ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

PHẠM TỒN THỨC

TRÍCH LY PROTEIN TỪ HẠT BÍ ĐỎ (CUCURBITA SP.): ẢNH
HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN TÍNH CHẤT
CHỨC NĂNG CỦA CÁC CHẾ PHẨM PROTEIN

Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
Mã số: 60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2015


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa –ĐHQG –HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Nguyễn Tiến Thắng
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Phan Ngọc Hòa
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 23 tháng 7 năm 2015.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. TS. Hoàng Kim Anh
2. PGS.TS. Nguyễn Tiến Thắng
3. TS. Phan Ngọc Hòa
4. TS. Lê Phi Nga
5. TS. Trần Thị Ngọc Yên
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Phạm Toàn Thức

MSHV: 13113082

Ngày sinh: 27/04/1990

Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: Công Nghệ Thực phẩm


Mã số: 60540101

I. TÊN ĐỀ TÀI
TRÍCH LY PROTEIN TỪ HẠT BÍ ĐỎ (CUCURBITA SP.): ẢNH HƯỞNG
CỦA CÁC YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG
CỦA CÁC CHẾ PHẨM PROTEIN
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
- Xác định tỉ lệ các nhóm protein trong hạt bí đỏ (theo dung mơi hịa tan).

- Khảo sát tính chất chức năng của các chế phẩm protein từ hạt bí đỏ trong điều kiện
pH hoặc nồng độ muối, so sánh với tính chất chức năng của các chế phẩm protein
thương mại.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

10/02/2014

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ

20/07/2015

V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 7 năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
(Họ tên và chữ ký)


Luận văn thạc sĩ

i

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn, thầy đã định hƣớng và
tận tình giúp đỡ em về chun mơn trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Ngoài ra, em cũng xin bày tỏ lịng biết ơn đến q thầy cơ quản lý các phịng thí
nghiệm bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm, những ngƣời đã tạo điều kiện thuận lợi cho
em hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn bạn bè đã quan tâm, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong q
trình học tập tại trƣờng cũng nhƣ hồn thành luận văn tốt nghiệp này.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2015
Học viên thực hiện
Phạm Toàn Thức

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

ii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong thành phần protein hạt bí, glutelin chiếm tỷ lệ cao nhất (49.02%), tiếp
theo là globulin (20.44%), albumin (13.50%) và thấp nhất là prolamin (4.27%). Độ
hòa tan của albumin (9.29%) thấp nhất tại pH 3, trong khi đó độ hịa tan thấp nhất
của globulin (2.47%) và glutelin (0.72%) tại pH 4. Độ hòa tan của albumin
(91.32%) đạt giá trị cao nhất tại pH 10, trong khi độ hòa tan của globulin (34.06%)
và glutelin (76.02%) có giá trị cao nhất tại pH 2. Khi nồng độ muối tăng từ 0 đến
0.2 M, độ hòa tan của 3 chế phẩm protein từ hạt bí đỏ đều tăng. Tuy nhiên, sự gia
tăng độ hòa tan của globulin và glutelin là rất nhỏ, nếu tiếp tục gia tăng nồng độ
muối thì độ hịa tan của chúng đều khơng thay đổi đáng kể. Khả năng hấp thu dầu
của albumin là cao nhất (6.9 mL/g), trong khi đó glutelin có khả năng hấp thu dầu
thấp nhất (2.27 mL/g). Albumin và globulin đều có khả năng hấp thu dầu cao hơn
soy protein concentrate và protein lòng trắng trứng. Khả năng hấp thu nƣớc của
glutelin là cao nhất, tiếp theo là globulin, albumin. Khi pH thay đổi, khả năng hấp
thu nƣớc của cả 3 chế phẩm đều đạt giá trị thấp nhất tại pI và đạt giá trị cao nhất tại
pH 2, ngoại trừ albumin có khả năng hút nƣớc cao nhất tại pH 10. Khi nồng độ
muối tăng từ 0 đến 1 M, khả năng hấp thu nƣớc của glutelin và globulin gia tăng
nhẹ. Albumin có khả năng hấp thu nƣớc tăng khi nồng độ muối tăng từ 0 đến 0.2 M
và khả năng hấp thu nƣớc giảm khi tiếp tục tăng nồng độ muối. Khả năng tạo bọt
của albumin là tốt nhất. Khả năng tạo bọt của tất cả các chế phẩm protein từ hạt bí
đều đạt giá trị thấp nhất tại pI và cao nhất tại pH 10; ngƣợc lại, độ bền bọt của tất cả
các chế phẩm protein từ hạt bí đỏ đều đạt giá trị lớn nhất tại pI. Khả năng tạo bọt và
độ bền bọt của cả ba chế phẩm đều đạt giá trị cao nhất khi nồng độ muối là 0.2 M.
Khả năng tạo nhũ của cả 3 chế phẩm có giá trị thấp nhất tại pI; tại pH acid (pH 2, 3,
4) và pH kiềm (pH 9, 10), khả năng tạo nhũ của glutelin là lớn nhất, tiếp theo là
albmin và thấp nhất là globulin. Độ bền nhũ của tất cả các mẫu đạt giá trị lớn nhất
tại pH 10. Khả năng tạo gel của albumin và glutelin tốt hơn globulin. Các chế phẩm
protein đều có khả năng tạo gel tốt nhất tại pI và khả năng tạo gel thấp nhất tại pH
10. Nồng độ muối cải thiện đáng kể khả năng tạo gel của glutelin và globulin. Các


HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

iii

thành phần hóa học khác nhau, bề mặt kỵ nƣớc và hàm lƣợng nhóm -SH của các
chế phẩm protein có sự tƣơng quan khá chặt chẽ với các tính chất chức năng của
chúng (p<0.05).

HVTH: Phạm Tồn Thức


Luận văn thạc sĩ

iv

ABSTRACT
In this study, protein profile of pumpkin seed was analyzed. Glutelin was the
predominant protein fraction (49.02%) followed by globulin (20.44%), albumin
(13.50%) and prolamin (4.27%). The effects of pH or NaCl concentration on
functional properties of albumin, globulin and glutelin preparations from pumpkin
seed were also investigated. Albumin had minimum solubility (9.29%) at pH 3,
while the minimum solubility was observed at pH 4 for globulin (2.47%) and
glutelin (0.72%). For all preparations, maximum solubility was observed at pH 2,
excepted albumin (at pH 10). Increase in NaCl concentration from 0 to 0.2 M,
augmented the solubility of all preparations, while further increase in NaCl
concentration did not change their solubility. The highest Oil absorption capacity
(OAC) was observed for albumin (6.9 mL/g) while glutelin (2.27 mL/g) had the

least value. OAC of albumin and globulin was higher than that of egg white
albumin and soy protein concentrate. A pH-dependent on water absorption capacity
(WAC) study revealed that all protein samples had the lowest WAC at their pI
(isoelectric point) values and had the highest WAC at pH 2 apart from albumin
which had maximal WAC at pH 10. Increase in NaCl concentration from 0 to 1 M
slightly improved WAC of globulin and glutelin. Albumin showed the highest
foaming capacity (FC). FC of all protein preparations showed the minimum value at
their pI values and the maximum value at pH 10. Contrastly, foaming stability of all
the samples achieved maximal level at the pI values. All protein preparations
exhibited the lowest Emulsifying capacity (EC) at their pI values. At acid pH (pH 2,
3, 4) and alkaline pH (pH 9, 10), glutelin showed the highest EC followed by
albumin and globulin. The emulsifying stability of all samples had maximal level at
pH 10. The minimum concentration for gelation of albumin and glutelin was lower
than that of globulin, in other words, the gelation capacity of albumin and glutelin
was better than globulin. Increase in NaCl concentration, significantly improved the
gelation of glutelin and globulin. Chemical composition, surface hydrophobicity
and sulfhydryl group (-SH) contents of pumpkin seed protein fractions were
significantly correlated with their functional properties.
HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

v

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các
kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn này là trung thực và không sao
chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các

nguồn tài liệu đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng
theo yêu cầu.
Tác giả luận văn

Phạm Toàn Thức

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

vi

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................ ii
ABSTRACT .............................................................................................................. iv
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................v
MỤC LỤC ................................................................................................................. vi
DANG MỤC BẢNG ...................................................................................................x
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. xi
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ ......................................................................... xiii
CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU ..........................................................................................1
CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN ........................................................................................3
2.1 Hạt bí đỏ ................................................................................................................3
2.1.1 Protein ................................................................................................................3
2.1.2 Lipid ...................................................................................................................7
2.1.3 Carbohydrate ......................................................................................................8
2.1.4 Khoáng .............................................................................................................10
2.1.5 Các chất kháng dinh dƣỡng ..............................................................................10

2.2 Tính năng cơng nghệ của protein ........................................................................12
2.2.1 Khả năng hòa tan của protein ...........................................................................12
2.2.1.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hòa tan của protein ..................................13
2.2.1.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng hòa tan của protein .................14
2.2.2 Khả năng hấp thu dầu của protein ....................................................................14
2.2.3 Khả năng hấp thu nƣớc của protein .................................................................15
2.2.3.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp thu nƣớc của protein .........................16
2.2.3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng hấp thu nƣớc của protein .......16
2.2.4 Khả năng tạo bọt và độ bền hệ bọt của protein ................................................17
2.2.4.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng tạo bọt và độ bền bọt của protein ............18
2.2.4.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng tạo bọt và độ bền bọt của
protein........................................................................................................................18
2.2.5 Khả năng tạo nhũ và độ bền hệ nhũ tƣơng của protein ....................................19
HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

vii

2.2.5.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng tạo nhũ và độ bền hệ nhũ tƣơng của
protein........................................................................................................................19
2.2.5.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng tạo nhũ và độ bền hệ nhũ tƣơng
của protein .................................................................................................................20
2.2.6 Khả năng tạo gel của protein ............................................................................21
2.2.6.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng tạo gel của protein ...................................22
2.2.6.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng tạo gel của protein..................22
CHƢƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................24
3.1 Ngun liệu .........................................................................................................24
3.1.1 Thu nhận hạt bí đỏ............................................................................................24

3.1.2 Quy trình thu nhận bột hạt bí đỏ tách béo ........................................................24
3.2 Thiết bị sử dụng...................................................................................................26
3.3 Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................29
3.3.1 Khảo sát ngun liệu ........................................................................................29
3.3.2 Trích ly các nhóm protein từ hạt bí đỏ .............................................................31
3.3.2.1 Xác định tỷ lệ các nhóm protein từ hạt bí đỏ theo độ hịa tan ......................31
3.3.2.2 Xác định điểm đẳng điện của các nhóm protein hạt bí đỏ ............................34
3.3.2.3 Thu nhận các chế phẩm protein concentrate từ hạt bí đỏ và xác định thành
phần hóa lý cơ bản của chúng ...................................................................................34
3.3.3 Khảo sát tính chất chức năng của các chế phẩm protein hạt bí đỏ và so sánh
với các chế phẩm protein concentrate thông dụng ....................................................37
3.4 Phƣơng pháp phân tích ........................................................................................38
3.4.1 Xác định độ ẩm ................................................................................................38
3.4.2 Định lƣợng protein ...........................................................................................39
3.4.2.1 Định lƣợng protein tổng ................................................................................39
3.4.2.2 Định lƣợng protein hòa tan ...........................................................................39
3.4.3 Định lƣợng lipid ...............................................................................................40
3.4.4 Định lƣợng carbohydrate .................................................................................40
3.4.4.1 Xác định hàm lƣợng đƣờng tổng ..................................................................40
3.4.4.2 Xác định hàm lƣợng đƣờng khử ...................................................................40
3.4.4.3 Xác định hàm lƣợng cellulose và hemicellulose...........................................41
HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

viii

3.4.4.4 Xác định hàm lƣợng pectin ...........................................................................41
3.4.4.5 Xác định hàm lƣợng tinh bột.........................................................................41

3.4.5 Định lƣợng hàm lƣợng tro................................................................................42
3.4.6 Định lƣợng acid tổng........................................................................................42
3.4.7 Định lƣợng polyphenol tổng ............................................................................42
3.4.8 Định lƣợng nhóm -SH ......................................................................................42
3.4.9 Xác định bề mặt kỵ nƣớc .................................................................................43
3.4.10 Xác định khả năng hấp thu dầu và hấp thu nƣớc ...........................................44
3.4.11 Xác định khả năng hòa tan .............................................................................44
3.4.12 Xác định khả năng tạo gel ..............................................................................44
3.4.13 Xác định khả năng tạo bọt và độ bền bọt .......................................................45
3.4.14 Xác định khả năng tạo nhũ và độ bền nhũ .....................................................45
3.5 Phƣơng pháp xử lý thống kê ...............................................................................46
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN................................................................47
4.1 Xác định thành phần cơ bản của ngun liệu hạt bí đỏ ......................................47
4.2 Trích ly các nhóm protein hạt bí đỏ ....................................................................48
4.2.1 Xác định các nhóm protein có trong hạt bí đỏ .................................................48
4.2.2 Xác định điểm đẳng điện của dịch trích các nhóm protein hạt bí đỏ ...............49
4.3 Khảo sát sự ảnh hƣởng của các yếu tố cơng nghệ đến tính chất chức năng của
các chế phẩm protein hạt bí đỏ ..................................................................................51
4.3.1 Các thành phần hóa lý cơ bản của các chế phẩm protein hạt bí đỏ .................51
4.3.2 Khả năng hấp thu dầu của các chế phẩm protein .............................................54
4.3.3 Khả năng hòa tan của các chế phẩm protein ....................................................57
4.3.3.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hòa tan .....................................................57
4.3.3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng hòa tan ....................................59
4.3.4 Khả năng hấp thu nƣớc của các chế phẩm protein...........................................61
4.3.4.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp thu nƣớc của protein .........................61
4.3.4.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng hấp thu nƣớc của protein .......63
4.3.5 Khả năng tạo gel của các chế phẩm protein .....................................................65
4.3.5.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng tạo gel của các chế phẩm protein ............65
HVTH: Phạm Toàn Thức



Luận văn thạc sĩ

ix

4.3.5.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng tạo gel của các chế phẩm
protein........................................................................................................................67
4.3.6 Khả năng tạo bọt của các chế phẩm protein.....................................................69
4.3.6.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng tạo bọt của các chế phẩm protein ............69
4.3.6.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng tạo bọt của các chế phẩm
protein........................................................................................................................72
4.3.7 Khả năng tạo nhũ của các chế phẩm protein ....................................................75
4.3.7.1 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng tạo nhũ của các chế phẩm protein ...........75
4.3.7.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng tạo nhũ của các chế phẩm
protein........................................................................................................................79
4.3.8 Phân tích tƣơng quan giữa các thơng số hóa lý và tính chất chức năng của các
chế phẩm protein .......................................................................................................81
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................84
5.1 Kết luận ...............................................................................................................84
5.2 Kiến nghị .............................................................................................................85
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................86
PHỤ LỤC ..................................................................................................................94

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

x


DANG MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Hàm lƣợng protein trong một số loại hạt ................................................4
Bảng 2.2 Hàm lƣợng các acid amin hạt bí đỏ và hạt đậu nành (Zdunczyk và cộng
sự, 1999) .................................................................................................................5
Bảng 2.3 Lƣợng thức ăn tiêu thụ (DI), mức tăng trọng cơ thể (BWG) của chuột,
khả năng tiêu hóa thực (TD) và tỉ số hiệu quả của các nguồn protein (Zdunczyk
và cộng sự, 1999) ....................................................................................................6
Bảng 2.4 Giá trị dinh dƣỡng của casein, bột đậu nành và bột hạt bí đỏ (Zdunczyk
và cộng sự, 1999) ....................................................................................................6
Bảng 2.5 Thành phần acid béo của các loại dầu (Zambiazi và cộng sự, 2007);
(Gohari Ardabili và cộng sự, 2011) ........................................................................7
Bảng 2.6 Hàm lƣợng carbohydrate tổng, raffinose và stachyose trong các loại bột
(g/kg chất khô) (Mansour và cộng sự (1992) .........................................................9
Bảng 2.7 Hàm lƣợng một số ngun tố khống trong hạt bí đỏ (mg/100g hạt)
(Glew và cộng sự, 2006) .......................................................................................10
Bảng 2.8 Hàm lƣợng các hợp chất kháng dinh dƣỡng trong bột đậu nành và bột
hạt bí đỏ (Zdunczyk và cộng sự 1999) .................................................................11
Bảng 4.1 Thành phần hóa học cơ bản của nhân hạt bí đỏ và bột hạt bí đỏ tách béo
...............................................................................................................................48
Bảng 4.2 Tỷ lệ các nhóm protein trong hạt bí đỏ .................................................49
Bảng 4.3 Thành phần hóa lý cơ bản của các chế phẩm protein............................53
Bảng 4.4 Ảnh hƣởng của pH đến nồng độ protein cực tiểu (% w/v) cần cho quá
trình tạo gel ...........................................................................................................66
Bảng 4.5 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến nồng độ protein cực tiểu (%w/v) cần
cho quá trình tạo gel..............................................................................................68
Bảng 4.6 Hệ số tƣơng quan giữa các thơng số hóa lý và tính chất chức năng của
proteina ..................................................................................................................82

HVTH: Phạm Tồn Thức



Luận văn thạc sĩ

xi

DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1 Hạt bí đỏ ........................................................................................... 24
Hình 3.2 Quy trình thu nhận bột hạt bí đỏ tách béo ........................................ 25
Hình 3.3 Thiết bị lắc ........................................................................................ 27
Hình 3.4 Thiết bị sấy thăng hoa ...................................................................... 27
Hình 3.5 Thiết bị sấy đối lƣu ........................................................................... 27
Hình 3.6 Thiết bị ly tâm .................................................................................. 27
Hình 3.7 Thiết bị đồng hóa cơ ......................................................................... 27
Hình 3.8 Hệ thống vơ cơ hóa mẫu ................................................................... 27
Hình 3.9 Thiết bị trích ly ................................................................................. 28
Hình 3.10 Thiết bị quang phổ hấp thu ............................................................. 28
Hình 3.11 Cân phân tích .................................................................................. 28
Hình 3.12 Thiết bị nghiền búa ......................................................................... 28
Hình 3.13 Thiết bị quang phổ huỳnh quang .................................................... 28
Hình 3.14 Sơ đồ nội dung nghiên cứu ............................................................. 30
Hình 3.15 Quy trình trích ly các nhóm protein từ hạt bí đỏ ............................ 32
Hình 3.16 Quy trình thu nhận các chế phẩm protein concentrate ................... 36
Hình 4.1 Ngun liệu hạt bí đỏ ....................................................................... 47
Hình 4.2 Độ truyền suốt của dịch trích các nhóm protein hạt bí đỏ................ 50
Hình 4.3 Các chế phẩm protein ....................................................................... 52
Hình 4.4 Khả năng hấp thu dầu của các chế phẩm protein ............................. 55
Hình 4.5 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hòa tan của các chế phẩm protein57
Hình 4.6 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng hòa tan của các chế
phẩm protein .................................................................................................... 60


HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

xii

Hình 4.7 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp thu nƣớc của các chế phẩm
protein .............................................................................................................. 61
Hình 4.8 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng hấp thu nƣớc của các
chế phẩm protein ............................................................................................. 64
Hình 4.9 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng tạo bọt của các chế phẩm protein 69
Hình 4.10 Ảnh hƣởng của pH đến độ bền bọt của các chế phẩm protein ....... 72
Hình 4.11 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng tạo bọt của các chế
phẩm protein .................................................................................................... 73
Hình 4.12 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến độ bền bọt của các chế phẩm
protein .............................................................................................................. 75
Hình 4.13 Ảnh hƣởng của pH đến khả năng tạo nhũ của các chế phẩm protein
......................................................................................................................... 76
Hình 4.14 Ảnh hƣởng của pH đến độ bền nhũ của các chế phẩm protein ...... 78
Hình 4.15 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng tạo nhũ của các chế
phẩm protein .................................................................................................... 79
Hình 4.16 Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến độ bền nhũ của các chế phẩm
protein .............................................................................................................. 81

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ


xiii

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ
PER (protein efficiency ratio): tỷ số hiệu quả của protein.
PER đƣợc xác định bằng khối lƣợng tăng trọng của cơ thể (gram) trên gram
protein tiêu thụ.
TD (true protein digestibility): khả năng tiêu hóa thực của protein. TD cho
biết tỷ lệ phần trăm lƣợng nitơ tiêu thụ đƣợc cơ thể hấp thu. TD đƣợc xác định theo
cơng thức:

Trong đó: I là lƣợng nitơ tiêu thụ; FN là tổng lƣợng nitơ trong phân và Fk,N là
lƣợng nitơ nội sinh trong phân, Fk,N đƣợc xác định khi sử dụng chế độ ăn khơng
chứa protein.

HVTH: Phạm Tồn Thức


Luận văn thạc sĩ

1

CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU
Protein là một thành phần cơ bản của cơ thể ngƣời, chúng đóng vai trò hết
sức quan trọng trong thành phần thực phẩm. Tận dụng, khai thác protein từ nhiều
nguồn nguyên liệu khác nhau luôn là vấn đề đƣợc nhiều nhà nghiên cứu đặt ra. Gần
đây, việc khai thác protein từ các phụ phẩm của ngành công nghiệp thực phẩm đã
đƣợc chú ý nghiên cứu. Một trong các hƣớng đó là trích ly thu nhận protein từ các
loại hạt phụ phẩm trong quy trình chế biến rau quả nhƣ hạt dƣa hấu, hạt mƣớp đắng,
hạt bí, hạt xồi.
Hạt của các cây thuộc họ bầu bí là đối tƣợng đƣợc chú ý tới bởi chúng chứa

nhiều lipid và protein. Bí và dƣa là một nguồn thực phẩm quan trọng của con ngƣời
và động vật, đồng thời chứa một lƣợng hạt đáng kể. Theo Rezig và cộng sự (2011),
hạt bí đỏ có ba thành phần chính là lipid (31.6%), protein (33.9%) và carbohydrate
(21.9%). Nghiên cứu của Glew và cộng sự (2006) cho thấy protein trong hạt bí đỏ
có chứa nhiều acid amin khơng thay thế với chất lƣợng tƣơng tự nhƣ tiêu chuẩn của
FAO về protein trong khẩu phần ăn của con ngƣời. Nhƣ vậy ngoài việc tận dụng
phụ phẩm hạt bí đỏ để trích ly dầu béo, ta có thể tiếp tục sử dụng phần bã này để
trích ly protein. Nếu thu nhận đƣợc lƣợng protein này, ta có thể tạo ra sản phẩm mới
là chế phẩm protein với những ứng dụng mới cho ngành công nghệ thực phẩm,
đồng thời giảm thiểu đƣợc lƣợng phụ phẩm, tăng hiệu quả sử dụng hạt bí đỏ.
Để sử dụng hiệu quả các nguồn protein mới này, vấn đề đƣợc đặt ra là phải
hiểu rõ về thành phần, số lƣợng và tính chất chức năng của chúng. Đây là những
thông tin nền tảng cho việc sử dụng các chế phẩm protein trong chế biến thực phẩm.
Nhiều nghiên cứu về tính chất chức năng của các chế phẩm protein có xuất xứ từ
các phụ phẩm khác nhau đã đƣợc thực hiện và cho kết quả khả quan. Các nghiên
cứu về tính chất chức năng của chế phẩm protein isolate, globulin và albumin trích
ly từ hạt bạch quả (Deng và cộng sự, 2011), chế phẩm globulin từ hạt kiều mạch
(Choi và cộng sự, 2006), chế phẩm globulin và albumin từ hạt keo gai châu phi
(Lawal và cộng sự, 2005), chế phẩm protein isolate từ hạt đậu biển (Chavan và cộng

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

2

sự, 2001) mở ra triển vọng sử dụng những chế phẩm protein mới trong công nghiệp
thực phẩm.
Nhƣ đã đề cập ở trên, hạt bí đỏ là một nguồn phụ phẩm tiềm năng, có sản

lƣợng lớn, hàm lƣợng protein trong hạt cao và những nghiên cứu ban đầu cho thấy
có thể đáp ứng tốt về dinh dƣỡng, các chất ức chế dinh dƣỡng trong hạt đều thấp
hơn tiêu chuẩn quy định. Tuy nhiên các phân đoạn protein của hạt bí cũng nhƣ tính
chất chức năng của chúng thì chƣa đƣợc nghiên cứu kĩ, do đó chúng tơi thực hiện đề
tài “Trích ly protein từ hạt bí đỏ (Cucurbita sp.): Ảnh hƣởng của các yếu tố cơng
nghệ đến tính chất chức năng của các chế phẩm protein”.
Chúng tôi hy vọng kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp một phần dữ liệu làm cơ
sở cho việc triển khai ứng dụng vào thực tiễn nhằm chế biến phụ phẩm hạt bí đỏ rẻ
tiền thành các sản phẩm có giá trị gia tăng nhƣ chế phẩm protein.

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

3

CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN
2.1 Hạt bí đỏ
Bí đỏ thuộc họ Cucurbitaceae. Phần lớn các chi trong họ này đƣợc sử dụng
làm thực phẩm nhƣ Citrullus (dƣa hấu và dƣa dại), Cucumis (dƣa chuột, bí đao và
dƣa gang), Lagenaria (bầu, bí xanh), Sechium (su su) và Cucurbita (bí đỏ).
Cucurbita là chi có giá trị nhất về mặt kinh tế, bao gồm năm loài C.maxima, C.
pepo, C. moschata, C. ficifolia, và C.turbaniformis, trong đó C.pepo đƣợc trồng phổ
biến ở vùng nhiệt đới. Loài này rất đa dạng về đặc điểm của trái, sống lâu và ít bị hƣ
hỏng. Ở Việt Nam, bí đỏ đƣợc coi là cây trồng phụ nên chƣa có số liệu thống kê đầy
đủ về cả diện tích lẫn năng suất, vấn đề phát triển cây bí đỏ vẫn cịn nhỏ lẻ chƣa tập
trung, chủ yếu là do tự phát của ngƣời nơng dân.
Thành phần hóa học của hạt bí đỏ ở các vùng khác nhau trên thế giới đã
đƣợc công bố trong các nghiên cứu của Lazos và cộng sự (1987), Achu và cộng sự

(2005), Gohari Ardabili và cộng sự (2011) và Karanja và cộng sự (2013); các khảo
sát cho thấy hàm lƣợng protein trong hạt bí đỏ dao động từ 25.2 – 40.0%, lƣợng
lipid trong khoảng 37.8 – 44.0% và thành phần carbohydrate chiếm 7.0 – 31.7%.
Tất cả các nghiên cứu đều kết luận rằng hạt bí đỏ là một nguồn tiềm năng lớn về
dầu và protein.
2.1.1 Protein
Khi so sánh với protein từ nguyên liệu thực vật khác (Bảng 2.1), hàm lƣợng
protein trong hạt bí đỏ tƣơng đƣơng với hàm lƣợng protein đậu nành, đậu phộng,
hạt hoa hƣớng dƣơng, hạt khổ qua và cao hơn hẳn so với protein từ hạt bông, hạt
mè, hạt kiều mạch và gạo. Điều này cho thấy hạt bí đỏ là một nguồn dồi dào
protein, có thể đƣợc sử dụng để bổ sung vào các loại sản phẩm thực phẩm.
Protein hạt bí đỏ cũng có đầy đủ các acid amin thiết yếu với hàm lƣợng khá
cao, gần tƣơng đƣơng hoặc cao hơn protein đậu nành (Bảng 2.2). Trong đó, tổng
hàm lƣợng các acid amin chứa lƣu huỳnh và tyrosine cao hơn so với protein đậu
nành, tuy nhiên làm lƣợng lysine lại thấp hơn đáng kể. Mansour và cộng sự (1992)

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

4

cũng đánh giá protein hạt bí đỏ nghèo lysine nhƣng giàu tyrosine và nhóm acid
amin chứa lƣu huỳnh.
Bảng 2.1 Hàm lƣợng protein trong một số loại hạt
Nguồn protein thực vật

Hàm lƣợng protein (%) Tài liệu tham khảo


Hạt khổ qua

30.4

Đậu phộng

24.0–36.0

Horax và cộng sự, 2010
Jiang, 2010

Hạt điều

22.8

Ajayia và cộng sự, 2006

Hạt bông

21.9

Ajayia và cộng sự, 2006

Hạt mè

18.7

Ajayia và cộng sự, 2006

Hạt kiều mạch


10.7

Choi và Ma, 2006

Gạo

8.8

Ju và cộng sự, 2001

Hạt hoa hƣớng dƣơng

30.5

Sen và cộng sự, 2000

Đậu nành

38.0

Rosenthal và cộng sự,
1998

Bảng 2.3 cho thấy các kết quả của thử nghiệm in vivo trên loài chuột. Tác
giả đã sử dụng các chỉ tiêu sau: Lƣợng thức ăn tiêu thụ (DI, diet intake), sự tăng
trọng cơ thể (BWG, body weight gain), khả năng tiêu hóa thực (true digestibility –
TD) và tỷ số hiệu quả của protein (PER) để so sánh giá trị dinh dƣỡng của các loại
protein. So với bột đậu nành, protein hạt bí đỏ có khả năng tiêu hóa thực (TD)
tƣơng đƣơng, tuy nhiên giá trị dinh dƣỡng thấp hơn, nguyên nhân là do thiếu lysine

(PER 1.01 so với 1.50). Khi bột hạt bí đỏ đƣợc bổ sung lysine, khả năng tiêu hóa
thực và tỉ số hiệu quả của protein tăng lên và đạt giá trị tƣơng đƣơng với các giá trị
tƣơng ứng của bột đậu nành (85.9% và 83.5% cho TD; 1.43 và 1.50 cho PER). Các
chế độ ăn: bột hạt bí đỏ kết hợp với bột đậu nành và bột hạt bí đỏ kết hợp với casein
đều có PER, mức tăng trọng cơ thể và TD cao hơn so với chế độ ăn chỉ có bột hạt bí
đỏ hoặc bột đậu nành (nghiên cứu trên chuột). Kết quả này cho thấy bột hạt bí đỏ có
thể là một nguồn protein tốt trong thức ăn của động vật nếu đƣợc bổ sung với bột
đậu nành.
HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

5

Bảng 2.2 Hàm lƣợng các acid amin hạt bí đỏ và hạt đậu nành (Zdunczyk và cộng
sự, 1999)
Hàm lƣợng acid amin (g/16g N)

Acid amin

Hạt đậu nành

Hạt bí đỏ

ILE

4.53

3.83


LEU

7.66

7.49

LYS

6.22

3.21

CYS

1.46

1.43

MET

1.66

2.26

 S-AA*

3.12

3.69


PHE

5.17

5.23

TYR

3.80

4.18

 A-AA**

8.97

9.41

TKP

1.38

1.54

THR

4.19

3.00


HIS

2.78

2.51

VAL

5.23

4.72

 AAA***

44.08

39.10

*S-AA = Tổng số acid amin chứa S
**A-AA = Tổng số acid amin thơm
***EAA = Tổng số acid amin thiết yếu

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

6


Bảng 2.3 Lƣợng thức ăn tiêu thụ (DI), mức tăng trọng cơ thể (BWG) của chuột, khả
năng tiêu hóa thực (TD) và tỉ số hiệu quả của các nguồn protein (Zdunczyk và cộng
sự, 1999)
Nguồn protein

DI*

BWG*

TD**

PER*

Casein

259.7Aa±48.9

77.1Aa±14.0

94.6A±1.0

2.77A±0.36

Bột bí

202.6Bb±17.6

20.7Dd±3.5

83.1Dd±2.2


1.01D±0.10

Bột đậu nành

237.1ABa±24.4

38.2CDc±7.5

83.5CDd±1.7

1.50C±0.19

Bột bí + lysine

211.9Bab±27.5

31.2CDcd±5.7

85.9Cc±2.9

1.43C±0.26

Bột bí + bột đậu nành

263.2Aa±31.1

55.0BCc±13.6

84.6CDcd±1.3


1.98B±0.29

Bột bí + casein

253.8Aa±28.9

59.6ABb±13.8

89.1B±1.8

2.16B±0.27

(Trong cùng một cột, các giá trị có cùng ký hiệu thì khơng có sự khác biệt: A,B với p<0.01;
a,b

với p<0.05).

* Giá trị trung bình của 8 mẫu quan sát sau 3 tuần nghiên cứu
** Giá trị đƣợc xác định sau 5 ngày nghiên cứu

Bảng 2.4 Giá trị dinh dƣỡng của casein, bột đậu nành và bột hạt bí đỏ (Zdunczyk và
cộng sự, 1999)
Casein

Bột đậu nành

Bột hạt bí đỏ

Năng lƣợng trao đổi chất (MJ/kg)


17.6

16.4

17.8

Protein thơ tiêu hóa đƣợc (g/kg)

892.0

396.0

496.9

EAAI*

90.2

78.6

70.4

CS**

58.4

48.8

45.9


Acid amin hạn chế thứ nhất**

MET + CYS MET + CYS

LYS

Acid amin hạn chế thứ hai***

ILE (70.4)

ILE (49.7)

ILE (58.8)

* Chỉ số acid amin thiết yếu theo Oser
** Chỉ số hoá học (Chemical score) theo Block và Mitchell (acid amin hạn chế thứ nhất)
*** So với protein trứng (%)

Các dữ liệu trong Bảng 2.4 cho thấy bột hạt bí đỏ có năng lƣợng chuyển hoá
tƣơng đƣơng casein và cao hơn bột đậu nành. Tuy nhiên giá trị AAI* của bột hạt
bí đỏ lại thấp hơn, tức là protein trong bột hạt bí đỏ có giá trị sinh học thấp hơn so
HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

7

với protein đậu nành. Nguyên nhân là do hàm lƣợng lysine và isoleucine thấp, làm

hạn chế giá trị sinh học của protein hạt bí đỏ. So với protein tiêu chuẩn (protein
trứng), hàm lƣợng lysine và isoleucine trong protein của bột hạt bí đỏ chỉ chiếm
45.9% và 49.7%, sự thiếu hụt các acid amin không thay thế của protein bột đậu
nành ít hơn bột hạt bí đỏ: methionine +cystine 48.8% và isoleucine 58.8%. Kết quả
của các thí nghiệm cho thấy khi đƣợc bổ sung lysine, khả năng tiêu hóa thực và tỉ số
hiệu quả của protein trong bột hạt bí có thể so sánh với bột đậu nành.
2.1.2 Lipid
Hàm lƣợng dầu trong hạt bí khoảng 37–53%, tƣơng đƣơng với dầu nho (4048%) và cao hơn so với lƣợng dầu trong hạt bông (22-24%), cây rum (30-35%), đậu
nành (18-22%) và ô liu (12-50%) (Gohari Ardabili và cộng sự, 2011). Với hàm
lƣợng dầu cao nhƣ vậy, hạt bí thực sự là một nguồn dầu thực vật tiềm năng sử dụng
trong công nghiệp.
Bảng 2.5 Thành phần acid béo của các loại dầu (Zambiazi và cộng sự, 2007);
(Gohari Ardabili và cộng sự, 2011)
C16:0

C18:0

C18:1

C18:2

C18:3

C20:1

SFA

Dầu bí đỏ

10.80


8.67

38.42

39.84

0.68

1.14

19.35

40.14

40.51

Dầu bắp

10.47

2.02

24.23

60.38

0.99

0.28


13.87

24.76

61.37

Dầu hạt cải

3.75

1.87

62.41

20.12

8.37

1.54

6.98

64.42

28.60

5.70

4.79


15.26

71.17

0.45

0.22

12.36

15.93

71.71

Dầu nành

9.90

0.10

21.35

56.20

7.15

0.22

15.10


21.73

63.17

Dầu olive

10.84

3.59

75.55

7.01

0.66

0.32

15.28

77.00

7.72

Dầu phộng

9.40

2.65


48.71

31.06

1.43

1.43

18.38

50.33

31.29

Dầu hƣớng
dƣơng

MUFA PUFA

C16:0 = acid palmitic, C18:0 = acid stearic, C18:1 = acid oleic, C18:2 = acid linoleic,
C18:3 = acid linolenic
SFA = tổng acid béo bão hịa
MUFA = tổng acid béo khơng bão hồ đơn
PUFA = tổng acid béo khơng bão hồ đa

HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ


8

Bảng 2.5 cho thấy hàm lƣợng acid béo bão hòa (SFA) của dầu bắp, dầu
hƣớng dƣơng, dầu nành và dầu olive nằm trong khoảng 12– 15%, còn dầu hạt bí đỏ
và dầu đậu phộng có lƣợng acid béo bão hoà cao hơn, từ 18– 25%. Hàm lƣợng acid
béo khơng bão hồ của dầu hạt bí đỏ hơi thấp hơn các loại dầu khác nhƣng tỉ lệ acid
béo khơng bão hồ đơn (MUFA) và acid béo khơng bão hồ đa (PUFA) trong hạt bí
đỏ tƣơng đƣơng nhau.
Trong chế độ ăn, việc tiêu thụ quá nhiều SFA có liên quan đến sự gia tăng
hàm lƣợng cholesterol trong máu và bệnh béo phì. Xu hƣớng tiêu thụ MUFA và
PUFA ngày càng tăng, do MUFA có thể làm giảm nồng độ LDL (Low density
lipoprotein cholesterol) và triacylglicerol trong máu; PUFA có thể làm giảm lƣợng
cholesterol tổng, có hiệu quả trong việc phịng chống các bệnh tim mạch. Tuy nhiên
PUFA ít ổn định, dễ bị oxi hóa và dễ ơi hơn MUFA. Dầu hạt bí đỏ có hàm lƣợng
PUFA ít hơn nên sẽ ít bị oxi hố hơn so với dầu bắp, dầu hƣớng dƣơng và dầu đậu
nành. Đồng thời do tổng acid béo khơng bão hồ cao tƣơng đƣơng với các loại dầu
trên, dầu hạt bí đỏ cũng là một nguồn dinh dƣỡng tốt, có thể sử dụng trong bữa ăn
hằng ngày.
2.1.3 Carbohydrate
Carbohydrate chiếm khoảng 25.2% hàm lƣợng chất khô của hạt bí (Gohari
Ardabili và cộng sự, 2011) bao gồm đƣờng, tinh bột, cellulose, hemicellulose,
pectin. Theo kết quả khảo sát của Peričin và cộng sự (2006), thành phần các
carbohydrate trong hạt bí đỏ đã loại vỏ bao gồm 0.3% đƣờng khử và 9.8% các loại
carbohydrate khác bao gồm thành phần chính là cellulose (5.0%), hemicelluloses
(4.8%) và pectin (2.7%).
Về mặt dinh dƣỡng, theo nghiên cứu của Mansour và cộng sự (1992), hàm
lƣợng carbohydrate tổng trong bột hạt bí đỏ thấp và các hợp chất gây chứng đầy hơi
(raffinose và stachyose) có hàm lƣợng thấp hơn so với bột từ các loại hạt thu dầu
khác nhƣ đậu nành và đậu phộng (Bảng 2.6).


HVTH: Phạm Toàn Thức


Luận văn thạc sĩ

9

Về mặt cơng nghệ, để q trình trích ly các chất trong hạt bí có thể diễn ra dễ
dàng, cần phải phá vỡ thành tế bào do các nhóm cellulose, hemicellulose, pectin và
lignin tạo nên. Trong đó cellulose là đại diện cho thành phần polysaccharide chính
của thành tế bào thực vật. Đây là các polymer mạch thẳng chứa các liên kết β-1,4D-glucoside sắp xếp có trật tự.
Bảng 2.6 Hàm lƣợng carbohydrate tổng, raffinose và stachyose trong các loại bột
(g/kg chất khô) (Mansour và cộng sự (1992)
Bột

Carbohydrate tổng

Raffinose

Stachyose

Bột hạt bí đỏ tách béo

91.3

4.1

8.1


Bột đậu nành tách béo

380.0

41.0

46.0

Bột đậu phộng tách béo

293.0

29.0

11.0

Hemicellulose là polysaccharide nhiều thứ hai trong thành tế bào thực vật, có
thành phần chính là D-glucose, D-galactose, D-mannose, D-xylose và L-arabinose
với liên kết glycoside. Chiếm tỉ lệ cao trong nhóm hemicellulose là xylan,
glucomanan và xyloglucan.
Một thành phần khác có trong thành tế bào thực vật là lignin. Lignin là
polymer phenolic của thành tế bào. Lignin là phức hợp polymer mạch nhánh khơng
hịa tan của các đơn vị phenylpropane đƣợc liên kết với nhau bởi liên kết ether và
C-C, từ đó hình thành nên mạng lƣới liên kết ngang trong thành tế bào. Trong tự
nhiên, lignin đóng vai trò chất liên kết trong thành tế bào thực vật, liên kết chặt chẽ
với mạng cellulose và hemicellulose tạo nên độ cứng chắc của thành tế bào.
Đóng vai trị nhƣ một chất kết dính các thành phần trong vách tế bào là
pectin. Đây là một polysaccharide phức tạp bao gồm các đơn vị acid galacturonic
đƣợc liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4 glycoside, trong đó một số gốc – COOH
đƣợc methoxyl hóa – CH3O.


HVTH: Phạm Tồn Thức