Nghiên cứu chế biến các sản phẩm thực phẩm có hoạt tính sinh học cao từ hạt đâu nành nẩy mầm

Quá trình nẩy mầm làm tăng hàm lượng protein và hoạt tính chống oxy hoá của đậu nành do sự gia tăng TPC, TFC, vitamin C, α-tocopherol, đặt biệt là sự gia tăng hàm lượng isoflavone và sự

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

T Ờ ĐẠ C CẦ T

T

C C C C Ả Ẩ

T ẠT ĐẬ À Ẩ Ầ

Ậ T T T

À C T ỰC Ẩ

Cần Thơ, 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

T Ờ ĐẠ C CẦ T

T

C C C C Ả Ẩ

i

LỜI CẢ

Luận án hoàn thành ngoài sự nổ lực của bản thân còn nhờ sự hỗ trợ rất lớn lao từ các đơn vị và cá nhân trong và ngoài Trường Xin trân trọng gửi lời tri ân sâu sắc đến những tấm lòng của quý Thầy, Cô, gia đình, người thân cùng bạn bè!

Đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Bộ môn Sinh lý Sinh hóa – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, Khoa Khoa học

Tự nhiên, Phòng Đào tạo, Khoa Sau Đại học, Phòng Quản lý Khoa học và Phòng Tài vụ Trường Đại học Cần Thơ đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi được thực hiện chương trình Nghiên cứu sinh trong những năm qua

Tôi xin trân trọng và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn chính Gs.Ts Hà Thanh Toàn và Cô hướng dẫn phụ Ts Phan Thị Bích Trâm, trong thời gian qua đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu, chăm bồi kiến thức và hoàn thành luận án Xin cảm ơn sâu sắc đến PGs.Ts Nguyễn Minh Thủy đã hướng dẫn giúp tôi hoàn thành chuyên đề chuyên môn

Đặc biệt, trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình cả về điều kiện vật chất và kinh nghiệm quí báu về kiến thức chuyên môn y dược từ các Thầy, Cô thuộc bộ môn Dược lý, Khoa Dược, Trường Đại học Y–Dược Cần Thơ, đặc biệt là Ths Bs Cao Thị Kim Hoàng, PGs Ts Dương Xuân Chữ và Ths Nguyễn Thị Hạnh trong phần thí

nghiệm in-vivo tại phòng thí nghiệm bộ môn Dược lý

Bên cạnh đó còn có sự giúp đỡ của Ts Nguyễn Phước Đằng, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, đã

hỗ trợ cung cấp nguồn giống đậu nành cũng như thông tin liên quan Xin chân thành cảm ơn Ts Dương Minh Viễn, bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, đã hỗ trợ phương pháp phân tích isoflavone bằng HPLC Đề tài hoàn thành còn nhờ công sức quý báu của Ths Văn Minh Nhựt, Khoa Công nghệ, đã thiết kế tủ nẩy mầm đậu nành điều khiển được nhiều thông số và là thiết bị chính trong phần nghiên cứu

Xin được bày tỏ lòng biết ơn đến PGs.Ts Lý Nguyễn Bình, điều phối dự

án VLIR – NETWORK đã hỗ trợ 2 suất kinh phí dành cho NCS trong 2 năm cho tôi thực hiện phần nghiên cứu của mình

ii

Chân thành cảm ơn tập thể quí Thầy/Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ và động viên tôi hoàn thành luận án này Kết quả của luận án cũng nhờ vào sự đóng góp không nhỏ của Ths Nguyễn Thị Xuân Dung, nguyên cán

bộ Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, các em học viên cao học ngành Công nghệ thực phẩm và Công nghệ sau thu hoạch, các em sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm, Hóa dược, Hóa học và Sinh học, trường Đại học Cần Thơ và các em sinh viên ngành Dược, trường Đại học Y–Dược Cần Thơ

Xin gửi đến gia đình, chồng và các con, anh, chị, bạn bè và những người thân lòng biết ơn và những tình cảm yêu thương nhất về sự giúp đỡ, động viên, chia sẻ để tôi có thêm nghị lực hoàn thành luận án

Cuối cùng, xin gửi lòng biết ơn sâu sắc và sự kính yêu vô bờ bến đến Ba,

Mẹ tôi, người đã cho tôi hình hài, trái tim và khối óc Người đã nuôi dưỡng và giáo dục tôi bằng tất cả lòng yêu thương cho tôi có được cuộc sống ngày hôm nay và luôn là điểm tựa tinh thần cho tôi phấn đấu để vượt qua mọi thử thách!

Trân trọng, Dương Thị Phượng Liên

iii

TÓM TẮT

Luận án nghiên cứu chế biến sản phẩm sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng

và tàu hũ lụa với giá trị dinh dưỡng và chức năng được cải thiện do sử dụng đậu nành nẩy mầm Điều kiện trích ly polyphenol trong đậu nành tối ưu được thiết lập để xác định hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) và hoạt tính chống oxy hóa thông qua khả năng loại gốc tự do 1,1–diphenyl–2–picrylhydrazyl (DPPH) của các giống đậu nành ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) Với điều kiện trích ly trong dung môi acetone 69%, tỷ lệ dung môi và đậu nành 8:1, quá trình được lặp lại 3 lần ở nhiệt độ 42oC trong thời gian 184 phút, giống đậu nành MTĐ 760 thể hiện hoạt tính chống oxy hóa cao nhất và được chọn làm nguyên liệu cho nghiên cứu

Các thông số của quá trình nẩy mầm đậu nành như nhiệt độ, điều kiện ánh sáng và nồng độ acid gibberellic (GA3) trong nước ngâm được khảo sát Giá trị TPC, flavonoid tổng số (TFC), vitamin C và α-tocopherol cũng như IC50 của đậu nành đạt tối ưu khi quá trình nẩy mầm được thực hiện ở 25oC, trong điều kiện tối và ngâm đậu nành trong dung dịch GA3 có nồng độ 1 mg/L Quá trình nẩy mầm làm tăng hàm lượng protein và hoạt tính chống oxy hoá của đậu nành do sự gia tăng TPC, TFC, vitamin C, α-tocopherol, đặt biệt là sự gia tăng hàm lượng isoflavone và sự biến đổi từ dạng glucoside thành aglycone dưới tác dụng của enzyme β–glucosidase được hoạt hóa trong quá trình nẩy mầm Bên cạnh đó, nẩy mầm làm giảm hàm lượng lipid, chất ức chế trypsin và acid phytic cùng với sự thủy phân các oligosaccharide do tác dụng của α–galactosidase được hoạt hóa trong quá trình nẩy mầm Các biến đổi này cải thiện đáng kể giá trị dinh dưỡng và chức năng của hạt đậu nành

Thời gian nẩy mầm ảnh hưởng rất lớn đến giá trị dinh dưỡng, chức năng

và chất lượng cảm quan của sản phẩm chế biến từ đậu nành nẩy mầm Thời gian nẩy mầm 42 giờ được kết luận là thích hợp nhất để chế biến sữa đậu nành

và đậu hũ lụa Để hiệu suất thu hồi chất khô và các hợp chất chống oxy hoá từ đậu nành cao, nhiệt độ nước nghiền đậu được khảo sát và 70oC được kết luận

là nhiệt độ tối ưu Chế độ tiệt trùng sữa đậu nành đóng chai được nghiên cứu nhằm đảm bảo duy trì chất lượng và an toàn thực phẩm Tiệt trùng ở 121oC trong 3 phút là chế độ hiệu quả nhất cho sản phẩm

Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) được sử dụng để xác định điều kiện tối ưu của nồng độ chất tạo gel glucono delta lacton, GDL (2,8–3,2g/L), nhiệt

độ tạo gel (85–95o

C) và thời gian tạo gel (40–50 phút) trong giai đoạn tạo gel tàu hũ lụa TPC, vitamin C, hoạt tính chống oxy hoá, độ cứng gel và điểm cảm

iv

quan sản phẩm được sử dụng làm biến số Sự tạo gel đậu hũ lụa với nồng độ GDL là 3 g/L ở nhiệt độ 90oC trong 44 phút cho chất lượng sản phẩm tốt nhất Hiệu quả bảo vệ gan của sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng và đậu hũ lụa

từ đậu nành và đậu nành nẩy mầm đối với độc tính do CCl4 gây ra viêm gan mạn trên chuột được nghiên cứu Hiệu quả bảo vệ gan được đánh giá bởi tỷ lệ trọng lượng gan và trọng lượng cơ thể (L/B), nồng độ alanine aminotransferase (ALT) và cholesterol tổng số (TC) trong huyết thanh, malondialhydyde (MDA), protein carbonyl (PC) và vitamin C trong gan cũng như phân tích bệnh học mô gan Sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng và đậu hũ lụa được chế biến từ đậu nành nẩy mầm thể hiện khả năng bảo vệ gan cao hơn

so với các sản phẩm tương ứng từ đậu nành chưa qua nẩy mầm

Từ khóa: Chống oxy hóa, đậu nành, nẩy mầm, sữa đậu nành, tàu hũ lụa

v

ABSTRACT

The objectives of this study were to develop the processing procedure for sterilized bottled soymilk and silken tofu with improved nutritional and functional quality from germinated soybean seeds The optimum conditions for extraction phenolic compounds in soybeans were found to specify total phenolic content (TPC), and antioxidant activities assayed by 1,1–diphenyl–2–picrylhydrazyl (DPPH) radical-scavenging activity of various soybean varieties in Mekong Delta By extraction with acetone concentration 69%, the ratio of solvent and soybean 8:1 (v/w), extraction for three cycles at the temperature 42°C during 184 minutes, MTD 760 expressed as the most active antioxidant soybean variety and was selected as the research material

The parameters of soybean germination process that effect on antioxidant capacity of seed such as temperature, light conditions and gibberellic acid concentration in soaking solution was investigated The TPC, total flavonoid content (TFC), vitamin C and α-tocopherol contents as well as IC50 value of germinated soybean reached the optimum values when the germination was carried out at 25oC, in dark condition and using gibberellic acid 1mg/L solution for soaking soybean Germination process increased in protein and antioxidant activity of soybean due to the increase in TPC, TFC, vitamin C, α–tocopherol, especially, the increase in isoflavone content and the conversion isoflavone glucosides into aglycones under the action of the β–glucosidase which was activated during germination Beside, this process decreased lipid content, oligosaccharides, trypsin inhibitor and phytic acid as well as the hydrolysis of the oligosaccharides by the action of α–galactosidase that was activated during germination All these changes resulted in improving nutritional and functional quality of soybean seeds

Germination time affect to nutritional and functional quality as well as the sensory quality of the product Germination for 42 hours was confirmed as optimum time for processing soymilk and silken tofu To achieve high recovery efficiency of the solid and antioxidant compounds from soybean, the temperature of extraction water was investigated and verified the optimum value at 70oC The sterilization regime of bottled soymilk was studied to maintain quality and ensure food safety, and the best one was confirmed at

121oC for 3 minutes

Response surface methodology (RSM) was used for optimization of multifactor, such as concentration of glucono delta lacton, GDL (2.8–3.2 g/L), gelling temperature (85–95oC) and gelling time (40–50 minutes) for gelling

vi

stage of silken tofu The yields of TPC, vitamin C, antioxidant activity, texture and sensory scores of the product was used as quality indicators The best product quality were of obtained when concentration of GDL was 3 g/L, gelling at 90oC for 44 minutes

The hepatoprotective activities of sterilized bottled soymilk and silken tofu made from germinated and non germinated soybeans against CCl4induced chronic hepatitis in mice was investigated The hepatoprotection was assessed by the ratio of liver weight to body weight (L/B), the levels of serum alanine aminotransferase (ALT), total cholesterols (TC), the hepatic malondialdehyde (MDA), protein carbonyl (PC) and vitamin C levels as well

as the histopathological analysis of liver tissue Sterilized bottled soymilk and silken tofu made from germinated soybean expressed higher hepatoprotective activity as compared to corresponding products from non germinated soybeans

Key-words: antioxidant, germination, silken tofu, soybeans, soymilk

vii

LỜ C ĐO

Tôi cam đoan luận án này được hoàn thành là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án chưa từng được công

bố trong bất kỳ luận án cùng cấp nào trước đây

Cần Thơ, ngày 12 tháng 7 năm 2017 Người hướng dẫn Người thực hiện

viii

ỤC ỤC

Nội dung

Lời cảm ơn

Tóm tắt

Abstract

Lời cam đoan

Mục lục

Danh sách Bảng

Danh sách Hình

Danh mục các chữ viết tắt

Chương 1: iới thiệu

1.1 Đặt vấn đề

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu tổng quát

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

1.3 Phạm vi nghiên cứu

1.4 Nội dung nghiên cứu

1.5 Ý nghĩa của luận án

1.6 Điểm mới của luận án

Chương 2: Tổng quan tài liệu

2.1 Giới thiệu về đậu nành

2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử đậu nành

2.1.2 Tình hình sản xuất và sử dụng đậu nành

2.1.3 Hình thái và cấu tạo của đậu nành

2.1.4 Thành phần hóa học của đậu nành

2.1.5 Các sản phẩm thực phẩm truyền thống từ đậu nành

2.2 Sự nẩy mầm của hạt

2.2.1 Khái niệm

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự nẩy mầm

2.2.3 Biến đổi trong quá trình nẩy mầm

2.3 Sự oxy hóa và chống oxy hóa

2.3.1 Gốc tự do và sự oxy hóa

2.3.2 Chất chống oxy hóa

2.3.3 Trích ly chất chống oxy hóa polyphenol từ nguyên liệu thực vật

2.3.4 Vai trò bảo vệ gan của polyphenol

Trang

i iii

v vii viii

xi xiii xvi

1

1

2

2

2

2

3

3

3

5

5

5

5

7

8

13

18

18

18

21

23

23

26

28

30

ix

2.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.4.1 Nghiên cứu ngoài nước

2.4.2 Nghiên cứu trong nước

Chương 3: hương pháp nghiên cứu

3.1 Phương tiện nghiên cứu

3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

3.1.2 Nguyên liệu

3.1.3 Thiết bị, dụng cụ

3.1.4 Hóa chất

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp thí nghiệm

3.2.2 Phương pháp phân tích

3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm

3.3.1 Khảo sát khả năng chống oxy hóa trong các giống đậu nành phổ biến 3.3.2 Xác lập các thông số thích hợp cho qui trình sản xuất đậu nành nẩy mầm có hoạt tính chống oxy hóa cao

3.3.3 Chế biến sản phẩm sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng có hoạt tính chống oxy hóa cao từ đậu nành nẩy mầm

3.3.4 Chế biến sản phẩm tàu hũ lụa có hoạt tính chống oxy hóa cao từ đậu nành nẩy mầm

3.3.5 Thử nghiệm invivo đối với sản phẩm sữa đậu nành và tàu hũ từ đậu nành nẩy mầm về khả năng bảo vệ gan

Chương 4: Kết quả và thảo luận

4.1 Khảo sát khả năng chống oxy hóa của các giống đậu nành phổ biến

4.1.1 Ảnh hưởng của loại dung môi đến TPC, TFC và hoạt tính chống oxy hóa từ chiết xuất đậu nành

4.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ acetone đến TPC, TFC và hoạt tính chống oxy hóa từ chiết xuất đậu nành

4.1.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ ĐN/DM cùng với số lần trích đến TPC và TFC từ chiết xuất đậu nành

4.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến TPC, TFC và hoạt tính chống oxy hóa từ chiết xuất đậu nành

4.1.5 Tối ưu hóa quá trình trích ly polyphenol trong dịch chiết đậu nành

4.1.6 Xác định thành phần hóa học và hợp chất chống oxy hóa từ một số giống đậu nành phổ biến

32 32 39 41 41 41 41 41 42 42 42 43 44

45 47

50

52

54 57 57

57

57

58

60 61

64

x

4.2 Xác lập các thông số thích hợp cho quá trình nẩy mầm đậu nành có

hoạt tính chống oxy hóa cao

4.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chống oxy hóa trong hạt đậu nành theo thời gian nẩy mầm

4.2.2 Ảnh hưởng của ánh sáng đến khả năng chống oxy hóa trong hạt đậu nành theo thời gian nẩy mầm

4.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ GA3 trong nước ngâm đến hiệu suất nẩy mầm và khả năng chống oxy hóa trong hạt đậu nành theo thời gian nẩy mầm

4.2.4 Biến đổi hóa lý trong quá trình nẩy mầm hạt đậu nành

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng từ đậu nành nẩy mầm

4.3.1 Ảnh hưởng của thời gian nẩy mầm đến chất lượng sữa đậu nành

4.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước nghiền đậu đến khả năng chống oxy hóa và chất lượng cảm quan sản phẩm sữa đậu nành

4.3.3 Ảnh hưởng của quá trình tiệt trùng đến chất lượng sản phẩm sữa đậu nành nẩy mầm

4.3.4 Chất lượng sản phẩm sữa đậu nành nẩy mầm

4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm tàu hũ lụa từ đậu nành nẩy mầm

4.4.1 Ảnh hưởng của thời gian nẩy mầm đến chất lượng sản phẩm tàu hũ lụa

4.4.2 Tối ưu hóa quá trình tạo gel cho sản phẩm tàu hũ lụa

4.4.3 Chất lượng sản phẩm tàu hũ lụa từ đậu nành nẩy mầm

4.5 Thử nghiệm invivo đối với sản phẩm sữa đậu nành và tàu hũ từ đậu nành nẩy mầm về khả năng chống oxy hóa trong bảo vệ gan

Chương 5: Kết luận và đề xuất

5.1 Kết luận

5.2 Đề xuất

Tài iệu th hả

Phụ lục : Các phương pháp phân tích

Phụ lục B: Một số hình ảnh thí nghiệm và sản phẩm

Phụ lục C: Hiệu suất thu hồi và ước tính chi phí sản phẩm

Phụ lục D: Kết quả thống kê

67

67

69

72

78

92

92

97

102

103

105

105

110

118

119

130

130

131

132

165

179

180

181

xi

C Ả

Tên bảng

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của đậu nành

Bảng 2.2: Thành phần acid béo trong đậu nành

Bảng 2.3: Thành phần carbohydrate trong hạt đậu nành

Bảng 2.4: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành

Bảng 3.1: Phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng

Bảng 4.1: Ảnh hưởng của loại dung môi đến TPC, TFC và khả năng loại bỏ gốc tự do của đậu nành

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ acetone đến khả năng trích TPC, TFC và khả năng loại bỏ gốc tự do của đậu nành

Bảng 4.3: Giá trị nghiệm thức của TPC và IC50 theo thiết kế thí nghiệm

Bảng 4.4: Thông số và giá trị tối ưu của quá trình trích ly

Bảng 4.5: Thành phần hóa học của các giống đậu nành phổ biến

Bảng 4.6: Đặc tính chống oxy hóa của các giống đậu nành phổ biến

Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nồng độ GA3 đến các chất chống oxy hóa trong hạt đậu nành sau ngâm

Bảng 4.8: Biến đổi protein và lipid trong quá trình nẩy mầm đậu nành

Bảng 4.9: Biến đổi oligosaccharide, đường khử và α–galactosidase trong quá trình nẩy mầm đậu nành

Bảng 4.10: Biến đổi acid phytic và TI trong quá trình nẩy mầm đậu nành

Bảng 4.11: Biến đổi isoflavone và hoạt tính β–glucosidase trong quá trình ngâm và nẩy mầm đậu nành

Bảng 4.12: Biến đổi hợp chất chống oxy hóa trong quá trình ngâm và nẩy mầm đậu nành

Bảng 4.13: Thành phần dịch sữa đậu nành sau trích ly

Bảng 4.14: Isoflavone trong sữa đậu nành nẩy mầm đóng chai tiệt trùng

Bảng 4.15: Các hợp chất chống oxy hóa và khả năng chống oxy hóa trong sản phẩm sữa đậu nành nẩy mầm đóng chai tiệt trùng

Bảng 4.16: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước nghiền đến chất khô tổng số và hàm lượng protein trong dịch sữa đậu nành nẩy mầm sau trích ly

Trang

8

9

10

10

43

57

58

62

64

65

66

74

80

83

85

89

90

92

94

95

97

xii

Bảng 4.17: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước nghiền đến thành phần

isoflavone trong sản phẩm sữa đậu nành nẩy mầm đóng chai

tiệt trùng Bảng 4.18: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước nghiền đến hàm lượng các

chất chống oxy hóa và khả năng chống oxy hóa của sản

phẩm sữa đậu nành nẩy mầm đóng chai tiệt trùng Bảng 4.19: Giá trị tiệt trùng F của sản phẩm sữa đậu nành nẩy mầm Bảng 4.20: Kết quả xác định thành phần dinh dưỡng, khả năng chống

oxy hóa và vi sinh vật trong sản phẩm sữa đậu nành nẩy

mầm đóng chai tiệt trùng Bảng 4.21: Hiệu suất thu hồi, thành phần hóa học và độ cứng gel sản

phẩm tàu hũ lụa theo thời gian nẩy mầm đậu nành Bảng 4.22: Ảnh hưởng của thời gian nẩy mầm đến thành phần

isoflavone trong sản phẩm tàu hũ lụa Bảng 4.23: Ảnh hưởng của thời gian nẩy mầm đến các hợp chất chống

oxy hóa trong sản phẩm tàu hũ lụa Bảng 4.24: Phương trình hồi qui các biến theo ba nhân tố khảo sát trong

giai đoạn tạo gel tàu hũ lụa Bảng 4.25: Thông số tối ưu hóa giai đoạn tạo gel tàu hũ lụa Bảng 4.26: Chất lượng sản phẩm tàu hũ lụa từ đậu nành nẩy mầm Bảng 4.27: Khả năng chống oxy hóa của các sản phẩm sữa đậu nành và

tàu hũ Bảng 4.28: Giá trị L/B và chỉ số sinh hóa máu của các nhóm chuột thí

nghiệm Bảng 4.29: Sản phẩm oxy hóa MDA, PC và hàm lượng vitamin C trong

gan các nhóm chuột thí nghiệm Bảng 4.30: Kết quả quan sát vi thể gan và chấm điểm theo thang điểm HAI

xiii

C

Tên hình Trang Hình 2.1: Biểu đồ thể hiện diện tích gieo trồng và sản lượng đậu nành của Việt Nam

Hình 2.2: Cấu tạo của hạt đậu nành

Hình 2.3: Cấu trúc cơ bản của isoflavone

Hình 2.4: Cấu trúc hóa học của 12 isoflavone trong đậu nành

Hình 2.5: Sơ đồ tổng quát chế biến các sản phẩm thực phẩm từ đậu nành

Hình 2.6: Cơ chế tạo gel tàu hũ bằng GDL

Hình 2.7: Công thức cấu tạo của acid gibberellic (GA3)

Hình 2.8: Sự hình thành và chuyển đổi lẫn nhau của các ROS

Hình 2.9: Phản ứng oxy hóa lipid

Hình 2.10: Vị trí liên kết với kim loại của flavonoid

Hình 2.11: Stress oxy hóa và sự tổn thương gan

Hình 2.12: Vai trò ngăn tổn thương mô và tế bào của polyphenol dưới tác dụng của gốc tự do

Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm và nội dung nghiên cứu

Hình 3.2: Qui trình tổng quát chế biến sữa đậu nành

Hình 3.2: Qui trình tổng quát chế biến tàu hũ lụa

Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm in-vivo trong hỗ trợ điều trị tổn thương viêm gan mạn trên chuột

Hình 4.1: Ảnh hưởng tỷ lệ ĐN/DM và số lần trích ly đến TPC và TFC

Hình 4.2: Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian trích ly đến TPC và TFC

Hình 4.3: Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian trích ly đến khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH

Hình 4.4: Tương quan giữa TPC và IC50 trong quá trình trích ly đậu nành

Hình 4.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến TPC trong thời gian nẩy mầm

Hình 4.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến TFC trong thời gian nẩy mầm

Hình 4.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến vitamin C trong thời gian nẩy mầm

Hình 4.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến α–tocopherol trong thời gian nẩy mầm

Hình 4.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến giá trị IC50 trong thời gian nẩy mầm

Hình 4.10: Ảnh hưởng của ánh sáng đến TPC trong thời gian nẩy mầm

Hình 4.11: Ảnh hưởng của ánh sáng đến TFC trong thời gian nẩy mầm

6

7

12

12

13

17

21

24

25

28

31

32

44

50

53

55

59

60

61

63

68

68

68

69

69

71

71

xiv

Hình 4.12: Ảnh hưởng của ánh sáng đến vitamin C trong thời gian nẩy

mầm

Hình 4.13: Ảnh hưởng của ánh sáng đến α–tocopherol trong thời gian nẩy mầm

Hình 4.14: Ảnh hưởng của ánh sáng đến giá trị IC50 trong thời gian nẩy mầm

Hình 4.15: Ảnh hưởng của GA3 đến hiệu suất nẩy mầm đậu nành

Hình 4.16: Ảnh hưởng của GA3 trong nước ngâm đến TPC trong quá trình nẩy mầm đậu nành

Hình 4.17: Ảnh hưởng của GA3 trong nước ngâm đến TFC trong quá trình nẩy mầm đậu nành

Hình 4.18: Ảnh hưởng của GA3 trong nước ngâm đến vitamin C trong quá trình nẩy mầm đậu nành

Hình 4.19: Ảnh hưởng của GA3 trong nước ngâm đến hàm lượng α– tocopherol trong quá trình nẩy mầm đậu nành

Hình 4.20: Ảnh hưởng của GA3 trong nước ngâm đến giá trị IC50 trong quá trình nẩy mầm đậu nành

Hình 4.21: Hiệu suất nẩy mầm, hiệu suất thu hồi chất khô và chiều dài mầm đậu nành theo thời gian nẩy mầm

Hình 4.22: Thay đổi chiều dài mầm đậu nành theo thời gian nẩy mầm

Hình 4.23: Phổ điện di protein đậu nành theo thời gian nẩy mầm

Hình 4.24: Sắc kí đồ oligosaccharide chuẩn (A) và đậu nành nẩy mầm (B)

Hình 4.25: Sắc ký đồ 6 chất chuẩn isoflavone (A) và hạt đậu nành (B)

Hình 4.26: Kết quả phân tích thành phần chính sản phẩm sữa đậu nành với thời gian nẩy mầm khác nhau

Hình 4.27: Đặc tính cảm quan của sữa đậu nành theo nhiệt độ nước nghiền đậu

Hình 4.28: Kết quả điều tra sở thích người tiêu dùng cho sản phẩm sữa đậu nành nẩy mầm đóng chai tiệt trùng

Hình 4.29: Tương quan giữa độ cứng gel với hàm lượng protein và hàm lượng nước trong tàu hũ theo thời gian nẩy mầm đậu nành

Hình 4.30: Đặc tính cảm quan tàu hũ theo thời gian nẩy mầm đậu nành

Hình 4.31: Mô hình hồi qui độ cứng gel theo nồng độ GDL, nhiệt độ và thời gian tạo gel

Hình 4.32: Mô hình hồi qui TPC theo nồng độ GDL, nhiệt độ và thời gian tạo gel

71

72

72

73

76

76

77

77

77

79

79

80

82

88

96

102

105

107

110

114

114

xv

Hình 4.33: Mô hình hồi qui vitamin C theo nồng độ GDL, nhiệt độ và

thời gian tạo gel Hình 4.34: Mô hình hồi qui khả năng loại gốc tự do DPPH theo nồng

độ GDL, nhiệt độ và thời gian tạo gel Hình 4.35: Mô hình hồi qui điểm chất lượng cảm quan theo nồng độ

GDL, nhiệt độ và thời gian tạo gel Hình 4.36: Sở thích người tiêu dùng đối với sản phẩm tàu hũ lụa từ đậu

nành nẩy mầm Hình 4.37: Đại thể gan từ các nhóm chuột thí nghiệm Hình 4.38: Vi thể gan từ các nhóm chuột thí nghiệm

xvi

DANH MỤC CÁC CHỮ VI T TẮT

AOAC: Association of Official Analytical Chemists

ABTS: 2,20-azino-bis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) ANOVA: Analysis Of Variance

ALT: Alanine aminotransferase

AST: Aspartate aminotransferase

ALP: Alkaline phosphatase

ĐN/DM: Đậu nành/Dung môi

FMN: Flavin mono nucleotid

FAD: Flavin Adenine Dinucleotid

FDA: Food and Drug Administration

GA3: Gibberellic acid

GABA: Gamma–aminobutyric acid

GAE: Galic acid equivalents

GDL: Glucono delta lacton

GPx: Glutathione peroxidase

GSH-Px: Glutathione peroxidase

GST: Glutathione S-transferase

HAI: Histologic Activity Index

HAT: Hydrogen atom transfer

HBV: Hepatitis B virus

HDL: High density lipoprotein

HNE: 4–hydroxy nonenal

xvii

HPLC: High performance liquid chromatography

IC50: Inhibitory concentration

LO: Lipoxygenase

LDL: Low density lipoprotein

LSD: Least significant difference

MDA: Malondialdehyde

MPO: Myeloperoxidase

NADH: Nicotinamide adenine dinucleotide (dạng khử)

NADPH: Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (dạng khử) PA: Acid phytic

PC: Protein carbonyl

PCA: Principal component analysis

PDI: Protein dispersibility index

ρNPGal: ρ-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside

p–NPG: p–nitrophenyl–β–D–glucopiranoside

QDA: Quantitative descriptive analysis

QE: Quercetin equivalents

ROS: Reactive oxygen species

SET–PT: Single electron transfer–proton transfer

SGOT: Serum glutamic oxaloacetic transaminase

SGPT: Serum glutamic-pyruvic transaminase

SOD: Superoxide dismutase

SPLET: Sequential proton loss electron transfer

TBA: Acid thiobarbituric

TCA: Acid trichloroacetic

TGF-β: Transforming growth factor–β

TI: Trypsin inhibitor (Chất ức chế trypsin)

TIA: Trypsin inhibitor activity

TPC: Total phenolic content

TFC: Total flavonoid content

TBARS: Thiobarbituric acid reactive substances

VGM: Viêm gan mạn

XO: Xanthine oxidase

của môi trường sống tạo ra (Jan et al., 2001)

Trong cơ thể người, gốc tự do có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và chuỗi hô hấp tế bào, đồng thời nó còn có vai trò trong hệ thống miễn dịch (Dröge, 2002) Khi cơ thể khỏe mạnh, các gốc tự do tham gia vào các quá trình chuyển hóa có lợi cho cơ thể Tuy nhiên, khi số lượng các gốc tự

do tăng cao ngoài sự kiểm soát của cơ thể do các yếu tố tác động từ môi trường, căng thẳng, sử dụng thuốc … chúng sẽ gây nhiều tác hại (Dröge, 2002), hậu quả có thể dẫn đến các chứng bệnh như bệnh tim mạch, tiểu đường, tiêu hóa, xương khớp, hô hấp, rối loạn chuyển hóa, làm tổn thương một số bộ phân chức năng như gan, thận, thần kinh … (Langseth, 1995)

Các chất chống oxy hóa có khả năng ngăn chặn hiệu quả sự hình thành các gốc tự do Do đó, chúng đặc biệt quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể

chống lại các bệnh mãn tính (Liu et al., 2011) Đã có rất nhiều nhà khoa học

nghiên cứu tập trung vào khám phá các hợp chất chống oxy hóa an toàn và hiệu quả Chất chống oxy hóa có nguồn gốc chiết xuất từ thực vật được ưa chuộng do có hoạt tính sinh học và an toàn hơn những chất chống oxy hóa tổng hợp (Mohsen and Ammar, 2009) Chính vì vậy, khuynh hướng của những năm gần đây là khai thác và sử dụng các thực phẩm có chất chống oxy hóa tự nhiên giúp cải thiện sức khỏe phòng ngừa và chữa trị bệnh tật mà không gây

tác dụng phụ khác so với sử dụng thuốc (Chua et al., 2008)

Đậu nành từ lâu được biết là một nguồn nguyên liệu giàu nhóm hợp chất polyphenol có hoạt tính chống oxy hóa, với lượng isoflavone cao có thể giảm nguy cơ mắc một số bệnh do quá trình oxy hóa trong cơ thể gây ra Tuy nhiên,

sự hiện diện tự nhiên của chất kháng dinh dưỡng như các chất ức chế trypsin, acid phytic và oligosaccharide khó tiêu hoá đã hạn chế sự tiêu thụ của các chất

dinh dưỡng trong đậu nành (Jiang et al., 2013) Vì vậy, việc cải tiến phương

pháp chế biến có thể là một cách hiệu quả để cải thiện các thành phần có hoạt tính sinh học, giúp tăng cường sức khoẻ và giảm các hợp chất không mong muốn ban đầu có trong đậu nành, để hỗ trợ phát triển sản phẩm đậu nành

2

Quá trình nẩy mầm là một hoạt động trao đổi chất mạnh mẽ, kết hợp các quá trình như hô hấp, thay đổi cấu trúc ở mức độ tế bào, tổng hợp phân tử và thủy phân, sự chuyển đổi của các protein, lipid và carbohydrate để hỗ trợ việc

thành lập cây con (Jiang et al., 2013) Nẩy mầm được xem là phương thức rẻ

tiền và đơn giản để nâng cao giá trị dinh dưỡng của đậu nành, làm tăng hiệu quả sử dụng chúng Tuy nhiên, ảnh hưởng của quá trình nẩy mầm trên các thành phần hoạt tính sinh học thay đổi rất nhiều với điều kiện nẩy mầm khác

nhau (Jiang et al, 2013) Đặc biệt, sự thay đổi các thành phần này sau khi chế

biến thành các sản phẩm thực phẩm hoàn toàn chưa được biết rõ Do đó, việc

nghiên cứu các biến đổi về thành phần cũng như thử nghiệm in-vivo khả năng

chống oxy hóa của các sản phẩm từ đậu nành nẩy mầm trên cơ thể sống là tiền

đề nâng cao giá trị dinh dưỡng và chức năng cho các sản phẩm truyền thống từ đậu nành, làm tăng giá trị sử dụng cho nguồn nguyên liệu đậu nành dồi dào ở ĐBSCL Đồng thời, các sản phẩm tạo ra giúp cải thiện tình trạng sức khỏe và bảo vệ người tiêu dùng tránh một số bệnh do tác hại từ môi trường sống

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu tổng quát

Tuyển chọn giống đậu nành được trồng phổ biến ở ĐBSCL có hoạt tính chống oxy hóa cao cùng với điều kiện nẩy mầm tối ưu để sử dụng trong chế biến một số sản phẩm thực phẩm truyền thống có giá trị dinh dưỡng cao và

tính chất chức năng được cải thiện hiệu quả thông qua thử nghiệm in–vivo

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

Xây dựng qui trình trích ly polyphenol và khảo sát khả năng chống oxy hóa trong hạt đậu nành nhằm tuyển chọn giống đậu nành tốt nhất làm nguyên liệu chế biến sữa đậu nành và tàu hũ lụa

Xác định điều kiện nẩy mầm đậu nành tối ưu cho hoạt tính chống oxy hóa cao

Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố liên quan đến khả năng chống oxy hóa trong qui trình chế biến sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng và tàu hũ lụa từ đậu nành nẩy mầm

Thử nghiệm khả năng hỗ trợ điều trị tổn thương viêm gan mạn trên chuột của sữa đậu nành và tàu hũ lụa từ đậu nành nẩy mầm

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung xác định giống đậu nành có khả năng chống oxy hóa và hàm lượng protein cao từ các giống đậu nành được trồng phổ biến ở

3

ĐBSCL Xác định các thông số của quá trình nẩy mầm để đậu nành có hàm lượng các hợp chất chống oxy hóa cao sử dụng cho chế biến sản phẩm sữa đậu nành và tàu hũ lụa Đồng thời, một số công đoạn trên qui trình chế biến sữa đậu nành và tàu hũ lụa cũng được nghiên cứu nhằm đảm bảo duy trì hoạt tính chống oxy hóa cao cho sản phẩm Sản phẩm sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng

và tàu hũ lụa từ đậu nành nẩy mầm có khả năng chống oxy hóa và giá trị dinh dưỡng cũng như chất lượng cảm quan tốt được chứng minh có hiệu quả cao trong điều trị tổn thương do viêm gan mạn tính trên chuột

1.4 Nội dung nghiên cứu

Xác định thông số tối ưu cho quá trình trích ly polyphenol cùng với khả năng chống oxy hóa trong đậu nành, bao gồm loại và nồng độ dung môi; tỷ lệ dung môi và nguyên liệu cùng với số chu kỳ trích ly; nhiệt độ và thời gian trích ly Tuyển chọn giống đậu nành có thành phần dinh dưỡng và hoạt tính chống oxy hóa cao từ các giống đậu nành phổ biến hiện nay tại ĐBSCL

Xác định điều kiện tối ưu của quá trình nẩy mầm đậu nành, bao gồm nhiệt

độ, loại ánh sáng và nồng độ GA3 sử dụng trong nước ngâm, để hạt có hoạt tính chống oxy hóa cao

Xác định các thông số thích hợp tại các công đoạn xử lý có liên quan đến hoạt tính chống oxy hóa của sản phẩm trên qui trình chế biến sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng và tàu hũ lụa từ đậu nành nẩy mầm

Thử nghiệm in–vivo khả năng bảo vệ gan của sữa đậu nành và tàu hũ lụa

từ đậu nành nẩy mầm dưới tác động gây tổn thương viêm gan mạn trên chuột bằng CCl4

1 5 Ý nghĩ của luận án

Kết quả nghiên cứu công bố từ luận án cung cấp thông tin về khả năng chống oxy hóa của các giống đậu nành phổ biến hiện nay ở ĐBSCL, điều kiện nẩy mầm hạt thích hợp nhất cho đậu nành có hoạt tính chống oxy hóa cao Kết quả từ luận án cho thấy tính khả thi trong việc sử dụng đậu nành nẩy mầm để chế biến các sản phẩm thực phẩm nhằm nâng cao giá trị chức năng

cho sản phẩm thông qua các khảo sát in-vivo trên cơ thể chuột

1 6 Điểm mới của luận án

Hoạt tính chống oxy hóa của các giống đậu nành phổ biến ở ĐBSCL được đánh giá đầy đủ dựa trên qui trình trích ly polyphenol tối ưu được xác lập

4

Khả năng chống oxy hóa của các giống đậu nành cùng với quá trình nẩy mầm được chọn làm tiêu chí để thử nghiệm chế biến sản phẩm thực phẩm từ đậu nành nẩy mầm

Các thông số tối thích cho quá trình nẩy mầm đậu nành thu được khả năng chống oxy hóa cao, đồng thời các toàn bộ biến đổi về thành phần dinh dưỡng, kháng dinh dưỡng, hoạt tính enzyme và khả năng chống oxy hóa trong quá trình nẩy mầm đậu nành đã được xác định

Sản phẩm sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng và tàu hũ lụa từ đậu nành

nẩy mầm được nghiên cứu chế biến và thử nghiệm in-vivo chứng minh có hiệu

quả cao trong việc bảo vệ gan đối với tổn thương viêm gan mạn do CCl4 gây

ra trên chuột

Thái Lan và Việt Nam (Hartman et al., 2011) Ở châu Âu, đậu nành được

trồng ở Đức, Liên Xô cũ, Anh, Algeria và New Zealand Đậu nành phát triển như một loại cây trồng lấy hạt có dầu, phổ biến trên thị trường của hơn 35 quốc gia (Smith and Huyser, 1987)

Một số tài liệu cho rằng cây đậu nành được đưa vào trồng ở nước ta từ

thời vua Hùng (Ngô Thế Dân và ctv., 1999) Mặc dù được trồng rất sớm

nhưng chỉ trong vài chục năm gần đây đậu nành mới được quan tâm, phát triển

và ngày nay đậu nành được xem là loại cây trồng có giá trị dinh dưỡng cao

2.1.2 Tình hình sản xuất và sử dụng đậu nành

2.1.2.1 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới

Sản xuất đậu nành trên thế giới tăng 4,6% hàng năm trong giai đoạn 1961–2007 và đạt được sản lượng trung bình 217,6 triệu tấn/năm trong khoảng 2005–2007 (Masuda and Goldsmith, 2009) Theo SOPA (2018), năm 2014–

2015, sản lượng đậu nành trên thế giới 320,0 triệu tấn và đạt 351,3 triệu tấn trong năm 2016–2017 Các nhà sản xuất đậu nành chủ yếu là Mỹ (116,9 triệu tấn, chiếm 33,3%), Brazil (114,1 triệu tấn, chiếm 32,5%), Argentina (57,8 triệu tấn, chiếm 16,5%) và Trung Quốc (12,9 triệu tấn, chiềm 3,7%)

Châu Á có bề dầy lịch sử trong việc trồng và sản xuất đậu nành Ngoài Trung Quốc có diện tích gieo trồng lớn nhất thì một số nước như Nhật Bản, Hàn Quốc, Indonesia, Thái Lan, Việt Nam và một số nước khác đều xem đậu nành là một loại cây trồng có tầm quan trọng trong ngành nông nghiệp

2.1.2.2 Tình hình sản xuất đậu nành ở Việt Nam

Ở Việt Nam việc trồng đậu nành khá phát triển ở nhiều vùng trong cả nước Theo Tổng Cục Thống Kê, cả nước Việt Nam có khoảng 100 nghìn hecta (ha) trồng đậu nành, sản lượng đạt 147 nghìn tấn trong năm 2015–2016 Diện tích gieo trồng và sản lượng đậu nành được thể hiện ở Hình 2.1

6

Hiện nay, đậu nành được trồng tại 25 trong số 63 tỉnh thành của cả nước, với khoảng 65% diện tích ở các tỉnh phía Bắc và 35% ở phía Nam Các tỉnh có diện tích lớn như Hà Giang (22,5 nghìn ha); Hà Nội (11,9 nghìn ha); Thái Bình (6,8 nghìn ha), Đăk Nông (8,1 nghìn ha); Đăk Lăk (7,4 nghìn ha), Đồng Nai (0,6 nghìn ha), Đồng Tháp (1,7 nghìn ha) và An Giang (0,3 nghìn ha) (Nguyễn Văn Chương, 2014)

Diện tích đậu nành tại ĐBSCL tập trung chủ yếu ở Đồng Tháp và An Giang Cần Thơ, Vĩnh Long, Hậu Giang sản xuất đậu nành không đáng kể Theo thống kê sơ bộ năm 2012, toàn vùng ĐBSCL có 2,7 nghìn ha trồng đậu nành, năng suất 2,07 tấn/ha, sản lượng 5,5 nghìn tấn Nhìn chung, trên phạm

vi cả nước, trong những năm gần đây diện tích đậu nành có gia tăng chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc, tuy nhiên, một số vùng sinh thái khác (Tây Nguyên, Đông Nam bộ, ĐBSCL) diện tích đậu nành giảm dẫn đến sự giảm sút sản lượng đậu nành trong cả nước (Nguyễn Văn Chương, 2014)

Hình 2.1: Biểu đồ thể hiện diện tích gieo trồng và sản lượng đậu nành của Việt Nam

(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2017)

2.2.2.3 Sử dụng đậu nành

Ngày nay, hầu hết đậu nành trên thế giới được chế biến hoặc nghiền thành thức ăn bột đậu nành và dầu (Ali, 2010) Người ta ước tính khoảng 2% sản lượng đậu nành được tiêu thụ trực tiếp dưới dạng thực phẩm cho con người (Goldsmith, 2008) Thành phần chính trong hạt đậu nành là lipid và protein, khoảng 95% lipid đậu nành được tiêu thụ dưới dạng dầu ăn, phần còn

7

lại được sử dụng cho các sản phẩm công nghiệp như mỹ phẩm và các sản phẩm để tẩy sơn và nhựa (Liu, 2008) Do hàm lượng protein cao, khoảng 98% bột đậu nành được sử dụng làm thức ăn trong chăn nuôi và thủy sản Phần nhỏ

được làm bột đậu nành và protein cho con người (Konovsky et al., 1994)

Đậu nành là loại cây trồng duy nhất cung cấp protein chất lượng ngang bằng với các nguồn động vật Vì lý do này, đậu nành từ lâu đã được tiêu thụ ở châu Á như là một nguồn protein chính trong thực phẩm truyền thống như tàu

hũ, sữa đậu nành, tempeh, natto, giá, đậu nành rau, và nhiều sản phẩm khác Trong những năm gần đây, tiến bộ trong công nghệ thực phẩm đã có thể sử dụng đậu nành theo những cách mới, tạo ra các loại thực phẩm quen thuộc với người tiêu dùng nhưng cho mục đích dinh dưỡng

2.1.3 Hình thái và cấu tạo củ đậu nành

Hạt đậu nành có vỏ bọc hình lưỡi liềm, chiều dài khoảng 3–7 cm, gồm 1 hoặc 2 hạt có khối lượng 1000 hạt khoảng 115–280 g Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau như hình cầu, dẹt, dài và hầu hết có hình ô van, tùy thuộc vào giống hạt Hạt chưa chín có màu xanh và khi chín có màu vàng sáng

Hình 2.2: Cấu tạo của hạt đậu nành

(Nguồn: Takuji et al., 2017)

Hạt đậu nành bao gồm một vỏ hạt bao phủ bên ngoài, hai mảnh lá mầm

và một phôi (Hình 2.2) Phôi nằm dưới vỏ hạt ở một đầu của rốn hạt, từ đây bắt đầu sự nẩy mầm và một cây mới phát triển (Liu, 1997) Thông thường, lá mầm chiếm 95%, vỏ hạt chiếm khoảng 3% và phôi chiếm 2% toàn hạt đậu

nành (Berhow et al., 2006; Liu, 1997)

Trục gốc dưới

lá ầ

Vỏ hạt ống noãn

ốn hạt với khe trung tâm

8

• Vỏ hạt: có chức năng bảo vệ phôi không bị nhiễm nấm và vi khuẩn

• Phôi: có chức năng dự trữ thức ăn Ngoài ra, phôi có ba bộ phận khác:

rễ mầm, trục dưới lá mầm và trục trên lá mầm

• Lá mầm: chứa lượng protein và lipid cao nhất trong toàn hạt

2.1.4 Thành phần hóa học củ đậu nành

Hạt đậu nành chủ yếu là protein, lipid, carbohydrate, chất khoáng, ngoài

ra còn một số thành phần thứ cấp khác như vitamin, chất màu, enzyme… và hàm lượng phụ thuộc nhiều vào yếu tố môi trường Trong số các hạt họ đậu, hạt đậu nành chứa protein nhiều nhất và thành phần acid amin tốt nhất Thành phần hóa học của hạt đậu nành được thể hiện ở Bảng 2.1

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của đậu nành

(Nguồn: ( El-Shemy, 2011)

2.1.4.1 Protein

Đậu nành chứa khoảng 32,5–43,6% protein, trong đó 90% dưới hai dạng globulin dự trữ là 7S -conglycinin và 11S glycinin (Liu, 1997) Những protein này chứa tất cả các acid amin thiết yếu cho con người

-conglycinin được biết là một protein có 3 tiểu đơn vị (α', α, và β) có khối lượng phân tử khoảng 180 kDa, các tiểu đơn vị có khối lượng phân tử lần lượt là 57,5; 57 và 42 kDa (Thanh and Shibasaki, 1976) Tất cả các tiểu đơn vị của -conglycinin là glycoprotein và chứa 4–5% carbohydrate Do đó globulin 7S được coi là dạng glycoside (Pernollet and Mossé, 1983)

Glycinin là dạng tinh khiết của globulin 11S Đây là phần lớn nhất trong tổng số protein hạt đậu nành (25–35%) và chiếm trên 40% tổng số globulin hạt (Murphy and Resurreccion, 1984) Ngược lại với -conglycinin, chỉ một phần nhỏ glycinin được glycoside hóa (Lei and Reeck, 1987) Mô hình được chấp nhận rộng rãi của glycinin là một protein gồm 6 tiểu đơn vị với khối lượng phân tử 360 kDa Các tiểu đơn vị của nó có cấu trúc tổng quát (A–S–S–B), với

A đại diện cho một polypeptid acid 34–44 kDa; B là một polypeptid kiềm khoảng 20 kDa; và S–S là liên kết disulfide duy nhất liên kết hai polypeptid

9

Do sự khác nhau về thành phần và cấu trúc, hai globulin đậu nành chủ yếu, β–conglycinin (7S) và glycinin (11S), có sự khác biệt về các tính chất chức năng Nhìn chung, protein 11S có khả năng tạo gel tốt hơn globulin 7S Mặt khác, protein 7S có khả năng tạo nhũ tương và độ ổn định nhũ tương tốt hơn globulin 11S Cả hai loại protein 11S và 7S tạo gel khi bị gia nhiệt và / hoặc có chất tạo gel Tuy nhiên, nhiệt độ biến tính của protein 7S thấp hơn (khoảng 71oC) so với protein 11S (khoảng 92oC) (Liu et al., 2004)

và hàm lượng lipid phụ thuộc giống đậu, môi trường dinh dưỡng, phương pháp thu hoạch, xử lý và bảo quản đậu nành và đặc biệt là phương cách chế biến hạt để thu dầu tinh luyện (Markley, 1944)

Bảng 2.2: Thành phần acid béo trong đậu nành

(Nguồn: ( El-Shemy, 2011)

Trong thành phần lipid của đậu nành hàm lượng acid béo khoảng 80%, trong đó 50% là acid linoleic (El-Shemy, 2011) Thành phần các acid béo trong hạt đậu nành được trình bày trong Bảng 2.2 Trong đậu nành, tỉ lệ giữa lipid bão hòa và chưa bão hòa tương đối ổn định, không phụ thuộc vào hàm lượng lipid trong suốt quá trình sinh trưởng, phát triển cũng như bảo quản

2.1.4.3 Carbohydrate

Carbohydrate chiếm lượng lớn thứ hai sau protein (Aspinall, 1988), khoảng 35% trọng lượng chất khô trong đậu nành (Grieshop, 2003) Thành phần carbohydrate bao gồm mono, di, oligo và polysaccharide–chủ yếu là cellulose, hemicellulose, pectin (Liu, 1997) Hơn 99% đường trong hạt đậu

10

nành chín là sucrose và oligosaccharide chủ yếu là raffinose và stachyose

(Hymowitz et al., 1972) Đậu nành chứa rất ít tinh bột (4,66–7%) (El-Shemy,

2011) Thành phần carbohydrate trong đậu nành được thể hiện trong Bảng 2.3 Bảng 2.3: Thành phần carbohydrate trong hạt đậu nành

Bảng 2.4: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành

3,8 60,0

(Nguồn: El-Shemy, 2011)

Đậu nành cũng chứa khoảng 5% chất khoáng (Sugano, 2005) Đậu nành tương đối giàu K, P, Ca, Mg và Fe Hàm lượng các thành phần khoáng trong hạt đậu nành phụ thuộc nhiều yếu tố và đa phần là vào nguồn gốc, điều kiện canh tác, giống và kỹ thuật chế biến

11

2.1.4.5 Chất ức chế trypsin

Chất ức chế protease là những chất có khả năng cạnh tranh với cơ chất trong liên kết đặc hiệu với enzyme (trypsin hoặc chymotrypsin) và làm giảm tốc độ phân hủy cơ chất Chất ức chế protease chủ yếu có bản chất là protein Các chất ức chế proteinase bản chất protein từ đậu nành có hai loại: chất ức chế trypsin Kunitz và chất ức chế Bowman-Birk

Chất ức chế Kunitz có khối lượng phân tử 20–25 kDa, liên kết đặc hiệu với trypsin Chúng kết hợp chặt chẽ với trypsin theo thời gian Một mol chất này sẽ ức chế 1 mol trypsin Chất ức Kunitz chế có cấu tạo gồm 181 acid amin

và hai liên kết disulfide (Koide and Ikenaka, 1973)

Chất ức chế Bowman-Birk từ đậu nành là một chuỗi polypeptide đơn gồm 71 acid amin bao gồm bảy liên kết disulfide, với khối lượng phân tử khoảng 8 kDa (Odani and Ikenaka, 1973) Chất ức chế Bowman-Birk có khả năng ức chế cả trypsin và chymotrypsin tại các vị trí khác nhau

2.1.4.6 Acid phytic

Acid phytic (PA) hay inositol hexakisphosphate và phytate (muối của acid phytic) là dạng lưu trữ phospho chính trong đậu nành (chứa khoảng 60–90% tổng lượng phospho trong hạt) Phytate hình thành trong quá trình chín của hạt thực vật, chúng chiếm đến khoảng 2,3% chất khô trong hạt đậu nành trưởng thành (Karkle and Beleia, 2010), Phospho ở dạng phytate không thể hấp thụ được từ dạ dày con người do thiếu phytase – enzyme tiêu hóa cần thiết

để giải phóng phospho từ phân tử phytate (Sparvoli and Cominelli, 2015) Acid phytic có ái lực mạnh với các chất khoáng quan trọng như calci, magiê, sắt và kẽm Khi chất khoáng liên kết với acid phytic, nó trở nên không hòa tan,

kết tủa và không thể hấp thu được trong ruột (Kumar et al., 2010b) Ngoài ra,

acid phytic có thể tạo thành phức chất protein-phytate hoặc protein làm giảm tính hoạt tính sinh học của protein; do đó, làm giảm hiệu quả

protein-phytate-sử dụng protein trong khẩu phần ăn hàng ngày (Deak and Johnson, 2007)

2.1.4.7 Những hợp chất có hoạt tính sinh học

Đậu nành không chỉ đáng chú ý do hàm lượng lipid, protein, acid amin thiết yếu mà còn do các chất chuyển hóa thứ cấp có lợi Đó là hợp chất polyphenol, flavonoid và các hợp chất khác như peptide, lipid, saponin, lectin,

hemagglutinin và vitamin (Davis et al., 2005)

Trong hạt đậu nành chín, polyphenol chiếm khoảng 1–3 mg/g Isoflavone

là những hợp chất chủ yếu của nhóm flavonoid, chúng chiếm khoảng 72% polyphenol tổng số (Seo and Morr, 1984) và là thành phần chủ yếu làm nên

12

đặc tính ―thực phẩm chức năng‖ cho đậu nành (Riaz, 1999) Polyphenol thể

hiện hoạt tính chống oxy hóa trong đậu nành (Malenčić et al., 2007) chủ yếu

do cơ chế chính là loại bỏ các gốc tự do như là phân tử oxide sinh học làm hỏng tế bào và gây ra những thay đổi cấu trúc mô (El-Shemy, 2013)

Isoflavone không phổ biến trong tự nhiên và gần như chỉ tìm thấy trong

hạt họ đậu (Anderson and Wolf, 1995; Romani et al., 2003) Isoflavone tồn tại trong mười hai dạng cấu trúc hóa học (Lee et al., 2004) Daidzein, genistein và

glycitein là dạng aglycone isoflavone Liên kết với đường, chúng tạo nên các

-glucoside (daidzin, genistin và glycitin), 6''-O- glucoside O-malonyl (malonyl daidzin, malonyl glycitin, và malonyl genistin) và 6 -O- glucoside O-acetyl (acetyl daidzin, acetyl glycitin, và acetyl genistin) (Hình 2.3 và 2.4)

Hình 2.3: Cấu trúc cơ bản của isoflavone

(Nguồn: Mizushina et al., 2013)

Hình 2.4: Cấu trúc hóa học của 12 isoflavone trong đậu nành

(Nguồn: Jackson et al., 2002)

Trong các dạng isoflavone, aglycone là đặc biệt quan trọng, vì chúng có hoạt tính sinh học đối với con người (Lee and Lee, 2009) Cấu trúc aglycone

có thể được tìm thấy với số lượng rất nhỏ trong đậu nành, trong khi các dạng glucoside chiếm ưu thế Tuy nhiên, isoflavone dưới các dạng glucoside không

có hoạt tính vì sẽ bị thủy phân và giải phóng các thành phần aglycone cần thiết

13

cho sự hấp thu các chất isoflavone trong đường tiêu hóa (Day et al., 1998) Vì

lý do này aglycone được coi là dạng isoflavone có hoạt tính sinh học Isoflavone được biết có rất nhiều lợi ích đối với sức khỏe con người như phòng ngừa ung thư, bệnh tim mạch, loãng xương và triệu chứng tiền mãn kinh (El-Shemy, 2013) Tác dụng bảo vệ của đậu nành có liên quan đến isoflavone (Khan and Sultana, 2011) Isoflavone đóng một vai trò quan trọng trong phòng ngừa các bệnh liên quan đến quá trình oxy hóa bao gồm xơ vữa

động mạch, cao huyết áp, ung thư vú hoặc hội chứng viêm ruột (Park et al., 2005; DiSilvestro et al., 2005; Yamakoshi et al., 2000; Vezza et al., 2016)

Bên cạnh hoạt tính estrogen được biết phổ biến, isoflavone còn thể hiện hoạt tính ADN topoisomerase (enzyme nuclease có khả năng làm thay đổi số liên kết của ADN), tổng hợp và giải phóng yếu tố tăng trưởng chuyển đổi (TGF – các tế bào có tác dụng chống viêm do khả năng ức chế việc sản xuất cytokine), điều tiết sự chết của tế bào và hoạt tính ức chế tyrosine kinases –là các enzyme phosphorylate tyrosine và đã được chứng minh có liên quan đến sinh lý bệnh ung thư (Barnes, 2010) Khan and Sultana (2011) đã giả thuyết rằng isoflavone đậu nành có thể ức chế stress oxy hoá và độc tính gây ra bởi CCl4 ở động vật Tác giả đã công bố isoflavone đậu nành có tác dụng bảo vệ gan chuột Wistar bằng khả năng chống oxy hóa làm hạn chế stress oxy hóa do CCl4 gây ra Sarhan et al (2012a) đã kết luận isoflavone đậu nành là một tác nhân đầy hứa hẹn chống lại các bệnh về gan Nghiên cứu của Ali et al (2015)

về ảnh hưởng của genistein đối với độc tính gây ra bởi chất gây ung thư gan N-nitrosodiethylamine trên gan chuột Wistar cũng đã khẳng định vai trò bảo

vệ gan của genistein Ngoài ra, từ kết quả nghiên cứu tác động bảo vệ gan của

mầm đậu nành chứa isoflavone, Hong et al., (2016) đã khuyến cáo bổ sung

thường xuyên mầm đậu nành là phương pháp hữu ích để ngăn ngừa bệnh gan nhiễm mỡ không do cồn và các biến chứng liên quan dựa vào hoạt tính chống oxy hóa, chống viêm và trao đổi chất lipid của mầm đậu nành

2.1.5 Các sản phẩm thực phẩm truyền thống từ đậu nành

Đậu nành được chế biến thành rất nhiều sản phẩm thực phẩm (Hình 2.5), bao gồm sữa đậu nành, dầu đậu nành, tàu hũ, bột đậu nành, các dạng sản phẩm

từ bột đậu nành, sản phẩm đậu nành lên men (tempeh, miso, tương, chao, nước

tương), protein đậu nành, cao protein đậu nành, v.v (Liu, 1997; Giampietro et al., 2004; Merritt and Jenks, 2004) Phần nghiên cứu này tập trung vào sản

phẩm sữa đậu nành và tàu hũ

14

Hình 2.5: Sơ đồ tổng quát chế biến các sản phẩm thực phẩm từ đậu nành

(Nguồn: Wang et al., 2017)

Sữa đậu nành được phát triển ở Trung Quốc trước công nguyên (Piper and Morse, 1943) Trong vài thập kỷ qua, nhiều kỹ thuật chế biến theo xu hướng làm giảm mùi đậu nành, sữa đậu nành đã trở nên phổ biến trên khắp thế giới như Nhật Bản, Thái Lan, Hàn Quốc, Singapore, Malaysia, Hoa Kỳ, Châu

Mỹ La tinh và Châu Âu (Liu, 1997)

b Chế biến sữ đậu nành

- Phương pháp truyền thống: Theo người Trung Quốc, đậu nành được

ngâm trong nước qua đêm, rửa và nghiền với nước sạch, tỷ lệ nước: đậu khoảng 8:1–10: l Hỗn hợp sau nghiền được lọc qua vải, dịch lọc được đun sôi

15

vài phút trước khi sử dụng Người Nhật Bản đã cải thiện năng suất trích ly sữa bằng cách đun nóng hỗn hợp trước khi lọc (Shurtleff and Aoyagi, 2000) Theo cách này, sản phẩm tồn tại ―mùi đậu nành‖ gây hạn chế sự ưa chuộng của

người tiêu dùng đối với chúng (Buono et al., 1990; Osundahunsi et al., 2007)

Mùi đậu nành hình thành do các hợp chất cetone, aldehyde, đặc biệt hexanal

và heptanal từ quá trình oxy hóa lipid trong đậu nành có xúc tác lipoxygenase Các hợp chất này không có trong đậu nành nhưng được hình thành ngay khi đậu được ngâm và nghiền Nhiều nghiên cứu đã được triển khai theo hướng làm mất mùi đậu nành Từ đó, các qui trình chế biến hiện đại bổ sung và sửa đổi hương vị sản phẩm đã được phát triển (Golbitz, 1995)

- Phương pháp Cornell: Theo Wilkens et al (1967), trường Đại học

Cornell, đậu nành không ngâm, được nghiền với nước nóng Hỗn hợp sau nghiền được duy trì ở nhiệt độ 80–100°C để khử hoạt tính hoàn toàn lipoxygenase và được đun sôi tiếp trong 10 phút Bã nóng được lọc bằng máy

ly tâm hoặc máy lọc ép Dịch sữa đậu nành sau lọc được phối chế, đóng chai, ghép kín và cuối cùng tiệt trùng ở 121°C trong 12 phút Phương pháp này được gọi là phương pháp Cornell hoặc phương pháp nghiền nóng

- Phương pháp Illinois: Để kiểm soát hoàn toàn hoạt tính của enzyme trong quá trình nghiền đậu nành, Nelson et al (1976), trường Đại học Illinois

giới thiệu phương pháp chần sơ bộ hoặc Illinois Đậu nành sau khi ngâm sơ bộ được chần trong nước sôi 10 phút hoặc chần đậu khô trong nước nóng 20 phút Công đoạn này giúp hạt đậu nành hydrate hóa và khử hoạt tính enzyme Sau

đó, đậu nành được nghiền trong nước lạnh để thu dịch sữa chứa 12% chất khô Hỗn hợp được nung nóng ở 93,3oC và đồng hóa để sử dụng hoặc đóng gói

c Các bước cơ bản trên qui trình chế biến sữ đậu nành và những yếu tố ảnh hưởng đến chất ượng sản phẩm

- Chuẩn bị nguyên liệu: Giống đậu nành sử dụng ảnh hưởng rất lớn đến

hiệu suất thu hồi protein và chất khô, thành phần dinh dưỡng, chức năng cũng như màu sắc và mùi vị sữa đậu nành (Kim and Wicker, 2005; Aziadekey, 2001) Quá trình ngâm và tách vỏ gây ảnh hưởng đến đặc tính của hạt Hạt sau khi ngâm sẽ hấp thụ nước, trương nở và trở nên mềm, loại một phần các chất kháng dinh dưỡng, đồng thời một số thành phần bị phân giải thành các hợp

chất đơn giản, dẫn đến sự thay đổi về cấu trúc và mùi vị (Ikuomola et al.,

2013) Do đó, ngâm được xem là phương pháp cải thiện giá trị dinh dưỡng, khả năng tiêu hóa và chất lượng cảm quan của hạt và sản phẩm chế biến

- Nghiền và trích ly dịch sữa: Mục đích của việc nghiền là phá vỡ cấu

trúc mô tế bào của hạt làm cho protein, lipid và các chất khô khác tan trong

16

hỗn hợp nước–đậu (Liu, 1997) Nghiền ảnh hưởng lớn đến sản lượng và chất lượng sữa đậu nành sữa đậu nành, do đó phương pháp nghiền, thiết bị sử dụng, nhiệt độ nước nghiền, tỷ lệ nước/đậu cũng như việc xử lý đậu trước khi nghiền đều là các thông số ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi cũng như chất lượng dinh

dưỡng và chức năng của sữa đậu nành (Vishwanathan et al., 2011)

Sữa đậu nành được lọc trích ly từ hỗn hợp sau khi nghiền Sản lượng sữa đậu nành bị tác động trực tiếp bởi hiệu quả quá trình lọc trích ly dịch sữa Do

đó, nó phụ thuộc vào phương pháp lọc, nhiệt độ hỗn hợp, kích thước lưới lọc,

số lần lọc, v.v (Shurtleff and Aoyagi, 2000; Liu, 1997)

- Xử lý nhiệt: Quá trình chế biến sữa đậu nành có ít nhất một công đoạn

xử lý nhiệt Một số qui trình có thể xử lý nhiệt hai lần hoặc nhiều hơn Thông thường, xử lý nhiệt ở công đoạn chần, nghiền, thanh trùng hoặc tiệt trùng Xử

lý nhiệt có nhiều mục đích: làm giảm các chất kháng dinh dưỡng như chất ức chế trypsin có trong đậu nành, tiêu diệt vi sinh vật gây hư hỏng, làm biến tính protein đậu nành và khử hoạt tính lipoxygenase Xử lý nhiệt quá mức phá hủy acid amin và vitamin, hình thành màu nâu và mùi nấu cũng như ảnh hưởng

đến các hợp chất có hoạt tính sinh học trong sữa (Yuan et al., 2008) Do đó,

thông số của quá trình xử lý nhiệt được xem là quan trọng nhất trong qui trình

chế biến sữa đậu nành (Ikya et al., 2013)

- Cho vào bao bì - bảo quản: Công đoạn cuối cùng bao gồm đồng hóa,

cho vào bao bì và xử lý nhiệt Đồng hóa thường được thực hiện sau khi phối chế sản phẩm Mục đích của quá trình xử lý nhiệt sau cùng là bảo quản sản phẩm Thời hạn sử dụng phụ thuộc vào nguyên liệu, điều kiện xử lý nhiệt và loại bao bì sử dụng Các sản phẩm thương mại được đóng gói trong các loại bao bì Có ba phương thức xử lý nhiệt cơ bản để bảo quản sữa đậu nành: thanh trùng, tiệt trùng trong bao bì và tiệt trùng UHT (Ultra high temperature) kết hợp bao gói trong điều kiện vô trùng Tiệt trùng UHT kéo dài thời hạn sử dụng đồng thời duy trì chất lượng sản phẩm tối đa (Kwok and Niranjan, 1995)

2.1.5.2 Tàu hũ

a Khái niệm

Tàu hũ (khối đông đậu nành) hay đậu hũ là một trong những sản phẩm

thực phẩm quan trọng nhất được chế biến từ protein đậu nành (Kohyama et al., 1995) Theo tạp chí Hoa Kỳ về dinh dưỡng sức khỏe, protein trong tàu hũ

là protein cân bằng nhất cho con người Đây là một món ăn truyền thống quan

trọng đối với người châu Á do dinh dưỡng và khả năng tiêu hóa tốt (Tsai et al., 1981) Các nước phương Tây gần đây đã quan tâm đến việc tiêu thụ tàu hũ

do lợi ích đối với sức khỏe con người Hoa Kỳ đã gia tăng tiêu thụ tàu hũ đáng

Có ba loại tàu hũ phổ biến nhất là tàu hũ cứng, tàu hũ mềm và tàu hũ lụa

Tàu hũ cứng: được đông tụ bằng CaCl2 hay MgCl2, có kết cấu cứng hơn

so với đậu hũ thường, mạng lưới cấu trúc dày đặc hơn, lỗ xốp nhỏ hơn, sau khi rán không nở ra, Tàu hũ cứng thường được ép hết nước trong tiến trình chế biến Tàu hũ có hàm lượng protein khoảng 9%, hàm lượng nước khoảng 80%

Tàu hũ cứng thường có nhiều protein và cung cấp nhiều năng lượng hơn

Tàu hũ mềm: có thể ăn trực tiếp, nướng hoặc rán thì nở ra, được đông tụ

bằng CaSO4, có hàm lượng protein khoảng 7%, béo 3,5%, nước 88% Tàu hũ mềm là loại không ép hay ép rất nhẹ Tàu hũ có độ cứng chắc trung bình, có màu trắng, xốp và mềm

Tàu hũ lụa: có bề mặt trơn nhẵn như lụa, chứa rất nhiều nước nên dễ vỡ

và không thể gắp bằng đũa được, chúng mềm hơn đậu hũ mềm và được chế biến theo phương pháp hơi khác hai loại kia Sữa đậu nành được gia nhiệt sẽ đông tụ bằng chất đông tụ chủ yếu là GDL Tàu hũ lụa không có quá trình ép tách nước, protein hòa tan và các chất hòa tan khác, nên kết cấu rất mềm mịn

c Các yếu tố ảnh hưởng đến chất ượng sản phẩ tàu hũ

Chất lượng tàu hũ bị ảnh hưởng bởi chất lượng của sữa đậu nành và quá trình tạo gel Chất lượng của sữa đậu nành phụ thuộc vào giống đậu nành sử

dụng (Shen et al., 1991) và các điều kiện chế biến sữa đậu nành (Beddows and

Wong, 1987) Quá trình tạo gel phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ sữa đậu

nành, loại, hàm lượng của chất tạo gel và thời gian tạo gel (Tsai et al., 1981)

- Chất lượng sữa đậu nành: Hàm lượng protein trong nguyên liệu đậu

nành được coi là yếu tố quan trọng nhất trong việc xác định chất lượng của sữa đậu nành và sản phẩm tàu hũ Độ cứng tàu hũ tăng theo hàm lượng protein

trong sữa đậu nành (Shen et al., 1991) Protein sữa đậu nành có nhóm

sulphydryl (-SH) phong phú hơn có khả năng tạo sản phẩm tàu hũ cứng chắc hơn (Obata and Matsuura, 1993)

- Quá trình tạo gel: Đây là bước quan trọng nhất trong việc chế biến tàu

hũ và khó khăn nhất để kiểm soát bởi vì nó phụ thuộc vào các mối quan hệ phức tạp của nhiều yếu tố Tăng nhiệt độ tạo gel và tốc độ khuấy ngay sau khi thêm chất tạo gel làm tăng độ cứng gel sản phẩm (Saio, 1979)

18

Hàm lượng và loại chất tạo gel thêm vào sữa đậu nành là những yếu tố quan trọng trong việc chế biến tàu hũ, đặc biệt khi chúng làm thay đổi các tính chất kết cấu của tàu hũ thành phẩm

Nhiệt độ tạo gel có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tạo gel Nhiệt độ cao, các protein có trạng thái năng lượng cao, dẫn đến quá trình tạo gel nhanh hơn Kết quả là tàu hũ có xu hướng hình thành hệ thống mạng nhỏ với khả năng giữ nước giảm, kết cấu cứng, và do đó, sản lượng thấp Khi nhiệt độ tạo gel thấp, hiệu quả ngược lại Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá thấp, sự tạo gel không đầy đủ và kết quả tàu hũ chứa quá nhiều nước, quá mềm và khó giữ được hình dạng của nó Do đó, việc lựa chọn nhiệt độ trong quá trình sản xuất tàu hũ tùy thuộc vào loại và nồng độ của chất tạo gel, các chất tạo gel, cách thêm chất tạo gel, và loại tàu hũ chế biến (Liu, 1997)

Hình 2.6: Cơ chế tạo gel tàu hũ bằng GDL

(Nguồn: Kohyama et al., 1995)

Chất tạo gel dùng để làm tàu hũ rất khác nhau, bao gồm sulphate calcium, các loại muối clorua (clorua calcium, clorua magnesium) và GDL Chất tạo gel khác cũng có thể sử dụng trong chế biến tàu hũ như sulphate

magnesium, phosphate calcium và lactate calcium (Matsuura et al., 2001)

GDL là một ceton vòng trung tính của acid gluconic (Hình 2.6), được sản xuất bởi quá trình lên men của đường hoặc nguyên liệu có chứa glucose GDL hoàn toàn được chuyển hóa trong cơ thể như bất kỳ carbohydrate nào GDL đặc biệt thích hợp cho sản xuất tàu hũ ―lụa‖ quy mô lớn (Liu, 1999) và đã được sử dụng rộng rãi để làm tàu hũ ―cây‖ với cấu trúc tốt và khả năng bảo quản kéo dài (Guo and Ono, 2005)

Sự tạo gel tàu hũ qua hai bước được thể hiện trên Hình 2.6 (Kohyama et al., 1995) Bước đầu là sự biến tính nhiệt của protein đậu nành làm cho nhiều

vùng kỵ nước của protein lộ ra bên ngoài Protein đậu nành biến tính tích điện

19

âm và GDL trung hòa điện tích trên protein do phóng thích ion H+

Kết quả là các tương tác kỵ nước của protein trung hòa chiếm ưu thế hơn và gây ra sự kết

hợp ngẫu nhiên của chúng, dẫn đến hình thành gel (De Man et al., 1986) Shun-Tang et al (1999) cho rằng lipid được tích hợp vào khối đông do sự kết

hợp với các hạt protein trong suốt quá trình đông tụ sữa đậu nành

2.2 Sự nẩy mầm của hạt

2.2.1 Khái niệm

Nẩy mầm là sự phát triển của phôi bên trong hạt, là một quá trình tự nhiên xảy ra trong giai đoạn tăng trưởng của hạt, trong đó chúng tiếp nhận

được các điều kiện tối thiểu cho sự tăng trưởng và phát triển (Sangronis et al.,

2006) Trong thời gian này, nguyên liệu dự trữ bị phân giải được sử dụng cho quá trình hô hấp và tổng hợp các tế bào mới trước khi phôi phát triển (Vidal-

Valverde et al., 2002) Quá trình này bắt đầu với sự hút nước của hạt khô đang

ở trạng thái nghỉ và kết thúc với sự xuất hiện của trục phôi, thường là rễ mầm

và tiếp theo là sự phát triển thành cây con (Bewley and Black, 1994)

Quá trình nẩy mầm của hạt phụ thuộc vào điều kiện bên trong và bên ngoài Để hạt nẩy mầm, hạt phải có môi trường thuận lợi như: đủ nước, nhiệt

Hạt đậu nành hút nhiều nước hơn so với các cây trồng khác (trên 50% trong lượng hạt, trong khi lúa hút nước 26%; ngô 44% (Trần Văn Điền, 2007)

2.2.2.2 Không khí

Không khí chủ yếu gồm oxy, nitơ và carbon dioxide (CO2) Oxy cần cho hạt giống nẩy mầm thông qua sự trao đổi chất (Siegel and Rosen, 1962) Oxy được sử dụng trong hô hấp hiếu khí, cung cấp nguồn năng lượng cho cây giống đến khi nó phát triển lá (Raven, 2005) Nếu nồng độ oxy giảm xuống thấp hơn nồng độ trong không khí, sự nẩy mầm của hầu hết hạt bị chậm lại

20

(Copeland and McDonald, 2012) Al-Ani et al (1985) cho rằng hạt nẩy mầm

tối đa đối với hầu hết các loại cây trồng như lúa mì, lúa miến, bắp, đậu nành, hướng dương xảy ra khi nồng độ oxy gần với nồng độ của chúng trong không khí Carbon dioxide có nồng độ cao hơn 0,03% (tức nồng độ trong không khí) làm chậm sự nẩy mầm, trong khi nitơ không có ảnh hưởng đáng kể đến sự nẩy mầm (Copeland and McDonald, 2012)

Khi có đủ nước, oxy, nhiệt độ thích hợp hạt sẽ hút nước trương lên, các enzyme protease, amylase v.v chứa trong hạt bắt đầu hoạt động chuyển các chất dự trữ ở dạng phức tạp sang đơn giản để nuôi phôi và hình thành bộ phận mới (Trần Văn Điền, 2007)

2.2.2.3 Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của tế bào Các loại hạt khác nhau và thậm chí cùng một loại hạt có thể nẩy mầm trên một khoảng nhiệt độ rộng Hạt thường có một phạm vi nhiệt độ để có thể nẩy mầm, và chúng sẽ không nẩy mầm ngoài phạm vi nhiệt độ này Nhiều hạt giống nẩy mầm ở nhiệt độ hơi cao (16–24oC), có hạt nẩy mầm ngay trên nhiệt

độ đóng băng và một số hạt chỉ nẩy mầm ở nhiệt độ xen kẻ giữa ấm và mát Quá trình nẩy mầm rất mẫn cảm đối với nhiệt độ Nhiệt độ từ 15–30oC thích hợp nhất quá trình nẩy mầm của hạt đậu nành, khi đó chỉ sau gieo 3–7 ngày hạt đã nẩy mầm Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 10oC hạt nẩy mầm kéo dài 12–15 ngày Nếu nhiệt độ cao trên 30oC hạt nẩy mầm nhanh nhưng mầm yếu (Trần Văn Điền, 2007) Theo Zhou and Zhang (2012), đậu nành nẩy mầm thể hiện chất lượng cảm quan tối ưu tương ứng với nhiệt độ nẩy mầm 25oC

2.2.2.4 Điều kiện sáng tối

Điều kiện có ánh sáng hay trong tối có thể là một kích thích môi trường cho sự nẩy mầm Hầu hết các hạt giống không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng hay bóng tối, nhưng có nhiều loại hạt sẽ không nẩy mầm cho đến khi cho phép đủ ánh sáng cho sự phát triển của cây con

Cơ chế kiểm soát ánh sáng trong hạt nẩy mầm tương tự như kiểm soát cảm ứng thực vật, kéo dài thân, hình thành sắc tố trong một số loại trái và lá, phát triển rễ nhỏ của cây con, và sự mở ra của trục trên lá mầm của cây Cả cường độ ánh sáng (Lux hoặc chân nến) và chất lượng ánh sáng (màu sắc hoặc bước sóng) đều ảnh hưởng đến nẩy mầm

2.2.2.5 Các yếu tố khác

- Ngâm nước trước khi nẩy mầm: Ngâm hạt trong nước đã được thực

hiện để làm tăng tốc độ nẩy mầm đối với một số loại hạt (Johnston and Miller,

21

1964) Cơ chế này có thể do các quá trình thủy phân bắt đầu trong giai đoạn ngâm trước nẩy mầm, kết quả là các đường đơn được tạo thành và được sử dụng cho sự tổng hợp ngay sau khi nẩy mầm Tuy nhiên, Kidd and West (1918) cho rằng ngâm hạt kéo dài làm giảm khả năng nẩy mầm và phát triển cây giống Quá trình ngâm kéo dài gây tổn thương một số loại hạt là do nồng

độ oxy bên trong hạt thấp (Tilford et al., 1924)

- Sự chiếu xạ: Tiếp xúc với bức xạ gamma thường là chậm sự nẩy mầm

của hạt Tác dụng của nó khác nhau giữa các giống cũng như các loài, và rõ rệt hơn ở nhiệt độ cao và độ ẩm hạt cao

- Tổn thương cơ học: Tổn thương cơ học trong quá trình thu hoạch và xử

lý sau thu hoạch được biểu hiện qua các hình thức: (1) tổn thương tổng thể đối với vỏ hạt và dễ dàng nhìn thấy được, chẳng hạn như hạt nứt vỡ; (2) tổn thương bên trong, chỉ hiển thị sau khi nẩy mầm hạt giống; (3) hạt bị phá vỡ khi nhìn dưới kính hiển vi, đặc biệt là vỏ hạt, làm giảm hiệu suất và tăng tính nhạy cảm đối với vi sinh vật; và (4) tổn thương tiềm ẩn, có lẽ là do sinh lý trong tự nhiên và làm giảm sức sống nẩy mầm, kéo dài thời gian để trưởng thành, và làm giảm năng suất (McDonald, 1985)

- Chất kích thích nẩy mầm: Một số chất được xác định có khả năng kích

thích quá trình nẩy mầm như acid gibberellic (GA3) GA3 là một hợp chất diterpenoid trong nhóm gibberellin có công thức cấu tạo được thể hiện trên Hình 2.7

Hình 2.7: Công thức cấu tạo của acid gibberellic (GA3)

(Nguồn: Nhujak et al., 2005)

GA3 là một chất điều hòa tăng trưởng tự nhiên cho cây trồng, một hoocmon thực vật có tác dụng thúc đẩy quá trình nẩy mầm hạt, kéo dài thân,

ra hoa sớm và làm chậm sự lão hóa của lá (Nhujak et al., 2005) Trong quá

trình nẩy mầm, GA3 giúp chống lại hiện tượng hạt ngủ, hoạt hóa các enzyme thủy phân, làm yếu các mô rào cản như nội nhũ hoặc lớp vỏ hạt, kiểm soát sự thủy phân chất dự trữ trong hạt, giải phóng đường khử và các acid amin cần thiết cho sự phát triển phôi, đồng thời kích thích sự tổng hợp và phát triển của phôi (Dhoran and Gudadhe, 2012) GA3 có hoạt tính sinh học ở nồng độ thấp, khoảng 0,001 mg/L (Isaac, 1991), nó được phân loại như một chất không tổng