nghiên cứu sử dụng carrageenan và phụ liệu để thay thế thạch cao trong sản xuất đậu phụ

Khi xảy ra dịch bệnh thì protein thực vật như đậu phụ được người dân ưa chuộng sử dụng, nếu nó được sản xuất mất vệ sinh an toàn thực phẩm như hiện nay thì sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe của

KHOA CHẾ BIẾN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CARRAGEENAN VÀ PHỤ LIỆU

ĐỂ THAY THẾ THẠCH CAO TRONG SẢN XUẤT ĐẬU PHỤ

Nha Trang, tháng 11 năm 2008

Chủ nhiệm đề tài : Vũ Xuân Luận Cán bộ hướng dẫn : GS.TS Trần Thị Luyến

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian dài học tập và nghiên cứu em đã hoàn thành đề tài này với sự giúp đỡ tận tình từ các quý thầy cô giáo, gia đình và bè bạn Qua đây em xin chân thành cám ơn các thầy cô trong ban giám hiệu đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề

tài này Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến GS – TS Trần Thị Luyến đã tận

tình bổ túc cho em kiến thức về chuyên môn, định hướng cho em con đường tiếp cận khoa học Em xin cám ơn các thầy cô giáo, cán bộ phòng thí nghiệm khoa chế biến đã giúp đỡ em trong quá trình thực tập tại phòng thí nghiệm Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình đã tạo điều kiện về tinh thần và vật chất giúp em hoàn thành đề tài này Em xin chân thành cám ơn các bạn đã luôn bên em trong những lúc gặp khó khăn trong nghiên cứu và học tập

Sinh viên: Vũ Xuân Luận

1.1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ ĐẬU PHỤ 1

2.2 TÌM HIỂU VỀ CARRAGEENAN 16

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 23

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.2.1 Bố trí thí nghiệm 26

2.2.1.1 Quy trình dự kiến 26

2.2.1.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát Error! Bookmark not defined a Bố trí thí nghiệm thăm dò lượng Carrageenan cần dùng 28

b Bố trí thí nghiệm thăm dò lượng mono canxiphosphate 29

c Bố trí thí nghiệm thăm dò nhiệt độ tạo gel 30

d Bố trí thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm 31

2.2.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79  4 32

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Kết quả thí nghiệm thăm dò lượng Carrageenan sử dụng trong sản xuất đậu phụ 34

3.2 Kết quả thí nghiệm thăm dò lượng mono canxiphosphate sử dụng trong sản xuất đậu phụ 36

3.3 Kết quả thí nghiệm thăm dò nhiệt độ tạo gel trong sản xuất đậu phụ 38

3.4 Kết quả thí nghiệm bài toán quy hoạch thực nghiệm 39

3.4.1 Bố trí thí nghiệm theo phương án quy hoạch trực giao cấp I (TYT 2k) 40

3.4.2 Tối ưu hóa hàm sản lượng theo phương pháp dốc đứng của Box và Wilson .48

3.4.3.Tối ưu hóa hàm Y2 theo phương pháp dốc đứng của Box và Wilson 49

3.4.4 Tiến hành tối ưu hóa hàm đa mục tiêu 52

3.5 Đề xuất quy trình công nghệ và thành phần chế phẩm Carrafate 53

3.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm 59

3.8 Tính chi phí thực nghiệm 61

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 62

Kết luận 62

Đề xuất ý kiến 63

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của đậu nành 1

Bảng1.2: Thành phần dinh dưỡng của một số thực phẩm so với đậu phụ  1 .3 Bảng1.2: Thành phần dinh dưỡng của một số thực phẩm so với đậu phụ .3

Bảng 1.3: Thành phần acid amin không thay thế của đậu nành 11 4

Bảng 1.3: Thành phần acid amin không thay thế của đậu nành 4

Bảng 1.3: Thành phần acid amin không thay thế của đậu nành 4

Bảng1.4: So sánh khả năng tiêu hóa của đậu nành so với một số thực phẩm khác.4 Bảng 2.1: Bảng mô tả thang điểm cảm quan của đậu phụ 32

Bảng 3.1: Bảng mô tả điều kiện thí nghiệm 40

Bảng3.2: Kết quả ma trận thí nghiệm 41

Bảng3.3: Ma trận biến mã 41

Bảng 3.4: Bảng kết quả tj * 42

Bảng 3.5: Bảng kết quả 45

Bảng 3.6: Bảng mô tả điều kiện thí nghiệm leo dốc 48

Bảng 3.7: Bảng kết quả thí nghiệm leo dốc 49

Bảng 3.8: Bảng mô tả điều kiện thí nghiệm leo dốc 50

Bảng 3.9: Bảng kết quả thí nghiệm leo dốc 50

Bảng 3.10: Bảng mô tả điều kiện thí nghiệm leo dốc 52

Bảng 3.11: Bảng kết quả thí nghiệm leo dốc 52

Bảng 3.12: Điểm cảm quan của sản phẩm đậu phụ sản xuất theo phương pháp Carrageenan 59

Bảng 3.13: Điểm cảm quan của sản phẩm đậu phụ sản xuất theo phương pháp Carrageenan sau 1 tháng bảo quản 59

Trang

Hình 1.1 : Cấu tạo của hạt 2

Hình 1.2: Quá trình phân ly và tập hợp của protein đậu nành 11

Hình 1.3 : Mô hình tạo gel với protein của Carrageenan ở pH > pH i 15

Hình 1.4: Cấu tạo chung của Carrageenan 16

Hình 1.5: Tác động của môi trường kiềm đến cấu tạo của Carrageenan 17

Hình 1.6: Mô hình phản ứng giữa Carrageenan với protein 19

Hình 1.8: Rong Eucheuma denticulatum Khánh Hòa 21

Hình 2.1: Đậu nành giống DT2001 trồng ở Hải Dương 23

Hình 2.2: Carrageenan bán tinh chế và mono canxiphosphate 24

Hình 3.1: Đồ thị thể hiện quan hệ giữa sản lượng đậu phụ và lượng Carrageenan SRC 34

Hình 3.2: Đồ thị thể hiện tương quan giữa sản lượng đậu phụ và lượng Carrageenan SRC sử dụng 35

Hình 3.3: Đồ thị thể hiện quan hệ giữa sản lượng đậu phụ và lượng 36

Mono canxiphosphate 36

Hình 3.4: Đồ thị thể hiện tương quan giữa sản lượng đậu phụ và lượng mono canxiphosphate sử dụng 37

Hình 3.5: Đồ thị thể hiện quan hệ giữa sản lượng đậu phụ và nhiệt độ tạo gel 38

Hình 3.6: Đồ thị thể hiện tương quan giữa sản lượng đậu phụ và nhiệt độ tạo gel 39

Hình 3.7: Biểu diễn sản lượng và độ bền nén của gel theo các phương án thí nghiệm 53

Hình 3.8: Biểu diễn sản lượng và độ bền nén gel đậu phụ của quy trình đề xuất với quy trình truyền thống 57

Hình 3.9: Đậu phụ sau 30 ngày bảo quản 60

ADI

Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được: là lượng xác định của mỗi chất phụ gia thực phẩm được cơ thể ăn vào hàng ngày thông qua thực phẩm hoặc nước uống mà không gây ảnh hưởng có hại tới sức khoẻ ADI được tính theo mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày

ML

Giới hạn tối đa trong thực phẩm: là mức giớí hạn tối đa của mỗi chất phụ gia sử dụng trong quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bảo quản, bao gói và vận chuyển thực phẩm

S là đơn vị Svedberg ở 20 oC, trong nước, 1S = 10-13 sec

Carrafate là chế phẩm sản xuất từ i-carrageenan bán tinh chế và mono

canxiphosphate

nhiều người Á Đông Đã từ lâu đậu phụ được làm theo phương pháp sử dụng thạch cao để làm chất tạo đông Vì sức ép của kinh tế người làm nghề đã tìm mọi cách để làm giảm chi phí sản xuất hạ giá thành sản phẩm nhằm thu được lợi nhuận cao hơn

Họ đã bất chấp sức khỏe người tiêu dùng sử dụng thạch cao xây dựng có hàm lượng tạp chất cao đặc biệt là các kim loại nặng chứa trong nó vượt hơn mức tiêu chuẩn cho phép làm phụ gia thực phẩm rất nhiều Hiện nay vấn đề mất vệ sinh an toàn thực phẩm xảy ra thường xuyên và nhức nhối Người tiêu dùng hiện nay ý thức được rằng vệ sinh an toàn thực phẩm là trên hết, họ sẵn sàng quay lưng với những sản phẩm mất vệ sinh an toàn thực phẩm Thời gian gần đây dịch bệnh bùng phát triền miên, nguồn thực phẩm cho con người bị hạn chế trong lúc xảy ra dịch bệnh Khi xảy ra dịch bệnh thì protein thực vật như đậu phụ được người dân ưa chuộng sử dụng, nếu nó được sản xuất mất vệ sinh an toàn thực phẩm như hiện nay thì sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe của phần lớn dân số trong xã hội Chính vì vậy cần có một phụ gia an toàn để thay thế thạch cao trong sản xuất đậu phụ

Carrageenan là một polyme tự nhiên có khả năng tham gia tạo gel với protein qua Ca2+khi ở pH khác pH đẳng điện Nó có khả năng tạo cấu trúc gel vô định hình

và có khả năng giữ nước tốt làm tăng khối lượng gel thu được Hơn nữa Carrageenan còn có tác dụng sinh học là giúp bộ máy tiêu hóa hoạt đông trơn chu hơn, có khả năng bảo vệ niêm mạc dạ dày tổn thương tránh được sự tác động của enzyme tiêu hóa…

Carrageenan được sản xuất từ rong đỏ, gần đây rong đỏ được du trồng vào Việt Nam rất nhanh, quy mô nuôi trồng và diện tích ngày càng được mở rộng, nó được coi là cây xóa đói giảm nghèo cho ngư dân ven biển Nhưng hiện đầu ra cho cây rong sụn còn hạn chế, người dân chủ yếu là bán nguyên liệu thô giá trị kinh tế không cao Trong khi đó các sản xuất đặc thù của Việt Nam đang rất cần nguồn nguyên liệu này để phục vụ sản xuất

cho cây rong sụn, nâng cao giá trị kinh tế cho cây rong sụn Góp phần làm cho nghề nuôi trồng rong biển ở Việt Nam phát triển bền vững hơn

Đề tài của em tập trung nghiên cứu ứng dụng Carrageenan sản xuất từ rong

Eucheuma denticulatum và mono canxiphosphate để thay thế thạch cao trong sản

xuất đậu phụ Đề tài thành công sẽ mở ra một ứng dụng mới cho Carrageenan trong sản xuất thực phẩm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ ĐẬU PHỤ

Đậu phụ là thực phẩm giàu protein và khoáng chất ít năng lượng, chứa ít chất béo bão hòa, dễ tiêu hóa và thích hợp với khẩu phần của nhiều người Đậu phụ được

làm từ đậu nành (Glycine L max) có thành phần dinh dưỡng như sau

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của đậu nành  10

Fatty acids,

Fatty acids,

· Vỏ: chiếm khoảng 8% trọng lượng khô của hạt

· Phôi: chiếm khoảng 2% trọng lượng khô của hạt

· Tử diệp: chiếm khoảng 90% trọng lượng khô của hạt

Khối lượng 1.000 hạt khô 140 ÷ 200 gam

Hình 1.1 : Cấu tạo của hạt

E, K, , đặc biệt không chứa cholesterol Carbohydrate chiếm khoảng 34% trên căn bản khô Các carbohydrate hoà tan trong nước (10%) gồm có: surose,

raffinose,….Carbohydrate không tan trong nước như pectin, cellulose, hemicellulose

Chỉ số I-ốt của dầu đậu nành là 122 ÷ 150

Chỉ số xà phòng của dầu đậu nành từ 188 ÷ 195mg

Trong hạt đậu nành chứa chất ức chế trypsin và enzyme urease Trypsin làm giảm khả năng tiêu hóa protein đậu, ức chế tuyến giáp trạng, gây bướu cổ Enzyme urease sinh ra chất độc (NH3)  11.Nhưng các enzyme này sẽ bị ức chế khi được gia nhiệt đầy đủ

Từ đậu nành người ta có thể làm ra nhiều loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao trong đó có đậu phụ

Bảng1.2: Thành phần dinh dưỡng của một số thực phẩm so với đậu phụ  1

Xét về chất lượng của protein thì đậu phụ được làm từ protein của đậu nành có đầy đủ các thành phần acid amin thay thế và không thay thế và tỷ lệ thì tương đối cân đối

Bảng 1.3: Thành phần acid amin không thay thế của đậu nành 11

STT Thành phần acid amin không

Bảng1.4: So sánh khả năng tiêu hóa của đậu nành so với một số thực phẩm khác  12

Khi kết hợp đậu phụ với thịt động vật thì khả năng tiêu hóa protein sẽ tốt hơn Điều đáng quan tâm ở đây là trong đậu phụ có hàm lượng khoáng Ca và Fe rất cao, rất tốt cho người già, trẻ em và phụ nữ.( Ca ≈ 250 mg/ 1000 Kcal) Hơn nữa nó lại là món ăn dân giã mà bất cứ gia đình nào cũng có thể chuẩn bị cho mình một bữa ăn hợp lý

Đậu phụ được chế biến đầu tiên do người Trung Quốc sau đó được phổ biến ở các nước Châu Á trong đó có Việt Nam, và nó đã trở thành nghệ thuật ẩm thực của người Nhật Ở Việt Nam cũng có những làng nghề nổi tiếng chuyên sản xuất đậu phụ để cung cấp cho một

bộ phận người tiêu dùng như: đậu phụ làng Mơ, đậu phụ nhự… Để chế biến đậu phụ có nhiều

phương pháp chế biến khác nhau Sau đây chúng ta tìm hiểu một vài quy trình chế biến đậu phụ:

Quy trình của người Trung Quốc 15 :

Đậu tương hạt - Làm sạch - Ngâm nước - Nghiền mịn - Lọc - Gia nhiệt - Tạo kết tủa

- Vào khuôn ép - Tạo hình - Thành phẩm

* Mô tả từng công đoạn:

- Chuẩn bị nguyên liệu (600g): Chọn hạt đậu tương hạt còn tốt Đậu tương được làm sạch, loại bỏ tạp chất (đặc biệt là cát, sạn)

- Vo đãi, ngâm nước: Vo đãi để rửa sạch bụi bẩn Ngâm nước tạo cho hạt mềm, dễ tách protein trong hạt đậu Thời gian ngâm phụ thuộc vào thời tiết, mùa hè 6 h, mùa đông 12h

- Xay ướt, lọc: Tỉ lệ nước dùng cho tách sữa đậu nành là 4.2 lít nước cho 600g đậu nành

- Đun sôi: Cho sữa vào nồi có đáy dày đun sôi, vừa đun vừa khuấy để tránh bén nồi Đun sôi khoảng 10 phút sau đó để nguội tự nhiên

- Tạo kết tủa: chuẩn bị 20g CaSO4 pha vào 250 ml nước trong chậu lắc cho bám đều trên thành Khi nhiệt độ của sữa đạt 85oC thì đổ vào chậu nước CaSO4 đã pha Hoặc dùng 250 ml nước cốt chanh, khi nhiệt độ của sữa đạt 40oC thi đổ vào chậu nước cốt tranh đã chuẩn bị trước

- Vào khuôn ép: Lót vải vào khuôn, vải đủ rộng để bọc kín đậu trong khuôn Múc dịch hoa đậu đổ vào khuôn, dùng vật nặng nén đều cả khuôn khoảng 25 phút đối với đậu mềm, 30 phút với đậu cứng để loại bỏ một phần nước và cho các hoa đậu kết dính với nhau

- Tạo hình: Tháo khuôn, dùng dao cắt ngắn đậu theo kích thước đã định sẵn

Quy trình của Việt Nam do Ngạc Văn Dậu nghiên cứu:  3

Đậu nành

Ngâm Làm sạch

Mô tả từng công đoạn:

- Chuẩn bị nguyên liệu: Chọn hạt đậu nành hạt còn tốt, không mốc, mọt, không bị ôi khét dầu

- Đậu tương được làm sạch, loại bỏ tạp chất (đặc biệt là cát, sạn)

- Ngâm nước: Ngâm nước tạo cho hạt mềm, dễ tách protein trong hạt đậu Thời gian ngâm phụ thuộc vào thời tiết, nhiệt độ ngâm 15 ÷ 25oC ngâm trong 5÷ 6 giờ Nhiệt độ ngâm 25 ÷ 30oC ngâm trong 3 ÷ 4 giờ Ngâm tới khi hàm ẩm của đậu nành khoảng 55 ÷ 65 % không ngâm quá lâu đậu dễ bị chua Dùng Na2CO3 hàm lượng 0.75 g/l để chống chua Tỉ lệ nước ngâm so với đậu nành là 2.5׃ 1

- Xay ướt: Tỉ lệ nước so với đậu nành dùng cho tách sữa đậu nành là 6׃ 1

- Sau khi xay ướt thu được dịch sữa thô bổ sung chất phá bọt để tạo thuận lợi cho quá trình lọc

Công thức điều chế chất phá bọt như sau: Dầu lạc 100 Kg, HCl (31%) 20 Kg, NaCl (95%) 1 Kg, Na2CO3 (95%) 1.5 Kg

Làm Nguội

Trung Hòa

Sau đó tiến hành lọc thô để loại bỏ bớt bã lớn Bã thu được đem rửa bã với tỷ

lệ nước rửa là 4:1 rồi đem lọc để tận thu protein Dịch lọc thu được đem đi lọc tinh

- Vào khuôn ép: Lót vải vào khuôn, vải đủ rộng để bọc kín đậu trong khuôn Múc dịch hoa đậu đổ vào khuôn, lúc này nước đã bị loại đi một phần Khi đè nặng đều cả khuôn khoảng 5 phút để loại bỏ thêm một phần nước nữa và cho các hoa đậu kết dính với nhau Nhiệt độ ép từ 70 ÷ 80oC dưới 60oC thì khó ép

- Tạo hình: Tháo khuôn, dùng dao cắt ngắn đậu theo kích thước đã định sẵn Nếu đậu chưa dùng ngay nên ngâm trong nước sạch để đậu không bị teo tóp và chua

Trên đây là một vài quy trình sản xuất đậu phụ đã từng áp dụng, người ta có thể dùng thạch cao, nước chua, hay nước cốt chanh… Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng, dùng nước chua hay nước cốt chanh đảm bảo vệ sinh

an toàn thực phẩm nhưng sản lượng rất thấp và đậu phụ có vị chua Còn dùng thạch cao thì sản lượng cao, đậu phụ chắc, chi phí thấp Chính vì vậy người ta thích sử dụng thạch cao để sản xuất đậu phụ hơn Thạch cao có công thức hóa học là CaSO4

có INS 516, ADI chưa xác định, điều đó chứng tỏ CaSO4 không phải là độc hại với sức khỏe con người nhưng với điều kiện nó phải là phụ gia thực phẩm có độ tinh khiết cao( ≥ 99%) Phải đảm bảo Arsenic(As) ≤ 0.5mg/kg , Heavy metals(Pb) ≤ 2mg/kg nhưng giá của nó tương đối cao làm chi phí sản xuất tăng và lợi nhuận ít và người ta thường lựa chọn thạch cao xây dựng có lượng tạp chất 10% trong đó As,

Pb, Cd lớn hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều Đó là kiểu sản xuất không có lương tâm, chúng ta phải thay đổi điều này Phải tìm ra một phụ gia thay thế và quy trình

sản xuất cho sản lượng cao, chất lượng sản phẩm tốt để đảm bảo thu nhập của người làm nghề và sức khỏe của người tiêu dùng

Trên thực tế có nhiều phụ gia có thể sử dụng làm chất tạo đông protein đậu nành Protein đậu nành gồm hai thành phần chính: protein dự trữ (globulin) và protein cấu trúc, các enzyme, các phản enzyme Protein của đậu nành gồm bốn đoạn có hệ số sa lắng 2S, 7S, 11S, 15S (S là đơn vị Svedberg ở 20 oC, trong nước, 1S = 10-13 sec ) Trong đó các globulin 11S và 7S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt, tỷ lệ giữa globunin 11S/ globunin 7S nằm giữa 0.5 và 3 tùy thuộc vào giống đậu nành 6 Còn các phân đoạn khác chủ yếu là enzyme, các phản enzyme…

Globulin 7S là β-conglixinin thường chiếm gần 35% trọng lượng protein của

hạt, là glucoprotein chứa gần 5% glucid Phân tử được cấu tạo nên từ 3 dưới đơn vị

α, ά và β chúng đều có tính acid Ở môi trường acid hoặc kiềm thì phân tử

β-conglixinin tự phân ly thành các dưới đơn vị Khi đun nóng β-β-conglixinin loãng ở

pH kiềm yếu tới 100oC thì các phân tử của chúng sẽ phân ly thành các dưới đơn vị

mà không kèm theo hiện tượng tập hợp của các phân tử Khi lực ion yếu và đun

nóng dịch protein đậu nành ở pH trung tính thì β-conglixinin bị giãn mạch hoàn

toàn ở 70oC  6

Globulin 11S là glixinin được cấu tạo từ 12 dưới đơn vị tương đối ưa béo: 6 đơn vị A có tính acid, 6 đơn vị B có tính kiềm Các dưới đơn vị được sắp xếp thành hai hình sáu cạnh chồng lên nhau tạo cho phân tử có hình cầu rắn chắc Mỗi dưới đơn vị A sẽ nằm gần ba dưới đơn vị B và ngược lại Trong mỗi phân tử có từ 42 đến

46 nguyên tử lưu huỳnh dưới dạng các cầu disulfua nối các dưới đơn vị hoặc trong nội bộ dưới đơn vị Glixinin dễ dàng phân ly thành các dưới đơn vị khi gia nhiệt đến

80oC, ở lực ion thấp(0.01), ở pH acid hay kiềm hoặc khi có mặt các chất tảy rửa, urê hoặc tác nhân khử Khi lực ion cao thì cấu trúc bậc bốn lại bền vững Ở pH trung tính và lực ion bằng 0.1 thì glixinin tự liên hợp lại nhưng mức độ trùng hợp bé Khi gia nhiệt đến 100oC dung dịch glixinin có nồng độ loãng ở pH = 7÷7.6 và lực ion 0.2÷0.4 M thì sẽ phân ly thành các dưới đơn vị và tập hợp lại  6

Khi ở môi trường trung tính và không được gia nhiệt thì các globulin 7S và 11S nói chung đều ở trạng thái hoạt động không bị biến tính, phân tử ở dạng đime (7S) và oligome (11S) vì lực ion yếu Các xử lý nhiệt và thay đổi pH sẽ làm biến hình cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn  6

Trong dung dịch vừa chứa glixinin và β-conglixinin có nồng độ loãng, khi gia nhiệt đến 80oC ở pH = 8 thì các phản ứng phân ly và tập hợp xảy ra theo sơ đồ:

Hình 1.2: Quá trình phân ly và tập hợp của protein đậu nành

Khi đun nóng dịch protein đậu nành 1% đến 95oC ở pH = 7, không có các chất khử thì quá trình tập hợp sẽ thuận lợi khi lực ion (NaCl) tăng từ 0 đến 0.2 M và

pH thuộc khoảng từ 4 ÷ 6 Nhưng sẽ bằng không khi pH acid hay kiềm ( ở pH này thì lực đẩy tĩnh điện sẽ ngăn cản nhưng làm cho sự giãn mạch cấu trúc bậc hai, bậc

ba được dễ dàng  6

Trong sản xuất đậu phụ protein đậu nành biến đổi liên tục từ dạng protein hình cầu khô chứa trong tế bào lá mầm, nó được hydrat hóa và trương nở trong công đoạn ngâm Trong công đoạn nghiền các thể protein hình cầu được giải phóng

và hòa tan trong môi trường nước Thực tế thì globulin không tan trong nước nhưng

do trong hạt đậu nành có canxi phosphate, leuxitin, acid fintionic là những tác nhân làm tăng độ tan của globulin trong nước  3 Khi hòa tan trong môi trường nước thì các globulin 7S và 11S đều ở trạng thái hoạt động không bị biến tính, phân tử ở dạng đime(7S) và oligome(11S) Nếu lực ion thấp và pH môi trường trung tính kèm theo sự gia nhiệt vừa phải thì cấu trúc bậc 2, bậc 3, bậc 4 sẽ bị phá hủy, globulin7S

và 11S bị phân li thành các dưới đơn vị và kèm theo sự giãn mạch poly peptide

Trong đó: PN là protein tự nhiên

PD là protein bị biến tính

Khi phân li globulin 7S cho ba dưới đơn vị có tính acid mang điện tích âm, globulin 11S cho sáu dưới đơn vị có tính acid mang điện tích dương và sáu dưới đơn vị mang điện tích âm Sự phân ly này diễn ra đồng thời và trong dung dịch có

cả globulin 7S và 11S thì một phức hòa tan được tạo thành giữa một dưới đơn vị B kiềm tính của globulin 11S và 1 dưới đơn vị của globulin 7S Phức này được ổn định nhờ lực tĩnh điện, phức này tan vì tổng điện tích là âm  6

Ở pH lớn hơn điểm đẳng điện thì các phân tử protein này mang điện tích âm của –COO- Ở mức độ gia nhiệt vừa phải protein chưa bị mất lớp áo nước và dưới tác dụng của lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm mang điện cùng dấu thì protein vẫn chưa bị tập hợp Nếu như lúc này môi trường có sự biến đổi thuận lợi cho quá trình tập hợp protein thì gel protein sẽ được tạo thành Các nhân tố có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tập hợp protein đó là pH, các muối trung tính ở nồng độ 0.5M, Ca2+, Mg2+ hoặc các chất đồng tạo gel khác…

Đối với phương pháp sản xuất đậu phụ bằng nước chua thì người ta sử dụng nước chua lên men từ nước ép của mẻ sản xuất đậu phụ ngày hôm trước, làm giảm

pH của môi trường về pH đẳng điện khi đó các phân tử protein sẽ tập hợp Dưới tác dụng của lực ép khi ép các chuỗi polypeptit đã bị duỗi ra trở nên gần nhau tiếp xúc với nhau và liên kết với nhau hình thành một mạng lưới không gian ba chiều vô

định hình, rắn, trong chứa đầy pha phân tán(H2O) Tại mỗi vị trí tiếp xúc đó là một nút lưới,các nút lưới có thể được tạo ra do tương tác giữa các nhóm kỵ nước(bền) Hoặc cũng có thể được tạo ra do liên kết hydro giữa các nhóm peptit với nhau, giữa các nhóm OH của serin, treonin hoặc tirozin với các nhóm -COOH của acid glutamic hoặc acid aspartic (yếu), hoặc do liên kết disulfua tạo nên 6 , 7 Khi đó các protein tập hợp tạo thành mạng lưới protein có trật tự và gel đậu phụ hình thành

Ở pH đẳng điện thì tương tác protein-nước là cực tiểu Ở pH = 8, lực ion yếu khi gia nhiệt thì thành phần glixinin phân ly thành các dưới đơn vị A, B Dưới đơn vị A mang điện tích âm còn dưới đơn vị B mang điện tích dương, điều này chứng tỏ rằng

pH đẳng điện của dưới đơn vị B phải lớn hơn 8 Vì vậy khi pH môi trường bằng 5.5 ( pH acid) thì dưới đơn vị B vẫn mang điện tích dương, nếu trong môi trường không

có các yếu tố khác làm đông tụ thành phần này thì nó sẽ vẫn ở dạng hòa tan trong nước và bị thoát ra theo nước khi ép Nên sản lượng đậu phụ sản xuất theo phương pháp này là thấp nhất

Đối với phương pháp sản xuất đậu phụ bằng thạch cao thì người ta sử dụng thạch cao làm chất tạo đông ở pH lớn hơn pH đẳng điện ( pH > 5.5) Vai trò của thạch cao chính là vai trò của ion Ca2+ nó là cầu nối trung gian giữa hai mạch polypeptid để hình thành các mắt lưới –COO-Ca-OOC-, liên kết protein-Ca-protein này rất bền Hơn nữa khi cho thạch cao vào dịch sữa đậu thì nó làm giảm hoạt độ của nước nên cũng tạo điều kiện cho các liên kết protein-protein chiếm ưu thế, liên kết protein-nước giảm đáng kể Dưới tác dụng của lực ép khi ép thì các protein tập hợp tạo thành mạng lưới có trật tự, từ đó gel đậu phụ hình thành Gel đậu phụ làm theo phương pháp thạch cao rất cứng Mặt khác ở pH > 5.5 thì chỉ có dưới đơn vị A

của glixinin và phức hòa tan giữa dưới đơn vị B của glixinin ( hình 1.2) là mang

điện tích âm, còn dưới đơn vị B của glixinin thì mang điện tích dương Glixinin

phân li cho ta 6 dưới đơn vị A và 6 dưới đơn vị B, β-conglixinin phân li thành 3 dưới đơn vị α, ά, β Chính vì vậy nếu lỷ lệ Glixinin/ β-conglixinin mà bằng 0.5 và

các điều kiện phân ly và tập hợp là tối ưu nhất thì trong dung dịch mới không còn

dưới đơn vị B của glixinin ở dạng tự do Nhưng tỷ lệ Glixinin/ β-conglixinin trong

đậu nành nằm giữa khoảng từ 0.5 đến 3  6 thì dưới đơn vị B của glixinin không tạo

phức trong dung dịch sẽ còn Nếu tỷ lệ Glixinin/ β-conglixinin càng lớn thì dưới

đơn vị B của glixinin không tạo phức là càng nhiều Ở pH trung tính thì dưới đơn vị

B này vẫn mang điện tích dương nên khi trong dung dịch có mặt ion Ca2+ thì càng làm tăng lực đẩy tĩnh điện và Ca2+ sẽ không có khả năng tạo gel với protein của dưới đơn vị B, nó còn ở dạng tự do và không kết tủa sẽ bị thoát ra theo nước khi ép

Vì vậy khi tạo gel bằng ion Ca2+ thì sản lượng đậu phụ cũng không được cao

Ngoài ra người ta cũng có thể thêm các chất đồng tạo gel như các polysacarit

để làm cầu nối giữa các phân tử protein 7 Các polysacarit có phân tử lượng lớn,

có khả năng liên kết với nước tốt làm cho gel tạo thành mềm mại và đàn hồi hơn, khối lượng gel thu được cũng sẽ lớn hơn Chúng ta có thể sử dụng alginat, Agar, Carrageenan tích điện âm vào tạo gel với protein đậu nành, nhưng phải sử dụng thêm Ca2+ để làm cầu nối trung gian Hiệu quả tạo gel và chất lượng gel phụ thuộc vào bản chất của từng loại polysacarit Alginat có thể tạo gel với protein tạo lưới gel dẻo bền nhờ liên kết tĩnh điện, nhưng bột alginat bị giảm chất lượng rất nhanh nếu không được bảo quản lạnh  5 Chính vì vậy sự tiện dụng của nó bị hạn chế khi sử dụng làm chất đồng tạo gel trong sản xuất đậu phụ Còn Agar và Carrageenan đều

có thể chọn làm chất đồng tạo gel Cả hai polysacarit này đều tạo gel với protein qua gốc SO3

Carrageenan được biết là một keo âm nó có khả năng liên kết với protein nhờ tương tác giữa gốc SO3- với nhóm chức amin của protein ở dưới pH đẳng điện, với nhóm –COO- nhờ cầu nối Ca2+ ở pH > pHi

Hình 1.3 : Mô hình tạo gel với protein của Carrageenan ở pH > pH i

Vì vậy khi sử dụng Carrageenan làm chất đồng tạo gel với protein đậu nành

nó sẽ có khả năng liên kết với dưới đơn vị A của glixinin, phức hòa tan giữa dưới

đơn vị B của glixinin và các dưới đơn vị của β-conglixinin nhờ tương tác giữa gốc

SO3- với nhóm chức –COO- qua cầu Ca2+ Và liên kết với dưới đơn vị B có điện tích dương nhờ tương tác giữa gốc SO3

với nhóm chức amin

Chính vì vậy ta có thể tin tưởng rằng khi sử dụng Carrageenan và phụ liệu làm chất tạo gel với protein đậu nành nó sẽ có khả năng giữ được tối đa protein trong cấu trúc gel đậu phụ và làm tăng sản lượng đậu phụ

2.2 TÌM HIỂU VỀ CARRAGEENAN

Carrageenan là polymer mạch thẳng với liên kết luân phiên của galactopyranora qua liên kết 1,3 và α- D-galactopyranora qua liên kết 1,4 Carrageenan được tạo thành chủ yếu nhờ mạch poly D-galactoza bị sulphate hóa có phân tử lượng từ 500 ÷ 700 đvc

Hình 1.4: Cấu tạo chung của Carrageenan

Mức độ sulphate hóa của các gôc D-glactoza khác nhau thì cho ta các loại Carrageenan khác nhau Carrageenan tự nhiên từ các loài rong là hỗn hợp khác nhau của các loại Carrageenan như mu, nu, kappa, iota, lamda, xi, theta Sự lai hóa giữa chúng trong một khoảng biến thiên của mức độ anhydrid hóa và sulphate hóa ở vị trí carbon số 2 của gốc đường có liên kết 1,4

K-Carrageenan là một loại polymer của D-galactose- 4-sulfate và 3,6- anhydro D-galctose Iota-Carrageenan cũng có cấu tạo tương tự như k-Carrageenan, nhưng ở gốc 3,6-anhydro D-galactose bị sulphate hóa ở vị trí carbon số 2 Vì vậy tính kỵ nước của iota-Carrageenan ít hơn và gel mềm hơn so với k-Carrageenan

Lamda-Carrageenan có monomer hầu hết là các D-galactose- 2-sulfate (liên

- mu và nu Carrageenan khi được xử lý bằng kiềm sẽ chuyển thành kappa và iota- Carrageenan

Hình 1.5: Tác động của môi trường kiềm đến cấu tạo của Carrageenan

Carrageenan có rất nhiều ứng dụng trong thực tế kể cả trong lĩnh vực thực phẩm và phi thực phẩm Trong thực phẩm nó có thể ứng dụng:

- Trong sản xuất sữa để làm tăng khả năng tạo nhũ

- Carrageenan được bổ sung vào bia, rượu, dấm làm tăng độ trong

- Trong sản xuất bánh mì, bánh bicquy, bánh bông lan…Carrageenan tạo cho sản phẩm có cấu trúc mềm xốp

- Trong công nghệ sản xuất chocolate:bổ sung Carrageenan vào để làm tăng

độ đồng nhất, độ đặc nhất định

- Trong sản xuất kẹo:Làm tăng độ chắc, độ đặc cho sản phẩm

- Trong sản xuất phomat, sản xuất các loại mứt đông, mứt dẻo

Đặc biệt ứng dụng nhiều trong lĩnh vực chế biến thủy sản: Carrageenan được ứng dụng tạo lớp màng cho sản phẩm đông lạnh, làm giảm hao hụt về trọng lượng

và bay hơi nước, tránh sự mất nước của thịt gia cầm khi bảo quản đông

Carrageenan đã được ứng dụng để tạo gel với protein tạo cấu trúc, làm tăng tính dẻo dai, đồng nhất cho sản phẩm Đặc biệt nó đã thay thế được Borat trong sản xuất giò lụa mà vẫn đạt được các đặc tính công nghệ  8

Theo công trình : “Nghiên cứu sử dụng các hoạt chất sinh học biển để thay thế các chất độc hại trong bảo quản nông sản sau thu hoạch và chế biến thực phẩm” của PGS-TS Trần Thị Luyến và cộng sự cho thấy Carrageenan có vai trò quan trọng trong việc tạo nên độ gắn thực phẩm, độ giòn cho giò chả Đặc biệt Carrageenan còn giữ được mùi thơm của giò chả hơn hẳn hàn the Kết quả cũng cho thấy có thể

sử dụng Carrageenan để thay thế hàn the trong chế biến bánh đúc dân gian Carrageenan có khả năng làm tăng độ đông kết và độ giòn của bánh đúc không thua kém hàn the Đã sản xuất được chế phẩm Carramin từ Carrageenan Chế phẩm này

có khả năng gắn kết , giữ mùi thơm và tạo độ giòn cho giò chả Sản phẩm đã đưa ra sản xuất thử có kết quả tốt mức giá tương đối hợp lý Với mức giá 200000 đ/Kg, hàm lượng bổ sung là 0.2% chi phí chỉ khoảng 0.4 ngàn đồng cho 1 Kg giò chả Giá cả phù hợp có thể chấp nhận được và cách sử dụng rất đơn giản

Do Carrageenan mang điện tích âm của gốc OSO3- nên có khả năng liên kết với protein qua gốc amin mang điện tích dương khi pH khác pI(pI là pH ở điểm đẳng điện), hoặc liên kết với protein qua gốc –COO- nhờ Ca2+

Hình 1.6: Mô hình phản ứng giữa Carrageenan với protein

Carrageenan có tính chất tạo gel đông, trong môi trường có Ca2+ thì sức đông của nó tăng lên rất lớn do có sự tạo thành liên kết canxisulphate giữa các phân tử Carrageenan

Hình 1.7: Mô hình tạo gel đông của Carrageenan

Carrageenan ở thể dung dịch, phân tử hòa tan ở dạng cấu trúc bậc 1 vô định hình Khi nhiệt độ bắt đầu hạ xuống, các sợi đơn lẻ hình thành xoắn kép với nhau

nhờ liên kết hydro của oxy ở C6, tạo cấu trúc bậc 2,3, lúc này trong dung dịch có sự sắp xếp vô trật tự các phân tử vừa có cấu trúc bậc 1 vừa có cấu trúc bậc 2 , tạo dung dịch có cấu trúc bậc 3 Khi nhiệt độ tiếp tục hạ xuống, độ nhớt của dung dịch tăng cao, các xoắn kép lại có xu thế định hướng liên kết với nhau qua các nhóm OH mạch bên tạo nên trạng thái ổn định, trật tự và ở trạng thái gel đông Trường hợp có mặt Ca2+ gel đông bền vững do tạo thành các liên kết canxisulphate giữa 2 phân tử Carrageenan hoặc giữa các cặp xoắn kép  5

Carrageenan ngày càng dược ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực của đời sống, các nhà nghiên cứu và các trường đại học lớn đang nghiên cứu dùng nó để

thay thế các phụ gia độc hại Theo công trình nghiên cứu của University Science Malaysia nghiên cứu các hiệu ứng của Carrageenan với phương pháp sản xuất đậu

phụ bằng CaSO4 và (CH3COO)2Ca, Glucono-d-lacton thì người ta thấy rằng Carrageenan làm tăng sản lượng của 2 phương pháp làm bằng CaSO4 và (CH3COO)2Ca lần lượt là 47% và 30%  13 Điều đó chứng tỏ Carrageenan có thể ứng dụng trong sản xuất đậu phụ

Iota-Carrageenan tạo gel mềm với Ca2+, gel của k-Carrageenan giòn dễ vỡ với K+ còn lamda-Carrageenan không tạo gel Vì vậy iota-Carrageenan rất phù hợp làm chất tạo gel với protein đậu nành để làm đậu phụ Iota-Carrageenan có nhiều

trong rong Eucheuma denticulatum  14

Hình 1.8: Rong Eucheuma denticulatum Khánh Hòa

Hiện nay Việt Nam chúng ta đang phát triển rất nhanh nghề nuôi trồng rong biển Đối tượng rong sụn cũng đang được quan tâm, rong sụn được trồng nhiều là

rong Kappaphycus alvarezii và công nghệ chế biến kappa-Carrageenan cũng đang được hoàn thiện và ứng dụng vào thực tế Rong Eucheuma denticulatum mới được

du trồng vào Việt Nam nó hiện đang được nuôi trồng tại Đầm Môn Nha Trang Đây

là đối tượng rong mới ở Việt Nam, nên nghiên cứu chế biến và ứng dụng nó còn rất hạn chế Để đối tượng này nuôi trồng ổn định và phát triển ở Việt Nam chúng ta cần nghiên cứu quy trình chế biến và ứng dụng vào thực tế nâng cao giá trị kinh tế của đối tượng này Tránh xuất thô nguyên liệu như hiện nay là sự lãng phí tài nguyên, trong khi đó chúng ta phải nhập i-Carrageenan với giá rất cao Hơn nữa loại rong này rất mềm và trắng có thể xử lý trực tiếp làm thực phẩm Chất lượng rong

Eucheuma denticulatum được trồng ở Việt Nam tương đối tốt Theo công trình

nghiên cứu của các tác giả thuộc Viên Hóa Học, Viện Nghiên Cứu Và ứng Dụng

Công Nghệ Nha Trang thì Carrageenan tách từ rong Eucheuma denticulatum trồng

tại Nha Trang có cấu trúc hóa học của một disacarit của nó là 4-sulfate và α-(1-4)-3,6-anhydro-D-galactose-2 sulfate, trong nước nó có cấu hình dạng que xoắn Trọng lượng phân tử bằng 566x103 đvc, tỷ lệ đường galactose so

β-(1-3)-D-galactose-với 3,6 anhydro galactose là 2:1, Carrageenan có cấu trúc lý tưởng thì tỷ lệ này là 1:1 Điều này chứng tỏ rằng i-Carrageenan đang được nghiên cứu có cấu trúc hoá học phức tạp hơn có thể là luân phiên của 2 gốc galactose và 1 gốc anhydrogalactose  9

Vì vậy nếu đề tài thành công thì không những giải quyết được vấn đề vệ sinh

an toàn thực phẩm vẫn nhức nhối lâu nay trong sản xuất đậu phụ Mà còn góp phần

giải quyết một phần đầu ra cho cây rong sụn sần(Eucheuma denticulatum), cải thiện

thu nhập cho người làm nghề, nâng cao giá trị cho cây rong sụn sần Mặt khác Carrageenan cũng có tác dụng sinh học nhất định khi bổ sung vào thực phẩm với lượng vừa phải nó sẽ giúp bộ máy tiêu hóa hoạt động trơn chu hơn đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng Hơn nữa bổ sung rong biển nói chung và Carrageenan vào thực phẩm nói riêng là chúng ta đang đưa thiên nhiên đến gần cuộc sống của chúng ta hơn

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

 Nghiên cứu xác định tỷ lệ Carrageenan và mono canxiphosphate thích hợp để tạo chế phẩm Carrafate

 Xây dựng quy trình sản xuất đậu phụ theo phương pháp Carrageenan, sản lượng cao, sản phẩm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

 Sản xuất thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm và tính chi phí thực nghiệm

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu để sản xuất đậu phụ là :

- Đậu nành giống DT2001 trồng ở Hải Dương vụ đông thu hoạch tháng 1/2008

Hình 2.1: Đậu nành giống DT2001 trồng ở Hải Dương

- Carrageenan bán tinh chế sản xuất theo quy trình:

có độ ẩm 18%, độ nhớt 100 mpas, sức đông 105g/cm2 .Được sản xuất từ rong

Eucheuma denticulatum được nuôi tại Đầm Môn Nha Trang thu hoạch lúc 3 tháng

tuổi Đây là loại rong mới được trồng ở Việt Nam có giá trị kinh tế cao và được dùng để làm nguyên liệu để sản xuất iota-Carrageenan

- Monocanxiphosphate dùng trong thực phẩm (E450vii) có MTDI là 70

Hình 2.2: Carrageenan bán tinh chế và mono canxiphosphate

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Carrageenan và monocanxiphosphate, nhiệt độ tạo gel tới hiệu quả của quá trình tạo gel làm cơ sở để tạo chế phẩm Carrafate Và xây dựng quy trình sản xuất đậu phụ theo phương pháp Carrageenan có hiệu quả kinh tế và chất lượng sản phẩm tốt Để đánh giá hiệu quả của quá trình tạo gel chúng ta xác định sản lượng và

độ bền nén của gel tạo thành Vậy chọn hàm mục tiêu làY1: sản lượng tạo gel, gam (Y1  Max); Y2: độ bền nén, gam/ cm2 (Y2  Max)

Sản lượng của gel tạo thành là khối lượng gel thu được trên một mẻ thí nghiệm sau quá trình tạo gel và ép định hình Sản lượng cao chứng tỏ Carrageenan liên kết được tối đa với protein và cấu trúc gel tạo thành rất tốt có khả năng nhốt được nhiều nước trong cấu trúc gel của nó Để xác định sản lượng của gel tạo thành

ta sử dụng cân kỹ thuật có độ chính xác ± 5g cân lượng gel thu được sau ép tách nước và định hình Sau tạo gel với Carrageenan được 5 phút, múc hoa đậu đi ép định hình, ép định hình khoảng 30 phút để loại bớt một phần nước, tháo khuôn và

cân lượng gel thu được Khối lượng gel thu được chính là sản lượng tạo gel trên một

mẻ

Độ bền nén là giới hạn ứng suất nén làm cho vật liệu bị biến dạng và phá hủy Ứng suất nén là ứng suất xuất hiện khi vật liệu bị ép nén đúng tâm(σ) Khi một vật bị ép nén đúng tâm thì trên toàn bộ tiết diện vuông góc với phương của lực xuất hiện một ứng suất chống lại sự biến dạng của lực gây ra Khi lực tác động làm cho vật liệu bắt đầu biến dạng và phá hủy thì ứng suất sinh ra khi đó chính là độ bền nén của vật liệu

Phương pháp xác định: sau khi ép định hình dùng khuôn Ф 30 cắt khoanh sau đó đưa khoanh mẫu vào bàn làm việc của thiết bị đo Điều chỉnh con dấu sao cho tâm con dấu trùng với tâm của khoanh mẫu Đặt nhẹ nhàng con dấu lên bề mặt của khoanh mẫu, đặt nhẹ cốc hứng lên đĩa gắn cùng trục với con dấu Nếu bề mặt mẫu chưa bị phá hủy thì cho nước vào cốc với lưu lượng 1 ÷ 2 ml/phút Quan sát bề mặt khoanh mẫu khi nào vỡ (thủng) thì dừng cho nước Lấy khoanh mẫu ra và đem cân toàn bộ vật nặng đè lên mẫu Gọi x là số gram cân được thì độ bền nén là x (g/cm2)

Tạo hình

Bã

Thành phẩm

2.2.1.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát

Quy trình tối ưu

Khuôn 22×13

 = 30 phút

m =2.6 Kg

 = 5 phút