Theo nhiều nghiên cứu cho thấy một số tác dụng của đậu tương trong việc giảm cholesterol trong máu, tức giảm thiểu nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến tim mạch [11], chúng cũng ngăn cản s
Trang 1VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Trang 2Lê Thị Lý Lớp: 1103 2
Lời cảm ơn
Sau quá trình học tập, nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm để hoàn thành khóa luận này, trước tiên tôi xin cảm ơn sâu sắc tới TS Trương Hương Lan, chủ nhiệm bộ môn Thực phẩm và dinh dưỡng – Viện Công Nghiệp Thực Phẩm đã tận tình hướng dẫn, cung cấp những thông tin quý giá và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này
Tôi cũng xin cảm ơn các cán bộ của Bộ môn Thực phẩm và dinh dưỡng – Viện Công Nghiệp Thực Phẩm đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài
Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng tập thể cán
bộ, nhân viên khoa Công nghệ sinh học – Viện Đại học Mở Hà Nội đã dạy dỗ, chỉ bảo tận tình trong quãng thời gian 4 năm học tại trường
Cuối cùng tôi xin cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ, động viên của gia đình và bạn bè đã dành cho tôi trong suốt quãng thời gian qua
Hà Nội, ngày 21 tháng 5 năm 2015
Sinh Viên
Lê Thị Lý
Trang 3Lê Thị Lý Lớp: 1103 3
MỤC LỤC
Lời cảm ơn
MỤC LỤC
KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I TỔNG QUAN 3
1.1 Đậu tương 3
1.1.1 Giới thiệu về đậu tương 3
1.1.2 Các thành phần có giá trị dinh dưỡng trong đậu tương 4
1.1.2.1 Protein 4
1.1.2.2 Chất béo 5
1.1.2.3 Gluxit 6
1.1.2.4 Vitamin và khoáng chất 6
1.2 Isoflavone trong đậu tương 8
1.2.1 Cấu trúc isoflavone 8
1.2.1.1 Genistein 9
1.2.1.2 Daidzein 10
1.2.2 Hàm lượng isoflavone trong thực phẩm từ đậu tương 11
1.2.3 Lợi ích của isoflavone đối với sức khỏe 13
1.2.4 Tính an toàn của isoflavone trong đậu tương 15
1.3 Sự chuyển hóa isoflavone từ glycoside sang aglycone trong đậu tương bằng enzyme 16
1.4 Một số thực phẩm giàu isoflavone trên thị trường Việt Nam và Thế Giới 18
PHẦN II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 20
2.1 Nguyên vật liệu 20
Trang 4Lê Thị Lý Lớp: 1103 4
2.2 Phương pháp nghiên cứu 20
2.2.1 Phương pháp công nghệ 20
2.2.2 Phương pháp phân tích lý hóa 24
PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
3.1 Lựa chọn nguyên liệu đậu tương có hàm lượng isoflavone cao 31
3.2 Nghiên cứu chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone trong sữa đậu nành bằng enzyme 32
3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn enzyme thích hợp để nâng cao hiệu suất chuyển hóa32 3.2.2 Nghiên cứu nồng độ enzyme tối ưu để nâng cao hiệu suất chuyển hóa 33
3.2.3 Nghiên cứu pH tối ưu để nâng cao hiệu suất chuyển hóa 34
3.2.4 Nghiên cứu nhiệt độ tối ưu để nâng cao hiệu suất chuyển hóa 36
3.2.5 Nghiên cứu thời gian tối ưu cho quá trình thủy phân sữa đậu tương bằng chế phẩm enzyme Lactozym 36
3.3 Nghiên cứu thu nhận chế phẩm sữa bột đậu tương nảy mầm 38
3.3.1 Nghiên cứu xác định nhiệt độ đầu vào 38
3.3.2 Nghiên cứu xác định lưu lượng dòng nhập liệu 39
3.3.3 Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của áp suất khí nén 41
PHẦN IV KẾT LUẬN 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO 46
Trang 5Lê Thị Lý Lớp: 1103 5
DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Viết đầy đủ
Glycoside hydrolase High Performance Liquid Chromatography - Sắc ký lỏng hiệu năng cao
Low density lipoprotein cholesterol – Cholestero lliên kết Lipoprotein có tỷ trọng thấp
O – desmethylangolensin Prostate – Specific Antigen Soybean protein isolate Ρ-nitrophenyl – β – D – glucopyranoside 6” – O – acetyl glycoside
6” – O – malonyl glycoside Selective estrogen receptor – chất điều biến đặc hiệu thụ thể estrogen
Trang 6Lê Thị Lý Lớp: 1103 6
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình của các chất có trong hạt đậu tương [3] 4
Bảng 1.2 Thành phần và hàm lượng các axit amin trong hạt đậu tương 5
Bảng 1.3 Hàm lượng axit béo không no trong hạt đậu tương [3] 6
Bảng 1.4 Thành phần các loại vitamin trong hạt đậu tương [3] 7
Bảng 1.5 Thành phần các chất khoáng trong hạt đậu tương [3] 7
Bảng 1.6 Hàm lượng sử dụng đậu tương trung bình ở một số nước 14
Bảng 1.7 Một số thực phẩm giàu isoflavone 19
Bảng 2.1 Điều kiện thủy phân sữa đậu tương của các 22
Bảng 3.1 Hàm lượng isoflavone ở 9 giống đậu tương khác nhau 31
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Lactozym đến sự chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone 34
Bảng 3.3 Ảnh hưởng của pH đến sự chuyển hóa isoflavone 35
Bảng 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển hóa isoflavonetừ dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ enzyme Lactozym 36
Bảng 3.5 Ảnh hưởng của thời gian đến sự chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ enzyme Latozym 37
Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đầu vào đến hiệu suất thu hồi và giá trị cảm quan của sản phẩm 38
Bảng 3.7 Ảnh hưởng của lưu lượng dòng nhập liệu đến 40
Bảng 3.8 Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến 41
hiệu suất thu hồi và giá trị cảm quan của sản phẩm 41
Bảng 3.9 Thành phần dinh dưỡng và tính chất cảm quan của 43
Trang 7Lê Thị Lý Lớp: 1103 7
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cây và hạt đậu tương 3
Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của các aglycone 8
Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của các glycoside 9
Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của genistein 9
Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của daidzein 10
Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của glycitein 11
Hình 1.7 Một số thực phẩm chế biến từ đậu tương 12
Hình 1.8 Sự thủy phân các isoflavone bằng enzyme β-glucosidase 17
Hình 2.1 Quy trình chuẩn bị sữa đậu tương 21
Hình 3.1 Hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone 33 Hình 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đầu vào đến 39
hàm lượng isoflavone trong sản phẩm 39
Hình 3.3 Ảnh hưởng của lưu lượng dòng nhập liệu đến 41
Hình 3.4 Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến 42
hàm lượng isoflavone trong sản phẩm 42
Hình 3.5 Sơ đồ quy trình sản xuất bột đậu tương nảy mầm 44
Trang 8Lê Thị Lý 1 Lớp: 1103
MỞ ĐẦU
Hiện nay, đậu tương đã trở thành nguồn thực phẩm không thể thiếu của con người Ở nhiều nước trên thế giới, việc sử dụng các thực phẩm chế biến từ đậu tương hàng ngày đang được khuyễn khích vì những lợi ích sức khỏe của nó đối với con người Theo nhiều nghiên cứu cho thấy một số tác dụng của đậu tương trong việc giảm cholesterol trong máu, tức giảm thiểu nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến tim mạch [11], chúng cũng ngăn cản sự phát triển các mầm ung thư [4], ngăn ngừa bệnh thận, bệnh tiểu đường, bệnh xốp xương [5] và các triệu chứng rối loạn tiền mãn kinh [1] … Những tác dụng này của đậu tương có được là nhờ thành phần isoflavone có hoạt tính tương tự nội tiết tố estrogen
Isoflavone trong đậu tương tồn tại ở hai dạng chính là glycoside và aglycone Theo các nghiên cứu đã được thực hiện, các nhà khoa học khẳng định trong hạt đậu tương các aglycone chỉ chiếm một lượng nhỏ, hợp chất chính là các dẫn xuất của glycoside [13] (chiếm trên 90%) Nhưng aglycone lại là những phytroestrogen
có hoạt tính sinh học cao, được cơ thể hấp thu nhanh hơn, với lượng lớn hơn rất nhiều so với dạng glycoside Mặc dù, các isoflavone dạng glycoside cũng được thủy phân một phần thành aglycone bởi nước bọt và sau đó là vi sinh vật đường ruột nhưng hiệu suất chuyển hóa thấp Các sản phẩm đậu tương truyền thống như miso, natto (Nhật Bản), Thuanao (Thái Lan), Chungnkookjang (Hàn Quốc), tempeh (Indonesia) … có hàm lượng aglycone cao hơn đáng kể so với các sản phẩm đậu tương không lên men Nhiều nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng sự chuyển hóa isoflavone dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ quá trình nảy mầm đậu tương [22], thủy phân đậu tương bằng enzyme thương mại [15, 23] và quá trình lên men với vi sinh vật [7, 16, 26] Trong những nghiên cứu này, enzyme β-glucosidase được coi là enzyme chìa khóa, chịu trách nhiệm cho quá trình chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone
Xuất phát từ mục đích xây dựng được quy trình công nghệ ứng dụng enyme
để nâng cao hiệu suất chuyển hóa từ isoflavone dạng glycoside sang isoflavone dạng aglycone giúp cơ thể con người hấp thu một cách tốt hơn và đạt được hiệu quả
Trang 9Lê Thị Lý 2 Lớp: 1103
cao hơn trong việc ngăn ngừa một số bệnh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài
“Nghiên cứu ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất chế phẩm isoflavone
dạng aglycone” Nội dung nghiên cứu gồm:
- Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglycone bằng chế phẩm enzyme β-glucosidase thương mại
- Nghiên cứu các điều kiện tối ưu để thu nhận chế phẩm sữa bột giàu isoflavone dạng aglycone
Trang 10Lê Thị Lý 3 Lớp: 1103
PHẦN I TỔNG QUAN
1.1.1 Giới thiệu về đậu tương
Đậu tương hay đỗ tương hay đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L) Merrill, thuộc bộ Đậu (Fabales), phân họ cánh bướm Fabaceae (Papilionaceae) Đậu tương là cây thân thảo, thân cây mảnh, có lông, cao từ 0,8 - 0,9 m, cành hướng lên trên Lá mọc cách lá có ba lá chét hình trái xoan, đầu gần nhọn, có lông, hơi không đều ở gốc Hoa có hai loại là màu trắng và màu tím, xếp thành chùm ở nách Quả thõng, hình lưỡi liềm, gân bị ép, trên quả có nhiều lông mềm, tập trung ở giữa các hạt Hạt đậu tương màu vàng là tốt nhất nên được trồng và sử dụng nhiều nhất [1]
Hình 1.1 Cây và hạt đậu tương
Đậu tương có nguồn gốc từ Trung Quốc cách đây khoảng 4.000 - 5.000 năm rồi được du nhập sang Nhật Bản vào thế kỉ thứ 8 và dần có mặt ở các nước Châu Á khác Đầu thế kỷ 18, đậu tương được đưa sang Châu Âu, rồi du nhập vào Châu Mỹ Ngày nay, đậu tương trở lên phổ biến trên toàn thế giới và thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào giá trị dinh dưỡng cũng như hoạt tính sinh học của chúng đối với sức khỏe con người Hoa Kỳ đang đứng đầu thế giới về sản lượng đậu tương, sau đó đến Trung Quốc và Ấn Độ Tại Việt Nam, đậu tương đang được trồng tại 25 trong số 63 tỉnh thành cả nước, với khoảng 65% diện tích tại các khu vực phía Bắc và 35% tại các khu vực phía Nam [1]
Trang 11Lê Thị Lý 4 Lớp: 1103
1.1.2 Các thành phần có giá trị dinh dưỡng trong đậu tương
Đậu tương là một loại hạt giàu protein, gluxit, lipid, muối khoáng và vitamin Đậu tương cũng là loại hạt duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá đồng thời ở cả protit và lipid
Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình của các chất có trong hạt đậu tương [3]
Trang 13Lê Thị Lý 6 Lớp: 1103
Bảng 1.3 Hàm lượng axit béo không no trong hạt đậu tương [3]
Axit béo không no Hàm lượng (%)
Linoleic 49 – 60 Linoleoic 2 – 9 Oleic 21 – 34 Palmitic 6,5 – 12,0 Stearic 2 – 5 Arachidionic 0,4 – 1,0 Ligroxeric 0,1
So với các loại đậu khác, đậu tương chứa hàm lượng chất béo cao hơn Chất béo đậu tương chứa một tỉ lệ cao axit béo không bão hòa, có mùi vị thơm ngon nên được dùng phổ biến thay cho mỡ động vật Dầu đậu tương còn được nghiên cứu để sản xuất ra nhiên liệu sinh học biodiezen nhằm thay thế cho nguồn nguyên liệu khoáng sản đang ngày càng cạn kiệt Sau khi được ép lấy dầu, khô đậu tương được
sử dụng để chế biến thành thức ăn chăn nuôi [3]
- Gluxit không tan chiếm khoảng 90%, trong đó: pectin 30%, hemixenluloza 40%, xenluloza 20% Gluxit tập trung chủ yếu ở phần vỏ, tuy nhiên do lượng gluxit này thường không có lợi và làm ảnh hưởng không tốt đến màu sắc, mùi vị sản phẩm nên trong quá trình chế biến người ta thường tách vỏ để làm thức ăn gia súc
1.1.2.4 Vitamin và khoáng chất
- Vitamin: Thành phần các loại vitamin được trình bày ở bảng 1.4
Trang 14Lê Thị Lý 7 Lớp: 1103
Bảng 1.4 Thành phần các loại vitamin trong hạt đậu tương [3]
STT Thành phần Hàm lượng (mg/kg đậu tương)
- Khoáng chất: Thành phần chất khoáng chiếm khoảng 4 - 5% trọng lượng
khô của hạt, trong đó đáng chú ý nhất là canxi, photpho, mangan, kẽm và sắt
Bảng 1.5 Thành phần các chất khoáng trong hạt đậu tương [3]
Canxi % 0,16 - 0,47 Photpho % 0,41 - 0,82
Mangan % 0,22 - 0,24
Sắt mg/kg 90 - 150 Ngoài ra đậu tương còn chứa các chất gây mùi do có chứa exanalaxetaldehyt
và axeton gây lên mùi hăng, ngái của đậu tương
Chất Saponin: là một nhóm có tính hỗn tạp các glucoside của rượu triterpenoid có trong hạt đậu Chúng có vị đắng, chát khó chịu
Trang 15Năm 2006, các nhà khoa học Hàn Quốc đã thực hiện nghiên cứu so sánh hàm lượng isoflavone trong phôi, lá mầm, hạt và vỏ hạt đậu tương Kết quả nhận được cho thấy, tỉ lệ trung bình của isoflavone trong phôi là 2887 µg/g, trong hạt là 575 µg/g, trong lá mầm 325 µg/g và trong vỏ hạt là 33 µg/g Như vậy trong hạt đậu tương thì isoflavone tập trung phần lớn ở phôi [12]
Cấu trúc cơ bản của isoflavone gồm 2 vòng benzen A và B nối với một dị vòng pyron C
Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của các aglycone
Trang 16Lê Thị Lý 9 Lớp: 1103
Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của các glycoside
Nồng độ isoflavone trong hạt đậu tương hay trong các sản phẩm của nó dao
động trong khoảng 50g/g đến 3500g/g Hàm lượng aglycone trong các thực phẩm từ
đậu tương là không cao (0,2 - 1,5 mg/g) nhưng chúng lại là những phytroestrogen
có hoạt tính sinh học cao, được cơ thể hấp thu nhanh hơn, với lượng lớn hơn rất
nhiều so với dạng glycoside Trong đó thì aglycone glycitein có hoạt tính mạnh hơn
cả (daidzein và genistein), mặc dù nó chỉ chiếm khoảng 5 – 10 % tổng lượng
isoflavone
1.2.1.1 Genistein
Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của genistein
Genistein là dạng aglycone của isoflavone genistin, có tên đầy đủ là
7-Dihydroxy-3-(4-hidroxyphenyl) chromen-4-one hay 4’,5,7-trihidroxyisoflavone,
công thức phân tử là C15H10O5 Genistein có hàm lượng cao trong đậu tương Hầu
Trang 171.2.1.2 Daidzein
Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của daidzein
Daidzein là dạng aglycone của daidzin Nó được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng daidzin glycoside 6”-O-malonyl daidzin Daidzein là phytroestrogen, có liên kết với các thụ thể estrogen, có cả hoạt tính estrogen yếu cũng như tác dụng chống lại estrogen Daidzein được tìm thấy chủ yếu trong đậu tương và các sản phẩm từ đậu tương Nó là isoflavone nhiều thứ hai trong đậu tương Nó cũng được tìm thấy trong sữa mẹ Trong các sản phẩm đậu tương không lên men như đậu phụ, daidzein chủ yếu ở dạng glycoside, còn trong các sản phẩm lên men như natto, miso, tempeh thì dạng aglycone nhiều hơn Hàm lượng daidzein trong các thực phẩm cũng có sự khác biệt
Daidzein được tạo thành từ glycoside daidzin nhờ lên men hoặc thủy phân Quá trình lên men hoặc tiêu hóa (thủy phân) các thực phẩm đậu tương giúp cắt đứt các phân tử đường của glycoside daidzin tạo ra aglycone daidzein (tương tự genistein) Điều này thường xảy ra trong dạ dày (thủy phân nhờ axit) và trong ruột (hoạt động của enzyme vi khuẩn) Sau đó, nó có thể được hấp thu vào máu hoặc
Trang 18Lê Thị Lý 11 Lớp: 1103
chuyển hóa hơn nữa bằng vi khuẩn đường ruột tạo thành equol và desmethylangolensin (O-DMA) Mức độ trao đổi chất này là khác nhau ở mỗi người và phụ thuộc vào lượng vi khuẩn có trong đường ruột và chế độ ăn hằng ngày Theo nghiên cứu, sau khi hấp thu thì khoảng 80%-90% daidzein chuyển thành O-DMA, và khoảng 30 - 50% daidzein chuyển hóa thành equol (equol có khả năng chống oxi hóa rất lớn và hoạt tính estrogen cao gấp khoảng 100 lần so với daidzein) [13]
O-1.2.1.3 Glycitein
Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của glycitein
Glycitein là dạng aglycone của glycoside glycitin Glycitein là một isoflavone O-methyl hóa Nó có hàm lượng ít nhất trong isoflavone đậu tương Glycitein là một phytroestrogen yếu hơn so với các isoflavone khác
Glycitein có khả năng chống oxi hóa, chống các tác nhân gây ung thư, xơ vữa động mạch và loãng xương Nhưng do hàm lượng trong đậu tương rất nhỏ và hoạt tính yếu hơn các isoflavone khác nên glycitein ít được quan tâm nghiên cứu nhất Nó có cấu trúc hóa học tương tự genistein và daidzein nhưng ngoại trừ khả năng chống oxi hóa thì các hoạt tính khác lại không được như hai chất còn lại, do một chút khác nhau về cấu trúc hóa học đã tạo lên sự khác biệt về hoạt tính sinh học So với isoflavone đậu tương thì hoạt tính estrogen của glycitein thấp hơn 20 lần so với daidzein và 200 lần so với β-estradiol
1.2.2 Hàm lượng isoflavone trong thực phẩm từ đậu tương
Các thực phẩm đậu tương được chia làm hai nhóm chính dựa trên phương pháp chế biến, bao gồm thực phẩm đậu tương không lên men và thực phẩm đậu tương lên men (hình 1.7)
Trang 19Lê Thị Lý 12 Lớp: 1103
Hình 1.7 Một số thực phẩm chế biến từ đậu tương
Hàm lượng isoflavone thay đổi giữa các sản phẩm thực phẩm chế biến từ đậu tương do sự khác nhau về phương pháp chế biến Trong đó isoflavone có quan hệ mật thiết với protein Hàm lượng protein trong đậu tương chiếm tới hơn 36% trọng lượng chất khô Các thực phẩm và protein đậu tương đã qua chế biến cung cấp hàm lượng khác nhau của isoflavone aglycone Đậu tương trưởng thành và đậu tương rang có chứa 0,1 - 5 mg isoflavone/g protein Đậu tương xanh và tempeh có nguồn isoflavone trung bình (0,3 mg/g protein) [28] Hầu hết các thực phẩm đậu tương đều chứa hàm lượng genistein khoảng 1 - 2 mg/g Ngoài ra, dịch chiết cồn làm phân ly các isoflavone liên kết với protein, vì vậy protein đậu tương bị biến tính bởi cồn sẽ
có hàm lượng isoflavone không đáng kể
Quá trình lên men đậu tương làm tăng hàm lượng các isoflavone dạng aglycone đồng thời giảm hàm lượng các glycoside tương ứng Phụ thuộc vào phương pháp chế biến và chủng vi sinh vật sử dụng mà hàm lượng, thành phần
isoflavone của các thực phẩm đậu tương lên men có sự khác biệt lớn
Trang 20Lê Thị Lý 13 Lớp: 1103
1.2.3 Lợi ích của isoflavone đối với sức khỏe
Rất nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã khẳng định chất Isoflavone trong đậu tương có khả năng phòng chống nhiều bệnh do có hoạt tính tương tự nội tiết tố nữ estrogen
Giảm hội chứng mãn kinh
Bốc hỏa
Hậu quả của quá trình mãn kinh bao gồm bốc hỏa, ra mồ hôi đêm, khô âm đạo, tâm trạng thất thường và chứng loãng xương Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng isoflavone trong đậu tương giúp làm giảm những triệu chứng trên Trong một số nghiên cứu kéo dài 12 tuần của Murkies và cộng sự (1995) đã nhận thấy ảnh hưởng của chế độ ăn bổ sung đậu tương đến sự giảm các hội chứng mãn kinh ở 23 phụ nữ mãn kinh Những phụ nữ tiêu thụ 45g bột đậu tương/ngày (cung cấp xấp xỉ 60 - 90
mg aglycone) có sự giảm nhanh số lần bốc hỏa trong 6 tuần đầu tiên và giảm đến 40% tổng số lần bốc hỏa trong 12 tuần nghiên cứu Một số nghiên cứu gần đây cũng chứng minh quá trình giảm hội chứng bốc hỏa của đậu tương tương tự như liệu pháp hormone Nhưng ngược với liệu pháp thay thế hormone, đậu tương không làm tăng chỉ số khô âm đạo (một chỉ số đo hiệu lực của estrogen) cũng như nguy cơ của nhồi máu cơ tim, đột quỵ và ung thư Do vậy, các isoflavone đậu tương không chỉ làm giảm bớt hội chứng bốc hỏa mà chúng còn khác với estrogen là có thể hoạt động như các SEMs (Selective estrogen receptor – chất điều biến đặc hiệu thụ thể estrogen) [6]
Bệnh loãng xương
Phụ nữ có thể mất một lượng lớn trọng lượng xương của họ trong những năm đầu bước vào thời kì mãn kinh Sự mất xương có thể trở thành vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt đối với những phụ nữ có bộ xương vốn đã yếu Những nghiên cứu gần đây cho thấy các isoflavone dường như chiếm một vai trò quan trọng trong ngăn ngừa
sự mất xương đồng thời tăng mật độ xương (Alekel và cộng sự, 2000) Tác dụng chống loãng xương của isoflavone là nhờ vào hoạt tính giống hormone sinh dục nữ estrogen Một số nghiên cứu in vitro và trên động vật đã chỉ ra rằng chế độ ăn chứa đậu tương giúp ngăn ngừa sự mất xương [5] Nghiên cứu được thực hiện với 66 phụ
Trang 21Lê Thị Lý 14 Lớp: 1103
nữ mãn kinh theo phương pháp mù đôi kéo dài trong 6 tháng Kết quả là việc tiêu thụ 40g SPI chứa 90mg isoflavone giúp làm tăng 2,2% mật độ xương quanh thắt lưng so với mức cơ bản [17]
Ngăn ngừa bệnh tim mạch
Nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng isoflavon trong đậu tương kích hoạt hoạt động của enzyme nitric oxide synthases nội mô, dẫn đến tăng sản xuất nitric oxide, làm giảm huyết áp Safiya Richardson và nhóm của bà đã nghiên cứu mối liên hệ giữa isoflavone và huyết áp với hơn 5000 người Mỹ trong thời gian 20 năm Kết quả nghiên cứu được trình bày tại hội nghị lần thứ 61 của hội khoa học tim mạch
Mỹ diễn ra hàng năm Họ phát hiện ra rằng những bệnh nhân cao huyết áp có lượng isoflavone thấp hơn người bình thường, đặc biệt là người Mỹ gốc Phi Lượng sử dụng isoflavone nhiều nhất (> 2,5 mg/ngày) có thể làm giảm 5,5 mmHg huyết áp tâm thu và còn có thể giảm 10 mmHg nếu tăng liều lượng sử dụng lên đối với những người bị cao huyết áp Nghiên cứu kết luận rằng đối với tất cả mọi người khi
sử dụng tối thiểu 2,5 mmHg isoflavon/người/ngày có thể giúp giảm huyết áp tâm thu [24]
Chống ung thư
Ăn uống là yếu tố quan trọng làm giảm nguy cơ mắc các bệnh ung thư Với chế độ ăn mỗi ngày sử dụng chế phẩm từ đậu tương hoặc một ly sữa đậu nành là có thể phòng ngừa được nhiều loại ung thư như ung thư vú, ung thư phổi, ruột, trực tràng, dạ dày hay ung thư tuyến tiền liệt
Bảng 1.6 Hàm lượng sử dụng đậu tương trung bình ở một số nước STT Tên nước Hàm lượng sử dụng đậu tương trung bình (g/người/ngày) Tỷ lệ mắc bệnh ung thư (%)
Trang 22Lê Thị Lý 15 Lớp: 1103
Nghiên cứu dịch tễ học cho thấy tỷ lệ mắc bệnh ung thư tuyến tiền liệt ở các nước có thói quen sử dụng nhiều sản phẩm đậu tương trong bữa ăn hàng ngày thường thấp hơn so với các nước ít sử dụng Tỷ lệ tử vong do ung thư tuyến tiền liệt
ở Nhật Bản thấp hơn 9 lần so với Hoa Kỳ Isoflavone được đề xuất như một chất có tác dụng bảo vệ này Nghiên cứu đối chứng giả dược được tiến hành ngẫu nhiên trên 158 người đàn ông Nhật Bản từ 50 – 75 tuổi bị giảm chức năng tuyến tiền liệt
và cơ thể của một nửa số người trong đó không thể sản xuất equol Kết quả cho thấy, chỉ có một trường hợp bị ung thư tuyến tiền liệt, các trường hợp còn lại đều chứng tỏ rằng điều trị bằng isoflavon không làm tăng lên mức độ PSA (Prostate- Specific Antigen), là một protein được sản xuất bởi các tế bào của tuyến tiền liệt Mức độ PSA trong máu thường cao ở những người đàn ông bị ung thư tuyến tiền liệt Như vậy isoflavon làm giảm đáng kể nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt [4]
Các nhà khoa học đã nghiên cứu mối quan hệ giữa isoflavon trong đậu tương
và các bệnh nhân ung thư vú Tiến sĩ Shu và cộng sự đã trình bày trong cuộc họp thường niên năm 2011 của hiệp hội nghiên cứu ung thư Mỹ, kết quả nghiên cứu của
họ về sự an toàn của isoflavon đậu tương đối với 16.000 phụ nữ bị ung thư vú Họ
đã tìm ra rằng phụ nữ tiêu thụ một lượng lớn isoflavone đậu tương thì nguy cơ tử vong do ung thư vú giảm 9% và nguy cơ tái phát giảm 15% Từ đó khẳng định lợi ích của các thành phần từ đậu tương đặc biệt là isoflavone trong chế độ ăn uống của phụ nữ, bao gồm cả những người bị ung thư vú [25]
1.2.4 Tính an toàn của isoflavone trong đậu tương
Đậu tương là thành phần chính trong khẩu phần ăn của người dân Đông Nam
Á từ nhiều thế kỉ nay Liều lượng hấp thu an toàn của isoflavone ở người được giới hạn tối đa là 70 - 75 mg/ngày và có thể sử dụng trong thời gian dài [9] Mặc dù isoflavone có thể bám vào các thụ thể estrogen nhờ sự tương đồng về cấu trúc với các hormone estrogen nhưng các isoflavone hoạt động không hoàn toàn giống estrogen Chúng có tính chọn lọc với hai thụ thể α và β của estrogen Trong đó thụ thể β - estrogen luôn tạo ra các hoạt tính có lợi còn α - estrogen có thể gây ra các hoạt tính có hại Khi nồng độ tự nhiên của estrogen thấp (thời kì mãn kinh), isoflavone tác động bằng cách liên kết với các thụ thể β và hoạt động như một
Trang 23Lê Thị Lý 16 Lớp: 1103
estrogen bình thường Khi cơ thể sản sinh nhiều estrogen (ví dụ ở thanh niên), các isoflavone liên kết với các thụ thể α và ngăn cản estrogen tự nhiên liên kết với thụ thể Ngoài ra, Ryowon và cộng sự (2004) đã xác định ảnh hưởng của isoflavone đậu tương đối với trẻ 10 và 20 tháng tuổi và kết luận rằng chế độ ăn chứa đậu tương có thể được sử dụng lâu dài cho trẻ nhỏ [20]
Một vài nghiên cứu khoa học chứng minh rằng, lượng protein cao trong sữa đậu nành có thể làm giảm khả năng thụ thai Tiêu thụ một lượng lớn sữa đậu nành mỗi ngày (trên 3 cốc) sẽ làm sụt giảm lượng hormone sinh sản trong cơ thể con người Đây là kết quả công bố trên tờ Natual Toxins (Tạm dịch là Những độc tố tự nhiên) sau khi tiến hành nghiên cứu trên một số lượng lớn động vật Ngoài ra, đậu tương cũng gây ra một vài tác dụng phụ khi sử dụng phổ biến nhất là ảnh hưởng nhẹ đến tiêu hóa, đau bụng hoặc vùng thượng vị, cảm giác khó chịu, buồn nôn, mất cảm giác ngon trong miệng, chứng khó tiêu và táo bón Vì vậy, trước khi sử dụng người tiêu dùng lên tìm hiểu kỹ cách dùng và liều lượng hoặc xin tư vấn của bác sĩ
1.3 Sự chuyển hóa isoflavone từ glycoside sang aglycone trong đậu tương bằng enzyme
Isoflavone bị thủy phân bởi enzyme β-glucosidase Trong phản ứng thủy phân các isoflavone đậu tương, enzyme β-glucosidase sẽ xúc tác cho phản ứng bẻ gãy liên kết β-1,4-glucoside của các glycoside để giải phóng ra các phân tử glucose
tự do và aglycone tương ứng (hình 1.7) Nguồn enzyme β-glucosidase để thủy phân các isoflavone glycoside có thể từ quá trình nảy mầm đậu tương (các enzyme nội sinh của đậu tương), các chế phẩm enzyme thương mại hoặc từ các vi sinh vật lên men
Trang 24Lê Thị Lý 17 Lớp: 1103
Hình 1.8 Sự thủy phân các isoflavone bằng enzyme β-glucosidase
Một số chế phẩm enzyme thương mại có hoạt tính β-glucosidase đã được sử dụng để làm giàu isoflavone dạng aglycone trong đậu tương như Molsin F (Kikkoman Corp.), Sumizyme FP (Shin-nihon Kagaku Kogyo K.K.), … Theo pantent số US 2001/0010930 A1 của Mỹ, Obata và cộng sự (2001) đã làm giàu hàm lượng isoflavone aglycone trong bột đậu tương tách béo bằng enzyme Sumizyme
FP Kết quả thu được là hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang aglycone của quá trình thủy phân đạt trên 90% [15]
Ngoài enzyme β-glucosidase thì β-galactosidase cũng thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu Bởi vì, enzyme này không chỉ cắt chính xác liên kết β-galactoside mà còn có thể thủy phân liên kết α-galactoside trong α-lactoza Do vậy, β-galactosidase được cho rằng có thể chịu trách nhiệm cho quá trình chuyển hóa glycoside sang aglycone bởi vì liên kết β-galactoside và β-glucoside tương đối giống nhau Theo kết quả nghiên cứu của Pham T.T (2009), β-galactosidase được chứng minh có khả năng thủy phân các isoflavone dạng glucoside trong sữa đậu tương tạo thành các aglycone tương ứng, thậm chí ở nồng độ thấp 0,5 U/ml Mặc
dù, so sánh với enzyme β-glucosidase thì β-galactosidase có hiệu quả xúc tác yếu hơn nhưng phương pháp này đã mở ra một phương pháp mới để sản xuất aglycone bởi vì enzyme này rất phong phú trong tự nhiên và đã được sử dụng rộng rãi ở dạng chế phẩm enzyme thương mại trong công nghiệp thực phẩm Theo pantent số 5,352,384 của Mỹ, Shen và cộng sự (1994) đã sử dụng enzyme Lactozym có hoạt
Trang 25trong suốt quá trình lên men với một số vi sinh vật như Bifidobacterium,
tương với các chủng vi sinh vật là để tạo ra enzyme β-glucosidaza nội bào có khả năng thủy phân các glycoside chiếm ưu thế trong đậu tương và sữa đậu tương thành dạng aglycone có hoạt tính sinh học cao Hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu lên men đậu tương với các chủng vi khuẩn probiotic Những nghiên cứu này chỉ ra rằng các enzyme nội bào β-glucosidase từ vi khuẩn probiotic có thể sử dụng để thủy phân glycoside trong sữa đậu tương thành aglycone Chien và cộng sự (2006) đã nghiên cứu sự thủy phân của các isoflavone dạng glycoside bởi vi khuẩn lactic và nhận thấy 70 - 80% genistin được chuyển thành genistein đồng thời 25 - 40% daidzin chuyển thành daidzein sau quá trình lên men [7]
1.4 Một số thực phẩm giàu isoflavone trên thị trường Việt Nam và Thế Giới
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng đậu tương tốt cho sức khỏe con người nhờ
có chứa thành phần isoflavone Hiện nay, bên cạnh các thực phẩm giàu isoflavone được chế biến trực tiếp từ đậu tương như sữa đậu nành, phô mai đậu tương, natto, tempeh thì ngày càng xuất hiện nhiều các sản phẩm được bổ sung chế phẩm isoflavone như bột ngũ cốc, sữa bột, nước giải khát … Một số loại thực phẩm giàu isoflavone đậu tương được liệt kê trong bảng dưới đây và hàm lượng isoflavone của chúng
Trang 26Lê Thị Lý 19 Lớp: 1103
Bảng 1.7 Một số thực phẩm giàu isoflavone Sản phẩm Hàm lượng isoflavone trung bình (mg/100g)
Isoflavone tổng số Daidzein Genistein Glycitein
Natto 82,29 33,22 37,66 10,55 Súp Miso 1,52 0,78 0,73 0,03 Tempeh 60,61 22,66 36,15 3,82 Nước uống protein đậu
Bơ đậu tương 17,95 5,57 8,7 3,5
Mặc dù các sản phẩm chế biến từ đậu tương luôn được khuyến khích sử dụng
vì chúng không chỉ giàu isoflavone mà còn rất giàu protein, axit amin tự do cần thiết và các axit béo không no tốt cho sức khỏe con người Nhưng mùi vị đậu tương
và các sản phẩm lên men từ đậu tương thường khó chấp nhận với những người không sử dụng thường xuyên, thậm trí một số trường hợp còn gây ra tác dụng phụ như đầy hơi, trướng bụng Do vậy, các nhà sản xuất đang phát triển các loại sản phẩm thực phẩm bổ sung isoflavone dưới dạng viên (viên nang, viên nén) để thuận tiện cho người sử dụng với một hương vị dễ chịu và cho phép một liều lượng hấp thụ chính xác của isoflavone Theo hướng dẫn của nhà sản xuất, chúng ta có thể hấp thụ khoảng 40 - 50 mg isoflavone mỗi ngày Hiện nay, một số thực phẩm bổ sung isoflavone đậu tương được chào đón rộng rãi trên thị trường như Soy Isoflaovne Concentrate (hãng sản xuất: GNC Natural Brand, Hoa Kỳ) có hàm lượng 20mg isoflavone/viên nang, Soy Isoflavone Extract (hãng sản xuất: Trophic, Canada) với hàm lượng 50mg isoflavone/viên nang, Soy Isoflavones (Natrol, Hoa Kỳ) với hàm lượng 10mg isoflavone/viên nang,
Trang 27Lê Thị Lý 20 Lớp: 1103
PHẦN II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên vật liệu
- Đậu tương: Các giống DT 12, DT 22, DT 26, DT 98, DT 2001, DT 2008,
DT 2101, DT 9804 và VX 93 do Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển đậu đỗ - Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam cung cấp
- Các chế phẩm enzyme thương mại gồm:
+ Enzyme Lactozym có hoạt tính β-galactosidase (2600 U/ml) được cung cấp bởi công ty Novo Nordisk, Đan Mạch
+ Enzyme Sumizyme FP có hoạt tính β-glucosidase (172 U/g) được cung cấp bởi công ty Shin-nihon Kagaku Kogyo, Nhật Bản
+ Enzyme Novozyme 188 có hoạt tính β-glucosidase (250U/g) được cung cấp bởi công ty Novozymes, Đan Mạch
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp công nghệ
trình công nghệ trong hình 2.1
