BÀI BÁO CÁO TÌM HIỂU VÀ THU NHẬN PROTEIN ĐẬU NÀNH

báo cáo thu nhận protein đậu nành

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

Bộ môn: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

  

BÀI BÁO CÁO TÌM HIỂU VÀ THU NHẬN PROTEIN ĐẬU

NÀNH

Tên sinh viên thực hiên: 1)Lê Thị Phượng 072531S

3)Nguyễn Văn Sang 072554S

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Sang

Mục lục:

Phần I: Tổng quan

1) Giới thiệu về đậu nành

a) Đặc điểm của đậu nành

*Giá trị dinh dưỡng của đậu nành

b) Thành phần hóa học của hạt đậu nành

2) Tìm hiểu hệ thống protein đậu nành

a) Thành phần protein

b) Tính chất lý hóa

Phần II: Quá trình thu nhận:

1) Sơ đồ quy trình

2) Thuyết minh quy trình

Phần III: Kết quả thu nhận

Phần IV: Ứng dụng và một số máy móc

1) Ứng dụng

a) Ứng dụng của Soy concenttrates và soy isolates b) Các ứng dụng khác của đậu nành

2) Máy móc thiết bị

Phần I-TỔNG QUAN

1.Giới thiệu về đậu nành:

a-Đặc điểm về đậu nành:

Đậu nành xuất hiện đầu tiên tại Trung Hoa

khoảng 5000 năm trước đây nhưng mãi đến năm 300

trước Thiên Chúa giáng sinh mới được ghi vào cổ thư

là một nông phẩm chính của miền Bắc Trung Hoa Từ

đây, đậu nành được lan truyền qua Triều Tiên, Nhật

Bản, xuống miền Nam Trung Hoa và các nước Đông

Nam Châu Á Đến Nhật Bản vào thế kỷ thứ 8 sau Tây

lịch và khoảng một ngàn năm sau đó qua đến Âu Châu

Đậu tương hay đỗ tương, đậu nành (tên khoa

học Glyeinemax) đậu nành thuộc bộ Đậu (Fabales),

phân họ cánh bướm(Papilioideae),hoặc phân họ Đậu

(Fabaceae) Đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau tuy nhiên đậu nành màu vàng là tốt nhất, được trồng và sử dụng nhiều, giàu hàm lượng chất đạm ( protein)

Cây đậu nành là cây thực phẩm có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng Sản phẩm từ cây đậu nành được sử dụng rất đa dạng như dùng trực tiếp hạt thô hoặc chế biến thành đậu phụ, ép thành dầu đậu nành, nước tương, làm bánh kẹo, sữa đậu nành, okara đáp ứng nhu cầu đạm trong khẩu phần ăn hàng ngày của người cũng như gia súc

Ngoài ra, trồng cây đậu nành còn có tác dụng cải tạo đất vì cây đậu nành có khả năng tồn trữ chất đạm của khí trời và làm giàu chất đạm cho đất do đó làm tăng năng suất các cây trồng khác Điều này có được là nhờ hoạt động cố định N2 của loài vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ Đậu

*Giá Trị Dinh Dưỡng Của Ðậu Nành

Hạt đậu nành được gọi là “thịt thực vật” vì trong hạt đậu nhỏ bé có chứa hàm lượng protein rất cao, có thể tương đương với thịt cá nhưng lại dễ tiêu hóa hơn rất nhiều Trong 100g đậu nành bỏ vỏ có 34g protein, trong khi đó 100g thịt lợn nạc có 19g protein, thịt bò nạc 31g, trứng gà 14,8g Ngoài ra đậu nành còn chứa nhiều acid béo chưa bão hòa,

vitamin, chất khoáng đa lượng vi lượng cần thiết cho cơ thể

Protein của đậu nành có giá trị cao không chỉ về sản lượng thu hoạch mà nó chứa đầy đủ tám loại amino acids thiết yếu (essential amino acids) cho cơ thể con người Hàm lượng của các amino acids này tương đương với hàm lượng của các amino acids của trứng gà, đặc biệt là của tryptophan rất cao, gần gấp rưỡi của trứng Vì thế mà khi nói đến giá trị của protein ở đậu nành cao là nói đến hàm lượng lớn của nó cả sự đầy đủ và cân đối của tám loại amino acids

Trong đậu nành có chứa chất lecithin và vitamin E phong phú, có tác dụng làm cho cơ thể con người trẻ lâu(chống oxi hóa), sung sức, tăng thêm trí nhớ và tái tạo các mô, cũng làm

cứng xương và tăng sức đề kháng của cơ thể Ngày nay protein đậu nành được thừa nhận

là ngang hàng với protein thịt động vật

Protein của đậu nành dễ tiêu hóa, không có cholesterol, và ít chất béo bão hòa(saturated fats) thường có ở thịt động vật Ngoài ra trong đậu nành có nhiều vitamin B hơn bất cứ thực phẩm nào, đậu nành cũng chứa nhiều vitamin A, và các chất khoáng khác

Từ nguyên liệu hạt đậu nành khá bình dân này, người ta đã chế biến ra hàng trăm loại món

ăn hấp dẫn như tương, đậu phụ, chao, sữa đậu nành… Những món ăn này không những ngon miệng mà còn rất có lợi cho sức khỏe vì nó có thành phần protein hoàn hảo, các vitamin, khoáng chất, isoflavone và các chất xơ Hiện nay, người ta đang coi đậu nành là cây trồng quan trọng để giải quyết vấn đề thiếu protein đối với dinh dưỡng con người

Thành phần dinh dưỡng trong 100g thực phẩm ăn được

Thành phần chính (g)

Năng lương kcal 400

Muối khoáng (mg)

Vitamin (mg)

Bảng: Thành phần các chất dinh dương trong đậu nành

Đậu nành có 3 dạng chính là màu vàng màu xanh và màu trắng

Loại hạt Năng

lượng

(kcal)

Protein (g) Lipit(g) Glucid(g) Chất xơ(g) Muối

khoáng Hạt xanh 436 40.8 17.9 35.8 6.6 5.3

Hạt vàng 444 39.0 19.6 35.5 4.7 5.5

Hạt trắng 439 38.0 17.1 40.3 4.9 4.6

Bảng: thành phần dinh dưỡng trong 100g Đậu nành

b)Thành phần hóa học hạt đậu nành:

Hạt đậu nành gồm 3 bộ phận:

Vỏ chiếm 8% trọng lượng hạt

Phôi chiếm 2% trọng lương hạt

Tử diệp chiếm 90% trọng lượng hạt

Hạt đậu nành có thành phần hóa học như sau

Thành phần Tỉ lệ Protein% Dầu %

(lipit) Tro% Hydratcacbon% Hạt đậu nành nguyên 100 40 21 4,9 34

Protein : Trong thành phần hóa học của đậu nành,protein chiếm tì lệ rất lớn khoảng 40% trong protein của đậu nành ngoài methionin và tryptophan còn có các acid amin khác với số lượng khá cao, tương đương lượng acid amin có trong thit

Lipit: trong lipit của đậu nành gồm 2 loại acid béo: no và không no

loại không no có giá trị dinh dưỡng cao là loại acid béo không thay thế chiếm khoảng 60-70% chất béo của hạt, gồm các loại acid linoleic( 52-65%), acid linolinenoic( 2-3%), acid oleic (25-36%)

các loại no có acid pannitic(6-8%), acid stearic(3-5%), acid arichidonic(0,1-1,0%)

Các gluxit trong hạt đậu nành chiếm khoảng 34% thường có polysaccharit không hòa tan như: hemixelluloza kiểu arabinogalactan, các pectin xelluloza chiếm 10% và các olygosaccharit không tan như celulose,và hemicellulose

Tro của đậu nành rất giàu sắt và kẽm

Vỏ gồm 4 đến 5 lớp tế bào khác loại chồng lên nhau

Các lá mầm được tạo ra từ các tế bào kéo dài, bên trong chứa đầy các “thể protein” hình cầu đường kính 2_10m và rất nhiều các “hạt chứa dầu” 0,1_0,5m.Các thể protein vẫn được giữ nguyên khi nghiền vừa phải và có thể tách riêng từ bột đã khử béo Các thể protein này chứa phần lớn các protein của hạt:

_protein dự trữ (globulin)có thể bị thủy phân trong thời gian hạt nảy mầm để làm chất dinh dưỡng cho phôi sinh trưởng

_còn protein cấu trúc hoặc protein chức năng như enzym và chất kìm hãm enxym thì thường được định vị trong phần còn lại của tế bào

Chất khoáng: chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành, trong đó đáng chú ý nhất là canxi, phospho, mangan, Zn, Fe

Vitamin:trong hạt đậu có chứa rất nhiều vitamin khác nhau trừ vitamin C và vitamin D

Bảng : thành phần acid amin trong protein của đậu nành

Cistein 1.3%

Đậu nành rất nhiều protein, lipid, glucid, muối khoáng và vitamin Chính vì thế, đậu nành la một nguồn thực phẩm quan trọng va được trồng rộng rãi ở Trung Quốc, Mỹ, Brazil Ở Việt Nam đậu nành được trồng rộng rãi ở các tỉnh phía bắc va phía nam Trong công nghiệp thực phẩm, đậu nành được coi như nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất dầu thực vật va các sản phẩm lên men

2-Tìm hiểu hệ thống protein đậu nành:

*PROTEIN

Giá trị của chất protein của bất kỳ thực phẩm nào cũng tùy thuộc vào hai yếu tố: lượng và phẩm Lượng protein thường được diễn tả bằng phần trăm hàm lượng có trong trọng lượng thô của thực phẩm, còn phẩm chất được xác định bởi hai yếu tố: khả năng tiêu hoá (digestibility) và đầy đủ thành phần chất amino acids thiết yếu (essential amino acids) Nếu thực phẩm nào hội đủ hai yếu tố này thì được đánh giá cao về phẩm

Cơ thể chúng ta cần tất cả 8 loại amino acids này để cho đồng bộ và điều chỉnh tỷ

lệ với nhau Nếu một trong tám chất amino acids này thiếu, những thứ khác không thể tác hợp và vận hành được, có nghĩa là tất cả các loại amino acids cần phải được ăn vào và thẩm thấu cùng lúc để có thể làm việc điều hòa

Phần lớn thực phẩm đậu nành đều thuộc loại tiêu hóa dễ dàng Ví dụ như đậu hũ, khả năng tiêu hóa là 92 %, bột đậu nành (soy flour) khoảng 85 - 90% Hạt đậu nành luộc hay rang có khả năng tiêu hóa khó hơn, khoảng 68 %

Như chúng ta đã biết trong hạt đậu tương có đến 40-45% protein với đầy đủ các axit amin không thay thế, vì vậy protein đậu tương là một nguồn protein thực vật lý tưởng cho con người Tuy nhiên trong đậu tương vẫn còn tồn tại một số yếu tố phản dinh dưỡng, trong đó có các hợp chất hydratcacbon dạng hòa tan thường gây cảm giác đầy hơi cho người sử dụng Công nghệ thu nhận protein đậu tương cô đặc sẽ loại bỏ được các hợp chất cacbonhydrat này và do vậy sản phẩm thu được sẽ có hàm lượng protein cao hơn trong bột đậu tương

*Các loại bột đạm đậu nành(protein):Các sản phẩm bột đạm đậu nành sau chế biến được chia thành ba loại tùy vào hàm lượng protein (đạm): Bột đạm (Flour), Concentrates và Isolates Ba loại này được coi là những nguyên liệu đầu vào cơ bản của các sản phẩm bột đạm đậu nành Trong một số trường hợp, những nguyên liệu này có thể được xử lý thêm trước khi đưa vào các sản phẩm thực phẩm

i)Loại bột đạm (fluor)

Bột đạm được tạo ra bằng cách nghiền hạt đậu nành đã sấy thành dạng bột mịn và chứa khoảng 50% hàm lượng đạm Bột đạm cũng có ba dạng khác nhau: tự nhiên( nguyên béo), khử béo và thêm lecithin Dạng tự nhiên chứa nguyên lượng dầu có trong hạt đậu nành Dạng khử béo, đã được tách bớt lượng dầu trong quá trình chế biến Dạng thêm Lecithin tức là đã được bổ sung một lượng lecithin nhất định vào Bột đạm không chứa Gluten, vì vậy loại bánh mỳ nở bằng men có dùng bột đạm loại này có cấu trúc rất chặt Bột đạm đậu nành thô cũng tương tự như bột đạm đậu nành, chỉ khác là loại này được xay thành những hạt cỡ to hơn

ii)Loại Concentrates

Loại Concentrates được chiết xuất từ loại đậu nành khử béo, dạng vẩy và chứa 70% protein Loại này chứa một lượng axit amin rất tốt cho tiêu hóa và giữ lại phần lớn chất xơ từ hạt đậu nành phục vụ cho quá trình tiêu hóa

iii)Loại Isolates

Bột đạm tách từ các vẩy đậu nành khử béo tạo ra loại bột đạm Isolates - loại bột đạm tinh khiết nhất Chứa đến 90% protein, bột đạm Isolates giữ lại hầu hết toàn bộ lượng đạm có trong hạt đậu nành Chúng cũng chứa một lượng đáng kể axit amin có lợi cho tiêu hóa và vì chúng có vị rất nhẹ nên có thể thêm vào các sản phẩm thực phẩm mà không hề ảnh hưởng đến hương vị và đặc tính cơ bản của sản phẩm

a)Thành phần của protein

sau khi hòa tan trong nước hoặc ở pH kiềm nhẹ các protein của đậu tương có thể tách ra nhiều đoạn bằng sắc ký lọc gel, bằng điện di, bằng siêu ly tâm…

Tỷ

lệ(%trọn

g lượng)

Các hợp

phẩn

protein

Các

chất

kìm

hãm

tripxi

n

Xitocr

om C

_amil aze

Lipoxi_

genaza

Hema_g lutinin

Globulin 7S

_congl y_xinin

Globulin 11S_gli xinin

Khối

lương

phân tử

7860_

21500 12000 62000 102000 110000 140000_175000 320000_350000 600000

b)Tính chất lý hóa

b.1) Sự phân ly và sự tập hợp của protein đậu tương:

Khi đun nóng dung dich  - conglixinin loãng, ở pH 7-8 và lực ion yếu , đến

100oC, thì các phân tử của chúng phân ly thành các dưới đơn vị mà không kèm theo hiện tượng tập hợp phân tử

Khi gia nhiệt đến 100oC dd glyxirin loãng (<1%)pH 7_7,6 và lực ion 0,2_0,4 thì các phân tử cũng phân ly thành các dưới đơn vị và sau đó thì tập hợp lại

Khi đun nóng đến 80oC một dung dịch vừa chứa glycerin và _conglixinin có nồng độ loãng(<1%), pH=8 thì các phản ứng phân ly và tập hợp sẽ xảy ra sự trung hòa các điện tích âm của _conglixinin sẽ làm dễ dàng cho quá trình tập hợp và quá trình tạo gel của protein đậu tương

Khi đun dung dịch protein đậu tương 1% đến 95oC, và pH=7 không có các chất khử với 0.0_0,2M (bất lợi khi từ 0,5_2M) Tốc độ tập hợp sẽ tăng trong khoảng pH 4_6 nhưng sẽ gần bằng 0 khi pH acid hoặc kiềm (ở nhưng pH này lực đầy tĩnh điện sẽ ngăn cản sự tập hợp nhưng lại làm cho sự giãn mạch các cấu trúc bậc 2 và bậc 3 đươc dễ dàng)

b.2) sự tạo gel của protein đậu tương:

khi dung dịch protein đậu tương có nồng độ đậm đặc (≥ 5%) được đun nóng ở pH gần trung tính thì sẽ tạo ra gel Dung dịch 8% đậu nành có thể tạo gel với ethanol 20% nhưng nếu với ethanol 40% protein tủa

b.3) Khả năng hydrerat hóa:

Quá trình hydrerat hóa protein ở trạng thái khô.

4 giai đoạn đầu của quá trình hydrat hóa có liên quan với các hiện tương như trương nở,

thấn ướt,giữ nước, cố kết và bám dính Giai đoạn 5 sẽ tạo ra độ phân tán, độ nhớt và độ

đặc

b.4) Khả năng hòa tan:

Về phương diện động lực học sự hòa tan tương ứng với 1 sự phân ly đồng thời các

phân tử dung môi và các phân tử protein và tiếp đó là sự phân tán các phân tử protein vào

dung môi để có 1 bề mặt tiếp xúc liên pha giữa protein và dung môi là tối đa Như vậy để

tự hòa tan được, protein phải tương tác với dung môi càng nhiều càng tốt Sự hòa tan của

protein phụ thuộc vào pH, lực ion, dung môi, kiểu dung môi,nhiệt độ

b.5)Khả năng tạo nhớt

Protein

khô

Các hạt không tan và bị trương phồng

Dung dịch

Hấp thu các phân tử nước bởi các phần có cực

Ngưng tụ thành nước lỏng

Hấp thụ nước thành

1 lớp dày

Trương nở

Solvat hóa

và phân tán

TÓM LẠI: những tính chất này không hoàn toàn đôc lập Chẳng hạn như sự tạo gel không những do tương tác protein_protein mà còn do tương tác protein_nước Độ nhớt và độ hòa tan phụ thuộc các tương tác protein_nước và protein_protein

(CONCENTRATES)

1-Sơ đồ quy trình

Hạt đậu nành

 Sấy khô

↓ Nghiền

↓ Bột đậu nành mịn

↓ Khử lipid

↓ Bột đậu tương khử lipid

 Khuấy và điều chỉnh pH



Ly tâm chất lỏng bên trên kết tủa

 Kết tủa

↓ Trung hoà

 Thẩm tích

 Dung dịch protein

 Đông khô

 Protein đậu tương cô đặc (SPC1)

2-Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu(Đậu Nành)

Đậu nành thu hoạch về, tách bỏ vỏ lấy hạt

đậu, phải đảm bảo hạt đậu không bị lẫn tạp chất kim

loại

Sấy khô

Bổ sung nước khử ion

Nước khử ion

Đem hạt đậu đi sấy khô Nước được khử đi nhanh chóng dưới dạng hơi nhu sấy phun, sấy thăng hoa… làm protein có tính chất xốp, có độ hoạt động bề mặt, tính hòa tan

so với chế độ sấy thường Nhưng ở đây nguyên liệu đang ở dạng hạt, nên ta chỉ có thể sấy thuờng

Nghiền:

Sau đó được đem đi nghiền thành bột mịn, nếu chưa được sử dụng ngay thì đem đi bảo quản trong túi P.E

Nghiền tạo cho bột có bề mặt lớn do vậy cải thiện được khả năng hấp thụ nước, khả năng hòa tan, khả năng hấp thụ chất béo và khả năng tạo bọt

Tách lipid

Trong lipit của đậu nành bao gồm 2 loại acid béo:No và không no

 Loại không no có giá trị dinh dưỡng cao là loại acid béo không thay thế chiếm 60%_70% chất béo của hạt gồm( linoleic, acid linolenoic, acid oleic)

 Loại no gồm( acid panmitic, acid stearic, acid arachidonic)

Ta có thể sử dụng các dung môi khác nhau để loại lipit khỏi bột đậu tương như: xăng Mogas92, cloroform và ête dầu hỏa Kết quả cho thấy hiệu suất loại lipit của 3 dung môi này gần tương đương nhau, tuy nhiên chất lượng cảm quan của bột đậu đã loại lipit bằng ête dầu hoả là tốt nhất: bột trắng và thơm Hàm lượng bột đậu tương đã loại lipit thu được bằng ête dầu hỏa là 84% so với bột đậu đã sấy khô

Bổ sung nước khử và điều chỉnh pH:

Bổ sung nước khử ion vào bột, khuấy đều tạo dịch huyền phù, đồng thời điều chỉnh pH<=5 ( ta cho một cách từ từ TCA10%-tricloracidacetic vào dung dịch ) TCA10%

sẽ làm protein kết tủa, nhưng trong giai đoạn này tủa protein có xu hướng khuếch tán vào dunh dịch

Khấy làm mạng protein (xoắn ) bị phá hủy, protein sẽ bị chịu tác động lặp đi lặp lại nhiều lần nên các cấu trúc bậc cao sẽ bị phá hủy thành các tiểu đơn vị

Hệ nước siêu tinh khiết (Nước

khử ion)

Các thiết bị trong phòng sạch, Hệ

nước siêu tinh khiết (Nước khử

ion)

Công dụng: