CHƯƠNG I.1 Tìm hiểu chung về bã đậu nành Bã đậu nành (có tên tiếng Anh là “soy pulp”, “soy bean curd residue” hoặc trong tiếng Nhật là “okara” hay “biji” ở Hàn Quốc và “douzha” ở Trung Quốc) là phần không hòa tan còn lại sau khi xay và chiết xuất các thành phần hòa tan trong đậu nành vào nước để sản xuất các sản phẩm thực phẩm từ đậu nành như sữa đậu nành hoặc đậu phụ. Bã đậu nành Số lượng lớn bã đậu nành được tạo ra bởi ngành công nghiệp sản xuất các sản phẩm từ đậu nành, đặc biệt là ở các nước Châu Á nơi các thực phẩm từ đậu nành cực kỳ phổ biến. Hàng năm có một lượng bã đậu nành lớn được thải ra trên toàn cầu. Theo ước tính cứ 1,0 kg đậu nành trong quá trình sản xuất sữa đậu nành hay đậu phụ có thể tạo ra khoảng 1,1 – 1,3 kg bã đậu nành với độ ẩm từ 70 – 90% [2].
Sản lượng bã đậu nành trên thế giới sản xuất ra trong một năm ước đạt 1,4 tỷ tấn và hầu hết đến từ các nước Châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc và Singapore. Trong đó, ngành công nghiệp sữa đậu nành và đậu phụ mỗi năm thải ra khoảng 800.000 tấn bã đậu nành ở Nhật Bản, khoảng 310.000 tấn ở Hàn Quốc, và khoảng 2.000 tấn bã đậu nành ở Trung Quốc [2]. Ở Việt Nam việc sử dụng sữa đậu nành và đậu phụ cũng rất phổ biến. Theo AC Nielsen Việt Nam, Việt Nam đứng thứ 3 thế giới về lượng tiêu thụ sữa đậu nành với khoảng 613 triệu lít/năm và đứng thứ 7 thế giới tính theo bình quân đầu người với 6,8 lít/người/năm [1].
HVTH: Đặng Đình Triển – 20212316M 3 Luận văn cao học GVHD: PGS. Hồ Phú Hà PGS. Nguyễn Thanh Hằng Về sản xuất sữa đậu nành ở Việt Nam thì Vinasoy là công ty sữa đậu nành lớn nhất cả nước và thứ 5 thế giới, chiếm 85,8% thị phần sữa đậu nành và 6,2% thị phần sữa Việt Nam năm 2020 (Euromonitor) với sản lượng 250 triệu lít / năm (tổng công suất tối đa lên đến 390 triệu lít / năm) tạo ra hơn 1 tỷ sản phẩm sữa đậu nành phục vụ cho hơn 80 triệu người dân. Năm 2021, doanh thu từ sữa đậu nành đạt 4.
Cùng với một lượng lớn sữa đậu nành được tạo ra như vậy là khoảng hơn 40.000 tấn bã do các nhà máy của Vinasoy tạo ra mỗi năm. ✓ Sơ đồ quy trình tạo ra bã đậu nành từ công nghiệp sản xuất sữa đậu nành của nhà máy sữa đậu nành Vinasoy - [3]: Hình 1. Sơ đồ quy trình tạo ra bã đậu nành từ công nghiệp sản xuất sữa đậu nành của nhà máy sữa đậu nành Vinasoy Theo sơ đồ quy trình sản xuất sữa đậu nành của nhà máy Vinasoy, nguyên liệu được đi qua bước phân loại, làm sạch để loại bỏ hết tạp chất và các hạt đậu nành không đạt yêu cầu về chất lượng từ đó thu được các hạt nguyên có kích thước khá đồng đều và đảm bảo được yêu cầu của quá trình sản xuất. Trong đó, các tạp chất nhẹ như bụi, vỏ, hạt vỡ, hạt bị teo,… sẽ được tách ra nhờ quạt thổi và cyclon.
Kim loại được tách ra nhờ nam châm. Đá, sạn, các tạp chất nặng được tách theo phương pháp trọng lượng. Tiếp theo đó các hạt này sẽ được rửa và qua giai đoạn nghiền thô, nghiền tinh với nước nóng 68 – 72°C, từ đó các chất dinh dưỡng được hòa tan vào trong nước. Sau 4 HVTH: Đặng Đình Triển – 20212316M Luận văn cao học GVHD: PGS.
Hồ Phú Hà PGS. Nguyễn Thanh Hằng đó, dịch nghiền sẽ được trích ly hai lần bằng phương pháp ly tâm để thu được tối đa các thành phần dinh dưỡng hòa tan và tách được tối đa bã ra ngoài, ta thu được bã đậu nành. Ở Việt Nam, chỉ tính riêng nhà máy Vinasoy Bắc Ninh, trung bình cứ 1 ngày sẽ tiêu thụ 28 tấn đậu nành, tạo ra khoảng 34 – 35 tấn bã đậu nành. Và trong một năm số bã đậu nành tạo ra lên đến 12.
Việc thải ra một lượng lớn bã đậu nành là một vấn đề lớn trong sản xuất thực phẩm làm từ đậu nành do nó gây tác động xấu đến môi trường, cần chi phí để xử lý và chưa tận dụng được hết giá trị của bã đậu nành [4]. Từ mục đích giảm thiểu các tác động môi trường và tạo ra giá trị từ bã đậu nành, các nhà công nghệ thực phẩm đang tìm kiếm các giải pháp tận dụng bã đậu nành để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao [2]. Mặc dù bã đậu nành theo nhiều nghiên cứu vẫn được đánh giá là có giá trị dinh dưỡng cao, chất khô bã đậu nành có khoảng 40 – 60% carbohydrate (chủ yếu là chất xơ không hòa tan), 20 – 30% protein và 10 – 20% lipid, vì vậy bã đậu nành là chất nền thích hợp cho biến đổi sinh học [2]. Tuy nhiên, bã đậu nành vẫn chưa được sử dụng một cách triệt để, chúng chủ yếu được dùng làm thức ăn chăn nuôi, làm phân bón hoặc đem đi chôn lấp.
Tuy vậy các phương pháp được sử dụng là không kinh tế, không bền vững và không thân thiện với môi trường. Việc này do bã đậu nành có độ ẩm cao (70 – 85%) khiến nó dễ bị hư hỏng, điều này còn gây khó khăn cho việc xử lý và tốn kém khi làm khô bằng các biện pháp thông thường như sấy nên khó bảo quản. Ngoài ra, bã đậu nành chứa oligosaccharit gây đầy hơi và mùi ngái cùng kết cấu không mong muốn của bã đậu nành tươi gây khó khắn trong việc làm đa dạng các sản phẩm thực phẩm từ bã đậu nành. Hiện nay, việc sử dụng nấm men hay vi khuẩn probiotic trong quá trình lên men tạo sản phẩm từ bã đậu nành đã không có gì xa lạ, rất nhiều bài viết đã đề cập đến việc sử dụng một hay kết hợp nhiều loại nấm men và vi khuẩn probiotic trong lên men tạo sản phầm lên men từ bã đậu nành đã cho nhiều tín hiệu tích cực.
Một số nghiên cứu điển hình như: nghiên cứu của Glenise B. Voss và cộng sự (2021) [5]; nghiên cứu của Hui Shi và cộng sự (2020) [6]; nghiên cứu của Weng Chan Vong và cộng sự (2019) [7];… Các nghiên cứu này đều cho thấy kết quả tích cực khi sử dụng đồng thời nấm men và probiotic trong quá trình lên men bã đậu nành. Thành phần hóa học của bã đậu nành HVTH: Đặng Đình Triển – 20212316M 5 Luận văn cao học GVHD: PGS. Hồ Phú Hà PGS.
Nguyễn Thanh Hằng Bã đậu nành chứa hàm lượng chất khô thấp, dao động từ 8,4% đến 22,9% [8]. Trong bã đậu nành vẫn còn một lượng rất lớn các chất dinh dưỡng. Trong chất khô bã đậu nành, nguyên tố đa lượng có khoảng 3,8 – 5,3% carbohydrate; 15,2 – 33,4% protein; 8,3 – 10,9% chất béo; 42,4 – 52,8% chất xơ tổng số; 40,2 – 50,8% chất xơ không hòa tan; 4,2 – 14,6% chất xơ hòa tan và 3,0 – 4,5% khoáng chất. Ngoài ra trong bã đậu nành còn chứa một lượng lớn các hợp chất vi lượng với 0,48 – 0,59 mg/100g vitamin B1; 0,03 – 0,04 mg/100g vitamin B2; 0,82 – 1,04 mg/100g vitamin B3; 0,936 – 1,35% kali; 16 – 96 mg/100g natri; 0,26 – 0,428% canxi; 0,13 – 0,165% magie; 0,6 – 11 mg/100g sắt; 0,1 – 1,2 mg/100g đồng; 0,2 – 3,1 mg/100g mangan; 0,3 – 3,5 mg/100g kẽm và các hợp chất có hoạt tính sinh học như 5,41% isoflavone aglycone; 10,3% isoflavone glucoside; 19,7% malonyl glucoside; 0,32% acetyl glucoside; 0,5 – 1,2% axit phytic; 0,1% saponin [9].
Thành phần dinh dưỡng của bã đậu nành được thể hiện ở bảng 1. Khảo sát tài liệu về thành phần dinh dưỡng của bã đậu nành tươi và khô Bã đậu Bã đậu Bã đậu Bã đậu Bã đậu Thông số nành khô a, nành khô b, nành tươi e, nành tươi b, nành tươi b c, d f g, h Việt Nami 80,25 ± 88,79 ± Độ ẩm (%) 6,71 ± 0,01 4,71 ± 0,06 74,0 ± 0,20 0,04 0,00 3,85 1,26 ± 3,09 ± 0,02 Khoáng (%) 6,36 ± 0,17 0,86 ± 0,00 ± 0,02 10,24 Chất béo 16,29 ± 5,9 ± 0,12 6,22 ± 0,45 1,98 ± 0,12 9,44 ± 1,06 (%) 0,04 15,51 33,53 ± 16,68 ± Protein (%) 7,91 ± 0,25 32,8 ± 0,63 ± 0,33 0,11 0,62 Xơ thô (%) 36,32 ± 25,76 ± 17,9 ± 0,20 4,1 ± 0,00 23,4 ± 0,09 Crude fibre 0,01 0,17 Chất xơ 58,60 ± 13,83 ± 34,67 ± 56,6 ± 0,0 - tổng số (%) 0,20 0,49 2,91 Chất xơ 55,63 ± 10,58 ± 17,79 ± không hòa 42,0 ± 0,0 - 0,07 0,40 0,61 tan (%) 6 HVTH: Đặng Đình Triển – 20212316M Luận văn cao học GVHD: PGS. Hồ Phú Hà PGS. Nguyễn Thanh Hằng Bã đậu Bã đậu Bã đậu Bã đậu Bã đậu Thông số nành khô a, nành khô b, nành tươi e, nành tươi b, nành tươi b c, d f g, h Việt Nami Chất xơ hòa 1,91 ± 0,06 14,6 ± 0,0 3,25 ± 0,09 16,88 ± 0,0 - tan (%) a Nguồn: Li và cộng sự (2013).
b Nguồn: Santos và cộng sự (2018). c Nguồn: Mbaeyi-Nwaoha và Uchendu (2016). d Nguồn: O'Toole và cộng sự (1999). e Nguồn: Guimarães và cộng sự (2018).
g Nguồn: O'Toole và cộng sự (1999). h Nguồn: Pérez-López và cộng sự (2018). i Nguồn: Trần Văn Khanh và cộng sự (2020). Nước Trong bã đậu nành có khoảng 70 – 90% là nước do việc tạo ra các sản phẩm từ đậu nành có liên quan đến quá trình chiết và lọc với nước, và tỷ lệ nước và đậu nành thường nằm trong khoảng 8:1 và 10:1 [12].
Điều này là một vấn đề lớn cho việc xử lý và bảo quản. Với độ ẩm cao như vậy sẽ gây tốn kém khi làm khô bằng các biện pháp thông thường nên nó thường khó được ứng dụng trong việc sản xuất các sản phẩm khác. Carbohydrate Mặc dù bã đậu nành có độ ẩm cao nhưng phần lớn nước được liên kết với xơ, dẫn đến hình dạng và cấu trúc vón cục giống như mùn cưa ướt. Chất xơ là thành phần chính của bã đậu nành chiễm khoảng 40 – 60% chất khô.
Li và cộng sự (2013) báo cáo rằng bã đậu nành có 58,60% xơ tổng, 55,63% chất xơ không hòa tan và 1,91% chất xơ hòa tan. Chất xơ trong bã đậu nành chủ yếu bao gồm arabinose, xylose, galactose và axit galacturonic có trọng lượng phân tử từ 724 đến 2081 kDa [13]. Guermani và cộng sự (1992) cũng báo cáo hàm lượng chất xơ, bao gồm cellulose, hemicelluloses, và lignin với khoảng 19%, 41% và 38% tương ứng. Hàm lượng chất xơ không hòa tan là 5,5% cellulose, 12% hemicellulose, 11,5% lignin và 0,2% axit phytic [14].
Lượng carbohydrate hydrat tự do của bã đậu nành tương đối thấp ở mức 4 – 5% [15].