CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN 1. Đậu nành Đậu nành — một loại cây thuộc họ Dau (Fabaceae), vớitên khoa học là Giycme max (L) Merr - là một trong những cây cô đại nhất của nhân loại, có nguồn gốc từ Trung Quốc. Cây đậu nành là một loại cây có giá trị kinh tế cao, các bộ phận của cây được sử dụng 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, nên cây được trân trọng đặt tên là "Ông Hoàng trong các loại cây họ đậu". Thành phân hoá học và giá trị dinh dưỡng của hạt đậu nành Tính theo khối lượng chất khô, hàm lượng protein trong đậu nành là 39,5 % đến 50,2 % và dau là 16,3 % đến 21,6 %.
Các thành phan nhỏ khác bao gồm phospholipid, vitamin, khoáng chất, chất ức chế trypsin, phytate, oligosaccharide và isoflavone (Liu 1997, Liu và cộng sự, 1995) Bang 1. 1 Thanh phan hóa học trong các bộ phan cua hạt đậu nành Thanh phan Lipid Protein % Hydratecacbon % | Tro % Tu diệp 23.0 29,0 5,0 Phôi 11,0 41,1 43,0 44 Vo hat 1,0 8.0 43 (Theo Kitrigin, 1981) Hạt đậu nành chứa day đủ các thành phan dinh dưỡng, đặc biệt là protein. Đông thời, nó cũng rất giàu lipid, carbohydrate, vitamin và các chất khoáng, calcium. Ngoài ra, đậu nành cũng có nhiều chat xơ.
Về giá trị protein, đậu nành đứng hang dau về protein có nguồn gốc thực vật và không những về hàm lượng protein cao mà cả về chất lượng protein. Protein đậu nành dễ tan trong nước và chứa nhiều acid amin không thay thế như Iysine, tryptophane. Trừ methionine và cystein hơi thấp còn các acid amin khác của đậu nành có thành phan giống thịt. Protein của đậu nành dễ tiêu hóa, không có cholesterol, và ít chất béo bão hòa thường có nơi thịt động vật (Liu 1997, Liu và cộng sự, 1995).
Protein đậu nành chứa gan đủ các loại acid amin can thiết mà cơ thé không tong hợp được với các tỉ lệ gần giống như dam động vật. Do đó protein đậu nành có thể thay thế protein động vật trong bữa ăn hăng ngày. 2 Thành phần dinh dưỡng trong 100 g hạt đậu nành Năng lượng | Protein | Lipid (g) | Glucid (g) | Xo(g) | Tro (g) (kcal) (g) 439 38,0 17,1 40. Thành phân protein đặc trưng trong đậu nành Dựa trên khối lượng chất khô, hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 29,6 — 50,5 (% w/w).
Các nhóm protein đơn giản: Albumin (6 — 8%), Globulin (25 — 34%), Glutelin (13 — 14%), Prolamin chiếm lượng nhỏ không đáng kê. Globulin đậu nành bao gdm 4 phân đoạn: 2S, 7S, 11S va 15S. Trong protein đậu nành thì phân đoạn 7S (-Conglycinn) va 11S (Glycinin) chiếm thành phan khá lớn. Glycinin và B-conglycinin chiếm 65 - 85% tong lượng protein hạt, là thành phan protein quan trọng nhất trong đậu nành và được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong thực phẩm (Liu, 1997).
Cơ chế tạo gel của B-Conglycinin và Glycinin theo những cơ chế khác nhau va cau trúc của đậu hủ cũng bi ảnh hưởng bởi sự có mặt của chúng. Tỉ lệ glycinin và j- conglycinin càng nhiều thì độ cứng của đậu hủ càng cứng (Kang và cộng sự, 1991). Đề hiểu rõ về bản chất hình thành và mức độ ảnh hưởng của 2 loại phân đoạn trên, cân phải tìm hiệu rõ vệ câu tạo va tính chat tạo khôi đông của chúng. 1 Cac phân đoạn glubulin trong protein đậu nành ; Khối lượng Phân đoạn | Ty lệ (%) Thành phần phan tứ (kDa) Chat ức chế trypsin 8-21 25 22 Cytochrome C 12 Hemagglutinin 110 Lipoxygenase 102 75 37 B-Amylase 67 B-Conglycinin 180-210 11S 31 Glycinin 350 15S II Glycinin polymer hóa 600 (Nguon Wolf va Cowan, 1975) Glycinin - tiểu cau 11S Glycinin là một hexamer có khối lượng phân tử khoảng 350 kDa.
Mỗi hexamer bao gồm 2 trimer, mỗi trimer bao gồm 3 monomer. Trong mỗi hexamer, 6 monomer được sắp xếp thành cau trúc lăng trụ tam giác nhờ kỹ thuật chụp cat lớp tia X (Plietz và cộng sự, 1983). Glycinin có cầu tạo gom 2 tiéu phan: mot tiéu phan A (có tính acid) va một tiéu phan B (có tinh base). Trong tiéu phan A có 4 loại tiểu phan acid (Al - A4).
Và mỗi loại tiểu phan acid lại được cau tạo từ 6 chuỗi polypeptide có tính acid (37-45 kDa), (pI= 4. Tương tự trong tiểu phan B cũng có 4 loại tiêu phan base (BI - B4). Mỗi loại tiểu phan base này cũng được cấu tao từ 6 chuỗi polypeptide có tính base (18-20 kDa), (pI= 8,0 - 8,5) (Peng va cộng sự, 1984; Wolf va Briggs, 1985). Các chuỗi polypeptide acid và base liên kết với nhau thông qua cau nỗi disulfide ngoại trừ chuỗi polypeptide A4.
Monomer Trimer Hexaimer Hình 1. 1 Mô hình cau trúc phân tử của glycinin. A và B là chuỗi polypeptide acid và base. Liên kêt giữa A và B là liên kêt disulfide.
p-conglycinin- tiểu cau 7S B- conglycinin là một trimer glycoprotein với khối lượng phân tử là 180- 210 kDa. B-conglycinin bao gồm 3 tiêu phần chính được đặt tên là a, œ',B và một tiêu phần nhỏ y (Thanh và Shibasaki, 1977). Thành phan cau tạo chính là a, œ và B. ba thành phan này được sắp xếp tạo thành cau hình trimer.
Tiểu phan a, a’,B có khối lượng phân tử lần lượt là 57- 72; 57- 68; và 45- 52 kDa (Yamauchi và cộng sự, 1981) và chúng được liên kết chủ yếu với nhau nhờ tương tác ky nước và liên kết hydro, không liên kết với nhau qua liên kết disulfide. Điểm đăng điện của B-conglycinin là 4,64 (Koshiyama, 1983). Đối với các tiêu phan, điểm đắng điện của B, bao gồm 4 thành phan (B1- B4) là khoảng 5,8 — 6,2. Trong khi đó, tiểu phan a và a bao gồm những thành phan đơn có điểm đăng điện là 5,2 và 5,3 (Thanh và Shibasaki, 1976).
2 Cấu trúc phân tử Trimer của a, a và B loại B- conglycinin(Renkema, 2001). Giới thiệu chung về đậu hủ Đậu hủ là một sản phẩm làm từ đậu nành, được sản xuất băng cách kết tủa protein trong dịch sữa đậu nành. Đậu hủ không chỉ được sản xuất tại Việt Nam mà còn được sản xuất nhiều ở Trung Quốc, Nhật Ban, các nước Đông Nam Á và cả ở các nước châu Âu như Hà Lan, Pháp. Đậu hủ có nhiều dạng khác nhau, chính vì thế mà có tên gọi khác nhau dựa trên các đặc tính cau trúc: đậu hủ cứng, mềm và lụa.
2 So sánh các loại đậu hu Đậu hủ cứng Đậu hủ mềm Đậu hủ lụa Đông tụ băng Có thé ăn trực tiếp. Dạng mêm, gia nhiệt CaCl,CaSO,z, có hàm Đông tụ bang CaSOx, | sẽ đông tụ, san xuất lượng protein khoảng 9%, | GDL. hàm lượng nước khoảng Hàm lượng protein Được đông tụ chủ yếu 80%. khoảng 7%, béo 3,5%, bang Glucono Delta Dau hủ có kêt cầu cứng nước 88%.
Lactone hay CaSOx. hơn so với đậu hủ thường, Đậu hủ có độ cứng Không có quá trình ép mạng lưới câu trúc dày trung bình, có màu trăng, tách nước, protein hòa đặc hơn, lỗ xốp nhỏ hơn. xôp và mềm. tan và các chât hòa tan Có quá trình nén ép để khác.
Đậu hủ có kết câu rât mém, mịn. Co chế đông tụ của protein đậu nành Quá trình đông tụ protein là hiện tượng các phân tử protein bị biến tính tự tập hợp lại với nhau để tạo thành một mạng lưới protein có trật tự. Quá trình đông tụ của protein đậu nành là một bước quan trọng tạo nên và quyết định đến cấu trúc của sản phẩm đậu hủ. Sự biến tính nhiệt tiếp đến là sự tập hop và đông tụ là những bước quan trọng nhăm bảo đảm rang tat cả các phân tử protein trong dịch huyền phù đều liên kết tạo thành mạng lưới cấu trúc không gian (Aguilera, 1995).
Quá trình đông tu protein đậu nành được thực hiện qua ba bước: e Sự biến tính bởi nhiệt. ® Sự tập hợp các phân tử protein với nhau. e Sự liên kết hình thành nên cấu trúc đậu hủ. Khi protein bị biến tính các cau trúc bậc cao bị phá huỷ, từ một cầu trúc chặt chẽ ban đâu, cấu trúc của protein trở nên lỏng lẻo hơn.
Quá trình biến tính nhiệt làm cho các protein duỗi mạch, liên kết giữa các phần tử bị đứt, các nhóm ky nước an ở phía trong lộ ra ngoài. Các nhóm này bao gồm các nhóm chức như sulfhydryl, các gốc ky nước, nhóm cacbonyl, nhóm amide của liên kết peptide, các nhóm amide của các mạch bên lộ ra bên ngoài và ảnh hưởng tới cấu trúc của mạng lưới không gian ba chiêu (Wang và Damodaean, 1991). Các mạch polypeptide bị duỗi ra, tiến gần nhau hon, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc của mạch là một nút mạng. Các phần còn lại hình thành mạng lưới không gian vô định hình chứa đầy pha phân tán bên trong là nước.
Sự phân tách, kết hợp và đông tụ trong suốt quá trình biến tính nhiệt dẫn đến hình thành những chuỗi phân tử protein. Nhờ các tương tác giữa các phân tử protein, các sợi và khối đông, một cau trúc ba chiều protein được hình thành (Hermansson, 1986). Ngoài yếu tô biến tính bởi nhiệt thì việc bố sung các điện tích dương để tạo nên sự hình thành khối đông đậu hủ, sự thay đổi về cường lực ion, nồng độ protein hay sự thay đối pH cũng tạo nên sự đông tụ. Thap Nonuge đó protem — cao Xa pl pH - Ganpl Lực 10m) Cac Thác > Hos tan Hoe tan Trome swodt Ho: đục Doc Thap DS >< cứng gee I Thap (Cao } Hình 1.
3 Mô hình hình thành mạng lưới kết cấu protein bang cách thay đối nồng độ protein, pH hay cường độ Ion.Cơ chế dong tu bang ion kim loại hoá trị II kết hợp với nhiệt độ Trong quy trình sản xuất đậu hủ, quá trình đông tụ bao gồm 2 bước chính: sự biến tính nhiệt của protein và sự đông tụ. Quá trình đông tụ băng muối của ion kim loại xảy ra theo 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Ở giai đoạn đầu, những phân ky nước của protein đậu nành bị dấu bên trong nhờ quá trình biến tính sẽ lộ ra ngoài, các mạch polypeptide duỗi ra, làm lộ các gốc —-COO’, các mach protein tiễn gần nhau hơn. Giai đoạn 2: Cation hóa trị II (kim loại kiềm thổ) cho vào sẽ làm liên kết các mạch protein lại với nhau nhờ các gốc -COO’, làm cho khối protein bị đông tụ. Các cation hóa trị II đóng vai trò là chất nói liên kết giữa 2 protein chéo nhau.
Quá trình đông tụ xảy ra do các phân tử biến tính tích điện âm nên khi b6 sung các ion tích điện dương của chất tạo đông sẽ giúp cho hỗn hợp trung hòa về điện tích.