Thu nhận protein concentrate từ đậu đen nâng cao hàm lượng và đánh giá các tính chất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2022-18116205 THU NHẬN PROTEIN CONCENT

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022

GVHD: PGS TS TRỊNH KHÁNH SƠN SVTH: ĐẶNG LÊ PHƯƠNG THẢO NGUYỄN THỊ MỸ UYÊN

S K L 0 0 9 1 3 7

THU NHẬN PROTEIN CONCENTRATE

TỪ ĐẬU ĐEN - NÂNG CAO HÀM LƯỢNG VÀ ĐÁNH GIÁ

CÁC TÍNH CHẤT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÃ SỐ: 2022-18116205

THU NHẬN PROTEIN CONCENTRATE TỪ ĐẬU ĐEN –

NÂNG CAO HÀM LƯỢNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC TÍNH

CHẤT

GVHD: PGS TS TRỊNH KHÁNH SƠN SVTH: ĐẶNG LÊ PHƯƠNG THẢO

NGUYỄN THỊ MỸ UYÊN

18116205

18116226

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

NGUYỄN THỊ MỸ UYÊN

18116205

18116226

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2022

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Đặng Lê Phương Thảo

Nguyễn Thị Mỹ Uyên

MSSV: 18116205 MSSV: 18116226 Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Thu nhận Protein concentrate từ đậu đen – Nâng cao hàm lượng và đánh giá các tính chất

2 Mã số đồ án:

3 Nhiệm vụ của khóa luận: Thu nhận protein concentrate từ đậu đen và xác định các

tính chất bao gồm (a) thành phần hóa học, (b) phổ hồng ngoại FTIR, (c) khối lượng phân tử, (d) thành phần amino acid, (e) khả năng hòa tan, (f) khả năng hấp thụ dầu

và nước, (g) mật độ khối, (h) chỉ số trương nở, (i) khả năng tạo bọt, (k) tính chất nhũ

hóa, (l) tính lưu biến

4 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 14/02/2022

5 Ngày hoàn thành khóa luận: 31/07/2022

6 Họ tên người hướng dẫn: PGS TS Trịnh Khánh Sơn

Phần hướng dẫn: Toàn bộ khóa luận

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi

Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm

Tp.HCM, ngày 09 tháng 08 năm 2022

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

ii

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới các thầy cô trong bộmôn Công Nghệ Thực Phẩm, Khoa Công Nghệ Hóa Học và Thực phẩm, Trường Đạihọc Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tận tình truyền đạt kiến thức để chúng tôi hoàn thành khóa luận tốtnghiệp một cách thuận lợi

Đặc biệt, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS TS Trịnh Khánh Sơnđã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm giúp chúng tôi hoànthành khóa luận tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện khóa luận, với điều kiện cũng như kinh nghiệm còn hạnchế chúng tôi không tránh khỏi những thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được sự quantâm, đóng góp ý kiến của các thầy cô để bài báo cáo của chúng tôi được đầy đủ và hoànthiện hơn

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

iii

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp

là do chính tôi thực hiện Các nội dung nghiên cứu được thực hiện dựa trên các yêu cầu, thiết

kế, hướng dẫn và được xác nhận kết quả bởi giáo viên hướng dẫn Toàn bộ nội dung của khóa luận tốt nghiệp đã được kiểm tra chống đạo văn bằng phần mềm Turnitin và đảm bảo

sự trùng lắp không quá 30% Chúng tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo quy định

Ngày 9 tháng 8 năm 2022

Ký tên

iv

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

v

vi

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

vii

viii

ix

x

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

xi

xii

xiii

xiv

xv

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN iv

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN vi

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN x

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

TÓM TẮT KHÓA LUẬN x

CHƯƠNG I - MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đề tài 1

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài 1

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

6 Bố cục của báo cáo 2

CHƯƠNG II - TỔNG QUAN 3

1 Tổng quan về đậu đen 3

1.1 Tổng quan về nguồn gốc và giới thiệu chung về đậu đen 3

1.2 Thành phần hóa học của đậu đen 3

2 Các chế phẩm từ protein 7

2.1 Protein concentrate (PC) 7

2.2 Protein Isolate (PI) 8

2.3 Protein hydrolysates (PH) 8

3 Một số tính chất hóa lý của protein concentrate 9

3.1 Khả năng hấp thụ nước và dầu 10

3.2 Độ hòa tan 10

3.3 Khả năng tạo bọt và tính nhũ hóa 11

3.4 Khả năng tạo gel 12

CHƯƠNG III - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 13

1 Vật liệu 13

2 Phương pháp sản xuất protein concentrate từ đậu đen (PCBB) 13

2.1 Phương pháp sản xuất bột đậu đen thô 13

2.2 Phương pháp sản xuất bột đậu đen tách béo 14

2.3 Phương pháp sản xuất bột protein concentrate đậu đen (PCBB) 14

2.4 Phương pháp nâng cao hàm lượng protein của Protein Concentrate từ đậu đen 16 3 Phương pháp xác định hoạt độ enzyme 17

4 Phương pháp phân tích thành phần hóa học của P-PCBB 18

5 Phương pháp điện di (SDS) 18

6 Phương pháp xác định tính chất hóa lý và lưu biến của P-PCBB 20

6.1 Hiệu suất 20

6.2 Mật độ khối (BD) 20

6.3 Khả năng hấp thụ nước (WAC) 20

6.4 Khả năng hấp thụ chất béo (FAC) 20

6.5 Chỉ số trương nở 21

6.6 Khả năng tạo bọt và độ bền bọt 21

6.7 Tính chất lưu biến của gel Protein Concentrate 21

6.8 Tính chất nhũ hóa 22

6.9 Khả năng hòa tan 22

6.10 Xác định các nhóm chức bằng phép đo biến đổi hồng ngoại Fourier (FTIR) 22

6.11 Phương pháp sắc kí lọc gel GPC 23

6.12 Xử lý thống kê 23

CHƯƠNG IV – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24

1 Hiệu suất và thành phần hóa học 24

2 Phổ hồng ngoại FTIR 25

3 Khối lượng phân tử 27

4 Thành phần amino acid 30

5 Mật độ khối 32

6 Chỉ số trương nở 33

7 Khả năng hòa tan 33

8 Khả năng hấp thụ dầu (FAC) và hấp thụ nước (WAC) 35

9 Ảnh hưởng của nồng độ và pH đến khả năng tạo bọt 36

10 Ảnh hưởng của nồng độ và pH đến độ bền bọt 39

11 Tính chất nhũ hóa 41

12 Tính chất lưu biến 43

CHƯƠNG V – KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1 Quy trình sản xuất bột đậu đen 13 Hình 3.2 Quy trình sản xuất bột đậu đen tách béo (deffated) 14 Hình 3.3 Quy trình sản xuất protein concentrate đậu đen 15 Hình 3.4 Quy trình nâng cao hàm lượng protein của protein concentrate đậu đen 16 Hình 4.1 Phổ hồng ngoại FTIR của PCBB và P-PCBB 25 Hình 4.2 Khối lượng phân tử protein dựa trên kết quả điện di SDS-PAGE của mẫu BBF, DBBF, PCBB và P-PCBB 27Hình 4.3 Đường chuẩn khối lượng phân tử protein dựa trên kết quả điện di SDS-PAGE của mẫu chuẩn 27Hình 4.4 Sắc ký lọc gel GPC của các mẫu BBF, PCBB và P-PCBB 29Hình 4.5 Mật độ khối của BBF và DBBF, so sánh với PCBB và P-PCBB 32Hình 4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chỉ số trương nở của PCBB và P-PCBB 33Hình 4.7 Ảnh hưởng của pH đến khả năng hòa tan của P-PCBB 34Hình 4.8 Ảnh hưởng của nồng độ (A) và pH (B) đến khả năng tạo bọt của PCBB và P-PCBB 36Hình 4.9 Ảnh hưởng của nồng độ đến độ bền bọt của (A) PCBB và (B) P-PCBB 39Hình 4.10 Ảnh hưởng của pH đến độ bền bọt của (A) PCBB và (B) P-PCBB 39Hình 4.11 Ảnh hưởng của pH đến (A) chỉ số hoạt động nhũ hóa và (B) chỉ số ổn định nhũ hóa của PCBB và P-PCBB 41Hình 4.12 Sự thay đổi giữa ứng suất trượt và tốc độ trượt ở các nồng độ 7% w/v, 10% w/v, 13% w/v của gel P-PCBB ở các mức nhiệt độ 10 oC (A), 30 oC (B), 60oC (C) tại chu kì 1 và các mức nhiệt độ 10 oC (D), 30 oC (E), 60oC (F) chu kì 2 44Hình 4.13 Sự thay đổi giữa độ nhớt và tốc độ trượt ở các nồng độ 7% w/v, 10% w/v, 13% w/v của gel P-PCBB ở các mức nhiệt độ 10 oC (A), 30 oC (B), 60oC (C) tại chu kì 1 và các mức nhiệt độ 10 oC (D), 30 oC (E), 60oC (F) chu kì 2 44

viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các thành phần hóa học của các loại đậu 7Bảng 4.1 Thành phần hóa học của PCBB và P-PCBB 24 Bảng 4.2 Thành phần amino acid a của PCBB và P-PCBB 30Bảng 4.3 Độ hấp thụ nước và dầu của PCBB và P-PCBB 35Bảng 4.4 Phương trình hồi quy theo mô hình Herschel-Bulkley1 của gel P-PCBB ở các nồng

độ và nhiệt độ khác nhau 43

ix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

P-PCBB Purified Protein Concentrate from Black

Bean

Protein Concentrate tinh sạch

từ đậu đen PCBB Protein Concentrate from Black Bean Protein Concentrate từ đậu

đen

SDS-PAGE

Sodium dodecyl sulphate - polyacrylamide

gel electrophoresis

x

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Trong nghiên cứu này, đậu đen sau khi loại bỏ vỏ được xử lý thành bột đậu đen tách béo bằng dung dịch 96% Ethanol, tiếp theo tiến hành sản xuất Protein Concentrate bằng phương pháp xử lí kiềm ở pH 11 và kết tủa đẳng điện, sau đó thu nhận Protein Concentrate tinh sạch bằng cách thủy phân với enzyme cellulase và pectinase để loại bỏ cellulose và pectin Sau đó tiến hành khảo sát các tính chất hóa học và hóa lý của Protein Concentrate tinh sạch thu được Các kết quả cho thấy Protein Concentrate tinh sạch từ đậu đen có hàm lượng Protein vào khoảng 83.1% Phổ hồng ngoại FTIR xuất hiện các đỉnh ở bước sóng

3271, 1622, 1518, 1040−1034 cm-1 Xuất hiện các phân đoạn protein tương ứng với khối lượng phân tử (Mw) vào khoảng 18, 22, 27, 44, 47 kDa Thành phần amino acid thiết yếu đều có giá trị bằng hoặc cao hơn tiêu chuẩn của FAO/WHO đối với người trưởng thành Mật

độ khối đạt giá trị 0.641 g/ml và chỉ số trương nở ảnh hưởng bởi nhiệt độ tăng dần khi nhiệt

độ tăng Độ hòa tan chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi pH giảm dần khi pH tăng từ 2 đến 4 và đạt độ hòa tan tối thiểu ở điểm đẳng điện (pH 4) Độ hoàn tan của P-PCBB đạt giá trị cao nhất 61.0

% qua ghi nhận tại pH 10 Nghiên cứu cho thấy khả năng hấp thụ nước và dầu của P-PCBB ứng với các giá trị lần lượt là 2.59 g/g và 1.12 ml/g Về khả năng tạo bọt PCBB thể hiện khả năng tạo bọt tăng dần khi nồng độ P-PCBB tăng lên Nhưng khả năng tạo bọt của P-PCBB

bị ảnh hưởng bởi hai vùng pH<4 và pH>4 Chỉ số hoạt động nhũ hóa và chỉ số ổn định nhũ hóa của P-PCBB có giá trị thấp tại pH trong khoảng từ 2-4 và tăng dần từ pH 6 đến pH 10

Về tính chất lưu biến ở các nồng độ và nhiệt độ khác nhau gel P-PCBB đều tồn tại ở dạng lưu chất shear-thinning Những tính chất hóa lý hóa học cũng như ưu, nhược điểm của P-PCBB có thể được ứng dụng một cách hợp lý và phù hợp với yêu cầu công nghệ trong lĩnh vực chế biến thực phẩm từ đó có thể tối ưu hóa khả năng P-PCBB

1

CHƯƠNG I - MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Thực vật họ Đậu đóng một vai trò quan trọng trong dinh dưỡng của con người Chúng

là nguồn lương thực quan trọng ở các nước đang phát triển Hạt đậu là nguồn cung cấp protein quan trọng và các chất dinh dưỡng khác trong chế độ ăn uống, là nguồn thiamine quan trọng và đóng góp một lượng đáng kể các vitamin hòa tan trong nước khác (riboflavin, niacin và pyridoxine) cũng như các khoáng chất (phosphorus, ion, calcium và magnesium) (Ramcharran và Walker, 1985) Tuy nhiên, ở các loại đậu có sự hiện diện của các yếu tố kháng dinh dưỡng chẳng hạn như chất ức chế enzyme (trypsin, chymotrypsin, amylase), phytic acid, các yếu tố gây đầy hơi, saponin Các yếu tố này làm giảm giá trị dinh dưỡng của đậu Các yếu tố kháng dinh dưỡng làm ức chế khả năng tiêu hóa protein và carbohydrate, gây ra các biến đổi bệnh lý, ức chế một số enzyme và liên kết các chất dinh dưỡng làm cho

chúng không sử dụng được (Bressani, 1993) Đậu đen (Vigna Cylindrica (L.) Skeels) là một

là một loại hạt được trồng khá phổ biến tại Việt Nam Đậu đen có hàm lượng cao các yếu tố kháng dinh dưỡng và hiện tượng khó nấu, đòi hỏi phải nấu lâu để an toàn và đủ mềm để tiêu thụ (Shehata, 1992) Đậu đen, giống như hầu hết các loại đậu thông thường, được tiêu thụ ở nhiều dạng khác nhau

Thiếu protein là một dạng suy dinh dưỡng phổ biến ở các nước Một trong những cách làm tăng nguồn cung cấp protein là cung cấp protein thực vật có sẵn cho con người và phát triển sản xuất các sản phẩm protein độc đáo cho thực phẩm Chi phí sản xuất thực phẩm protein tăng liên tục, đặc biệt là protein động vật sẽ ngày càng được khai thác ở các nước đang phát triển Protein concentrate đã được nghiên cứu rộng rãi như thực phẩm và chất bổ sung cho chế độ ăn uống Có rất ít hoặc không có thông tin về thành phần hóa học của đậu đen và chức năng của protein concentrate đậu đen Do đó, chúng tôi quyết định chọn đề tài

nghiên cứu với nội dung nghiên cứu “Thu nhận Protein concentrate từ đậu đen – Nâng cao hàm lượng và đánh giá các tính chất”

2 Mục tiêu của đề tài

Trong nghiên cứu này, protein concentrate tinh sạch từ đậu đen được thu nhận Protein concentrate tinh sạch từ đậu đen sẽ được đem đi khảo sát các tính chất hóa lý

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng đậu đen từ Công ty TNHH Thương mại dịch

vụ Xuân Hồng để thu nhận protein concentrate bằng phương pháp chiết xuất bằng dung dịch

2

kiềm và kết tủa đẳng điện Hàm lượng xơ còn lại trong protein concentrate đậu đen sau đó được loại bỏ bằng phương pháp thủy phân bằng enzyme để nâng cao hàm lượng protein Protein concentrate tinh sạch từ đậu đen sẽ được khảo sát các tính chất hóa lý

4 Nội dung nghiên cứu

Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

- Thu nhận protein concentrate đậu đen bằng phương pháp chiết xuất trong dung dịch kiềm và kết tủa đẳng điện

- Sử dụng enzyme thủy phân cellulose và pectin trong protein concentrate đậu đen để nâng cao hàm lượng protein

- Xác định thành phần hóa học, khối lượng phân tử, thành phần amino acid của protein concentrate đậu đen

- Khảo sát các tính chất hóa lý và lưu biến của protein concentrate tinh sạch từ đậu đen

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đậu đen là một nguồn bổ sung protein thay thế Protein concentrate đậu đen có thể

là một nguồn protein mới được áp dụng trong hệ thống thực phẩm Chúng có thể được sử dụng như nguồn thực phẩm bổ sung chất dinh dưỡng nhằm đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của người tiêu dùng Tính chất của protein concentrate đậu đen có thể được sử dụng trong các sản phẩm khác nhau như chất bổ sung protein hoặc chất tạo kết cấu Ví dụ trong sản xuất kem, các sản phẩm nướng, cũng như sản phẩm tương tự thịt

6 Bố cục của báo cáo

Chương 1: Mở đầu

Chương 2: Tổng quan

Chương 3: Vật liệu phương pháp

Chương 4: Kết quả và bàn luận

Chương 5: Kết luận và đề xuất

3

CHƯƠNG II - TỔNG QUAN

1 Tổng quan về đậu đen

1.1 Tổng quan về nguồn gốc và giới thiệu chung về đậu đen

Cây đậu đen có tên khoa học là Vigna cylindrical (L.) Skeels Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp (FAO), cây đậu đen thuộc nhóm cây họ đậu (Fabacaca) có nguồn gốc xuất phát từ dãy Andes ở Trung Mĩ cổ (Audu và cộng sự, 2013)

Đậu đen chứa lượng lớn thành phần dinh dưỡng bao gồm tinh bột, protein, chất xơ, khoáng chất, vitamin và các hợp chất hoạt tính sinh học, bao gồm cả phenolic (Ferreira và cộng sự, 2018) Đặc biệt, hàm lượng protein trong đậu đen nằm trong khoảng 20-25%, điều này khiến chúng trở thành một nguồn protein hấp dẫn để chiết xuất và biến đổi

1.2 Thành phần hóa học của đậu đen

Các loại đậu thông thường được biết đến với hàm lượng protein và chất xơ cao, gần gấp đôi mức có trong ngũ cốc Chúng cũng chứa nhiều chất hoạt tính sinh học được coi là thành phần không phải là chất dinh dưỡng của thực phẩm và những chất khác thường được gọi là yếu tố phản dinh dưỡng

Đậu giàu tinh bột, là nguồn cung cấp protein quan trọng cũng như năng lượng và chất

xơ Chúng rẻ hơn khi so sánh với nguồn protein thực phẩm có nguồn gốc động vật Các hợp chất phenolic, tocopherol, peptide, amino acid, chất xơ, acid béo không bão hòa, khoáng chất (Ca: 3g/kg; Fe: 40 mg/kg; Zn: 35mg/kg) trong số những thành phần hóa học của đậu,

là những hợp chất quan trọng có thể cung cấp cho các hoạt động sinh học (Los và cộng sự, 2018)

Nhiều nghiên cứu đã liên kết việc tiêu thụ đậu với cải thiện sức khỏe Giảm nguy cơ bệnh chuyển hóa và tim mạch, giảm mức cholesterol trong huyết thanh và tăng đường huyết,

và ngăn ngừa đại tràng, vú và ung thư tuyến tiền liệt có thể liên quan đến một số chất phi dinh dưỡng từ đậu (Los và cộng sự, 2018)

1.2.1 Protein

Đậu đen cũng là một nguồn cung cấp protein dồi dào với hàm lượng protein trung bình

từ 21,1 – 39,4% Cây họ đậu có thể sản sinh ra nhiều protein vì nhìn chung chúng được nuôi dưỡng và hấp thụ tốt với nitơ, ngay cả trong đất có chứa các loại nitơ phi protein Rễ cây họ đậu có khả năng hình thành các liên kết cộng sinh với các loài vi sinh vật cụ thể Sự cộng sinh này cho phép thực vật dễ dàng thu nhận nitơ trong khí quyển và sử dụng nó để tổng hợp các amino acid (Alain và cộng sự, 2013) Hàm lượng protein trong hạt họ đậu chịu sự chi

4

phối của cả kiểu gen và môi trường Peptide được giải phóng trong cơ thể bằng cách thủy phân protein trong quá trình tiêu hóa ở đường tiêu hóa Chúng cũng có thể được sản xuất bằng cách thủy phân protein có kiểm soát bằng cách sử dụng các enzyme hoặc vi sinh vật phân giải protein và bằng cách lên men

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng các peptide trong đậu có thể cung cấp chức năng kháng khuẩn, chống oxy hóa, chống huyết khối, hạ huyết áp Các nghiên cứu in vivo

và in vitro đã gợi ý rằng peptide có thể ức chế một số enzyme liên quan đến các bệnh mãn tính, như dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV), -amylase và -glucosidase, liên quan đến bệnh tiểu đường loại 2; men chuyển angiotensin (ACE), liên quan đến tăng huyết áp Đặc tính sinh học quan trọng của peptide là ức chế ACE ACE (men chuyển angiotensin I) là một loại men quan trọng để kiểm soát đường huyết áp Nó xúc tác quá trình chuyển đổi angiotensin

I thành angiotensin II Angiotensin II có trách nhiệm kép trong việc tăng huyết áp: hoạt động như một chất co mạch và làm suy giảm chất giãn mạch, được đặt tên là bradykinin, do đó góp phần làm tăng huyết áp Ruiz-Ruiz và cộng sự đã chứng minh rằng hoạt tính ức chế men của đậu cao hơn khi trọng lượng phân tử của phần peptide thấp hơn Các peptide có trọng lượng phân tử thấp hơn cũng thể hiện hoạt tính ức chế -amylase và chống oxy hóa tốt hơn các peptide có trọng lượng phân tử cao hơn

Các peptide trong đậu cũng có thể liên quan đến việc kiểm soát bệnh tiểu đường loại

2 bằng cách ức chế DPP-IV và enzyme không hoạt động GIP (polypeptide insulinotropic phụ thuộc vào glucose) và GLP-1 (glucagon-like peptide-1) Các hormone này đóng một vai trò quan trọng trong việc cân bằng nội môi glucose, thúc đẩy quá trình làm rỗng dạ dày chậm lại và kiểm soát sự thèm ăn Oseguera và cộng sự đã chứng minh rằng peptide trong đậu ức chế sự tích tụ lipid trong tế bào mỡ và góp phần kiểm soát sự hấp thụ glucose bằng cách kích thích tế bào tuyến tụy tiết insulin

Peptide đậu cũng có thể ngăn ngừa một số tình trạng như tăng đường huyết, bằng cách ngăn chặn các chất vận chuyển glucose (GLUT 2 và SGLT1) và tăng cholesterol máu, bằng cách ức chế Niemann-Pick C1 Like-1 (NPC1L1), một thụ thể cholesterol Mojica và cộng

sự gần đây đã nghiên cứu ảnh hưởng của protein đậu đen và peptide đối với sự hấp thụ glucose trên chuột Wistar Các tác giả đã chứng minh mức đường huyết sau ăn giảm 22,7–47,7% trên chuột bị mắc bệnh tiểu đường (Los và cộng sự, 2018)

5

1.2.2 Tinh bột và chất xơ

Các loại đậu thông thường là nguồn cung cấp chất xơ Chúng có hàm lượng xơ gấp hai đến ba lần chất xơ trên 100g thực phẩm ăn được so với các mặt hàng chủ lực của chế độ ăn uống khác Tinh bột kháng, chất xơ và các sản phẩm lên men của đậu có liên quan đến việc bảo vệ đường tiêu hóa của con người, chủ yếu là ruột kết (Los và cộng sự, 2018)

Tinh bột đậu có hàm lượng amylose cao hơn nếu so sánh với hầu hết các loại tinh bột thông thường và điều này ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa của nó Khả năng tiêu hóa tinh bột cũng có thể bị ảnh hưởng bởi acid phytic, tannin và chất ức chế -amylase từ đậu

Demiate và cộng sự đã nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và khả năng tiêu hóa in vitro của tinh

bột từ các loại đậu khác nhau Hàm lượng amylose đã được báo cáo trong khoảng 27,0–35,9% Kết quả cho thấy sự khác nhau về khả năng tiêu hóa tinh bột giữa các loại đậu, đậu tây trắng có hàm lượng tinh bột kháng cao nhất (7,2%) trong khi đậu đỏ có hàm lượng tinh bột tiêu hóa nhanh thấp nhất (89,7%) (Los và cộng sự, 2018)

Một lượng lớn carbohydrate (55–65%) tồn tại ở các loại đậu thông thường, chủ yếu là tinh bột và oligosaccharides Một phần polysaccharide được tiêu hóa chậm và phần khác không được tiêu hóa, đó là tinh bột kháng và chất xơ, có thể được lên men trong ruột già Khi so sánh với ngũ cốc (ngô, lúa mì, gạo), đậu cho thấy lượng tinh bột kháng cao hơn đáng

kể, có thể liên quan đến hàm lượng amylose, chiều dài chuỗi nhánh amylopectin, mức độ kết tinh và kích thước của hạt tinh bột Bên cạnh đó, hàm lượng chất xơ cao cũng như các chất ức chế amylase và phytate cũng có thể góp phần làm giảm tốc độ và mức độ tiêu hóa tinh bột Sự hiện diện của chất xơ và tỷ lệ tinh bột tiêu hóa chậm cao hơn nếu so sánh với các thực phẩm giàu carbohydrate khác góp phần làm cho chỉ số đường huyết của đậu thấp (Los và cộng sự, 2018)

1.2.3 Các hợp chất phenolic

Các hợp chất phenolic thường thấy trong đậu bao gồm flavonoid, anthocyanins, flavonols, flavanols, isoflavone, flavanones, proanthocyanidins và tannin, cũng như một loạt các acid phenolic Các hợp chất này có trong đậu ở dạng tự do, được chiết xuất chủ yếu bằng hỗn hợp dung môi ưa nước Hơn nữa, các hợp chất này có thể ở dạng liên hợp không hòa tan, liên kết với oligosaccharide và peptide hòa tan (có thể được giải phóng khi thủy phân bằng kiềm) và dạng liên kết không hòa tan được ester hóa thành polysaccharides của thành

tế bào Hơn nữa, Chen và cộng sự đã chỉ ra rằng flavonoid chủ yếu được tìm thấy ở dạng tự

do, trong khi acid phenolic ở dạng liên hợp và liên kết Các tác giả cũng báo cáo sự thay đổi

6

từ 7 đến 59%, từ 28 đến 76%, và từ 8 đến 18% đối với phenolic tự do, liên hợp và liên kết, tương ứng theo các giống đậu Giusti và cộng sự xác định hàm lượng của các hợp chất phenolic và đã báo cáo là: acid gallic từ 3,1–7,1 mg/kg, acid chlorogenic từ 24–239,2 mg/kg, catechin từ 10–614,3 mg/kg, epicatechin từ 17,7–279,2 mg/kg, acid syringic từ 3,7–12,6 mg/kg, kaempferol-3-glucoside từ 24,5–1486,3 mg/kg, acid ferulic từ 1,7–21,5 mg/kg Giữa tất cả các loại đậu được đánh giá chỉ trong đậu đen có anthocyanins trong thành phần của chúng (delphinidin 3,5-diglucoside và cyanidin-3-glucoside) tổng cộng là 649,5 mg/kg (Los

và cộng sự, 2018)

López và đồng nghiệp báo cáo rằng đậu đen thô có hàm lượng hợp chất phenolic cao nhất, tương ứng với anthocyanins Tuy nhiên, sau khi đun sôi, người ta thấy giảm 68%, trong khi sau bảy ngày nảy mầm, tổng nồng độ anthocyanins tương tự như trong đậu thô Guajardo-Flores và cộng sự báo cáo rằng hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa trong hạt đậu đen nảy mầm cao hơn khi thu được vào ngày thứ ba của quá trình nảy mầm

Liver và cộng sự báo cáo rằng flavonoid và proanthocyanidins chiết xuất từ vỏ đậu cho thấy hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn cao, có thể là ứng cử viên tiềm năng làm chất bảo quản thực phẩm (Los và cộng sự, 2018)

1.2.4 Acid béo và vitamin

Hàm lượng chất béo trong đậu nằm ở khoảng từ 1,73 đến 1,98%, chúng có tỷ lệ acid béo không bão hòa cao, với acid linolenic và linoleic là acid béo chính (62–83% tổng số acid béo), tiếp theo là acid palmitic và oleic Tỷ lệ cao acid béo không bão hòa trong đậu dẫn đến

tỷ lệ omega-6/omega-3 đáng mơ ước với những lợi ích tiềm năng cho sức khỏe Phân tích tocopherol trong đậu cho thấy sự hiện diện độc quyền của -tocopherol, đóng góp vào hoạt động chống oxy hóa để bảo vệ các acid béo không bão hòa (Los và cộng sự, 2018)

1.2.5 Yếu tố kháng dinh dưỡng

Mặc dù có tiềm năng liên quan đến dinh dưỡng cho con người và động vật, đậu có một

số yếu tố kháng dinh dưỡng bao gồm acid phytic, chất ức chế trypsin, lectin và một số oligosaccharide, ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa và sinh khả dụng của các chất dinh dưỡng

và hạn chế tiêu thụ chúng Raffinose, stachyose và verbascose là các hợp chất chính của oligosaccharides họ raffinose (RFO), Cùng với chất xơ, tinh bột kháng, oligosaccharide góp phần làm chậm quá trình giải phóng glucose vào máu, dẫn đến chỉ số đường huyết thấp hơn Worku và Sahu đã thực hiện một quy trình lên men mở để giảm các yếu tố kháng dinh dưỡng của hạt đậu và cải thiện khả năng tiêu hóa protein Việc loại bỏ các oligosaccharide có thể

sự hiện diện của chất ức chế trypsin trong thức ăn của con người cản trở quá trình tiêu hóa protein, gây tăng sản tuyến tụy và rối loạn chuyển hóa Chất ức chế protease làm chậm quá trình tiêu hóa protein, dẫn đến bài tiết protein và giảm tác dụng sinh học của các amino acid chứa lưu huỳnh Để giảm số lượng và tác dụng không mong muốn của yếu tố này và các yếu

tố phản dinh dưỡng khác, phương pháp xử lý nhiệt được áp dụng

Sự liên kết giữa tannin và khoáng chất hoặc protein ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa, dẫn đến giảm khả năng hấp thụ và hạn chế các chất dinh dưỡng Phức hợp được hình thành (tannin-protein) là kết quả của một loạt liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl của tannin

và nhóm cacbonyl của protein Bởi vì tannin liên kết với protein của chế độ ăn và cả với các enzyme tiêu hóa, tạo thành các phức hợp không dễ tiêu hóa (Los và cộng sự, 2018)

Lectin (hemagglutinin) là các protein liên kết với đường với tính chọn lọc carbohydrate cao có thể làm ngưng kết hồng cầu Lectin ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của động vật bằng cách can thiệp vào quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng trong đường tiêu hóa (Los

và cộng sự, 2018)

Tổng kết các thành phần hóa học trong đậu đen có thể xem chi tiết ở bảng 1.1 (Los và cộng sự, 2018)

Bảng 2.1 Các thành phần hóa học của các loại đậu

8

PC được chế biến bằng cách loại bỏ phần carbohydrate hòa tan cũng như một số hợp chất tạo hương từ bột đã khử chất béo Ba quá trình cơ bản được sử dụng để loại bỏ carbohydrate: ̣(1) Rửa trôi acid (pH đẳng điện 4,5), (2) Tách chiết trong dung dịch cồn (60-80%) và (3) Rửa với nước nhiệt ẩm Trong tất cả các phương pháp xử lý này, protein không hòa tan trong khi một phần carbohydrate vẫn hòa tan để có thể tách chúng bằng cách ly tâm Chất rắn chứa chủ yếu là protein và cacbohydrate không hòa tan sau đó được phân tán trong nước, trung hòa đến pH 7,0 nếu cần, và được sấy phun để tạo ra PC (M Guo, 2009) Hiện nay có một số dạng protein concentrate phổ biến là: Whey protein concentrate (WPC), Leaf protein concentrate (LPC) và Fish protein concentrate (FPC)

2.2 Protein Isolate (PI)

Protein Isolate có hàm lượng protein > 85% bao gồm cả hàm lượng ẩm và do đó, là

dạng protein tinh khiết hơn so với sản phẩm Protein Concentrate (Aluko, 2017)

Quy trình sản xuất PI có thể được xem là sự kết hợp của các bước trong đó protein tiến triển về độ tinh khiết với mỗi bước: (1) xác định và thu nhận nguồn, (2) chiết xuất từ nguồn, (3) tách khỏi các thành phần không phải protein như nucleic acid và lipid, (4) phân tách thành các phần nhỏ chứa các protein khác nhau, và (5) sử dụng các kỹ thuật phân giải tốt như sắc ký cung cấp sản phẩm cuối cùng (Grant, 2016) Protein Isolate có các đặc tính chức năng tốt, chẳng hạn như khả năng tạo nhũ, đặc tính tạo sợi và khả năng hòa tan trong nước Ngoài ra, ứng dụng Protein Isolate từ hạt bông vải là một tiềm năng Với thành phần chứa 5,05% độ ẩm, 93,1% protein thô, 0,03% gossypol tự do, 0,27% gossypol tổng số, và tổng số vi khuẩn là 1295 cfu/g mà không có sự hiện diện của vi khuẩn gây bệnh Hạt bông vải có thể được sử dụng như một thành phần cho ngành công nghiệp thực phẩm như một chất bổ sung trong các loại thực phẩm khác nhau vì nó đã vượt qua tất cả các tiêu chuẩn chất lượng quan trọng trong Quy định Tiêu chuẩn và An toàn Thực phẩm, 2011 (Kumar và cộng

sự, 2022)

2.3 Protein hydrolysates (PH)

Sản phẩm Protein Hydrolysates về cơ bản được sản xuất bằng cách thủy phân toàn bộ nguồn protein bằng enzyme thủy phân protein thích hợp trong các điều kiện được kiểm soát, tiếp theo là quá trình xử lý sau thủy phân để phân lập các peptide có hoạt tính sinh học mạnh (M Nasri, 2017)

Sản phẩm thủy phân protein thực phẩm có nhiều ứng dụng, ví dụ, làm chất tăng cường nitơ trong đồ uống chuyên dụng, làm thành phần tiêu hóa trước cho dinh dưỡng qua đường

9

ruột/đường tiêu hóa cho các phân đoạn dân số nói chung/cụ thể, như các chế phẩm peptide được làm giàu/cô lập cho chức năng sinh lý có lợi, làm thành phần trong môi trường nuôi cấy tế bào/vi khuẩn phát triển và như các thành phần trong mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe Có thể, phần lớn phụ thuộc vào tính đặc hiệu của enzyme và mức độ thủy phân (DH) đạt được, để tạo ra các sản phẩm thủy phân có chức năng nâng cao hoặc giảm chức năng, ví dụ, tính chất hòa tan, nhũ tương, tạo bọt và gel hóa Quá trình thủy phân cũng làm giảm khả năng gây dị ứng bằng cách phá hủy các biểu mô gây dị ứng Mối quan tâm đáng

kể hiện nay tồn tại trong quá trình thủy phân giải phóng các chuỗi peptide hoạt tính sinh học được mã hóa trong cấu trúc cơ bản của protein thực phẩm (FitzGerald và O’Cuinn, 2006) Ngày nay, người ta đã chứng minh rõ ràng rằng protein thực phẩm, ngoài các đặc tính dinh dưỡng của chúng, là một nguồn peptide có giá trị với các hoạt động đa chức năng Các đặc tính dinh dưỡng của protein và các chất thủy phân của chúng có liên quan đến hàm lượng các amino acid thiết yếu của chúng trong khi chức năng sinh học và hoạt tính sinh học liên quan đến bản chất của các peptide hoạt tính sinh học có trong sản phẩm thủy phân protein Một số công trình đã báo cáo sự cải thiện các đặc tính dinh dưỡng và chức năng của thực phẩm khi kết hợp các chất thủy phân protein Trong nghiên cứu, họ báo cáo rằng việc

bổ sung chất thủy phân protein capelin, ở mức 0,5–3%, làm giảm sự hình thành các sản phẩm oxy hóa thứ cấp, bao gồm các chất phản ứng với acid thiobarbituric Hơn nữa, việc bổ sung các chất thủy phân protein trong bánh mì trắng và kem cà rốt dẫn đến sản phẩm với hoạt động ức chế men chuyển được cải thiện Tương tự, việc bổ sung GPH được xử lý bằng protease ở mức 0,01–0,2% (w/w), trong xúc xích thịt gà tây, dẫn đến các sản phẩm có hoạt tính chống oxy hóa được cải thiện, vì chúng được phát hiện làm giảm sự hình thành sản phẩm oxy hóa thứ cấp

Protein Hydrolysates cũng được sử dụng để duy trì tình trạng dinh dưỡng của những

cá nhân có nhu cầu dinh dưỡng hoặc sinh lý mà thực phẩm thông thường không cung cấp Protein Hydrolysates cũng được sử dụng trong thể thao như là chất bổ sung năng lượng cao

để tối đa hóa quá trình đồng hóa protein cơ bắp ở các vận động viên khỏe mạnh (M Nasri, 2017)

3 Một số tính chất hóa lý của protein concentrate

Các đặc tính chức năng của protein đã được phân loại theo cơ chế tác động lên ba nhóm chính: (1) các đặc tính liên quan đến hydrate hóa (khả năng hấp thụ nước và dầu, độ hòa tan), (2) các đặc tính liên quan đến cấu trúc protein và các đặc tính lưu biến (độ nhớt, độ

10

đàn hồi, độ gel hóa), và (3) các tính chất liên quan đến đặc tính bề mặt của protein (tạo nhũ, tạo bọt) Các đặc tính được quan tâm nhiều nhất trong chế biến thực phẩm bao gồm độ hòa tan, khả năng hấp thụ nước, hấp thụ béo, tính chất nhũ hóa, khả năng tạo bọt, tạo gel Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động chức năng của protein trong thực phẩm là kích thước, hình dạng, thành phần và trình tự amino acid, điện tích tổng, cấu trúc acid kỵ nước, độ cứng của phân tử khi phản ứng với môi trường bên ngoài (độ ẩm, nhiệt độ, nồng độ muối) hoặc tương tác với các thành phần khác của thực phẩm Tính hòa tan của protein là đặc tính chức năng quan trọng nhất vì protein cần phải hòa tan để có thể áp dụng trong hệ thống thực phẩm Các đặc tính chức năng khác như tạo nhũ tương, tạo bọt và tạo gel phụ thuộc vào khả năng hòa tan của protein (Klupšaitė và Juodeikienė, 2015)

3.1 Khả năng hấp thụ nước và dầu

Khả năng hấp thụ nước (WAC) là thước đo tổng lượng nước có thể được hấp thụ trên một gam bột protein dựa trên sự tương tác trực tiếp của các phân tử protein với nước và các chất hòa tan khác (Aryee và cộng sự, 2018)

Khả năng hấp thụ chất béo (FAC) là thước đo lượng dầu được hấp thụ trên mỗi đơn vị khối lượng của bột protein Hàm lượng amino acid không phân cực hoặc kỵ nước cao trong protein có nguồn gốc thực vật là rất quan trọng để chúng liên kết các chuỗi hydrocarbon, đóng vai trò lớn trong FAC FAC bị ảnh hưởng bởi nguồn protein, kích thước và nồng độ,

số lượng amino acid không phân cực, phương pháp chế biến và tương tác protein-lipid Bột protein mật độ thấp kích thước nhỏ hấp thụ và giữ lại nhiều chất béo hơn so với protein mật

độ cao kích thước lớn (Aryee và cộng sự, 2018)

Mối quan hệ giữa nước/dầu và sản phẩm thường liên quan đến các đặc tính chức năng của chính nó Có rất nhiều thí nghiệm đã xem xét tác động của protein và polysaccharides lên khả năng hấp thụ nước Các yếu tố bên trong và bên ngoài (hoặc môi trường) như nồng

độ protein, thành phần của dung dịch xung quanh và bề mặt phân cách, v.v ảnh hưởng đến các đặc tính chức năng của protein Diện tích bề mặt cụ thể sẽ bị ảnh hưởng nhiều bởi các thông số cấu trúc như tổng thể tích lỗ, độ xốp, khoảng cách lỗ trung bình, kích thước trung bình của hạt, phân bố kích thước hạt và sự tồn tại của các hạt mịn (Kakar và cộng sự, 2022)

3.2 Độ hòa tan

Độ tan mô tả khả năng hòa tan của một chất tan trong dung môi (Aryee và cộng sự, 2018) Độ hòa tan của protein là đặc tính chức năng quan trọng nhất vì protein cần phải hòa tan để có thể áp dụng trong hệ thống thực phẩm Các đặc tính chức năng khác như tạo nhũ

11

tương, tạo bọt và tạo gel phụ thuộc vào khả năng hòa tan của protein Độ hòa tan có thể được

mô tả như khi cân bằng tồn tại giữa tương tác ưa nước và kỵ nước Độ hòa tan của protein phụ thuộc vào sự cân bằng tính ưa nước/kỵ nước của protein phân tử nhưng chủ yếu dựa vào thành phần của bề mặt phân tử về các amino acid phân cực / không phân cực mà ảnh hưởng đến nhiệt động học của tương tác protein - protein và protein - dung môi

Nói chung, độ hòa tan của một số protein là rất thấp ở phạm vi pH từ 4 đến 6 nhưng

sẽ có sự tăng mạnh khi pH chuyển sang môi trường acid hơn hoặc trung tính và kiềm Độ hòa tan bị ảnh hưởng bởi độ pH, nhiệt độ và nồng độ ion, quá trình đông lạnh, gia nhiệt và làm khô (Klupšaitė và Juodeikienė, 2015).Độ hòa tan của protein cũng bị ảnh hưởng bởi trình tự và thành phần amino acid, kích thước phân tử, cấu trúc và tỷ lệ phân cực của amino acid (Kakar và cộng sự, 2022)

3.3 Khả năng tạo bọt và tính nhũ hóa

Tính tạo nhũ và khả năng tạo bọt là hai chức năng quan trọng của protein trong thực phẩm Do bản chất lưỡng tính của chúng (tồn tại amino acid phân cực và không phân cực), protein hoạt động như chất nhũ hóa bằng cách hấp phụ tại bề mặt phân cách, phát triển màng

ổn định và phân tán hai lớp Nhũ tương (dầu - nước) hoặc bọt (không khí - nước) được hình thành khi các giọt dầu phân tán trong môi trường nước hoặc màng và hệ bọt tương ứng khi chúng bao quanh các bọt khí Cả hai trường hợp đều phụ thuộc vào việc ngăn chặn sự kết tụ, keo tụ và lắng đọng trong nhũ tương và độ bền của các phân tử bọt khí trong hệ bọt (Kakar

và cộng sự, 2022)

Tính chất nhũ hóa được đo bằng chỉ số hoạt động nhũ hóa (EAI) và chỉ số ổn định nhũ hóa (ESI) EAI là thước đo lượng dầu có thể được tạo nhũ tương trên một đơn vị protein, và ESI đo lường khả năng kháng của nhũ tương trong thời gian cụ thể Tính ổn định của nhũ tương cao có thể là do sự hình thành các liên kết disulfide giữa các protein bị hấp phụ trong khi tính ổn định của nhũ tương yếu có thể là kết quả của lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử

bị hấp phụ, làm cho chúng tách rời nhau do đó các liên kết disulfide giữa các phân tử được hình thành (Kakar và cộng sự, 2022)

Sự tạo bọt được đo bằng độ giãn nở, dung tích và độ ổn định của bọt, điều này cũng phụ thuộc vào cấu trúc và thành phần của protein (Klupšaitė và Juodeikienė, 2015) Bọt được hình thành thông qua sự thay đổi trạng thái và sự hấp thụ của protein, tại bề mặt phân cách không khí và nước, cũng như sự hình thành màng xung quanh bọt khí Các protein khác nhau

có khả năng hình thành và ổn định bọt khác nhau Để một protein có đặc tính tạo bọt cao, nó

3.4 Khả năng tạo gel

Sự tạo gel là một chức năng khác của protein có tầm quan trọng lớn trong thực phẩm, tính chất này đặc biệt ảnh hưởng đến các đặc điểm cấu tạo và độ đàn hồi Khả năng tạo gel được đo bằng nồng độ gel hóa nhỏ nhất Sự gel hóa protein có thể được tạo ra bởi nhiệt, hóa chất hoặc xử lý bằng enzyme Trong quá trình tạo gel do nhiệt và ở pH trung tính, loại gel được tạo thành chủ yếu phụ thuộc vào tương tác tĩnh điện với nồng độ ion thấp và cao tạo ra gel dạng hạt và sợi mịn Kích thước của mạng lưới gel có thể ảnh hưởng đến các đặc tính chức năng khác của protein, với mạng lưới lớn thể hiện WAC thấp hơn (Kakar và cộng sự, 2022)

Sự hình thành gel liên quan đến sự tập hợp và hình thành mạng lưới có trật tự của các protein biến tính (Wang và cộng sự, 2012) Sau đó, các phân tử sắp xếp lại, liên kết và tập hợp không thể đảo ngược thông qua cầu nối disulfide, liên kết hydro, tương tác kỵ nước Nếu nồng độ protein đủ cao, một mạng lưới ba chiều thường được tạo ra Hoạt động của mạng lưới protein được ổn định bởi các tương tác hydro và kỵ nước Quá trình gel hóa bị ảnh hưởng bởi trọng lượng phân tử, pH, nhiệt độ và cường độ ion Trong quá trình gel hóa

do enzyme, quá trình gel hóa cũng bị ảnh hưởng bởi protein và nồng độ (Klupšaitė và

Juodeikienė, 2015)

Chế phẩm enzyme Celluclast 1.5L (700 EGU/g [endoglucanase unit/g], Novozyme, Đan mạch) từ nấm Trichoderma reesi Chế phẩm có hoạt tính cellulases Enzyme hoạt động

ở pH 4.5 – 6, nhiệt độ 50 – 60oC

Chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L (3300 PECTU/g [pectin lyase unit/g], Novozyme, Đan mạch) từ nấm Aspergillus aculeatus Chế phẩm có hoạt tính pectolytic Enzyme hoạt động ở pH 3.5 – 5.5, nhiệt độ 25 – 55oC

2 Phương pháp sản xuất protein concentrate từ đậu đen (PCBB)

2.1 Phương pháp sản xuất bột đậu đen thô

Hình 3.1 Quy trình sản xuất bột đậu đen

Bột đậu đen thô được sản xuất theo một phương pháp đã công bố với một số điều chỉnh

để phù hợp với điều kiện nghiên cứu (Okafor và cộng sự, 2015) Các hạt đậu đen được ngâm nước với tỉ lệ đậu: nước = 1:5 (w:v) trong 2 giờ; sau đó, vỏ hạt được loại bỏ thủ công Hạt

14

(đã tách vỏ) được được sấy đối lưu (55oC, 24 giờ) Sau đó, hạt được xay thành bột mịn bằng máy xay gia dụng và được rây (150 mesh, =0,104 mm) để thu sản phẩm dạng bột thô

2.2 Phương pháp sản xuất bột đậu đen tách béo

Hình 3.2 Quy trình sản xuất bột đậu đen tách béo (deffated)

Bột đậu đen tách béo được sản xuất theo một phương pháp đã công bố với một số điều chỉnh để phù hợp với điều kiện nghiên cứu (Okafor và cộng sự, 2015) Bột đậu đen thô được ngâm trong ethanol 96% với tỉ lệ đậu:ethanol = 1:2 (w:v) và đảo trộn liên tục trong 12 giờ Tiếp theo, huyền phù được ly tâm (6000 rcf, 15 phút) để thu nhận phần cặn Sau đó, phần cặn tiếp tục được xử lý (×3 lần) bằng cách ngâm với ethanol 96% với tỉ lệ đậu: ethanol

= 1:2 (w:v) và đảo trộn liên tục trong 30 phút, sau đó ly tâm (6000 rcf, 15 phút) để thu nhận phần cặn Phần cặn sau cùng thu được sẽ được sấy đối lưu (55oC, 24 giờ) để thu bột đậu đen tách béo

2.3 Phương pháp sản xuất bột protein concentrate đậu đen (PCBB)

Phương pháp sản xuất Protein Concentrate được mô tả bởi các tác giả trước đây (Okafor và cộng sự, 2015 ; Alain và cộng sự, 2013) với một số điều chỉnh phù hợp Bột đậu đen đã khử chất béo được trộn với dung dịch 0.15M NaCl với tỷ lệ bột:dung dịch NaCl 0.15M = 1:10 (w:v), điều chỉnh pH= 11 bằng 1N NaOH và được khuấy từ trong 2 giờ Hỗn

15

hợp được ly tâm ở tốc độ 6000 rcf trong 15 phút bằng máy ly tâm Phần dịch nổi phía trên được xử lý bằng ethanol 96% với tỷ lệ dịch nổi:ethanol = 1:2 (v:v) và điều chỉnh pH= 4.5 (sử dụng 1N HCl), khuấy đều và để ở nhiệt độ 5oC trong 12 giờ Các protein kết tủa được thu hồi bằng cách ly tâm với tốc độ 6000 rcf trong vòng 15 phút Sau đó được rửa lại với ethanol 70% và ly tâm với tốc độ 6000 rcf trong 15 phút, quá trình rửa và ly tâm được lặp lại 3 lần Protein Concentrate được sấy khô ở 55oC trong 24 giờ trong tủ sấy đối lưu không khí

Hình 3.3 Quy trình sản xuất protein concentrate đậu đen