Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

LỜI CAM ĐOAN
Tôi: Cao Thị Nhâm xin cam đoan:
-

Đồ án tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu hoàn toàn thực tế trên cơ sở các
số liệu thực tế và được thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn.

-

Số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và chưa hề dược sử
dụng để bảo vệ một học vị nào.

-

Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn các nguồn tài liệu
trong báo cáo và danh mục tài liệu tham khảo.

-

Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trường, tôi xin hoàn toàn
chịu trách nhiệm.
TP Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 08 năm 2016
Sinh viên

Cao Thị Nhâm

i



1.Tính cấp thiết của đề tài. ............................................................................................. 1
2. Tình hình nghiên cứu. ................................................................................................ 1
3. Mục đích nghiên cứu. ................................................................................................. 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu. ................................................................................................ 2
5. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................ 2
6. Các kết quả đạt được của đề tài.................................................................................. 2
7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp. ..................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 5
1.1. Tổng quan về hạt bí đỏ. ........................................................................................... 5
1.1.1 Giới thiệu sơ lược về cây bí đỏ. ......................................................................... 5
1.1.2. Giới thiệu về hạt bí đỏ. ..................................................................................... 8
1.1.3. Thành phần hóa học trong hạt bí đỏ. .............................................................. 11
1.1.4 Giới thiệu về glutelin. ...................................................................................... 15
1.1.5 Một số nghiên cứu ứng dụng các sản phẩm từ hạt bí đỏ trong công nghệ thực
phẩm.......................................................................................................................... 16
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................. 18
2.1. Thời gian và địa điểm............................................................................................ 18
2.1.1. Thời gian ......................................................................................................... 18
2.1.2. Địa điểm.......................................................................................................... 18
2.2. Vật liệu .................................................................................................................. 18
i


Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

3.2.1. Nguyên liệu ..................................................................................................... 18
2.2.2. Hóa chất. ......................................................................................................... 19
2.2.3. Dụng cụ và thiết bị. ......................................................................................... 19
2.3. Phương pháp xác định thành phần sinh hóa của nguyên liệu. .............................. 21
2.3.1 Phương pháp xác định độ ẩm .......................................................................... 22

hiệu suất tách lipid. ...................................................................................................... 46
3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bột hạt bí đã tách béo: nước đến khả năng
hydate hóa. ................................................................................................................... 48
3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm bột hạt bí đã tách béo trong nước đến
khả năng hydate hóa. .................................................................................................... 51
3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng trích ly dịch trích glutelin thô.54
3.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dịch trích thô: HCl 2M đến khả năng tạo tủa
protein………………………………………………………………………………..55
3.8. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của số lần rửa tủa protein để thu nhận glutelin
concontrate tinh sạch. ................................................................................................... 57
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 59
4.1. Kết luận ................................................................................................................. 59
4.2. Kiến nghị ............................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 61
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 1

iii


Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

DANH MỤC VIẾT TẮT
ANOVA

Analysis of Variance

HSTB

Hiệu suất tách béo



v


Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Các giống bí đỏ.................................................................................................. 7
Hình 1.2: Cấu tạo hạt bí đỏ ............................................................................................... 8
Hình 1.3: Các loại hạt bí đỏ. ........................................................................................... 11
Hình 1.4 Cấu tạo Gluten. ................................................................................................ 15
Hình 2.2 Hạt bí đỏ chưa tách vỏ dùng trong đề tài.......................................................... 18
Hình 2.3 Nhân bí đỏ dùng trong đề tài. .......................................................................... 19
Hình 2.4 Máy ly tâm ....................................................................................................... 20
Hình 2.5 Tủ sấy ............................................................................................................... 20
Hình 2.6 Thiết bị nghiền mẫu ......................................................................................... 20
Hình 2.7 Máy chiết lipid Soxlet ...................................................................................... 20
Hình 2.8 Máy nung tro .................................................................................................... 21
Hình 2.9 Bộ cất đạm Kjendal .......................................................................................... 21
Hình 2.10 Thiết bị cân phân tích ..................................................................................... 21
Hình 2.11 Máy quang phổ kế UV ................................................................................... 21
Hình 3.1 Bột hạt bí đỏ đã tách béo ................................................................................. 42
Hình 3.2 Bột hạt bí tách béo sau khi lọc và sấy .............................................................. 43
Hình 3.3 Bột hạt bí đỏ ngâm khuấy trong dung môi hexan ........................................... 46
Hình 3.4 Bột hạt bí tách béo ngâm khuấy trong nước từ tỉ lệ (1:1) đến (1:5) ................. 49
Hình 3.5 Bột hạt bí tách béo ngâm trong nước từ tỉ lệ (1:6) đến (1:12)......................... 49
Hình 3.6 Mẫu khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bột hạt bí đã tách béo: nước đã pha loãng
đem phân tích................................................................................................................... 49
Hình 3.7 Bột hạt bí tách béo khuấy trong nước theo thời gian khác nhau. .................... 51
Hình 3.8 Mẫu khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm bột hạt bí đã tách béo trong nước

Sơ đồ 2.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu: dung môi .................................... 35
Sơ đồ 2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm khuấy nguyên liệu trong dung môi. ...... 36
Sơ đồ 2.5 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ bột hạt bí đã tách béo: nước đến khả năng hydate
hóa. ................................................................................................................................. 37
Sơ đồ 2.6 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khuấy bột bí đã tách béo trong nước đến
khả năng hydate hóa. ...................................................................................................... 38
Sơ đồ 2.7 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng trích ly dịch trích glutelin thô ..... 39
Sơ đồ 2.8 Khảo sát ảnh hưởng của Vdịch trích thô: VHCl 2M đến khả năng tạo tủa protein. .. 40

viii


Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Rác thải từ phế phẩm, phụ phẩm của các loại thực phẩm rắn, lỏng là một nguồn
gây ô nhiễm môi trường lớn và cũng là vấn đề khó giải quyết hiện nay. Tuy nhiên, một
trong những loại rác thải đó là các loại hạt thải ra từ quy trình chế biến rau quả có chứa
nhiều thành phần dinh dưỡng có giá trị nhưng lại không được tận dụng tối đa giá trị mà
chúng mang lại. Những năm gần đây đã có nhiều nghiên cứu xoay quanh vấn đề tận
dụng những loại hạt này để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị gia tăng. Theo đó, hạt bí
đỏ là một trong các đối tượng phụ phẩm được chú ý nghiên cứu về nhiều mặt.
Bí đỏ (Cucurbita sp.) là rau màu dễ trồng và được trồng khá phổ biến trên thế
giới. Theo thống kê của FAOSTAT năm 2012, tổng sản lượng bí đỏ của năm chiếm 2
% tổng sản lượng rau màu trên thế giới. Ở Việt Nam, năm 2010, các vùng chuyên canh
bí đỏ được hình thành [1] [2], dẫn đến có một nguồn nguyên liệu hạt bí đỏ rất sẵn có và
dồi dào.
Protein là thành phần dinh dưỡng quan trọng cần cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho con
người mà glutelin là nhóm protein chính có trong hạt bí đỏ. Trong hạt bí đỏ, protein

Đề tài thực hiện quy trình thí nghiệm dựa trên nguyên tắc thay đổi từng yếu tố
một và cố định các yếu tố còn lại nhằm xác định mức độ ảnh hưởng của điều kiện thí
nghiệm lên hiệu suất trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp.
Tất cả thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, ba lần lặp lại.
Số liệu thu được của các nghiệm thức được phân tích biến lượng đơn yếu tố
(One-Way ANOVA) để đánh giá sự khác biệt giữa chúng trên phần mềm Excel 2013
và phân nhóm xếp hạng bằng trắc nghiệm Duncan (ở mức P ≤ 0,05) trên phần mềm
The SAS System for Windows 9.0 (PGS. TS. Lê Quang Hưng.)
6. Các kết quả đạt được của đề tài.
Qua quá trình nghiên cứu có thể rút ra được nhiều kết luận có giá trị cho ngành
chế biến nông sản nói chung và ngành nghề xử lý hạt bí từ phế phẩm nông nghiệp nói
riêng. Đề tài đã xây dựng được 3 quy trình để trích ly glutelin từ hạt bí đỏ:

2


Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

1. Xây dựng được quy trình thu nhận bột bí đỏ đã tách béo bằng dung môi
hexan với các thông số kỹ thuật cơ bản sau: tỷ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:10,
thời gian trích ly dài khoảng 24 giờ.
2. Xây dựng được quy trình thu nhận dịch trích glutelin thô từ bột hạt bí đỏ đã
tách béo với các thông số kỹ thuật cơ bản sau: phối trộn bột bí đã tách béo với
nước cất theo tỉ lệ 1 nguyên liệu: 10 nước, thời gian khuấy 30 phút. Hỗn hợp
huyền phù của bột hạt bí đỏ chỉnh về pH 11 bằng dung dịch NaOH 2N, trích ly
bằng máy lắc tốc độ 150 vòng/phút ở 300 C, ly tâm 5000 vòng/phút thời gian 30
phút thu nhận dịch trích glutelin thô.
3. Xây dựng được quy trình thu nhận chế phẩm glutelin concentrate từ dịch
glutelin thô với các thông số kỹ thuật cơ bản sau: dịch glutelin được đem lọc
bằng giấy lọc, sau đó dịch trích glutelin thô được điều chỉnh về pI của glutelin

Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Tổng quan về hạt bí đỏ.

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về cây bí đỏ.
Bí đỏ hay còn gọi là bí ngô tên khoa học: Cucurbita pepo
Giới: Thực vật (Plantae)
Ngành: Hạt kín (Angiospermae)
Lớp: Hai lá mầm (Dicotyledone)
Họ: Bầu bí Cucurbitaceae
Chi: Cucurbita
Có năm loài bí đỏ quan trọng thuộc chi Cucurbita là C. pepo, C. moschata, C.
maxima, C. ficifolia, C. turbanniformis, trong đó C. pepo là phổ biến nhất. Bí đỏ đã
được trồng đầu tiên và lâu đời tại Bắc Mỹ, sau đó bắt đầu được trồng rộng rãi sang
nhiều vùng khác như Autria, Slovenia, Hungary… [4]. Bí đỏ là loại cây thân thảo được
trồng ở khắp nơi, tập trung từ vùng đồng bằng đến các cao nguyên có độ cao 1.500m,
thích nghi với đều kiện khí hậu ở vùng nhiệt đới. Bí đỏ là cây chịu úng kém nhưng khả
năng chịu hạn khá cao. Đây là loại cây được trồng để lấy quả, hoa và ngọn để làm rau
ăn.
Ở Việt Nam có một số giống bí đỏ được trồng phổ biến như:
- Giống bí Vàm Răng được trồng ở Kiên Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng, Thái
Nguyên.Trái tròn dẹt, có khía, nặng 3 - 5 kg, trái già màu vàng, vỏ hai da, cùi
dày, màu vàng tươi.
- Giống bí trái dài Buôn Mê Thuật trồng ở vùng miền Đông Nam Bộ và Tây
Nguyên. Trái dài bầu dục, dài, nặng, 1 - 2 kg, vỏ có màu vàng xanh vàng, trơn
láng hay sần sùi, cùi mỏng, màu vàng tươi đến vàng cam.
- Giống bí hạt đậu F1-979 do công ty liên doanh hạt giống Đông Tây lai tạo

Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g thịt bí đỏ [20]
Protid

0,3% Vitamin

B1

0,06

mg

Glucid

6,2% Vitamin

B2

0,03

mg

Vitamin

A

0,29

mg


0,001

mg

Vitamin

C

Vitamin PP

8

0,4 mg

Vitamin B9

0,025 mg

Năng lượng dinh dưỡng cho 100 g thịt bí đỏ là 1,2 g protein, 5,6 g glucid, 0,1 g
lipid. Bên cạnh đó, bí đỏ còn chứa các khoáng vi lượng như kali, photphor, canxi,
magie, lưu huỳnh, clo, sắt, đồng, kẽm, iot, bo. Thịt bí đỏ là nguồn cung cấp vitamin A,
đóng vai trò quan trọng cho thị giác, tăng trường xương và sự sinh sản, tham dự vào sự
tổng hợp protein, điều hòa hệ miễn dịch và góp phần dinh dưỡng, bảo vệ cho da. Đây
cũng là thực phẩm cung cấp 26 kcal, 0,5 g chất xơ, 92,6 g nước [11].
Trong bí đỏ còn có một chất cần thiết cho hoạt động của não bộ, đó là acid
glutamic, đóng vai trò quan trọng trong bồi dưỡng thần kinh, giúp các phản ứng chuyển
hóa ở các tế bào thần kinh và não. Vì thế, bí đỏ được coi là món ăn bổ não, trị suy
nhược thần kinh, trẻ em chậm phát triển về trí óc [11].


Ngoài ra, loại hạt này còn chứa nhiều phốt pho, magie, sắt, đồng và là nguồn cung cấp
vitamin K phong phú nên rất có lợi cho sức khỏe, đặc biệt là sức khỏe tim mạch [11].

8


Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

Magnesium: góp phần vào việc khoáng hóa xương, cấu trúc protein, gia tăng tác
động biến dưỡng của các enzym, việc co thắt cơ, sự dẫn truyền luồng thần kinh, tăng
sức khỏe cho răng và chức năng hệ miễn nhiễm.Acid linoleique (omega 6): một acid
béo cần thiết phải được cung cấp từ thực phẩm. Cơ thể cần acid béo này để giúp cho hệ
miễn nhiễm, hệ tuần hoàn và hệ nột tiết hoạt động tốt.
Đồng: cần thiết trong việc hấp thu và sử dụng sắt trong việc tạo lập hemoglobine.
Đồng thời tham dự vào hoạt động của các enzym góp phần tăng cường khả năng của cơ
thể chống lại các gốc tự do.
Phosphore: hữu ích cho việc khoáng hóa răng và xương, là thành phần của các tế
bào giữ phần quan trọng trong việc cấu tạo các chất thuộc hệ di truyền, là thành phần
của các phospholipid, dùng trong việc chuyển vận năng lượng và cấu tạo nên thăng
bằng acid - bazo của cơ thể. Hạt bí ngô giàu phosphore có thể góp phần làm giảm nguy
cơ sỏi thận.
Trong hạt bí đỏ có hàm lượng phytosterol cao, đây là một chất chống oxy hóa có
tác dụng loại bỏ các cholesterol xấu trong cơ thể.
Hợp chất L - tryptophan trong hạt bí đỏ chính là tác nhân giúp có giấc ngủ tốt và
giảm trầm cảm. Tryptophan được chuyển đổi thành serotonin và niacin. Serotonin cũng
rất hữu ích trong việc giúp ngủ ngon.
Với tính chất giàu kẽm, hạt bí đỏ dễ dàng được coi là một thực phẩm tự nhiên có
tác dụng chống lại bệnh loãng xương. Cơ thể thiếu kẽm chính là nguyên nhân khiến
cho xương không được chắc khỏe, tỉ lệ loãng xương cao. Trong một nghiên cứu gần
400 người đàn ông (45 - 92 tuổi) được công bố trên Tạp chí Dinh dưỡng lâm sàng Mỹ,


10


Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

(a)

(b)

(c)

Hình 1.3: Các loại hạt bí đỏ.
(a) Hạt của bí đỏ Cucurbita maxima; (b) Hạt của bí đỏ Cucurbita moschata;
(c) Hạt của bí đỏ Cucurbita pepo.
1.1.3. Thành phần hóa học trong hạt bí đỏ.
Trong hạt bí đỏ, hai thành phần chiếm tỉ lệ cao là protein và lipid. Hàm lượng
lipid trong hạt bí đỏ từ 31 - 41% [4], [5] phụ thuộc vào sự đa dạng di truyền, thành
phần acid béo của dầu hạt bí đỏ ảnh hưởng bởi điều kiện gieo trồng, điều kiện sinh
trưởng và mức độ chín. Hạt của giống Cucurbita pepo sub sp chứa hơn 80 % acid béo
không no (chủ yếu là các acid béo nhiều nối đôi) chủ yếu là linoleic, oleic, palmitic và
steraic chiếm 98,1 – 98,7 % trong tổng số acid béo.Với hàm lượng lipid cao, hạt bí đỏ
là đối tượng thích hợp để thu dầu béo trong công nghệ sản xuất dầu thực phẩm. Protein
trong hạt bí đỏ chiếm tỉ lệ khoảng 25 – 30 %, do đó hạt bí đỏ nguyên liệu tốt để thu
nhận các chế phẩm protein isolate và concentrate [4] [5]. Xơ trong hạt bí đỏ chiếm
khoảng 17 – 27 %, có thể được dung làm thực phẩm giàu xơ. Tỉ lệ thành phần hóa học
trong hạt bí đỏ dao động có thể do điều kiện trồng và giống bí đỏ khác nhau.

11


như chủng giống: kali, natri, photpho, magie, sắt, canxi…(Bảng 1.3). Với hàm lượng
các chất khoáng cao, hạt bí đỏ có thể được thêm vào các bữa ăn để bổ sung khoáng
hoặc thêm vào các nguyên liệu sản xuất thực phẩm bị thiếu một hoặc một vài thành
phần khoáng.
Bảng 1.3 Thành phần các chất khoáng trong hạt bí đỏ
Hàm lượng

Thành phần

(mg/100g chất khô)

Đồng

36,66 ± 4,93

Kẽm

25,19 ± 0.63

Sắt

15,37 ± 0,87

Mangan

3,42 ± 0,76

Magie

146,13 ± 9,91

Chất lượng của protein hạt bí đỏ được đánh giá thông qua số lượng và thành phần
các acid amin thiết yếu. Nhóm protein được trích ly bằng kiềm từ hạt bí đỏ có đầy đủ
các thành phần acid amin thiết yếu: lysine, isoleucine, valine… và chiếm tỉ lệ cao
(Bảng 1.4). Thành phần của các acid amin này gần tương đương với tiêu chuẩn về nhu
cầu protein cho bữa ăn của con người do FAO đưa ra. Bên cạnh đó, acid amin chiếm tỉ
lệ cao trong protein hạt bí đỏ là arginine và glutamine / glutamic acid [10]. Sự kết hợp
đặc biệt giữa arginine, glutamine và glycine tạo nên peptide Cucurmoschin ức chế
được sự tăng trưởng của nấm sợi Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum và
Mycosphaerella oxysporum và điều này mở ra khả năng sử dụng protein hạt bí đỏ như
một chất bảo quản mới.

13


Nghiên cứu quá trình trích ly glutelin từ hạt bí đỏ Cucurbita sp

Bảng 1.4: Thành phần amino acid trong protein hạt bí đỏ trích ly bằng kiềm
Amino acid

Hàm lượng (mg/100mg protein)

Cysteine

3,4 ± 0,1

Methionine

2,0 ± 0,0

Threonine


Phenylalanine

6,3 ± 0,3

Tyrosine

3,1 ± 0,1

Histidine

2,6 ± 0,1

Lysine

3,4 ± 0,0

Arginine

22,0 ± 0,3

Proline

4,0 ± 0,2

Glycine

6,1 ± 0,1

Theo nghiên cứu của El-Adawy và Taha (2001), các tính chất chức năng của chế

43,90 ± 1,92

Khả năng ổn định nhũ hóa (%)

41,70 ± 3,21

59,20 ± 3,55

Khả năng tạo bọt (% thể tích

12,75 ± 2,21

18,65 ± 2,10

8,40 ± 1,2

13,50 ± 1,30

Khả năng hấp thu nước
(gram nước/gram bột)
Khả năng hấp thu dầu (ml dầu/g
bột)

tăng)
Khả năng bền bọt trong 30 phút
( ml)
1.1.4 Giới thiệu về glutelin.

Hình 1.4 Cấu tạo Gluten.
Gluten là một hỗn hợp hai protein gồm gliadin và glutenin. Gliadin và glutenin