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

Lời cảm ơn
- Trang ii -
LỜI CẢM ƠN

ôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cô thuộc bộ môn Công nghệ thực
phẩm trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ đã tạo điều kiện học tập, tận tình giảng
dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt bốn năm học tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô quản lý phòng Thí nghiệm hóa sinh thuộc
trường Đại Học Bách Khoa đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ
án.
Tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Hiền và cô Nguyễn Thị Thu Hà đã
tận tình hướng dẫn, hỗ trợ và truyền đạt kiến thức giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Đồng thời, tôi xin chân thành cảm ơn đến tất cả người thân, bạn bè đã giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đồ án.
Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn, quá trình thực hiện đề tài còn gặp nhiều khó khăn
nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Tôi xin chân thành đón nhận những ý kiến, đóng góp của
các thầy cô và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. HCM, ngày 28 tháng 10 năm 2008
Hoàng Thị Thúy Nhuần
T
Danh mục các từ viết tắt & thuật ngữ sử dụng
- Trang x -
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT &
THUẬT NGỮ SỬ DỤNG
SPC : “soy protein concentrate” (protein trích ly từ đậu nành)
SPI : “soy protein isolate” (protein trích ly từ đậu nành)
PPI : “peanut protein isolate” (protein trích ly từ đậu phộng)
PPC : “peanut protein concentrate” (protein trích ly từ đậu phộng)
PI : “protein isolate” (protein trích ly)
PC : “protein concentrate” (protein trích ly)

WHC: “water holding capacity” (khả năng giữ nước)
OBC : “oil binding capacity” (khả năng liên kết với dầu)
EC : “emulsifying capacity” (khả năng tạo nhũ)
FC : “foaming capacity” (khả năng tạo bọt)
“supernatant”: phần nổi trên mặt.


Chương 1. Giới thiệu
- Trang 1 -
Chöông 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề [2], [5]
Ta biết rằng protein là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sinh vật.
Cùng với axit nucleic, protein giữ vai trò quyết định và là cơ sở của sự sống. Protein có
những đặc tính như: đa dạng về mặt cấu trúc, có khả năng ứng dụng lớn với những biến đổi
lý – hoá học, khả năng thích ứng với môi trường bên ngoài và khả năng tái lập trạng thái
ban đầu khi ngừng tác dụng. Protein có hoạt tính sinh học cao là thành phần cấu tạo các chất
hoạt động sinh học như enzyme, hoocmon, điều hoà, kháng thể, là thành phần cấu tạo các
mô.
Về mặt dinh dưỡng đối với người và động vật bậc cao, protein là một nguồn thực phẩm
quan trọng nhất, là một thành phần chính không thể thiếu trong khẩu phần thức ăn hàng
ngày. Trong cơ thể người protein tham gia xây dựng nên các tế bào, tổ chức các cơ quan,
thành phần chủ yếu của các enzyme các nội tiết tố, các kháng thể.
Trước đây nói đến nguồn protein, người ta thường nghĩ đến các loại thức ăn có nguồn
gốc từ động vật gọi là “thịt đỏ”. Thập niên gần đây, thế giới đặc biệt quan tâm tới nguồn
protein từ thực vật. Theo FAO, chỉ có 30% protein tiêu thụ trên toàn thế giới có nguồn gốc
từ động vật, còn lại 70% là từ thực vật, đã minh chứng cho xu thế sử dụng protein thực vật
trong thế giới hiện đại.
Sở dĩ, giờ đây người ta quan tâm tới nguồn protein từ thực vật và vi sinh vật là vì:
- Sự thiếu hụt protein do tăng dân số trên toàn cầu.
- Khoa học cũng đã chứng minh rằng nguyên nhân chính dẫn đến các bệnh về tim

mạch, huyết áp là do sử dụng nhiều protein động vật, vì trong đó có chứa hàm lượng
cholesterol cao.
- Những năm qua xuất hiện các bệnh lây từ động vật sang người như bệnh “bò điên”
(Bovine Spongiform encephalopathy); bệnh “cúm gia cầm”; bệnh “lở mồm long
móng” từ động vật móng guốc (lợn, dê, trâu, bò); bệnh ”heo tai xanh”.
- Protein từ thực vật và vi sinh vật có nhiều ưu điểm mà protein động vật không có
được như: là protein sạch chứa đầy đủ các axit amin không thay thế, giá thành rẻ và
không chứa cholesterol.
Chương 1. Giới thiệu
- Trang 2 -
Từ những thực tế đó, việc tìm kiếm một nguồn protein mới an toàn hơn cho sức khoẻ
như protein isolate/concentrate trích ly từ thực vật, đã và đang được tập trung nghiên cứu,
xem đây là nguồn protein thay thế lý tưởng cho protein động vật.
Protein isolate/concetrate là một dạng sản phẩm được trích li từ các nguồn nguyên liệu có
chứa protein, đặc biệt là từ các nguồn nguyên liệu phổ biến và an toàn như đậu nành, đậu
phộng, gạo, lúa mì, bắp,…
Công nghiệp sản xuất dầu đậu phộng tạo ra một lượng lớn bã đậu phộng đã trích ly dầu
rất giàu hàm lượng protein, giá thành rẻ, chứa 47 - 55 % protein chất lượng cao có đủ 10
amino acid thiết yếu. Vì vậy tăng cường sản xuất protein isolate/concentrate từ bột đậu
phộng đã loại chất béo, tận dụng nguồn protein từ phế liệu của ngành công nghiệp sản xuất
dầu đậu phộng nhằm cung cấp cho ngành công nghệ thực phẩm một nguồn protein mới.
Dạng bột protein này có thành phần và tính chất gần với trạng thái của protein tự nhiên
ban đầu, có giá trị kinh tế cao bởi protein này có thể thay thế protein của trứng, sữa, thịt,
cá… (protein từ đậu nành còn có giá trị dinh dưỡng tương đương với thịt, chứa đầy đủ các
axit amin với tỷ lệ hết sức cân đối hài hoà và có hệ số tiêu hoá cao).
Protein isolate/concetrate có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm.
Được ứng dụng đưa vào sản xuất các mặt hàng thực phẩm cao cấp như: sữa, pate, xúc xích,
chao, bột dinh dưỡng trẻ em, lương khô,… Năm 1965 người ta đã sản xuất ra sản phẩm thịt
chay từ bột protein đậu nành hay protein đậu phộng. Sản phẩm này có cấu trúc, hương vị
và hàm lượng dinh dưỡng tương đương với các sản phẩm thịt từ động vật.

Bột protein có thể được xem là một nguồn nguyên liệu phong phú cung cấp cho các mặt
hàng thực phẩm chay. Một mặt hàng trong thời gian hiện nay đang thu hút được sự chú ý
của rất nhiều người tiêu dùng về sự đa dạng, phong phú về chủng loại và đặc biệt là an toàn
cho sức khoẻ.
1.2. Nội dung của đề tài
Với đề tài đồ án tốt nghiệp: tìm hiểu quy trình sản xuất protein isolate/concentrate từ
đậu phộng, tôi muốn khái quát, giới thiệu một số phương pháp sản xuất ra sản phẩm protein
isolate/concentrate (PI/PC), các tính chất chức năng của protein đậu phộng sau khi trích ly
và bước đầu khảo sát quá trình trích ly protein từ đậu phộng.

 rotein isolate/concentrate
- Trang 3 -
Chöông 2. TNG QUAN V PROTEIN ISOLATE/CONCENTRATE
2.1. ng dng [32], [24]
2.1.1. Protein isolate/concentrate

 Protein isolate (PI) 
 Protein concentrate (PC) 
65% .


  
Protein isolate đậu nành (SPI): Theo specification of the Association of American Feed
Control Officials, Inc. (AAFCO) PI   
Soy protein isolate (SPI) là phân đoạn chủ yếu của protein đậu nành được chuẩn bị
từ đậu nành đã được tách vỏ bằng cách loại bỏ các thành phần phi protein và phải được
thu nhận ít nhất là 90% protein theo hàm lượng chất khô”.
 SPI (

 (%)

Protein

Tro


90
0.5
4.5
0.3
4,7

 VD: 



Protien concentrate đậu nành (SPC):          
              . Protein
 rotein isolate/concentrate
- Trang 4 -
     
  
Theo Association of American Feed Control Official, Inc  

“SPC được sản xuất từ các loại hạt đậu không bị hư hỏng, sạch sẽ và đã tách vỏ bằng
cách loại bỏ gần như toàn bộ dầu nước và các thành phần tan phi protein và phải chứa ít
nhất 70% protein trên hàm lượng chất khô
 




70% min.

8% max.

4.5% max.
Tro
7% max



1% max

15,000/g. max
Salmonella trong 200 g.

E. Coli trong 1 g

Whey protein concentrate (WPC)
30-80


.
Whey protein isolate (WPI)
90%, l
0.5  1%.
 rotein isolate/concentrate
- Trang 5 -
2.1.2. [32]
2.1.2.1. 
        

 
PI/PC 



  PI/PC    

PI/PC  
-
 



 P 
 

  [32]



-
-





















.

.

.
 rotein isolate/concentrate
- Trang 6 -




em


sinh


cookies, pastry, crackers,

snacks, pancakes, vv
   


 



 

 
.
   
  
.
WPC, WPI  
.
-

.
2.1.2.2. S
PI/PC ts
PI/PC. 

PI/PC.
 
.
 rotein isolate/concentrate
- Trang 7 -
2.1.2.3. 


  
PI/PC 

PI/PC 
. 
      12% trong
  10% tro
PI/PC 

.
2.1.2.4. 
 



 Th


 (%)
Soy protein concentrate
6.0 %
Sucrose
0.6 %

2.0 %

3.0 %
Mono--glycerides
0.1 %


0.05 %

88.25 %
 rotein isolate/concentrate
- Trang 8 -
 

65-70
0





acid.
.
2.1.2.5. 





.


2.1.2.6. 
PI/PC  



 

SPI 

SPI 

 rotein isolate/concentrate
- Trang 9 -
2.1.2.7. 




te.
2.2. 
2.2.1.  [2], [12]
Gi 

prote


            
protein - 18 --18 %, 
- 3%.

- 40% protein 
 12 % .
2.2.2. [1], [2], [6]
2.2.2.1. 
 

- 


- p


- khi 

 rotein isolate/concentrate
- Trang 10 -
- 

 

 


2.2.2.2. 

- 
- 




2.2.2.2.1. 






protein.
2.2.2.2.2. 



 
D,

 
k 
 rotein isolate/concentrate
- Trang 11 -







 
 
Dung m




 



               


 


o


o
 
o

vi 76 101
o

o
C.



 
 


 rotein isolate/concentrate
- Trang 12 -
 1250

 

1) 
2) 
3) 
4) 
5) 



Hình 2.1. Thiết bị ép dầu ND - 1250

55  60
0
 
, l 10 m
3
/h, h
 29 %, h
0,8   

2.3. [7], [8], [30]
2.3.1.  protein

 
  


2.3.1.1. 
 


 rotein isolate/concentrate
- Trang 13 -
2.3.1.1.1. 





0

2.3.1.1.2. 


Protein - COOH Protein - COO
-
+ H
+

Protein - NH
2
Protein - NH
3
+




(nh         - NH
2
   


pH.
 
p          

           



H
+


h ly 


ki
acid
acid

 rotein isolate/concentrate
- Trang 14 -
           

i
.
- 7,0, 
ca- 3,2, 
- 
           


                 
 
2.3.1.1.3. 
 
 



i



4
)
2
SO
4
, Na
2
SO
4
, MgSO
4


4
)
2
SO

4



0
C).

4
)
2
SO
4


 





4
)
2
SO
4
cho th

 
4
)

2
SO
4

2
12
272,01
)(.515,0
)(
S
SSv
gx




 rotein isolate/concentrate
- Trang 15 -
Trong 
1
, S
2

                
(NH
4
)
2
SO
4



4
)
2
SO
4


 
4
)
2
SO
4



1

2

2
12
1
).(100
S
SS
v
ml





2.3.1.2.  p
2.3.1.2.1. 


 


 
 




2.3.1.2.2. 
ung

,  

 rotein isolate/concentrate
- Trang 16 -
2.3.2. Tinh s
2.3.2.1. 


 
             ,




 

 

2.3.2.2.  
       



2.3.2.2.1. 










 rotein isolate/concentrate
- Trang 17 -


2,32
4
22

rn






-5
x R x N
2
.




 


 

2.3.2.2.2. 











 


                


 rotein isolate/concentrate
- Trang 18 -
  

h



Hình 2.2. Thẩm tích để loại mối (NH
4
)
2
SO
4
trong kết tủa protein



 

2
)SO
4


- 



2.3.2.2.3. 





dung


 .
 rotein isolate/concentrate
- Trang 19 -
 tate.


Hình 2.3. Kích thước mao quản và áp suất ứng với các kỹ thuật membrane
 Kỹ thuật vi lọc - MF (Microfiltration)



 

 Kỹ thuật lọc nano – NF (Nanofiltration)

 



 rotein isolate/concentrate
- Trang 20 -
 Kỹ thuật siêu lọc - UF (Ultrafiltration)

 
                 
10.000 Dalton.
 Kỹ thuật thẩm thấu ngược – RO (Reverse Osmosis)

                 

 

       




+
, Cl
-
ung
 



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

 rotein isolate/concentrate
- Trang 21 -
2.3.3. 
2.3.3.1. X [8]
2.3.3.1.1. 



 



400 ml NaOH 0,2 %,


-




 


 

 

: l
 rotein isolate/concentrate

- Trang 22 -
 
 




g 4


2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
HCl 0,1N
1 ml
2 ml
3 ml
4 ml
5 ml

10 ml
10 ml
10 ml
10 ml
10 ml

 
sau :

 








2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
2 ml
HCl 0,1N
1,6 ml
1,8 ml
2,0 ml
2,2 ml
2,4 ml

10 ml
10 ml
10 ml
10 ml
10 ml



 





 
 




 rotein isolate/concentrate
- Trang 23 -
 

0


0
, 75
0
, 90
0

 ete

2

ete
2.3.3.1.2. 


 
 :
 


 
 
                 
  NH
4
)
2
SO
4
          
NH
4
)
2
SO
4


 


NH
4
)
2

SO
4

NH
4
)
2
SO
4


2.3.3.1.3. 

2
 

0
C.
- 
2


2
S 0,1 %.