Nghiên cứu chiết tách protein từ bã đậu phộng và ứng dụng làm chất keo tụ xử lý nước đục.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN THỊ HOÀI GIANG

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH PROTEIN

TỪ BÃ HẠT ĐẬU PHỘNG VÀ ỨNG DỤNG

LÀM CHẤT KEO TỤ XỬ LÝ NƯỚC ĐỤC

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ

Mã số: 60.44.01.14

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng - Năm 2015

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ TỰ HẢI

Phản biện 1: PGS.TS. Lê Thị Liên Thanh

Phản biện 2: TS. Giang Thị Kim Liên

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận

văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào

ngày 19 tháng 12 năm 2015.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, nhu cầu

sử dụng nước sạch của người dân cho sinh hoạt, hoạt động công

nghiệp, dịch vụ là rất lớn. Nguồn cung cấp nước chính hiện nay là

nước từ thiên nhiên, chủ yếu là nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm.

Tuy nhiên nguồn nước này có chất lượng rất khác nhau và phần lớn

đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do các hoạt động sinh hoạt, công nghiệp

của con người. Hầu hết sông hồ ở các thành phố lớn như Hà Nội và

thành phố Hồ Chí Minh, nơi có dân cư đông đúc và nhiều khu công

nghiệp lớn đều bị ô nhiễm. Phần lớn lượng nước thải sinh hoạt và công

nghiệp đều không được xử lý mà đổ thẳng vào các ao hồ, sau đó chảy

ra các con sông lớn tại vùng Châu Thổ sông Hồng và sông Mê Kông.

Ngoài ra, nhiều nhà máy và cơ sở sản xuất như các lò mổ và ngay

bệnh viện cũng không được trang bị hệ thống xử lý nước thải. Tại

thành phố Đà Nẵng, nguồn nước sinh hoạt cũng đang trong tình trạng

báo động, vừa nhiễm mặn và vừa đỏ đục như nước bùn khiến cho Nhà

máy Nước Cầu Đỏ gặp nhiều khó khăn trong quá trình xử lý. Trong

những năm tới Đà Nẵng có nguy cơ thiếu nước máy sinh hoạt.

Với hiện trạng ô nhiễm đáng báo động như vậy, việc xử lý nước

thải đúng tiêu chuẩn trước khi đưa vào môi trường là rất cần thiết và

phải được thực hiện một cách nghiêm túc. Tuy nhiên, hiện nay, hóa

chất được sử dụng để xử lý môi trường nước thông dụng là

polyaluminium chloride và phèn nhôm lại có giá thành cao, trong

thành phần của chúng có chứa chất gây ung thư. Vì vậy, việc hướng

đến tìm ra nguồn nguyên liệu thiên nhiên rẻ tiền, ít gây độc hại để xử

lý nguồn nước ô nhiễm đang được các nhà khoa học rất quan tâm.

2

Đậu phộng là một loài cây thuộc họ Đậu, là cây thực phẩm, cây

có dầu quan trọng. Trong số các loại cây hạt có dầu trồng hàng năm

trên thế giới, đậu phộng đứng thứ hai sau đậu tương về diện tích trồng

cũng như sản lượng. Trong số 25 nước trồng đậu phộng ở châu Á, Việt

Nam đứng hàng thứ năm, đậu phộng là một trong các loại cây xuất

khẩu thu ngoại tệ của nước ta. Ngày nay, với sự phát triển nhanh

chóng của ngành công nghiệp sản xuất gia vị lỏng, trong đó có dầu ăn

khiến cho lượng bã hạt đậu phộng phế thải ngày càng nhiều. Lượng bã

hạt đậu phộng này chỉ được dùng làm thức ăn gia súc, giá thể trồng

nấm, chế biến nước tương, và rất ít trong sản xuất phân đạm. Trong

khi đó bã đậu phộng lại chứa một hàm lượng protein đáng kể có khả

năng keo tụ làm trong nước.

Để góp phần bảo vệ môi trường nước và tận dụng bã hạt đậu

phộng - nguồn nguyên liệu có giá thành thấp và dồi dào một cách hợp

lý, tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết tách protein từ bã

hạt đậu phộng và ứng dụng làm chất keo tụ xử lý nước đục” làm đề

tài luận văn tốt nghiệp của mình.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng quy trình chiết tách và nghiên cứu các yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình chiết tách protein từ bã hạt đậu phộng.

- Ứng dụng làm chất keo tụ xử lý độ đục trong nước của protein.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu

- Protein được chiết tách từ bã hạt đậu phộng thu mua tại xã

Điện Phước, huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam.

- Khả năng làm chất keo tụ xử lý độ đục trong nước của protein.

3

3.2. Phạm vị nghiên cứu

- Nghiên cứu quá trình chiết tách protein, khảo sát các yếu tố

ảnh hưởng đến quá trình chiết tách protein và khảo sát ứng dụng của

protein làm chất keo tụ xử lý độ đục trong nước..

4. Phương pháp nghiên cứu

4.1. Nghiên cứu lý thuyết

- Thu thập các thông tin tài liệu liên quan đến đề tài.

- Tìm hiểu các phương pháp thực nghiệm sử dụng trong quá

trình nghiên cứu.

- Xử lý các thông tin về lý thuyết để đưa ra các vấn đề thực hiện

trong quá trình nghiên cứu.

4.2. Nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp lấy và xử lí mẫu.

- Phương pháp trọng lượng xác định độ ẩm.

- Phương pháp tro hóa mẫu xác định hàm lượng hữu cơ.

- Phương pháp chiết bằng dung môi có độ phân cực phù hợp để

thu protein và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết.

- Phương pháp so màu Biure xác định định tính protein.

- Phương pháp xử lý số liệu: dùng phần mềm Microsoft Excel

để xử lý các số liệu thực nghiệm.

- Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm

trường Đại học sư phạm – Đại học Đà Nẵng.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

5.1. Ý nghĩa khoa học

- Cung cấp những thông tin khoa học về quy trình chiết tách

protein từ bã hạt đậu phộng.

- Khảo sát khả năng keo tụ xử lý độ đục trong nước của protein.

4

5.2. Ý nghĩa thực tiễn

- Cung cấp thêm thông tin, làm tài liệu tham khảo cho các

nghiên cứu về bã hạt đậu phộng.

- Nâng cao giá trị sử dụng của bã hạt đậu phộng trong đời sống.

6. Bố cục luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung luận văn

gồm 3 chương như sau:

Chương 1. Tổng quan

Chương 2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Chương 3. Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬU PHỘNG

1.1.1. Cây đậu phộng

1.1.2. Hạt đậu phộng

1.1.3. Thu hoạch – Bảo quản

1.2. PROTEIN

1.2.1. Khái quát về protein

1.2.2. Các tính chất chức năng của protein

1.3. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM NƯỚC

1.3.1. Khái niệm về ô nhiễm nước

1.3.2. Nguyên nhân ô nhiễm nước

1.3.3. Dấu hiệu đặc trưng của nguồn nước bị ô nhiễm

1.3.4. Các thông số đánh giá chất lượng và tiêu chuẩn chất

lượng nước

5

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THIÊN NHIÊN

1.4.1. Quá trình keo

1.4.2. Quá trình lắng

1.4.3. Quá trình lọc nước

1.4.4. Khử sắt và mangan

1.4.5. Làm mềm nước

1.4.6. Khử trùng nước

1.5. KHÁI QUÁT VỀ HIỆN TƯỢNG KEO TỤ VÀ CHẤT KEO TỤ

1.5.1. Hệ keo và hiện tượng keo tụ

1.5.2. Các chất keo tụ

1.6. CÁC BIỆN PHÁP HÓA HỌC DÙNG ĐỂ KEO TỤ

1.6.1. Tăng lực ion

1.6.2. Thay đổi pH

1.6.3. Đưa vào hệ một muối của kim loại hóa trị III

1.6.4. Đưa vào hệ một polymer tự nhiên hoặc polymer tổng hợp

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ

2.1.1. Nguyên liệu

2.1.2. Hóa chất

2.1.3. Dụng cụ

2.2. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA LÝ CỦA BÃ HẠT

ĐẬU PHỘNG

2.2.1. Xác định độ ẩm của bã hạt đậu phộng

2.2.2. Xác định hàm lượng tro của bã hạt đậu phộng

2.3. PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

2.3.1. Mục tiêu

6

2.3.2. Nguyên tắc

2.3.3. Pha hóa chất

2.3.4. Cách tiến hành

2.3.5. Hiện tượng

2.4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THU

NHẬN PROTEIN

2.4.1. Nhiệt độ

2.4.2. Nồng độ pH

2.4.3. Tác nhân hóa học

2.5. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH PROTEIN VÀ

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

CHIẾT TÁCH

2.5.1. Xây dựng quy trình chiết tách protein

Sơ đồ 2.1. Quy trình chiết tách protein

Bã hạt đậu phộng

Mẫu nguyên liệu

Dịch chiết protein

Nghiền nhỏ, phơi khô

+ 100 ml NaCl

+ Khuấy

+ Lọc (loại bã)

Định tính protein Khảo sát ứng dụng keo tụ trong xử

lý nước đục

7

2.5.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết

tách

2.6. XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ ĐỘ ĐỤC CỦA NƯỚC VÀ

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

KEO TỤ XỬ LÝ ĐỘ ĐỤC TRONG NƯỚC

2.6.1. Xây dựng quy trình xử lý độ đục trong nước

Sơ đồ 2.2. Quy trình xử lý độ đục trong nước

2.6.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ

xử lý độ đục trong nước của protein

Dịch chiết

Mẫu nước

Mẫu nước đã xử lý

+ dung dịch NaOH để điều chỉnh pH.

Đo độ đục

Để yên trong vòng 24 giờ.

8

2.7. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM

Sơ đồ 2.3. Quy trình thực nghiệm

9

2.8. ĐO ĐỘ ĐỤC

2.8.1. Thiết bị

2.8.2. Nguyên lý hoạt động

2.8.3. Các bước đo độ đục

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA LÝ CỦA BÃ HẠT

ĐẬU PHỘNG

3.1.1. Xác định độ ẩm

Kết quả xác định độ ẩm của bã hạt đậu phộng được trình bày ở

bảng 3.1.

Bảng 3.1. Độ ẩm của mẫu bã hạt đậu phộng

Mẫu m0 m1 m2 W (%)

1 22,489 23,224 23,172 7,07

2 24,740 25,359 25,309 8,08

Trung bình 23,6145 24,2915 24,2405 7,53

3.1.2. Xác định hàm lượng tro

Kết quả xác định hàm lượng tro của mẫu bã hạt đậu phộng được

trình bày ở bảng 3.2.

Bảng 3.2. Hàm lượng tro của mẫu bã hạt đậu phộng

Mẫu mo m1 m2 M (%)

1 22,489 23,172 22,504 2,20

2 24,740 25,309 24,747 1,23

Trung bình 23,6145 24,2405 23,6255 1,76

10

3.2. ĐỊNH TÍNH PROTEIN

Tiến hành định tính protein trong điều kiện như sau:

- Khối lượng bã đậu phộng: 5 g

- Thể tích NaCl 1M = 100ml

- Thời gian chiết tách: 60 phút

- Khuấy mạnh.

- Nhiệt độ phòng.

- Sau khi tách thì lọc, lấy dịch chiết.

- Lấy khoảng 1ml dịch chiết protein thu được, cho thêm 1ml

dung dịch biure, lắc đều ống nghiệm. Ta nhận thấy dung dịch dần

chuyển sang màu xanh tím.

3.3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

CHIẾT TÁCH PROTEIN TỪ BÃ HẠT ĐẬU PHỘNG

3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaCl

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaCl đến quá trình chiết tách

được khảo sát ở các điều kiện:

- Khối lượng bã đậu phộng: 4 g

- Thể tích dung dịch NaCl: 100ml

- Nồng độ dung dịch NaCl thay đổi: 0,0M; 0,1M; 0,2M; 0,4M;

0,8M; 1,0M; 1,2M

- Thời gian chiết tách: 60 phút

- Khuấy mạnh.

- Nhiệt độ phòng.

Kết quả thu được trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.7

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaCl đến hiệu suất chiết

tách protein

CM NaCl (M) 0,0 0,2 0,4 0,8 1,0 1,2

Hiệu suất chiết tách protein

(%)

17,80 20,64 20,84 21,70 22,00 15,38