Nghiên cứu ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất chế phẩm isoflavone dạng aglycone

Theo các nghiên cứu đã được thực hiện, các nhà khoa học khăng định trong hạt đậu tương các aglycone chỉ chiếm một lượng nhó, hợp chất chính là các dẫn xuất của glycoside [131 chiếm trên

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-

Đề tài:

NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG ENZYME TRONG CÔNG NGHỆ

SẢN XUẤT CHÉ PHẨM ISOFLAVONE DẠNG AGLYCONE

Lời cảm on

Sau quá trình học tập, nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm đế hoàn thành khóa luận này, trước tiên tôi xin cám on sâu sắc tới TS Trương Hương Lan, chủ nhiệm bộ môn Thực phẩm và dinh dưỡng - Viện Công Nghiệp Thực Phấm đã tận tình hướng dẫn, cung cấp những thông tin quý giá và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Tôi cũng xin câm ơn các cán bộ của Bộ môn Thực phẩm và dinh dường - Viện Công Nghiệp Thực Pham đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đe tài.Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng tập the cán

bộ, nhân viên khoa Công nghệ sinh học - Viện Đại học Mờ Hà Nội đã dạy dồ, chi bảo tận tình trong quãng thời gian 4 năm học tại trường

Cuối cùng tôi xin cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ, động viên cùa gia đình và bạn bè đã dành cho tôi trong suốt quãng thời gian qua

Thư viẹn Viện Đại học Mở Hà Nội

Hà Nội, ngày 21 tháng 5 năm 2015

Sinh Viên

Lê Thị Lý

MỤC LỤC Lời cảm on

MỤC LỤC

KÍ HIỆU VÀ VIẾT TAT

DANH MỤC BẢNG BIÊU

DANH MỤC HÌNH VẼ

MỞDÀU 1

PHẦN I TÔNG QUAN 3

1.1 Đậu tương 3

1.1.1 Giới thiệu về đậu tương 3

ỉ 1.2 Các thành phần có giá trị dinh dưỡng trong đậu tương 4

1.1.2.1 Protein 4

1.1.2.2 Chất béo 5

,, „, Tlur viện Viện Đại học Mở Hà Nội 1.1.23 Gluxit 6

1.1.2.4 Vitamin và khoáng chất 6

1.2 Isoflavone trong đậu tương 8

7.2.7 Cấu trúc isoflavone 8

1.2.1.1 Gents te in 9

1.2.1.2 Daidzein 10

1.2.2 Hàm lượng isoflavone trong thực plĩâm từ đậu tương 11

1.2.3 Lợi ích cùa isoflavone đoi với sức khỏe 13

1.2.4 Tính an toàn của isoflavone trong đậu tương 15

1.3 Sự chuyển hóa isoflavone từ glycoside sang aglycone trong đậu tương bằng enzyme 16

1.4 Một số thực phẩm giàu isoflavone trên thị trường Việt Nam và Thế Giới 18

PHẦN II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 20

2.1 Nguyên vật liệu 20

2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2.1 Phương pháp công nghệ 20

2.2.2 Phương pháp phân tích lý hỏa 24

PHÀN III KÉT QUẢ VÃ THẢO LUẬN 31

3.1 Lựa chọn nguyên liệu đậu tương có hàm lượng isollavone cao 31

3.2 Nghiên cứu chuyến hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone trong sữa đậu nành bằng enzyme 32

3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn enzyme thích hợp đế nâng cao hiệu suất chuyên hóa32 3.2.2 Nghiên cứu nồng độ enzyme tối ưu đế nâng cao hiệu suất chuyến hóa.33 3.2.3 Nghiên cứu pH tối ưu đê nâng cao hiệu suất chuyên hóa 34

3.2.4 Nghiên cứu nhiệt độ toi ưu đe năng cao hiệu suất chuyến hóa 36

3.2.5 Nghiên cứu thời gian tối ưu cho quá trình thúy phân sữa đậu tương bang chê phẩm enzyme Lactozym 36

3.3 Nghiên cứu thu nhận che phâm sữa bột đậu tương nảy mầm 38

3.3.1 Nghiên nhiẹt độẽỉầu btòt ^ẤQ Ẳ.Ị.‘l ’ YýJ 38

3.3.2 Nghiên cứu xác định lưu lượng dòng nhập liệu 39

3.3.3 Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của áp suất khí nén 41

PHÀN IV KÉT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đií

phẩm Hoa Kỳ

hiệu năng caoLDL-cholesterol Low density lipoprotein cholesterol - Cholestero Hiên ket

Lipoprotein CÓ tv trọng thấp

Thư viện Viện Đại nọc Mở Hà Nội

SEMs Selective estrogen receptor - chat điều bien đặc hiệu thụ the

estrogen

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình cùa các chất có trong hạt đậu tương [3] 4

Bảng 1.2 Thành phẩn và hàm lượng các axit amin trong hạt đậu tương 5

Bàng 1.3 Hàm lượng axit béo không no trong hạt đậu tương 13] 6

Bãng 1.4 Thành phần các loại vitamin trong hạt đậu tương [3] 7

Bang 1.5 Thành phần các chất khoáng trong hạt đậu tương [3] 7

Bàng 1.6 Hàm lượng sử dụng đậu tương trung bình ờ một số nước 14

Bảng 1.7 Một số thực phẩm giàu isotlavone 19

Báng 2.1 Điều kiện thủy phân sữa đậu tương của các 22

Bâng 3.1 Hàm lượng isoflavone ờ 9 giống đậu tương khác nhau 31

Bàng 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Lactozym đến sự chuyến hóa isotlavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone 34

Th II■ vỉẹ n yìẹn Đại li ọc Mở Ft à Nội Bàng 3.3 Ảnh hường của pH đến sự chuyến hổa isoflavone 35

Bàng 3.4 Ánh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển hóa isoflavone-từ dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ enzyme Lactozym 36

Bảng 3.5 Ảnh hường cùa thời gian đến sự chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ enzyme Latozym 37

Bảng 3.6 Ánh hường cùa nhiệt độ không khí đầu vào đến hiệu suất thu hồi và giá trị cám quan của sản phẩm 38

Bàng 3.7 Anh hường của lưu lượng dòng nhập liệu đến 40

Bàng 3.8 Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến 41

hiệu suất thu hồi và giá trị cảm quan của sản phẩm 41

Bảng 3.9 Thành phần dinh dưỡng và tính chất cảm quan cúa 43

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây và hạt đậu tương 3

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của các aglycone 8

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của các glycoside 9

Hình 1.4 Cẩu trúc hóa học của genistein 9

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học cũa daidzein 10

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học cùa glycitein 11

Hình 1.7 Một số thực phẩm chế biến từ đậu tương 12

Hình 1.8 Sự thủy phân các isoflavone bằng enzyme p-glucosidase 17

Hình 2.1 Quy trình chuẩn bị sừa đậu tương 21

Hình 3.1 Hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone 33 Hình 3.2 Ảnh hướhg;qia nhiệt độ kpộrịg khí.đầưvàợdếụj.;4 ^0.ị 39

hàm lượng isoflavone trong sàn phẩm 39

Hình 3.3 Ánh hưởng cùa lưu lượng dòng nhập liệu đến 41

Hình 3.4 Ánh hưởng của áp suất khí nén đến 42

hàm lượng isoflavone trong sàn phẩm 42

Hình 3.5 Sơ đồ quy trình sàn xuất bột đậu tương náy mầm 44

MỎ ĐÀU

Hiện nay, đậu tương đã trờ thành nguồn thực phấm không thể thiếu cùa con người Ớ nhiều nước trên thế giới, việc sử dụng các thực phấm chế biến từ đậu tương hàng ngày đang được khuyển khích vì những lợi ích sức khỏe của nó đối với con người Theo nhiều nghiên cứu cho thấy một số tác dụng cùa đậu tương trong việc giảm cholesterol trong máu, tức giảm thiếu nguy cơ mac các bệnh liên quan đến tim mạch [11], chúng cũng ngăn càn sự phát triến các mầm ung thư [4], ngăn ngừa bệnh thận, bệnh tiểu đường, bệnh xốp xương [5] và các triệu chứng rối loạn tiền mãn kinh [ 11 Những tác dụng này của đậu tương có được là nhờ thành phần isoflavone có hoạt tính tương tự nội tiet to estrogen

Isoflavone trong đậu lương tồn tại ờ hai dạng chính là glycoside và aglycone Theo các nghiên cứu đã được thực hiện, các nhà khoa học khăng định trong hạt đậu tương các aglycone chỉ chiếm một lượng nhó, hợp chất chính là các dẫn xuất của glycoside [131 (chiếm trên 90%) Nhưng aglycone lại là những phytroestrogen

có hoạt tính sinh học cao, được cớ thê hâp thu nhanh hơn với lượng lớn hơn rât nhiều so với dạng glycoside Mặc dù các isoflavone dạng glycoside cũng được thúy phân một phần thành aglycone bời nước bọt và sau đó là vi sinh vật đường ruột nhưng hiệu suất chuyến hóa thấp Các săn phấm đậu tương truyền thống như miso, natto (Nhật Bán), Thuanao (Thái Lan), Chungnkookjang (Hàn Quốc), tempeh (Indonesia) có hàm lượng aglycone cao hơn đáng kể so với các sản phầm đậu tương không lên men Nhiều nghiên cứu cũng đã chi ra rằng sự chuyền hóa isoflavone dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ quá trình náy mầm đậu tương [22], thủy phân đậu tương bằng enzyme thương mại [15, 23] và quá trình lên men với vi sinh vật [7, 16, 26] Trong những nghiên cứu này, enzyme P-glucosidase được coi là enzyme chìa khóa, chịu trách nhiệm cho quá trình chuyền hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone

Xuất phát từ mục đích xây dựng được quy trình công nghệ ứng dụng enyme

đế nâng cao hiệu suất chuyến hóa từ isoflavone dạng glycoside sang isoflavone dạng aglycone giúp cơ the con người hấp thu một cách tốt hơn và đạt được hiệu quả

cao hơn trong việc ngăn ngừa một số bệnh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài

“Nghiên cứu ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất chế phấm isoílavone dạng aglycone” Nội dung nghiên cứu gồm:

- Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyến hóa isotlavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglycone bang chế phẩm enzyme p-glucosidasc thương mại

- Nghiên cứu các điều kiện tối ưu để thu nhận chế phấm sữa bột giàu isoflavone dạng aglycone

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội

PHẦN I TỎNG QUAN1.1 Đậu tưong

1.1.1 Giới thiệu về đậu tưứng

Đậu tương hay đồ tương hay đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L) Merrill, thuộc bộ Dậu (Fabalcs) phân họ cánh bướm Fabaccac (Papilionaccac) Đậu tương là cây thân thảo, thân cây mảnh, có lông, cao từ 0,8 - 0,9 m, cành hướng lên trên Lá mọc cách lá có ba lá chét hình trái xoan, đầu gần nhọn, có lông, hơi không đều ở gốc Hoa có hai loại là màu trang và màu tím, xếp thành chùm ờ nách Quả thõng, hình lười liềm, gân bị ép, trên quả có nhiều lông mềm, tập trung ờ giữa các hạt Hạt đậu tương màu vàng là tôt nhất nên được trông và sử dụng nhiêu nhất 111

Hình 1.1 Cây và hạt đậu tưoug

Đậu tương có nguồn gốc từ Trung Quốc cách đây khoáng 4.000 - 5.000 năm rồi được du nhập sang Nhật Bân vào thế ki thứ 8 và dần có mặt ớ các nước Châu Á khác Đầu thế ký 18, đậu tương được đưa sang Châu Âu rồi du nhập vào Châu Mỹ Ngày nay, đậu tương trờ lên phố biến trên toàn thế giới và thu hút sự quan tâm đặc biệt cùa nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào giá trị dinh dưỡng cũng như hoạt tính sinh học của chúng đối với sức khỏe con người Hoa Kỳ đang đứng đầu thế giới về sản lượng đậu tương, sau đó đến Trung Quốc và Ấn Độ Tại Việt Nam, đậu tương đang dược trồng tại 25 trong so 63 tinh thành cà nước, với khoáng 65% diện tích tại các khu vực phía Bắc và 35% tại các khu vực phía Nam 111

1.1.2 Các thành phần có giá trị dinh dưững trong dậu tương

Đậu tương là một loại hạt giàu protein, gluxit, lipid, muối khoáng và vitamin Đậu tương cũng là loại hạt duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá đồng thời ớ cả protit và lipid

Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình cùa các chất cổ trong hạt đậu tưong [3]

Bảng 1.2 Thành phần và hàm lượng các axit amin trong hạt đậu tương

Bảng 1.3 Hàm lượng axit béo không no trong hạt đậu tu'O’ng [3] Axit béo không no Hàm lượng (%)

sừ dụng đế chế biếộ'thành thực ăn cỊ]ặạòuội Fj3},j Ị Ị;'| \òi

- Gluxit không tan chiếm khoáng 90%, trong đó: pectin 30%, hemixenluloza 40%, xenluloza 20% Gluxit tập trung chủ yếu ở phần võ, tuy nhiên do lượng gluxit này thường không có lợi và làm ảnh hướng không tốt đen màu sác mùi vị sàn phẩm nên trong quá trình chế biến người ta thường tách vó đế làm thức ăn gia súc

1.1.2.4 Vitamin và khoáng chất

- Vitamin: Thành phần các loại vitamin được trình bày ớ báng 1.4

Băng 1.4 Thành phần các loại vitamin trong hạt đậu tưong [3] STT Thành phần Hàm lượng (mg/kg đậu tuong)

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoáng chất: Thành phần chất khoáng chiếm khoảng 4-5% trọng lượng khô cúa hạt, trong đó đáng chú ý nhất là canxi, photpho mangan, kẽm và sắt

Bảng 1.5 Thành phần các chất khoáng trong hạt đậu tuông (3]

Ngoài ra đậu tương còn chứa các chất gây mùi do có chứa exanalaxetaldehyt

và axeton gây lên mùi hăng, ngái cùa đậu tương

1.2 Isoílavone trong đậu tương

1.2.1 Cấu trúc isoflavone

Năm 2005, các nhà khoa học Brazil đã liến hành phân tích 18 mẫu đậu tương Kết quá phân lích cho Ihấy isoflavone trong đậu tương là một hợp chất phenolic gồm: tồn tại ở dạng tự do (aglycone) và dạng liên ket (glycoside), bao gom: daidzin, genistin, glycitin, các malonyl và axetyl tương ứng cúa chúng Trong một số trường hợp chúng có mặt ở cá 4 dạng hóa học với mồi dạng chứa 3 đồng phân tạo lên 12 loại Dạng aglycone gồm daidzein, genistein và glycitein Dạng glucosid gồm: daidzin, genistin, glycitin Dạng glycoside ket hợp với nhóm axelyl (óOAceGlc) gồm: 6”- O-acetyl daidzin, 6”- O-acetyl genistin 6”-O-axetyl glycitin Dạng glucoside kết hợp với nhóm malonyl (óOmalGlc) gồm: 6”-O-malonyl daidzin 6”-O-malonyl genistin, 6”-O-malonyl glycitin [19],

Năm 2006, các nhà khoa học Hàn Quốc đã thực hiện nghiên cứu so sánh hàm lượng isoflavone trong phôi, lá mầm, hạt và vò hạt đậu tương Kết quả nhận được cho thấy, ti lệ trung bình cùa isoflavone trong phôi là 2887 pg/g, trong hạt là 575 ug/g, trong lá mâm 325 ug/g và trong vỏ hạt Ịà 33 ụg/g Như vậy trong

■ _ L Blữ.ỹiẽiL Jv n jmi® Mq,-Ja IN ST

hạt dậu tương thì isoflavone tập trung phân lớn ờ phôi 112]

Cấu trúc cơ bán cúa isoflavone gồm 2 vòng benzen A và B nối với một dị vòng pyron c

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của các aglycone

Isoflavone R| r 2

Genistein -H -OH -OH

Glycitein - och 3 -H -OH

Formononetin -H -H - och 3

BiochaninA -H -OH - och 3

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của các glycoside

Nông độ isoflavone trong hạt dậu tương hay trong các sàn phâm của nó dao động trong khoang;5.0g/g đến 3300g/g Hajn lirợng aglycone trpng các thực phẩm từ đậu tương là không cao (0.2 - 1,5 mg/g) nhưng chúng lại là những phytrocstrogcn

có hoạt tính sinh học cao, được cơ thề hấp thu nhanh hơn, với lượng lớn hơn rất nhiều so với dạng glycoside Trong đó thì aglycone glycitein có hoạt tính mạnh hơn

cả (daidzein và genistein), mặc dù nó chi chiếm khoáng 5 - 10 % tống lượng isoflavone

1.2.1.1 Genistein

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của genistein

Genistein là dạng aglycone cùa isoflavone genistin, có tên đầy đủ là 7- Dihydroxy-3-(4-hidroxyphenyl) chromen-4-one hay 4’,5,7-trihidroxyisoflavone, công thức phàn tứ là C15H10O5 Gcnistcin có hàm lượng cao trong dậu tương Hầu

hết các loại thực phẩm đậu tương chứa khoáng 1 - 2 mg genistein trên mồi gram protein Ngoài ra genistein còn được tìm thấy trong sữa mẹ.

Genistein đã được chứng minh là một phytroestrogen và có khả năng phát huy nhiều tác dụng cùng như ãnh hưởng khác nhau khi có mặt trong cơ thề Nhưng trong đậu tương hàm lượng glycoside genistin lại nhiều hơn so với lượng aglycone genistein Nairn và cộng sự đã chỉ ra rằng 99% isoflavone trong đậu tương được tìm thấy ờ dạng glycoside [5] Genistin có cấu trúc hóa học tương tự genistein là 4’,5,7- trihydroxyisoflavone-7-glycosid chi khác ờ liên kết với phân tử d-glucose nhờ liên kết p và genistin có thể biến đồi thành genistcin nhờ phàn ứng thủy phân cũng như quá trình lên men

1.2.1.2 Daidzein

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của daidzein

Daidzein là dạng aglycone của daidzin Nó được tìm thấy trong tự nhiên ờ dạng daidzin glycoside 6"-O-malonyl daidzin Daidzein là phytroestrogen, có liên kết với các thụ thế estrogen, có cả hoạt tính estrogen yếu cũng như tác dụng chống lại estrogen Daidzein được tìm thấy chú yếu trong đậu tương và các sàn phẩm từ đậu tương Nó là isoflavone nhiều thứ hai trong đậu tương Nó cũng được tìm thay trong sữa mẹ Trong các sản phâm đậu tương không lên men như đậu phụ, daidzein chu yếu ở dạng glycoside, còn trong các sán phàm lên men như natto, miso, tempeh thì dạng aglycone nhiều hơn Hàm lượng daidzein trong các thực phấm cũng có sự khác biệt

Daidzein được tạo thành từ glycoside daidzin nhờ lên men hoặc thủy phân Quá trình lên men hoặc tiêu hóa (thúy phân) các thực phàm đậu tương giúp cat đứt các phân từ đường cùa glycoside daidzin tạo ra aglycone daidzein (tương tự genistein) Điều này thường xáy ra trong dạ dày (thủy phân nhờ axit) và trong ruột (hoạt động cúa enzyme vi khuân) Sau đó, nó có thế được hấp thu vào máu hoặc

chuyển hóa hơn nữa bằng vi khuấn đường ruột tạo thành equol và O- desmethylangolensin (O-DMA) Mức độ trao đổi chất này là khác nhau ờ mỗi người và phụ thuộc vào lượng vi khuấn có trong đường ruột và chế độ ăn hằng ngày Theo nghiên cứu sau khi hấp thu thì khoáng 80%-90% daidzein chuyến thành O-DMA và khoảng 30 - 50% daidzein chuyền hóa thành equol (equol có khâ nàng chống oxi hóa rất lớn và hoạt tính estrogen cao gấp khoảng 100 lần so với daidzein) [13].

1.2.1.3 Glycitein

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của glycitein

Glycitein là dạng aglycone của glycoside glycitin Glycitein là một isoflavone O-methyl hóa Nó có hàm lượng ít nhất trong isotlavone đậu tương Glycitein là một phytroestfogen'yểu hơn sơ với eác isbflavone khác

Glycitein có khả năng chống oxi hóa, chống các tác nhân gây ung thư, xơ vữa động mạch và loãng xương Nhưng do hàm lượng trong đậu tương rất nhó và hoạt tính yếu hơn các isoflavone khác nên glycitein ít được quan tâm nghiên cứu nhất Nó có cấu trúc hóa học tương tự genistein và daidzein nhưng ngoại trừ khả năng chống oxi hóa thì các hoạt tính khác lại không được như hai chất còn lại do một chút khác nhau về cấu trúc hóa học đã tạo lên sự khác biệt về hoạt tính sinh học So với isoflavone đậu tương thì hoạt tính estrogen của glycitcin thấp hơn 20 lần so với daidzein và 200 lần so với p-estradiol

1.2.2 Hàm lượng isoflavone trong thực phẩm từ đậu tưong

Các thực phẩm đậu tương được chia làm hai nhóm chính dựa trên phương pháp chế biến, bao gồm thực phấm đậu tương không lên men và thực phàm đậu tương lên men (hình 1.7)

Hình 1.7 Một số thực phẩm chế biến từ đậu tương

Hàm lượng isóAavonc thày.đối giữa.cãcMản'phẩm thực phàm chế biến từ đậu tương do sự khác nhau về phương pháp che biến Trong đó isoflavone có quan hệ mật thiết với protein Hàm lượng protein trong đậu tương chiếm tới hơn 36% trọng lượng chất khô Các thực phẩm và protein đậu tương đã qua chế biến cung cấp hàm lượng khác nhau cùa isoflavone aglycone Đậu tương trưởng thành và đậu tương rang có chứa 0,1-5 mg isoflavone/g protein Đậu tương xanh và tempeh có nguồn isoflavone trung bình (0,3 mg/g protein) [281- Hầu hết các thực phẩm đậu tương đều chứa hàm lượng genistein khoáng 1 - 2 mg/g Ngoài ra dịch chiết con làm phân ly các isoflavone liên kết với protein, vì vậy protein đậu tương bị biến tính bởi cồn sẽ

có hàm lượng isoflavone không đáng kề

Quá trình lên men đậu tương làm tàng hàm lượng các isoflavone dạng aglycone đồng thời giảm hàm lượng các glycoside tương ứng Phụ thuộc vào phương pháp chế biến và chùng vi sinh vật sử dụng mà hàm lượng, thành phần isoflavone cùa các thực phẩm đậu tương lên men có sự khác biệt lớn

1.2.3 Lợi ích của isoflavone đối với sức khỏe

Rất nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã khắng định chat Isoflavone trong đậu tương có khá năng phòng chống nhiều bệnh do có hoạt tính tương tự nội tiết tố nữ estrogen

❖ Giảm hội chứng mãn kinh

Bốc hòa

Hậu quà của quá trình mãn kinh hao gồm bốc hóa, ra mồ hôi đêm, khô âm dạo, tâm trạng thất thường và chứng loãng xương Nhiều nghiên cứu đã chi ra rằng isoflavone trong đậu tương giúp làm giảm những triệu chứng trên Trong một số nghiên cứu kéo dài 12 tuần cùa Murkies và cộng sự (1995) đã nhận thấy ânh hưởng cùa chế độ ăn bo sung đậu tương đen sự giảm các hội chứng mãn kinh ờ 23 phụ nữ mãn kinh Những phụ nữ tiêu thụ 45g bột đậu tương/ngày (cung cấp xấp xi 60 - 90

mg aglycone) có sự giám nhanh số lần bốc hóa trong 6 tuần đầu tiên và giảm đen 40% tồng số lần bốc hòa trong 12 tuần nghiên cứu Một số nghiên cứu gần đây cũng chứng minh quá trình giảm hội chứng bốc hóa của dậu tương tương tự như liệu_ TF111pviện yien t)ại nọc lỵỊơ 1 Ta Noi “pháp hormone Nhưng ngược với liệu pháp thay the hormone, đậu tương không làm tăng chi số khô âm đạo (một chi số do hiệu lực của estrogen) cũng như nguy cơ của nhồi máu cơ tim, đột quỵ và ung thư Do vậy, các isoflavone đậu tương không chi làm giảm bớt hội chứng bốc hòa mà chúng còn khác với estrogen là có thế hoạt động như các SEMs (Selective estrogen receptor - chất điều biến đặc hiệu thụ the estrogen) [6]

Bệnh loãng xương

Phụ nữ có the mất một lượng lớn trọng lượng xương cùa họ trong những năm đầu bước vào thời kì mãn kinh Sự mất xương có thể trở thành vấn đề nghiêm trọng, dặc biệt đối với những phụ nữ có bộ xương vốn đã yếu Những nghiên cứu gần dây cho thấy các isoflavone dường như chiếm một vai trò quan trọng trong ngăn ngừa

sự mất xương đồng thời tăng mật độ xương (Alekel và cộng sự, 2000) Tác dụng chống loãng xương của isoflavone là nhờ vào hoạt tính giống hormone sinh dục nữ estrogen Một số nghiên cứu in vitro và trên động vật đã chi ra rằng chế độ ăn chứa đậu tương giúp ngăn ngừa sự mất xương [5J Nghiên cứu được thực hiện với 66 phụ

nữ mãn kinh theo phương pháp mù đôi kéo dài trong 6 tháng Ket quả là việc tiêu thụ 40g SPI chứa 90mg isoflavone giúp làm tăng 2,2% mật độ xương quanh thắt lưng so với mức cơ bàn [17].

❖ Ngăn ngừa bệnh tim mạch

Nghiên cứu trước đây chi ra rang isoflavon trong đậu tương kích hoạt hoạt động cũa enzyme nitric oxide synthases nội mô, dẫn đến tăng sán xuất nitric oxide, làm giảm huyết áp Safiya Richardson và nhóm cùa bà đã nghiên cứu mối liên hệ giữa isoflavone và huyết áp với hơn 5000 người Mỹ trong thời gian 20 năm Kết quà nghiên cứu được trình bày tại hội nghị lần thứ 61 của hội khoa học tim mạch

Mỳ diễn ra hàng năm Họ phát hiện ra rằng những bệnh nhân cao huyết áp có lượng isoflavone thấp hơn người bình thường, dặc biệt là người Mỹ gốc Phi Lượng sứ dụng isoflavone nhiều nhất (> 2,5 mg/ngày) có thế làm giảm 5.5 mmHg huyết áp tâm thu và còn có thế giám 10 mmHg nếu tăng liều lượng sử dụng lên đối với những người bị cao huyết áp Nghiên cứu kết luận rằng đối với tất cá mọi người khi

sử dụng tối thiếu 2,5 mmHg isoflavon/người/ngày có thế giúp giảm huyết áp tâm

❖ Chống ung thư

Ăn uống là yếu tố quan trọng làm giám nguy cơ mắc các bệnh ung thư Với chế độ ăn mỗi ngày sừ dụng chế phẩm từ đậu tương hoặc một ly sữa đậu nành là có thê phòng ngừa được nhiều loại ung thư như ung thư vú, ung thư phoi, ruột, trực tràng, dạ dày hay ung thư tuyến tiền liệt

Bảng 1.6 Hàm lượng sử dụng đậu tưoug trung bình ở một số nước STT Tên nước Hàm lưọng sử dụng đậu tưong

trung bình (g/ngưòi/ngày)

Tỷ lệ mắc bệnh ùng thư (%)

Nghiên cứu dịch tễ học cho thấy tỳ lệ mắc bệnh ung thư tuyến tiền liệt ờ các nước có thói quen sử dụng nhiều sản phẩm đậu tương trong bữa ăn hàng ngày thường thấp hơn so với các nước ít sứ dụng Tý lệ tử vong do ung thư tuyến tiền liệt

ớ Nhật Bán thấp hơn 9 lần so với Hoa Kỳ Isoflavone được đề xuất như một chất có tác dụng bào vệ này Nghiên cứu đối chứng giã dược được tiến hành ngẫu nhiên trên 158 người đàn ông Nhật Bán từ 50 - 75 tuổi bị giám chức năng tuyển tiền liệt

và cơ thể của một nứa số người trong đó không thế sán xuất equol Ket quả cho thấy, chi có một trường hợp bị ung thư tuyến tiền liệt, các trường hợp còn lại đều chứng tò rằng điều trị bàng isoílavon không làm tăng lên mức độ PSA (Prostate- Specific Antigen), là một protein được sàn xuất bới các tế bào cùa tuyến tiền liệt Mức độ PSA trong máu thường cao ở những người đàn ông bị ung thư tuyến tiền liệt Như vậy isoflavon làm giảm đáng kể nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt [4].Các nhà khoa học đã nghiên cứu mối quan hệ giữa isoflavon trong đậu tương

và các bệnh nhân ung thư vú Tiến sĩ Shu và cộng sự đã trình bày trong cuộc họp thường niên năm 2011 của hiệp hội nghiên cứu ung thư Mỹ, kết quá nghiên cứu cùa

họ về sự an toàn của isoflavon đậu tương đối; với 1.6.000 phụ nữ bị ung thư vú Họ

đã tìm ra rang phụ nữ tiêu thụ một lượng lớn isoflavone đậu tương thì nguy cơ tử vong do ung thư vú giảm 9% và nguy cơ tái phát giám 15% Từ đó khăng định lợi ích của các thành phần từ đậu tương đặc biệt là isoflavone trong che độ ăn uống của phụ nữ, bao gồm cả những người bị ung thư vú [25]

1.2.4 Tính an toàn cùa isoflavone trong đậu tương

Đậu tương là thành phần chính trong khấu phần ăn của người dân Đông Nam

Á từ nhiều the kỉ nay Liều lượng hấp thu an toàn của isoflavone ở người được giới hạn tối đa là 70 - 75 mg/ngày và có thế sứ dụng trong thời gian dài [9] Mặc dù isoflavone có thế bám vào các thụ thế estrogen nhờ sự tương đồng về cấu trúc với các hormone estrogen nhưng các isoflavone hoạt động không hoàn toàn giống estrogen Chúng có tính chọn lọc với hai thụ the a và p của estrogen Trong đó thụ thề [5 - estrogen luôn tạo ra các hoạt tính có lợi còn a - estrogen có thể gây ra các hoạt tính có hại Khi nồng độ tự nhiên cùa estrogen thấp (thời kì mãn kinh), isoflavone tác động bang cách liên kết với các thụ thế p và hoạt động như một

estrogen bình thường Khi cơ the sán sinh nhiều estrogen (ví dụ ở thanh niên), các isoflavone liên kết với các thụ thế a và ngăn cán estrogen tự nhiên liên kết với thụ thê Ngoài ra, Ryowon và cộng sự (2004) dã xác định ãnh hường cùa isoflavone đậu tương đối với trẻ 10 và 20 tháng tuổi và kết luận rang chế độ ăn chứa đậu tương có thể được sử dụng lâu dài cho tré nhó [20].

Một vài nghiên cứu khoa học chứng minh rằng, lượng protein cao trong sữa đậu nành có thồ làm giảm khá năng thụ thai Tiêu thụ một lượng lớn sữa đậu nành mỗi ngày (trên 3 cốc) sẽ làm sụt giám lượng hormone sinh sàn trong cơ thề con người Đây là kết quá công bố trên tờ Natual Toxins (Tạm dịch là Những độc tố tự nhiên) sau khi tiến hành nghiên cứu trên một số lượng lớn động vật Ngoài ra, đậu tương cũng gây ra một vài tác dụng phụ khi sử dụng phố biến nhất là ảnh hưởng nhẹ đến tiêu hóa đau bụng hoặc vùng thượng vị, cảm giác khó chịu, buồn nôn, mất cám giác ngon trong miệng, chứng khó tiêu và táo bón Vì vậy, trước khi sừ dụng người tiêu dùng lên tìm hiếu kỹ cách dùng và liều lượng hoặc xin tư van cùa bác sĩ

1.3 Sự chuyến hóa isoflavone từ glycoside sang aglycone trong đậu tưong bằng enzynfehU' viện Viện Đại học Mở Hà Nội

Isoflavone bị thúy phân bởi enzyme p-glucosidase Trong phản ứng thủy phân các isoflavone đậu tương, enzyme p-glucosidasc sẽ xúc tác cho phàn ứng bẻ gãy liên kết p-l ,4-glucoside của các glycoside để giải phóng ra các phân từ glucose

tự do và aglycone tương ứng (hình 1.7) Nguồn enzyme p-glucosidasc đe thủy phân các isoflavone glycoside có thể từ quá trình nảy mầm đậu tương (các enzyme nội sinh cùa đậu tương), các chế phấm enzyme thương mại hoặc từ các vi sinh vật lên men

Hình 1.8 Sự thủy phân các isoflavone bằng enzyme p-glucosidase

Một số chế phẩm enzyme thương mại có hoạt tính p-glucosidase đã được sừ dụng đê làm giàu isoflavone dạng aglycone trong đậu tương như Molsin F (Kikkoman Corp.), Sumizyme FP (Shin-nihon Kagaku Kogyo K.K.), Theo pantent số ƯS 2001/0010930 AI cùa Mỹ, Obata và cộng sự (2001) đã làm giàu hàm lượng isoflavone aglycone trong bột đậu tương tách béo bang enzyme Sumizyme

FP Ket quả thu được là hiệu suất chuyên hóa isoflavone từ dạng glycoside sang aglycone của quá trình thúy phâb đật trên.90%.Ị 15IV.ơ ] [<1 Nội

Ngoài enzyme P-glucosidase thì p-galactosidase cũng thu hút sự quan tâm cúa các nhà nghiên cứu Bởi vì, enzyme này không chi cat chính xác liên kết p- galactoside mà còn có thề thúy phân liên kết a-galactoside trong a-lactoza Do vậy, p-galactosidase được cho rang có thể chịu trách nhiệm cho quá trình chuyến hóa glycoside sang aglycone bời vì liên kết p-galactoside và P-glucoside tương đối giống nhau Theo kết quá nghiên cứu của Pham T.T (2009) p-galactosidase được chứng minh có khá năng thúy phân các isoflavone dạng glucoside trong sữa đậu tương tạo thành các aglycone tương ứng, thậm chí ớ nồng dộ thấp 0,5 u/ml Mặc

dù, so sánh với enzyme p-glucosidase thì P-galactosidase có hiệu quă xúc tác yếu hơn nhưng phương pháp này dã mở ra một phương pháp mới dế sán xuất aglycone bời vì enzyme này rất phong phú trong tự nhiên và đã được sứ dụng rộng rãi ở dạng chế phấm enzyme thương mại trong công nghiệp thực phẩm Theo pantent số 5,352,384 của Mỹ, Shcn và cộng sự (1994) đã sứ dụng enzyme Lactozym có hoạt

tính P-galactosidase cúa công ty Novozymes, Đan Mạch đế thủy phân bột đậu tương tách béo Kết quả thu được sàn phấm protein giàu isoflavone dạng aglycone [23].Trong những năm gần đây, một số nhà nghiên cứu đã báo cáo về quá trình chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ quá trình lên men cùa vi sinh vật úng dụng các phương pháp chế biến thực phẩm truyền thống, sự chuyển hoá isoflavone đậu tương từ glycoside sang aglycone đã được quan sát thấy trong suốt quá trình lên men với một số vi sinh vật như Bifidobacterium,

Lactobacillus, Bacillus sublitis, [16, 7, 26] Mục đích của quá trình lên men đậu tương với các chúng vi sinh vật là để tạo ra enzyme p-glucosidaza nội bào có khă năng thủy phân các glycoside chiếm ưu thế trong đậu tương và sữa đậu tương thành dạng aglycone có hoạt tính sinh học cao Hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu lên men đậu tương với các chủng vi khuẩn probiotic Những nghiên cứu này chi ra rằng các enzyme nội bào p-glucosidase từ vi khuấn probiotic có thể sử dụng để thủy phân glycoside trong sữa đậu tương thành aglycone Chien và cộng sự (2006) đã nghiên cứu sự thủy phân của các isoflavone dạng glycoside bới vi khuấn lactic và nhận thấy 70 - 80% gcriistin được chuyến thành genistein đồng thời 25 - 40% daidzin chuyến thành daidzein sau quá trình lên men [7]

1.4 Một số thực phẩm giàu isoflavone trên thị trưòng Việt Nam và Thế Giói

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng đậu tương tốt cho sức khóc con người nhờ

có chứa thành phần isoflavone Hiện nay, bên cạnh các thực phấm giàu isoflavone được chế biến trực tiếp lừ đậu tương như sữa đậu nành, phô mai đậu tương, natto, tempeh thì ngày càng xuất hiện nhiều các sàn phấm được bổ sung chế phẩm isoflavone như bột ngũ cốc, sữa bột, nước giái khát Một số loại thực phấm giàu isoflavone đậu tương được liệt kê trong bảng dưới đây và hàm lượng isoflavone cúa chúng

Bảng 1.7 Một số thực phẩm giàu isoflavone

Sản phẩm Hàm lượng isoflavone trung bình (mg/100g)

Isoflavone tong so

Daidzein Genistein Glycitein

Mặc dù các sàn phẩm chế biến từ đậu tương luôn được khuyến khích sừ dụng

vì chúng không chi giàu isoflavone mà còn rất giàu protein, axit amin tự do cần thiết và các axit béo không no tốt cho sức khóe con người Nhưng mùi vị đậu tương

và các sán phẩm lên men từ đậu tương thường khó chấp nhận với những người không sứ dụng thường xuyên, thậm trí một số trường hợp còn gây ra tác dụng phụ như đầy hơi, trướng bụng Do vậy, các nhà sản xuất đang phát triền các loại sàn phẩm thực phẩm bổ sung isoflavone dưới dạng viên (viên nang, viên nén) để thuận tiện cho người sử dụng với một hương vị dề chịu và cho phép một liều lượng hấp thụ chính xác cúa isoflavone Theo hướng dẫn cũa nhà sản xuất, chúng ta có thế hấp thụ khoáng 40 - 50 mg isoflavone mỗi ngày Hiện nay, một số thực phấm bồ sung isoflavone đậu tương được chào đón rộng rãi trên thị trường như Soy Isoflaovne Concentrate (hãng sán xuất: GNC Natural Brand, Hoa Kỳ) có hàm lượng 20mg isoílavone/viên nang, Soy Isoflavone Extract (hãng sàn xuất: Trophic, Canada) với hàm lượng 50tng isoflavone/viên nang, Soy Isoflavones (Natrol, Hoa Kỳ) với hàm lượng lOmg isoflavone/viên nang,

PHẦN II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU2.1 Nguyên vật liệu

- Đậu tương: Các giống DT 12, DT 22 DT 26, DT 98, DT 2001, DT 2008,

DT 2101, DT 9804 và vx 93 do Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển đậu dỗ - Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam cung cấp

- Các chc pham enzyme thương mại gồm:

+ Enzyme Lactozym có hoạt tính P-galactosidase (2600 u/ml) được cung cap bơi công ty Novo Nordisk, Đan Mạch

+ Enzyme Sumizyme FP có hoạt tính P-glucosidase (172 u/g) được cung cấp bới công ty Shin-nihon Kagaku Kogyo, Nhật Bán

+ Enzyme Novozyme 188 có hoạt tính P-glucosidase (250U/g) được cung cấp bới công ty Novozymes, Đan Mạch

_„ Thuyieixyien Đại học Mở Hà Nội

2.2 Phương pháp nghiên cun

2.2.1 Phương pháp công nghệ

- Phương pháp chuẩn bị sữa đậu tương: Sữa đậu tương được chuẩn bị theo quy

trình công nghệ trong hình 2.1