MỞ ĐẦU 1.1 Lý do hình thành đề tài Đậu nành là thực phẩm khá quen thuộc và được sử dụng chế biến nhiều dưới dạng thực phẩm ăn kiêng hoặc thực phẩm giàu đạm như đậu hũ, tương, chao… Xuất xứ từ Trung Quốc nhưng hiện nay đậu nành đã lan rộng ra khắp thế giới trong đó có Việt Nam. Hiện nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu, đột biến gen để cho ra nhiều giống mới phục vụ sản xuất, chế biến thực phẩm và chế biến thức ăn gia súc. Ở Châu Phi, đậu nành còn giúp giải quyết vấn đề nạn đói dinh dưỡng thiếu protein. Bên cạnh đó, còn có nhiều nghiên cứu liên quan đến giá trị dinh dưỡng và tác dụng có lợi sức khỏe của đậu nành.
Vì thế protein từ đậu nành được đánh giá khá cao. Như trong văn kiện Đại hội V Đảng Cộng Sản Việt Nam đã nói: “Đậu nành cần được phát triển mạnh mẽ để tăng nguồn đạm cho con người, cho gia súc, cho đất đai và trở thành một loại hàng xuất khẩu chủ lực ngày càng quan trọng”. Do đó, nghiên cứu tìm phương pháp thu nhận protein từ đậu nành là cần thiết. Ngày nay, ứng dụng của công nghệ enzyme vào công nghệ thực phẩm được xem là kỹ thuật thông dụng để chiết tách, trích ly, tăng hiệu suất thu hồi chất chiết.
Enzyme thực hiện thủy phân trong điều kiện ôn hòa, phản ứng xảy ra ít tạo sản phẩm phụ không những nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm mà còn đem lại nhiều giá trị có lợi cho sức khỏe con người. Thêm vào đó protein thực phẩm là nguồn peptide có hoạt tính sinh học nhưng ở dạng gốc không thể hiện hoạt tính sinh học. Trong quá trình tiêu hóa ở dạ dày, lên men hoặc thủy phân bằng enzyme, chúng được phân giải thành các peptide có hoạt tính sinh học và ảnh hưởng nhiều đến chức năng sinh lý của cơ thể. Thật vậy, nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy rằng quá trình thủy phân protein đậu nành bằng enzyme thu được nhiều peptide có tác dụng chống ung thư, chống tăng huyết áp và giảm cholesterol trong máu.
Chính vì vậy, chúng tôi chọn enzyme là phương pháp để trích ly protein đậu nành. Nhằm thu được sản phẩm có hàm lượng protein cao không những nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm mà còn mang lại nhiều giá trị có lợi khác cho sức khỏe con người. HVTH: TRẦN THỊ XUÂN HƯƠNG CBHD: PGS.Ts ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO 2 1.2 Mục đích nghiên cứu Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein từ đậu nành bằng phương pháp enzyme sao cho thu được dịch có hiệu suất thu hồi protein hòa tan là cao nhất. Từ đó chọn điều kiện phù hợp trích ly protein đậu nành, sản xuất thử nghiệm sản phẩm bột đậu nành thủy phân, kiểm tra một số thành phần, chỉ số peroxyde và vi sinh, nhằm đảm bảo dinh dưỡng và an toàn cho người sử dụng.3 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu này được thực hiện trong quy mô phòng thí nghiệm, đối tượng là hạt đậu nành có nguồn gốc từ Phương Lâm, Đồng Nai, Việt Nam.
Quá trình trích ly protein sử dụng chế phẩm enzyme protease và cellulase của hãng Novozymes, Đan Mạch. Tiến hành các khảo sát như trong nội dung nghiên cứu của đề tài.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung luận văn bao gồm các phần: - Tổng quan tài liệu về đậu nành, enzyme dùng trong nghiên cứu và sản phẩm từ đậu nành. - Phân tích một số thành phần hóa học của hạt đậu nành. - Xác định hoạt tính ban đầu của enzyme protease (Alcalase và Flavourzyme) và cellulase (Celluclast 1,5L).
- Khảo sát quá trình trích ly protein từ đậu nành bằng phương pháp enzyme: Khảo sát sơ bộ chọn enzyme protease phù hợp với quá trình thủy phân protein từ đậu nành. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein từ đậu nành bằng protease trong 2 trường hợp hạt đậu nành không qua xử lý nhiệt và có qua xử lý nhiệt. Sau đó thực hiện tối ưu hóa quá trình thủy phân để tìm điều kiện trích ly protein tốt nhất. Khảo sát quá trình thủy phân protein từ đậu nành khi kết hợp enzyme Celluclast 1,5L với protease.
- Xác định mức độ thủy phân và phân tử lượng của peptide chứa trong dịch thủy phân ở điều kiện thủy phân tối ưu nhất. HVTH: TRẦN THỊ XUÂN HƯƠNG CBHD: PGS.Ts ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO 3 - Sản xuất thử nghiệm và đánh giá chất lượng sản phẩm bột đậu nành thủy phân: xác định một số thành phần, kiểm tra chỉ số peroxyde, vi sinh, cảm quan.5 Ứng dụng nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu bước đầu, tìm điều kiện phù hợp thủy phân hạt đậu nành nguyên liệu bằng enzyme để trích ly protein. Tạo cơ sở cho việc nghiên cứu sản xuất sản phẩm bột đậu nành thủy phân: sản phẩm có hàm lượng protein cao, chứa các peptide có phân tử lượng thấp. Điều này có ý nghĩa quan trọng về mặt dinh dưỡng, ảnh hưởng đến khả năng hấp thu protein trong cơ thể và các ý nghĩa sinh học khác.
HVTH: TRẦN THỊ XUÂN HƯƠNG CBHD: PGS.Ts ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về đậu nành 2.1 Nguồn gốc cây đậu nành Đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merill, theo thống kê FAO (1994) đậu nành được phân loại thực vật học như sau: Giới : Plantae Họ : Fabaceae Ngành : Magnoliophyta Phân họ : Faboideae Lớp : Magnoliopsida Giống : Glycine Bộ : Fabales Loài : max Các nhà khoa học dựa vào hình thái học, thống nhất các quan điểm rằng đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc, xuất phát từ một loại đậu nành dại, thân mảnh, dạng dây leo. Từ Trung Quốc đậu nành lan truyền khắp thế giới [1] [19].2 Cấu tạo hạt đậu nành Hạt đậu nành thuộc các giống khác nhau có kích thước chênh lệch nhau rất lớn. Trọng lượng 1000 hạt của các giống có thể thay đổi từ 140 đến 240g, dung trọng hạt 780 kg/cm3. Phần lớn các giống hạt đậu nành dùng phổ biến trong sản xuất thường có kích thước hạt trung bình đến hơi nhỏ, khoảng 120-180g/1000 hạt.
Hạt đậu nành cũng như nhiều họ đậu khác, không có nội nhũ mà chỉ có một lớp vỏ bao quanh một phôi lớn. Tùy theo giống, hình dạng của hạt có thể biến đổi từ hình cầu, dẹt, dài và hầu hết là có hình ô van. Hạt đậu nành có ba bộ phận: - Vỏ hạt chiếm 8% trọng lượng hạt, có 3 lớp: biểu bì, hạ bì, lớp nhu mô bên trong. - Phôi chiếm 2% trọng lượng hạt: gồm hai lá mầm, một chồi mầm, một trụ mầm và rễ.
Đầu rễ được bảo vệ bởi vỏ hạt. Ở tiết diện cắt ngang, lá mầm có dạng bán cầu. - Tử diệp chiếm 90% trọng lượng hạt: có hình thẳng tới hình ovan. Do vỏ hạt có lớp cutin che phủ, sự trao đổi khí không thể xảy ra, con đường duy nhất cho sự trao đổi khí giữa phôi và môi trường là qua rốn hạt.
Vì vậy, cấu trúc HVTH: TRẦN THỊ XUÂN HƯƠNG CBHD: PGS.Ts ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO 5 tử diệp có thể ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất và lượng nước trong phôi [3] [7].3 Thành phần hóa học của đậu nành Đậu nành là loại hạt giàu protein, là nguồn thực phẩm quan trọng đối với con người. Nó được nhiều nhà khoa học xem như là chìa khóa để giải quyết nạn thiếu protein trong dinh dưỡng của con người. Thành phần hóa học của hạt đậu nành (theo hàm lượng chất khô)[28] Thành phần Phần trăm (%) Protein 35-40 Lipid 15-20 Carbohydrate 35 Tro, khoáng 5 Đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau, trong đó đậu nành màu vàng là tốt nhất nên được trồng và sử dụng nhiều.1 Protein Protein đậu nành và thành phần acid amin Trong thành phần hóa học của đậu nành, protein chiếm một lượng rất lớn. Về giá trị dinh dưỡng, protein đậu nành đứng hàng đầu về đạm có nguồn gốc thực vật cả về chất lượng lẫn số lượng.
Protein này chứa hầu hết các loại acid amin thiết yếu cần cho dinh dưỡng con người, giúp những sản phẩm từ đậu nành có giá trị tương đương với những sản phẩm có nguồn gốc từ động vật, các acid amin này có hàm lượng tương đương với lượng acid amin có trong thịt và một số thực phẩm quan trọng như trứng (Young, 1991). Protein đậu nành chứa nhiều acid amin không thay thế như lysine, tryptophan trừ methionin và cystein có hàm lượng hơi thấp. Protein đậu nành có giá trị sinh học tương đương khoảng 0,96 trong khi thịt bò khoảng 0,92 và sữa khoảng 1,0 (FAO/WHO, 1991) [24]. HVTH: TRẦN THỊ XUÂN HƯƠNG CBHD: PGS.Ts ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO 6 Bảng 2.
Bảng so sánh thành phần acid amin không thay thế trong đậu nành và các loại thực phẩm khác Hàm lượng (g/100g) Acid amin Đậu nành Thịt lợn Trứng Sữa bò FAO Lysine 6,38 7,8 7,2 8,4 5,9 Methionine 1,26 2,5 4,1 2,2 1,6 Trytophane 1,26 1,4 1,5 1,4 1,4 Phenylalanine 5,0 4,1 6,3 4,6 4,2 Threonine 3,86 5,1 4,9 4,8 2,8 Valine 4,8 5 7,3 6,2 4,2 Leucine 7,78 7,5 9,2 11,8 4,8 Isoleucine 4,54 4,9 8 6,5 6,4 Arginine 7,23 6,4 6,4 4,3 - Histidine 2,53 3,2 2,1 2,6 - (Nguồn FAO/WHO, 1973) Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 35 – 40% hàm lượng chất khô. Các nhóm protein đơn giản (% so với tổng số protein): globulin (85- 90%), albumin chiếm một lượng nhỏ, glutelin và prolamin không đáng kể. 90% protein trong đậu nành ở dạng dự trữ còn 10% là các enzyme, protease inhibitor, lectin và một phần tham gia vào cấu trúc màng (Kinsella, 1979). Sự phân bố protein ở dạng dự trữ ở bốn dạng như sau: Bảng 2.
Các dạng protein dự trữ trong hạt đậu nành [16] Phân đoạn protein Khối lượng phân tử (kDa) Thành phần Trypsin inhibitor, 2S 8-50 cytochrome Lipoxygenase, 7S 60 - 210 amylase, globulins 11S 350 Globulins 15S 600 Polymer (Nguồn Kinsella, 1981) HVTH: TRẦN THỊ XUÂN HƯƠNG CBHD: PGS.Ts ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO 7 - Protein 2S chiếm 8% protein tổng. Trong đó, hầu hết là protease inhibitors ức chế enzyme tiêu hóa protein và enzyme, khá nhạy cảm với nhiệt. Do đó ta phải ăn đậu nành chín [16][23][24]. - Protein 7S chiếm 35% protein tổng, là một glucoprotein, bao gồm enzyme, hemagglutenin và protein ở dưới dạng dự trữ là β- conglycinin hay 7S globulin.
β- conglycinin có dạng hình cầu chứa 85% phân đoạn protein 7S. Phân tử β- conglycinin cấu tạo từ 3 tiểu phần có tính acid: α (72kDa), α’ (76kDa), β (53kDa), các tiểu phần này chứa không tới 1% acid amin chứa nhóm lưu huỳnh. Các tiểu phần α, α’ có thành phần acid amin rất giống nhau, thiếu cysteine. Tiểu phần β chỉ chứa cysteine và không có methionine (SexTon et al., 1998; Marsman et al., 1997; Shi-Moyama et al.
