Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng quá trình đông tụ protein đậu nành và ứng dụng trong sản xuất đậu phụ lụa

Quá trình khảo sát trên 2 hàm lượng protein khác nhau là 7% w/w và 9%w/w, với 4 loại chất đông tụ khác nhau là CaSO4, GDL, CaCl2 và MgCl2.Kết quả nghiên cứu cho thấy : Gia tăng nồng độ c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỖ MAI NGUYÊN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ

TRÌNH ĐÔNG TỤ PROTEIN ĐẬU NÀNH VÀ ỨNG DỤNG

TRONG SẢN XUẤT ĐẬU HỦ LỤA

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống

Mã số: 60 54 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Lại Quốc Đạt

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Đỗ Mai Nguyên Phương MSSV: 11110210

Ngày, tháng, năm sinh: 15/09/1988 Nơi sinh: TP HCM

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm & Đồ uống Mã số: 605402

I TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH ĐÔNG TỤ

PROTEIN ĐẬU NÀNH VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT ĐẬU HỦ PHỤ

LỤA

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

- Khảo sát ảnh hưởng của các chất đông tụ theo cơ chế ion hóa trị II và cơ chế điểm đẳng điện đến tính chất cấu trúc khối đông trong quá trình đông

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 14/01/2013

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/11/2013

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lại Quốc Đạt

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

TRƯỞNG KHOA

(Họ tên và chữ ký)

Lại Quốc Đạt Thầy đã luôn tận tình hướng dẫn và giúp đỡ để em có thể hoàn thành luận văn tốt đẹp

Con cũng xin cảm ơn gia đình đã luôn bên cạnh ủng hộ về vật chất cũng như tinh thần để con có thể dành nhiều thời gian theo học chương trình cao học tại trường ĐH Bách Khoa TPHCM

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM, quý thầy cô Khoa Kỹ Thuật Hóa Học và đặc biệt là các thầy cô

Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức hữu ích, kinh nghiệm quý báu cũng như tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành tốt luận văn

Bên cạnh đó, sự hỗ trợ của Viện Công Nghệ Sinh Học và Thực Phẩm – Đại Học Công Nghiệp TP.HCM cũng đã góp phần giúp em hoàn thành tốt luận văn này

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các anh/ chị, các bạn sinh viên phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm đã đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này Đặc biệt là những góp ý và hỗ trợ nhiệt tình của TS Nguyễn Bá Thanh, KS Nguyễn Quang Hưng, CN Ung Phạm Tường Thuỵ và sinh viên Tô Đình Quân trong suốt thời gian thực hiện luận văn này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2013

ĐỖ MAI NGUYÊN PHƯƠNG

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn đã tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của các chất đông tụ, hàm lượng protein và chất hỗ trợ đông tụ đến quá trình đông tụ protein đậu nành theo 2 cơ chế khác nhau là sử dụng cầu nối tĩnh điện và pH đẳng điện Quá trình khảo sát trên 2 hàm lượng protein khác nhau là 7% (w/w) và 9%(w/w), với 4 loại chất đông tụ khác nhau là CaSO4, GDL, CaCl2 và MgCl2.Kết quả nghiên cứu cho thấy :

Gia tăng nồng độ các chất đông tụ sẽ ảnh hưởng chính lên tính chất cơ lý của cấu trúc khối đông

Với hàm lượng protein dịch sữa 7% (w/w), khối đông khi sử dụng chất đông

tụ GDL và MgCl2 cho tính chất cơ lý như độ cứng, độ dẻo, độ đàn hồi, độ cố kết cao hơn so với sử dụng chất đông tụ là CaSO4, CaCl2 và ngược lại với hàm lượng protein dịch sữa 9%(w/w)

Quá trình đông tụ protein sử dụng cation Mg2+(MgCl2) cho thấy có sự khác biệt với Ca2+ (CaSO4, CaCl2) Cation Mg2+(MgCl2) tạo khối đông có tính chất cơ lý

và khả năng giữ nước nổi bật ở hàm lượng protein 7% (w/w) còn cation Ca2+(CaSO4, CaCl2) là ở 9% (w/w)

Các chất hỗ trợ đông tụ như carrageenan trong quá trình đông tụ protein tác động chính lên khả năng giữ nước, đồng thời làm giảm độ cứng của khối đông Bên cạnh việc đưa ra mối tương quan giữa loại, nồng độ chất đông tụ, hàm lượng protein trong dịch sữa và hàm lượng carrageenan, kết quả nghiên cứu còn cung cấp được cơ sở để lựa chọn các yếu tố đông tụ phù hợp cho quá trình sản xuất đậu hủ dựa trên đặc tính cấu trúc sản phẩm

ABTRACTS

The effects of coagulant and protein concentration in soymilk on tofu textural properties, were investigated Protein coagulation used 2 mechanism: salt bridge (CaSO4, CaCl2, MgCl2) and the isoelectrolic point (Glucono Delta Lactone - GDL);

2 coagulation soymilk: 7% (w/w) and 9% (w/w)

Increasing concentration of coagulant affect to textural properties of proten gel

In 7% (w/w) protein, protein gel is coagulated by GDL và MgCl2for properties: hardness, gumminess, springiness, cohesion higher than CaSO4, CaCl2, on the contrary in 9% (w/w)

The result of research showed coagulation by cation Mg2+ (MgCl2) different with Ca2+ (CaSO4, CaCl2) Cation Mg2+ (MgCl2) create protein gel properties and water hold capacity prominent in 7% (w/w), cation Ca2+ (CaSO4, CaCl2) in 9% (w/w)

Addition of carrageenan increased water hold capacity and reduce the hardness

of protein gel, and tofu texture

Beside making correlation between types, coagulant concentration, protein concentration in soymilk and carrageenan content, the result of research also provide the basic for selection appropriate concentration factors for tofu production

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn đều được tiến hành thực nghiệm và dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Lại Quốc Đạt Các kết quả là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào trước đây

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2013

Học viên thực hiện

ĐỖ MAI NGUYÊN PHƯƠNG

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG iii

DANH MỤC HÌNH iv

ĐẶT VẤN ĐỀ vi

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1

1.1 Đậu nành 1

1.1.1 Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của hạt đậu nành 1

1.1.2 Thành phần protein đặc trưng trong đậu nành 2

1.2 Đậu hủ 5

1.2.1 Giới thiệu chung về đậu hủ 5

1.2.2 Cơ chế đông tụ của protein đậu nành 5

1.3 Chất hỗ trợ đông tụ 15

CHƯƠNG 2:NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17

2.1 Mục đích nghiên cứu 17

2.1.1 Mục tiêu tổng quát 17

2.1.2 Mục tiêu cụ thể 17

2.2 Nội dung nghiên cứu 17

2.2.1 Ảnh hưởng các chất đông tụ đến tính chất cơ lý sản phẩm 17

2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng các chất hỗ trợ đông tụ (carrageenan) 20

2.2.3 Phân tích dữ liệu đa biến để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình đông tụ 21

2.2.4 Ứng dụng quá trình đông tụ protein đậu nành trong sản xuất sản phẩm đậu hủ 21

2.3 Nguyên liệu và thiết bị 22

2.3.1 Nguyên liệu 22

2.3.2 Thiết bị 23

CHƯƠNG 3:KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25

3.1 Ảnh hưởng của các chất đông tụ đến tính chất cơ lý và khả năng giữ nước của khối đông 25

3.1.1 Ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của khối đông 25

3.1.2 Ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của khối đông 32

3.2 Khảo sát ảnh hưởng chất hỗ trợ đông tụ Carrageeenan đến cấu trúc sản phẩm 34 3.3 Phân tích mối tương quan giữa các yếu tố đến quá trình đông tụ protein đậu nành 45

3.4 Ứng dụng quá trình đông tụ protein đậu nành trong sản xuất đậu hủ 55

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

4.1 Kết luận 57

4.2 Kiến nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

PHỤ LỤC:

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Thành phần hóa học trong các bộ phận của hạt đậu nành 1

Bảng 1 2 Thành phần dinh dưỡng trong 100 g hạt đậu nành 2

Bảng 1 3 Các phân đoạn glubulin trong protein đậu nành 3

Bảng 1 4 So sánh các loại đậu hủ 5

Bảng 1.5 So sánh tính chất hệ gel bởi các chất hỗ trợ đông tụ 16

Bảng 2 1 Yêu cầu kỹ thuật của hạt đậu nành 23

Bảng 3 1 So sánh tính chất cơ lý của sản phẩm đậu hủ lụa và thương mại 55

Bảng 3 2 So sánh tính chất cơ lý của sản phẩm đậu hủ cứng và thương mại 56

DANH MỤC HÌNH Hình 1 1 Mô hình cấu trúc phân tử của glycinin A và B là chuỗi polypeptide acid

và base Liên kết giữa A và B là liên kết disulfide 4

Hình 1 2 Cấu trúc phân tử Trimer của α, α và β loại β- conglycinin 4

Hình 1 3 Mô hình hình thành mạng lưới kết cấu protein bằng cách thay đổi nồng độ protein, pH hay cường độ ion 6

Hình 1 4 Mô hình biến tính, đông tụ protein đậu nành nhờ chất đông tụ CaSO4. 8 Hình 1.5 Các tương tác hoá học trong cấu trúc protein 13

Hình 3.1 Ảnh hưởng các chất đông tụ đến độ cứng của khối đông 25

Hình 3.2 Ảnh hưởng các chất đông tụ đến độ dẻo của của khối đông 28

Hình 3.3 Ảnh hưởng các chất đông tụ đến độ đàn hồi của khối đông 29

Hình 3.4 Ảnh hưởng các chất đông tụ đến độ cố kết của cấu khối đông 31

Hình 3.5 Ảnh hưởng các chất đông tụ dến khả năng giữ nước của khối đông 32

Hình 3.6 Ảnh hưởng carrageenan đến tính chất cơ lý và khả năng giữ nước đông tụ bằng CaSO4 35

Hình 3.7 Ảnh hưởng carrageenan đến tính chất cơ lý và khả năng giữ nước đông tụ bằng GDL 38

Hình 3.8 Ảnh hưởng carrageenan đến tính chất cơ lý và khả năng giữ nước đông tụ bằng CaCl2 41

Hình 3.9 Ảnh hưởng carrageenan đến tính chất cơ lý và khả năng giữ nước đông tụ bằngMgCl2 44

Hình 3.10 Mối quan hệ tương quan giữa nồng độ các chất đông tụ;chất hỗ trợ đông tụ và hàm lượng protein đến cấu trúc khối đông và khả năng giữ nước trên mặt phẳng 1 – 2 46

Hình 3.11 Mối quan hệ tương quan giữa nồng độ các chất đông tụ;chất hỗ trợ đông tụ và hàm lượng protein đến cấu trúc khối đông và khả năng giữ nước trên mặt phẳng 3 – 4 47

Hình 3.12 Sự phân bố sản phẩm dựa trên các đặc tính cấu trúc khối đông 48

Hình 3.13 Mối quan hệ tương quan giữa nồng độ các chất đông tụ;chất hỗ trợ đông

tụ ở hàm lượng protein 7% đến cấu trúc khối đông và khả năng giữ nước trên mặt phẳng 1 – 2 49

Hình 3.14 Mối quan hệ tương quan giữa nồng độ các chất đông tụ;chất hỗ trợ đông

tụ ở hàm lượng protein 7 % đến cấu trúc khối đông và khả năng giữ nước trên mặt phẳng 3 – 4 50

Hình 3.15 Sự phân bố sản phẩm dựa trên các đặc tính cấu trúc khối đông ở hàm

lượng protein 7 % 51

Hình 3.16 Mối quan hệ tương quan giữa nồng độ các chất đông tụ;chất hỗ trợ đông

tụ ở hàm lượng protein 9 % đến cấu trúc khối đông và khả năng giữ nước trên mặt phẳng 1 – 2 52

Hình 3.17 Mối quan hệ tương quan giữa nồng độ các chất đông tụ;chất hỗ trợ đông

tụ ở hàm lượng protein 9 % đến cấu trúc khối đông và khả năng giữ nước trên mặt phẳng 3 – 4 53

Hình 3.18 Sự phân bố sản phẩm dựa trên các đặc tính cấu trúc sản phẩm ở hàm

lượng protein 9% 54

ĐẶT VẤN ĐỀ

Đậu nành có tên khoa học là Glycine max.L thuộc cây họ đậu, được xem là

“cây thần diệu” vì có chứ đầy đủ các acid amin thiết yếu với hàm lượng cân đối, đặc

biệt là các acid amin không thay thế Khoa học cũng đã chứng minh protein đậu

nành có thể thay thế hoàn toàn đạm động vật trong khẩu phần ăn hằng ngày của con

người Chính vì vậy mà tỉ lệ tiêu thụ đậu nành trên thế giới nói chung và Việt Nam

nói riêng ngày càng tăng

Với những lợi ích về dinh dưỡng, tiềm năng về kinh tế, tỉ lệ tiêu thụ ngày càng

cao đã đốc thúc ngành sản xuất thực phẩm có nguồn gốc từ đậu nành ngày càng

phát triển Trong số đó nổi trội nhất phải kể đến là sản phẩm đậu hủ

Đậu hủ là món ăn truyền thống của một số quốc gia ở Đông Nam Á như Trung

Quốc, Việt Nam, Hàn Quốc, Nhật Bản… Ăn đậu hủ thường xuyên có tác dụng bồi

bổ cơ thể, ích khí, thanh nhiệt, giải khát, làm sạch ruột và dạ dày Có lợi cho người

thể chất nhiệt nóng, miệng hôi hay khát, hoặc dành cho những người vừa mắc phải

chứng bệnh nhiệt nóng.Y học hiện đại cũng chứng minh, đậu hủ còn rất có lợi cho

việc phát triển răng và xương, tăng hàm lượng sắt trong quá trình tạo máu Với hàm

lượng estrogen thực vật phong phú, đậu hủ có tác dụng ngăn ngừa bệnh loãng

xương Ngoài ra, đậu hủ không chứa cholesterol cho nên nó là một loại thực phẩm

có lợi cho những người huyết áp và tim mạch

Dù được xem là một sản phẩm có tiềm năng nhưng việc sản xuất đậu hủ tại

Việt Nam vẫn chỉ dựa trên kinh nghiệm và sản xuất ở quy mô nhỏ lẻ Một trong

những nguyên nhân là do các thông tin về quá trình đông tụ chưa được nghiên cứu

đầy đủ để có thể làm cơ sở lựa chọn các thông số công nghệ thích hợp cho quá trình

sản xuất đậu hủ

Từ thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng quá trình đông tụ

protein đậu nành và ứng dụng trong sản xuất đậu hủ lụa” được thực hiện nhằm cung cấp những dữ liệu về sự ảnh hưởng của các loại chất phụ gia tạo đông và các chất

hỗ trợ đông tụ đến quá trình đông tụ protein đậu nành, từ đó hỗ trợ cho các nhà sản

xuất có thêm cơ sở khoa học để thực hiện quá trình đông tụ trong sản xuất đậu hủ

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Đậu nành

Đậu nành – một loại cây thuộc họ Ðậu (Fabaceae), vớitên khoa học là

Glycine max (L) Merr - là một trong những cây cổ đại nhất của nhân loại, có

nguồn gốc từ Trung Quốc Cây đậu nành là một loại cây có giá trị kinh tế cao, các bộ phận của cây được sử dụng làm thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc, nguyên liệu cho công nghiệp, hàng xuất khẩu và là cây cải tạo đất tốt, nên cây được trân trọng đặt tên là "Ông Hoàng trong các loại cây họ đậu"

1.1.1 Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của hạt đậu nành

Tính theo khối lượng chất khô, hàm lượng protein trong đậu nành là 39,5 % đến 50,2 % và dầu là 16,3 % đến 21,6 % Các thành phẩn nhỏ khác bao gồm phospholipid, vitamin, khoáng chất, chất ức chế trypsin, phytate, oligosaccharide

và isoflavone (Liu 1997, Liu và cộng sự, 1995)

Bảng 1 1 Thành phần hóa học trong các bộ phận của hạt đậu nành

Về giá trị protein, đậu nành đứng hàng đầu về protein có nguồn gốc thực vật và không những về hàm lượng protein cao mà cả về chất lượng protein Protein đậu nành dễ tan trong nước và chứa nhiều acid amin không thay thế như lysine, tryptophane Trừ methionine và cystein hơi thấp còn các acid amin khác

của đậu nành có thành phần giống thịt Protein của đậu nành dễ tiêu hóa, không

có cholesterol, và ít chất béo bão hòa thường có nơi thịt động vật (Liu 1997, Liu

và cộng sự, 1995)

Protein đậu nành chứa gần đủ các loại acid amin cần thiết mà cơ thể không tổng hợp được với các tỉ lệ gần giống như đạm động vật Do đó protein đậu nành

có thể thay thế protein động vật trong bữa ăn hằng ngày

Bảng 1 2 Thành phần dinh dưỡng trong 100 g hạt đậu nành

Năng lượng

(kcal)

Protein (g)

Lipid (g) Glucid (g) Xơ (g) Tro (g)

(Sinha Sk, 1979)

1.1.2 Thành phần protein đặc trưng trong đậu nành

Dựa trên khối lượng chất khô, hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 29,6 – 50,5 (% w/w) Các nhóm protein đơn giản: Albumin (6 – 8%), Globulin (25 – 34%), Glutelin (13 – 14%), Prolamin chiếm lượng nhỏ không đáng kể

Globulin đậu nành bao gồm 4 phân đoạn: 2S, 7S, 11S và 15S

Trong protein đậu nành thì phân đoạn 7S (β-Conglycinin) và 11S (Glycinin) chiếm thành phần khá lớn Glycinin và β-conglycinin chiếm 65 - 85% tổng lượng protein hạt, là thành phần protein quan trọng nhất trong đậu nành và được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong thực phẩm (Liu, 1997) Cơ chế tạo gel của β-Conglycinin và Glycinin theo những cơ chế khác nhau và cấu trúc của đậu hủ cũng bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của chúng Tỉ lệ glycinin và β-conglycinin càng nhiều thì độ cứng của đậu hủ càng cứng (Kang và cộng sự, 1991) Để hiểu rõ về bản chất hình thành và mức độ ảnh hưởng của 2 loại phân đoạn trên, cần phải tìm hiểu rõ về cấu tạo và tính chất tạo khối đông của chúng

Bảng 1 1 Các phân đoạn glubulin trong protein đậu nành

(Nguồn Wolf và Cowan, 1975)

Glycinin - tiểu cầu 11S

Glycinin là một hexamer có khối lượng phân tử khoảng 350 kDa Mỗi hexamer bao gồm 2 trimer, mỗi trimer bao gồm 3 monomer Trong mỗi hexamer,

6 monomer được sắp xếp thành cấu trúc lăng trụ tam giác nhờ kỹ thuật chụp cắt lớp tia X (Plietz và cộng sự, 1983)

Glycinin có cấu tạo gồm 2 tiểu phần: một tiểu phần A (có tính acid) và một tiểu phần B (có tính base)

Trong tiểu phần A có 4 loại tiểu phần acid (A1 - A4) Và mỗi loại tiểu phần acid lại được cấu tạo từ 6 chuỗi polypeptide có tính acid (37-45 kDa), (pI= 4,2 – 4,8) Tương tự trong tiểu phần B cũng có 4 loại tiểu phần base (B1 - B4) Mỗi loại tiểu phần base này cũng được cấu tạo từ 6 chuỗi polypeptide có tính base (18-20 kDa), (pI= 8,0 - 8,5) (Peng và cộng sự, 1984; Wolf và Briggs, 1985) Các chuỗi polypeptide acid và base liên kết với nhau thông qua cầu nối disulfide ngoại trừ chuỗi polypeptide A4

Hình 1 1 Mô hình cấu trúc phân tử của glycinin A và B là chuỗi polypeptide

acid và base Liên kết giữa A và B là liên kết disulfide

β-conglycinin- tiểu cầu 7S

β- conglycinin là một trimer glycoprotein với khối lượng phân tử là 180-

210 kDa β-conglycinin bao gồm 3 tiểu phần chính được đặt tên là α, α’,β và một

tiểu phần nhỏ γ (Thanh và Shibasaki, 1977) Thành phần cấu tạo chính là α, α’và

β, ba thành phần này được sắp xếp tạo thành cấu hình trimer Tiểu phần α, α’,β

có khối lượng phân tử lần lượt là 57- 72; 57- 68; và 45- 52 kDa (Yamauchi và

cộng sự, 1981) và chúng được liên kết chủ yếu với nhau nhờ tương tác kỵ nước

và liên kết hydro, không liên kết với nhau qua liên kết disulfide

Điểm đẳng điện của β-conglycinin là 4,64 (Koshiyama, 1983) Đối với các

tiểu phần, điểm đẳng điện của β, bao gồm 4 thành phần (B1- B4) là khoảng 5,8 –

6,2 Trong khi đó, tiểu phần α và α’ bao gồm những thành phần đơn có điểm

đẳng điện là 5,2 và 5,3 (Thanh và Shibasaki, 1976)

Hình 1 2 Cấu trúc phân tử Trimer của α, α và β loại β- conglycinin(Renkema,

2001)

1.2 Đậu hủ

1.2.1 Giới thiệu chung về đậu hủ

Đậu hủ là một sản phẩm làm từ đậu nành, được sản xuất bằng cách kết tủa protein trong dịch sữa đậu nành Đậu hủ không chỉ được sản xuất tại Việt Nam

mà còn được sản xuất nhiều ở Trung Quốc, Nhật Bản, các nước Đông Nam Á và

cả ở các nước châu Âu như Hà Lan, Pháp…

Đậu hủ có nhiều dạng khác nhau, chính vì thế mà có tên gọi khác nhau dựa trên các đặc tính cấu trúc: đậu hủ cứng, mềm và lụa

hơn so với đậu hủ thường,

mạng lưới cấu trúc dày

Hàm lượng protein khoảng 7%, béo 3,5%, nước 88%

Đậu hủ có độ cứng trung bình, có màu trắng, xốp và mềm

Dạng mềm, gia nhiệt

sẽ đông tụ, sản xuất nhiều ở Nhật

Được đông tụ chủ yếu bằng Glucono Delta Lactone hay CaSO4 Không có quá trình ép tách nước, protein hòa tan và các chất hòa tan khác

Đậu hủ có kết cấu rất mềm, mịn

1.2.2 Cơ chế đông tụ của protein đậu nành

Quá trình đông tụ protein là hiện tượng các phân tử protein bị biến tính tự tập hợp lại với nhau để tạo thành một mạng lưới protein có trật tự

Quá trình đông tụ của protein đậu nành là một bước quan trọng tạo nên và quyết định đến cấu trúc của sản phẩm đậu hủ Sự biến tính nhiệt tiếp đến là sự tập hợp và đông tụ là những bước quan trọng nhằm bảo đảm rằng tất cả các phân

tử protein trong dịch huyền phù đều liên kết tạo thành mạng lưới cấu trúc không gian (Aguilera, 1995)

Quá trình đông tụ protein đậu nành được thực hiện qua ba bước:

 Sự biến tính bởi nhiệt

 Sự tập hợp các phân tử protein với nhau

 Sự liên kết hình thành nên cấu trúc đậu hủ

Khi protein bị biến tính các cấu trúc bậc cao bị phá huỷ, từ một cấu trúc chặt chẽ ban đầu, cấu trúc của protein trở nên lỏng lẻo hơn Quá trình biến tính nhiệt làm cho các protein duỗi mạch, liên kết giữa các phần tử bị đứt, các nhóm

kỵ nước ẩn ở phía trong lộ ra ngoài Các nhóm này bao gồm các nhóm chức như sulfhydryl, các gốc kỵ nước, nhóm cacbonyl, nhóm amide của liên kết peptide, các nhóm amide của các mạch bên lộ ra bên ngoài và ảnh hưởng tới cấu trúc của mạng lưới không gian ba chiều (Wang và Damodaean, 1991)

Các mạch polypeptide bị duỗi ra, tiến gần nhau hơn, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc của mạch là một nút mạng Các phần còn lại hình thành mạng lưới không gian vô định hình chứa đầy pha phân tán bên trong là nước

Sự phân tách, kết hợp và đông tụ trong suốt quá trình biến tính nhiệt dẫn đến hình thành những chuỗi phân tử protein Nhờ các tương tác giữa các phân tử protein, các sợi và khối đông, một cấu trúc ba chiều protein được hình thành (Hermansson, 1986) Ngoài yếu tố biến tính bởi nhiệt thì việc bổ sung các điện tích dương để tạo nên sự hình thành khối đông đậu hủ, sự thay đổi về cường lực ion, nồng độ protein hay sự thay đổi pH cũng tạo nên sự đông tụ

Hình 1 3 Mô hình hình thành mạng lưới kết cấu protein bằng cách thay đổi nồng

độ protein, pH hay cường độ ion

1.2.2.1 Cơ chế đông tụ bằng ion kim loại hoá trị II kết hợp với nhiệt độ

Trong quy trình sản xuất đậu hủ, quá trình đông tụ bao gồm 2 bước chính:

sự biến tính nhiệt của protein và sự đông tụ

Quá trình đông tụ bằng muối của ion kim loại xảy ra theo 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1:

Ở giai đoạn đầu, những phần kỵ nước của protein đậu nành bị dấu bên trong nhờ quá trình biến tính sẽ lộ ra ngoài, các mạch polypeptide duỗi ra, làm lộ các gốc –COO-, các mạch protein tiến gần nhau hơn

Giai đoạn 2:

Cation hóa trị II (kim loại kiềm thổ) cho vào sẽ làm liên kết các mạch protein lại với nhau nhờ các gốc -COO-, làm cho khối protein bị đông tụ Các cation hóa trị II đóng vai trò là chất nối liên kết giữa 2 protein chéo nhau

Quá trình đông tụ xảy ra do các phân tử biến tính tích điện âm nên khi bổ sung các ion tích điện dương của chất tạo đông sẽ giúp cho hỗn hợp trung hòa về điện tích

Các muối đông tụ protein đậu nành thường sử dụng là: CaSO4, CaCl2, MgCl2…Người ta thường sử dụng CaSO4 bởi vì nó cho hiệu suất đông tụ cao nhất

và không cho mùi vị lạ Qúa trình cho chất đông tụ vào đơn giản, dễ kiểm soát,

có thể chỉ cho một lần vào dung dịch

Hình 1 4 Mô hình biến tính, đông tụ protein đậu nành nhờ chất đông tụ CaSO4

(O) là phân tử protein, (•) là vùng kỵ nước

1.2.2.2 Cơ chế đông tụ bằng pH đẳng điện kết hợp với nhiệt độ

Quá trình đông tụ theo cơ chế pH đẳng điện cũng sẽ xảy ra theo 2 giai đoạn

Giai đoạn 1:

Tương tự như quá trình đông tụ sử dụng cation hoá trị II, đông tụ theo cơ chế pH đẳng điện, ở giai đoạn đầu, các protein bị biến tính sẽ làm cho các mạch polypeptide duỗi ra và sẽ làm lộ ra các phần kị nước nằm bên trong mạch

Giai đoạn 2:

Acid hữu cơ cho vào sẽ cung cấp H+ trung hòa các điện tích âm của các mạch polypeptide bị biến tính bởi nhiệt, làm giảm các liên kết tĩnh điện, giúp tạo các liên kết kị nước và –S-S-, dẫn đến sự tập hợp protein

Giai đoạn 2, những protein trung hòa này đông tụ chủ yếu nhờ tương tác kỵ nước Tương tác kỵ nước được xem là có vai trò quan trọng để hình thành nên cấu trúc khối đông (Kohyama và cộng sự, 1995), và sự hình thành khối đông xảy

ra nhờ sự đông tụ ngẫu nhiên (L.deMan và cộng sự, 1986)

Các acid thực phẩm thường được dùng làm tác nhân đông tụ protein là acid acetic, acid lactic, acid citric, Glucono Delta Lactone (GDL)… Trong các acid nói trên trong thực tế sản xuất 2 acid được sử dụng nhiều nhất là acid lactic và

GDL

1.2.2.3 Các liên kết hình thành khối đông protein và ảnh hưởng của chúng đến

tính chất cơ lý của sản phẩm đậu hủ

Khả năng đông tụ là một tính chất chức năng rất quan trọng của nhiều hệ thống protein và đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo cấu trúc hình thái do đó cũng

là cơ sở để chế tạo ra nhiều sản phẩm thực phẩm Khả năng đông tụ của protein chẳng những được sử dụng để tạo độ cứng, độ đàn hồi cho một số thực phẩm mà còn để cải biến khả năng giữ nước, tạo độ dầy, tạo lực liên kết giữa các tiểu phần cũng như làm bền khối đông (Gerrard, 2002a)

Các tương tác có quan hệ đến việc hình thành mạng protein ba chiều đặc trưng cho hệ Các tương tác này góp phần hình thành nên hệ thống nút mạng bên trong khối đông protein và chính các tương tác này hình thành nên những tính chất cơ lý khác nhau cho sản phẩm đậu hủ

Sự tương tác giữa các protein với nhau làm thay đổi tính chất vật lý của thực phẩm, sự thay đổi quan trọng nhất phải kể đến là các liên kết chéo bên trong khối đông tụ Nguyên nhân chính trong protein liên kết chéo liên quan đến các amino acid trong suốt quá trình chế biến (Gerrand, 2002a)

Các tương tác này không chỉ tác động lên tính chất cơ lý mà còn ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của khối đông Ngoài lớp nước hydrat hoá liên kết chặt chẽ với các nhóm có cực của chuỗi protein, còn có nước ở dạng dung môi tự do Người ta nhận thấy, mặc dù nước bị nhốt này có tính chất giống như nước của một dung dịch muối loãng được giữ bằng lực vật lý, vẫn không thể bị đẩy ra một cách dễ dàng Có thể là khi tạo khối đông đã tạo ra một cái bẫy để nhốt nước Hoặc cũng có thể các lỗ của mạng lưới protein giữ được nước dạng mao quản

Các liên kết ảnh hưởng đến tính chất khối đông bao gồm:

Liên kết kỵ nước (liên kết giữa các gốc ưa béo)

Đây là liên kết được hình thành khi các phân tử protein bị biến tính làm cho các gốc kỵ nước vốn nằm ở bên trong nay lộ ra bề mặt, những phần bị che khuất

ở protein ban đầu sẽ được hiện ra Những protein tích điện âm sẽ dẫn đến sự tích điện của các amino acid còn lại như là glutamic và acid aspartic (-COO-

) Những tương tác kỵ nước chi phối toàn bộ hệ thống protein (Sheard và cộng sự, 1986) Khi các gốc kỵ nước nằm gần nhau, tương tác với nhau thì hình thành ra liên kết kỵ nước, lúc này các phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hướng như tụ lại Tương tác kỵ nước được tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm các mạch polypeptide tiến lại gần với nhau hơn do đó làm cho khối đông cứng hơn

Khi nồng độ protein tăng thì khả năng đông tụ tăng vì số những vị trí tiếp xúc để tạo ra nút mạng lưới tăng lên Nồng độ protein càng lớn thì các hạt tiếp xúc trực tiếp không qua một lớp nào của của môi trường phân tán và khối đông càng dễ vì ở những vị trí đặc biệt ở đầu mút, những góc cạnh các yếu tố bền dễ bị mất do đó dễ tạo ra nút mạng lưới (Gerrand, 2002a)

Liên kết tĩnh điện

Tham gia cấu tạo nên các nút lưới trong hệ thống không gian 3 chiều cũng

có thể do các liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tĩnh điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tĩnh điện cùng dấu qua các ion đa hoá trị như ion cancium chẳng hạn Các cầu nối cancium làm cho khối đông có độ cứng và

độ bền tốt hơn (Lê Ngọc Tú và cộng sự, 2002)

Đây là liên kết hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu Liên kết này được hình thành từ 2 nguyên tử của 2 nguyên tố có độ âm điện rất khác nhau, một bên là kim loại có độ âm điện nhỏ và một bên là phi kim

có độ âm điện lớn Khi đó có sự chuyển dịch electron từ một nguyên tử có tính dương điện mạnh sang một nguyên tử có tính âm điện mạnh để tạo thành các cation và anion

Điều kiện hình thành là 2 nguyên tử tham gia liên kết phải có độ âm điện khác nhau (hiệu số độ âm điện ≥ 2)

Tính chất:

 Liên kết ion xảy ra theo mọi hướng

 Không bão hoà, mỗi ion có thể liên kết với nhiều ion xung quanh nó

 Liên kết rất bền

Liên kết hydro (giữa các liên kết peptide, -OH và –COOH)

Nút mạng lưới cũng có thể được tạo ra do các liên kết hydro giữa các nhóm peptide với nhau Nhiệt độ càng thấp thì liên kết hydro càng được tăng cường và củng cố vì càng có điều kiện để tạo ra nhiều cầu hydro Liên kết hydro là liên kết yếu, tạo ra một độ linh động nào đó giữa các phân tử đối với nhau, do đó làm cho

cấu trúc khối đông có một độ dẻo nhất định (Gerrard và cộng sự, 2003)

Đây là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa hydro với một nguyên tử có độ âm điện lớn và có kích thước bé

Nguyên nhân xuất hiện liên kết hydro là do đặc điểm cấu tạo của nguyên tử hydro chỉ có một electron duy nhất nên khi nguyên tử hydro liên kết cộng hoá trị với một nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn thì mấy electron của hydro bị hút lệch mạnh về phía nguyên tử đó và làm nguyên tử hydro bị biến thành hạt tích điện dương Ngoài ra, do kích thước của hydro rất nhỏ nên ion hydro dễ dàng tiến gần đến các nguyên tử hay ion khác, thậm chí thâm nhập vào lớp vỏ electron của các nguyên tử hay ion khác để hình thành nên mối liên kết hydro Năng lượng của liên kết hydro rất bé (khoảng 2 - 10 kcal/mol) nên liên kết này kém bền hơn các liên kết khác Liên kết hydro có thể hình thành 2 dạng:

Liên kế hydro liên phân tử: xảy ra giữa các phân tử của cùng một chất hoặc những phân tử của những chất khác nhau

Liên kết hydro nội phân tử: hình thành giữa 2 nhóm nguyên tử trong cùng 1 phân tử

Liên kết disulfur

Với sự biến tính nhiệt, bên cạnh những amino acid kỵ nước, thì các nhóm

-SH, S-S ở phần góc cạnh của chuỗi bị che khuất ở protein ban đầu sẽ được hiện

ra, hình thành nên các cầu nối disulfur Những phân đoạn glycinin và conglycinin luôn chứa nhóm free SH (Zayas, 1997), do đó, các liên kết này cũng góp phần vào quá trình hình thành mạng không gian 3 chiều

β-Trong trường hợp khối đông tạo thành có tính bất thuận nghịch bởi nhiệt, rất chắc và bền (Gerrard và cộng sự, 2003a)

Liên kết đồng tạo gel

Các liên kết đồng tạo gel này có thể được hình thành trong phản ứng Maillard, đây là dẫn xuất của dehydroprotein từ tyrosine Phản ứng Maillard xuất hiện giữa các amino acid trong phân tử và nhóm –COOH , đây thường là các dẫn xuất của đường thực phẩm Nhóm ε- amino acid của lysine là hoạt động chính giữa protein và aldehyde và liên kết với nhau bằng các liên kết cộng hoá trị (Gerrard và cộng sự, 2003a, Gerrard và cộng sự, 2003b, Nagaraj và cộng sự, 1996)

Phản ứng này hình thành nên các nhóm như: glyceraldehyde, formaldehyde, glutaraldehyde, glyxoral (Acharya và cộng sự, 1988, Gerrard và cộng sự, 2002b, Marquie, 2001) Trong đó, 2 nhóm có hiệu quả nhiều nhất là glutaraldehyde và formaldehyde

Ngoài ra, một số protein có bản chất khác nhau có thể tạo khối đông khi được đun nóng đồng thời nhờ liên kết đồng tạo gel

Các protein cũng có thể tạo đông tụ bằng cách cho tương tác với các chất đồng tạo gel như các polysaccharide, làm thành cầu nối giữa các hạt do đó hệ tạo

ra có độ dẻo và độ đàn hồi cao hơn Carrageenan polysulphate (tích điện âm)

cũng thường được thêm vào dịch sữa (pH của sữa) để tạo ra ion tương tác đặc hiệu với vùng tích điện dương (Zayas, 1997)

Hình 1.5 Các tương tác hoá học trong cấu trúc protein

1.2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ

Hàm lượng protein trong dung dịch sữa đậu nành

Trong quá trình đông tụ protein, hàm lượng protein vừa đóng vai trò hình thành khối đông vừa tạo nên các đặc tính của khối đông tạo thành Khi hàm lượng protein quá thấp thì khả năng đông tụ không cao Khi đó, quá trình đông tụ xảy ra chủ yếu trong các phân tử chứ không xảy ra giữa các phân tử protein với nhau, do đó không hình thành nên mạng lưới không gian 3 chiều Khi hàm lượng protein tăng cao thì các liên kết giữa các phân tử hình thành nhiều hơn nên cấu trúc không gian được thiết lập

Hàm lượng protein trong dịch sữa đậu nành phụ thuộc vào giống đậu và phương pháp chuẩn bị dịch sữa Để tăng hàm lượng chất khô trong dung dịch sữa, người ta thường giảm thể tích nước sử dụng trong quá trình trích ly chất chiết từ hạt đậu nành vào nước Khi đó, hàm lượng protein trong dịch sữa đậu cũng tăng theo Kết quả là hàm lượng chất khô và protein trong đậu hủ thành phẩm cũng gia tăng (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2009)

Tác nhân đông tụ

Hàm lượng sử dụng cũng là thông số công nghệ quan trọng Giá trị này thay đổi tùy theo hàm lượng protein trong dịch sữa và được xác định bằng phương

pháp thực nghiệm Khi tăng hàm lượng chất đông tụ thì hiệu suất thu hồi protein lúc đầu sẽ gia tăng, nhưng sau đó hiệu suất sẽ không tăng nữa và có xu hướng giảm, độ đàn hồi của sản phẩm sẽ gia tăng (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2009)

Nhiệt độ

Mỗi loại protein sẽ bị biến tính nhiệt và đông tụ ở một giá trị nhiệt độ xác định Nhiệt độ quá thấp sẽ làm giảm hiệu suất đông tụ protein, còn quá cao sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc của sản phẩm và làm tăng chi phí năng lượng cho quá trình đông tụ (Zayas, 1997) Chế độ gia nhiệt trong quá trình đông tụ cũng ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein và chất lượng sản phẩm Nếu kéo dài thời gian gia nhiệt trong khoảng giới hạn nhất định, thì khối đông protein thu được sẽ

có nhiều lỗ xốp hơn, do có nhiều gốc kỵ nước của phân tử protein bị lộ ra ngoài

và tương tác với nhau, hàm lượng protein trong khối đông cũng sẽ tăng theo (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2009)

Nhiệt độ ảnh hưởng tới tỉ lệ biến tính và tỉ liên kết giữa các protein với nhau Nếu quá trình tập hợp của các phân tử protein xảy ra nhanh hơn so với quá trình biến tính thì cấu trúc của khối đông protein không tốt, khi đó hàm lượng nước được giữ lại bên trong cấu trúc mạng không gian 3 chiều thấp Do đó, nhiệt

độ cho quá trình đông tụ cần phù hợp cân bằng giữa tỉ lệ biến tính – liên kết của các phân tử protein Thông thường người ta lựa chọn nhiệt độ chủ yếu xảy ra quá trình biến tính và quá trình liên kết sẽ xảy ra ở nhiệt độ mát

Sự khuấy trộn

Việc khuấy trộn dịch sữa với một tốc độ thích hợp trong giai đoạn bổ sung tác nhân gây đông tụ sẽ giúp phân bố đều các ion Ca2+ và đảm bảo sự đồng nhất

về nhiệt độ trong dung dịch keo (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2009)

Thời gian đông tụ

Thời gian quá ngắn sẽ làm cho hiệu suất thu hồi protein của quá trình đông

tụ bị giảm đi Khi sử dụng nhiệt để làm tác nhân gây đông tụ protein có thể xảy

ra nhiều phản ứng hóa học khác nhau trong dịch đậu như vitamin bị phân hủy, đường khử và acid amine tham gia vào phản ứng Maillard (Gerrand và cộng sự, 2002b; Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2009)

pH

pH ảnh hưởng khá lớn đến quá trình hình thành mạng protein và các khả năng giữ nước Sự biến tính protein và tỉ lệ kết hợp phụ thuộc vào pH Cần phải điều chỉnh độ pH thích hợp để đạt được tỉ lệ cân bằng giữa tỉ lệ biến tính – đông

tụ và lực hút – lực đẩy giữa các chuỗi protien liền kề nhau

1.3 Chất hỗ trợ đông tụ

Phụ gia tạo gel thuộc nhóm phụ gia cải tạo cấu trúc thực phẩm, bao gồm các polymer như polysaccharide, protein Nhóm phụ gia nằm trong nhóm hydrocolloid

Hydrocolloid: là những polymer tan trong nước (polysaccharide và protein) hiện đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp với rất nhiều chức năng như tạo đặc hay tạo gel hệ lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tương và huyền phù, ngăn cản sự hình thành tinh thể đá và đường, giữ hương, tăng khả năng giữ nước…

Phụ gia tạo gel có thể được phân loại tùy thuộc vào nguồn gốc, phương pháp phân tách, chức năng, cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt, thời gian tạo gel hay điện tích Nhưng phương pháp phân loại thích hợp nhất là dựa trên cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt và thời gian tạo gel

Hiện nay, một số chất hỗ trợ đông tụ có nguồn gốc từ tảo đang được sử dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm bao gồm: alginate, carrageenan, agar… Các loại chất đông tụ này khi tham gia vào khối đông protein sẽ phân biệt dựa trên tích chất hệ gel tạo thành

Tương tác giữa các chất hỗ trợ đông tụ và protein

Đây là một trong những tính chất quan trọng của chất hỗ trợ đông tụ khi tham gia vào quá trình đông tụ protein, phân tử chất hỗ trợ có khả năng liên kết với các phân tử protein Phản ứng này xảy ra nhờ các cation có mặt trong các nhóm protein tích điện dương tác dụng với nhóm sulphate mang điện âm của nhóm polysaccharide và có tính quyết định đến độ bền cơ học của hệ gel Trong công nghiệp sữa, nhờ vào tính chất liên kết với các protein trong sữa mà

carrageenan được sử dụng làm tác nhân để ngăn chặn sự tách lỏng (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2009)

Các chất hỗ trợ đông tụ làm tăng khoảng điện tích âm bên trong thực phẩm Carrageenan có thể liên kết với các phân tử khác như protein, hình thành các liên kết đồng tạo gel làm tăng về độ nhớt, khả năng đông tụ, độ ổn định và khả năng kết tủa Liên kết giữa polysaccharide - protein phụ thuộc vào độ pH bên trong thực phẩm và pH đẳng điện của phân tử protein Iota carrageenan tạo thành dạng gel có tính đàn hồi và cố kết cao Ngoài ra, iota carrageenan còn hỗ trợ cho quá trình giữ nước khi sử dụng ở nồng độ thấp

Các loại polysaccharide như carrageenan có khả năng làm thay đổi tính chất chức năng của protein đậu nành dẫn tới sự thay đổi về tính chất kết cấu của khối đông Khi carrageenan được bổ sung vào protein đậu nành, quá trình tạo đông tụ

có hằng số động học và độ nhớt đàn hồi cao hơn ban đầu (Ortiz và cộng sự, 2004) Ngoài ra, carrageenan cũng có thể được bổ sung vào dịch sữa đậu nành nhằm làm tăng độ bền khối đông và tăng thời gian bảo quản (Chang và cộng sự, 2003)

Bảng 1.5 So sánh tính chất hệ gel bởi các chất hỗ trợ đông tụ

gel agar rất cứng và vững chắc

Hệ gel vừa có tính chất của chất rắn vừa có tính chất của chất lỏng

Tạo gel mềm có độ dẻo cao do có sự hiện diện của ion Calcium bên trong cấu nội phân tử

Thường dùng kết hợp với Pectin (HMP) chứ không

sử dụng riêng lẻ Tương tác tĩnh điện mạnh với cầu nối Ca2+, vì thế các gel này không thuận nghịch với nhiệt

và ít đàn hồi

2.1.2 Mục tiêu cụ thể

Khảo sát vai trò của các chất phụ gia tạo đông cũng như các chất hỗ trợ đông tụ đến quá trình đông tụ protein đậu nành và ảnh hưởng của chúng đến chất lượng cấu trúc sản phẩm đậu hủ, từ đó, góp phần đưa ra cơ sở để lựa chọn chất đông tụ phù hợp để ứng dụng sản xuất những loại đậu hủ khác nhau

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Ảnh hưởng các chất đông tụ đến tính chất cơ lý sản phẩm

Mục tiêu

Mục tiêu của nội dung nghiên cứu này nhằm tìm hiểu ảnh hưởng các chất đông tụ, nồng độ chất đông tụ theo những cơ chế khác nhau và hàm lượng protein dịch trích đến tính chất cơ lý sản phẩm

Nội dung thực hiện

Khảo sát ảnh hưởng của các chất tạo đông theo cơ chế sử dụng cầu nối nhờ các cation hoá trị II và các chất được khảo sát bao gồm: Calcium sulphate (CaSO4.2H2O); Calcium Chloride (CaCl2.2H2O); Magnesium Chloride (MgCl2.6H2O)

Khảo sát ảnh hưởng chất tạo đông theo cơ chế đông tụ đẳng điện và quá trình khảo sát này được thực hiện trên chất tạo đông là GDL (Glucono Delta Lactone)

Phương pháp thực hiện

Quá trình chuẩn bị dịch sữa: đậu sau khi được rửa sạch 3 lần với nước theo

tỉ lệ 1 : 5 sẽ được ngâm 6 tiếng với tỉ lệ đậu : nước = 1 : 2,5 Sau 6 tiếng đậu sẽ được vớt ra, để ráo và tiến hành xay với tỉ lệ đậu : nước = 1 : 7 Tiến hành lọc bằng vải thô 2 lần Sau đó, bổ sung thêm lượng protein isolate đậu nành để hiệu chỉnh hàm lượng protein trong dịch sữa Hàm lượng protein dịch sữa khảo sát: 7

và 9% khối lượng

phút Sau đó đổ vào khuôn hình trụ có kích thước d = 10 cm, có chứa chất đông

tụ theo những nồng độ khảo sát và giữ ở 850C trong 40 phút Khoảng nồng độ chất đông tụ được khảo sát: 0,1 – 0,4 % (w/w)

Để đánh giá tính chất cấu trúc của khối đông, các thông số sau được khảo sát:

Độ cứng, độ đàn hồi, độ dẻo, độ cố kết: Các thông số này được đo bằng phép thử TPA (phương pháp mô phỏng theo những điều kiện mà thực phẩm trải qua trong suốt quá trình ăn) (phụ lục A.3)

Độ cứng: được xem là lực cần tác dụng để nhai hoàn toàn mẫu đặt giữa các răng hàm

Độ đàn hồi: Mức độ mà tại đó 1 nguyên liệu đã bị biến dạng trở về trạng thái ban đầu sau khi đã xoá bỏ lực nhai

Độ dẻo: Năng lượng cần để làm tan rã thực phẩm bán rắn đến trạng thái sẵn sàng để nuốt

Độ cố kết: Độ bền của những liên kết bên trong tạo nên độ nhớt của sản phẩm

Khả năng giữ nước: đây là tính chất đặc trưng cho độ bền của mạng lưới cấu trúc và được tính trên lượng nước thoát ra sau 24h (phụ lục A.1)

Tất cả các thí nghiệm trong quá trình nghiên cứu đều được lập lại 3 lần để làm tăng độ tin cậy và tiến hành phân tích phương sai ANOVA

Quá trình tiến hành được thực hiện theo sơ đồ như hình1.6

Hình 1.6 Quy trình sản xuất dự kiến

Loại bỏ tạp chất Đậu nành

2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng các chất hỗ trợ đông tụ (carrageenan)

Mục tiêu

Mục tiêu của nội dung này nhằm khảo sát ảnh hưởng và tác động của các chất hỗ trợ đông tụ trong quá trình đông tụ protein đậu nành, cũng như nghiên cứu sự tương tác giữa chất hỗ trợ đông tụ với các chất đông tụ theo những cơ chế khác nhau đến tính chất cơ lý sản phẩm

Nội dung thực hiện

Khảo sát ảnh hưởng của chất hỗ trợ đông tụ và tương tác với các chất tạo đông theo cơ chế sử dụng cầu nối nhờ các cationn hoá trị II và các chất được khảo sát bao gồm: Calcium sulphate (CaSO4.2H2O); Calcium Chloride (CaCl2.2H2O); Magnesium Chloride (MgCl2.6H2O)

Khảo sát ảnh hưởng của chất hỗ trợ đông tụ và tương tác với chất tạo đông theo cơ chế đông tụ đẳng điện và quá trình khảo sát này được thực hiện trên chất tạo đông là GDL (Glucono Delta Lactone)

Phương pháp thực hiện

Quá trình chuẩn bị dịch sữa: đậu sau khi được rửa sạch 3 lần với nước theo

tỉ lệ 1 : 5 sẽ được ngâm 6 tiếng với tỉ lệ đậu : nước = 1 : 2,5 Sau 6 tiếng đậu sẽ được vớt ra, để ráo và tiến hành xay với tỉ lệ đậu : nước = 1 : 7 Tiến hành lọc bằng vải thô 2 lần Sau đó, bổ sung thêm lượng protein isolate để tăng hàm lượng protein trong dịch sữa Hàm lượng protein dịch sữa khảo sát: 7 và 9% khối lượng

đông tụ theo những nồng độ khảo sát là 0,5 và 1% (w/w), khuấy đều cho tan vào dịch sữa Tiếp tục gia nhiệt đến 900C và giữ trong vòng 5 phút Sau đó, đổ vào khuôn hình trụ có kích thước d = 10 cm có chứa chất đông tụ theo nồng độ khảo sát và giữ ở 850C trong 40 phút Khoảng nồng độ chất đông tụ được khảo sát: 0,1

- 0,4% (w/w)

Để đánh giá tính chất cấu trúc khối đông, tiến hành khảo sát các thông số về

độ cứng, độ dẻo, độ đàn hồi, độ cố kết và khả năng giữ nước Quá trình tiến hành tương tự thí nghiệm 2.2.1

Tất cả các thí nghiệm trong quá trình nghiên cứu đều được lập lại 3 lần để làm tăng độ tin cậy và tiến hành phân tích phương sai ANOVA

2.2.3 Phân tích dữ liệu đa biến để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình đông tụ

Mục tiêu

Mục tiêu của nội dung nghiên cứu này nhằm đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình đông tụ, từ đó, góp phần lựa chọn điều kiện đông tụ thích hợp trong quá trình sản xuất đậu hủ

Nội dung thực hiện

Để đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố, những dữ liệu thu được từ nội dung 2.2.1 và 2.2.2 sẽ được phân tích đa biến để xác định những tính chất đặc

trưng của cấu trúc khối đông và khả năng giữ nước

Phương pháp thực hiện

Những dữ liệu từ 2 nội dung 2.2.1 và 2.2.2 được tập hợp lại và sử dụng phương pháp phân tích đa biến được thực hiện trên phần mềm R 3.0.2 (phụ lục A.4)

Trong đó, các yếu tố như: hàm lượng protein, loại chất đông tụ và hàm lượng carrageenan sẽ được sử dụng là những biến phụ

Các tính chất như: nồng độ chất đông tụ, độ cứng, độ dẻo, độ đàn hồi, độ cố kết và khả năng giữ nước được sử dụng như những biến chính trong quá trình phân tích

2.2.4 Ứng dụng quá trình đông tụ protein đậu nành trong sản xuất sản phẩm đậu hủ

Mục tiêu

Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm so sánh sản phẩm đậu hủ sản xuất với sản phẩm đậu hủ thương mại

Nội dung thực hiện

Từ những dữ liệu về sự ảnh hưởng các chất đông tụ, chất hỗ trợ đông tụ và hàm lượng protein thu được tiến hành lựa chọn chất đông tụ, chất hỗ trợ đông tụ

với những nồng độ thích hợp để ứng dụng sản xuất 2 sản phẩm đậu hủ khác nhau

là đậu hủ cứng và đậu hủ lụa

Phương pháp thực hiện

Để tạo ra 2 loại đậu hủ cứng và đậu hủ lụa, sau khi tiến hành phân vùng sản phẩm, dựa trên tính chất cơ lý sản phẩm và dựa trên kết quả thu được ở nội dung 2.2.3, chọn ra chất đông tụ, chất hỗ trợ đông tụ và hàm lượng protein thích hợp

để ứng dụng sản xuất

Để so sánh tính chất khối đông của 2 loại sản phẩm này và sản phẩm thương mại, tiến hành kiểm tra các thông số độ cứng, độ dẻo, độ đàn hồi và độ cố kết tương tự như ở nội dung 2.2.1

2.3 Nguyên liệu và thiết bị

2.3.1 Nguyên liệu

2.3.1.1 Đậu nành

Chất lượng hạt đậu nành ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm đậu

hủ, đặc biệt là giá trị cảm quan

Yêu cầu hạt đậu nành

 Hạt lớn, đều, căng tròn, ít bị nứt và vỡ

 Hạt không bị côn trùng gặm nhắm hay cắn hại

 Vỏ hạt có màu vàng sáng, nguyên vẹn và nhẵn

 Không bị mốc hay mọc mầm

Yêu cầu kỹ thuật

Nguồn nguyên liệu đậu nành được cung cấp bởi công ty TNHH TM- Dịch

vụ Xuân Hồng (Việt Nam)

Chỉ tiêu chất lượng theo QĐ 46/2007/QĐ – BYT

Yêu cầu kỹ thuật của hạt đậu nành phải theo đúng những quy định nêu trong bảng dưới đây:

Bảng 2 1 Yêu cầu kỹ thuật của hạt đậu nành

Tổng số tạp chất phần trăm khối lƣợng không lớn hơn

(trong đó các mảnh đất đá kim loại) 2,0 %

Hàm lƣợng ẩm và các chất bay hơi tính theo % khối

lƣợng sản phẩm khi giao nhận không lớn hơn 0,2%

Hàm lƣợng dầu (chiếc đƣợc bằng hexan) tính theo %

khối lƣợng sản phẩm khi giao nhận không nhỏ hơn 13,0 %

Độ acid trong phần dầu chiết đƣợc qui thành acid oleic,

Hàm lƣợng protein tính theo % khối lƣợng sản phẩm

Thiết bị đo cấu trúc

Thiết bị đo cấu trúc sử dụng trong đề tài này là thiết bị Instron TA.TX2 texture analyzer Đây là một máy tiện ren đơn đƣợc thiết kế đặc biệt cho thực phẩm Thiết bị có khả năng chịu lực 250 N và tốc độ con trƣợt 6 – 600 mm/phút Khả năng chịu nặng của những kiểu ren kép có giá trị tới 5.000 N Tốc độ trƣợt đến 2.400 mm/phút

Đầu đo

Đầu đo hình trụ, có ren để gắn vào máy, đường kính 30 mm, được làm bằng thép không gỉ Đầu đo có kích thước nhỏ hơn tiết diện ngang của mẫu, lực nhận chủ yếu là do đâm xuyên, kết hợp nén và cắt Đầu đo tác dụng ứng suất nén lên

bề mặt và ứng suất cắt bởi biên và diện tích mặt ngoài đầu đo

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Ảnh hưởng của các chất đông tụ đến tính chất cơ lý và khả năng giữ nước của khối đông

3.1.1 Ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của khối đông

Việc thay đổi nồng độ và loại chất đông tụ sẽ ảnh hưởng khác nhau đến cấu trúc đậu hủ, tạo ra các sản phẩm có cấu trúc (độ cứng, độ dẻo, độ đàn hồi, độ cố kết) khác nhau Nghiên cứu tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các chất đông tụ đến tính chất cơ lý, kết quả được thể hiện như sau:

0 1 2 3

tương tự như nghiên cứu của Fuh- Juin Kao và cộng sự, 2003; L.deMan và cộng

sự, 1986 Kết quả này cho thấy, khi nồng độ chất đông tụ theo cơ chế cation hoá trị II thấp (0,1 – 0,2% (w/w)) trong cấu trúc mạng hình thành cấu trúc lỗ mạng có kích thước to, không đều và nhiều mảnh vụn xuất hiện Khi nồng độ chất đông tụ đạt mức phù hợp (0,3% (w/w)) khối đông có độ cứng cao hơn, kích thước của cấu trúc mạng nhỏ hơn và có độ đồng nhất cao Ở nồng độ 0,4% (w/w), khi đó kích thước cấu trúc mạng quá nhỏ, kích thước lỗ nhỏ dẫn đến mạng lưới xốp, dễ

vỡ, dẫn đến việc độ cứng giảm đi

Đối với quá trình đông tụ sử dụng cation Ca2+ (CaSO4 và CaCl2) và Mg2+(MgCl2), cation Mg2+ cho sản phẩm có độ cứng lớn hơn cation Ca2+ ở hàm lượng protein trong dịch sữa 7% (w/w) nhưng lại cho kết quả thấp hơn ở hàm lượng protein trong dịch sữa 9% (w/w) Điều này cho thấy loại chất đông tụ và hàm lượng protein ảnh hưởng lớn đến tính chất cấu trúc của khối đông

Ảnh hưởng của chất đông tụ theo cơ chế pH đẳng điện và hàm lượng protein đến độ cứng của khối đông

Quá trình tạo đông tụ sử dụng cơ chế pH đẳng điện với chất đông tụ là GDL cho cấu trúc khối đông có độ cứng cao hơn hẳn so với cơ chế sử dụng cation Ca2+(CaSO4 và CaCl2) và Mg2+ (MgCl2) ở cả 2 hàm lượng protein dịch sữa 7% (w/w)

và 9% (w/w) Vì trong cấu trúc mạng không gian 3 chiều xuất hiện nhiều và hầu hết được tạo thành do các liên kết kỵ nước

Ngoài ra, ở hàm lượng protein dịch sữa 7% (w/w), độ cứng của khối đông theo cơ chế bổ sung pH đẳng điện sử dụng GDL có xu hướng tăng lên ở nồng độ 0,4% (w/w), nhưng lại giảm ở hàm lượng protein dịch sữa 9% (w/w), điều này cho thấy khi hàm lượng protein tăng thì các liên kết giữa các protein với nhau tăng, do đó khi hình thành liên kết ion tăng sẽ làm cho cấu trúc mạng trở nên xốp, dễ vỡ, từ đó làm giảm độ cứng của sản phẩm

Ảnh hưởng của các ion âm đến độ cứng của khối đông

Khi cùng là các anion hoá trị 1 như Cl- (MgCl2, CaCl2) ở hàm lượng protein dịch sữa 7% (w/w) thì độ cứng của khối đông có xu hướng giảm từ nồng độ 0,4% (w/w) trong khi đó anion SO42- (CaSO4) vẫn có xu hướng tăng lên, điều này cho

thấy khi độ âm điện của hợp chất đông tụ nhỏ thì lực tĩnh điện sẽ yếu hơn so với

độ cứng của khối đông khi đông tụ sử dụng MgCl2 thấp hơn so với CaSO4 và CaCl2.

Ngoài ra, khi tăng nồng độ chất đông tụ CaCl2 hầu như không ảnh hưởng đến độ dẻo của khối đông với hàm lượng protein dịch sữa 7% (w/w) nhưng khi hàm lượng protein trong dịch sữa 9% (w/w), tính chất dẻo của khối đông tăng và thể hiện rõ rệt

Khi hàm lượng protein trong dịch sữa tăng thì chỉ có các cation Ca2+(CaSO4; CaCl2) mới ảnh hưởng đến độ dẻo của khối đông, trong khi các cation

Mg2+ (MgCl2) không ảnh hưởng đến độ dẻo khi tăng nồng độ chất đông tụ Điều này cho thấy cation Mg2+ có tính chất đông tụ rất khác so với Ca2+ (Prabhakaran

và cộng sự,2006)