Luận văn Nghiên cứu khả năng nhũ hóa của globulin trích ly từ hạt bụp giấm (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu khả năng nhũ hóa của globulin trích ly từ hạt bụp giấm (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHŨ HÓA CỦA GLOBULIN TRÍCH LY TỪ HẠT BỤP GIẤM GVHD: TS. TRẦN THỊ NGỌC YÊN SVTH: LƯU THỊ THU THỦY MSSV: 11116064 S K L 0 0 3 9 0 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. 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: 2015-11116064 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHŨ HÓA CỦA GLOBULIN TRÍCH LY TỪ HẠT BỤP GIẤM GVHD: TS. TRẦN THỊ NGỌC YÊN SVTH: LƯU THỊ THU THỦY MSSV: 11116064 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015
3. 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: Lưu Thị Thu ThủyMSSV:11116064 Ngành: CN thực phẩm 1. Tên đồ án: Nghiên cứu khả năng nhũ hóa của globulin trích ly từ hạt bụp giấm 2. Mã số đồ án: 2015 - 11116064 3. Nhiệm vụ của đồ án: - Khảo sát điều kiện trích ly globulin - Nghiên cứu khả năng nhũ hóa của globulin 4. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 02/2015 5. Ngày hoàn thành đồ án: 07/2015 6. Họ tên người hướng dẫn: Trần Thị Ngọc Yên Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã được thông qua bởi Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày 28 tháng 06 năm 2015 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn
4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị Ngọc Yên đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ với kiến thức chuyên ngành để em có thể có đƣợc nhiều kiến thức hữu ích tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn. Em cũng cảm ơn cô Hồ Thị Thu Trang đã truyền dạy kinh nghiệm, cũng nhƣ hỗ trợ thiết bị dụng cụ trong quá trình nghiên cứu. Kế đến em xin bày tỏ lòng biết ơn tập thể quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật thành phố HCM - những ngƣời đã dẫn dắt, chỉ dạy và cung cấp cho em kiến thức. Đó chính là nền tảng giúp em hoàn thành tốt luận văn của mình và là hành trang cho em vững tin bƣớc vào cuộc sống. Con xin cảm ơn ba mẹ đã luôn là chỗ dựa vững chắc, ủng hộ và giúp đỡ con. Sau cùng, em cũng muốn nói lời cảm ơn đến bạn Lê Thị Thùy và những ngƣời bạn ở phòng thí nghiệm, họ là những ngƣời đã giúp đỡ em trong lúc thực hiện luận văn. Do vốn kiến thức vẫn còn nhiều hạn chế nên em không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Em rất mong đƣợc sự chỉ dẫn của các thầy cô. Em xin chúc các thầy cô lời chúc tốt đẹp nhất trong công việc và trong cuộc sống. TP.HCM, ngày 16 tháng 07 năm 2015 Sinh viên, Lƣu Thị Thu Thủy Trang i
5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN TÓM TẮT LUẬN VĂN Mục đích của bài nghiên cứu này là xác định khả năng nhũ hóa của globulin từ hạt bụp giấm, là một loại hạt có hàm lƣợng protein cao hơn các loại hạt khác và có giá trị dinh dƣỡng nhƣng lại đƣợc xem là phế phẩm của quá trình sản xuất các sản phẩm khác từ cây bụp giấm. Từ đó đƣa ra kết luận có hay không khả năng ứng dụng của globulin từ hạt bụp giấm trong vai trò là chất phụ gia thực phẩm. Luận văn bao gồm các nội dung sau: - Khảo sát điều kiện trích ly và thu nhận globulin từ hạt bụp giấm. - Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ của globulin đến hoạt tính nhũ hóa của globulin và độ bền của nhũ tƣơng. - Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến hoạt tính nhũ hóa của globulin và độ bền của nhũ tƣơng. Kết quả: - Nồng độ muối NaCl 9% cho hiệu suất trích ly globulin cao nhất. - Điểm đẳng điện của globulin ở pH=4. - Globulin tạo nhũ tƣơng đƣợc ở nồng độ tối thiểu là 1% w/v. - Globulin có hoạt tính nhũ hóa thấp hơn so với các protein khác và hoạt tính của nó bị ảnh hƣởng bởi nồng độ protein và pH. - Độ bền nhũ tƣơng đƣợc tạo từ globulin cũng bị ảnh hƣởng bởi nồng độ protein và pH. Trang ii
6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Cây bụp giấm 1 1.1.1. Đặc điểm sinh học của cây bụp giấm 2 1.1.2. Sự phân bố, sản lƣợng thu hoạch và tiêu thụ bụp giấm 3 1.1.3. Thành phần hóa học và giá trị dinh dƣỡng của bụp giấm 5 1.1.4. Giá trị dinh dƣỡng của hạt bụp giấm 7 1.1.5. Giá trị dinh dƣỡng và tính chất của protein trong hạt bụp giấm 8 1.2. Đặc điểm của phân tử globulin 12 1.3. Tính chất của nhũ tƣơng đƣợc tạo từ protein 13 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 15 2.1. Vật liệu 15 2.2. Dụng cụ, thiết bị 15 2.3. Hóa chất sử dụng 15 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 16 2.41. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ muối đến sự trích ly globulin 16 2.4.2. Khảo sát khả năng hòa tan của globulin trong phạm vi điểm đẳng điện 17 2.4.3. Khảo sát khả năng nhũ hóa của globulin từ hạt bụp giấm 17 2.5. Bố trí thí nghiệm 18 2.5.1. Chuẩn bị bột hạt bụp giấm tách béo 18 2.5.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ muối trích ly 20 2.5.3. Khảo sát sự hòa tan của globulin trong phạm vi điểm đẳng điện 23 2.5.4. Chuẩn bị globulin 23 2.4.5. Khảo sát khả năng nhũ hóa của globulin 25 3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến hiệu suất trích ly 27 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 28 3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến hiệu suất trích ly 28 3.2. Khảo sát khả năng hòa tan của globulin trong phạm vi điểm đẳng điện 31 3.3. Khảo sát khả năng nhũ hóa của globulin theo nồng độ 31 3.4. Khảo sát khả năng nhũ hóa của globulin theo pH 34 4.1. Kết luận 37 4.2. Kiến nghị 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC 42 Trang iii
7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN DANH MỤC HÌNH Hình 1.1.Cây bụp giấm (www.kentary.com) 2 Hình 1.2. Hạt bụp giấm (Juana S-M.và cộng sự, 2008) 3 Hình 1.3. Siro làm từ đài hoa bụp giấm ( www.lamanhkitchen.wordpress.com ) 5 Hình 1.4. Hình ảnh điện di protein phân đoạn 1 của một số giống đậu xanh (trái) 12 Hình 1.5. Cấu trúc tinh thể của globulin hạt bí đỏ (Wikipedia) (phải) 12 Hình 1.6. Qúa trình nhũ hóa của protein ( Lam R.S.H và Nickerson M.T. , 2013) 14 Hình 2.1. Quy trình tách béo ở bột hạt bụp giấm 19 Hình 2.2. Quy trình trích ly globulin 21 Hình 2.3. Quy trình thu bột globulin 25 Hình 2.4. Quy trình chuẩn bị hệ nhũ tƣơng 26 Hình 3.1. Kết quả khảo sát nồng độ muối 29 Hình 3.4. Hoạt tính nhũ hóa của globulin theo nồng độ 32 Hình 3.5. Độ bền của nhũ tƣơng theo nồng độ globulin 33 Hình 3.6. Hoạt tính nhũ hóa của globulin ở các pH khác nhau 35 Hình 3.7. Độ bền của nhũ tƣơng ở các pH khác nhau 36 Hình 4. Bột globulin từ hạt bụp giấm 37 Trang iv
8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong các loại hạt( Ismail A.,2008) 8 Bảng 1.2. Thành phần amino acid của các loại protein ở hạt bụp giấm (g/100g protein) (Tounkara F. và cộng sự, 2013) 9 Trang v
9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Cây bụp giấm Cây bụp giấm còn đƣợc gọi là Bụt giấm, hay cây Giấm có tên khoa học là Hibiscus sabdariffa Linn, cùng chi với cây Bông Bụp, thuộc họ Bông vải Malvaceae. Chúng là loại cây sống một năm, thân cỏ đƣợc trồng nhiều ở miền trung nƣớc ta.Ngƣời Việt Nam gọi là cây bụp giấm vì nó gần giống nhƣ cây dâm bụt nhƣng lại có vị chua nhƣ giấm.Ở Việt Nam, bụp giấm cũng đƣợc dùng để làm cảnh nhƣng công dụng chính là trồng để lấy lá, đài hoa làm chất chua thay cho giấm và nƣớc giải giát. Ở Trung Quốc, nó đƣợc trồng để lấy dầu và làm thuốc, trong khi đó ở Tây Phi, ngƣời ta dùng lá và bột từ hạt bụp giấm cho bữa ăn hằng ngày. Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh đƣợc lợi ích cho sức khỏe con ngƣời mà cây bụp giấm mang lại. Vì thế bụp giấm đang là một loại thảo dƣợc quý vì nó vừa có giá trị cao trong dinh dƣỡng cũng nhƣ trong y học.Ngoài ra nó còn là nguồn nguyên liệu đầy tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm. Theo thông tin trên trang web , nguồn gốc của cây bụp giấm có lẽ là từ châu Phi, vì nó đƣợc khai hóa ở Sudan cách đây 6000 năm. Đầu tiên, ngƣời ta trồng để lấy hạt và sau đó lá và đài hoa đƣợc dùng làm thực phẩm hằng ngày. Vào thế kỷ 17, loại cây này đƣợc du nhập vào Ấn Độ và châu Mỹ. Đầu thế kỷ 20, cây đƣợc trồng nhiều để lấy sợi ở các nƣớc châu Á nhƣ Ấn Độ, Sri Lanka, Thái Lan, Malaysia và Java. Cây thích hợp sống ở trong vùng có khí hậu nóng ẩm nên hiện nay đƣợc tìm thấy nhiều ở các nƣớc nhiệt đới.Đặc biệt, nó có thể sống trong các hoang mạc ở Tây và Trung Phi.Dựa trên đặc điểm sinh trƣởng và mục đích sử dụng, H.sabdariffa đƣợc phân thành hai loại chính là H.sabdariffa var.sabdariffa và H.sabdariffa var.altissima Wester.Loại đầu tiên có đặc điểm là phát triển thành bụi cây với nhiều nhánh cây.Hoa của chúng mọc ở nách lá, cánh hoa có màu trắng và nhị hoa ở giữa thì màu hơi đỏ.Đài hoa sẽ mở rộng khi chúng trƣởng thành và đƣợc dùng làm thực phẩm. Loại thứ hai H.sabdariffa var.altissima Wester có đặc điểm thƣa thớt nhánh, thân thẳng cao tới 4.8m, đƣợc trồng để lấy sợi ở Ấn Độ, các nƣớc ở Đông Ấn, Nigeria và một số nƣớc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ. Thân của chúng thì có màu xanh hoặc màu đỏ và lá thì có màu xanh lá cây, và thỉnh thoảng có thêm gânđỏ. Trang 1
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN Hoa của chúng có màu vàng, đài hoa màu đỏ hoặc màu xanh lá cây, có gai và không đƣợc dùng làm thực phẩm. 1.1.1. Đặc điểm sinh học của cây bụp giấm Theo Bách khoa toàn thƣ mở Wikipedia và nhiều tài liệu khác thì cây cao từ 1,5 đến 2,5m, phân nhánh gần gốc, thân màu tím nhạt. Lá hình trứng, phân thành 3-5 thùy, 8- 15cm, mép có răng, sắp xếp luân phiên trên thân cây. Hoa đơn độc, mọc ở nách, gần nhƣ không có cuống, đƣờng kính 8-10cm, tràng hoa màu trắng hoặc vàng nhạt với một đám đỏ ở gốc mỗi cánh hoa. Đài hoa rộng 1-2cm, kéo dài đến 3-3,5cm, màu đỏ tƣơi nhƣ quả chín. Đài hoa có hình dạng giống quả nang hình trứng, có lông thô mang đài mầu đỏ sáng tồn tại bao quanh quả. Mỗi đài quả chứa từ 22 – 34 hạt.Trọng lƣợng của 1000 hạt bằng khoảng 25 g (FAO, 1988). Hình 1.1.Cây bụp giấm (www.kentary.com) Trang 2
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN Hình 1.2. Hạt bụp giấm (Juana S-M.và cộng sự, 2008) Cây bụp giấm sinh trƣởng và phát triển trong vùng có khí hậu nóng ẩm với khoảng nhiệt độ từ 18 – 35 0C.Bụp giấm không kén đất nên có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau.Rễ của nó thì mọc sâu trong đất nên nó có khả năng chịu hạn tốt. Chúng phát triển mạnh trong khu vực hằng năm có lƣợng mƣa liên tục từ 800 -1600 mm và lƣợng mƣa thấp nhất là từ 100 – 150 mm/tháng trong thời kỳ phát triển. Khoảng thời gian khô hạn vào những tháng cuối trong giai đoạn phát triển của cây sẽ làm tăng chất lƣợng cũng nhƣ số lƣợng của đài hoa. Cây cần đƣợc chiếu sáng 13 giờ/ngày để ngăn chặn ra hoa sớm (Robert SM., 2005). Hoa có thể mọc sớm nhất là 2 tháng sau khi gieo hạt và trễ nhất là sau 7 tháng.Hoa thƣờng tự thụ phấn và sau khi thụ phấn 2 hoặc 3 tháng là quả có thể bắt đầu chín. 1.1.2. Sự phân bố, sản lƣợng thu hoạch và tiêu thụ bụp giấm Ban đầu, bụp giấm đƣợc trồng nhiều ở Tây Phi, sau đó lan rộng ra các nƣớc khác trong khu vực châu Phi, và một số nƣớc ở châu Á. Bụp giấm thích hợp với khí hậu nóng ẩm nên có thể tìm thấy chúng ở các khu vực có khí hậu nhiệt đới. Một lƣợng lớn đài hoa đƣợc thu Trang 3
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN hoạch để chế biến làm đồ uống ở Senegal, Mali, Chad và Sudan. Đặc biệt Sudan là quốc gia chính trong khu vực nhiệt đới châu Phi sản xuất đài hoa bụp giấm khô cho việc tiêu thụ trong nƣớc và xuất khẩu, chủ yếu là trong các khu vực Kordofan và Darfur ở phía tây của đất nƣớc này. Trong những thập kỷ qua, sản lƣợng đài hoa bụp giấm ở châu Phi đƣợc bán ra nƣớc ngoài tăng lên đều đặn với 15000 tấn/năm, thúc đẩy sự tham gia của mặt hàng này vào thị trƣờng quốctế. Đức và Mỹ là hai nhà nhập khẩu bụp giấm với số lƣợng lớn hơn các nƣớc khác. Năm 1998, Mỹ và Đức đã trả 1200 -1700 USD/tấn cho bụp giấm từ Ai Cập và Sudan, trong khi giá của bụp giấm ở Trung Quốc thì thấp hơn. Trong năm 2003, chất lƣợng bụp giấm ở Thái Lan và Trung Quốc trở nên kém hơn do mƣa quá nhiều đã đẩy giá bụp giấm trên thế giới tăng lên tới 4000 USD/tấn. Diện tích canh tác ở Sudan hằng năm dao động từ 11000 ha đến 57000 ha tùy thuộc vào lƣợng mƣa và giá cả.Vào năm 1995, Sudan đã xuất khẩu đƣợc 32000 tấn bụp giấm.Mỗi hộ tiểu nông ở Sudan trồng bụp giấm trong những mảnh đất có diện tích từ 0.25 đến 2 ha, nhƣng cũng có một số ngƣời mở rộng diện tích lên đến 20 ha.Bụp giấm từ Sudan đƣợc cho là có chất lƣợng vƣợt trội hơn cả.Jamaica và Ai Cập cũng tham gia xuất khẩu bụp giấm.Senegal và Mali cũng là hai quốc gia sản xuất bụp giấm chính ở châu Phi, tuy nhiên sản phẩm của chúng chỉ đƣợc tiêu thụ trong đất nƣớc hoặc buôn bán trong khu vực châu Phi.Sự biến động về giá cả cây trồng lấy sợi nhƣ cây bông vải đã làm cho nhiều nông dân ở Tây Phi đa dạng hóa sản xuất bằng việc trồng bụp giấm để lấy sợi đáp ứng cho thị trƣờng trong nƣớc. Ở các nƣớc châu Á, bụp giấm đƣợc trồng chủ yếu để thu lấy sợi, chiếm 20% trong tổng sản lƣợng sợi từ các loại cây lấy sợi hay là 700000 tấn/năm. Tính đến năm 2004, năng suất thu hoạch đài hoa tƣơi đã lên tới 15 tấn. Riêng Ấn Độ, từ năm 1997 đến 2001, năng suất thu hoạch bụp giấm trung bình là 1.9 tấn/ha. Ở châu Phi thì năng suất trung bình thấp hơn nhiều so với các nƣớc châu Á và bị biến động. Nguyên nhân là do điều kiện môi trƣờng khắc nghiệt và phạm vi quản lý quá rộng. Trong đó, Sudan có năng suất trung bình của đài hoa khô là 93 kg/ha.Ở Senegal, năng suất đài hoa khô đạt đƣợc là 500 kg/ha. Trang 4
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN 1.1.3. Thành phần hóa học và giá trị dinh dƣỡng của bụp giấm Giống nhƣ cây dừa, bụp giấm có là một loại cây có giá trị sử dụng rất lớn (Quezon 2005). Chúng đƣợc trồng ở phần lớn các nƣớc có khí hậu ấm áp nhƣ Indonexia, Saudi Arabia, Malaysia, Ấn Độ, Thái Lan, Philippin, Việt Nam, Sudan, Ai Cập và Mexico (Mat Isa A. và cộng sự, 1985; Rao PU., 1996; Abu- Tarboush HM. cùng các cộng sự 1997; Chewonarin T. và cộng sự 1999; Quezon 2005). Đối với cây bụp giấm thì bộ phận đƣợc sử dụng nhiều nhất là đài hoa.Ngƣời ta dùng đài hoa để làm nƣớc uống thảo mộc, những loại đồ uống nóng và lạnh, các loại jam và jelly (Rao PU., 1996; Abu- Tarboush HM. và cộng sự 1997; Tsai PJ. và cộng sự 2002). Nhiều sảnphẩm tạo ra đƣợc ƣa chuộng bởi màu đỏ rực và mùi thơm đặc trƣng của đài hoa (Tsai PJ. và cộng sự 2002). Điển hình nhƣ Mexico, Jamaica là đồ uống phổ biến có màu đỏ đƣợc làm từ bụp giấm. Ở các quốc gia phía Tây Ấn Độ, đài hoa tƣơi đƣợc dùng làm rƣợu, jelly, syrup, gelatin, nƣớc uống, pudding, bánh và đài hoa khô đƣợc dùng làm trà, jelly, marmalade, kem, nƣớc giải khát, bơ, bánh nƣớng, bánh tart, sốt và các món tráng miệng khác. Hình 1.3. Siro làm từ đài hoa bụp giấm ( www.lamanhkitchen.wordpress.com ) Các tính chất dinh dƣỡng của đài hoa bụp giấm đã đƣợc nêu trong nhiều nghiên cứu trƣớc đây.Duke JA.và Atchley AA. (1984 ) đã nhận thấy trong mỗi 100g đài hoa tƣơi có chứa 2.85 µg vitamin D, 0.04 mg vitamin B1, 0.6 mg vitamin B2, và 0.5 mg phức hợp vitamin B. Báo cáo của Duke JA (1983) đã chỉ ra trong 100 g đài hoa tƣơi có tới 1.72 mg Trang 5
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN Ca, 57 mg Fe, 300 µg β – caroten, và 14 mg axit ascorbic trong 100g. Trong khi đó lƣợng axit ascorbic ở đài hoa khô thì cao hơn khoảng từ 260 – 280 mg trong 100g.Ngoài ra, các sản phẩm từ bụp giấm đƣợc cho là rất có lợi cho sức khỏe bởi vì hàm lƣợng các chất chống oxy hóa cao. Theo báo cáo của Morton JF. (1987), đài hoa khô có chứa các sắc tố flavonoid gosypetine và sabdaretine. Ngoài flavonoid, màu đỏ của đài hoa còn đƣợc tạo nên do một nhóm các sắc tố khác là Anthocyanin. Anthocyanin có trong bụp giấm chủ yếu là daphniphylline, ngoài ra còn có dephinidin 3-monoglucoside, cyanidin 3-monoglucoside (chrysanthenin), delphinidin. Lá bụp giấm có chứa hàm lƣợng nhất định protein, chất béo, carbohydrate, chất xơ, khoáng, canxi, photpho, sắt, thiamin, B-caroten, riboflavin, niacin và axit ascorbic (Crane JC.,1949; WattJM.,1962). Ở Sudan, lá bụp giấm còn xanh hoặc khô đƣợc sử dụng khi đã nấu chín cùng với hành và đậu phộng. Có nhiều công trình nghiên cứu đã cho thấy hạt bụp giấm là nguồn cung protein và dầu đầy tiềm năng (El-Adawy TA. và Khalil AH., 1994; Tounkara và cộng sự, 2011).Trong hạt có hàm lƣợng protein, chất xơ, và các chất khoáng nhƣ photpho, magie, và canxi cao. Ở châu Phi, hạt bụp giấm đƣợc dùng làm thức ăn cho con ngƣời cũng nhƣ động vật. Hạt đƣợc rang và xay thành bột để dùng khi chế biến các món súp và các loại nƣớc sốt trong các bữa ăn. Hạt còn đƣợc ép lấy dầu và phần bã còn lại sẽ đƣợc nấu và dùng cùng với kambo, một loại gia vị (Gabb 1997). Đối với một số nƣớc, hạt đƣợc dùng thay thế cà phê và đƣợc xem là thức ăn dinh dƣỡng cho gà (Morton JF., 1987). Hạt bụp giấm cũng đƣợc ép để lấy dầu ở Trung Quốc và đƣợc dùng làm thức ăn ở Tây Phi (Robert SM.,1996) . Theo báo cáo của Omobuwajo TO.và cộng sự (2000), ở phía Bắc Nigeria, hạt đƣợc lên men làm thành một loại gia vị có tên là mungza ntusa. Trong khi đó, theo báo cáo của Al- Wandawi H. và cộng sự (1984) thì ở Sudan, hạt đƣợc dùng để lấy dầu và phụ phẩm từ quá trình này đƣợc dùng làm thức ăn cho gia cầm. Ngoài ra, hạt bụp giấm còn đƣợc xem nhƣ là dƣợc liệu đối với một số các nƣớc.Ở Myanma, hạt đƣợc dùng để chữa bệnh suy nhƣợc cơ thể (Perry LM., 1980).Đối với ngƣời Đài Loan, hạt bụp giấm là loại thuốc lợi tiểu, nhuận tràng và thuốc bổ cho cơ thể (Duke JA., 1983). Trang 6
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN 1.1.4. Giá trị dinh dƣỡng của hạt bụp giấm Hạt bụp giấm đƣợc cho là nguồn dinh dƣỡng có giá trị trong nhiều nghiên cứu trƣớc đây do chúng có chứa các thành phần nhƣ protein, lipid, chất xơ, cacbohydrat và các khoáng chất với hàm lƣợng cao. Hạt bụp giấm từ Ai Cập có chứa hàm lƣợng ẩm là 7.6%, 34% protein, 22.3% chất béo,15.3% chất xơ, 23.8% dịch trích không có nitơ, 7% tro và 0.3% Ca (Samy 1980). Một nghiên cứu khác từ Ấn Độ cho thấy hạt có chứa từ 6-8% ẩm, 18-22% protein tổng, 19-22% chất béo, 5.4% tro, 39-42% chất xơ tổng, 119-128 mg Ca, 596-672 mg P, 4.0 mg Zn, 3.1 mg Cu, 393-396 mg Mg, 0.08-0.18 Cr, 0.36-0.51 mg riboflavin và 0.9 mg axit nicotinic (Rao 1996). Nghiên cứu của Hainida cùng cộng sự (2008) đã cho thấy hạt bụp giấm từ Malaixia thì có chứa 9.9% ẩm, 33.5% protein, 22.1% chất béo, 13% carbohydrate, 18.3% xơ tổng và 7.5% tro. Dầu trong hạt chứa nhiều axit béo không no và là nguồn cung cấp chất béo có lợi cho cho thể hơn so với chất béo từ động vật. Palmitic, oleic, linoleic acid là các axit béo chủ yếu trongdầu hạt bụp giấm chiếm tới 89.8% trong tổng số các axit béo của dầu và phần trăm của các axit béo không bão hòa đa (polyunsaturated fatty acids ) là khoảng 78.2% , gấp tới 3.7 lần các axit béo bão hòa (Atta B.M. và Imaizumi K.,2002). Ngoài ra còn có nhiều axit béo khác nhƣ myristic (2.1%), palmitic (35.2%), palmitoleic (2.0%), stearic (3.4%), oleic (34.0%), linoleic (14.4%), 13-expoxy-cis-9-octadeceonic(12, 13-epoxoliec) 4.5%, sterulic (2.9%) và malvalic (1.3%) (Ahmad MU và cộng sự 1979). Hạt bụp giấm chứa nhiều chất xơ hòa tan và ít chất xơ không hòa tan so với các hạt khác. Hàm lƣợng chất xơ hòa tan (SDF) trong hạt bụp giấm cao hơn so với cám gạo, luá mạch. Hainida E. và cộng sự (2008) đã phân tích đƣợc hàm lƣợng SDF trong bụp giấm là 4.84 g/100g trong khi đó SDF của cám gạo là 4.7 g/100g và SDF trong lúa mạch chỉ có 1.5 g/100g (Claye SS. và cộng sự 1996). Ngoài ra, Hạt bụp giấm chứa nhiều chất khoáng nhƣ canxi, magie, kali, natri, nhôm, mangan, clo trong đó Kali, magie, canxi chiếm phần lớn với nồng độ lần lƣợt là 1505 mg/g, 322.2 mg/g, 218.2 mg/g (Anhwange B.A 2006). Mới đây, Hainida K.I.E Kali và cộng sự (2008) cũng cho thấy hàm lƣợng cao của kali, magie và canxi trong hạt bụp giấm chƣa qua xử lý với các giá trị tƣơng ứng là 99.38, 26.36, 23.71 mg/100g. Trang 7
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN 1.1.5. Giá trị dinh dƣỡng và tính chất của protein trong hạt bụp giấm Giá trị dinh dưỡng Hàm lƣợng protein trong hạt bụp giấm thì cao hơn so với các hạt phổ biến nhƣ hạt chanh dây, hạt rau dền, đậu hà lan ( bảng 1.1). Tounkara F. và cộng sự (2013) đã chỉ ra rằng globulin là protein chính chiếm tới 31.18% protein tổng của hạt bụp giấm, sau đó là albumin (16.47%), glutelin (10.20%) and prolamin (5.57%). El-Adawy TA.và Khalil A.H. (1994) cũng nhận thấy globulin là chủ yếu trong hạt bụp giấm. Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong các loại hạt( Ismail A.,2008) Loại hạt Thành phần hóa học Ẩm Protein Chất xơ Carbohydrat Chất Tài liệu (%) (g) tổng (g) béo (g) tham khảo Hạt bụp giấm 9.9 33.5 18.3 13.0 22.1 Hainida (Hibiscus cùng cộng sabdariffa) sự 2008 Hạt rau dền 11.3 14.5 Không 63.8 7.5 Elias 1977 (Amaranthus xác định spp) Hạt thì là đen 4.6 20.9 7.9 31.9 38.2 Salleh 1992 (Nigella sativa L.) Đậu Hà Lan 0.3 20.8 25.1 4.7 0.4 Black và (Pisum cộng sự sativum) 1998 Achyrantes 9.0 22.0 Không 53.0 11.5 Marcon và bidentata xác định cộng sự 2003 Acacia colei 8.0 23.4 39.9 12.4 Không Adewusi và xác định cộng sự Trang 8
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN 2003 Simmondsia 4.3 14.9 Không Không xác 53.2 Cappillino chinensis xác định định và cộng sự 2003 Hạt chanh dây 6.6 8.3 64.8 24.5 Chau và (Passiflora Hùng, 2004 edulis) Bảng 1.2. Thành phần amino acid của các loại protein ở hạt bụp giấm (g/100g protein)(Tounkara F. và cộng sự, 2013) Amino acid Protein Globulin Albumin Glutelin Prolamin isolates Các amino acid thiết yếu Lysine 4.91 ± 0.04 4.53 ± 0.04 6.20 ± 0.05 4.07 ± 0.03 5.19 ± 0.01 Histidine 2.41 ± 0.02 2.49 ± 0.01 2.30 ± 0.03 2.38 ± 0.02 2.38 ± 0.04 Leucine 7.88 ± 0.02 8.06 ± 0.01 7.28 ± 0.01 8.11 ± 0.01 9.06 ± 0.01 Isoleucine 4.19 ± 0.01 4.36 ± 0.03 4.13 ± 0.01 4.33 ± 0.01 5.12 ± 0.02 Phenylalanine 5.25 ± 0.02 5.52 ± 0.01 4.81±0.01 5.04 ± 0.05 5.66 ± 0.05 Phe+Tyr 8.18 ± 0.01 7.66 ± 0.01 8.17±0.03 8.28 ± 0.09 9.32 ± 0.01 Methionine 2.40 ± 0.02 2.04 ± 0.01 2.15±0.05 2.34 ± 0.02 0.70 ± 0.03 Met+Cys 3.54 ± 0.01 2.88 ± 0.04 3.25±0.02 3.57 ± 0.01 1.90 ± 0.01 Valine 5.56± 0.01 5.06± 0.02 6.36± 0.01 5.69± 0.02 7.35± 0.04 Threonine 3.53± 0.04 3.85± 0.01 3.80± 0.06 4.62± 0.01 5.69± 0.03 Trytophan 0.07± 0.01 0.09± 0.01 0.07± 0.01 0.08± 0.01 0.07± 0.01 Các amino acid không thiết yếu Glycine 3.61± 0.04 4.24± 0.02 4.32± 0.02 4.87± 0.01 5.13± 0.03 Cysteine (Cys-S) 1.14± 0.03 0.84± 0.04 1.10± 0.05 1.23± 0.03 1.20± 0.06 Aspatic acid 10.0± 20.01 9.79± 0.01 9.68± 0.02 10.25± 0.1 9.19± 0.01 Glutamic acid 21.1± 00.04 20.61± 0.02 21.0± 0 20.09± 0.09 14.48± 0.06 Serine 4.75± 0.02 4.66± 0.05 4.41± 0.02 5.07± 0.02 5.00± 0.02 Arginine 11.350.03 12.3± 10.01 9.5± 30.01 9.64± 0.05 8.30± 0.02 Trang 9
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN Alanine 4.76± 0.01 4.28± 0.02 4.50± 0.02 5.14± 0.01 6.82± 0.02 Tyrosine 2.93± 0.03 2.17± 0.01 3.36± 0.02 3.24± 0.01 3.66± 0.05 Proline 4.14± 0.04 5.10±0.03 5.00± 0.01 3.82± 0.04 5.02± 0.02 Không chỉ vậy, protein trong hạt bụp giấm còn chứa hàm lƣợng phong phú các axit amin thiết yếu và không thiết yếu ( bảng 1.2 ). Tounkara F. và cộng sự (2013) cho thấy thành phần axit amin của các protein fraction (albumin, globulin, glutelin, prolamin) và protein isolate thì tƣơng tự nhau (bảng). Trong đó, arginine, aspatic và axit glutamic là các amino acid chiếm ƣu thế trongnăm loại protein trên. Hàm lƣợng lysine của hạt cao hơn những loại ngũ cốc thông thƣờng nhƣ cao lƣơng, lúa mì, bắp và gạo nhƣng lại thấp hơn những loại đậu nhƣ đậu gà, đậu săng (Rao P.U., 1996). Những nghiên cứu trƣớc cho thấy lysine, leucine, phenylalanine, và axit glutamic thì có nhiều trong protein của hạt bụp giấm (Al Wandawi H. và cộng sự, 1984; Rao 1996; Hainida K.I.E. và cộng sự, 2008).Methionine và cysteine là các amino acid giới hạn có trong hạt (Rao 1996; Hainida K.I.E. và cộng sự, 2008). Protein là một trong những chất cần thiết cho sự phát triển của con ngƣời. Chất lƣợng và số lƣợng protein trong thực phẩm thì rất quan trọng. Chất lƣợng protein thì đƣợc thể hiện ở các chỉ số sau E/T (tỉ lệ amino acid thiết yếu/tổng số các amino acid của protein), AAS (amino acid trong 1 g protein mẫu/mg amino acid trong 1 g protein tiêu chuẩn) x 100 và tỉ số hiệu quả protein PER dựa trên thành phần amino acid của protein. Tounkara F. và cộng sự (2013) chỉ ra chỉ số E/T protein isolate (36.2%) của hạt bụp giấm thì phù hợp với tiêu chuẩn của FAO/WHO/UNU (ít nhất là 36%) và PER >2 cho thấy protein isolate có chất lƣợng cao. Giá trị PER của protein isolate (2.8) thì cao hơn so với casein tiêu chuẩn (2.5) (Friedman M. , 1996), đậu bắp (2.17) và protein isolate đậu nành (Bryant L.A.et al., 1988). Hainida K. I E. và cộng sự (2008) đã phân tích thành phần dinh dƣỡng của hạt đƣợc phơi khô dƣới ánh nắng mặt (DRS) và hạt đƣợc nấu ở 1000C trong rpm 30 phút rồi sau đó đƣợc phơi dƣới ánh nắng mặt trời (BRS) so với hạt thô đƣợc đông khô (RRS). Các nhà nghiên cứu đã cho thấy có sự ảnh hƣởng của phƣơng pháp xử lý đến thành phần dinh dƣỡng của hạt. Tuy nhiên, hạt thô (RRS) và các hạt đƣợc xử lý (DRS, BRS) vẫn có lợi ích dinh dƣỡng rất lớn bởi hàm lƣợng protein, lipid, chất xơ, các amino acid thiết yếu vẫn ở mức cao. RRS có thành phần protein 35.35%, lipid 27.22 % , chất xơ 25.48% trong khi Trang 10
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN DRS có protein 33.45%, lipid 22.13%, chất xơ 18.26% và BRS có protein 30.6%, lipid 29.58%, chất xơ 19.15%. Các amino acid chiếm hàm lƣợng lớn trong các hạt là lysine, leucin, lysine, phenylalanine, Vaine, Phenyalanine + tyrosine. Tính chất của protein trong hạt bụp giấm Protein là thành phần quan trọng trong ngành công nghiệp không chỉ bởi giá trị dinh dƣỡng của nó mà còn do các đặc tính chức năng của nó. Những đặc tính này đƣợc thể hiện ở các tƣơng tác hóa lý với các thành phần trong cấu trúc của thực phẩm.Phần lớn các tính chất đƣợc ứng dụng nhiều là tính tạo bọt và nhũ hóa.Có các công trình nghiên cứu đã cho thấy protein từ hạt bụp giấm là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho việc tạo cấu trúc của thực phẩm (Abu-Tarboush H.M. và cộng sự 1997; Tounkara F. Và cộng sự, 2013). Abu- Tarboush, Hamza M. và cộng sự(1997) đã cho thấy hoạt tính nhũ hóa cao của các sản phẩm từ hạt bụp giấm với protein iso late (56.83 %) thì tƣơng tự nhƣ protein isolate của hạt cải dầu của Trung Quốc (Xu L. and Diosady L., 1994) trong khi đó nó thì cao hơn protein isolate đậu nành và thấp hơn protein isolate đậu gà (Paredes-López O. et al 1991), protein concentrate (54.83%) và bột hạt bụp giấm tách béo (51.97 %). Abu-Tarboush, Hamza M. và cộng sự (1997) còn chỉ ra khả năng hấp thụ dầu của protein isolate (2.77 ml/g) cao hơn protein concentrate (1.93 ml/g) và bột hạt bụp giấm tách béo (2.06 mL/g) và khả năng giữ nƣớc của protein isolate (2.47 ml/g) thì cao hơn so với hai thành phần còn lại. Tounkara F. Và cộng sự (2013) đã cho thấy khả năng giữ nƣớc (WHC), khả năng giữ dầu (WHO) và khả năng nhũ hóa của các protein isolate và protein fraction ở bụp giấm. Nghiên cứu đã chỉ ra Glutelin có khả năng giữ nƣớc (WHC) cao nhất 3.92 mL/g, sau đó tới globulin 2.21 mL/g, RSPI 2 ml/g, prolamin 0.86 ml/g và albumin 0.74 ml/g với sự khác nhau không đáng kể giữa chỉ số WHC của albumin và và WHC của prolamin. Khả năng giữ dầu của albumin và glutelin là cao nhất với các giá trị OHC là 7.23 và 6.93 ml/g và không có sự khác biệt đáng kể giữa 2 giá trị này (p>0.05). Gía trị OHC của RSPI, globulin và prolamin lần lƣợt là 5.75, 4.86, 3.23 ml/g. Khả năng nhũ hóa của các protein ở bụp giấm thì cao với khả năng nhũ hóa nhất là của glutelin (95.3 mL/g),sau đó đến protein isolate (75.33), albumin (56.67 mL/g), globulin (50.67 mL/g), prolamin (18.0 mL/g). Khả năng tạo bọt cao (FC) cho glutelin 186%, sau đó là albumin 176%, RSPI 155% so với glolbun 146% và prolamin 140%.Khả năng ổn định bọt (FS) của RSPI thì cao hơn so với các Trang 11
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN protein fraction khác.FS từ 155 -135, 146 – 110, 176 – 147, 186 – 140, và 140 – 105 % đối với RSPI, globulin, albumin, glutelin và prolamin trong khoảng 60 phút. 1.2. Đặc điểm của phân tử globulin Khối lƣợng phân tử từ 100000 – 300000 Da, không tan hoặc tan rất ít trong nƣớc, không tan trong axit loãng, tan trong dung dịch loãng của muối trung hòa (NaCl, KCl, Na2SO4, K2SO4) thƣờng bị kết tủa ở nồng độ (NH4)2 bán bão hòa, có thể bị đông bởi nhiệt độ. Là nhóm protein hình cầu, có trong huyết thanh máu, lòng trắng trứng Ở thực vật, globulin có trong lá và đặc biệt là hạt các cây họ đậu, chiếm khoảng 60 – 80% protein tổng số các hạt cây này. Ở nhiều hạt hòa thảo, globulin chỉ chiếm khoảng 2 – 13% protein tổng số của hạt, chủ yếu tập trung ở tầng aloron của hạt. Là một nhóm protein trong huyết tƣơng máu, nồng độ của nó có thể đƣợc đo bởi hiện tƣợng điện chuyên để chẩn đoán những căn bệnh nghiêm trọng. Những dạng globulin quan trọng nhất là globulin miễn dịch – Immunoglobulin (Ig), những kháng thể của hệ thống miễn dịch. Chúng đƣợc chia làm 5 dạng dựa trên cấu trúc: IgA, IgD, IgE, IgG, IgM, IgD hay y- globulin là dạng phổ biến nhất, chiếm 70% tổng số globulin miễn dịch trong máu. Những dạng globulin khác liên quan đến việc vận chuyển các chất nhƣ lipid, hormone và các ion vô cơ. Hình 1.4. Hình ảnh điện di protein phân đoạn 1 của một số giống đậu xanh (trái) Hình 1.5. Cấu trúc tinh thể của globulin hạt bí đỏ (Wikipedia) (phải) Trang 12
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:TS.TRẦN THỊ NGỌC YÊN 1.3. Tính chất của nhũ tƣơng đƣợc tạo từ protein Nhũ tƣơng đƣợc định nghĩa là sự phân tán của hai hoặc nhiều chất lỏng không trộn lẫn vào nhau mà một trong số các chất lỏng đó thì phân tán trong các chất lỏng còn lại với kích thƣớc hạt nhỏ (0.1 - 100 μm) ( Dickinson E. và Stainsby G. ,1982; Dickinson E. , 1992; Friberg S.E. và Larsson K. , 1997 ). Điển hình trong công nghiệp thực phẩm, nhũ tƣơng là hỗn hợp dầu trong nƣớc (O/W) trong các sản phẩm nhƣ sữa, cream, salad dressing, mayonnaise và súp hoặc nƣớc trong dầu (W/O) trong các sản phẩm margarine và bơ.Nhũ tƣơng đƣợc hình thành bởi các chất nhũ hóa là nhờ các thành phần ƣa nƣớc và kị nƣớc của nó liên kết với bề mặt dầu – nƣớc hoặc nƣớc – dầu để giảm sức căng bề mặt (Bos M.A.và van Vliet T. , 2001). Chất nhũ hóa có thể là các phân tử có khối lƣợng nhỏ nhƣ monogyceride, polyglycerol, ester, lecithin của trứng hoặc là các phân tử lớn hơn nhƣ protein. Các chất nhũ hóa sẽ hình thành nên các lớp màng nhớt – đàn hồi xung quanh các giọt đƣợc phân tán để giữ cho nhũ tƣơng bền theo thời gian. Các protein đƣợc sử dụng chủ yếu trong công nghiệp thực phẩm là whey protein isolat (Hu M. và cộng sự, 2003; Ye A. và Singh H., 2006; casein ( Dalgleish D.G. , 1993; Hu M. và cộng sự. , 2003 ), ovalbumin (Mine Y. , và cộng sự , 1991; Nakamura S. , 1992), bovine serum albumin (Castelain C. và Genot C. , 1996; Kim H.J và cộn sự, 2003 ). Ngoài ra, tính chất nhũ hóa của các thành phần protein mới nhƣ protein từ các cây họ đậu (đậu răng ngựa, đậu lăng, đậu Hà Lan và đậu gà) (Karaca A.C. và cộng sự 2011a ) và các hạt có dầu nhƣ canola ( Aluko R.E. và McIntosh C. , 2001; Uruakpa F.O. và Arntfield S.D. , 2005 ) và hạt lanh ( Khalloufi S. và cộng sự, 2009; Wang B. và cộng sự, 2010 ) đã đƣợc đề cập đến trong các nghiên cứu. Tính chất nhũ hóa của protein đƣợc chú trọng bởi bản chất lƣỡng tính (có cả nhóm ƣa nƣớc và kị nƣớc) và khả năng hình thành màng. Không giống nhƣ các phân tử nhũ hóa có khối lƣợng nhỏ, protein cồng kềnh hơn và phân tán ở tốc độ chậm hơn nhiều ( McClements D.J. , 2005) . Khi đến bề mặt, protein biến tính để lộ ra các amino acid kị nƣớc bị giấu đi trong nội phân tử tới bề mặt ( hình 6A ).Các protein sẽ tổ chức lại sao cho các amino acid kị nƣớc trong pha dầu và các amino acid ƣa nƣớc trong pha nƣớc( hình 6B ). Tại bề mặt, màng nhớt – đàn hồi chắc chắn sẽ đƣợc tăng cƣờng bởi các protein để ổn định nhũ tƣơng theo thời gian (hình 6C). Trang 13
22. S K L 0 0 2 1 5 4