đồ án khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ protein đậu nành trong sản xuất đậu phụ

Protein đậu nành là protein thực vật có giá trị dinh dưỡng cao, có đầy đủ các acid amin cần thiết cho sự phát triển và duy trì cơ thể con người. Ngoài ra, hạt đậu nành còn là một thực phẩm giàu vitamin và muối khoáng. Trong hạt đậu nành có gần đủ các vitamin, cả những vitamin tan trong nước như B1,B2, PP... và những vitamin tan trong dầu như vitamin A và D, vitamin E, K, F… Hình 1.1. Hạt đậu nành và đậu phụ. Protein đậu nành có nhiều chức năng công nghệ, trong đó khả năng tạo gel rất được quan tâm. Nhờ vào khả năng tạo gel này mà người ta chế biến được nhiều loại sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và đậu phụ là một trong những sản phẩm đó. Ngày nay, đậu phụ và các sản phẩm được chế biến từ đậu phụ luôn có mặt trong những bữa ăn hằng ngày của những “người ăn chay” và góp phần làm phong phú thêm thực đơn cho cả những “người ăn mặn”. Để góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm đậu phụ và tối ưu hóa các yếu tố trong quá trình sản xuất, việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ protein đậu nành là điều cần thiết.

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề:

Protein đậu nành là protein thực vật có giá trị dinh dưỡng cao, có đầy đủ các acidamin cần thiết cho sự phát triển và duy trì cơ thể con người Ngoài ra, hạt đậu nành còn làmột thực phẩm giàu vitamin và muối khoáng Trong hạt đậu nành có gần đủ các vitamin,

cả những vitamin tan trong nước như B1,B2, PP và những vitamin tan trong dầu nhưvitamin A và D, vitamin E, K, F…

Hình 1.1 Hạt đậu nành và đậu phụ.

Protein đậu nành có nhiều chức năng công nghệ, trong đó khả năng tạo gel rấtđược quan tâm Nhờ vào khả năng tạo gel này mà người ta chế biến được nhiều loại sảnphẩm có giá trị dinh dưỡng cao và đậu phụ là một trong những sản phẩm đó Ngày nay,đậu phụ và các sản phẩm được chế biến từ đậu phụ luôn có mặt trong những bữa ăn hằngngày của những “người ăn chay” và góp phần làm phong phú thêm thực đơn cho cảnhững “người ăn mặn”

Để góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm đậu phụ và tối ưu hóa các yếu tố trongquá trình sản xuất, việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ proteinđậu nành là điều cần thiết

Với mong muốn trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ protein đậu nành trong sản xuất đậu phụ” nhằm đưa ra

những thông số kỹ thuật thích hợp và tối ưu nhất cho quá trình sản xuất đậu phụ để tạonên sản phẩm đạt chất lượng tốt, năng suất cao

1.2 Mục tiêu đề tài:

Mục tiêu của đề tài này bao gồm:

 Khảo sát sự ảnh hưởng của lượng nước trích ly dịch sữa đến sự đông tụ proteinđậu nành

 Khảo sát sự ảnh hưởng của các loại muối Canxi đến sự đông tụ protein đậunành

 Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến sự đông tụ protein đậu nành

 Khảo sát sự ảnh hưởng của muối NaCl đến sự đông tụ của protein đậu nành

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

Theo một số nguồn tài liệu, cây đậu nành được biết đến lần đầu tiên bởi vị hoàng

đế Trung Quốc tên là Sheng Nung vào năm 2838 trước công nguyên Vào lúc đó, cây đậunành được biết đến với công dụng là một vị thuốc Đậu nành được trồng đầu tiên ở BắcTrung Quốc, từ đây đã lan truyền sang Nhật, Hàn Quốc và Nam Á Đậu nành đã đượcbiết đến như là một thứ thuốc ở các tài liệu từ Trung Quốc, Ai Cập và Mesopotamia ởnhững năm 1500 trước công nguyên hay sớm hơn Ở thời ấy, những hợp chất đã lên mốc,lên men từ đậu nành đã được sử dụng như là những chất kháng sinh để trị vết thương vàgiảm sưng

Năm 1712, đậu nành được giới thiệu vào Châu Âu bởi Englebert Kaempfer, nhàthực vật học người Đức đã được học ở Nhật Một nhà thực vật học người Thụy Điển

Carlvon Linne đã hoàn tất nghiên cứu về đậu nành và đặt tên cho nó là Glycine max bởi

những nốt sần ở rễ Không may là đất và khí hậu không thích hợp ở Châu Âu đã làm choviệc thử nghiệm sản xuất đậu nành bị thất bại

Cây đậu nành đến Mỹ những năm 1800 Thời đó đậu nành được sử dụng như mộtballast (vật nặng để giữ cho tàu thuyền thăng bằng khi không có hàng) cho những thuyền

có hành trình xa từ Trung Quốc và được dỡ hàng nhường chỗ cho hàng hóa trong chuyến

đi kế tiếp Vì tò mò, một vài nông dân đã trồng hạt đậu nành Cây đậu nành đầu tiên trồng

ở Mỹ là cây đậu đã lớn lên ở Pennsylvania

Năm 1829, những nông dân Mỹ đã trồng đậu nành theo vụ và đến năm 1898 BộNông nghiệp Mỹ đã đem về một số giống khác từ Châu Á

Năm 1904, George Washington Carver đã khám phá ra rằng đậu nành giàu protein

và dầu Người tiên phong về đậu nành William.J.Morse đã trải qua hai năm ở TrungQuốc và đã thu được 10000 giống đậu nành khác phục vụ cho mục đích nghiên cứu ởMỹ

Năm 1920, tiến sĩ John Harvey Kellogg đã đề ra sự thay thế đậu nành vào bữa ăn

và sữa đậu nành cho người tiêu dùng Tuy nhiên nông dân Mỹ đã không nắm bắt thời cơcho tới khi những cánh đồng đậu nành ở Trung Quốc bị tàn phá trong thế chiến thứ II vàcuộc nội chiến ở Trung Quốc năm 1940

Ngày nay đậu nành đã trở nên phổ biến và được trồng ở rất nhiều nước trên thếgiới Do khả năng thích nghi khá rộng nên đậu nành đã được trồng ở khắp năm Châu,nhưng tập trung nhiều nhất là châu Mỹ khoảng 73%, tiếp đến là châu Á khoảng 23%, Sản lượng đậu nành hàng năm trên thế giới đạt khoảng 103-114 triệu tấn (FAO, 1992) Ởnước ta, diện tích gieo trồng đậu nành chỉ mới chiếm một tỷ lệ nhỏ trong tổng diện tíchgieo trồng (1,5-1,6%), và tập trung chủ yếu ở bốn vùng: các tỉnh miền núi và trung duphía Bắc, vùng đồng bằng sông Hồng, miền Đông Nam Bộ, vùng đồng bằng sông CửuLong

 Cấu tạo hình thái và đặc điểm sinh trưởng:

Đậu nành là loại cây thân cỏ một năm, hoa tập trung trên những lách lá, kiểu bàonang Quả đậu nành là loại quả giáp, mỗi quả có 2 - 3 hạt, hạt đậu hình ô van, khác nhau

về màu sắc, có vỏ bao bọc

Cây đậu nành có 4 loại lá: hai lá mầm, hai lá đơn, lá có ba lá chét và lá gốc Nốt

sần là phần vỏ rễ phình ra và trong đó có vi khuẩn Rhizobium japonicum sinh sống Vi

khuẩn này hình gậy, sống trong đất, có khả năng đi vào rễ và cố định đạm từ khí trời Mộtcây đậu có khoảng vài trăm nốt sần phân bố trên các rễ ở độ sâu 1m Vi khuẩn thường

xuyên xâm nhập vào rễ, ở phần giữa đỉnh rễ và lông hút nhỏ nhất, tạo thành một chuỗinhiễm là một ống có lỗ hở Mỗi vi khuẩn được bao bọc một màng tạo thành túi, nếu vikhuẩn đi vào chất nguyên sinh của tế bào rễ mà không được bọc một màng thì nó sẽ tạothành nốt sần không có tác dụng.

Hình 2.2 Cấu tạo hình thái cây và hạt đậu nành.

Cây đậu nành cho nhiều hoa nhưng tỷ lệ hoa không thành quả chiếm 20-80% Hạtđậu nành cũng như hạt của nhiều loại họ đậu khác là không có nội nhũ mà chỉ có một lớp

vỏ bao quanh một phôi lớn Hình dạng hạt có hình cầu, dẹt, dài và oval Ở hạt trưởngthành, đầu của rốn là lỗ noãn, lỗ này được bao phủ bởi một lớp màng Ở đầu kia của rốn

là rãnh nhỏ Hạt đậu nành có 3 bộ phận: vỏ hạt chiếm khoảng 8% trọng lượng hạt, phôichiếm 2%, tử diệp chiếm 90%

Vỏ đậu nành có 3 lớp: biểu bì, hạ bì và lớp nhu mô bên trong Do vỏ của lớp tếbào mô đậu có lớp cutin che phủ nên sự trao đổi khí không xảy ra, sự trao đổi khí giữa

phôi và môi trường qua rốn hạt Những mảnh của nội nhũ bị ép chặt vào vỏ hạt Lớpngoài nội nhũ gọi là lớp aleuron gồm những tế bào hình lập phương nhỏ chứa đầy đạm.

Cây đậu nành là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưanhiệt, chịu hạn Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt nhất là:

- pH đất trồng: 6,0 – 6,5

- Nhiệt độ: 25 – 300C

- Đất trồng có nhiều mùn hữu cơ với độ ẩm trung bình

- Thời ký trồng: cuối

2.1.2 Thành phần hóa học của đậu nành:

Trên thế giới có trên 1000 loại đậu khác nhau, vô cùng phong phú và đa dạng Tuynhiên, đậu nành vẫn luôn được đánh giá cao nhất về giá trị dinh dưỡng mà nó có được

Hạt đậu nành có nhiều loại khác nhau, từ hình dáng (tròn, bầu dục, dài ), đến màusắc (vàng, vàng xanh, xám ) tuy nhiên, đậu hạt vàng, tròn căng, là loại đậu tốt, thườngđược sử dụng

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng có trong 100g của các loại đậu nành [ ]

Loại hạt Calorie Protein (g) Lipid (g) Glucid (g) Xơ (g) Tro (g)

Chất lượng đậu nành nước ta tương đối tốt, protein khoảng 38 ÷ 40%, khối lượng

1000 hạt khoảng 90 ÷ 120g, hạt vàng hoặc xanh, rốn hạt nâu hoặc đen Một số giống mớigần đây có cải thiện hơn về chất lượng: hạt vàng, tròn, rốn trắng, ít nứt, khối lượng 1000hạt khoảng 180 ÷ 270g, protein chiếm khoảng 43 ÷ 47%

Dựa vào kích thước của hạt mà người ta thường chia thành 3 loại: hạt to, hạt trungbình và hạt nhỏ

- Hạt to: loại 1000 hạt nặng 300g trở lên

- Hạt trung bình: loại 1000 hạt nặng 150 ÷ 300g

- Hạt nhỏ: loại 1000 hạt nặng dưới 150g

Loại hạt to thường có tỷ lệ vỏ thấp, chỉ khoảng 6%, loại hạt nhỏ có khi chứa tới9,5% vỏ

Bảng 2.2 Thành phần hóa học chứa trong các bộ phận cấu tạo nên hạt.

Độ ẩm: hàm lượng ẩm của hạt đậu nành quyết định rất nhiều đến điều kiện bảo

quản Để giữ được tính chất ổn định và chất lượng của hạt đậu nành trong thời gian bảoquản thì hạt đậu nành nên có hàm lượng ẩm khoảng 12 -13%

Protein: thành phần chính là globulin (pI = 4,2 – 4,6) Trong thành phần hóa học

của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỷ lệ lớn với đầy đủ các acid amin thiết yếu.Hàm lượng protein tổng trong hạt đậu nành từ 29,6 ÷ 50,5%, trung bình là 36 ÷ 40%

Bảng 2.4 Hàm lượng acid amin không thay thế trong protein đậu nành.

Các acid amin không thay thế Giá trị

Chất béo: Hạt đậu nành chứa hàm lượng dầu béo cao hơn so với các loại đậu khác

nên được coi là cây cung cấp dầu thực vật Hàm lượng lipid trong đậu nành chiếm từ (15

÷ 20% ), trung bình 18% Các acid béo no chiếm khoảng 6,4 ÷ 15,1%, acid béo không nochiếm 80 ÷ 93,6% Trong đậu nành còn chứa một lượng nhỏ phosphatid, đặc biệt nhiềuleucithin có tác dụng làm cơ thể trẻ lâu, tăng trí nhớ, tái sinh mô, cứng xương, tăng sức

đề kháng

Bảng 2.5 Các acid béo không thay thế có giá trị dinh dưỡng cao.

Không no

Enzyme: Đậu nành cũng như tất cả các hạt khác đều chứa enzyme cần thiết cho

quá trình nảy mầm Về mặt công nghệ thì enzyme quan trọng của đậu nành làlipoxygenase Enzyme này xúc tác cho quá trình oxy hóa acid béo không bão hòa bởi O2 ,gây mùi hôi cho đậu nành Về mặt dinh dưỡng, enzyme thường được nhắc đến là urease

Nó chống lại sự hấp thu đạm qua đường ruột, có nhiều trong đậu nành sống Vì vậy cầnchú ý trong kỹ thuật chế biến.

Glucid: chiếm khoảng 22 ÷ 35,5%, gồm 2 nhóm:

+ Đường tan (10%): saccharose 5%, stachyose 4%, raffinose 1%

+ Chất xơ không tan (20%): hỗn hợp polysaccharide và dẫn xuất của chúng, chủyếu là cellulose, hemicellulose, các peptin, acid pectic

Khoáng: chiếm tỷ lệ rất thấp (khoảng 5%) gồm K, Na, Ca, Mg, Fe, Zn, Cu…

Vitamin: niacin, inositol, acid pantothenic, thiamine, riboflavin, pyridoxyne,

S20,W ( đơn vị Swedberg ở 200C, trong nước, 1S = 10-13 ) là 2, 7, 11, 15

Các globulin 7S và 11 S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt Tùy theogiống đậu nành, tỷ lệ globulin 11S/ globulin 7S nằm giữa 0,5 và 3

Bảng 2.6.Tỷ lệ, đặc trưng của từng đoạn trong cấu trúc protein đậu nành.

-Globulin11S (glixinin)

Khối

lượng

7860- 12000 62000 102000 110000 140000- 320000- 600000

tử

 Globulin 11S (glycinin):được cấu tạo từ 12 “dưới đơn vị” tương đối ưa béo :

+ 6 dưới đơn vị có tính acid (A)

+ 6 dưới đơn vị có tính base (B)

Người ta đã biết “dưới đơn vị” khởi đầu AB là đơn chuỗi được tách ra do sự thủyphân ở gian đọan cuối “ribosom” Polipeptit A luôn luôn gắn liền với B qua cầu disulfua(ASSB) Do đó người ta cũng có thể coi glixinin được cấu tạo từ 6 “dưới đơn vị” AB

Mô hình cấu trúc của Globulin 11 S hay glixinin:

Các dưới đơn vị được sắp xếp thành hai hình sáu cạnh chồng lên nhau tạo chophân tử có 1 hình thể cầu rắn chắc Mỗi dưới đơn vị A sẽ nằm gần 3 dưới đơn vị B vàngược lại Trong phân tử có từ 42 đến 46 nguyên tử S ở dưới dạng các cầu disulfua nốicác dưới đơn vị hoặc trong nội bộ một dưới đơn vị Sự có mặt một nhóm thiol sẽ làm dễdàng cho sự trao đổi cầu disulfua

vị có tính bazo

Glixinin dễ dàng phân ly thành các “dưới đơn vị” của mình khi gia nhiệt đến 800C,

ở lực ion thấp (0,01), ở pH acid hay kiềm hoặc khi có mặt urea, chất tẩy rửa hoặc là tácnhân khử Khi lực ion cao hơn thì cấu trúc bậc bốn lại bền vững Ở pH trung tính và cólực ion bằng 0,1 glixinin tự liên hợp lại nhưng mức độ trùng hợp còn bé

Hình 2.4 Mô hình phân tử glixinin.

 Globulin 7S (β-conglicinin): thường chiếm gần 35% trọng lượng protein của hạt, là một

glucoprotein chứa gần 5% glucid Phân tử cấu tạo nên từ 3 dưới đơn vị α, α’, và β, cótính acid

+ Các dưới đơn vị α, α’(M~ 54000) có thành phần acid amin rất giống nhau, thiếucystein và cystin

+ Dưới đơn vị β (M~42000) không chứa cystein và methionin

Ở pH giữa 5 và 10, khi lực ion yếu (M~0,1), β-conglicinin tạo thành 1 dimer gồm

6 dưới đơn vị (M~370000) Khi ở môi trường acid hoặc base hay khi thẩm tích ở lực ion0,5 thì phân tử sẽ tự phân ly thành các dưới đơn vị

Hình 2.5 Sơ đồ các dưới đơn vị của 7S Hình 2.6 Phân tử β-conglixinin.

Trong các thực phẩm có pH 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 dimer(7S) và oligomer (11S) vì lực ion yếu Các xử lý nhiệt và thay đổi pH sẽ làm biến tínhcấu trúc bậc 2, bậc 3 và bậc 4

Trong đoạn 7S còn có:

+ Các hemaglutinin (lectin – là một loại protein có khả năng liên kết thuận nghịch,phi hóa trị với carbohydrate mà không làm thay đổi cấu trúc của carbohydrate được liênkết) mà phân tử của chúng có thể tạo phức khá bền vững với các hợp chất glucid.Tươngtác giữa các lectin với các glucoprotein có mặt trên bề mặt các hồng cầu sẽ làm ngưng kếtcác tế bào này Trong vài loại thực phẩm hemaglutinin được chỉ ra là làm giảm sự tiêuthụ của protein nhưng chúng không làm ảnh hưởng đến chất lượng của protein đậu nành

+ Các chất kìm hãm protease như antitripxin Kunitz (protein hình cầu gồm mộtchuỗi với 181 acid amin), antitripxin Bowman- Birk (phân tử gồm một chuỗi với 71 acidamin, có 7 cầu disunfua)

+ Có thể bị khử hoạt nếu sản phẩm được gia nhiệt đầy đủ trong điều kiện môitrường ẩm

 Chuỗi 2S: Chứa từ 8-22% protein đậu nành và bao gồm 1 số enzyme Phân tử lượng

trung bình 26000

Chứa chất ức chế trypsin Phần nhỏ hơn của những chất ức chế này là chất ức chếBowman-Birk, gồm 71 amino acid không tan có phân tử lượng 7861 Mặc dù phân tửlượng nhỏ nhưng protein này có thể tạo dimer, trimer hoặc liên kết với các protein khác.Một loại chất ức chế trypsin khác là Kunitz Nó lớn hơn nhiều, gồm 181 acid amin và cóphân tử lượng 21500 Protein này có 2 cầu disunfua và không được chắc như Bowman-Birk

Là 1 loại protein có tính đối xứng cao bao gồm nhiều vòng liên kết chặt chẽ.Những vòng này được giữ chặt bởi 7 liên kết disunfit Trong khi tổng lượng protein đậunành có rất ít lưu huỳnh thì chất ức chế này có nhiều systein Tác dụng ức chế trypsin là

do liên kết giữa lysin-16 và serine-17, thường thì trypsin có thể tách liên kết Lys-Ser,

nhưng cấu trúc vòng ngăn quá trình tách xảy ra Vì vậy, trypsin bám vào phân tử, nhưngkhông tách được liên kết, từ đó không được giải phóng để tách liên kết khác.

Ở 1 đầu khác của phân tử leucine-43 và serine-44 gây ra tác dụng tương tự vớichymotrypsin Do có nhiều liên kết disunfit nên phân tử protein nhỏ này có cấu trúc vữngchắc, bền với nhiệt, khó bị biến tính

Liên kết giữa arginine-63 và isoleucine-64 tạo cơ chế ức chế động Trypsin có thểtách liên kết này nhưng nó không thể được giải phóng khi tiếp xúc với liên kết đó Chuỗi

3 chỉ ra liên kết phức tạp giữa Kunitz và porcine trypsin Liên kết Arg-Ile tiếp xúc vớiphần hoạt động của phân tử trypsin Phổ tia X cho thấy có đến 300 nguyên tử ở chỗ tiếpxúc 2 protein này nên chất ức chế đủ mạnh để vô hoạt trypsin

2.2.2 Tính chất của Protein đậu nành:

2.2.2.1 Sự phân ly và sự tập hợp của protein đậu nành:

Khi đun nóng dung dịch β-conglicinin loãng ở pH=7-8 và lực ion yếu, đến 1000Cthì các phân tử của chúng sẽ phân ly thành các dưới đơn vị mà không kèm theo các hiệntượng tập hợp phân tử

Khi gia nhiệt đến 1000C dung dịch glixinin có nồng độ loãng <1% protein/volume(P/V) ở 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 800C một dung dịch vừa chứa glixinin và β-conglicinin có nồng

độ loãng (<1% P/V protein) ở pH =8 thì các phản ứng phân ly và tập hợp sẽ xảy ra

Các giai đoạn:

+ Sự phân ly glixinin

+ Sự phân ly của β-conglicinin thành 3 dưới đơn vị acid mang điện tích âm, sựphân ly này xảy ra đồng thời với sự phân ly của glixinin

+ Một phức hợp hoà tan được tạo thành giữa một dưới đơn vị β-conglicinin và 1dưới đơn vị B (kiềm tính) của glicinin Cả 2 dưới đơn vị mang điện tích ngược dấu nênphức này ổn định nhờ lực tĩnh điện Phức này hoà tan do tổng điện tích là âm.

+ Nếu đưa lực ion của dung dịch lên 0,5 bằng cách thêm NaCl (0,5M) thì các ion

Na+ và Cl- sẽ thủ tiêu lực hút tĩnh điện giữa hai dưới đơn vị của phức Khi đó các dướiđơn vị kiềm tính giải phóng sẽ tự tập hợp lại và kết tủa do các tương tác ưa béo trong khi

đó các dưới đơn vị β-conglicinin háo nước hơn nên vẫn ở trạng thái hoà tan

Sự trung hòa điện tích âm của β-conglicinin sẽ dễ dàng cho sự tập hợp trong quátrình tạo gel của protein đậu nành

Khi đun nóng dung dịch protein đậu nành 1% đến 950C ở pH =7 không có các chấtkhử với các lực ion khác nhau người ta thấy quá trình tập hợp sẽ thuận lợi khi lực iontăng 0 đến 0,2 M Tốc độ tập hợp sẽ tăng trong khoảng pH từ 4 đến 6 nhưng sẽ gần bằng

0 khi pH acid hoặc kiềm

2.2.2.2 Sự tạo gel của protein đậu nành:

Cơ chế của các tương tác có quan hệ đến việc hình thành mạng protein ba chiềuđặc trưng cho gel hiện chưa hoàn toàn rõ Dưới đây là kết quả của một số nghiên cứu chothấy rằng:

Khi dung dịch protein đậu nành có nồng độ đậm đặc (>5% P/V) được đun nóng ở

pH gần trung tính thì sẽ tạo gel Dung dịch đầu tiên qua một trạng thái lỏng có độ nhớttăng cao gọi là giai đoạn tiền gel Khi gia nhiệt, protein bị biến tính các cấu trúc bậc cao

bị phá hủy, liên kết giữa các phân tử bị đứt Các nhóm bên của các acid amin lúc trước ẩn

ở phía trong bây giờ xuất hiện ra ngoài Các mạch polypeptid bị duỗi ra, gần nhau, tiếpxúc với nhau, tạo tiền đề cho quá trình tạo gel

Khi lực ion còn yếu thì trạng thái này sẽ xảy ra từ lúc 700C là thời điểm mà βconglicinin được giãn mạch hoàn toàn Khi lực ion cao thì việc tăng độ nhớt chỉ xảy ra ởnhiệt độ cao hơn Việc tạo thành gel protein sẽ phụ thuộc vào cân bằng giữa liên kếtprotein – nước và liên kết protein – protein

-Độ cứng của gel protein đậu nành sẽ giảm cùng nồng độ NaCl và khi vượt quámột nhiệt độ nào đó (do hiệu ứng của lực ion đến cấu trúc bậc 2 và bậc 4) Độ cứng củagel cũng sẽ giảm nếu vượt quá một nhiệt độ nào đó

Acid hoá dung dịch protein đậu nành đến pH =5,5 hoặc thêm ion Ca2+ sẽ làm đông

tụ protein thành từng cục tương đối đàn hồi Các cục này thường không cứng như các gelthu được bằng phương pháp gia nhiệt Các cục gel hình thành bằng cách kết tủa vớiCanxi tương đối đàn hồi có lẽ do liên kết của các ion Ca2+ và các nhóm cacboxyl Nếuđun nóng các cục đã thu được bằng kết tủa đẳng điện hoặc bằng Canxi sẽ làm các chuỗipolypeptide bị giãn mạch và tạo nên một mạng lưới protein ba chiều có kết cấu của mộtgel thực thụ Nồng độ protein tăng cùng với nồng độ protein trong dung dịch

Sự tạo thành gel của protein đậu nành cũng có thể thực hiện bằng kiềm hoá rồi tiếp

đó trung hoà, hoặc thêm các dung môi có thể hoà lẫn được với nước như rượu hoặcglycol Khi đó, các phân tử protein chủ yếu được liên kết với nhau bằng các liên kết giữacác nhóm ưa béo Lúc này, các phân tử nước bao quanh có khuynh hướng bị đẩy ra xa,protein được tụ tập lại Tương tác ưa béo được tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm các nútmạng polypeptid sít lại với nhau hơn, do đó làm khối gel cứng hơn

Cả glixinin lẫn βconglixinin đều bị biến tính khi tiếp xúc với hỗn hợp nước etanol (hoặc isopropanol) có hàm lượng rượu trên 20% (theo thể tích) Rượu càng kịnước có nghĩa là mạch cacbon càng dài thì giãn mạch protein càng nhanh và độ cứng củagel thu được càng lớn Giữa các acid amin không cực và rượu đã xảy ra các tương tác ưabéo Khi nồng độ rượu vượt quá 40% thì xảy ra các hiện tượng đông tụ nhưng không tạo

-ra gel, có thể là do giảm hoạt độ nước nên các liên kết protein – nước đã bị thay thế bằngcác liên kết protein – protein

2.2.3 Giá trị dinh dưỡng của protein đậu nành:

Protein của đậu nành từ lâu đã được biết đến với giá trị dinh dưỡng cao hàng đầu

do có chứa đầy đủ tám loại amino acids thiết yếu (essential amino acids) cần thiết cho cơthể con người Hàm lượng của các chất amino acid này tương đương với hàm lượng của

các chất amino acid của trứng gà, đặc biệt là của tryptophan rất cao, gần gấp rưỡi củatrứng Vì thế mà khi nói đến giá trị của protein ở đậu nành cao là nói đến hàm lượng lớncủa nó cả sự đầy đủ và cân đối của tám loại amino acid

Đậu nành là một loại thực vật quen thuộc không những đối với người Việt Nam

mà cả nhiều nước khác trên thế giới Nó là một thứ nguyên liệu dùng để chế biến sữa đậu,các loại tương, chao, đậu phụ và một số thực phẩm chay lạt khác Hiện nay trên thế giớingười ta sản xuất rất nhiều đậu nành để làm thực phẩm cho người và cho gia súc Đối vớicác loại rau quả, ngũ cốc và thịt động vật, đậu nành chứa một trữ lượng protein dồi dàohơn cả

Protein trong đậu nành và các thực phẩm từ đậu nành rất dễ tiêu hóa Ví dụ nhưđậu phụ, khả năng tiêu hoá là 92%, bột đậu nành khoảng 85 ÷ 90% Hạt đậu nành luộchay rang khó tiêu hoá hơn, khoảng 68%

Protein của đậu nành không có cholesterol, và ít chất béo no thường có ở thịt độngvật Ngoài ra trong đậu nành có nhiều vitamin B hơn bất cứ thực phẩm nào, đậu nànhcũng chứa nhiều vitamin A, D và các chất khoáng khác

Ðậu nành chứa hàm lượng dầu béo cao hơn các loại đậu khác nên được coi là loạicây cung cấp dầu thảo mộc Chất béo của đậu nành có chứa một tỷ lệ cao các acid béokhông bão hòa (unsaturated fats), có mùi vị thơm ngon, cho nên dùng dầu đậu nành thaythế cho mỡ động vật có thể tránh được bệnh xơ cứng động mạch

2.3 Tổng quan về đậu phụ.

2.3.1 Giới thiệu về đậu phụ.

Đậu phụ là món ăn làm từ đỗ tương (hay còn gọi là hạt đậu nành), có nguồn gốc từTrung Quốc Theo tương truyền, một vị tướng trong triều đại nhà Hán tên là Lưu An đã

vô tình làm ra món ăn này khi cố gắng tìm phương thuốc trường sinh bất lão Từ TrungQuốc, đậu phụ đã lan rộng ra khắp các quốc gia châu Á, đặc biệt là ở Nhật Bản, HànQuốc và Việt Nam Cách gọi đậu phụ là “tofu” của Nhật Bản đã trở thành tên quốc tế chomón ăn này

Có hai loại đậu phụ: đậu phụ thường và đậu phụ non Đậu phụ thường là loại đậuphụ ta hay thấy bán ở ngoài chợ, khá chắc, khi rán khó bị vỡ Đây là loại đậu phụ truyềnthống của nhiều nước, xuất hiện trong rất nhiều bữa ăn hàng ngày Loại đậu phụ truyềnthống thường không mượt nhưng ăn vào lại có vị đặc trưng, béo dịu.

2.3.2 Quy trình sản xuất đậu phụ (quy mô phòng thí nghiệm):

2.3.2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất:

2.3.2.2 Thuyết minh quy trình:

 Nguyên liệu:

Đậu nành là nguyên liệu chính trong sản xuất đậu phụ, nó có vai trò quyết định vềchất lượng sản phẩm, đặc biệt là giá trị cảm quan Do đó, cần chọn lựa đậu nành theođúng tiêu chuẩn:

- Chín thành thục về mặt sinh học, không có hạt non

- Chọn những hạt nguyên, khô, sạch, không sâu mọt, không có mùi lạ.

- Độ ẩm thấp, từ 10 ÷ 14%

- Vỏ hạt màu nâu hay vàng nhạt, tránh những hạt có màu xanh vì hợp chất chlorophyll cótrong vỏ hay mầm tạo vị đắng và chuyển thành phyophytin (màu nâu) trong quá trình chếbiến, làm ảnh hưởng đến màu sắc cảm quan của sản phẩm

Hình 2.9 Hạt đậu nành nguyên liệu.

 Xử lý sơ bộ:

Loại bỏ hạt bị sâu bệnh, hạt lép, hạt có màu khác lạ, cùng những tạp chất như cỏ,

lá cây, vỏ cây, hạt sạn, đá, côn trùng… ra khỏi nguyên liệu Nếu không loại bỏ thì sẽ gâyảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cũng như quá trình sản xuất, thiết bị

Sau đó tiến hành rửa sạch để loại bỏ đất cát, vi sinh vật, bụi bẩn bám bên ngoài bềmặt hạt nhằm tránh lây nhiễm vào sản phẩm và đảm bảo vệ sinh

 Ngâm hạt:

Mục đích: ngâm hạt nhằm mục đích làm hạt đậu hút nước và trương nở, hydrat

hóa các phần dinh dưỡng có trong hạt như protein, glucid, lipid Quá trình ngâm hạt giúphạt mềm ra, dễ xay xát, đồng thời dễ phân tán vào dịch sữa Quá trình này còn giúp phá

vỡ các liên kết bền vững vốn có trong hạt đậu, giúp chúng trở nên linh động hơn, dễ dàngtham gia các phản ứng hóa học hơn so với ban đầu

Quá trình này xảy ra qua hai giai đoạn:

- Giai đoạn đầu xảy ra quá trình solvat hóa Ở giai đoạn này các liên kết trong hạt đậuchưa bị phá vỡ

- Giai đoạn hai xảy ra khi các phân tử nước tiếp tục tác động và làm phá vỡ liênkết các phân tử trong hạt đậu và chuyển chúng sang trạng thái dịch thể keo linh độngnằm trong các tế bào hạt đậu

Quá trình ngâm đậu còn giúp rửa trôi các tạp chất còn sót lại trên bề mặt hạt,giúp làm sạch nguyên liệu

ngâm.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm: thời gian ngâm, lượng nước ngâm và

nhiệt độ nước ngâm:

- Thời gian ngâm:

+ Nhiệt độ ngoài trời từ 15oC – 25oC, ta ngâm 8 - 10 giờ

+ Nhiệt độ ngoài trời từ 25oC – 30oC, ta ngâm 6 - 8 giờ

Cần chọn thời gian ngâm hợp lý để cho kết quả tốt nhất Tránh ngâm quá lâu sẽlàm đậu bị chua do quá trình lên men lactic làm cho hàm lượng acid lactic tích tụ nhiều,ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm cũng như quá trình kết tủa Ngâm đậu quá lâu còn làmtổn thất các chất dinh dưỡng hòa tan, giảm hiệu suất thu hồi Nếu ngâm đậu trong thờigian ngắn thì hạt đậu sẽ không trương nở tốt, chưa đạt độ mềm sẽ gây khó khăn và giảmhiệu suất trong quá trình xay nghiền

Trong thời gian ngâm đậu, nên thay nước ngâm thường xuyên (cứ 2- 3 giờ thì thaynước 1 lần) để loại bỏ bọt khí và tránh cho nước bị chua.

- Nhiệt độ nước ngâm:

Nếu ngâm ở nhiệt độ cao, tốc độ trương của hạt nhanh nhưng độ trương của hạt lạinhỏ Nếu độ trương nhỏ thì các thành phần trong hạt đậu chỉ ở trạng thái keo đông, khôngphải dịch thể keo, do đó khó hòa tan

Nhiệt độ nước dùng để ngâm đậu tốt nhất là 20 – 25oC

- Lượng nước ngâm:

Thường được sử dụng: đậu/nước = 1/2,5

Lượng nước ngâm này sẽ giúp độ trương nở của hạt đậu tương đối cao, độ chuathấp (khoảng 2,23g axit axetic trên 100g đậu) và sự hao tổn chất khô nhỏ (chỉ 0,6g/100gđậu)

Hình 2.11 Đậu nành và vỏ sau khi tách riêng.

Lớp vỏ đậu nành sau khi tách, ngâm vào nước sẽ nổi lên trên, dễ dàng vớt bỏ rangoài

 Xay ướt:

Mục đích: Dùng lực cơ học để phá vỡ tế bào, nhằm giải phóng protein, lipit,

gluxid, vào trong nước Nhờ có nước hòa tan các chất này và sẽ chuyển chúng sangdạng huyền phù

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xay:

Yếu tố có ảnh hưởng quan trọng nhất trong giai đoạn xay là lượng nước cần thiếtcho vào trong khi xay

- Nếu ít nước sẽ xảy ra hiện tượng hòa tan các chất kém và tạo ma sát mạnh gây rahiện tượng tăng nhiệt Nhiệt tăng làm protein bị biến tính, do đó khả năng tan củaprotein sẽ kém đi

- Nếu quá nhiều nước sẽ làm tăng lượng hòa tan các chất nhưng gây ra khó khăn trongcác công đoạn chế biến sau

Nước dùng để xay tốt nhất theo tỉ lệ: Đậu/nước = 1/5

Cách tiến hành:

Đậu nành sau khi đãi vỏ, rửa sạch và để ráo, ta cho đậu vào máy xay để nghiềnnhỏ Vì thí nghiệm có tiến hành khảo sát lượng nước trích ly dịch sữa nên lượng nước sửdụng được tính bao gồm cả công đoạn xay và lọc dịch sữa

Hình 2.12 Xay đậu nành.

 Lọc dịch sữa:

Mục đích: Loại bỏ phần bã đậu để thu dịch huyền phù sữa.

Cách tiến hành:

Dịch huyền phù sau khi nghiền được lọc sạch bã, thu lấy dịch lọc Sau khi xay

ta có một dung dịch huyền phù, gồm có dung dịch keo và những chất rắn không tantrong nước Trong quá trình tách dung dịch keo khỏi các chất rắn sẽ xảy ra hiệntượng các chất rắn sẽ giữ trên mặt nó những tiểu phần keo vì vậy phải dùng nước rửalại phần bã Bã được rửa lại bằng phần nước còn lại (lượng nước còn lại sau khi lấymột phần đem xay)

Lọc là quá trình quan trọng quyết định hiệu suất thu hồi sản phẩm, cần chắt kỹ đểthu hồi tối đa dịch sữa Dịch sữa thu được phải đảm bảo đạt pH từ 6 – 6,5

Sau khi lọc, dịch sữa có màu trắng đặc trưng của sữa đậu nành, đồng nhất, không

có cặn hay lợn cợn

Công đoạn lọc qua 2 công đoạn: lọc thô và lọc tinh

- Lọc thô: tiến hành lọc bằng ray lọc, tách bỏ phần bã thô ra khỏi dịch sữa Vì hỗn hợpsau khi lọc tương đối đặc sánh nên công đoạn lọc thô giúp thời gian lọc nhanh hơn

- Lọc tinh: sau khi lọc thô, trong hỗn hợp còn lẫn nhiều bã cặn còn sót lại qua rây lọc,

ta tiến hành lọc lại qua vải lọc nhằm loại bỏ triệt để bã đậu, giúp dịch sữa trong hơn

Hình 2.13 Lọc thô (bên trái), lọc tinh (bên phải).

Sau khi lọc xong, nếu để lâu sẽ làm sữa bị chua do sự hình thành acid lactic.Lượng axit lactic tạo thành sẽ làm thay đổi pH dịch sữa Sự thay đổi pH sẽ làm thay đổicăn bản tính chất protein Khi pH dịch sữa tới gần điểm đẳng điện của protein đậu nànhthì khối sữa sẽ đóng vón lại gây khó khăn cho quá trình ép sau này Do đó, sữa từ khi xayđến khi lọc xong không nên kéo dài quá 30 phút về mùa hè và 50 phút về mùa đôngnhằm tránh để sữa bị chua, đổi màu

 Gia nhiệt:

Mục đích:

- Công đoạn gia nhiệt là bước đầu tiên, cần thiết cho quá trình đông tụ hay kết tủa; giúpphá vỡ lớp solvat, tạo điều kiện cho các phân tử protein dễ dàng keo tụ hơn

- Tiêu diệt vi sinh vật có hại;

- Diệt một số enzyme như protease, urease…

- Phân hủy các chất có hại trong đậu như chất ức chế trypsine, hemaglutine, độc tốAflatoxin

- Khử mùi tanh và cải thiện mùi của sữa;

- Gia nhiệt còn giúp tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan của sữa, đồng thời còn cótác dụng bảo quản sản phẩm được lâu dài

Cách tiến hành: