MỞ ĐẦU Từ nhiều thế kỷ nay, đậu tƣơng đã trở thành cây trồng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống của con ngƣời nhƣ một nguồn thực phẩm. Các sản phẩm từ đậu tƣơng đã và đang đƣợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới với diện tích canh tác và sản lƣợng đậu tƣơng hàng năm liên tục tăng. Nhiều nghiên cứu cho thấy đậu tƣơng tốt cho sức khỏe con ngƣời nhờ có chứa thành phần isoflavone. Một số hoạt tính sinh lý của isoflavone đã đƣợc tìm thấy liên quan đến sự điều chỉnh hormone nhƣ cải thiện các hội chứng tiền mãn kinh 37 và tăng mật độ xƣơng ở phụ nữ mãn kinh 42.
Isoflavone cũng làm giảm các nguy cơ mắc các bệnh tim mạch mãn tính ở ngƣời bằng cách làm giảm nồng độ LDL- cholesterol huyết thanh nhờ hoạt tính chống oxi hóa của chúng 78. Ngoài ra, trong những nghiên cứu về ung thƣ, các isoflavone đƣợc tìm thấy có khả năng làm giảm tỷ lệ tử vong do ung thƣ vú và hữu ích trong điều trị ung thƣ tiền liệt tuyến 72. Hàm lƣợng isoflavone trong đậu tƣơng nằm trong khoảng từ 50 – 3,000µg/g 33 và tồn tại ở hai dạng chính là glycoside và aglucone. Dạng glycoside đƣợc cho là hấp thụ hạn chế trong hệ tiêu hóa ngƣời do có trọng lƣợng phân tử lớn nhƣng lại chiếm tới trên 90% isoflavone tổng số 32.
Trong khi đó, dạng aglucone đƣợc hấp thụ nhanh hơn với hàm lƣợng lớn hơn so với dạng glycoside tƣơng ứng nhƣng chỉ chiếm nồng độ rất thấp (từ 1 – 5% isoflavone tổng số) 30. Mặc dù, các isoflavone dạng glycoside cũng đƣợc thủy phân một phần thành aglucone bởi nƣớc bọt và sau đó bởi vi sinh vật đƣờng ruột nhƣng hiệu suất chuyển hóa thấp, phụ thuộc lớn vào tình trạng sức khỏe, chế độ ăn, giới tính,… Theo Wang và cộng sự (1994) 67, các sản phẩm đậu tƣơng truyền thống nhƣ miso, natto (Nhật Bản), Kinema (Nepal), Thuanao (Thái Lan), Chungnkookjang (Hàn Quốc), tempeh (Indonesia)… có hàm lƣợng aglucone cao hơn đáng kể so với các sản phẩm đậu tƣơng không lên men. Nhiều nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng sự chuyển hóa isoflavone dạng glycoside sang aglucone đƣợc thực hiện nhờ quá trình nảy mầm đậu tƣơng 61, thủy phân bằng enzyme thƣơng mại 49, 58 và 1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học quá trình lên men với vi sinh vật. Một số vi sinh vật đã đƣợc sử dụng để lên men sữa đậu tƣơng nhƣ các chủng vi khuẩn lactic, các chủng vi khuẩn Bifidobacterium, Bacillus subtilis natto 15, 51, 36, 61.
Trong những nghiên cứu này, enzyme - glucosidase đƣợc coi là enzyme chìa khóa, chịu trách nhiệm cho quá trình chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang aglucone. Do vậy, nâng cao hàm lƣợng isoflavone dạng aglucone trong các sản phẩm từ đậu tƣơng đang trở thành một hƣớng nghiên cứu mới của ngành công nghiệp thực phẩm. Xuất phát từ mục đích làm nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm chức năng giàu isoflavone có tác dụng giảm nồng độ cholesterol trong máu, cải thiện sắc đẹp và sức khỏe cho phụ nữ đặc biệt phụ nữ ở thời kỳ mãn kinh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglucone”. Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm 02 phần chính nhƣ sau: 1.
Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglucone bằng quá trình thủy phân sữa đậu tương với chế phẩm enzyme - glucosidase thương mại. Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglucone bằng quá trình lên men sữa đậu tương với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10. 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Nguồn gốc và sản lượng Đậu tƣơng (Glycine max (L) Merrill) còn gọi là đỗ tƣơng hay đậu nành thuộc chi Glycine, họ Đậu Leguminosae và có nguồn gốc từ Trung Quốc cách đây khoảng 4.
Từ nhiều thế kỷ trƣớc, đậu tƣơng đã chiếm vị trí quan trọng trong đời sống của ngƣời dân Đông Nam Á nhƣ một nguồn thực phẩm. Tuy nhiên, đậu tƣơng và các sản phẩm chế biến từ đậu tƣơng mới chỉ đƣợc giới thiệu chính thức với xã hội phƣơng Tây từ đầu thế kỷ 20. Cây và hạt đậu tƣơng Ngày nay, đậu tƣơng trở nên phổ biến trên toàn thế giới và thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào giá trị dinh dƣỡng cũng nhƣ các hoạt tính sinh học của chúng đối với sức khỏe con ngƣời. Năm 2010, tổng diện tích đất canh tác đậu tƣơng của thế giới khoảng 102,4 triệu hecta với tổng sản lƣợng đạt 261,6 triệu tấn trong đó Hoa Kỳ, Braxin và Argentina là 3 quốc gia ở vị trí dẫn đầu 23.
Cùng trong năm 2010, diện tích canh tác đậu tƣơng ở nƣớc ta đạt 197,8 nghìn hecta với tổng sản lƣợng là 296,9 nghìn tấn 1. 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 1. Sản lƣợng đậu tƣơng của thế giới năm 2010 23 Nƣớc Sản lƣợng Tỷ lệ (triệu tấn) (%) Hoa Kỳ 90,6 34,6 Braxin 68,5 26,2 Argentina 52,7 20,1 Trung Quốc 15,1 5,8 Ấn Độ 9,8 3,7 Paraguay 7,5 2,9 Các nƣớc khác 17,4 6,7 Tổng số 261,6 100 1. Thành phần và giá trị dinh dưỡng Trong số các cây họ Đậu, đậu tƣơng chứa nhiều thành phần dinh dƣỡng có lợi cho sức khỏe.
Đặc điểm độc đáo của chúng là tất cả các bộ phận của cây nhƣ thân, lá và hạt đều đƣợc sử dụng làm thực phẩm hoặc thức ăn gia súc. Các thành phần dinh dƣỡng của hạt đậu tƣơng bao gồm hàm lƣợng phong phú của protein (38-40%) và chất béo (18-20%), trong đó các axít linoleic và axít linolenic chiếm hàm lƣợng cao. Ngoài ra, hạt đậu tƣơng có chứa khoảng 30% carbohydrate, trong đó 15% carbohydrate hòa tan (sucrose, raffinose và stachyose) và 15% carbohydrate không hòa tan (các polysaccharide phức tạp) 40. Các thành phần khác gồm hàm lƣợng khác nhau của isoflavone, hàm lƣợng cao của muối khoáng nhƣ sắt, canxi, kẽm, các vitamin - tocopherol (vitamin E), niacin (vitamin B3), pyridoxine và folacine (bảng 1.
Tuy nhiên, đậu tƣơng cũng có khá nhiều các chất phản dinh dƣỡng nhƣ saponin, phospholipid, các chất ức chế protease, phytase và các chất ức chế trypsine. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 1. Thành phần dinh dƣỡng của đậu tƣơng (100g) 66 Thành phần Đơn vị Hàm lƣợng Thành phần Đơn vị Hàm lƣợng Nƣớc g 8,5 Na mg 2,0 Năng lƣợng Kcal 416 Zn mg 4,9 Protein g 36,5 Cu mg 1,7 Lipid tổng số g 19,9 Mn mg 2,52 Axit béo bão hòa g 2,9 Se mg 17,8 Axit béo chƣa no g 15,7 Vitamin C mg 6,0 Carbohydrate g 30,2 Vitamin B1 mg 0,874 Xơ g 9,3 Vitamin B2 mg 0,87 Tro g 4,9 vitamin B3 mg 1,62 Isoflavone mg 200 Vitamin B5 mg 0,79 Ca mg 277 Vitamin B6 mg 0,38 Fe mg 15,7 Axit folic µg 375 Mg mg 280 Vitamin B12 µg 0 P mg 704 Vitamin A µg 2,0 K mg 1797 Vitamin E mg 1,95 1. Protein Đậu tƣơng là nguồn protein quan trọng thứ 2 sau đậu lupin đối với cộng đồng ngƣời ăn chay toàn cầu.
Hàm lƣợng protein trong đậu tƣơng thƣơng phẩm chứa xấp xỉ 38 - 40% trọng lƣợng khô, phụ thuộc vào các yếu tố di truyền, điều kiện môi trƣờng và kỹ thuật canh tác. Đậu tƣơng đạt tới trên 50% hàm lƣợng protein cũng đã đƣợc báo cáo 66. Tuy nhiên, do mối quan hệ ngƣợc giữa hàm lƣợng protein và năng suất nên có rất ít giống đậu tƣơng vừa đạt hàm lƣợng protein cao đồng thời năng suất cũng cao. 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 1.
Thành phần protein của đậu tƣơng 50, 26 Thành phần Đơn vị Khoảng hàm Hàm lƣợng lƣợng trung bình Protein % 30 – 50 40 g/100g Axít amin Các Axít amin không thiết yếu Alanine 1,49 – 1,87 1,69 Arginine 2,45 – 3,49 2,9 Axít Aspartic 3,87 – 4,98 4,48 Axít glutamic 6,10 – 8,72 7,26 Glycine 1,88 – 2,02 1,69 Cysteine 0,56 – 0,66 0,60 Proline 1,88 – 2,61 2,02 Serine 1,81 – 2,32 2,07 Các axít amin thiết yếu Histidine 0,89 – 1,08 1,04 Isoleucine 1,46 – 2,12 1,76 Leucine 2,71 – 3,20 3,03 Lysine 2,53 – 2,86 2,58 Methionine 0,49 – 0,66 0,54 Phenyalanine 1,70 – 2,08 1,95 Threonine 1,33 – 1,79 1,58 Tryptophan 0,47 – 0,54 0,49 Tyrosine 1,12 – 1,62 1,43 Valine 1,52 – 2,24 1,83 Hầu hết các protein có mặt trong đậu tƣơng là globulin, dạng protein dự trữ. Dựa vào hệ số lắng, globulin đƣợc phân chia thành các loại 2S, 7S, 11S và 15S. Trong đó, loại 11S (glycinin, chỉ có một thành phần protein) và 7S (-conglycinin, một 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học glycoprotein phức tạp) cùng nhau chiếm khoảng 65 – 80% tổng trọng lƣợng protein của hạt. Lipid Trong suốt quá trình phát triển của hạt, đậu tƣơng dự trữ lipid của chúng trong các tổ chức gọi là hạt dầu và chủ yếu là dạng triglyxerit.
Ngoài protein, hạt đậu tƣơng chứa đến 20% lipid. Đây là một nguồn phong phú của các axit béo thiết yếu nhƣ axít linoleic (53%) và axít α-linolenic (8%). Axít linoleic và axít linolenic cũng đƣợc gọi là các axit béo omega 6 (n-6) và omega 3 (n-3) bởi sự có mặt của một liên kết đôi ở vị trí carbon số 6 và số 3 của mỗi axít béo tƣơng ứng. Hai axít béo này cần thiết cho con ngƣời bởi vì cơ thể chúng ta không thể tự tổng hợp đƣợc mà cần phải cung cấp qua con đƣờng thức ăn.
Quan trọng nhất là chúng có liên quan đến quá trình sinh tổng hợp của prostaglandin, một thành phần chìa khóa của các mô thần kinh não bộ, mô thị giác và mô sinh sản. Đặc biệt, hầu hết các axít béo trong đậu tƣơng và các dẫn xuất của chúng là chƣa bão hòa (85%), vì vậy rất nhạy cảm với các phản ứng oxi hóa 35. Sự hấp thụ axít linoleic và axít linolenic trong chế độ ăn cần phải đƣợc cân bằng và tỷ lệ (n-6)/(n-3) nên dao động quanh 5:1 vì gần với tỷ lệ trong màng tế bào ngƣời 34. Sự mất cân đối trong tỷ lệ n-6/n-3 đƣợc cho là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh mãn tính nhƣ tiểu đƣờng, tim mạnh và loãng xƣơng 59.
Tỷ lệ (n-6)/(n-3) của một số loại dầu thực vật đƣợc trình bày ở bảng 1.4, trong đó chỉ có tỷ lệ tƣơng ứng của hạt đậu tƣơng ở mức xấp xỉ với giá trị lý tƣởng. 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 1.