Tiểu luận: Protein trong các loại đậu

Các sản phẩm thực phẩm từ các loại đậu được chế biến phải dựa trên những tính chất chức năng của protein chứa trong chúng, vì protein không ngừng biến đổi trong quá trình chế biến cũng n

MỤC LỤC

Mở đầu 5

1 Tóm tắt chung về protein 6

1.1 Khái niệm 6

1.2 Các bậc cấu trúc của protein 6

1.3 Phân loại protein 7

2 Tổng quan về các loại đậu 7

3 Protein trong các loại đậu 8

3.1 Hàm lượng protein trong đậu 8

3.2 Tính chất, chức năng của protein trong hệ thống đậu đỗ 10

3.3 Những biến đổi của protein đậu trong chế biến và bảo quản 15

4 Một số thực phẩm chế biến từ đậu 18

4.1 Đậu hũ 18

4.2 Sữa đậu nành 22

4.3 Nước tương 26

4.4 Chao 30

4.5 Một số sản phẩm khác 34

Kết luận 37

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 8

Bảng 1.2 9

Bảng 1.3 13

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Các bậc cấu trúc của protein 6

Hình 1.2 Các loại đậu (từ trái qua, từ trên xuống): đậu nành, đậu xanh, đậu Hà Lan 8

Hình 1.3 Sữa đậu nành 18

Hình 1.4 Quy trình sản xuất sữa đậu nành 19

Hình 1.5 Bảng giá trị dinh dưỡng của sữa đậu nành 21

Hình 1.6 Đậu hũ 22

Hình 1.7 Quy trình sản xuất đậu hũ 23

Hình 1.8 Bảng giá trị dinh dưỡng của đậu hũ 25

Hình 1.9 Các loại chao 26

Hình 1.10 Bảng hàm lượng dinh dưỡng trong chao 29

Hình 1.11 Quy trình sản xuất nước tương 30

Hình 1.12 Một số hãng nước tương phổ biến ở Việt Nam 32

Hình 1.13 Bảng hàm lượng dinh dưỡng trong nước tương 33

Hình 1.14 Nước mắm chay 34

Hình 1.15 Phô mai đậu nành 35

Hình 1.16 Quy trình chế biến phô mai 35

Hình 1.17 Mayonnaise đậu nành 36

Tài liệu tham khảo

1 Đàm Sao Mai, Hóa Sinh Thực Phẩm, NXB Đại học Quốc gia TP HCM

2 Sở y tế Hà Nội, http://www.soyte.hanoi.gov.vn/?u=dt&id=8334

3 Báo Sức khỏe Việt Nam http://www.baosuckhoe.org

4 Báo Nông nghiệp Việt Nam, http://nongnghiep.vn

5 Trang web chuyên về đậu nành, http://www.soya.be/

6 Nguồn tham khảo về số liệu:

http://webgiamcan.org/w/dinh-duong-giam-can-222/uong-sua-dau-nanh-giam-can-lanh-[2]: xanh/

Các từ viết tắt có trong bài:

Isoleu: Isoleucine Met: Methionine His: Histidine

Mở đầu

Ngoài nguồn cung cấp protein rất lớn là động vật thì các protein trong hệ thống protein đậu đỗ cũng góp phần quan trọng vào chế độ dinh dưỡng của con người Mặc dù có hàm lượng acid amin cần thiết thấp hơn protein động vật, giá trị dinh dưỡng mà protein đậu đỗ mang lại vô cùng quý giá Các sản phẩm thực phẩm từ các loại đậu được chế biến phải dựa trên những tính chất chức năng của protein chứa trong chúng, vì protein không ngừng biến đổi trong quá trình chế biến cũng như bảo quản Biết được những tính chất trên chúng ta sẽ tạo được những điều kiện tốt nhất để chế biến và bảo quản sản phẩm từ đậu, giữ được nguồn protein nhiều nhất có thể để cung cấp cho các bữa ăn của con người Vì vậy, việc tìm hiểu kĩ hệ thống protein trong các loại đậu là yêu cầu quan trọng của các chuyên viên ngành công nghệ thực phẩm

acid amin liên kết với nhau nhờ liên kết peptide

 Bậc 2: Ổn định cấu trúc nhờ liên kết hydro giữa

nhóm OH của acid amin này với nhóm NH của acid

amin thứ tư tiếp theo, số lường liên kết hydro rất lớn

Chủ yếu là cấu trúc dạng xoắn α và gấp nếp β Là cấu

trúc của các loại protein dạng sợi

 Bậc 3: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể

cuộn lại với nhau thành dạng lập thể đặc trưng cho

từng loại protein Cấu trúc không gian này có vai trò

quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein

Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của

nhóm -R trong các mạch polypeptide Chẳng hạn

nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur

(-S-S-), nhóm -R của prolin cản trở việc hình thành xoắn,

Hình 1.1 Các bậc cấu trúc của protein

từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân tử Các liên kết yếu hơn như liên kết hyđro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu

 Bậc 4: Các tiểu cầu bậc 3 kết hợp lại tạo thành cấu trúc bậc 4 Liên kết giữa các tiểu cầu: Hydro, kỵ nước, ion

1.3 Phân loại protein:

Theo thành phần hóa học:

Protein đơn giản: chỉ có acid amin

Protein phức tạp: ngoài a.a còn có các nhóm ngoại (nucleoprotein, lipoprotein,

phosphoprotein…)

Theo giá trị dinh dưỡng:

Protein hoàn hảo: đủ acid amin không thay thế, tỉ lệ thích hợp

Protein không hoàn hảo: không đủ a.a không thay thế

Protein kém hoàn hảo: đủ a.a không thay thế, tỷ lệ không thích hợp

Các a.a không thay thế: phenylalanine, valine, threonine, tryptophan, isoleucine, methionine, leucine, lysine, và histidine Ngoài ra trẻ em cần thêm cysteine và arginine

2 Tổng quan về đậu

Họ Đậu (danh pháp khoa học: Fabaceae), đồng nghĩa: Leguminosae (hay Fabaceae sensu lato)

là một họ thực vật trong bộ Đậu Đây là họ thực vật có hoa lớn thứ ba, sau họ Phong lan và họ Cúc, với khoảng 730 chi và 19.400 loài Các loài đa dạng tập trung nhiều trong cácphân họ Trinh

nữ (Mimosoideae) và phân họ Đậu (Faboideae), và chúng chiếm khoảng 9,4% trong tổng số loài thực vật hai lá mầm thật sự Ước tính các loài trong họ này chiếm 16% các loài cây trong vùng rừng mưa nhiệt đới Nam Mỹ Ngoài ra, họ này cũng có mặt nhiều ở các rừng mưa và rừng

khô nhiệt đới ở châu Mỹ và châu Phi Cho đến nay vẫn còn những tranh cãi về việc họ này bao gồm 3 phân họ hay tách các phân họ của nó thành các họ riêng biệt Có rất nhiều thông tin về dữ liệu phân tử và hình thái học chứng minh họ Đậu là một họ đơn ngành Quan điểm này được xem xét không chỉ ở cấp độ tổng hợp khi so sánh các nhóm khác nhau trong họ này và các quan

hệ họ hàng của chúng mà còn dựa trên các kết quả phân tích về phát sinh loài gần đây dựa trên ADN Các nghiên cứu này xác nhận rằng họ Đậu là một nhóm đơn ngành và có quan hệ gần gũi với các họ trong bộ Đậu là họ Viễn chí (Polygalaceae), họ Suyên biển (Surianaceae), và

3 Protein trong các loại đậu

3.1 Hàm lượng protein trong 1 số loại đậu

Hình 1.2 Các loại đậu (từ trái qua, từ trên xuống): đậu

nành, đậu xanh, đậu ván, đậu đen [2]

Hạt đậu là nguồn dinh dưỡng rất phong phú, ngon và tương đối rẻ tiền Đậu nành cung cấp đủ các loại acid amin thiết yếu mà cơ thể cần Đậu có nhiều calci cho nên các vị tu hành, người ăn chay

có thể sống lành mạnh chỉ với đậu hũ và các loại sản phẩm khác của đậu nành Nói chung, các loại đậu có lượng đạm cao hơn các loại ngũ cốc khác từ hai đến năm lần

Hạt đậu có nhiều vitamin nhóm B, nhiều sắt, kali, rất nhiều chất xơ Đa số hạt đậu đều có rất ít chất béo và năng lượng, ngoại trừ đậu mành và đậu phộng lại có nhiều chất béo tốt ở dạng chưa bão hòa

Đậu có ít năng lượng nhưng chứa nhiều nước Một trăm gram đậu nấu chín cung cấp khoảng 100 – 130 calori và 7 g chất đạm, tương đương với số chất đạm trong 30g thịt động vật Đậu nảy mầm

có nhiều đạm hơn đậu nguyên hạt Khi ăn kèm nhiều loại đậu, lượng đạm có được sẽ có phẩm chất tương đương với đạm động vật

Loại Hàm lượng acid amin không thay thế trong 100g (mg)

Try Thre Isoleu Leu Lys Met Phe Val His Đậu đen 256 909 954 1725 1483 325 1168 1130 601

3.2 Tính chất, chức năng của protein trong hệ thống đậu đỗ

3.2.1 Tính chất chung của protetin

Trong chuỗi polimer của protein có sự hiện diện của cả hai nhóm ưa nước và kị nước

đã tạo điều kiện cho sự liên kết của protein với cả nước và chất béo Điều này thúc đẩy sự hình thành hệ nhũ tương ổn định dầu và nước khi có sự pha trộn phân tán của protein Chuỗi polymer của protein có chứa các nhóm phân cực và không phân cực, các nhóm tích điện và không tích điện cho phép protein có thể liên kết với nhiều loại hợp chất khác nhau Các protein có thể dính chặt vào các tiểu phân rắn và thể hiện như một chất kết dính, trong dung dịch protein hoạt động như là tác nhân phân tán các tiểu phân rắn lơ lửng đồng nhất vào dung dịch Các protein màng

có thể bám chặt vào các hạt rắn làm cho các hạt rắn này được phân phối đều và gắn trên khung protein màng những tính chất này thường đòi hỏi một protein có mức độ persibility tương đối cao Những protein hòa tan thì dễ dàng kết hợp chặt chẽ với các loại thực phẩm giàu độ ẩm Trong một sản phẩm các protein không bị hòa tan những tính chất trên hiện diện ở một giới hạn

Bảng 1.2 Hàm lượng các acid amin không thay thế trong một vài loại đậu

nhất định Mặc dầu vậy những sản phẩm đó vẫn có giá trị dinh dưỡng rất cao Những tính chất trên góp phần tạo ra độ nhớt, hình thành gel, tạo thành thể sữa, tạo liên kết hoặc ổn định hệ nhũ tương

Các protein không hòa tan cũng có các tính chất chức năng như protein bản địa Chỉ

khác biệt là sự thay đổi trong khả năng tiếp cận của các nhóm phản ứng Sự liên kết với

các thành phần thực phẩm như nước và dầu còn có thể thực hiện nhờ sự mở vòng và sự

sắp xếp lại của chuỗi polimer Tuy khả năng tiếp cận với của nhóm ưa nước đã bị giảm

xuống nhưng protein vẫn được hydro hóa một phần Mức độ hydro hóa ở đây chỉ đủ làm

cho protein ở trạng thái trương nở, mà không hòa tan protein vào dung dịch Do đó thay vì

tạo thành một dung dịch protein chỉ hấp thụ nước ở một mức độ tương đối nào đó mà không hòa tan Khi protein hấp thụ đến một lượng nước tối đa sẽ xảy ra sự ngưng tụ lại lượng nước bị dư thừa khi hấp thụ quá mức

Sự hình thành và ổn định của hệ nhũ tương protein căn bản trong thực phẩm phụ

thuộc rất nhiều vào năng lượng đánh trộn trong quá trình chế biến Thông thường thì cả

quá trình chế biến và thiết bị sử dụng để đánh trộn đều gây ảnh hưởng đến sự hình thành và ổn định của hệ nhũ tương, đặc biệt với những nhũ tương có độ nhớt lớn thì quá trình chế biến và thiết bị sử dụng sẽ gây ảnh hưởng rất nhiều đến các tính chất của hệ nhũ tương Những tính chất chức năng của protein không chỉ quan trọng trong việc quyết định chất lượng của sản phẩm cuối cùng, mà còn tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình chế biến

Protein được tách chiết từ đậu nành có những tính chất chức năng đặc biệt, chúng có

thể làm thay đổi những tính chất vật lý của các sản phẩm thực phẩm Các tính chất chức

năng đặc trưng của protein đậu nành là: tính hòa tan, khả năng tạo gel, tạo nhũ tương, khả năng phân tán, tính nhớt, khả năng ổn định cấu trúc… Độ hòa tan khoảng 5-95 NSI Khả năng tạo nhũ tương của protein đã được tách chiết có thể khác nhau từ 10-35ml dầu/100mg protein, khả năng hấp thụ nước có thể lên tới 400% Những protein tách chiết ở dạng trung tính thường dễ hòa tan trong nước, một số loại sẽ tạo gel khi điều kiện thích hợp trong dung dịch nước Chúng còn có khả năng tạo nhũ tương và ổn định hệ nhũ tương, nhờ đó mà có sự liên kết tuyệt vời của nước và chất béo, đây là tác nhân kết dính rất tốt Các protein họ đậu khác nhau chủ yếu ở khả năng phân tán, khả năng tạo gel và đặc điểm độ nhớt

Khi tạo gel, protein đậu nành hình thành một cấu trúc không gian hoạt động như một

ma trận để giữ ẩm, chất béo, và các hạt chất rắn Điều này dẫn đến kết cấu tạo thành tương tự như những kết cấu tạo thành từ các tính chất của các protein ở thịt Khả năng này đặc biệt quan

Bảng 1.3 Các tính chất đặc trưng của

protein

trọng đối với các sản phẩm thịt xay nhuyễn hay đậu phụ Sự liên kết tạo cấu trúc gel (từ liên kết yếu đến liên kết bền chặt) phụ thuộc vào nồng độ, chức năng, và sự có mặt hay không có mặt của muối Một số protein được phân lập không không để hình thành gel ngay cả ở điều kiện có tới 14% các tiểu phân chất rắn Với công nghệ chế biến đặc biệt độ nhớt của protein đậu nành cũng

có thể được thay đổi Một số protein có tới 18% các tiểu phân rắn, một số khác chỉ chứa 10% các tiểu phân rắn Sử dụng tác nhân nhiệt cũng có thể làm thay đổi độ nhớt của các protein hòa tan

Sự thủy phân protein đậu nành: Sự thủy phân protein đậu nành bởi enzim (ví dụ

enzim pepsin) sẽ gây ra hai biến đổi như sau: thứ nhất là khối lượng phân tử của protein giảm xuống còn khoảng 3000 đến 5000 dalton, thứ hai các protein sau thủy phân có khả năng hòa tan trong nước ở những điều kiện pH khác nhau kể cả khoảng pH 4.5 Những sản phẩm như vậy được đưa ra với cái tên nhầm lẫn là albumin đậu nành mặc dù chúng có thể được miêu tả chính xác hơn là giống với peptone Các protein phân tử lượng thấp có khả năng hòa tan cao sẽ làm

tăng khả năng tạo bọt và ổn định cấu trúc

Bột đậu nành được sử dụng rộng rãi kết hợp với thịt Cấu trúc và kết cấu tạo thành có thể được thay đổi khi thay đổi tỷ lệ pha trộn giữa bột đậu nành và thịt Hỗn hợp này hấp thụ nước và một

số chất béo, do đó có thêm một số tính chất vật lý góp phần tạo nên các tính chất cấu trúc của hỗn hợp Hỗnhợp có thể kết hợp chặt chẽ ở dạng khan, dạng hydrat hóa một phần hoặc hydrat hóa toàn bộ Khả năng kết hợp chặt chẽ của hỗn hợp phụ thuộc vào công thức phối trộn nguyên liệu và quá trình chế biến

Protein đậu nành có thể được hòa tan trong môi trường kiềm và đi qua một máy tạo hình để tạo thành dạng sợi có thể đông lại trong bồn acid và sau đó được kéo dài bằng một loại các cuộn quay vòng với tốc độ ngày càng tăng Các sợi được kết hợp với nhau thanh các bó sợi cùng với

ác chất kết dính và được xử lý màu mùi vị hay bổ sung chất dinh dưỡng để đúc thành những miếng mỏng, thành khối, thành mẫu nhỏ hay thành các hạt nhỏ Những kiểu tạo hình này có thể

mô phỏng nhiều sản phẩm từ động vật chẳng hạn như thịt bò, thịt xông khói, thịa gà, cá Sợi protein đậu nành được hydrat hóa đầy đủ hoặc được đông lạnh có thể cải thiện cấu trúc tốt hơn khi mô phỏng thịt gia cầm Nó cũng bao gồm cho các loại thịt khác khi ứng dụng protein đậu nành mô phỏng sản phẩm thịt

Sự tạo gel của protein đậu nành:

Khi dung dịch protein đậu nành có nồng độ đâm 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 nhớt tăng cao, đó law giai đoạn tiền gel Khi lực ion yếu thì trạng thái này sẽ xảy ra lúc 70°C là thời điểm mà β-conglixinin được giãn mạch hoàn toàn Khi lực ion cao thì việc tăng độ nhớt chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao hơn Việc tạo thành gel protein sẽ phụ thuộc vào cân bằng giữa liên kết protein-nước và liên kết protein-protein

Độ cứng của gel protein đậu nành sẽ giảm cùng nồng độ NaCl và khi vượt quá một nhiệt độ nào

đó Axit hóa dung dịch protein đậu nành đến PH= 5,5 hoặc thêm cation Ca2+ sẽ làm đông tụ protein thành từng cục tương đối đàn hồi Nếu đun nóng các cục đã thu đượng bằng kết tủa đẳng điện hoặc bằng canxi sẽ làm các chuỗi polypeptide bị giãn mạch và tạo nên một mạng lưới protein ba chiều có kết cấu của một gel thực thụ

Sự tạo gel của protein đậu nành cũng có thể thực hiên bằng kiềm hóa rồi tiếp đó trung hòa, protelizo hạn chế hoặc thêm các dung môi có thể hòa lẫn được với nước như rựu hoặc glycol

Cả glixinin lẫn β-conglixinin đều bị viến tính khi kết hợp với hỗn hợp nước-etanol có hàm lượng rựu trên 20% Rượu càng kị nước có nghĩa là mạch cacbon càng dài thì giãn mạch protein càng nhanh và độ cứng của gel thu được càng lớn Giữa các acid amin không cực và rượu đã xảy ra các tương tác ưa béo Khi nồng độ rượu vượt quá 40% thì xảy ra các hiện tượng đông tu nhưng không tạo ra gel, có thể là do giảm hoạt độ nước nên các liên kết protein-nước đã bị thay thế bằng liên kết protein-protein

Một vài tính chất khác

Protein đậu nành cực kỳ bền nhiệt, có thể chịu đến 77°C Tuy nhiên, ở nhiệt độ đó protein không thể tan trở lại Protein đậu có thể bền nhiệt đến 100°C khi thêm vào các yếu tố làm tăng lực ion Trong phần lớn các ứng dụng của đậu nành việc gia nhiệt thấp để vô hoạt các enzyme là cần thiết Tuy nhiên trong vài ứng dụng, protein đậu nành gia nhiệt ở nhiệt độ thấp được thêm vào các chất có chứa lypoxygenase hoạt động Những ứng dụng đặc biệt này đòi hỏi phải xảy ra sự oxy hóa Sự oxy hóa này có thê gây ra sự phá hủy màu sắc và vì thế tẩy trắng sản phẩm Nó cũng có thể gay ra sự oxy hóa những nhóm sunfit tự do từ liên kết disulfua Cả 2 chức năng này đều quan trọng trong việc chuẩn bị bột nguyên liệu cho cong nghiệp làm bánh

3.3 Những biến đổi của protein đậu trong chế biến và bảo quản

Phản ứng thủy phân là cơ sở kĩ thuật của nhiều quá trình chế biến thực phẩm như sản xuất nước tương Khi thủy phân protein đậu chuyển thành những chất trung gian đơn giản và sản phẩm cuối cùng là các acid amin Protein đậu nành gồm có 2 acid amin chính là: Methionine và Trytophan, ngoài ra còn có các acid amin khác như: Lysine, Leucine, Isoleucine, Valine,

Threonine, Phenylalanine

Protein đậu phộng gồm: Methionine, Trytophan, Arginine, acid amin amino alhydroxy butyric

Khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao các thực phẩm giàu protein trong điều kiện pH trung tính hoặc trong môi trường kiềm Arginine trong đậu phộng sẽ chuyển thành Omitin, Ure, Sitrulin, Amoniac Ngoài

ra trong điều kiện này thì Lysine, Threonine trong đậu nành cũng bị phân hủy

Ở nhiệt độ này xảy ra quá trình thủy phân các liên kết peptid và racemic hóa acid amin, làm giảm 50% giá trị dinh dưỡng sản phẩm

Lúc gia nhiệt làm các hợp chất (chiếm hàm lượng nhỏ) như: cestrogen, goitrogen, sterol, các chất phảm vitamin bị biến tính và ta có thể loại nó đi vì xét về mặt dinh dưỡng thì chúng không

có lợi, đôi khi là chất độc

Giảm nhiệt

- Kìm hãm hoạt động của vi sinh vật ở nhiệt độ trên dưới 0°C

- Tăng phẩm chất cho đậu đỗ

- Làm hại cấu trúc tế bào

Trong quá trình bảo quản đậu đỗ thường xảy ra hiện tượng ôi thối làm mất giá trị dinh dưỡng Nguyên nhân của hiện tượng trên là do tác dụng của enzyme có sẵn trong thực phẩm cũng như của vi sinh vật xâm nhập từ môi trường ngoài vào Protein của đậu nành dưới tác dụng phân hủy của enzyme thì 50_60% protein được chuyển hóa thành dạng hòa tan, trong đó có 10% acid amin và các peptid có trọng lượng phân tử thấp

Trong quá trình biến đổi này, xảy ra các phản ứng đặc trưng:

Ví dụ: Phản ứng khử nhóm amin:

4 Một số thực phẩm giàu protein chế biến từ đậu nành

Ta đã biết đậu nành có hàm lượng protein cao nhất trong hệ thống đậu đỗ, nên các sản phẩm được chế biến từ đậu nành rất giàu đạm, có giá trị dinh dưỡng cao Đậu nành có ứng dụng rất lớn trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Những sản phẩm phổ biến làm từ đậu nành law:

4.1 Sữa đậu nành

Hình 1.3 Sữa đậu nành [3]