CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về hạt đậu đỏ 1. Nguồn gốc và tình hình phân bố Đậu đỏ có danh pháp khoa học là Vigna angularis (Lim, 2012). Phân loại khoa học của đậu đỏ như sau (Lumpkin và cộng sự, 1994): - Giới (kingdom): Plantae - Họ (family): Fabaceae - Tông (tribe): Phaseoleae - Phân tông (sub-tribe): Phaseolinae - Chi (genus): Vigna Savi - Phân chi (subgenus): Ceratopteris - Loài (species): Vigna angularis Cây đậu đỏ có nhiều nhánh, các nhánh có cành và lông dài.
Lá cây đậu đỏ dài khoảng 10 cm có lông trắng nhỏ phủ thưa. Cụm hoa có từ 2 đến 16 hoa và cuống hoa dài 5 - 10 cm, phủ đầy lông màu nâu. Quả đậu hình trụ dài, nhọn ở phần chóp, dài 5 - 8 cm, rộng 0,3 - 0,5 cm và chứa khoảng từ 5-10 hạt đậu (Tomooka và cộng sự, 2012). Hạt đậu đỏ (Vigna angularis) 4 do an Đậu đỏ từ lâu đã được trồng phổ biến rộng rãi ở Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Đài Loan và là một trong những cây trồng quan trọng nhất trong các khu vực này.
Ở Nhật Bản, đậu đỏ được thêm vào các món ăn như súp, cháo, bánh kẹo (Lim, 2012; Sato, 2005). Thành phần hóa học của đậu đỏ Đậu đỏ là một loại đậu nhiều protein, carbohydrate, chất xơ, một số vitamin B và các khoáng chất như phosphorus, magnesium, kali, folate (Paul và cộng sự, 1988). Ngoài ra đậu đỏ còn chứa các polyphenol như catechin, quercetin…; đặc biệt là proanthocyanidin - một polyphenol có hoạt tính chống oxy hóa cao (Ariga và cộng sự, 1990; Kitano và cộng sự, 2012). Các thành phần hóa học cơ bản của hạt đậu đỏ được trình bày trong Bảng 1.
Thành phần hóa học của hạt đậu đỏ (Hayakawa và cộng sự, 1982; USDA, 2006) Thành phần Hàm lượng Protein (g/100g) 21,4 Carbohydrate (g/100g) 57,6 Chất béo (g/100g) 1,6 Chất xơ dinh dưỡng (g/100g) 4,3 Năng lượng (Kcal/100g) 329 Calcium, Ca (mg/100g) 66 Potassium, K (mg/100g) 381 Phosphorus, P (mg/100g) 1254 Vitamin B1 (mg/100g) 0,455 Vitamin B2 (mg/100g) 0,22 Vitamin B3 (mg/100g) 2,63 Vitamin B6 (mg/100g) 0,351 Folate (μg/100g) 622 5 do an a. Protein Hàm lượng protein trong các loại đậu dao động trong khoảng 17% đến 40%. Protein của đậu chủ yếu tập trung ở lá mầm (27,5%), phôi của hạt (47,6%) và một phần nhỏ ở vỏ hạt (4,8%) (Bressani và cộng sự, 1980). Trong lá mầm có khoảng 70-80% protein dự trữ, khoảng 10% còn lại bao gồm muối của acid phytic, enzyme thủy phân và acid ribonucleic.
Trong đậu đỏ, hàm lượng protein, albumin và globulin lần lượt là 21,6%, 15,8% và 2,3%. Chất béo Hàm lượng chất béo của đậu đỏ dao động trong khoảng 0,4% đến 2,1% (Tjahjadi và cộng sự, 1988). Hầu hết acid béo trong đậu đỏ là acid béo không bão hòa. Theo Kojima và cộng sự (1990), thành phần acid béo không bão hòa trong đậu đỏ lần lượt là acid linoleic (44,3%), acid linolenic (19%) và acid oleic (3,3%).
Bên cạnh đó còn có acid béo bão hòa như acid palmitic và acid steric. Carbohydrate Hàm lượng carbohydrate của đậu đỏ phần lớn là tinh bột, với một lượng nhỏ monosaccharide và disaccharide như sucrose (Paul và cộng sự, 1988). Oligosaccharide được phát hiện trong các cây đậu trưởng thành với số lượng khác nhau (Cristofaro và cộng sự, 1974). Các oligosaccharide này cần α-galactosidase để thủy phân nhưng hệ thống tiêu hóa của con người không chứa α-galactosidase nên các hợp chất này vẫn còn do đó con người không tiêu hóa được dễ gây ra tình trạng đầy hơi (Geil và cộng sự, 1994).
Oligosaccharide có thể được loại bỏ hiệu quả bằng cách ngâm và nấu các loại đậu. Chất xơ Hàm lượng xơ dinh dưỡng (dietary fiber) cung cấp nhiều lợi ích cho sức khỏe. Chất xơ dinh dưỡng giúp giảm nguy cơ phát triển các bệnh như bệnh mạch vành, đột quỵ, tăng huyết áp, tiểu đường, béo phì và một số rối loạn tiêu hóa nhất định (Liu và cộng sự, 1999; Whelton và cộng sự, 2005; Montonen và cộng sự, 2003). Đậu rất giàu chất xơ hòa tan làm giảm đáng kể cholesterol trong máu và đường huyết ở người (Geil và cộng sự, 1992).
Chất chống oxy hóa Chất chống oxy hóa được tìm thấy trong nhiều thực phẩm có nguồn gốc thực vật và động vật như thịt cá, trái cây, quả mọng, trà, cà phê, … Bên cạnh đó, đậu đỏ là một nguồn thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưỡng và các hợp chất phenolic hoạt tính sinh học tốt cho con người (Yao và cộng sự, 2011). Các hợp chất phenolic được báo cáo rằng giảm nguy cơ ung thư, bệnh tim, tiểu đường (Yao và cộng sự, 2011). Theo Kato và công sự (2005), 100 g đậu đỏ khô chứa trung bình 370 mg polyphenol với mức độ dao động từ 56 đến 737 mg phụ thuộc vào giống đậu và thời gian thu hoạch. Vỏ đậu đỏ cũng chứa nhiều polyphenol có hoạt tính sinh học cao (Lin và Lai, 2006; Amarowicz và Shahidi, 2017; Dueñas và cộng sự, 2006); những polyphenol này đã được xác định chủ yếu là catechin glycosides, quercetin glycosides, myricetin 3-rhamnoside, anthocyanin, và dimer procyanidin (Amarowicz và cộng sự, 2008; Ariga và cộng sự, 1988; Koshiyama và cộng sự, 1988).
Đặc biệt, anthocyanin là một chất màu tự nhiên có khả năng chống oxy hóa cao. Bên cạnh đó, anthocyanin cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa các bệnh như béo phì và tiểu đường (Mcdougall và cộng sự, 2005). Anthocyanin là một hợp chất sinh học, có bản chất ưa nước (Aishah và cộng sự, 2013). Anthocyanin thường có màu đỏ, tím và xanh, có nhiều trong trái cây, rau củ và các loại đậu (Aishah và cộng sự, 2013).
Cấu trúc tổng quát của chất màu anthocyanin được mô tả ở Hình 1. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định sắc tố màu như loài, điều kiện môi trường, điều kiện trích ly và các thông số như pH, nhiệt độ lưu trữ, nồng độ, cấu trúc hóa học, ánh sáng, oxy, protein, acid ascobic, đường, sulfite, enzyme và các ion kim loại (Aishah và cộng sự, 2013; Rein, 2005; Patras và cộng sự, 2010; Cavalcanti và cộng sự, 2011). Anthocyanin là đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa các bệnh về thần kinh, tim mạch, ung thư và tiểu đường (Konczak và Zhang, 2004). Có một số nghiên cứu tập trung vào tác dụng của anthocyanin trong điều trị ung thư (Lule và Xia, 2005), dinh dưỡng của con người (Stintzing và Carle, 2004) và hoạt động sinh học (Kong và cộng sự, 2003).
Các nghiên cứu gần đây đang nghiên cứu anthocynin nhiều hơn vì tác dụng có lợi cho sức khỏe và có tiềm năng lớn sử dụng để thay thế chất màu nhân tạo có trong thực phẩm (Patras và cộng sự, 2010). 7 do an Hình 1. Cấu trúc tổng quát của chất màu anthocyanin. Pelargonidin, R1 và R2=H; cyanidin, R1=OH, R2=H; delphinidin,R1 và R2=OH; peonidin, R1=OMe và R2=H; petunidin, R1=OMe và R2=OH; malvidin, R1 và R2=OMe.
So sánh thành phần dinh dưỡng trong đậu đỏ, đậu đen, đậu xanh, đậu nành, đậu Hà Lan (Hayakawa và cộng sự, 1982; USDA, 2006; Kato và cộng sự, 2005. Thành phần dinh Đậu đỏ Đậu đen Đậu xanh Đậu nành Đậu Hà Lan dưỡng Protein (g/100g) 22,7 24,2 23,4 34 22,1 Carbohydrate (g/100g) 70,8 53,3 53,1 24,8 54,1 Chất béo (g/100g) 2,1 1,7 2,4 18,4 1,4 Chất xơ (g/100g) 4,3 4 4,7 4,5 6 Năng lượng 329 325 328 400 318 8 do an (Kcal/100g) Tro (g/100g) 3,8 2,8 2,4 4,5 2,7 Calcium, Ca (mg/100g) 66 56 64 165 57 Phosphorus, P 1254 354 377 690 303 (mg/100g) Iron, Fe (mg/100g) 9,8 6,1 4,8 11 4,4 Magnesium, Mg 127 0 270 236 145 (mg/100g) Potassium, K 381 0 1132 1504 135 (mg/100g) Nhìn chung thành phần dinh dưỡng của đậu đỏ khá cao so với các đậu khác được mô tả ở Bảng 1. Hàm lượng carbohydrate trong đậu đỏ cao hơn khi so với đậu đen, đậu xanh, đậu nành và đậu Hà Lan. Bên cạnh đó hàm lượng tro tổng của đậu đỏ khá cao.
Hàm lượng các khoáng chất khá cao; đặc biệt là hàm lượng phosphorus cao gấp khoảng 3 lần so với đậu đen, đậu xanh, đậu Hà Lan và cao gấp khoảng 2 lần so với đậu nành. Ứng dụng của đậu đỏ trong ngành công nghiệp thực phẩm Ở Nhật Bản, đậu đỏ là cây họ đậu quan trọng thứ hai sau đậu nành và nó thường được sử dụng như một thành phần không thể thiếu cho nhiều món ăn. Đậu đỏ được sử dụng để làm món ăn trong các lễ kỉ niệm truyền thống như sekihan (gạo nếp được nhuộm màu đỏ bằng đậu đỏ luộc) và azuki-gayu (cháo đậu đỏ). Ngoài ra mứt đậu đỏ dạng paste cũng được sử dụng rộng rãi trong các món tráng miệng như patbingsu đậu đỏ (Lim, 2012).
Bên cạnh đó, đậu đỏ là thành phần của nhiều sản phẩm trong nền công nghiệp bánh kẹo như bánh rán Doremon, mocha, kẹo chewy nhân đậu đỏ,. Chất kháng dinh dưỡng (Antinutritional factors) Bên cạnh những chất dinh dưỡng đã nêu ở trên, đậu đỏ còn chứa các chất kháng dinh dưỡng làm ảnh hưởng tới sức khỏe của con người. Khái niệm 9 do an Chất kháng dinh dưỡng (Antinutritional factors) là những hợp chất sinh học có trong thực phẩm làm cơ thể giảm hấp thu chất dinh dưỡng như protein, vitamin và khoáng chất (Arendt và cộng sự, 2013). Một số chất kháng dinh dưỡng đã được tìm thấy trong các loại đậu (legumes) như saponin, tannin, antitrypsin, lectin, alkaloid và phytates (Difo và cộng sự, 2015).
Tuy nhiên, nồng độ và hàm lượng của các chất kháng dinh dưỡng có thể khác nhau giữa các giống đậu hay giữa các lòai trong cùng một giống đậu tùy thuộc vào vị trí trồng, thời tiết, đất đai, vùng miền và giai đoạn phát triển (Awoyinka và cộng sự, 2016). Bên cạnh đó, chất kháng dinh dưỡng có thể giảm hoặc loại bỏ bằng các phương pháp như tách vỏ, nấu, ngâm, rang, lên men, nảy mầm,… (Khokhar và cộng sự, 2003). Trong nghiên cứu này, chúng tôi chỉ tập trung phân tích chất kháng dinh dưỡng saponin, tannin và antitrypsin trong đậu đỏ. Saponin Saponin là một loại glycoside được tìm thấy chủ yếu trong thực vật, bao gồm một aglycone steroid hoặc triterpene liên kết với một, hai hoặc ba chuỗi saccharide có kích thước và độ phức tạp khác nhau thông qua các liên kết ester hoặc ether được mô tả như Hình 1.
Có hai loại saponin, đó là saponin acid (triterpenoid saponin) và saponin trung tính (steroid saponin). Saponin bao gồm các aglycone không phân cực kết hợp với một hoặc nhiều gốc monosaccharide. Sự kết hợp giữa các cấu trúc phân cực và không phân cực trong các phân tử tạo nên tính chất giống như xà phòng trong dung dịch nước (Gemede, 2014). Saponin có nhiều lợi ích về mặt sức khỏe, tuy nhiên, một số loại saponin làm ảnh hưởng xấu tới sức khỏe hay còn gọi là chất kháng dinh dưỡng.
10 do an Hình 1.