nghiên cứu quy trình sản xuất đậu phụ bằng nước ép đậu lên men lactic

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADI : Lượng ăn vào hằng ngày chấp nhận được AS : Alum solution – dung dịch phèn chua BSE : Calotropis stem extract CSS : Calcium sulfate solution – dung dịch ca

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

LỜI CÁM ƠN

Sau một thời gian dài nghiên cứu khoa học và hoàn thành luận văn

Trước hết, tôi xin gửi lời cám ơn tới quý thầy, cô giáo phòng thí nghiệm công nghệ sinh học, phòng thực hành hoá – vi sinh, phòng thực hành hoá phân tích, phòng nghiên cứu khoa học, phòng thực hành công nghệ thực phẩm, đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Đồng thời cũng gửi tới Ban Giám hiệu trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm khoa công nghệ thực phẩm, lãnh đạo và chuyên viên phòng đào tạo sau đại học,

sự kính trọng, tự hào được học tập tại trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất của tôi xin dành cho thầy: TS Nguyễn Minh Trí đã tận

tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn của mình tới bố mẹ, bạn bè đã luôn bên tôi động viên cổ vũ cho tôi hoàn thành luận văn

Nguyễn Thị Thương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực, chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Người thực hiện

Nguyễn Thị Thương

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ADI : Lượng ăn vào hằng ngày chấp nhận được

AS : Alum solution – dung dịch phèn chua

BSE : Calotropis stem extract

CSS : Calcium sulfate solution – dung dịch canxi sunfate ĐLT : Đậu phụ sản xuất bằng nước ép đậu lên men lactic ĐTC : Đậu phụ sản xuất bằng thạch cao

FML : Fermented maize liquor - nước luộc ngô lên men GDL : “Glucono – delta lactone” – một axit hữu cơ

HHP : High hydrostatic pressure - áp suất thủy tĩnh cao INS : Hệ thống đánh số quốc tế

LAB : Lactic axit bacteria - vi khuẩn axit lactic

LJ : “Lime – juice” - nước chanh quả

LS : Lime solution - dung dịch nước vôi

PEF : Pulsed electric field - trường xung điện

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Sản lượng xuất khẩu đậu nành của một số quốc gia lớn trên thế giới

2008/2009 và 2009/2010 (nghìn tấn) 4

Bảng 1.2 Sản xuất đậu nành Việt Nam từ 2005 – 2011 5

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất, cung, cầu đậu nành tại Việt Nam 5

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của một số loại hạt đậu 6

Bảng 1.5 Thành phần hóa học của đậu nành 6

Bảng 1.6 Axit amin không thay thế trong đậu nành và các thực phẩm quan trọng khác (g/ 100g protein) 7

Bảng 1.7 Thành phần carbonhydrate trong đậu nành 8

Bảng 1.8 Hàm lượng vitamin trong đậu nành 8

Bảng 1.9 Thành phần chất khoáng trong đậu nành 9

Bảng 1.10 Thành phần hoá học protein của đậu nành 32

Hình 2.2 Quy trình sản xuất đậu phụ bằng dịch ép đậu lên men lactic dự kiến 37

Bảng 2.1 Ma trận thí nghiệm với biến thực 45

Bảng 2.2 Ma trận thí nghiệm với các biến mã 46

Bảng 2.3 Cơ sở đánh giá chung chất lượng cảm quan thực phẩm 54

Bảng 2.4 Tiêu chuẩn quy định cấp chất lượng 55

Bảng 2.5 Bảng mô tả thang điểm cảm quan của đậu phụ 56

Bảng 3.1 Giá trị độ đục sinh khối của các chủng vi khuẩn lactic trên môi trường MRS lỏng 60

Bảng 3.2 pH của nước ép đậu lên men của 6 chủng lựa chọn 60

Bảng 3.3 Kết quả đánh giá cảm quan nước ép đậu lên men lactic 60

Bảng 3.4 Hoạt tính ức chế các chủng chỉ thị của 6 chủng lactic trong phương pháp cấy điểm 62

Bảng 3.5 Hoạt tính ức chế các chủng chỉ thị của 6 chủng lactic trong phương pháp khuếch tán qua giếng thạch 63

Bảng 3.6 Giá trị pH của các mẫu nước ép đậu lên men lactic 63

Bảng 3.7 Kết quả ma trận thí nghiệm với các biến thật 68

Bảng 3.8 Kết quả ma trận thí nghiệm với các biến mã 69

Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm kiểm chứng 73

Bảng 3.10 Điểm cảm quan của đậu sản xuất bằng thạch cao và đậu phụ sản xuất bằng nước ép đậu lên men lactic 82

Bảng 3.11 Tính toán chi phí sản phẩm 82

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Quy trình sản xuất đậu phụ truyền thống ở Việt Nam 12

Hình 1.2 Các dạng cấu trúc mạng lưới gel hình thành của protein khi thay đổi nồng độ protein, pH và độ mạnh ion [53] 30

Hình 1.3 Cấu trúc phân tử Glycinin – globulin 11S [53] 33

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử của   conglycinin – globulin 7S [53] 33

Hình 2.1 Thí nghiệm tuyển lựa chủng vi khuẩn lactic 36

Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm tổng quát 38

Hình 2.4 Thí nghiệm xác định hàm lượng thạch cao kết tủa protein sữa đậu nành 39

Hình 2.5 Thí nghiệm xác định nồng độ protein cho dịch lên men lactic 40

Hình 2.6 Thí nghiệm xác định hàm lượng đường bổ sung vào dịch ép đậu 41

Hình 2.7 Thí nghiệm thăm dò khoảng pH 42

Hình 2.8 Thí nghiệm thăm dò khoảng nhiệt độ kết tủa protein đậu nành 43

Hình 2.9 Thí nghiệm xác định thời gian kết tủa protein đậu nành 44

Hình 2.10 Thí nghiệm xác định hàm lượng protein tổng số trong đậu phụ sản xuất bằng thạch cao 47

Hình 2.11 Thí nghiệm xác định hàm lượng protein trong đậu phụ sản xuất bằng nước ép đậu lên men lactic 48

Hình 2.12 Quy trình định lượng tổng số vi khuẩn hiếu khí 49

Hình 2.13 Quy trình phân tích định tính Salmonella 50

Hình 2.14 Quy trình định lượng Coliform và Fecal coliform 51

Hình 2.15 Quy trình định lượng S aureus 52

Hình 3.1 Chủng vi khuẩn LT4 59

Hình 3.2 Tiêu bản nhuộm Gram LT4 59

Hình 3.3 Hoạt tính ức chế E coli của các chủng vi khuẩn lactic tuyển chọn 62

Hình 3.4 Hoạt tính ức chế S typhimurium của các chủng vi khuẩn lactic tuyển chọn 62

Hình 3.5 Mỗi quan hệ giữa pH lên sản lượng và độ gel đậu phụ 64

Hình 3.6 Mỗi quan hệ giữa nhiệt độ tới sản lượng và độ gel 66

Hình 3.7 Mỗi quan hệ giữa thời gian tới sản lượng và độ gel đậu phụ 67

Hình 3.8 Đường đồng mức thể hiện mức độ mon g muốn dự đoán 72

Hình 3.9 Giá trị tối ưu hoá theo dự đoán 73

Hình 3.10 Quy trình sản xuất đậu phụ bằng nước ép đậu lên men lactic 77

Hình 3.11 Biến đổi cảm quan của hai mẫu đậu phụ khi bảo quản ở nhiệt đô thường 78

Hình 3.12 Sự biến đổi tổng số vi sinh vật hiếu khí trong thời gian bảo quản 79

Hình 3.13 Sự thay đổi số lượng Coliform theo thời gian bảo quản 80

Hình 3.14 Sự biến đổi số lượng Fecal coliform theo thời gian bảo quản 80

Hình 3.15 Sự biến đổi S aureus trong thời gian bảo quản 81

MỤC LỤC

LỜIMỞĐẦU 1

CHƯƠNG 1 2

TỔNG QUAN 3

1.1.TỔNGQUANVỀĐẬUNÀNH 3

1.1.1 Đặc điểm của cây đậu nành 3

1.1.2 Diện tích, sản lượng và nhu cầu sử dụng đậu nành 3

1.1.3 Thành phần hóa học của đậu nành 6

1.2.TỔNGQUANVỀĐẬUPHỤVÀCÁCSẢNPHẨMTỪĐẬUNÀNH 10

1.2.1 Đậu phụ 10

1.2.2 Các sản phẩm từ đậu nành 15

1.3. TỔNGQUANVỀVIKHUẨNLACTIC 15

1.3.1 Khái niệm 16

1.3.2 Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic 16

1.3.3 Lên men lactic 17

1.3.4 Nhu cầu về dinh dưỡng của vi khuẩn lactic 20

1.4.TỔNGQUANVỀLACTATE,CÁCAXITHỮUCƠKHÁC,H2O2VÀ BACTERIOCINSINHRATRONGQUÁTRÌNHLÊNMENLACTIC 21

1.4.1 Lactate 21

1.4.2 Các axit hữu cơ khác 22

1.4.3 Hydroperoxide 23

1.4.4 Bacteriocin của vi khuẩn lactic 23

1.4.5 Cacbon dioxit 26

1.4.6 Diacetyl 26

1.5.SƠLƯỢCVỀNHỮNGVIKHUẨNTHỬNGHIỆM 26

1.5.1 Listeria monocytogens 26

1.5.2 Escherichia coli 26

1.5.3 Staphylococcus aureus 27

1.5.4 Salmonella typhimurium 27

1.6.TÌNHHÌNHNGHIÊNCỨUTRONGVÀNGOÀINƯỚC 27

1.6.1 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 27

1.6.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 27

1.7.CƠSỞKHOAHỌCCỦAQUÁTRÌNHHÌNHTHÀNHGELPROTEINSỮA ĐẬUNÀNH 29

1.7.1 Cơ chế hình thành gel protein sữa đậu nành 29

1.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới đặc tính gel protein sữa đậu nành 30

1.7.3 Đặc tính protein đậu nành 32

CHƯƠNG 2

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1.ĐỐITƯỢNGNGHIÊNCỨU 34

2.1.1 Đậu nành 34

2.1.2 Vi khuẩn lactic 34

2.2.PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 34

2.2.1 Cách tiếp cận 34

2.2.2 Phương pháp phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic 34

2.2.3 Bố trí thí nghiệm 36

2.3.PHƯƠNGPHÁPPHÂNTÍCHĐÃSỬDỤNG 57

2.4.PHƯƠNGPHÁPXỬLÝSỐLIỆU 57

CHƯƠNG 3 59

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 59

3.1.KẾTQUẢPHÂNLẬPVÀTUYỂNCHỌNCHỦNGVIKHUẨNLACTIC 59

3.1.1 Đặc điểm sinh học vi khuẩn lactic được phân lập 59

3.1.2 Hoạt tính ức chế các chủng chỉ thị của các chủng lactic tuyển chọn… 58

3.1.3 Kết quả định danh chủng LT 4 63

3.2.KẾTQUẢXÁCĐỊNHHÀMLƯỢNGTHẠCHCAOKẾTTỦAPROTEIN ĐẬU NÀNH 63

3.3.KẾTQUẢXÁCĐỊNHTHÀNHPHẦNBỔSUNGVÀONƯỚCÉPĐẬU 63

3.4.KẾTQUẢTHĂMDÒCÁCTHÔNGSỐ PH,NHIỆTĐỘ,THỜIGIANKẾTTỦA PROTEINSỮAĐẬUNÀNH 64

3.4.1 Kết quả thăm dò pH kết tủa protein sữa đậu nành 64

3.4.2 Kết quả thăm dò nhiệt độ kết tủa protein sữa đậu nành 65

3.4.3 Kết quả thăm dò thời gian kết tủa protein sữa đậu nành 67

3.5.KẾTQUẢTỐIƯUHOÁCÔNGĐOẠNKẾTTỦA 68

3.5.1 Kết quả ma trận thí nghiệm với các biến thật 68

3.5.2 Kết quả ma trận thí nghiệm với các biến mã 68

3.5.3 Kiểm định sự có ý nghĩa của các hệ số hồi quy 69

3.5.4 Kiểm định sự tương thích của mô hình 70

3.5.5 Ảnh hưởng của từng yếu tố tới sản lượng đậu phụ 70

3.5.6 Tương tác giữa các yếu tố ảnh hưởng tới sản lượng đậu phụ thu được 71

3.5.7 Thí nghiệm kiểm chứng 73

3.6.ĐỀXUẤTQUYTRÌNHSẢNXUẤTTHỬNGHIỆM 74

3.6.1 Quy trình sản xuất 74

3.6.2 Thuyết minh quy trình 74

3.7 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SẢN XUẤT 78

3.7.1 Hiệu suất thu hồi protein 78

3.7.2 Kết quả xác định thời gian bảo quản 78

3.7.3 Kết quả so sánh chất lượng cảm quan giữa đậu phụ sản xuất bằng thạch cao và đậu phụ sản xuất bằng nước ép đậu lên men lactic 81

3.8.TÍNHTOÁNCHIPHÍNGUYÊNVẬTLIỆUVÀNĂNGLƯỢNG 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83

KẾTLUẬN 83

KIẾNNGHỊ 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

TÀILIỆUTIẾNGVIỆT 84

TÀILIỆUTIẾNGANH 85

LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài

Đậu phụ là một sản phẩm giàu dinh dưỡng và ngày càng được nhiều người ưa chuộng do đặc điểm dễ ăn, dễ dàng chế biến, có giá rẻ Sản phẩm này có quy trình sản xuất khá đơn giản không đòi hỏi nhiều thiết bị máy móc

Trên thực tế đậu phụ được sản xuất bằng thạch cao công nghiệp còn khá phổ biến Vấn đề về sức khoẻ được người tiêu dùng đặc biệt quan tâm hơn, xu hướng lựa chọn sản phẩm an toàn được ưu tiên Thạch cao là một tác nhân dùng trong sản xuất đậu phụ để kết tủa protein dịch sữa đậu nành Thạch cao có công thức hóa học CaSO4

là một phụ gia được cho phép sử dụng trong thực phẩm, với điều kiện hoá chất này phải có độ tinh khiết 99% và đảm bảo hàm lượng asen (As) ≤ 0,5 mg /kg, chì (Pb) ≤ 2 mg/kg (quy định của bộ y tế 3742/2001) Tuy nhiên các hộ sản xuất đậu phụ do chạy theo lợi nhuận mà chỉ sử dụng thạch cao công nghiệp có độ tinh khiết thấp và hàm lượng kim loại nặng vượt quá mức quy định Thử nghiệm mẫu thạch cao của một cơ

sở sản xuất đậu phụ bằng thạch cao công nghiệp tại trung tâm tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3, cho thấy trong 1kg thạch cao có 89,8% sunfat canxi, 17 mg kẽm, 8 mg đồng,

4 mg chì, 0,9 mg asen Vì vậy đậu phụ sản xuất bằng thạch cao công nghiệp ngày nay

là mỗi băn khoăn cho người tiêu dùng

Mặt khác đề tài về vi khuẩn lactic cũng như một số vấn đề liên quan đến việc sử dụng vi khuẩn lactic trong công nghệ thực phẩm đang được rất nhiều nhà khoa học quan tâm Một số hợp chất hữu cơ sinh ra trong quá trình lên men lactic được xem là chất kháng khuẩn tốt với các chủng chỉ thị bao gồm cả vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn Gram dương [6, 22, 27, 28, 45, 52] Vì thế các nghiên cứu ứng dụng quá trình lên men lactic hay nghiên cứu tách chiết các chất từ dịch lên men lactic dùng làm chất bảo quản sinh học, giảm độc tố nấm mốc trong thực phẩm ngày càng nhiều và có nhiều kết quả đáng ghi nhận [19, 21, 22, 23, 32, 33, 35, 36, 37, 39, 43, 49]

Hai vấn đề trên đã đưa ra yêu cầu cần thiết tìm ra một tác nhân kết tủa protein của dịch sữa đậu nành trong sản xuất đậu phụ Cơ sở của nghiên cứu dựa vào quy trình sản xuất đậu phụ truyền thống bằng nước chua tự nhiên [4] Nhưng quy trình truyền thống chưa ổn định còn phụ thuộc nhiều vào người sản xuất

Ở Việt Nam vẫn chưa có nhiều công trình khoa học nghiên cứu sản xuất đậu phụ an toàn Từ thực tế nêu trên dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Minh Trí tôi đề

xuất đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất đậu phụ bằng nước ép đậu lên men lactic”

Mục tiêu của đề tài

Tìm ra giải pháp mới để sản xuất ra đậu phụ an toàn

Ý nghĩa của đề tài

Ý nghĩa khoa học

Thành công của đề tài sẽ cung cấp dẫn liệu khoa về ứng dụng của dịch lên men lactic trong sản xuất thực phẩm Với số liệu được nghiên cứu kỹ lưỡng, quy trình sản xuất hoàn thiện, sẽ cung cấp các thông tin khoa học tin cậy để bổ sung vào các tài liệu

về sản xuất sản phẩm từ đậu nành trong ngành công nghệ thực phẩm

Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài thành công có ý nghĩa thực tiễn lớn, giải quyết được 2 vấn đề chính về:

1 An toàn vi sinh và kéo dài thời gian bảo quản do tác dụng của các hợp chất có tính kháng khuẩn như lactate, H2O2, bacteriocin sinh ra trong quá trình lên men lactic đã ức chế vi khuẩn gây hư hỏng đậu phụ cũng như một số vi khuẩn gây bệnh

2 Giảm thiểu tới mức thấp nhất tác động gây ô nhiễm môi trường khi sản xuất đậu phụ do lượng nước ép đậu được tận dụng một lượng lớn để làm môi trường dịch lên men lactic

Nội dung nghiên cứu

1 Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic để lên men dịch ép đậu

2 Xây dựng quy trình sản xuất đậu phụ từ dịch ép lên men này

3 Đánh giá hiệu quả sản xuất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬU NÀNH

1.1.1 Đặc điểm của cây đậu nành [12]

Đậu nành có tên khoa học là Glycine max Merril

Đậu nành thuộc loại cây họ đậu, loại cây trồng ngắn ngày (80 ÷ 150 ngày), thân cây cao khoảng 30 ÷ 80 cm phụ thuộc vào từng loại giống Cây đậu nành tương đối thẳng

và đứng hơn so với các cây họ đậu khác, cây ít phân nhánh, cây có quả theo từng chùm, có khoảng từ 2 ÷ 20 quả và có gần 400 quả trên một cây Một quả có từ 1 ÷ 7 hạt Quả đậu nành hơi cong, chiều dài trung bình khoảng từ 4 ÷ 6 cm Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau như hình tròn, hình bầu dục, hình tròn dài, hình tròn dẹt

Về màu sắc cũng khác nhau gồm có màu vàng xanh, xám, đen, nhưng phần lớn là màu vàng, thường thì đậu nành có màu vàng là loại tốt

Hạt đậu nành có 3 phần là vỏ, tử điệp (còn gọi là các lá mầm) và phôi (còn gọi

là trụ dưới lá mầm) Tử điệp là chỗ dự trữ chất dinh dưỡng Trong hạt đậu nành không

có lớp alơrông, nội nhũ và phôi đứng tách biệt như ở các hạt ngũ cốc Mà toàn bộ hạt đậu là 1 phôi lớn được bao quanh bởi lớp vỏ hạt So với các loại đậu khác thì đậu nành chứa ít tinh bột, trong khi đó hàm lượng protein và lipid lại cao hơn hẳn

1.1.2 Diện tích, sản lượng và nhu cầu sử dụng đậu nành

1 Trên thế giới

Quê hương của đậu nành là đông Nam Á nhưng 45% diện tích trồng đậu nành

và 55% sản lượng đậu nành thế giới nằm ở Mỹ Nước Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu nành năm 2000 và hơn 1/3 sản lượng dùng để xuất khẩu Một số nước sản xuất đậu nành lớn khác như Brazil, Argentia, Trung Quốc, Ấn Độ, sản lượng đậu nành ở Ấn

Độ năm 2008 là 9 triệu tấn Sản lượng xuất khẩu đậu nành của một số nước lớn trên thế giới từ năm 2007 đến năm 2009 được thể hiện trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Sản lượng xuất khẩu đậu nành của một số quốc gia lớn trên thế giới

2008/2009 và 2009/2010 (nghìn tấn)

Niên vụ Quốc gia

Hiện nay hình thành 4 vùng trồng đậu nành tập trung

 Các tỉnh vùng núi và trung du phía Bắc

 Vùng đồng bằng sông Hồng

 Miền Đông Nam Bộ

 Vùng đồng bằng sông Cửu Long

Cây đậu nành có đặc điểm sinh trưởng ngắn, khả năng thích ứng rộng nên được gieo trồng nhiều vụ trong năm như : đông xuân, xuân, hè thu, xuân hè Ở Việt Nam đậu nành được trồng nhiều ở miền núi, trung du Bắc Bộ như Cao Bằng, Sơn La, Bắc Giang chiếm 40% diện tích của cả nước Ngoài ra đậu nành còn được trồng ở một số vùng như Đồng Nai, Đăklăk, Đồng Tháp

Mỗi năm cả nước trồng khoảng 200 nghìn ha, chủ yếu là vụ đông sản lượng khoảng

300 nghìn tấn (năm 2008) đáp ứng 25% nhu cầu của cả nước, nhu cầu này tăng bình quân là 10% Đậu nành hiện nay còn phải nhập khẩu Thị trường nhập khẩu đậu nành chính của Việt Nam là Trung Quốc, Campuchia, Thái Lan, Canada và Hoa Kỳ Trong đó, Trung Quốc là thị trường cung cấp đậu nành lớn nhất cho Việt Nam với lượng đậu nành nhập khẩu từ thị trường này trong năm 2006 đạt 26 nghìn tấn Tình hình sản xuất đậu nành ở Việt Nam từ năm 2005 đến năm 2011 được thể hiện trong Bảng 1.2

Bảng 1.2 Sản xuất đậu nành Việt Nam từ 2005 – 2011

Niên vụ 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Diện tích canh tác (nghìn ha) 204,1 185,6 190,1 192,1 146,2 197,8 215* Sản lượng (tấn/ha) 1,43 1,39 1,45 1,39 1,46 2 1,63* Tổng sản lượng (nghìn tấn) 292,7 258,1 275,5 267,6 213,6 296,9 350*

Nguồn: Tổng Cục thống kê Việt Nam, *số liệu ước tính của FAS

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất, cung, cầu đậu nành tại Việt Nam

Số liệu của USDA

Số liệu điều chỉnh

Số liệu của USDA

Số liệu điều chỉnh

Số liệu của USDA

Số liệu điều chỉnh Diện tích

1.1.3 Thành phần hóa học của đậu nành

Đậu nành có ít tinh bột hơn các loại đậu khác, trong khi đó hàm lượng protein

và lipid cao hơn hẳn

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của một số loại hạt đậu

Hàm lượng % theo khối lượng chất khô Các loại đậu

Tro Cellulose Các đường Tinh bột Protein Lipid

Bảng 1.5 Thành phần hóa học của đậu nành

Thành phần Tỷ lệ % Protein % Lipid % Cacbonhydrate % Tro %

 Protein và thành phần axit amin

Protein đậu nành chiếm một tỷ lượng lớn Protein trong đậu nành được cấu tạo bởi

các axit amin không thay thế (ngoại trừ hàm lượng methionin, tryptophan thấp) còn các axit

amin còn lại hàm lượng tương đương như các phẩm quan trọng khác

Trong protein đậu nành, globulin chiếm 85 ÷ 95%, tuy nhiên có sự khác nhau giữa các

loại đậu nành Ngoài ra còn có một lượng albumin, một lượng không đáng kể prolamin và

glutelin Trong đậu nành hàm lượng protein tổng dao động 29,6% đến 50,5%, trung bình

chiếm từ 36% đến 40%

Protein của đậu nành gần giống với protein của trứng Thành phần axit amin của hạt

đậu nành khi so sánh với các thực phẩm khác được thể hiện ở Bảng 1.6

Bảng 1.6 Axit amin không thay thế trong đậu nành và các thực phẩm quan trọng khác

Hàm lượng lipid trong hạt đậu nành chiếm 13,5% đến 24% trung bình 18%

trọng lượng khô Thành phần chính là glyceride và lecithin Glyceride chứa nhiều

acid béo không no, 50 ÷ 60% linolenic (C18-2) nên đậu nành được xem là loại hạt có

giá trị sinh học cao Tuy nhiên, do đó mà đậu nành dễ bị oxi hóa, dẫn đến dễ hư hỏng

trong bảo quản

Lecithin đậu nành chiếm 3% trọng lượng hạt Là một loại phosphatide phức

tạp, sử dụng làm chất nhũ tương, chất chống oxi hóa trong chế biến thực phẩm

 Carbonhydrate

Carbonhydrate chiếm khoảng 34% trọng lượng khô của hạt, hàm lượng tinh bột không đáng kể Carbonhydrarate có thể chia làm 2 loại: loại tan và loại không tan Loại tan trong nước chỉ chiếm khoảng 10% tổng lượng carbonhydrate Thành phần carbonhydrate trong hạt đậu nành được trình bày ở Bảng 1.7

Bảng 1.7 Thành phần carbonhydrate trong đậu nành

Bảng 1.8 Hàm lượng vitamin trong đậu nành

 Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng chiếm 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành Trong đó đáng chú ý là canxi, phospho, mangan, kẽm, sắt Đậu nành chứa nhiều sắt và kẽm Hàm lượng các chất khoáng này được trình bày ở Bảng 1.9

Bảng 1.9 Thành phần chất khoáng trong đậu nành

Thành phần Tỷ lệ % Canxi 0,16 ÷ 0,47 Phosphate 0,41÷ 0,82 Mangan 0,22 ÷ 0,44

Sắt 90 ÷ 150 mg/g

 Một số enzyme trong đậu nành

Trong đậu nành có chứa một số enzyme như:

o Lipaza: thủy phân glyceride thành glycerin và acid béo

o Phospholipaza: thủy phân ete của các acid acetic

o Lypoxyenaza: xúc tác chuyển H2 trong acid béo

o Amylaza: gồm α- amylaza và β – amylaza

o Ureaza

 Các saponin

Các saponin là hợp phần của glucozit trong hạt đậu nành Saponin có vị đắng chát khó chịu Hàm lượng saponin tổng số trong hạt đậu nành dao động từ 0,62 ÷ 6,12% phụ thuộc chủ yếu vào giống đậu nành Hàm lượng các saponin phân bố không đều trong các lá mầm, trụ dưới lá mầm phụ thuộc vào độ chín của hạt Tuy nhiên có một số giống đậu nành mà hạt của nó hoàn toàn không chứa saponin Saponin là yếu tố tạo bọt trong quá trình xay vì vậy gây khó khăn cho các công đoạn chế biến tiếp theo

 Các yếu tố gây đầy hơi

Các olygosaccarit mà chủ yếu là rafinoza và stachyoza trong đậu nành là nguyên nhân gây đầy hơi ở người Trong ruột già của người không có enzyme α-galactosidaza nên các galactooligosaccarit không được tiêu hóa và bị lên men bởi các

vi khuẩn ở ruột già tạo ra khí CO2 và H2 đôi khi có cả CH4 Hàm lượng rafinoza và stachyoza trong bột đậu tách béo khoảng 1,25 và 6,3% quá trình sản xuất bị loại bỏ

 Chất ức chế trypsin (trypsin Inhibitor TI)

Trong hạt đậu nành lượng chất ức chế trypsin chiếm khoảng 6% tổng số protein

Tác dụng kìm hãm của chất ức chế trypsin là do chất này liên kết với trypsin tạo thành một hợp chất bền vững không thuận nghịch, ngược lại kimotrypsin thì tạo

1.2 TỔNG QUAN VỀ ĐẬU PHỤ VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ ĐẬU NÀNH

1.2.1 Đậu phụ

Đậu phụ là một sản phẩm tương đối mềm giống như pho mát được sản xuất bằng cách đông tụ protein sữa đậu nành nóng với chất làm đông Đậu phụ là một mặt hàng chính ở các nước Đông Nam Á và đang có được một thị trường lớn tại nước

Mỹ Đậu phụ có thể được chế biến bằng nhiều cách khác nhau như cách chiên, nướng, luộc, hấp… Ba loại đậu phụ hiện nay đang được sản xuất: Dạng cứng, dạng mềm, dạng đậu phụ lụa Đậu phụ cứng duy trì được hình dạng khi nấu vì vậy có thể xào hoặc nướng Đậu phụ cứng chứa hàm lượng protein và lipid cao nhất Đậu phụ

“lụa” là sản phẩm khác một ít so với sản phẩm truyền thống, nó được tạo một lớp kem mịn màng như lụa Sản phẩm giống như món sữa trứng Khi ăn không cần thêm hương vị hoặc không bổ sung gia vị khi nấu

Đậu phụ được bán giống như một mặt hàng lạnh, bao gói ở trong ống có thể

bổ sung thêm nước hoặc bao gói hút chân không Đậu phụ chứa hàm lượng khoáng như canxi, sắt và vitamin B cao, nhưng chứa hàm lượng natri thấp và không chứa cholestrol đã trở thành một sản phẩm dinh dưỡng được ưa chuộng

Đậu phụ là sản phẩm giàu dinh dưỡng được sản xuất từ gel protein đậu nành

Thành phần chế biến đậu phụ đơn giản gồm: sữa đậu nành, nước, chất làm đông Hiện nay phương pháp sản xuất đậu phụ bằng dây chuyền tự động đang thay thế cho phương pháp sản xuất thủ công bằng tay và có rất nhiều thiết bị sản xuất đậu phụ hiện đại được sản xuất ở Nhật Bản

Bước đầu trong sản xuất đậu phụ là ngâm đậu và trích ly sữa, đun dịch sữa Sau đó một chất làm đông được bổ sung vào để làm đông tụ sữa

Chất làm đông tụ protein sữa đậu nành truyền thống thường dùng là CaCl2, MgCl2 Khối đông đặc tạo thành được chế biến thành đậu phụ ở các dạng mong muốn Chủ yếu là ở dạng khối Nhiều dạng cấu trúc khác nhau có thể được sản xuất phụ thuộc vào hàm lượng nước Đậu phụ trở nên cứng, mềm cũng như đậu phụ lụa hay dạng lỏng

Đậu phụ sau khi sản xuất có thể bao gói dạng block hoặc bao gói nóng Nước

có thể bổ sung vào trong bao bì hoặc ống, hàn kín lại, ghi trọng lượng, hạn sử dụng ngày sản xuất

Đậu phụ được khử trùng Pasteur ở nhiệt độ 180oF (82oC) Thanh trùng kéo dài thời gian bảo quản 30 ngày

1.2.2 Quy trình sản xuất đậu phụ từ nước chua tự nhiên

Hình 1.1 Quy trình sản xuất đậu phụ truyền thống ở Việt Nam Giải thích quy trình công nghệ

1 Giai đoạn ngâm hạt

Trong phương pháp xay ướt hạt đậu phải trải qua giai đoạn ngâm Ngâm hạt nhằm mục đích làm hạt đậu hút nước và trương lên Khi đó các phân tử nước lưỡng

Ngâm

Xay Dịch sữa đậu Lọc thô Lọc tinh Sữa đậu Đun sôi Kết tủa Chắt Hoa đậu

Bánh đậu phụ

Na2CO3 Đậu nành

Chất phá bọt

cực sẽ tác động lên các phân tử protein, lipid, glucid và cellulose Quá trình này bao gồm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn đầu là quá trình solvate hóa, ở giai đoạn này các liên kết trong hạt đậu chưa bị phá vỡ

- Giai đoạn 2 là quá trình hydrate hóa: các phân tử nước tiếp tục tác động và làm phá vỡ các liên kết phân tử trong hạt đậu và chuyển chúng sang trạng thái keo linh động nằm trong các tế bào hạt đậu

Có 3 yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ngâm là thời gian ngâm, lượng nước ngâm, nhiệt độ ngâm

- Thời gian ngâm: nhiệt độ ngoài trời từ 15 ÷ 250C, ngâm 5 ÷ 6 giờ, nhiệt độ ngoài trời

25 ÷ 300C, ngâm 3 ÷ 4 giờ

- Nhiệt độ nước ngâm: nếu ngâm ở nhiệt độ cao, tốc độ trương của hạt nhanh nhưng

độ trương của hạt lại nhỏ Nếu độ trương của hạt nhỏ thì các thành phần trong hạt đậu chỉ ở trạng thái keo đông, không phải dịch thể keo, do đó khó hòa tan Nhiệt độ dùng

2 Lọc

Sau khi xay ta có dung dịch huyền phù, gồm có dung dịch keo và những chất rắn không tan trong nước

Trong quá trình tách dung dịch keo khỏi các chất rắn sẽ xảy ra hiện tượng các chất rắn

sẽ giữ lại trên bề mặt nó các tiểu phần tử keo vì vậy cần phải dùng nước rửa lại phần

bã Lượng nước dùng để rửa không nên quá nhiều Trong giai đoạn lọc nên qua 2 bước

là lọc tinh và lọc thô

3 Gia nhiệt và kết tủa

Dịch sữa sau khi lọc xong phải được đem đi gia nhiệt ngay Gia nhiệt nhằm phá enzyme kháng trypsin và độc tố aflatocin, diệt vi sinh vật, khử mùi tanh của đậu nành, phá vỡ lớp solvate (lớp nước bao quanh) tạo điều kiện cho các phân tử sữa lại gần nhau và dễ keo tụ hơn Thời gian gia nhiệt càng nhanh càng tốt Thời gian đun sôi 100 lít sữa trong vòng 5 ÷ 10 phút là tốt nhất Trong quá trình đun sôi nên khuấy đảo luôn

để tránh cháy khét dung dịch sữa

Sau khi đun sữa đậu phải kết tủa ngay Sự kết tủa protein có nhiều nguyên nhân như do sự tác dụng của nhiệt, sự thay đổi pH về vùng đẳng điện, tác dụng của muối Trong quá trình kết tủa, ta đun sữa đến 95÷ 1000C để gây biến tính nhiệt và dùng tác dụng gây kết tủa của protein Tác nhân gây kết tủa protein có nhiều loại như nước chua

tự nhiên, CaCl2, CaSO4, acid acetic, acid lactic Trong các loại kết tủa trên dùng nước chua tự nhiên là thích hợp nhất Khi dùng nước chua kết tủa đòi hỏi người sử dụng phải có nhiều kinh nghiệm

Điều kiện để kết tủa sữa đậu như sau:

 Nhiệt độ dịch sữa đậu khi kết tủa > 950C;

 pH của dịch sữa khi kết tủa lớn hơn 6;

 pH của nước chua 4÷4,5

pH của nước chua có ý nghĩa rất lớn trong việc kết tủa Nếu pH cao thì lượng nước chua phải sử dụng nhiều, nếu pH thấp thì hiệu suất thu hồi đạm thấp Khi dịch sữa đạt

950C ta cho nước chua vào từ từ Quá trình này nên chia làm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn đầu nên dùng ½ lượng nước chua;

 Sau 3 phút cho ½ lượng nước chua còn lại;

 Sau 3 phút lại cho lượng nước chua còn lại

Thường thì lượng nước chua chiếm 20 ÷ 22% lượng sữa đậu cần kết tủa

5 Ép định hình bánh đậu và ngâm nước

Sau khi kết tủa và chắt bỏ nước trong ta có óc đậu hay hoa đậu Đưa hoa đậu vào khuôn ép Nhiệt độ hoa đậu đem ép tốt nhất là 70÷800C Nếu dưới 600C thì hoa đậu sẽ không dính Bánh đậu bở không định hình được Thời gian ép thường là 10 phút

Sau khi ép tháo khuôn và cắt thành bánh đậu theo những kích thước đã định ngâm vào nước cho cấu trúc ổn định và bánh đậu lâu chua hơn

Sản xuất nước chua

Nước chua sản xuất có thành phần môi trường như sau:

 Sữa đậu nành 10%

 Nước chắt đậu 15%

 Nước máy đã đun sôi để nguội 75%

 pH chung của dung dịch hỗn hợp là 6,5

Để môi trường lên men ở 35÷400C, các vi khuẩn sẽ phát triển rất mạnh chỉ sau 39÷42 giờ Kết quả pH sẽ giảm từ 6,5 xuống còn 4÷4,5 và đạt được hàm lượng axit cực đại

1.2.3 Các sản phẩm từ đậu nành

1 Tương [4]

Tương là sản phẩm lên men từ các nguyên liệu giàu gluxit và đạm Nguyên liệu chính để sản xuất tương là đậu nành Đây là một dạng nước chấm cổ truyền ở Việt Nam Tương là một loại thực phẩm gắn liền với nền văn hóa dân tộc từ xa xưa cho đến nay và mãi về sau Có những địa phương làm tương nổi tiếng như: tương Bần (Hưng Yên), Cự Đà ( Hà Đông) và Nam Đàn (Nghệ An)

2 Chao [2]

Là một sản phẩm lên men từ đậu nành nhờ nấm mốc và vi khuẩn Vì qua quá trình lên men nên chao có giá trị dinh dưỡng và hệ số tiêu hoá cao hơn đậu phụ nhiều Chao có nhiều dạng sản phẩm khác nhau như chao nước, chao đặc, chao bánh và chao bột

Các loài vi sinh vật có trong chao như Actinor mucoz elegans, M silvaticus, M subtilis Trong đó Actinor mucoz elegans là tốt nhất Do có quá trình lên men các vi

sinh vật tham gia thuỷ phân protein thành các axit amin, lipid thành các este thơm, nên chao có giá trị dinh dưỡng cao, có mùi vị rất đặc trưng

3 Đạm tương [2]

Đạm tương là một sản phẩm được sản xuất ở nước ta trong thời gian khoảng 20 năm nay Sản phẩm này có thành phần dinh dưỡng gần giống với sản phẩm Mần Sì của Trung Quốc, Miso của Nhật Bản và Tempeh của người Indonesia

1.3 TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC [9]

1.3.2 Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic [20]

Về mặt hình thái vi khuẩn lactic có rất nhiều điểm khác nhau nhưng nhìn chung

về mặt sinh lý chúng tương đối đồng nhất Vi khuẩn gram dương bất động và không sinh bào tử Khả năng tổng hợp nhiều chất của tế bào này rất yếu Là loại lên men kị khí tùy ý, có khả năng lên men kị khí cũng như hiếu khí, có khả năng chịu đựng cao với môi trường axit

Vi khuẩn lactic có thể sống từ kị khí tới vi hiếu khí Vi khuẩn lactic có nhu cầu

về chất sinh trưởng rất phức tạp, không một đại diện nào của nhóm này phát triển được trên môi trường khoáng thuần khiết chứa glucose, đa số chúng cần hàng loạt vitamin (lactoflavin, tiamin, axit pantotenic, axit nicotinic, axit folic, biotin) và các axit amin hoặc các hợp chất chứa N2 phức tạp hơn Vì vậy môi trường nuôi cấy vi khuẩn khá phức tạp chứa một lượng tương đối lớn cao nấm men, dịch cà chua hoặc thậm chí cả máu Chính các đặc điểm về dinh dưỡng về vitamin, về các các axit amin cho nên những chủng vi khuẩn lactic được dùng trong phân tích hai dạng hợp chất này

ở các cơ chất khác nhau

Vi khuẩn lactic lên men được mono và disaccarit Các vi khuẩn lactic không lên

men được tinh bột và polysaccarit (chỉ có loài L delbrueckii là đồng hóa được tinh

bột) Một số khác sử dụng được pentose và xitric mà chủ yếu là vi khuẩn lactic lên men dị hình Có đặc tính protease: thủy phân được protein của sữa thành các peptid và các axit amin, hoạt tính này ở các loài là khác nhau, thường trực khuẩn là cao nhất

Vi khuẩn lactic chịu được trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và etylic, nhiều loại sống được trong môi trường 10 ÷ 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl, có thể sống trong môi trường từ 7 ÷ 10% NaCl

Vi khuẩn lactic ưa ẩm có nhiệt độ sinh trưởng tối thích trong khoảng 25 ÷ 35oC, nhóm ưa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 ÷ 45oC, nhóm lạnh phát triển ở nhiệt độ tương đối thấp (≤ 5oC) Khi gia nhiệt tới 60 ÷ 80oC thì bị chết trong 10 ÷ 30 phút

Một số vi khuẩn có khả năng tạo màng nhầy, một số khác có thể kháng với thể

vi sinh vật hoại sinh, vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật gây thối rữa thực phẩm Như vậy ngoài khả năng tạo axit lactic của các loại này còn có khả năng sinh ra các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn

Vi khuẩn lactic có trong không khí, đất, nước nhưng chủ yếu là trong thực vật

và các sản phẩm thực phẩm như rau quả muối chua, sữa chua Một số vi khuẩn lactic được tìm thấy trong đường tiêu hóa của người và động vật Hiện nay việc phân loại vi khuẩn lactic chưa hoàn thiện, phần lớn các nhà phân loại chỉ dựa theo hình thái tế bào,

vi khuẩn lactic được chia làm 3 nhóm chính:

 Cầu khuẩn (Coccus): xếp đôi, xếp bốn, xếp thành chùm hoặc xếp thành chuỗi ít

khi đứng riêng rẽ

 Trực khuẩn (Lactobacillus): Gram dương, không sinh bào tử, xếp thành chuỗi

 Leuconostoc: tế bào hình trứng, ngoài sinh axit lactic còn sinh bao nhầy

polysaccarit

1.3.3 Lên men lactic

Là quá trình chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi

khuẩn lactic Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium Đây là những trực

khuẩn và cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, vi khuẩn kị khí dung nạp oxy Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường đơn, đường đôi nhưng không

có khả năng lên men gluxit phức tạp và tinh bột Sự phát triển của vi khuẩn lactic cần

có sự có mặt của peptone, axit amin hay muối amon Chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dưỡng giàu vitamin, axit amin và khoáng chất Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường pH từ 5,5 ÷ 6 và bị ức chế ở khoảng pH gần 5 và ngừng hẳn ở

pH < 4,5 Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men nằm trong khoảng 15 ÷ 50oC Tuy nhiên mỗi loài có một khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn

80oC thì vi khuẩn bị tiêu diệt hoàn toàn

1 Lên men lactic đồng hình

Vi khuẩn lactic lên men đồng hình là những loài vi khuẩn trong quá trình lên men chỉ tạo ra sản phẩm chính là axit lactic Trong trường hợp này axit pyruvic được tạo ra theo con đường Emble – Mayerhorf - Parnas (EMP) Sau đó acid pyruvic sẽ tạo thành axit lactic dưới tác dụng của lactatdehydrogenase Lượng axit lactic tạo thành chiếm hơn 90% Chỉ một lượng nhỏ pyruvate bị khử carbon để tạo thành axit axetic, ethanol, CO2, axeton Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy.

Một số chủng lactic lên men đồng hình

Streptococcus lactic (viết tắt là S lactic): cầu khuẩn hoặc trực khuẩn rất ngắn,

khi còn non thì kết song đôi hoặc chuỗi ngắn Giống này ưa ẩm phát triển tốt nhất ở 30

÷ 35oC, làm đông tụ sữa sau 10 ÷ 12 giờ, trong môi trường nó tích tụ được 0,8 ÷ 1% axit, nhiệt độ tối thích cho sự phát triển là 10oC, nhiệt độ tối đa là 40 ÷ 45oC Một số chủng tạo thành bacteriocin ở dạng nisin

S lactic: liên cầu khuẩn được sử dụng rộng rãi trong chế biến các sản phẩm như

sữa chua, cream bơ chua, phomat

S cremoris: tế bào hình cầu, kết thành chuỗi dài, ưa ẩm và tạo thành axit trong

môi trường, nhiệt độ tối thích là 25oC, nhiệt độ tối thiểu là 10oC, nhiệt độ tối đa là 36 ÷

38oC Khi sử dụng được dùng kết hợp với Streptococcus lactic

S thermophilus: tế bào hình cầu kết thành chuỗi dài, phát triển tốt nhất ở nhiệt

độ 40 ÷ 45 oC, tích tụ khoảng 1% axit, dùng kết hợp với trực khuẩn lactic để sản xuất sữa chua nói chung và các loại đặc biệt như sữa chua nấu chín, phomat

S bungaricus: trực khuẩn tròn (đôi khi ở dạng hạt), thường kết thành chuỗi dài,

không lên men saccarit, đây là loại ưa nhiệt, nhiệt độ tối thích là 40 ÷ 45oC, nhiệt độ tối thiểu là 15 ÷ 20oC, khả năng sinh axit mạnh, tích tụ 2,5% axit lactic trong sữa

Lactobacillus casein (viết tắt là L casein): trực khuẩn nhỏ thường gặp ở dạng

chuỗi dài hoặc ngắn, tích tụ tới 1,5% axit, nhiệt độ tối thích khoảng 30 ÷ 35oC, nhờ có hoạt tính protease nên thủy phân được casein trong sữa thành axit amin

L acidophilus: trực khuẩn dài chịu nhiệt, nhiệt độ tối thích khoảng

30 ÷ 40oC, nhiệt độ tối thiếu là 20oC, trong sữa nó tích tụ tới 2,2% axit, trực khuẩn này được phân lập từ ruột của trẻ em và em bé mới sinh ra được dùng để sản xuất sữa aucidophilus, có khả năng sinh bacteriocin có hoạt tính ức chế vi sinh vật gây bệnh đường ruột, một số chủng có khả năng sinh màng nhầy

L dlbrueckii: trực khuẩn lactic chịu nhiệt, thấy nhiều ở các hạt ngũ cốc và bột

Đây là giống vi khuẩn lactic duy nhất có thể đồng hóa được tinh bột, nhưng không lên men và đồng hóa được lactose Nhiệt độ tối thích khoảng 40 ÷ 45oC, nhiệt độ tối thiểu

là 20oC, tích tụ được 2,5% axit, được ứng dụng để sản xuất axit lactic từ tinh bột và sản xuất bánh mì

L plantarum: trực khuẩn nhỏ thường kết đôi hoặc chuỗi, nhiệt độ tối thích là

30oC, tích tụ được khoảng 1,3% axit giống này thấy chủ yếu trong muối chua rau, dưa

và ủ xyclo thức ăn xanh dùng trong chăn nuôi

L sprogen: là tế bào dài và mảnh khoảng 0,3 ÷ 0,9 µm, nhiệt độ tối thích

khoảng 30 ÷ 70oC, sinh bào tử, (bào tử có thể sống sót ở 100oC trong vòng 20 phút trong bộ đệm phosphate tại pH = 7

2 Lên men lactic dị hình

Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có enzyme cơ bản trong sơ đồ Emblen – Mayerhorf – Parnas (aldolaza và triozophotphattizomeraza), vì vậy xilulose 5-phosphate sẽ được tạo thành theo con đường pento – phosphate (pp)

Trong trường hợp này chỉ có 50% đường được chuyển hóa thành axit lactic, ngoài ra còn các sản phẩm phụ khác như: axit axetic, ethanol, CO2 Lượng sản phẩm phụ hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào môi trường sinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh, nói chung axit lactic thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, axit sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, axit axetic 10% và các sản phẩm khí chiếm khoảng 20%

Sự đa dạng các sản phẩm được hình thành khi lên men lactic dị hình chứng tỏ trong cơ thể vi khuẩn lactic thuộc nhóm này tồn tại nhiều hệ thống enzyme nên quá trình thủy phân và chuyển hóa glucose phức tạp hơn vi khuẩn lactic đồng hình

Một số chủng vi khuẩn lactic lên men dị hình

Lactobacillus brevis: tìm thấy chủ yếu trong các thực phẩm muối chua như bắp

cải, rau cải, dưa chuột vì vậy nó còn được gọi là trực khuẩn bắp cải Trong quá trình lên men sản phẩm tạo thành ngoài axit lactic còn có axit axetic, rượu etylic, CO2 tạo cho sản phẩm có mùi hương dễ chịu

L lycopesia: trực khuẩn sinh hơi đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi gây hư

hỏng cà chua quả hay cà chua đóng hộp, nước cà chua chưa thanh trùng triệt để Ngày

này giống này được xem như biến chủng của L brevis

Các liên cầu khuẩn tạo hương: L diacetilacte, S citovonus ngoài axit, CO2, chúng còn tạo thành các chất thơm như este, diacetyl làm cải thiện hương vị của sữa chua

1.3.4 Nhu cầu về dinh dưỡng của vi khuẩn lactic

1 Nhu cầu về dinh dưỡng carbon

Vi khuẩn lactic có thể sử dụng nhiều loại cacborhydrate từ các monosaccarit (glucose, fructose, manose), các disaccarit (saccharose, lactose, maltose) cho đến các polysaccarit (tinh bột, dextrin)

Chúng sử dụng nguồn cacbon này để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và làm cơ chất cho quá trình lên men tổng hợp các axit hữu cơ

2 Nhu cầu về dinh dưỡng nitơ

Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các hợp chất chứa nitơ

Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử dụng các nguồn nitơ

có sẵn trong môi trường

Các nguồn nitơ vi khuẩn lactic có thể sử dụng như: cao thịt, cao nấm men, trypton, dịch thủy phân casein từ sữa, pepton,… Hiện nay, cao nấm menlaf - nguồn nitơ được sử dụng nhiều nhất và có hiệu quả nhất Tuy nhiên ở quy mô công nghiệp không thể sử dụng nguồn nitơ này vì rất tốn kém

3 Nhu cầu về vitamin

Vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào, nên rất cần thiết cho hoạt động sống Tuy nhiên, đa số các loài vi khuẩn lactic không

có khả năng sinh tổng hợp vitamin Vì vậy cần bổ sung vào môi trường các loại vitamin Các chất chứa vitamin thường sử dụng như nước chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men

Tương tự như hai axit hữu cơ trên, axit axetic cũng có những tác động quan trọng đến sự sinh trưởng của tế bào Nên người ta thường sử dụng axit axetic dưới dạng các muối axetat để làm chất đệm cho môi trường khi nuôi cấy vi khuẩn lactic

5 Nhu cầu về các muối vô cơ khác

Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic rất cần các muối vô cơ Nhằm cung cấp các nguyên tố khoáng như đồng, sắt, natri, kali, photpho, lưu huỳnh, magie đặc biệt là mangan, vì mangan giúp ngăn ngừa quá trình tự phân và

ổn định cấu trúc tế bào

1.4 TỔNG QUAN VỀ LACTATE, CÁC AXIT HỮU CƠ KHÁC, HYDROPEROXIDE VÀ BACTERIOCIN SINH RA TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC [44, 54]

Quá trình lên men lactic làm giảm một lượng cacborhydrate thích hợp và tạo ra một dãy các hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử nhỏ có hoạt tính kháng khuẩn, thường gặp nhất là axit lactic, acetic, propionic Ngoài ra một số hợp chất kháng khuẩn khác có thể được tổng hợp bởi nhiều loại vi khuẩn lactic khác nhau

Bên cạnh đặc tính là có trọng lượng phân tử thấp chúng còn có thêm một số đặc tính khác như: có hoạt tính kháng khuẩn tại pH thấp, ổn định với nhiệt độ, phổ hoạt tính rộng và tan trong acetone

Sau khi lên men lactic, trong môi trường dịch lên men có nhiều chất hữu cơ có tác dụng kháng khuẩn Khi nhắc đến hợp chất có tính kháng khuẩn không thể không đề cập tới bacteriocin Một hợp chất đang được nghiên cứu rộng rãi và ứng dụng trong thực phẩm như một chất bảo quản sinh học Bacteriocin có tính chất ổn định nhiệt có khả năng ức chế nhóm vi khuẩn Gram dương Ngoài hợp chất này các axit hữu cơ mà phần lớn là axit lactic được sinh ra trong quá trình lên men làm giảm pH cũng có tác dụng kháng khuẩn Bên cạnh đó còn có vai trò kháng khuẩn hydroperoxide, và một số chất khác

Như vậy dịch lên men lactic dùng để làm tác nhân kết tủa đậu phụ có tính kháng khuẩn tự nhiên Giúp kéo dài thời gian bảo quản thích hợp mà không nhất thiết phải bổ sung thêm bất kỳ hóa chất bảo quản nào Sản phẩm đậu phụ sẽ an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng

1.4.1 Lactate

Lactate được hình thành tự nhiên trong quá trình lên men lactic Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng sodium lactate có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều loài vi sinh vật gây hư hỏng và gây bệnh trong sản phẩm thực phẩm, kéo dài thời gian bảo quản [29, 47, 48] Nhìn chung vi khuẩn Gram dương nhạy cảm với lactate hơn nhiều

so với vi khuẩn Gram âm Đặc biệt là các loài có thể phát triển ở hoạt độ nước 0,95,

dưới sự có mặt của NaCl (Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Brochothrix thermosphacta) bị ức chế bởi sodium lactate (NaL) Như vậy sự bổ sung

lactate vào các sản phẩm thực phẩm với pH gần trung tính đưa ra các triển vọng tốt cho kéo dài thời gian bảo quản [29]

Lactate hình thành trong quá trình lên men lactic đã góp phần ức chế sự phát triển vi sinh vật gây hư hỏng và gây bệnh trong đậu phụ, duy trì chất lượng cho sản phẩm, kéo dài thời gian bảo quản

1.4.2 Các axit hữu cơ khác

Trong quá trình lên men hexose, axit lactic được sinh ra bởi quá trình lên men đồng hình hoặc một hàm lượng cân đối axit lactic, axit acetic, ethanol và CO2 được sản xuất bởi quá trình lên men dị hình

Những axit này góp phần làm giảm pH của môi trường dịch lên men, ức chế vi

sinh vật có hại như Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Clostridium perfrigens…

do nội bào vi khuẩn có pH = 7 nên khi có sự chênh lệch pH với môi trường acid bên ngoài, H+ từ môi trường bên ngoài sẽ đi vào bên trong tế bào vi khuẩn làm pH nội bào giảm

Vi khuẩn phải sử dụng cơ chế bơm ATPase để đẩy H+ ra khỏi tế bào làm cho vi khuẩn bị mất năng lượng Mặt khác pH giảm cũng ức chế quá trình đường phân (glycolysis), tế bào vi khuẩn cạn kiệt năng lượng dẫn đến bị tiêu diệt Ngoài ra các anion của axit còn gây rối loạn sự thẩm thấu của màng tế bào Những nguyên nhân này làm cho vi khuẩn bị chết [2]

Các axit yếu đã được đánh giá có khả năng kháng khuẩn mạnh hơn tại pH thấp

so với pH trung tính Axit acetic là một trong hai axit được xem là một tác nhân ức chế mạnh nhất và có phổ ức chế rộng, có thể ức chế các loại nấm men, nấm mốc và vi khuẩn Trong khi axit propionic đã được xem có tác dụng kháng khuẩn đặc biệt đối với nấm men và nấm mốc Hoạt tính kháng khuẩn của axit acetic và propionic có thể

được giải thích một phần do pKa của chúng cao hơn so với axit lactic (4,87, 4,75 và 3,08 theo lần lượt) Thật vậy, ví dụ tại pH = 4, chỉ có 11% là không phân li, ngược lại 85% axit acetic và 92% axit propionic là không phân li Khi một hỗn hợp các axit cùng tồn tại thì axit lactic có vai trò chính trong việc làm giảm pH, trong khi đó propionic

và axit acetic không phân li, trên thực tế là các tác nhân kháng khuẩn Thật vậy hỗn hợp gồm axit lactic và axit acetic đã được đánh giá làm giảm tốc độ phát triển của

Salmonella enterica ser var Typhimurium nhiều hơn khi sử dụng riêng biệt mỗi một

axit, đưa ra một hoạt tính tương hỗ Tuy nhiên, ngoài việc giảm pH, axit lactic còn có khả năng thấm qua màng, vì vậy sâu xa hơn làm tăng hoạt tính của các hợp chất kháng khuẩn khác

Phân tử không phân li là dạng độc tính của axit yếu, mặc dù các axit phân li cũng đã được đánh giá ức chế sự phát triển của vi sinh vật Dạng không phân li của axit hữu cơ khuếch tán qua màng tế bào bởi vì chúng hòa tan lipid của màng tế bào Sau khi đi vào trong tế bào axit sẽ phân li vì pH tế bào chất thường là trung tính [44]

Như vậy chính sự hình thành các axit hữu cơ đã góp phần tạo tính kháng khuẩn cho dịch lên men lactic

Quá trình hình thành hydroperoxide: trong sự có mặt của oxy, vi khuẩn lactic có thể tổng hợp hydroperoxide (H2O2) Khi thiếu đi nguồn heme, vi khuẩn lactic sẽ không sản sinh được catalase cho việc loại bỏ hydroperoxide Các hệ thống khác loại bỏ hydroperoxide ít hoạt động hơn hệ thống sản sinh ra hợp chất hữu cơ này vì vậy dẫn tới việc tích tụ hydroperoxide [44]

1.4.4 Bacteriocin của vi khuẩn lactic [24, 25, 26, 35, 45, 55]

1 Khái niệm

Bacteriocin bản chất là một peptide kháng khuẩn được sinh ra bởi vi khuẩn để kháng lại các vi khuẩn khác Như vậy loại vi khuẩn có khả năng sinh ra bateriocin nào thì có khả năng kháng lại bacteriocin đó Ngoài ra bacteriocin không gây ra các phản ứng dị ứng trong con người và các vấn đề về sức khỏe, bị thủy phân nhanh bởi protease và lipase

Bacteriocin do vi khuẩn lactic sinh ra là các phân tử protein mang điện tích dương, kích thước nhỏ gồm 30 ÷ 60 axit amin, có điểm đẳng điện cao, có khả năng ức chế các vi khuẩn có quan hệ chủng loại gần với vi khuẩn sinh ra bacteriocin đó

Bacteriocin có mặt trong tất cả các nhóm của vi khuẩn lactic như: Lactobacillus, Lactococcus, Enterococus, Sterptococcus, Leuconostoc và Pediococcus Trong đó 2 nhóm chính là Lactobacillus, Lactococcus đóng vai trò quan trọng

Bacteriocin có thể ức chế một vài loại vi khuẩn như: Clostridium botulinum, Bacillus cereus, Bacillus alcalophilus và Listeria monocytogenes

2 Ứng dụng của bacteriocin [26, 30]

Những ứng dụng tiềm năng của bacteriocin trong sữa và các sản phẩm từ sữa

Nguyên liệu tươi

 Giảm sự phát triển của vi sinh vật trong sữa tươi

 Ức hoạt vi khuẩn ưa lạnh trong sữa khi sự kết hợp với việc sử dụng trường xung điện hoặc áp suất thuỷ tĩnh cao

Ứng dụng của bacteriocin trong thịt và sản phẩm thịt gia cầm

Thịt và các sản phẩm thịt cung cấp dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của các vi sinh vật khác nhau phụ thuộc vào điều kiện bảo quản Trong điều kiện lạnh, oxy

cho phép vi khuẩn Gram âm hiếu khí phát triển (đặc biệt là Pseudomonas), ngược lại LAB (chủ yếu là Larnobacteria, Lactobaccilus và Leuconostoc) chiếm ưu thế trong

điều kiện kỵ khí

Những ứng dụng tiềm năng của bacteriocin trong thịt và các sản phẩm thịt:

Các nguyên liệu tươi (ví dụ thịt tươi, thịt tươi bao gói hút chân không, hoặc thịt

băm nhỏ)

 Khử nhiễm thịt tươi bằng bacteriocin (ví dụ bằng phun rửa)

 Ức chế vi khuẩn gây hư hỏng và kéo dài thời gian bảo quản của thịt tươi bao gói hút chân không

 Ức chế L monocytogenes trên bề mặt thịt tươi và trong thịt băm

Các sản phẩm thịt lên men

 Ức chế loài gây bệnh thực phẩm

 Sử dụng vi khuẩn axit lactic sinh bacteriocin (chủ yếu L Sakei) giống như các loài ban đầu ức chế L monocytogenes và vi khuẩn gây hư hỏng

 Tăng cường sự chiếm ưu thế của các loài ban đầu trong suốt quá trình lên men

Ứng dụng của bacteriocin trong cá và hải sản

 Bổ sung nisin và pediocin kết hợp với CO2 bao gói khí quyển để kiểm soát

L monocytogenes trong cá hồi hun khói

 Tiêm nisin kết hợp với sodium lactate vào trong cá hồi đốm đen hun khói để

kiểm soát L monocytogenes

 Kết hợp xử lý nisin và xử lý nhiệt vừa phải hoặc bảo quản hóa chất để ức chế L innocua/L monocytogenes trong trứng cá tầm và tôm hùm

Ứng dụng bacteriocin trong bảo quản rau và và đồ uống

 Làm giảm hoặc ngăn chặn L monocytogenes trong rau tươi (các mầm hoặc bộ

phận khác)

 Làm giảm hoặc ngăn chặn L monocytogenes và Salmonella trong sản phẩm cắt

tươi

1.4.5 Cacbon dioxit [44]

Cacbon dioxit được hình thành chủ yếu bằng con đường lên men lactic dị hình hexose, nhưng cũng được tổng hợp bằng các con đường khác trong suốt quá trình lên men, CO2 có tác dụng diệt khuẩn Do khi có mặt CO2 tạo ra một môi trường kị khí

Cacbon dioxit ở nồng độ thấp có thể kích thích sự phát triển của vi sinh vật, ngược lại nồng độ cao nó có tác dụng ức chế sự phát triển của vi sinh vật

1.4.6 Diacetyl [44]

Được biết đến là một chất kháng khuẩn có khả năng kháng lại Bacillus sp Hợp chất này được sinh ra bởi một số loài như Lactibacillus, Leuconostoc, Pediococcus,

và Streptococcus, cũng như một số loài vi sinh vật khác Diacetyl có tác dụng kháng vi

khuẩn Gram âm, nấm men, nấm mốc tốt hơn vi khuẩn Gram dương Vi khuẩn lactic là

vào tất cả thực phẩm như thịt, sữa, thịt nguội và đồ biển

Khác với đa số vi khuẩn khác L monocytogenes có khả năng tăng trưởng chậm

trong tủ lạnh ở nhiệt độ 4oC Vi khuẩn này nhiễm vào người qua các vật dụng nhà bếp như dao, thớt bẩn hoặc từ tay đã bị nhiễm trùng

1.5.2 Escherichia coli

Escherichia coli (thường được viết tắt là E coli) là vi khuẩn Gram âm, tế bào

có dạng hình que, là một trong những vi khuẩn chính ký sinh trong đường ruột của động vật máu nóng (bao gồm chim và động vật có vú) Vi khuẩn này cần thiết trong

quá trình tiêu hóa thức ăn và là thành phần của hệ vi khuẩn đường ruột Sự có mặt của

E coli trong nước là một chỉ thị tiêu biểu cho ô nhiễm phân E coli thuộc họ vi khuẩn Enterobacteriaceae và hay được sử dụng làm sinh vật mô hình cho các nghiên cứu về

như thịt các loại gia cầm và trứng của chúng, lây nhiễm vào người khi con người ăn

các thức ăn này chưa được nấu chín kỹ Salmonella gây ra bệnh gọi là bệnh nhiễm Salmonella

1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.6.1 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Đậu phụ là một sản phẩm truyền thống, ở Việt Nam sản phẩm này chưa được nghiên cứu nhiều Tuy nhiên vào năm 1983, Ngạc Văn Giậu đã hoàn thành cuốn sách

“sản xuất đậu nành và lạc thành thức ăn giàu protein” Trong đó, tác giả đã đưa ra quy trình hoàn thiện sản xuất đậu phụ bằng nước chua tự nhiên Sơ đồ quy trình Hình 1.1

1.6.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Năm 1999, Moizuddin cùng cộng sự của mình đã tiến hành một công trình nghiên cứu để so sánh hiệu suất, thành phần và chất lượng của đậu phụ được sản xuất

từ đậu nành nguyên hạt và từ đậu nành nghiền nhỏ thành mảnh Kết quả thu được là đậu phụ sản xuất từ đậu nành nghiền nhỏ có hàm lượng chất béo 26% thấp hơn đậu phụ sản xuất từ đậu nành nguyên hạt [38]

Năm 2000, Kim Ju - Young và Kim Ju - Han nghiên cứu ảnh hưởng của các chất kết tủa và nồng độ của chúng lên cấu trúc và đặc tính vật lý của đậu phụ làm từ bột đậu nành CaCl2, CaSO4, GDL (glucono-delta lactone), MgCl2, và một số chất kết

tủa hỗn hợp được sử dụng trong nghiên cứu này Qua nghiên cứu tác giả đã đưa ra một

số kết luận cho quá trình sản xuất đậu phụ gồm loại chất kết tủa và nồng độ của chúng ảnh hưởng tới đặc tính cấu trúc của đậu phụ và khi nồng độ chất kết tủa tăng lên thì độ cứng của đậu tăng lên đối với hầu hết các chất kết tủa Đậu phụ kết tủa bằng CaSO4 và một axit hữu cơ (Glucono-Delta-Lactone (GDL) có độ cứng và độ dính thấp và độ đàn hồi cao so với các chất kết tủa khác được sử dụng ở cùng một nồng độ Khi độ cứng tăng lên thì độ dính và độ đàn hồi tăng đối với hầu hết các chất kết tủa Khi nhiệt độ kết tủa và áp suất ép tăng, độ cứng cũng tăng lên Đậu phụ được kết tủa với 0,3% hỗn hợp gồm CaSO4 và GDL ở 85oC, đun nóng trong vòng 5 phút và áp suất ép là 25 g/cm2 cho giá trị cảm quan có điểm cao nhất [31]

Vào năm 2001, Yuwono đã nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép và kích thước cấu tử dung dịch huyền phù lên hàm lượng chất rắn và khả năng chiết tách protein trong sữa đậu nành [56]

Năm 2005, Suhaimi trong đề tài tiến sỹ công nghệ sinh học của tác giả đã nghiên cứu vai trò liên kết ngang của protein trong cấu trúc thực phẩm làm từ đậu nành [53]

Năm 2006, Shen cùng cộng sự tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng các đặc tính của sữa đậu nành cũng như loại đậu nành, chất kết tủa lên sản lượng và chất lượng của đậu phụ Tác giả đã sử dụng chín loại đậu nành để nghiên cứu với chất kết tủa được chọn trong nghiên cứu này là một loại axit hữu cơ có tên gọi là Glucono-Delta-Lactone (GDL) Kết quả chỉ ra rằng sản lượng đậu phụ không bị ảnh hưởng bởi kích thước hạt đậu nành Hàm lượng protein và chất rắn tổng số trong sữa đậu nành tăng khi protein

và hàm ẩm trong đậu nành tăng Một kết luận khá quan trọng là nghiên cứu đã khẳng định rằng khi sử dụng GDL thì sản lượng đậu phụ tăng 20% so với đậu phụ sử dụng thạch cao [51] Như vậy hiệu quả sản xuất đậu bằng axit cao

Cũng vào năm 2006, Omueti và Jaiyeola đã thực hiện đề tài “Ảnh hưởng của chất đông tụ hoá học và thực vật đến sản lượng và một số chỉ tiêu chất lượng của đậu phụ” Trong nghiên cứu này sữa đậu nành được chiết rút bằng nước lạnh từ loại đậu nành TGX-923-24 Sau đó sữa đậu nành được kết tủa thành đậu phụ Các chất tủa được sử dụng là nước luộc ngô lên men (fermented maize liquor (FML)), dung dịch phèn chua (Alum solution (AS)), nước cốt chanh (lime-juice (LJ)), nước vôi (lime solution (LS)), dung dịch canxi sunphate (CSS) Qua nghiên cứu này tác giả đã đề nghị nên sử dụng chất kết tủa FML trong sản xuất đậu phụ vì sản lượng, hàm lượng

protein đều cao so với khi sử dụng các chất kết tủa khác, mặt khác liên quan tới chi phí đầu vào thấp dẫn tới đậu phụ sản xuất rẻ [42]

Năm 2008 Yuwono và Hadi đã thực hiện đề tài “Sản xuất axit lactic từ bã sắn

khô và nước ép đậu phụ bằng cách bổ sung thêm loài Streptococcus bovi” Trong đề

tài này hai tác giả tập trung nghiên cứu khả năng sinh axit lactic của vi khuẩn lactic

Streptococcus bovis trên hai môi trường khác nhau là bã sắn (sản phẩm này còn được

gọi là Onggok) và nước ép đậu phụ Kết quả cho thấy rằng trên môi trường nước ép đậu phụ thu được hàm lượng axit lactic cao hơn chiếm khoảng 39,98 g/l, hiệu suất lên men một mẻ là 85% và khả năng sản sinh ra axit lactic là 3,01g/l.h [57]

Cũng vào năm 2008, Obatolu đã nghiên cứu ảnh hưởng của 4 chất kết tủa khác nhau lên năng suất và chất lượng của đậu phụ sản xuất từ đậu nành Các chất kết tủa được sử dụng gồm muối Epsom (Epsom Salt - ES), nước cốt chanh (lemon juice - LJ), nước luộc ngô lên men (top water of fermented maize - TWFM) và muối calcium sulphate (CS) Nghiên cứu này đã đưa ra kết luận rằng chất lượng của đậu phụ bị ảnh hưởng bởi loại chất kết tủa được sử dụng trong quá trình đông tụ [41]

1.7 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH GEL PROTEIN SỮA ĐẬU NÀNH

1.7.1 Cơ chế hình thành gel protein sữa đậu nành [53]

Sự hình thành gel protein là một bước quan trọng để tạo ra các sản phẩm thực phẩm có cấu trúc mong muốn Quá trình biến tính nhiệt và theo sau là sự sắp xếp trật

tự rồi đến sự tạo gel là các bước quan trọng để đảm bảo tất cả protein được phân tán vào trong mạng lưới gel

Trong sản xuất đậu phụ quá trình tạo gel của protein đậu nành bao gồm biến tính nhiệt protein sữa đậu nành, sau đó là quá trình sắp xếp trật tự, tạo gel để chuyển thành đậu phụ

Mục đích của biến tính nhiệt là giúp cho mạch protein được giãn ra Thay vì ban đầu protein có cấu trúc nhỏ gọn thì sau khi gia nhiệt cấu trúc này được mở bung

ra, trở nên khuếch tán và cấu trúc bên trong của các phân tử protein được lộ ra ngoài

Ví dụ như các nhóm chức –SH, phần kỵ nước, nhóm carbonyl, các nhóm amine của liên kết peptide và nhóm amide của chuỗi bên trở nên được lộ ra Chính những nhóm chức này ảnh hưởng trực tiếp tới cấu trúc mạng lưới

Sau khi phân ly rồi tập hợp lại trong suốt quá trình biến tính nhiệt các phân tử protein chuyển thành dạng sợi Sự tương tác của các phân tử protein, các sợi theo một trật tự nhất định tạo thành mạng lưới không gian ba chiều

Cơ chế hình thành gel protein của sữa đậu nành được quyết định chủ yếu là do nhiệt độ và gồm hai quá trình chính là phân ly và tập hợp Tuy nhiên giữa glycinin và



 conglycinin cơ chế tạo gel là khác nhau Quá trình hình thành gel trong sản xuất đậu phụ bị ảnh hưởng bởi cả hai loại phân đoạn glycinin và  conglycinin Nếu tỷ lệ glycinin cao hơn  conglycinin thì gel đậu phụ hình thành cứng hơn

Hình 1.2 Các dạng cấu trúc mạng lưới gel hình thành của protein khi thay đổi nồng

độ protein, pH và độ mạnh ion [53]

1.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới đặc tính gel protein sữa đậu nành [17, 53]

1 Ảnh hưởng của nồng độ protein

Nồng độ protein là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới loại gel và đặc tính cuối cùng của gel protein sữa đậu nành

Gelatin có thể hình thành gel ở nồng độ tương đối thấp Trong khi đó globulin nồng

độ cao hơn nồng độ của gelatin mới tạo gel

Để đủ điều kiện tạo gel thì hàm lượng protein trong sữa đậu nành tối thiểu là 8% Ngoài ra nếu hàm lượng glycinin cao thì quá trình hình thành gel dễ dàng, ngược lại nếu hàm lượng glycinin thấp việc tạo gel khó khăn do chúng có xu hướng tách ra

Độ bền cơ học của gel cũng phụ thuộc vào nồng độ protein, vì độ bền liên quan tới

số liên kết ngang tạo thành trên chuỗi protein Giữa độ bền cơ học của gel và nồng độ protein có mỗi quan hệ tuyến tính

Nồng độ protein (Protein concentration)

pH

Độ mạnh ion (Ionic strength )

Cao Gần pI Cao

Thấp

Xa pI

Thấp

2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đun nóng

Một trong những ảnh hưởng của nhiệt độ lên protein của đậu nành là làm thay đổi cấu trúc bậc 4 của nó

Glycinin và conglycinin bị biến tính lần lượt ở nhiệt độ 85 ÷ 95oC và 65 ÷ 75oC Điểm khác biệt giữa hai phân đoạn protein trên là trong glycinin có một lượng lớn cầu disulfit

Nếu nhiệt độ đun nóng vượt quá nhiệt độ biến tính tối thiểu cần thiết để hình thành gel thì tính chất lưu biến của gel bị ảnh hưởng Ngược lại nếu đun nóng protein ở nhiệt độ thấp hơn, đòi hỏi phải kéo dài thời gian cho quá trình hình thành gel hơn so với thời gian tạo gel khi đun nóng ở nhiệt độ cao Điều này cũng dẫn tới quá trình hình thành gel yếu hơn Nhiệt độ thấp không đủ để hình thành mạng lưới không gian ba chiều có độ chắc lớn nhất

Khi đun nóng dịch phân tán protein ở nhiệt độ cao vượt quá nhiệt độ biến tính protein của sữa đậu nành có thể gây ra hiện tượng biến chất và không có sự hình thành gel sau này

3 Ảnh hưởng ion mạnh

Khi bổ sung 2% muối NaCl vào dịch sữa đậu nành làm tăng tỷ lệ tạo gel của glycinin và conglycinin Tuy nhiên khi tăng nồng độ muối NaCl lên 10% quá trình tạo gel không diễn ra Tác dụng của việc bổ sung NaCl hàm lượng thấp lên quá trình tạo gel là

để trung hoà điện tích Ngược lại khi bổ sung muối với hàm lượng cao sẽ ngăn cản quá trình tạo gel do đã kéo theo một số thay đổi của protein sữa đậu nành cũng như làm tăng tương tác kỵ nước

4 Ảnh hưởng của pH [46]

Quá trình biến tính protein, các tương tác giữa protein và protein hay giữa protein và dung môi bị ảnh hưởng bởi pH Điều chỉnh pH là cần thiết để đạt được tỷ lệ cân bằng thích hợp giữa quá trình biến tính và tổ hợp lại, cũng như lực hút và lực đẩy giữa các chuỗi protein gần nhau Khi pH > 12 quá trình tạo gel bị ức chế hoàn toàn Điều này được giải thích rằng tại giá trị pH axit các chuỗi polypeptide tích điện tích dương Còn ở giá trị pH kiềm cao các chuỗi polypeptide tích điện âm Dưới những điều kiện này lực đẩy tĩnh điện

có thể gây mất ổn định tương tác protein và protein trong quá trình hình thành mạng lưới gel dẫn tới độ mạnh gel giảm

Tại pH trung tính tương tác giữa các nhóm tích điện dương bổ sung thêm một năng lượng phụ thúc đẩy quá trình hình thành gel