Khóa luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (Soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (Soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:48

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khóa luận tốt nghiệp đại học này được thực hiện với mục tiêu nhằm nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột protein đậu tương cô đặc và bột đậu tương thủy phân với hàm lượng protein trên 85% để cung cấp cho người cần bổ sung dinh dưỡng như người bệnh, người tập thể hình, người ăn kiêng, ăn chay... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bột protein đậu tương (Soy whey protein isolate) và bột protein thủy phân (Soy whey protein hydrolysate) từ đậu tương

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