tạo các

mô

Về mặt dinh dưỡng đối với người và động vật bậc cao, protein là một nguồn thực phẩm quan trọng nhất, là một thành phần chính không thể thiếu trong khẩu phần thức ăn hàng ngày Trong cơ thể người protein tham gia xây dựng nên các tế bào, tổ chức các cơ quan, thành phần chủ yếu của các enzyme các nội tiết tố, các kháng thể

Trước đây nói đến nguồn protein, người ta thường nghĩ đến các loại thức ăn có nguồn gốc từ động vật gọi là “thịt đỏ” Thập niên gần đây, thế giới đặc biệt quan tâm tới nguồn protein từ thực vật Theo FAO, chỉ có 30% protein tiêu thụ trên toàn thế giới có nguồn gốc

từ động vật, còn lại 70% là từ thực vật, đã minh chứng cho xu thế sử dụng protein thực vật trong thế giới hiện đại

Sở dĩ, giờ đây người ta quan tâm tới nguồn protein từ thực vật và vi sinh vật là vì:

- Sự thiếu hụt protein do tăng dân số trên toàn cầu

- Khoa học cũng đã chứng minh rằng nguyên nhân chính dẫn đến các bệnh về tim mạch, huyết áp là do sử dụng nhiều protein động vật, vì trong đó có chứa hàm lượng cholesterol cao

- Những năm qua xuất hiện các bệnh lây từ động vật sang người như bệnh “bò điên”

(Bovine Spongiform encephalopathy); bệnh “cúm gia cầm”; bệnh “lở mồm long

móng” từ động vật móng guốc (lợn, dê, trâu, bò); bệnh ”heo tai xanh”

- Protein từ thực vật và vi sinh vật có nhiều ưu điểm mà protein động vật không có được như: là protein sạch chứa đầy đủ các axit amin không thay thế, giá thành rẻ và không chứa cholesterol

Từ những thực tế đó, việc tìm kiếm một nguồn protein mới an toàn hơn cho sức khoẻ như protein isolate/concentrate trích ly từ thực vật, đã và đang được tập trung nghiên cứu, xem đây là nguồn protein thay thế lý tưởng cho protein động vật

Protein isolate/concetrate là một dạng sản phẩm được trích li từ các nguồn nguyên liệu có chứa protein, đặc biệt là từ các nguồn nguyên liệu phổ biến và an toàn như đậu nành, đậu phộng, gạo, lúa mì, bắp,…

Công nghiệp sản xuất dầu đậu phộng tạo ra một lượng lớn bã đậu phộng đã trích ly dầu rất giàu hàm lượng protein, giá thành rẻ, chứa 47 - 55 % protein chất lượng cao có đủ 10 amino acid thiết yếu Vì vậy tăng cường sản xuất protein isolate/concentrate từ bột đậu phộng đã loại chất béo, tận dụng nguồn protein từ phế liệu của ngành công nghiệp sản xuất dầu đậu phộng nhằm cung cấp cho ngành công nghệ thực phẩm một nguồn protein mới Dạng bột protein này có thành phần và tính chất gần với trạng thái của protein tự nhiên ban đầu, có giá trị kinh tế cao bởi protein này có thể thay thế protein của trứng, sữa, thịt, cá… (protein từ đậu nành còn có giá trị dinh dưỡng tương đương với thịt, chứa đầy đủ các axit amin với tỷ lệ hết sức cân đối hài hoà và có hệ số tiêu hoá cao)

Protein isolate/concetrate có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm Được ứng dụng đưa vào sản xuất các mặt hàng thực phẩm cao cấp như: sữa, pate, xúc xích, chao, bột dinh dưỡng trẻ em, lương khô,… Năm 1965 người ta đã sản xuất ra sản phẩm thịt chay từ bột protein đậu nành hay protein đậu phộng Sản phẩm này có cấu trúc, hương vị

và hàm lượng dinh dưỡng tương đương với các sản phẩm thịt từ động vật

Bột protein có thể được xem là một nguồn nguyên liệu phong phú cung cấp cho các mặt hàng thực phẩm chay Một mặt hàng trong thời gian hiện nay đang thu hút được sự chú ý của rất nhiều người tiêu dùng về sự đa dạng, phong phú về chủng loại và đặc biệt là an toàn cho sức khoẻ

1.2 Nội dung của đề tài

Với đề tài đồ án tốt nghiệp: tìm hiểu quy trình sản xuất protein isolate/concentrate từ đậu phộng, tôi muốn khái quát, giới thiệu một số phương pháp sản xuất ra sản phẩm protein isolate/concentrate (PI/PC), các tính chất chức năng của protein đậu phộng sau khi trích ly

và bước đầu khảo sát quá trình trích ly protein từ đậu phộng

Chöông 2 TỔNG QUAN VỀ PROTEIN ISOLATE/CONCENTRATE

2.1 Protein isolate/concentrates và ứng dụng [32], [24]

2.1.1 Protein isolate/concentrate

Phân loại protein concentrate hay isolate tuỳ thuộc vào hàm lượng protein có trong sản phẩm Protein isolate (PI) là sản phẩm có hàm lượng protein không ít hơn 90 % tính theo hàm lượng chất khô Protein concentrate (PC) là sản phẩm có hàm lượng protein cao hơn 65% tính theo hàm lượng chất khô

Hiện nay protein isolate/concentrate được sản xuất nhiều nhất là từ nguồn nguyên liệu đậu nành, whey, đậu phộng, lúa mì

 Một số định nghĩa về protein isolate/concentrate

Protein isolate đậu nành (SPI): Theo specification of the Association of American Feed

Control Officials, Inc (AAFCO) định nghĩa PI sản xuất từ nguyên liệu đậu nành như sau:

“Soy protein isolate (SPI) là phân đoạn chủ yếu của protein đậu nành được chuẩn bị

từ đậu nành đã được tách vỏ bằng cách loại bỏ các thành phần phi protein và phải được thu nhận ít nhất là 90% protein theo hàm lượng chất khô”

Bảng 2.1 Thành phần của SPI (Theo hàm lượng chất khô)

4,7

Ngoài ra protein isolate cũng được định nghĩa là dạng protein thu nhận được thông qua việc tách hấu hết các chất béo, đường cùng một số thành phần khác ra khỏi bột (VD: đậu nành, đậu phộng) Bột này gọi là protein isolate, chứa khoảng 90% hàm lượng protein, dạng prtotein này thường ít bán trực tiếp cho người tiêu dùng mà thường được sử dụng cho các sản phẩm công nghiệp, hoặc được ứng dụng cho một vài sản phẩm dược phẩm

Protien concentrate đậu nành (SPC): là protein thu được từ việc loại bỏ hầu hết

carbohydrates và chất béo từ các loại hạt đã bỏ vỏ, chứa trên 65% protein Protein

concentrate đậu nành nhiều hàm lượng chất xơ và giống với đậu nành nguyên chất hơn Protein concentrate tồn tại dưới hai dạng: dạng hột nhỏ và dạng bột

Theo Association of American Feed Control Official, Inc (AAFCO) SPC được định nghĩa như sau:

“SPC được sản xuất từ các loại hạt đậu không bị hư hỏng, sạch sẽ và đã tách vỏ bằng cách loại bỏ gần như toàn bộ dầu nước và các thành phần tan phi protein và phải chứa ít nhất 70% protein trên hàm lượng chất khô”

Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng của SPC

Whey protein concentrate (WPC) có màu tr ng đến màu vàng nhạt, không mùi vị, chứa

từ 30-80% protein tùy thuộc loại sản phẩm, đi từ nguồn nguyên liệu là whey hey sau khi thanh trùng, s qua công đoạn tách các thành phần phi protein và sấy phun Thành phần phi protein được tách b ng phương pháp vật l như kết t a, lọc, thẩm tích Có th sử dụng các chất ch nh pH đ điều ch nh độ acid c a PC

Whey protein isolate (WPI) cũng giống như whey protein concentrate, có màu tr ng tới

vàng nhạt, không mùi vị Thành phần protein không thấp hơn 90%, lactose nhỏ hơn 1%, béo trong khoảng 0.5 – 1%

2.1.2 Ứng dụng của protein isolate/concentrate [32]

 Sản phẩm PI/PC trích ly từ nguồn nguyên liệu đậu nành được sử dụng trong sản phẩm thực phẩm do những đặc trưng dinh dưỡng hay các tính chất chức năng c a chúng

Về mặt dinh dưỡng, đặc trưng c a PI/PC đậu nành bao gồm: hàm lượng protein cao, không có mặt c a anti-trysine và các yếu tố kháng dinh dưỡng khác, không làm đầy hơi và

có hàm lượng chất xơ đáng k Giá trị dinh dưỡng c a protein trong sản phẩm PI/PC tùy thuộc vào tỷ lệ hấp thu Tỷ lệ hấp thu (Protein Efficiency Ratio (PER) c a protein trong sản phẩm PI/PC là thấp hơn so với protein trong bột đậu nành một chút Điều này ch c ch n có liên quan đến quá trình trích ly

Đặc tính chức năng quan trọng nhất c a PI/PC đậu nành là: khả năng kết hợp với nước (hấp thu nước), khả năng kết hợp với lipid và khả năng nhũ hóa Có th tham khảo những ứng dụng c a PI/PC đậu nành qua bảng 2.3

Bảng 2.3 Ứng dụng của P /PC đậu nành vào ch i n th c ph m [32]

Chất làm tr ng café Các món tráng miệng

Chất đánh kem

Bánh mỳ và bánh cuộn Bánh mỳ đặc biệt Bánh cake các loại Bánh ough Nut Ngũ cốc cho bữa sáng Các sản phẩm pasta

Súp, nước xốt, nước chấm

K o, bánh, đồ tráng miệng Thức ăn cho vật nuôi trong nhà

Các ứng dụng cho bánh nướng khác như bánh cookies, pastry, crackers, snacks, pancakes, vv

 Sản phẩm PI/PC đậu phộng được miêu tả như sau: màu tr ng, hương vị dịu, khả năng hòa tan cao, độ nhớt thấp, ổn định nhiệt, có khả năng tương tác tốt với các thành phần khác

PI/PC đậu phộng được ứng dụng rất đa dạng vào trong sản xuất thực phẩm, được sử dụng đ tăng cường thành phần protein, tăng hương vị đậu phộng cho các sản phẩm bánh, bánh mì, k o, sản phẩm ngũ cốc và các loại kem Các dạng sản phẩm từ đậu phộng càng đa dạng về hương vị hơn khi kết hợp với các thành phần khác như: đường, mật ong, lecithin, men, mạch nha, trái cây sấy, các hương tự nhiên và tổng hợp V tại Ấn Độ sử dụng PPI trong các sản phẩm sữa, các loại sữa đông, sản phẩm phomat

 Sản phẩm PI và PC là các sản phẩm có tính chất chức năng cao như khả năng tạo nhũ, tạo gel, tạo bọt, khả năng liên kết với chất béo, liên kết với nước

PC, PI có th được ứng dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm như là nguồn cung cấp protein cho các sản phẩm đồ uống c a tr em và người lớn tuổi, đặc biệt là người tập th dục th thao các vận động viên và những người có nhu cầu tăng cân

WPC, WPI còn được sử dụng rất nhiều trong các sản phẩm thức ăn dinh dưỡng hay sử dụng trong trong các sản phẩm chế biến giả thịt và cá, các loại súp, nước sốt, bánh mì Ngoài ra chúng còn được ứng dụng làm màng bao trong các sản phẩm fresh-cut, chúng thường được sử dung kết hợp với các chất chống oxi hóa như vitamin C đ làm giảm sự mất nước, giảm sự hóa nâu, cũng như kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

2.1.2.2 Sản ph m nh

PI/PC đậu nành rất ít được sử dụng trong các sản phẩm bánh, trừ khi sản phẩm bánh cần có mức protein cao hơn, còn không thì rất ít khi sử dụng PI/PC Vì xét về mặt dinh dưỡng và chức năng bột đậu nành cũng có nhiệm vụ tương tự và có hiệu quả kinh tế hơn Nên bột đậu nành s được sử dụng thay vì sử dụng PI/PC

PI/PC đậu phộng được sử dụng nhiều cho sản phẩm bánh nh m mục đích tăng cường hương vị đậu phộng cho sản phẩm bánh

2.1.2.3 Sản ph m th t

Đây là ứng dụng quan trọng nhất c a PI/PC đậu nành, đậu phộng trong công nghiệp chế biến thực phẩm Ứng dụng này dựa trên khả năng tạo cấu trúc c a PI/PC, theo hình thức này hay hình thức khác đ thay thế thịt Việc sử dụng PI/PC trong các sản phẩm cho phép giảm tỷ lệ thịt, mà không làm giảm hàm lượng protein, từ đó giúp hạ giá thành sản phẩm PI/PC được sử dụng trong thịt vụn, các sản phẩm gia cầm và cá (xúc xích cá và surimi chả, nhũ hóa xúc xích…) đ làm tăng khả năng giữ nước và chất béo Mức thường sử dụng tính trên hàm lượng chất khô là: 5 – 10% trong chả, 2 – 8% trong tương ớt, 2 – 12% trong thịt viên, 3.5% trong xúc xích, 5 – 10% trong thỏi cá

Trong xúc xích dạng nhũ như xúc xích Đức và Bologna, PI/PC sử dụng cho liên kết ẩm

và béo và như một chất ổn định nhũ tương Mức độ sử dụng là 1% đến 4% dựa trên việc hydrate hóa

2.1.2.4 Sản phầm đồ uống

PI/PC đậu nành được sử dụng như chất ổn định phân tán trong thức uống giống sữa và

b t chước các sản phẩm từ sữa như kem chua Có mặt trong công thức c a thức uống giống sữa sản xuất bởi A.E Staley Mfg.Co., Công thức và hướng dẫn cho việc chuẩn bị thức uống được cho dưới đây:

Bảng 2.4 Thành phần của một loại thức uống

PI/PC đậu nành được hydrate hóa với nước trong máy trộn, sau đó được trộn với các thành phần khác, ngoại trừ chất béo được thêm vào và trộn kỹ Hỗn hợp được gia nhiệt đến 65-700C Chất béo (được hydrogen hóa và khử mùi) và các hợp chất hương được thêm vào Hỗn hợp được đồng hóa, làm lạnh và đóng gói

PI/PC sản xuất từ whey được sử dụng ch yếu trong các sản phẩm đồ uống vì khả năng hòa tan c a PC rất cao hey protein có khả năng hòa tan trong khoảng pH dao động khá rộng, đặc biệt gần pH 4.5 o đó chúng còn được ứng dụng trong các thức uống có tính acid Việc bổ sung whey protein ở đây vừa đ tăng hàm lượng protein cho sản phẩm, vừa đóng vai trò như tác nhân nhũ hóa và tạo đục cho sản phẩm

2.1.2.5 Sản ph m dạng s a

PI/PC đậu nành được sử dụng trong chất tạo tr ng trong cà phê không sữa, lớp mặt trên mặt bánh, nhũ hoá kem chua hay phô mai…Cơ sở cho những ứng dụng này là yêu cầu không có sữa động vật trong các sản phẩm thực phẩm Sản phẩm có nguồn gốc thực vật, không có cholesterol, không có chất gây dị ứng, làm tăng giá trị kinh tế

Phô mai được sản xuất từ PI/PC đậu nành, có hay không có thành phần whey sữa, có cấu trúc, hương vị giống phô mai sản xuất từ sữa động vật

PI/PC đậu phộng cũng được ứng dụng rất nhiều trong các sản phẩm dạng sữa, sữa chua

và kem

2.1.2.6 C c ứng dụng kh c

PI/PC cũng có ứng dụng trong ngàng công nghiệp giấy, chúng được sử dụng như chất dính giữa các lớp giấy, bọt chống cháy, trong rất nhiều loại sơn và mực, và trong các sản phẩm c a plastic, chất dính

Ngoài ra, PI/PC được hydro hoá một phần có đặc tính ổn định bọt tốt và có th được sử dụng như các chất tạo bọt khi kết hợp với albumin c a trứng trong sản phẩm bánh, k o SPI cũng th hiện hiệu quả hỗ trợ cho quá trình sấy phun trong puree rau trái Trong ứng dụng này, nó có th thay thế maltodextrin, với những ưu đi m đóng góp protein trong sản phẩm cuối cùng Trong sản phẩm puree chuối chín sấy phun có hơn 20% SPI trong chất khô

2.1.2.7 Sử dụng protein isolate cho người tiêu dùng

Có th sử dụng protein isolate theo nhiều cách khác nhau như: thêm vào các sản phẩm nước trái cây ưa thích, thêm vào các sản phẩm sữa khấy hoặc sữa ngọt, có th r c trực tiếp vào các sản phẩm ngũ cốc nh m làm tăng hàm lượng protein

Những sản phẩm làm tại nhà như Yogurt đậu nành, nếu cho quá nhiều nước, có th tăng

độ nhớt b ng cách cho thêm protein isolate

2.2 Nguồn nguyên liệu, xử lí nguyên liệu

2.2.1 Nguồn nguyên liệu [2], [12]

Giới hạn nguyên liệu ở đây ch là “tất cả nguyên liệu có chứa protein” có nghĩa là các nguyên liệu thực vật, động vật có chứa thành phần protein Các nguyên liệu đã được trích ly protein như: đậu nành, đậu phộng, gạo, lúa mì, b p, các loại đậu, dừa, hạt bông, hạt nho,… tất cả các nguyên liệu có chứa protein đều được tận dụng

Tuy nhiên, tuỳ nguồn nguyên liệu mà thành phần c a các hợp chất trong nguồn nguyên liệu khác nhau, nên s có các phương pháp xử lí, trích li khác nhau Ví dụ: hàm lượng protein ở động vật: trong cơ có 16 -23 %, trong gan có 18 -19%, trong tim có 16 -18 %, ở thực vật: hạt 10 -13%, trong lá và thân khoảng 1,2 – 3%

Thực phẩm giàu protein có nguồn gốc thực vật được biết đến ch yếu là các loại đậu khoảng 20 - 40% protein (đậu nành, đậu phộng, đậu xanh, đậu cove) các loại rau và ngũ cốc khoảng 6 – 12 % (gạo, ngô, bột mì…)

2.2.2 Phương ph p xử lí nguyên liệu [1], [2], [6]

2.2.2.1 Loại ỏ vỏ hạt

Phá vỡ vỏ hạt c a các loại hạt có dầu có nhiều phương pháp khác nhau

- Phá vỡ vỏ hạt qua ma sát với bề mặt nhám: hạt được cho vào máy với một vận tốc xác định, khi hạt tiếp xúc với bề mặt nhám s hình thành lực cản, hãm sự chuy n động c a hạt, do đó vỏ hạt bị tróc ra khỏi nhân

- Phá vỡ vỏ hạt dựa trên sự va đập c a vỏ hạt lên bề mặt r n: phương pháp này dựa trên nguyên t c hạt chuy n động với vận tốc nào đó bị va đập lên bề mặt r n đang chuy n động Vỏ hạt sau khi va đập s vỡ ra, tách hạt ra khỏi nhân

- Phá vỡ vỏ hạt do c t hạt b ng cơ cấu dao: khi hạt rơi vào khe chuy n động giữa dao động và dao tĩnh, các lưỡi dao bố trí trên các dĩa quay s xé nát vỏ hạt, tách nhân ra khỏi vỏ

- Phá vỡ hạt b ng nén ép trong khe giữa các trục quay: hạt rơi vào khe trục quay, hạt

bị nén lại, vỏ bị xé nứt, tách ra khỏi nhân

Làm sạch hạt qua hệ thống liên hoàn máy sàng – gió, đây là một loại máy làm sạch liên hợp, vừa tách tạp chất ra khỏi hạt theo kích thước, vừa dựa vào tính chất khí động lực và tính chất s t từ Hiệu quả làm việc c a máy phụ thuộc vào tính chất vật l c a hạt và hỗn hợp tạp chất, tốc độ c a dòng khí, cấu trúc khe gió, dạng và kích thước lỗ sàng, tải trọng c a khối hạt tác dụng lên mặt sàng và hệ thống hút gió

2.2.2.2 T ch dầu ra khỏi nguyên liệu

Hiện nay trong công nghiệp có hai phương pháp trích li dầu đó là:

- Phương pháp ép b ng máy ép có các cơ cấu khác nhau

- Phương pháp trích ly b ng các dung môi hữu cơ

Hoặc có th sử dụng hai phương pháp kết hợp, ép ở giai đoạn đầu và trích ly trong giai đoạn sau

Trong các phương pháp này, lựa chọn những phương phương pháp nhiệt độ thấp và ít ảnh hưởng đến chất lượng protein nhất

2.2.2.2.1 Qu trình ép

Thường dùng các loại máy ép trục vít trong quá trình ép xảy ra biến đổi c a protein như: khi tác động áp lực cao lên phân tử protein gây sức ép lên các phân tử acid amin và làm biến tính protein, làm giảm tính tan c a các phân tử protein Áp lực phát sinh trong máy ép càng cao, càng làm cho nguyên liệu trong máy ép nóng lên, sự biến tính protein càng xảy ra sâu

s c Nên thường ít sử dụng phương pháp ép đ trích ly dầu với nguyên liệu dùng đ trích ly protein

2.2.2.2.2 Phương ph p trích ly ằng dung môi

Được sử dụng nhiều nhất vì dung môi hữu cơ có tác động lên protein và làm biến tính chúng nhưng mức độ biến tính bởi dung môi thấp hơn rất nhiều so với biến tính bởi nhiệt

độ

 Nguyên tắc

Dùng dung môi hữu cơ đ hoà tan dầu có trong nguyên liệu r n ở điều kiện xác định, sau đó tách dung môi ra khỏi dầu Đầu tiên dung môi thấm ướt lên bề mặt, sau đó thấm sâu vào bên trong nguyên liệu tạo ra mixen (dung dịch dầu trong dung môi) Nhờ đó, mixen không ch hoà tan dầu trên lớp bề mặt mà còn hoà tan dầu phân bố trong các ống mao dẫn bị

bọc kín Quá trình hoà tan dầu vào dung môi (vào mixen) diễn ra cho đến khi đạt đến sự cân

b ng ầu thu được sau khi trích ly ch yếu là thoát ra từ bề mặt bột nghiền, do việc chưng sấy tạo ra o dung môi thấm rất khó khăn vào các tế bào chưa bị phá vỡ nên việc chiết lấy lượng dầu trong các tế bào xảy ra chậm

Nguyên liệu có dầu dùng đ trích ly cần đạt các yêu cầu sau: nguyên liệu được phá vỡ cấu trúc tế bào đến mức tối đa, bột ở dạng dính, vón, dễ dàng tách ra khỏi dung môi, hấp phụ dung môi với lượng không đáng k , nhưng dễ dàng và nhanh chóng thấm ướt dung môi, dung môi thẩm thấu tự do vào nội tâm các hạt xốp

 Yêu cầu chung đối với dung môi dùng để trích ly

Dung môi phải đáp ứng yêu cầu cao về mặt kinh tế, tức là ít bị tổn thất khi tổ chức thu hồi, đảm bảo vận tốc quá trình trích ly và phải chiết kiệt dầu có trong nguyên liệu ngoài ra, dung môi phải có thành phần đồng nhất, có độ sạch cao, nhanh chóng hoà tan dầu vào hỗn hợp với dầu theo bất cứ tỷ lệ nào, có ẩn nhiệt hoá hơi và tỷ nhiệt riêng nhỏ đ dễ cất ra khỏi dầu và bã dầu, dễ ngưng tụ: đặc biệt là dung môi không tham gia phản ứng với nguyên liệu trích ly, không có tác dụng phá hại thiết bị, không gây độc đối với người, không gây hư hỏng sản phẩm cả trong quá trình bảo quản

Trong công nghiệp trích ly dầu thực vật người ta thường sử dụng các loại dung môi sau: hydrocacbon mạch thẳng từ các sản phẩm chế biến dầu mỏ (thường là phần dầu nh ), hydrocacbo thơm, rượu béo, hydrocacbon mạch thẳng dẫn xuất clo Trong số đó phổ biến là xăng và hexan

Xăng là hỗn hợp các hydrocacbon mạch thẳng, không tan trong nước, khả năng hoà tan dầu, mỡ, sáp là 1/5

Yêu cầu đối với xăng trích ly dầu: nhiệt độ b t đầu sôi không thấp hơn 60oC, khối lượng riêng ở 15oC là 720 – 725 kg/m³, tỷ lệ phần sôi dưới 76oC không lớn hơn 0.5%, trong phạm

vi 76 –101oC ít nhất 96 %, nhiệt độ sôi cuối cùng không lớn hơn 105o

C

Phương pháp trích ly dầu thường dùng là trích ly liên tục, đây là phương pháp cơ bản đ tách dầu hiện nay Trong quá trình trích ly, nguyên liệu có dầu và dung môi có th chuy n động cùng chiều hoặc ngược chiều Có 2 phương pháp đ trích ly dầu :

– Ngâm nguyên liệu trong dòng chuy n động ngược chiều chuy n động c a dung môi – ội tưới liên tục, nhiều đợt dung môi (hoặc mixen lỏng) lên lớp nguyên liệu chuy n động Trên đường chuy n động c a nguyên liệu ra khỏi thiết bị trích ly gặp dung môi nạp vào ngược chiều

Thiết bị trích ly cải tiến N – 1250

(làm việc theo phương pháp ngâm)

Thông số công nghệ c a thiết bị (sản xuất dầu đậu nành): nhiệt độ xăng nạp vào là

55 – 600C, thời gian một vòng chuy n động c a trục vít ở tháp tải là 90s, trục vít ngang 61s

và trục vít đứng 72s, lưu lượng xăng cần bơm vào thiết bị là 9 – 10 m3

/h, hàm lượng xăng

c a bã dầu ra khỏi thiết bị là 28 – 29 %, hàm lượng dầu c a bã dầu ở độ ẩm 10% là

0,8 – 0,9%, mixen có nồng độ là 15 – 17%, cặn l ng c a mixen chưa lọc là 0,1%, năng suất thiết bị là 200 tấn đậu nành hạt/ngày

2.3 C c phương ph p trích ly, tinh sạch và phân tích protein [7], [8], [30]

2.3.1 C c phương ph p trích ly protein

Tuỳ theo nguyên liệu và tính chất c a protein mà cách trích ly protein có nhiều phương pháp khác nhau Các phương pháp trích ly và tinh sạch protein đều dựa trên những tính chất hóa l c a protein cần trích ly như độ tích điện, kích thước phân tử, độ hòa tan Nhiều protein còn liên kết với các phân tử sinh học khác nên việc chiết rút các protein này còn phụ thuộc vào bản chất c a các liên kết

2.3.1.1 Phân t ch protein nguyên thể

Muốn thu nhận được các protein nguyên th tức là protein có tất cả tính chất tự nhiên đặc trưng c a nó, cần sử dụng các biện pháp khác nhau

pH

Trong môi trường acid (pH =1) nhóm caccboxyl không ion hoá, nhóm amin ở trạng thái proton hoá; ngược lại trong môi trường kiềm (pH = 11), nhóm cacboxyl ion hoá, nhóm amin không ion hoá

Các nhóm acid ở dạng anion trong môi trường kiềm, các nhóm kiềm tồn tại ở dạng cation trong môi trường acid

Như vậy, ở một giá trị pH xác định, mỗi phân tử protein có một điện tích tổng số nào đấy mà độ lớn c a nó phụ thuộc vào số lượng các nhóm tích điện dương và tích điện âm Kết quả là ở giá trị nồng độ H+

cố định, các protein khác nhau trong hỗn hợp s có tổng điện tích khác nhau

Nhiều phương pháp dùng đ trích ly các hỗn hợp protein đều dựa vào đặc tính này Các phân tử protein mang điện tích tổng số (dương hoặc âm) cùng dấu đẩy nhau ra xa nên dễ tan vào dung dịch Mỗi một protein có một giá trị pH nhất định mà ở đó tổng số điện tích âm và

kiềm acid acid kiềm

điện tích dương trong phân tử b ng không, phân tử protein không di chuy n trong điện trường Giá trị đó gọi là đi m đẳng điện c a protein, k hiệu là pHi

Đi m đẳng điện c a các acid amin trung tính có giá trị pH từ 5,6 - 7,0, đối với các acid amin có tính acid (dicarboxylic) là từ 3,0 - 3,2, đối với các acid amin có tính kiềm (diamino)

là từ 9,7 - 10,8 Ở đi m đẳng điện, độ hòa tan c a protein là thấp nhất, protein dễ bị kết t a

ựa vào tính chất này, người ta có th tách từng phần các protein trong hỗn hợp Cũng giống như trường hợp tác dụng c a nhiệt độ trong việc trích ly protein, có th dùng phương pháp biến tính chọn lọc nhờ tác dụng c a pH c a môi trường, điều ch nh pH c a môi trường, tách protein ra khỏi hỗn hợp c a chúng

2.3.1.1.3 T c nhân hóa học

Có th dùng muối trung tính hoặc các dung môi hữu cơ đ trích ly protein Phương pháp này được tiến hành dựa trện cơ sở độ hòa tan c a protein phụ thuộc vào sự tương tác c a các nhóm tích điện trong phân tử protein với các phân tử nước Sự tương tác đó (còn gọi là

sự hydrate hóa) s bị giảm xuống khi thêm vào dung dịch protein các dung môi hữu cơ hoặc các muối trung tính (làm thay đổi pH dung dịch về pHi, làm kết t a protein) ung môi hữu

cơ thường dùng là etanol, isopropanol, acetone hoặc hỗn hợp các loại rượu

Các muối trung tính có th dùng là (NH4)2SO4, Na2SO4, MgSO4 Tuy nhiên, người ta đã nhận thấy muối (NH4)2SO4 là tốt nhất vì nó không làm hại mà làm ổn định (làm bền) hầu hết các loại protein Loại muối này lại r tiền và phổ biến Độ hòa tan c a nó lại rất lớn (bão hòa 767g/l ở 250

C)

Có th dùng (NH4)2SO4 ở cả 2 dạng: dạng bột và dạng dung dịch bão hòa Khi dùng bột, người ta cho từng ít một vào dịch chiết protein Cách cho cũng ảnh hưởng lớn đến lượng kết

t a ban đầu c a protein Khi cho muối vào dịch chiết cần phải có máy khuấy từ đ đảm bảo

sự hòa tan c a muối

Khi dùng dung dịch bão hòa, trong nhiều sách về phương pháp nghiên cứu, người ta đưa

ra bảng tính số lượng muối cần thiết đ pha các dung dịch có độ bão hòa khác nhau ở những nhiệt độ nhất định

Tùy theo trạng thái (NH4)2SO4 cho thêm vào dịch chiết protein mà có công thức tính toán khác nhau

― Đối với (NH4)2SO4 ở dạng bột

2

1 2272,01

)(

.515

x







Trongđó V là th tích dung dịch, S1, S2 là độ bão hòa cho trước và độ bão hòa cần đạt Người ta cũng có th dùng bản đồ toán (nomogram) đ chiếu và xác định được lượng (NH4)2SO4 thêm vào đ dịch chiết protein đạt được một độ bão hòa nhất định Hoặc có th đối chiếu ở bảng có sẵn Lượng (NH4)2SO4 đưa vào đ dung dịch có độ bão hòa nhất định

có khác nhau tùy theo nhiệt độ thí nghiệm

― Đối với (NH4)2SO4 ở dạng dung dịch bão hòa

Th tích (tính theo ml) c a dung dịch bão hòa cần cho vào 100ml dung dịch có độ bão hòa ban đầu S1 đ đạt đến một độ bão hòa S2 cần thiết được tính theo công thức sau:

2

1 2

1

).(

100

S

S S

Còn ở các mô c a động vật như gan hoặc thận, khi trích ly protein người ta cần c t bỏ các mô liên kết Muốn tách được các protein trong các cấu tử c a tế bào, người ta còn phải dùng các yếu tố vật l và hóa học khác như sóng siêu âm, dùng các dung môi hữu cơ như butanol, acetone, glycerin, ethylacetat và chất tẩy (detergent) Các hóa chất tốt cho việc phá vỡ các bào quan c a tế bào vì trong các cơ quan này thường chứa mỡ

2.3.1.2.2 Chi t rút protein

Sau khi đã phá vỡ cấu trúc c a các tế bào tiến hành chiết xuất các protein b ng các dung dịch đệm thích hợp, dung dịch muối trung tính hoặc b ng nước hoặc b ng ly tâm tách tế bào, việc chọn phương pháp trích ly protein tùy thuộc vào tính chất c a protein cần nghiên cứu

2.3.2 Tinh sạch protein

2.3.2.1 Loại tạp chất

Trong dịch chiết thô thu được ngoài protein còn có các tạp chất cao phân tử khác như polysaccharid, acid nucleic và các chất phân tử nhỏ như đường monose, các chất lipid, muối khoáng v.v Đ loại bỏ chúng phải sử dụng phối hợp nhiều biện pháp khác nhau

Đ loại bỏ muối khoáng và các loại đường là các tạp chất có phân tử lượng thấp, người ta thường dùng phương pháp thẩm tích (dialysis) đối nước hay đối với các dung dịch đệm loãng hoặc b ng cách lọc qua gel sephadex

Đ loại bỏ các tạp chất có phân tử lượng cao khác, người ta hay dùng kết hợp nhiều biện pháp khác nhau như: phương pháp biến tính chọn lọc nhờ tác dụng c a nhiệt độ hoặc pH

c a môi trường, phương pháp kết t a phân đoạn b ng muối trung tính hoặc các dung môi hữu cơ, các phương pháp s c k trao đổi ion, điện di, phương pháp lọc gel, phương pháp sử dụng màng membrane

2.3.2.2 C c kỹ thuật thường sử dụng để tinh sạch protein

Như trên đã trình bày, sau khi nhận được dịch chiết protein thô, người ta thường sử dụng các phương pháp khác nhau đ tách chiết và đồng thời làm tinh sạch protein Ngoài các kỹ thuật đã được giới thiệu cụ th ở các phần trên, có th sử dụng các phương pháp dưới đây phục vụ cho việc tinh sạch các protein

t a s càng cao Mặc dầu người ta coi số vòng quay trong một phút là đơn vị thông thường

c a lực ly tâm, nhưng quy ước ấy không thỏa mãn

Chính vì vậy, mức độ tăng lực ly tâm được đo một cách chính xác hơn b ng những bội

số c a trị số gia tốc c a lực hút ở mặt bi n, có nghĩa là được đo một lực ly tâm tương đối

(relative centrifugal force, RCF) hoặc là được đo b ng các giá trị là bội số c a lực hút trọng

trường (xg) Công thức đ tính lực ly tâm tương đối là:

2,32

42rn2

Trong đó r là bán kính đến đáy c a ống ly tâm tính ra "phút" (foot, 1foot = 0,48cm), n là

số vòng quay trong 1 giây Có th tính giá trị c a lực ly tâm tương đối một cách trực tiếp theo công thức:

Lực ly tâm tương đối (g) = 1,1118 x 10-5

x R x N2 Trong đó R là bán kính (cm) n p ly tâm tính từ tâm c a trục đến đáy ống ly tâm, N là số vòng quay trong một phút Cũng có th dùng bản đồ toán (nomogram) đ tính lực ly tâm tương đối Thông thường có th làm kết t a những ti u phần lớn với lực ly tâm tương đối bé

b ng các máy ly tâm đ bàn Đ làm kết t a những ti u phần bé hơn k cả những thành phần

c a tế bào cần có những máy ly tâm đặc hiệu bảo đảm được các giá trị lực ly tâm tương đối cao hơn 15000 x g đối với bất kỳ định lượng nào Có những nguyên t c đ làm việc an toàn hơn với máy ly tâm đối với người thao tác cũng như đối với nguyên liệu được xử l mà lúc thí nghiệm cần chú tuân th Đó là nguyên t c cân b ng đối xứng khi ly tâm và thăng b ng máy ly tâm khi đặt máy làm việc

2.3.2.2.2 Th m tích

Thẩm tích là sự khuếch tán vi phân qua màng vốn không thấm đối với những chất keo hòa tan (protein, một số các polysaccharid) nhưng thấm đối với các dạng dịch các tinh th Các tinh th (các muối, các hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp ) có th khuếch tán qua màng theo định luật Fick Nước s khuếch tán từ dung dịch có nồng độ thấp hơn (thường là dung dịch rửa) vào dung dịch keo, trong khi đó các ion (cation và anion) và các chất phân tử nhỏ s chuy n vào dung dịch có nồng độ thấp hơn (thường chuy n vào dung dịch rửa) Trong quá trình tách chiết và tinh sạch protein, đ loại muối ammonium sulphate

ra khỏi dung dịch protein thì cho dung dịch protein vào cái túi đặc hiệu làm b ng nguyên liệu bán thấm Thông thường người ta hay dùng túi colodion hoặc cellophane (loại sau hay được dùng hơn) Sau đó đặt cả túi vào bình chứa lượng lớn nước hoặc lượng lớn dung dịch đệm được pha loãng (ví dụ đệm phosphate có pH = 7, nồng độ 0,01M) Vì màng cellophane

là màng bán thấm, có kích thước lỗ ch cho các chất có phân tử đi qua vào các dung dịch đệm loãng theo định luật khuếch tán Như vậy, muối s khuyến tán vào nước hoặc dung dịch đệm loãng (di chuy n theo hướng giảm nồng độ), còn nước hoặc đệm loãng s di chuy n từ dung dịch rửa vào túi chứa protein Protein là những đại phân tử không th vượt qua túi thẩm tích và được giử lại trong túi B ng cách thay đổi thường xuyên dung dịch rửa

có th tẩy sạch muối ra khỏi protein, mặc dù trong quá trình thẩm tích, protein là dung dịch được pha loãng hơn Có th làm giảm bớt hoặc loại trừ sự pha loãng như thế khi tiến hành thẩm tích dưới áp suất, có nghĩa là khi dung dịch được xử l n m dưới một áp suất th y tĩnh đầy đ , đ dòng th y động học c a nước từ dung dịch s cân b ng sự khuếch tán c a các phân tử vào dung dịch Phương pháp này thường đòi hỏi có thiết bị đặc biệt

Hình 2.2 Thẩm tích để loại mối (NH 4 ) 2 SO 4 trong kết tủa protein

Phương pháp thẩm tích thông thường là cho dung dịch có kết t a protein vào túi thẩm tích (không quá 2/3 th tích túi) Cho thuốc sát trùng hoặc toluen đ bảo quản protein (vì thời gian thẩm tích lâu, protein có th bị thối hỏng) Buộc túi vào một que th y tinh, gác que th y tinh lên miệng chậu nước đ giữ túi ở giữa chậu Cho vòi nước chảy nh liên tục vào đáy chậu đ thay đổi nước thường xuyên Muối (NH2)SO4 hòa tan trong nước và bị loại dần Thời gian thẩm tích có th từ 24 - 48 giờ, làm thẩm tích lần cuối cùng b ng nước cất

Có th tăng tốc độ thẩm tích khi khuấy dung dịch rửa b ng máy trộn cơ học hay máy trộn từ hoặc là quay chậm túi nhờ động cơ không lớn Khi thẩm tích các protein thường người ta tiến hành tất cả các thao tác ở môi trường lạnh

2.3.2.2.3 Lọc mem rane

Membrane là loại màng đặc biệt có th phân riêng một cách chọn lọc các cấu tử có kích thước khác nhau, từ những hợp chất cao phân tử như tinh bột, protein cho đến các chất có kích thước phân tử thấp như các ion hóa trị một

Membrane đóng vai trò vật ngăn đ phân riêng các cấu tử, áp suất là động lực duy nhất trong kỹ thuật phân riêng b ng membrane o sự phân riêng được thực hiện ở mức phân tử hoặc ion nên đối tượng c a quá trình thường không phải là hệ huyền phù mà là những dung dịch chứa các cấu tử hòa tan có phân tử lượng khác nhau Kết quả c a quá trình phân riêng

s cho ta hai dòng sản phẩm:

– òng sản phẩm qua membrane được gọi là permeat

– òng sản phẩm không qua membrane được gọi là retentate

Hình 2.3 Kích thước mao quản và áp suất ứng với các kỹ thuật membrane

 Kỹ thuật vi lọc - MF (Microfiltration)

Kỹ thuật vi lọc được áp dụng đ loại các chất không tan trong dung dịch như huyền phù,

vi sinh vật Đường kính lỗ mao quản c a membrane MF trung bình vào khoảng 200nm Kỹ thuật vi lọc có áp suất làm việc thấp nhất trong các kỹ thuật phân riêng b ng membrane, thường dao dộng trong khoảng 0,3 – 1bar Đây là kỹ thuật được áp dụng các khá phổ biến trong chế biến thực phẩm như tách vi sinh vật từ sữa, nước trái cây (nước táo, nho,…)

 Kỹ thuật lọc nano – NF (Nanofiltration)

Trong kỹ thuật lọc nano, mao quản có đường kính trung bình khoảng 2nm Áp suất làm việc trong quá trình lọc nano cần phải cao, thông thường từ 20 – 40bar Kỹ thuật này được

áp dụng trong quá trình cô đặc đường, các dung dịch chứa gốc muối hóa trị hai, chất màu hay các hợp chất có khối lượng phân tử lớn hơn 1.000 alton

 Kỹ thuật siêu lọc - UF (Ultrafiltration)

Kỹ thuật siêu lọc là quá trình phân riêng chọn lọc các hợp chất với áp suất làm việc vào khoảng 1 – 10 bar Đường kính mao quản trung bình từ 2 đến 50 nm Kỹ thuật siêu lọc được

áp dụng đ tách protein, thuốc nhuộm, và các hợp chất có khối lượng phân tử lớn hơn 10.000 Dalton

 Kỹ thuật thẩm thấu ngược – RO (Reverse Osmosis)

Thẩm thấu ngược (RO) là quá trình phân riêng có sử dụng áp suất đ đẩy dung môi qua membrane dùng đ ngăn chất tan ở một bên và cho phép dung môi qua bên kia c a membrane Nó là quá trình đẩy dung môi từ vùng có nồng độ chất tan cao qua membrane đến vùng có nồng độ chất tan thấp bởi việc áp đặt một áp suất lớn hơn áp suất thẩm thấu Đây là sự ngược c a quá trình thẩm thấu, thẩm thấu là sự di chuy n tự nhiên c a dung môi

từ vùng có nồng độ chất tan thấp qua membrane đến vùng có nồng độ chất tan cao khi không có áp suất áp đặt vào Membrane ở đây là màng bán thấm, có nghĩa là nó cho sự đi qua c a dung môi nhưng không cho dung dịch đi qua

Kỹ thuật này sử dụng membrane có đường kính lỗ mao quản nhỏ hơn 1nm, nên có khả năng tách các cấu tử có kích thước nhỏ như các ion c a muối như Na+

, Cl-, ra khỏi dung dịch Vì vậy, áp suất làm việc trong kỹ thuật này phải đ lớn (15 – 70bar), đ th ng áp suất thẩm thấu trên bề mặt màng

Hình 2.4 Mô hình kỹ thuật thẩm thấu ngược (RO)

2.3.3 C c phương ph p phân tích protein

 Chi t protein ra khỏi nguyên liệu

Cân 100 g bột nguyên liệu đã loại chất béo, cho vào bình nón dung tích 1 lít, với 500 ml NaOH 0,2% Nút kín b ng nút cao su và l c đều trong 1 h b ng tay hoặc b ng máy l c Đ

l ng và lọc qua phễu lọc b ng vải dày đã nhúng ướt trước b ng dung dịch NaOH 0,2 % Chiết tiếp tục protein b ng cách ch t và lọc trong ba lần, mỗi lần b ng 400 ml NaOH 0,2 %, cuối cùng chiết thêm ba lần nữa, mỗi lần với 300ml NaOH 0,2 % thao tác như trên

Tập trung tất cả dịch chiết protein và lọc qua phễu sứ chân không, có ph một lớp bột giấy lọc dày 4 -5 cm đã làm ướt trước b ng dung dịch NaOH 0,2% Mục đích c a lần lọc này là loại hết tinh bột còn sót lại Trường hợp nguyên liệu chứa nhiều tinh bột, đ l ng 1h Tiến hành ly tâm và lọc gạn nước trong ở trên Rửa cặn tinh bột lại lần nữa b ng dung dịch NaOH 0,2% và lọc gạn ịch lọc tập trung lại và tiến hành kết t a protein

Tiến hành chuẩn bị phễu sứ và bình lọc chân không có bột giấy lọc như sau: c t nhỏ giấy lọc, nghiền nhàu nát b ng đũa thuỷ tinh trong bát (chén) sứ với nước Đổ vào phễu sứ

đã lót sẵn giấy lọc c t đúng cỡ ùng đũa thuỷ tinh dàn đều và nén chặt lớp bột xuống đáy

và sát thành phễu đ tạo điều kiện tốt cho lọc chân không

 t tủa protein

ùng acid vô cơ kết t a, ở đi m đẳng điện protein đã chiết suất như trên Tuỳ theo loại protein đi m đẳng điện có khác nhau, do đó cần thiết phải tìm đi m đẳng đện trước cho mỗi loại nguyên liệu

Cách tìm đi m đẳng điện: lấy 5 ống nghiệm cho vào mỗi ống lượng dịch theo bảng sau

Bảng 2.5 Lượng d ch cho vào c c ống nghiệm lần 1

Bảng 2.6 Lượng d ch cho vào c c ống nghiệm lần 2

có kết t a nhanh và hoàn toàn

Cũng có th xác định pH c a đi m đẳng điện (ống d) b ng phương pháp so màu hoặc

b ng pH met

Cho lượng HCl 0,1 N đã tính hoàn toàn vào dịch lọc protein, ki m tra lại pH xem có đúng là pH c a đi m đẳng điện không, nếu đúng pH yêu cầu, khuấy nh và cho một lớp toluen lên mặt Đ yên từ 12 – 14 h trong t lạnh Gạn bỏ lớp nước trong bên trên và ly tâm phần còn lại ở 2000 – 2500 vòng/ phút Đ có được protein tinh khiết cần kết t a lại lần thứ

2, b ng cách hoà tan kết t a vào NaOH 0,2 % và kết t a lại b ng HCl 0,1 N ở đi m đẳng điện Chú là lần kết t a thứ hai phải làm ngay sau lần kết t a thứ nhất

Cuối cùng rửa kết t a protein b ng một ít nước cất và làm khô

 Làm khô k t tủa protein

Kết t a ở trong ống ly tâm, sau khi gạn hết nước, cho cồn 300

vào, khuấy đều b ng đũa thuỷ tinh, ly tâm và gạn hỗn dịch ở phía trên tiếp tục cho cồn 500

, 750, 900, rồi đến hỗn hợp cồn – ete và cuối cùng là ete Sau khi gạn hết ete, chuy n nhanh kết t a protein sang hộp petri, tãi đều và đ khô trong bình hút ẩm chân không, có CaCl2 đ hút nước và có parafin

đ loại ete Qua vài ngày, protein s khô, có màu tr ng ngà hoặc tr ng

2.3.3.1.2 Với nguyên liệu là c c hạt: gạo, ngô,…

Đối với các hạt gạo, ngô có hai phương pháp tách protein

 Phương ph p thứ nhất

Trích ly protein như phương pháp trên nhưng có hai đi m cần chú :

– Trước khi t a protein, cần loại tinh bột b ng cách cho hai th tích metanol vào một

th tích dung dịch protein, tinh bột s kết t a tr ng, l ng xuống đáy, gạn lớp nước trên, lọc

qua lớp bột giấy lọc đ lấy dịch lọc đem kết t a protein

– Tìm đi m đẳng điện và kết t a protein b ng acid tricloacetic

 Phương ph p thứ hai

ựa trên tính chất hoà tan c a loại protein này vào nước, rồi kết t a protein ở môi trường muối (NH4)2SO4 bão hoà ùng phương pháp thẩm tích c a túi colophan hoặc colodiong đ loại hết (NH4)2SO4 Kết t a b ng cồn và làm khô

Tiến hành thẩm tích như sau: cho dung dịch có kết t a protein vào túi colophan hoặc túi colodiong (không quá 2/3 th tích túi) Cho thuốc sát trùng hoặc toluen đ bảo quản protein (vì thời gian thẩm tích lâu, protein có th bị thối hỏng) Buộc túi vào một que thuỷ tinh, gác que thuỷ tinh lên miệng chậu nước đ giữ túi ở giữa chậu Cho vòi nước chảy nh liên tục vào đáy chậu đ thay đổi nước thường xuyên Muối (NH4)2SO4 hoà tan trong nước và bị loại dần Thường phải 3 ngày đêm mới loại hết hoàn toàn (NH4)2SO4 Làm thẩm tích lần cuối cùng b ng nước cất

2.3.3.1.3 Với nguyên liệu là c c loại khoai, củ

Hoà tan protein c a khoai c vào dung dịch Na2S 0,1 % và kết t a protein b ng cách đun nóng đến 800

C

Lấy 3 - 4 g c , mài trên bàn s t vào dung dịch Na2S 0,1 % và ngâm bã luôn vào dung dịch Na2S 0,1 %

Chú : bã lúc nào cũng phải ở dưới lớp dung dịch Na2S 0,1 % đ ngăn sự hoạt động c a enzim tirosinase ngoài không khí, làm đen bã

Lọc qua vải, cuối cùng đổ cả bã vào vải, v t lấy nước Đ yên dịch lọc một đêm cho

l ng tinh bột Gạn lấy dịch lọc trên, đổ thêm dung dịch Na2S 0,1 % vào cặn tinh bột, khuấy đều đ hoà tan nốt protein, đ yên một đêm đ tinh bột l ng Gạn lấy dịch lọc trên, tập trung

cả vào bình nón dung tích 1 lít Đun cách thuỷ tới 800C Trong quá trình đun, protein s vón lại thành kết t a tr ng Lọc kết t a, rửa b ng một ít nước cất và phơi khô

Đ lấy được toàn bộ protein, cho thêm dung dịch NaCl 10% vào nước đã lọc kết t a trên, theo tỷ lệ 1/3 sau đó tiến hành thẩm tích đ loại NaCl Kết t a protein được lọc, rửa và phơi khô

2.3.3.1.4 Với nguyên liệu là rau xanh

Những đi m cần chú khi chiết protein từ rau xanh:

– Trước khi triết protein phải loại bỏ hết s c tố, nếu còn, sau này s ảnh hưởng đến màu s c c a protein thu được

– Việc làm tinh khiết protein c a rau xanh rất khó khăn, do đó sau khi chiết protein phải ki m tra lại độ tinh khiết b ng cách xác định độ tro

Cân 1 – 2 kg rau tươi hoặc 300 – 500g rau khô Loại s c tố b ng cách ngâm với aceton nhiều lần, cho đến khi aceton không còn màu Nghiền nát rau trong cối sứ với thuỷ tinh bột

và một ít dung dịch kiềm 0,2% Chiết xuất protein theo phương pháp thông thường, 3 lần với dung dịch NaOH 0,2%

Protein, sau khi phơi khô, tán nhỏ, được định lượng độ ẩm, tro, nitơ toàn phần đ xác định độ tinh khiết

2.3.3.2 C c phương ph p phân tích protein

2.3.3.2.1 Sắc ký lọc gel

S c k lọc gel là một trong những kỹ thuật s c k cột được dùng phổ biến trong tách chiết và tinh sạch protein Phương pháp s c k (chromatography) là do hai chữ "chroma" là màu s c và "grapho" là viết, nghĩa là viết b ng màu

Thuở ban đầu, người ta sử dụng phương pháp s c k đ tách các chất màu và ch sau này người ta áp dụng cho việc tách các chất không màu S c k lọc gel còn được gọi là phương pháp dùng chất rây phân tử, lọc gel (gel filtration) Cơ sở c a phương pháp lọc gel

là dựa vào sự khác nhau nhau về kích thước, hình dạng và phân tử lượng c a protein có trong hỗn hợp đ tách chúng ra

Đ đảm bảo cho việc tách protein được tốt, chất rây phân tử phải là chất trơ, không phản ứng với protein Chất này cũng không hòa tan và tương đối bền với các yếu tố về cơ học cũng như sinh học Ngoài ra chất được sử dụng cho mục đích lọc phân tử phải là chất không

có tính đàn hồi (không co) và phải là chất ưa nước (hidrofil)

Gel sephadex là chất thỏa mãn các yếu tố trên Sephadex là chế phẩm dextran do các loài vi sinh vật khác nhau là Leuconostoc tạo ra khi chúng được nuôi cấy trên môi trường chứa saccharose Trọng lượng phân tử c a dextran có th đạt tới hàng triệu và lớn hơn Phân

tử dextran bao gồm các chuỗi do các gốc glucose tạo thành các liên kết 1,6 Sephadex Nhận

từ dextran b ng cách xử l hóa học (do tác dụng c a epichlohidrin) đ tạo ra các lưới phân nhánh có liên kết ngang gọi là "sàng phân tử" và chất này trở thành không tan trong nước

Số liên kết ngang tạo ra càng nhiều, kích thước c a lỗ sàng phân tử càng nhỏ

Phương pháp lọc phân tử trên Sephadex được tiến hành như sau: cho sephadex vào cột

th y tinh dài và cân b ng b ng dung dịch đệm có pH nhất định Sau đó cho dung dịch protein lên cột Khi lọc và chiết b ng dung môi thích hợp, các phân tử có trọng lượng phân

tử nhỏ (ở đây là các muối) s khuếch tán chậm chạp qua các lỗ nhỏ c a các hạt Sephadex bị trương phồng, còn chất có trọng lượng phân tử lớn hơn (ở trường hợp này là protein) không

có khả năng đi vào mà lách nhanh qua các hạt sephadex và s được chiết nhanh ra khỏi cột

Vì vậy ta có th tách được chất có trọng lượng phân tử cao hơn thoát ra khỏi cột gel trước

so với chất có phân tử lượng nhỏ

Hình 2.5 Hoạt động của lọc phân tử sephadex

Tóm lại b ng phương pháp lọc rây phân tử người ta th tách các chất có trọng lượng phân tử khác nhau có trong hỗn hợp (như polimer, polisaccharid, acid nucleic, protein) Người ta có th dùng kỹ thuật này đ loại muối thay cho quá trình thẩm tích Và hơn thế nữa, trong quá trình tinh chế protein, chúng còn được sử dụng đ cô đặc dung dịch protein

2.3.3.2.2 Phương ph p sắc ký trao đổi ion

Phương pháp s c k trao đổi ion dựa vào sự khác nhau về điện tích tổng số c a các protein Hay nói cách khác, phương pháp này được dựa trên cơ sở c a phản ứng trao đổi ion giữa protein được tan trong nước hoặc dung dịch đệm loãng và các tác nhân trao đổi ion Tác nhân (hay nguyên liệu) trao đổi ion có th là chất nhựa có tích nhóm sinh ion hoặc là chất ionit Đây là những chất giá trơ, không tan trong nước, có bản chất là cellulose hoặc chất gel dextran có lưới phân nhánh (Sephadex, Molselect) hoặc là chất nhựa polistirol Chất giá th này thường kết hợp với các nhóm ion hóa Các chất trao đổi ion có chất giá là celluose, sephadex, molselect thông thường được dùng đ tách protein, còn các chất trao đổi ion có chất giá là polistirol (ví dụ như owex, Amberlite) ch dùng đ tách các peptid có trọng lượng phân tử nhỏ hơn

Các chất trao đổi ion có chất giá cellulose

– Cationit CM - cellulose (carboxylmetyl - cellulose)- là một dẫn xuất este c a cellulose

– Cellelose - O - CH2 – COOH Khi phân li cho ra COO- Đây là chất trao đổi cation Trên những cationit, thì các protein kiềm có thừa những nhóm amin và những nhóm kiềm khác được hấp phụ (liên kết ion) Sự hấp phụ trên các cationit được tiến hành với những dung dịch loãng ở pH 1,5 - 6,5 (Các protein kiềm có chứa các acid amin diamino - mono carboxylic như lys, Arg, His)

– Anionit DEAE - cellulose (diethylamino - ethyl - cellulose) là dẫn xuất este c a cellulose

Đây là chất trao đổi anion, bản thân tích điện dương

Các anionit được áp dụng đ phân tích các protein acid có thừa những nhóm carboxyl tự

do Sự hấp phụ protein trên những ionit như vậy được tiến hành với những dung dịch đệm

có lực ion thấp (0,005 - 0,1M) ở pH 7,5 - 8,5 (các protein acid có chữa các amino acid monoamin dicarboxylic như glu, Asp)

Trong hỗn hợp chất ionit với dung dịch đệm có độ pH tương ứng, các chất ionit đã nói

ở trên trở nên tích điện Vì vậy trên bề mặt lớp chất giá s hình thành một lớp điện tích có dấu phụ thuộc vào ki u nhóm chức hóa học c a nó Nếu thêm protein vào dung dịch đệm thì các phân tử protein mang điện tích s bị các nhóm tích điện trái dấu c a chất trao đổi ion kéo lại Khi dùng một dung dịch đệm đ phản hấp phụ có pH khác hoặc khi thêm một loại ion khác có lực ion lớn hơn thì phân tử protein s bị đẩy ra khỏi chất trao đổi ion Khi tiến hành phản hấp phụ, thường người ta thêm vào các ion Na+

và Cl- trong NaCl có nồng độ tăng dần theo bậc thang hay theo gradient

Các phân tử protein nào có điện tích tổng số nhỏ thì s bị đẩy ra trước do lực liên kết với chất trao đổi ion yếu Còn những protein nào có liên kết với ionit lớn hơn thì s bị đẩy ra

b ng một lực ion c a muối lớn hơn Như vậy, b ng cách này, chúng ta có th tách được từng phần các loại protein Việc tách từng phần có lựa chọn tốt nhất là khi tăng dần nồng độ các ion thay thế

Nhờ nồng độ ion c a muối tăng dần (gradient) người ta có th rút ra từ cột các loại protein khác nhau Có th thu nhận dịch chiết protein sau khi qua cột b ng máy thu phân đoạn tự động Theo thứ tự từng phần dịch thu được, người ta tiến hành định lượng protein theo các phương pháp Lowry hay phương pháp đo quang phổ

Hình 2.6 Tách phân tử bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion

2.3.3.2.3 Phương ph p x c đ nh lượng nitrogen tổng

Có nhiều phương pháp xác định hàm lượng nitrogen tổng nhưng phương pháp định lượng nitrogen tổng theo phương pháp kjeldahl là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất

Phần lớn các phương pháp gián tiếp xác định protein đều dựa trên cơ sở xác định lượng nitrogen Lượng nitrogen có trong các protein là gần giống nhau không phụ thuộc vào chất lượng và nguồn protein Đương nhiên trên cơ sở lượng nitrogen có th xác định ch các protein đã được tinh sạch hoặc lượng protein c a các mẫu nghiên cứu mà ngoài protein ra không chứa những chất chứa nitrogen khác Trong nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm, protein thô được định lượng b ng cách xác định lượng nitrogen toàn phần và kết quả nhân với 6,25, nghĩa là coi protein luôn luôn chứa 16% nitrgen Thực tế, trong thực phẩm, bên cạnh protein còn có những chất hữu cơ khác có chứa nitrogen như amid, alcaloid, ammonia (ví dụ như trong thực phẩm lên men) acid nitric do đó hàm lượng nitrogen toàn phần chính thức cao hơn 16% (16-17%) nhưng ở protein thực vật thì hàm lượng này lại thấp hơn 16% Hệ số 6,25 là hệ số trung bình thô Trong một vài trường hợp, muốn có kết quả chính xác, nên dùng những hệ số đặc biệt, như với :

 Khô dầu bông, khô dầu lanh 5,50

Nguyên l c a phương pháp này là vô cơ hoá mẫu b ng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác ùng một kiềm mạnh (NaOH hoặc KOH) đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 Hứng NH3 vào dung dịch acid có nồng độ xác định Tiến hành dùng kiềm có nồng độ xác định đ chuẩn độ acid dư Từ đó tính được lượng nitrogen có trong nguyên liệu

2.3.3.2.4 Đ nh lượng protein theo phương ph p Lowry

Phương pháp này dựa trên cơ sở dùng máy đo màu đ xác định màu sản phẩm khử c a phosphomolipden - phosphowolframate (thuốc thử Folin - Ciocalteau) với phức hợp đồng - protein Phức màu xanh tạo thành có th đo ở bước sóng 675nm Cường độ màu c a hỗn hợp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ protein ựa vào đồ thị chuẩn protein (thông thường dùng tinh th albumin huyết thanh bò) ta có th tính được hàm lượng protein trong mẫu nghiên cứu

Phương pháp Lowry được dùng rộng rãi đ xác định nhiều loại protein khác nhau Phương pháp này có độ nhạy cao, cho phép phát hiện được protein trong dung dịch ở nồng

độ 1mg/ml Tuy nhiên cường độ màu còn tuỳ thuộc nhiều vào loại protein Ví dụ, ở cùng một nồng độ, dung dịch trypsin cho cường độ màu cao gấp 3 lần gelatin, hemoglobin cho cường độ màu thấp hơn trypsin nhưng cao hơn gelatin

Ngoài ra, nhiều chất khác có th làm tăng hay giảm cường độ màu phản ứng, vì vậy phương pháp này cho kết quả chính xác khi xác định protein đã được tinh sạch Định lượng protein b ng phương pháp quang phổ:

– Phương pháp đơn giản nhất đ đo nồng độ protein trong dung dịch là độ hấp thụ tia cực tím c a nó Nếu protein tinh sạch thì nồng độ tuyệt đối c a nó được tính theo giá trị đo được Nếu protein không tinh sạch (ví dụ, dịch chiết từ một s c k ) thì nồng độ c a protein tổng được tính tương đối từ độ hấp thụ Nguyên t c c a phương pháp này là các protein hấp thụ tia cực tím cực đại ở bước sóng 280nm do các acid amin thơm như tryptophan, tyrosine

và phenylalanine Độ hấp thụ ở 280nm thay đổi tuỳ loại protein nhưng hệ số t t đo được (nghĩa là độ hấp thụ c a dung dịch protein 1% với đường sóng truyền qua 1cm) cho mỗi protein cho phép tính nồng độ c a protein tinh sạch

Với một hỗn hợp các protein hoặc với bất cứ một loai protein nào mà không biết hệ số

t t thì nồng độ protein được tính như sau:

Nồng độ protein (mg/ml)=1,55xA280 - 0,77xA260 Trong đó:

A280: độ hấp thụ ở bước sóng 280nm

A260: độ hấp thụ ở bước sóng 260nm

Phương pháp này không dùng được cho các dung dịch có nồng độ protein thấp hơn 0,1mg/ml hoặc khi có mặt nhiều chất khác mà hấp thụ cùng một vùng cực tím (ví dụ, đệm, acid nucleic và một số chất béo), hoặc khi protein ở trong dịch truyền phù chứ không phải

trong dung dịch (Ví dụ, trong màng hoặc các phức hợp có trọng lượng phân tử lớn) Cũng cần chú là nếu tỷ lệ A280/A260 thấp hơn 0,6 nghĩa là dung dịch protein chưa sạch, bị lẫn các chất khác, đặc biệt với acid nucleic thì nên sử dụng phương pháp Lowry đ đo nồng độ protein

Vì vậy, phương pháp đo độ hấp thụ tia cực tím thường được dùng đ định lượng protein

đã tinh sạch hoặc đ xác định protein trong các phân đoạn nhận được khi s c k tách các protein qua cột

2.4 Quy trình sản xuất protein isolate/concentrate [9], [15], [26], [28]

2.4.1 Quy trình sản xuất protein concentrate

Có th giới thiệu đến 2 phương pháp truyền thống thường được sử dụng đ sản xuất PC sau:

 Phương pháp sử dụng cồn

 Phương pháp sử dụng acid

Cả 2 phương pháp này khác nhau về hóa chất dùng tách các hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ từ các protein không tan Nhưng đều có nguyên l chung là: protein không bị tan, carbohydrate tan nên dễ dàng tách b ng ly tâm Protein và một số hợp chất còn lại khác (carbohydrate không tan) s được hòa vào nước, pH b ng 7, sấy phun đ sản xuất PC Phần lớn PC thương phẩm thường được sản xuất b ng phương pháp dùng cồn hoặc acid

2.4.1.1 Phương ph p sử dụng cồn

Quá trình này dùng dung môi rượu ít ưa béo (methanol, ethanol và isopropyl) đ trích

ly các đường hòa tan trong bột tách béo nhưng không làm tan các protein Nồng độ cồn tối

ưu cho quá trình này là 60% về khối lượng

Nguyên liệu ban đầu là bột tách béo, quy trình này gồm có các bước sau: Sự trích ly lỏng-r n, ly tâm, tách và thu hồi dung môi từ dịch trích lỏng, tách và thu hồi dung môi từ bột đậu nành sau khi trích ly, sấy khô

 Trích ly lỏng – r n: Quy trình này có th được thực hiện theo từng m hay liên tục Được thực hiện tại nhiệt độ 400C, thời gian 30 phút, tại pH 4,5 Sự trích ly liên tục được thực hiện trong thiết bị lớn Quy trình gián đoạn được ứng dụng rộng rãi hơn Trong trường hợp trích ly b ng cồn, các dung môi sử dụng tương đối dễ bay hơi và dễ cháy o đó cần có biện pháp ngăn chặn lửa và cháy nổ

 Ly tâm: Nh m mục đích tách protein ra khỏi dung dịch, được thực hiện với tốc độ vòng quay là 14000xg, nhiệt độ 150C, trong 30 phút

 Tách và thu hồi dung môi từ dịch trích lỏng: Cồn được tách từ dịch trích lỏng bởi sự bay hơi và tinh chế b ng chưng cất Nhiệt độ, áp suất được điều ch nh đ làm bay hơi dung môi, nhưng không làm biến tính protein Sau đó chúng được đưa đến nồng độ thích hợp và sử dụng lại trong quá trình trích ly Quá trình tách và thu hồi dung môi từ bột sau khi trích ly được tiến hành dựa trên nguyên t c tương tự

 Sấy chân không: Sản phẩm được sấy tại nhiệt độ 500C, thời gian 8 giờ, đến hàm ẩm 4-6%, có khi 7.5%

 Trích ly: tỷ lệ nước:bột là 10:1, thực hiện tại nhiệt độ 400C, thời gian 30 phút, tại pH 4,5 Quá trình trích ly nh m mục đích tăng cường khả năng hòa tan các hợp chất hòa tan vào trong dung dịch

 Ly tâm: được thực hiện với tốc độ 14000xg, nhiệt độ 150C, trong 30 phút

 Trung hòa: được thự hiện b ng dung dịch NaOH 2N đưa về pH 7 nh m tạo điều kiện tốt cho qua trình sấy phun và điều ch nh pH c a sản phẩm

Quy trình sử dụng acid có một ưu đi m là sử dụng dung môi không cháy, không gây

nổ, không độc và giá thành r Tuy nhiên cũng có nhược đi m, đó là quá trình phân chia chất r n từ dung môi khó khăn và không hoàn toàn, chất r n hấp thu đáng k một lượng nước và trương nở, dẫn đến hiệu quả phân chia thấp Quá trình lọc sử dụng thiết bị thùng quay chân không hoặc máy ly tâm

ịch lỏng

2.4.2 Quy trình sản xuất protein isolate

2.4.2.1 Sản xuất P ằng dung môi

Bột sau khi tách béo, được tiến hành trích ly như sau: hòa tan bột trong nước với tỷ lệ bột/nước là:1/10, nhiệt độ 60oC, 30 phút, pH hỗn hợp n m trong khoảng 8.2 - 9, quá trình trích ly có khuấy trộn

Sau đó hỗn hợp qua thiết bị ly tâm thứ nhất tách phần dung dịch hòa tan gồm có protein

và oligosaccharides Thông số quá trình ly tâm là: tốc độ vòng quay là 14000xg, nhiệt độ

150C, thời gian 30 phút

Phần r n thu được sau ly tâm (ch yếu là xơ), được loại bỏ ung dịch này s được acid hóa đến pH 4.5 b ng acid HCl 2N, nhiệt độ dung dịch 200C, thời gian thực hiện là 2 phút, protein s bị đông tụ Khi đó ta thực hiện quá trình ly tâm lần thứ 2, tách phần protein đông

tụ Thông số qua trình ly tâm lần 2 như sau: tốc độ vòng quay là 14000xg, nhiệt độ 400

C, thời gian 30 phút

Hình 2.10 Quy trình sản xuất PI bằng dung môi

Bột khử béo

Trích ly NaOH 2N

Ly tâm

Kết t a HCl 2N

SPI

Ly tâm

Ch nh pH Sấy phun

Bã

ịch lỏng

Khối đông được rửa nhiều lần b ng nước sạch, sau đó trùng hòa về pH 7, cuối cùng đi vào thiết bị sấy phun Nhiệt độ không khí nóng đầu vào 157oC, đầu ra 86oC Sản phẩm có hàm ẩm 4-6%, lượng protein hòa tan chiếm trên 90%

Theo tác giả A k sumner, M a nielsen, và C g youngs [9] quy trình sản xuất PI từ các loại đậu được giới thiệu như sau:

Tiến hành thí nghiệm cân 20g bột đậu hoà trong 100 ml H2O, điều ch nh pH 9 b ng dung dịch NaOH 1N, khuấy đều trong 20 phút, sau đó trích li b ng máy li tâm tại 1000 x g trong 20 phút Kết hợp điều ch nh pH dung dịch về 4,5 (HCl 1N) đ kết t a protein và tách

ra b ng máy li tâm Kết t a thu được, nếu cần có th s được hoà tan trở lại trong 100 ml nước tại pH 9 sau đó kết t a trở lại tại pH 4,5 Tiến hành tách kết t a b ng máy li tâm, rửa hai lần với mỗi lần rửa là 50 ml nước (pH = 4,5) Hòa tan kết t a và kết hợp ch nh pH 7

b ng dung dịch NaOH 1N, dung dịch s được sấy phun đ thu sản phẩm PI

Hình 2.11 Quy trình sản xuất PI từ các loại đậu

HCl 1N

2.4.2.2 Sản xuất P /PC sử dụng kỹ thuật mem rane

Theo tác giản Zaileen, 2006, [28], giới thiệu quy trình sản xuất PI/PC sử dụng kỹ thuật

membrane như sau:

Hình 2.12 Quy trình sản xuất PI/PC bằng phương pháp siêu lọc

Tiến hành theo các bước:

– Trộn bột đậu nành đã tách béo vào trong nước theo tỷ lệ khối lượng bột:nước là giữa khoảng 1:40 và 1:10 Nhiệt độ c a hỗn hợp được điều ch nh trong khoảng 40 - 70oC và thích hợp nhất là trong khoảng 55-60o

C

– pH c a hỗn hợp được điều ch nh đến giá trị trong khoảng 7.5 và 9.5 b ng các dung dịch kiềm loãng như NaOH, NaHCO3, KOH…Mục đích là đ hòa tan soy protein và tạo ra hỗn hợp protein được hòa tan chứa dung dịch protein

– Tách các phần không tan ra khỏi hỗn hợp protein b ng phương pháp lọc hay ly tâm

đ tách một lượng đáng k các chất lơ lửng chuẩn bị cho quá trình siêu lọc dung dịch protein

Nước hoàn lưu

ung dịch kiềm

ung dịch kiềm

UF

PI ịch

RO

– Cho dung dịch protein qua màng siêu lọc (thường dùng membrane dạng ống và cuộn

xo n) với khối lượng phân tử thường là 100k a ít nhất là một lần đ tạo ra dòng permeat và retentate trong khi vẫn duy trì th tích ban đầu dung dịch protein trong thùng nguyên liệu

b ng cách thêm nước

– òng permeat có th được đi qua membrane thẩm thấu ngược đ thu hồi thêm phụ phẩm có hàm lượng protein cao hơn và các thành phần có giá trị khác Hơn nữa membrane thẩm thấu ngược có th tạo ra dòng permeat về cơ bản là nước òng permeat c a membrane thẩm thấu ngược có th được hồi lưu đ hòa tan protein trong đậu nành Một phần dòng permeat c a membrane có th được sử dụng đ ki m soát nồng độ c a hỗn hợp protein hòa tan trong quá trình đi qua hệ thống siêu lọc

– òng retentate thu được sau hệ thống siêu lọc s tiếp tục được xử l b ng cách điều

ch nh pH, kết t a protein rồi tiến hành sấy phun tạo sản phẩm PI

Quy trình trên còn được ứng dụng đ sản xuất PC nhưng tiến hành đơn giản hơn vì PC

có hàm lượng protein thấp hơn PI

2.4.3 Đ nh gi ưu nhược điểm của c c phương ph p

 Phương pháp sử dụng dung môi trích ly Hiệu suất PC trong quy trình sử dụng dung môi trích ly được ghi nhận trong khoảng 60

và 70% dựa trên protein trong bột Hiệu suất PI là 30 – 40% dựa trên một đơn vị khối lượng bột tách béo

Nhược đi m c a phương pháp sử dụng dung môi là: PC và PI khi tái hydrat cho tỷ lệ protein hoà tan và tính chất chức năng đều thấp, vì protein có th bị biến tính trong điều kiện xử l kh c nghiệt (trích ly với cồn hay kiềm, xử l nhiệt, kết t a hay ly tâm) Hơn nữa

PC và PI sản xuất b ng quy trình sử dụng dung môi có th vẫn thu được một số lượng lớn acid phytic (với SPI/SPC) Làm giảm vai trò quan trọng c a các thành phần khoáng về giá trị sinh học do các phức với cation hóa trị hai và hình thức phytate-khoáng hay phức protein-khoáng-phytate Sự xuất hiện c a acid phytic cũng làm giảm khả năng hoà tan c a protein

Đồng thời phương pháp sử dụng dung môi tạo ra một lượng chất thải lớn, có chứa một phần protein và một số thành phần các chất có giá trị khác bị thất thoát

 Phương pháp lọc b ng màng membrane Phương pháp siêu lọc được thừa nhận và thu hút được sự quan tâm lớn trong nhiều năm qua vì đây là một quy trình ôn hoà đ cô đặc protein đậu nành, protein được thu nhận b ng membrane trong khi các oligosaccharide và khoáng được loại bỏ trong dòng permeat qua membrane

Sản phẩm c a quá trình siêu lọc đã cải thiện được những tính chất chức năng hơn so với phương pháp sử dụng dung môi sản xuất PC và PI vì không sử dụng các chất hoá học quá mức Quá trình sản xuất không tạo ra phế phẩm giống whey, đồng thời còn tận dụng được các protein và các thành phần có giá trị khác nhờ quá trình thẩm thấu ngược, hàm lượng tro trong sản phẩm thấp hơn so với quy trình truyền thống

Nhược đi m lớn nhất c a phương pháp siêu lọc đó là tốc độ dòng permeat s giảm theo thời gian khi các thành phần c a nguyên liệu vào chồng chất trong ống mao quản c a membrane cũng như bề mặt c a membrane Trong một số trường hợp, việc giảm tốc độ dòng có th rất quan trọng làm cho quy trình membrane không phù hợp với sự phân lập protein