CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về đậu nành [5, 8] Đậu nành hay đậu tương, đỗ tương (tên khoa học Glycine max Merril) là loại cây họ Đậu (Fabacede), là loài bản địa của Đông Á. Đậu nành có thời gian sinh trưởng ngắn, dễ trồng và có hiệu quả kinh tế cao, là một loại nông sản quan trọng về mặt dinh dưỡng cho con người. Hạt đậu nành Đậu nành là một cây trồng cổ đại nhất của nhân loại.
Trải qua nghiên cứu và tìm hiểu, các nhà khoa học đã thống nhất rằng cây đậu nành có nguồn gốc từ Mãn Châu (Trung Quốc), xuất phát từ một loại cây đậu nành dại, thân mảnh, dạng dây leo, tên khoa học là Glycile Soja Seib và Zucc. Từ Trung Quốc, đậu nành lan truyền dần khắp thế giới. Theo các nhà nghiên cứu Nhật Bản vào khoảng 200 năm trước Công nguyên, đậu nành được đưa vào Triều Tiên và sau đó phát triển sang Nhật. Đến giữa thế kỉ 17, đậu nành được nhà thực vật học người Đức Engellbert Caempler đưa về Châu Âu và đến năm 1954 đậu nành mới du nhập vào Hoa Kỳ.
Mặc dù đậu nành được biết đến từ rất lâu nhưng sau đại chiến thế giới thứ hai, đậu nành mới thực sự phát triển ở Mỹ, Brazil, Canada,…và cũng từ đó việc dùng đậu nành làm thực phẩm, trong chăn nuôi, công nghiệp, y tế,… ngày càng được mở rộng. Ở nước ta, đậu nành có lịch sử phát triển lâu đời hơn ở các nước Châu Âu và 4 Châu Mỹ. Song trải qua một thời gian dài cậy đậu nành vẫn chiếm một vị trí rất khiêm tốn trong nền sản xuất nông nghiệp Việt Nam. Nhiều năm trước đây và cho đến hiện nay, công tác nghiên cứu đối với đậu nành vẫn chưa được phát triển một cách tương xứng với vị trí thực sự của loài cây quý giá này.
Ngày nay, đậu nành đã trở nên phổ biến và được trồng ở rất nhiều nước trên thế giới do khả năng thích nghi cao nhưng tập trung nhiều nhất ở Châu Mỹ, khoảng tiếp đến là Châu Á,… Ở nước ta, diện tích gieo trồng đậu nành chỉ mới chiếm một tỷ lệ nhỏ trong tổng diện tích gieo trồng (1,5 - 1,6%) và tập trung chủ yếu ở bốn vùng: các tỉnh miền núi và trung du phía bắc (Hà Bắc, Lạng Sơn, Cao Bằng), vùng đồng bằng sông Hồng, miền Đông Nam Bộ và ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long (An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long,…). Phân loại [12] Do xuất phát từ nhiều tiêu chí phân loại khác nhau nên cũng có nhiều cách phân loại đậu nành khác nhau. Nhưng đến nay, hệ thống phân loại căn cứ vào đặc điểm về hình thái, sự phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể do Hymowit và Newell (1984) xây dựng được nhiều người sử dụng nhất. Theo hệ thống này, ngoài chi Glycine còn có thêm chi phụ Soja.
Chi Glycine được chia ra thành 7 loài hoang dại lâu năm và chi phụ Soja được chia ra làm 2 loài: loài đậu nành trồng Glycine (L) Merr và loài hoang dại hàng năm G. Giá trị của cây đậu nành [12] Đậu nành là một cây trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao. Khó có thể tìm thấy một cây trồng nào có tác dụng nhiều mặt như cây đậu nành. Sản phẩm của nó làm thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc, nguyên liệu cho công nghiệp, hàng xuất khẩu và là cây cải tạo đất tốt.
Vì thế cây đậu nành được gọi là “Ông Hoàng trong các loại cây họ đậu”. Sở dĩ cây đậu nành được đánh giá như vậy bởi lẽ cây đậu nành có giá trị rất toàn diện. Về mặt thực phẩm Hạt đậu nành là loại thực phẩm duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá cao bởi đồng thời cả hai yếu tố là protein và lipid. Hạt đậu nành có giá trị dinh dưỡng 5 cao nên được sử dụng làm nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cả người và gia súc, gia cầm.
Hàm lượng protein trong đậu nành trung bình 35,5 - 40% so với 6,2 - 12% trong gạo, 9,8 -13,2% trong ngô, 21% trong thịt bò, 20% trong thịt gà, 17 - 20% trong cá và 13 - 14,8% trong trứng. Protein của đậu nành có phẩm chất tốt nhất trong số các protein có nguồn gốc thực vật. Hàm lượng lipid trong hạt dao động trong khoảng 15 - 20% [9]. Lipid của đậu nành chứa một tỉ lệ các acid béo chưa no (khoảng 60 - 70%) có hệ số đồng hóa cao, mùi vị thơm [5].
Dùng dầu đậu nành thay mỡ động vật có thể tránh được xơ vỡ động mạch. Hiện nay, từ hạt đậu nành người ta đã chế biến ra được hơn 600 sản phẩm khác nhau, trong đó có hơn 300 loại làm thực phẩm được chế biến bằng cả phương pháp thủ công, truyền thống và hiện đại dưới dạng tươi, khô và lên men như làm giá, đậu hũ, tàu hũ ky,… đến các sản phẩm cao cấp khác như cà phê đậu nành, bánh kẹo và thịt nhân tạo,… Đậu nành còn là vị thuốc để chữa bệnh, đặc biệt là đậu nành hạt đen, có tác dụng tốt cho tim, gan, thận, dạ dày và ruột. Và là thức ăn tốt cho những người bị tiểu đường, thấp khớp, thần kinh suy nhược và suy dinh dưỡng. Về mặt công nghiệp Đậu nành là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: công nghiệp sản xuất dầu thực vật, chế biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phòng, chất dẻo, tơ nhân tạo, dầu bôi trơn trong ngành hàng không, nhưng chủ yếu đậu nành được dùng để ép dầu.
Hiện nay, trên thế giới đậu nành là cây đứng đầu về cung cấp nguyên liệu cho ép dầu, dầu đậu nành chiếm 50% tổng lượng dầu thực vật. Đặc điểm của dầu đậu nành: khô chậm, chỉ số iod cao: 120 - 127, ngưng tụ ở nhiệt độ -15 đến -180C. Từ dầu này người ta chế ra hàng trăm sản phẩm công nghiệp khác như: làm nến, xà phòng, ni lông,… c. Về mặt nông nghiệp Làm thức ăn cho gia súc: đậu nành là nguồn thức ăn tốt cho gia súc, 1kg hạt đậu nành tương đương với 1,38 đơn vị thức ăn chăn nuôi.
Toàn cây đậu nành (thân, lá, quả, hạt) có hàm lượng khá cao nên các sản phẩm phụ như thân, lá tươi có thể 6 làm thức ăn cho gia súc rất tốt, hoặc nghiền khô làm thức ăn tổng hợp của gia súc. Sản phẩm phụ công nghiệp như dầu khô có thành phần dinh dưỡng khá cao: N (6,2%), P2O5 (0,7%), K2O (2,4%), vì thế làm thức ăn cho gia súc rất tốt [5]. Cải tạo đất: Đậu nành là cây luân canh cải tạo đất tốt, 1ha trồng đậu nành nếu sinh trưởng phát triển tốt để lại trong đất 30 – 60kg N (Phạm Gia Thiều, 2000). Trong hệ thống luân canh, nếu bố trí cây đậu nành vào cơ cấu cây trồng hợp lý sẽ có tác dụng tốt đối với cây trồng sau, góp phần tăng năng suất cả hệ thống cây trồng mà giảm chi phí cho việc bón nitơ (Nguyễn Danh Đông, 1982).
Thành phần hóa học của hạt đậu nành [4] Hạt đậu nành gồm có 3 phần: lớp vỏ áo và hai lá mầm với trụ dưới lá mầm và chồi mầm. Tỉ lệ các thành phần có thể thay đổi tùy theo loại đậu, thời tiết, đất đai, điều kiện trồng trọt,… Bảng 1. Thành phần hóa học trung bình ở các phần của hạt đậu nành Thành phần Tỷ lệ khối Tỷ lệ phần trăm (%) lượng (%) protein Lipid Carbohydrate Tro Nguyên hạt 100 40 21 34 4,9 Tử diệp 90 43 23 29 5 Vỏ hạt 8 8,8 1 86 4,2 Phôi 2 41 11 43 4,4 1. Protein [3, 8] Protein đậu nành chiếm khoảng 35 - 40% khối lượng chất khô của hạt với sự hiện diện đầy đủ của 4 nhóm globulin, albumin, prolamin và glutelin, trong đó glubolin chiếm 85 - 95%.
Protein của đậu nành chứa đầy đủ các acid amin cần thiết cho dinh dưỡng của con người. Nếu so với các loại protein tốt nhất như casein trong sữa bò thì protein đậu nành còn thua kém ở sự cân đối của các acid amin cần thiết, methionin và cystein là hai acid amin chứa sulfur giới hạn trong dinh dưỡng protein của đậu nành. Thành phần các acid amin cần thiết của đậu nành [8] Acid amin Hàm lượng (g/100g protein) Isoleucine 5,1 Leucine 7,7 Lysine 5,9 Methionin 1,6 Cystein 1,3 Phenylalanin 5,0 Threonin 4,3 Trytophan 1,3 Valine 5,4 Histidin 2,6 Trái lại, protein của đậu nành có thành phần lysine cao trong khi các loại nông sản khác lại thiếu acid amin này. Nếu cân đối lại các acid amin này bằng cách ăn trộn với các loại thực phẩm khác hay bổ sung thêm methyonin thì sự hấp thu và hiệu quả trong dinh dưỡng protein tăng rất đáng kể.
Các glucid trong đậu nành gồm polysaccharide không hòa tan như hemicellulose kiểu arabinogalactan, pectin, cellulose và các oligosaccharide như saccarose, rafinose,… Thành phần protein chủ yếu trong đậu nành là globulin, ngoài ra còn có protein cấu trúc và các protein chức năng. Bằng phương pháp ly tâm siêu tốc, người ta tách các globulin đậu nành thành 4 nhóm ứng với các hệ số sa lắng S20, 0 -13 W (đơn vị Svedberg ở 20 C trong nước, 1S = 10 sec) là 2S, 7S, 11S và 15S. Các globulin 7S (β-conglixinin) và 11S (glicinin) chiếm trên 70% tổng lượng protein của đậu nành. Tùy theo giống đậu nành, tỷ lệ globulin 11S/globulin 7S nằm giữa 0,5 và 3.
Globulin 11S hay là glicinin được cấu tạo nên từ 12 “tiểu phần” tương đối ưa béo: 6 tiểu phần có tính acid (A) và 6 tiểu phần có tính kiềm (B). Người ta đã biết “tiểu phần” khởi đầu AB là đơn chuỗi được tách ra do sự thủy phân ở giai đoạn cuối “ribosom”. Polypeptid A luôn luôn gắn liền với peptid B qua cầu disulfua (ASSB). 8 Do đó người ta cũng có thể coi glicinin được cấu tạo từ 6 “tiểu phần” AB.
Người ta đã đề xuất một mô hình cấu trúc của glicinin như sau: các đơn vị được sắp xếp thành hai hình sáu cạnh chồng lên nhau tạo cho phân tử có một hình thể cầu rắn chắc. Mỗi tiểu phần A sẽ nằm gần ba tiểu phần B và ngược lại. Trong phân tử có từ 42 đến 46 nguyên tử lưu huỳnh ở dưới dạng các cầu disulfua nối các tiểu phần hoặc trong nội bộ một tiểu phần. Sự có mặt một số nhóm thiol sẽ làm dễ dàng cho sự trao đổi cầu disulfua.
Glicinin dễ dàng bị phân ly thành các “tiểu phần” của mình khi gia nhiệt đến 800C, ở lực ion thấp 0,01, ở pH acid hay kiềm hoặc khi có mặt urê, chất tẩy rửa hoặc tác nhân khử.