Nghiên cứu sản xuất chế phẩm giàu protein thực vật dùng cho mì ăn liền và thức ăn chay

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tạo ra hai dạng sản phẩm thực phẩm giàu protein thực vật có thể dùng làm phụ gia cho mì ăn liền và làm thức ăn chay thay thế cho các loại thịt động vật

LÝ THỊ KIM CHÂU

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM GIÀU PROTEIN THỰC VẬT DÙNG CHO

MÌ ĂN LIỀN VÀ THỨC ĂN CHAY

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ SỐ NGÀNH : 2 11 00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH - THÁNG 11 NĂM 2003

-000 - -000 -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày tháng năm sinh : 07-09-1974 Nơi sinh : Tiền Giang

Chuyên ngành : Công Nghệ Thực Phẩm Mã số : 2.11.00

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM GIÀU

PROTEIN THỰC VẬT DÙNG CHO MÌ ĂN LIỀN VÀ THỨC

ĂN CHAY

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Cần tập trung các nghiên cứu sau:

¾ Nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật của các nguyên liệu: gluten bột mì, bột đạm đậu

nành, bột nấm bào ngư, đậu hủ tươi

¾ Nghiên cứu công nghệ sản xuất sản phẩm giàu protein dùng cho mì ăn liền và thức

ăn chay với các thông số kỹ thuật thích hợp

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21 - 11 - 2002

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 15 - 07 - 2003

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS TRẦN ĐÌNH YẾN

VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1 : PGS TS NGUYỄN XÍCH LIÊN

VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2 : PGS TS HOÀNG ĐỨC NHƯ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

TS TRẦN ĐÌNH YẾN PGS.TS PHẠM VĂN BÔN PGS TS PHẠM VĂN BÔN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày tháng năm 2003

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

Luận văn Thạc Sĩ được bảo vệ tại

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Tp.Hồ Chí Minh

-oOo - Tôi xin chân thành cám ơn:

- TS Trần Đình Yến, người đã hướng dẫn và tận tình truyền đạt đường hướng cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này Những cách thức đặt và giải quyết vấn đề, những hướng dẫn chặt chẽ và khoa học của Thầy đã giúp tôi rất nhiều trên con đường nghiên cứu khoa học, giúp tôi hoàn thành luận văn này

- Ban Giám Hiệu, các Thầy Cô Phòng QL-SĐH Trường Đại Học Bách Khoa

TP HCM

- Các Thầy Cô trong Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM, đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian học tập để làm nền tảng cho tôi thực hiện đề tài này

- Các cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện những thí nghiệm trong suốt thời gian nghiên cứu

- Xin chân thành cám ơn PGS.TS Nguyễn Xích Liên, PGS.TS Hoàng Đức Như, các PGS, TS là Chủ tịch và ủy viên Hội đồng đã mất nhiều thời gian quý báu để đọc, nhận xét, tham gia phản biện và chấm luận văn này

- Xin cám ơn gia đình, bạn bè cùng các đồng nghiệp đã thường xuyên động viên, giúp đỡ và chia sẻ cùng tôi những vui buồn, khó khăn trong suốt thời gian qua

Nhu cầu về các loại sản phẩm thực phẩm giàu chất dinh dưỡng chế biến sẳn

là rất cần thiết trong đời sống của con người trong xã hội phát triển Bên cạnh các

thức ăn có nguồn gốc động vật, việc sử dụng các thức ăn chế biến từ các loại thực

vật đang là xu hướng hiện nay bởi vì nó cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng và tránh

được các bệnh về tim mạch, béo phì… do chứa rất ít acid béo no và cholesterol

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tạo ra hai dạng sản phẩm thực phẩm

giàu protein thực vật có thể dùng làm phụ gia cho mì ăn liền và làm thức ăn chay

thay thế cho các loại thịt động vật Sản phẩm được làm từ ba nguyên liệu chính là

gluten bột mì, bột đậu nành giàu đạm và bột nấm bào ngư

Kết quả nghiên cứu đã xác định được quy trình công nghệ đơn giản gồm các

giai đoạn phối trộn, tạo hình, sấy khô Sản phẩm thu được có hàm lượng protein cao

trên 66%, bảo quản được lâu, chất lượng khá tốt

Requirements on processed food’s products with rich nutrition is the need for human’s life in developed society Besides foods origins from animal, utilizing processed foods origin from botanical is current trend because it provides sufficient nutrition and protects diseases of heat, blood, obese, etc because it has a little saturated fat acid and cholesterol

In this study, we make two styles of foods with rich botanical’s protein which can use additive to instant noodle and to be vegetarian foods to replace animal’s meat Products is made from main material such as gluten of flour, soya-bean’s powder with rich protein and mushroom’s powder

The study’s result had determined simple technological process including stages of mixing, forming, drying Products has high content of protein – over 66%, long-storage and good quality

ii

Trang

Tóm tắt tiếng Việt i

Tóm tắt tiếng Anh ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng viii

Danh sách các hình xi

Danh sách các phụ lục xii

MỞ ĐẦU 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Đại cương về protein 5

1.1.1 Vai trò và giá trị dinh dưỡng của protein trong dinh dưỡng và trong công nghệ thực phẩm 5

1.1.1.1 Vai trò của protein trong công nghệ thực phẩm 5

1.1.1.2 Giá trị dinh dưỡng của protein 6

1.1.2 Cấu tạo phân tử protein 6

1.1.2.1 Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein 6

1.1.2.2 Thành phần acid amin trong protein 7

1.1.3 Một số tính chất quan trọng của protein 8

1.1.3.1 Tính chất lưỡng tính của acid amin và protein 8

1.1.3.2 Sự biến tính của protein 9

1.2 Các nguồn protein từ thực vật giàu protein 10

1.2.1 Nguồn protein từ lúa mì 10

1.2.1.1 Gliadin 11

1.2.1.2 Glutenin 12

1.2.2 Nguồn protein từ đậu nành 14

1.2.2.1 Đặc điểm của cây đậu nành 14

1.2.2.2 Giá trị kinh tế của hạt đậu nành 14

1.2.2.3 Thành phần protein của hạt đậu nành 14

1.2.3 Nguồn protein từ nấm 17

1.2.3.1 Nấm bào ngư dai 17

a Hình thái giải phẩu thể quả 17

b Giá trị dinh dưỡng 18

1.2.3.2 Nấm mỡ 18

1.2.3.3 Nấm hương 19

1.3 Một số kết quả nghiên cứu về các sản phẩm giàu protein từ thực vật 20

1.3.1 Các sản phẩm chế biến từ đậu nành 20

1.3.1.1 Đậu hủ 20

1.3.1.2 Bột sữa đậu nành 21

1.3.1.3 Sản phẩm tương tự thịt từ protein đậu nành 23

1.3.2 Chế biến từ gluten bột mì 23

1.3.2.1 Phương pháp điều chế gluten bột mì 23

1.3.2.2 Các loại sản phẩm có cấu trúc thớ sợi 24

1.4 Tình hình nghiên cứu các sản phẩm giàu protein thực vật

trong nước 26

1.5 Mục tiêu sử dụng và đặc điểm của sản phẩm 26

PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Nguyên liệu 29

2.1.1 Gluten bột mì 29

2.1.2 Bột nấm bào ngư 29

2.1.3 Bột đậu nành giàu protein 29

2.1.4 Đậu hủ tươi 30

2.1.5 Nấm men bánh mì 30

2.2 Phương pháp nghiên cứu 30

2.2.1 Nghiên cứu về thành phần tính chất của nguyên liệu 31

2.2.2 Nghiên cứu về công nghệ 32

2.2.2.1 Các bước tiến hành nghiên cứu 32

2.2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất 33

2.2.2.3 Diễn giải quy trình 33

a Nguyên liệu 33

b Phối trộn 33

c Tạo hình 34

d Sấy sản phẩm 34

e Nướng sản phẩm 34

2.2.2.4 Các thông số kỹ thuật cần xác định 34

v

2.2.5 Nghiên cứu về chất lượng sản phẩm 38

2.2.5.1 Yêu cầu chất lượng sản phẩm 38

2.2.5.2 Phân tích các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 38

a Các chỉ tiêu cảm quan 39

b Các chỉ tiêu hóa lý 39

2.2.5.3 Đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm 40

2.2.6 Nghiên cứu tối ưu hóa 42

PHẦN 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 43

3.1 Kết quả nghiên cứu về nguyên liệu 44

3.1.1 Kết quả nghiên cứu lượng nước cho vào hỗn hợp 44

3.1.2 Kết quả nghiên cứu xác định thành phần nguyên liệu sử dụng 45 3.2 Kết quả nghiên cứu về công nghệ 45

3.2.1 Kết quả nghiên cứu tỷ lệ phối trộn nguyên liệu 46

3.2.1.1 Kết quả nghiên cứu khi sử dụng bột đậu nành giàu đạm (SPC) 46

3.2.1.2 Kết quả nghiên cứu khi sử dụng đậu hủ thay cho bột đạm đậu nành 49

3.2.2 Kết quả nghiên cứu tạo độ xốp cho sản phẩm 51

3.2.3 Kết quả nghiên cứu chế độ sấy sản phẩm 53

3.2.3.1 Sản phẩm dùng làm thức ăn chay 53

3.2.3.2 Sản phẩm dùng trong mì ăn liền 54

3.2.4 Kết quả nghiên cứu phương pháp nướng trong lò vi ba 56

3.2.4.1 Kết quả nghiên cứu xác định công thức phối trộn 56

thực nghiệm 58

3.3.1 Điều kiện thí nghiệm 58

3.3.2 Kết quả thí nghiệm 60

3.3.3 Tối ưu hóa theo phương pháp leo dốc (Box-Willson) 66

3.4 Kết quả nghiên cứu chất lượng sản phẩm 68

3.4.1 Thành phần dinh dưỡng 68

3.4.2 Đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm 69

3.4.3 Bảo quản sản phẩm 70

KẾT LUẬN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHỤ LỤC 77

vii

Trang

Bảng 1.1: Hàm lượng protein và hàm lượng các acid amin không thay

thế trong protein của một số cây tròng chủ yếu 7

Bảng 1.2: Tỷ lệ các phần protein trong các loại ngũ cốc 11

Bảng 1.3: Giá trị sinh học của protein đậu nành 15

Bảng 1.4: Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành 16

Bảng 1.5: Thành phần acid amin trong isolat protein đậu nành 16

Bảng 1.6: Thành phần dinh dưỡng của một số loại nấm chủ yếu 17

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu hóa lý và phương pháp phân tích 31

Bảng 2.2: Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm giàu protein 38

Bảng 2.3: Thang điểm xác định đặc tính cảm quan của sản phẩm giàu protein 39

Bảng 2.4: Hệ số quan trọng của các chỉ tiêu 41

Bảng 2.5: Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm giàu protein thu được dựa theo bảng tổng số điểm 42

Bảng 3.1: Thành phần hóa học của đậu hủ , gluten và bột nấm bào ngư 45

Bảng 3.2: Aûnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến độ bền kéo và khả năng tạo hình của sản phẩm 1 47

sản phẩm 1 48 Bảng 3.4: Aûnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến độ bền kéo và khả năng tạo hình của sản phẩm 2 49 Bảng 3.5: Aûnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến chất

lượng của sản phẩm 2 50 Bảng 3.6: Aûnh hưởng của tỷ lệ nấm men và thời gian lên men đến

độ nở của khối bột nhào 52 Bảng 3.7: Aûnh hưởng của tỷ lệ nấm men và thời gian lên men đến

chất lượng của sản phẩm 52 Bảng 3.8: Aûnh hưởng nhiệt độ sấy, thời gian sấy đến độ ẩm của

sản phẩm 1A 54 Bảng 3.9: Aûnh hưởng nhiệt độ sấy, thời gian sấy đến độ ẩm của

sản phẩm 1B 55 Bảng 3.10: Thành phần phối trộn nguyên liệu trong phương pháp

nướng bằng lò vi ba 57 Bảng 3.11: Aûnh hưởng của thời gian sấy sơ bộ và độ ẩm trước khi

nướng đến chất lượng sản phẩm 58 Bảng 3.12: Các yếu tố và khoảng khảo sát các yếu tố 59 Bảng 3.13: Mức thí nghiệm của các yếu tố 60

Bảng 3.15: Các giá trị của y và S j 61

Bảng 3.16: Ma trận thực nghiệm và kết quả được tính lại 65

Bảng 3.17: Kết quả tối ưu theo phương pháp leo dốc 67

Bảng 3.18: Công thức phối chế nguyên liệu và phụ gia tối ưu 68

Bảng 3.19: Thành phần hóa học của các sản phẩm 68

Bảng 3.20: Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm 1A 69

Bảng 3.21: Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm 1B 70

x

Trang

Hình 1.1: So sánh amino acid của trứng và bột mì 13

Hình 1.2: Quy trình công nghệ sản xuất đậu hủ đi từ sữa đậu nành 21

Hình 1.3: Quy trình công nghệ sản xuất bột sữa đậu nành 22

Hình 1.4: Quy trình công nghệ sản xuất gluten bột mì 24

Hình 2.1: Sơ đồ các bước nghiên cứu 32

Hình 2.2: Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm giàu protein 33

Hình 2.3: Thiết bị dùng để đo độ bền kéo của bột nhào 36

Hình 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy (ở 700C), thời gian sấy và kích thước miếng bột nhào đến độ ẩm của sản phẩm 55

Hình 3.2: Aûnh hưởng của nhiệt độ sấy (ở 600C), thời gian sấy và kích thước miếng bột nhào đến độ ẩm của sản phẩm 56 Hình 10: Mẫu sản phẩm giàu protein thực vật dùng làm thức ăn chay

Hình 11: Mẫu thịt heo lát chay nhập của Đài Loan

Trang

Phụ lục 1: Xác định protein bằng phương pháp Micro Kjendahl 77

Phụ lục 2: Xác định độ ẩm của sản phẩm 80

Phụ lục 3: Xác định hàm lượng chất béo 81

Phụ lục 4: Xác định hàm lượng tinh bột 83

Phụ lục 5: Xác định hàm lượng tro 86

Phụ lục 6: Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 88

xii

“Chế độ ăn chay mang lại sức khỏe và tuổi

thọ, tâm hồn thoải mái, sức sống mãnh liệt

Để tránh bệnh tật và già nua, bạn hãy

ăn chay với ít nhất 80% chất là thực vật” [5]

Từ khi phát hiện ra những tác hại của chế độ ăn thịt đối với sức khỏe và môi trường sinh thái, ngày càng có nhiều người từ bỏ những thức ăn chế biến từ thịt động vật, chuyển sang ăn nhiều thức ăn thực vật Trong thế giới hiện

đại, “thì giờ là tiền bạc” mọi người muốn mọi thứ đều phải nhanh, mất ít thời

gian, kể cả bữa ăn Các thực phẩm Fast-food ra đời cũng từ nhu cầu đó Sản phẩm mì ăn liền và thực phẩm chay ăn liền cũng nằm trong quy luật này

Mì ăn liền đang được tiêu thụ với mức khoảng 43,8 tỷ gói trong một năm trên toàn thế giới, nó trở thành một phần tất yếu của văn hóa ẩm thực ngày nay Phụ gia đối với mì ăn liền rất quan trọng Nhờ thay đổi phụ gia ta có thể tạo ra các loại mì ăn liền khác nhau Sự cạnh tranh trong lĩnh vực mì ăn liền hiện nay về chất lượng phụ gia đóng vai trò hết sức quan trọng, trong đó có phụ gia giàu protein, loại phụ gia chưa được chú ý nhiều ở nước ta

Thức ăn chay cũng được nghiên cứu và đưa ra thị trường với nhiều chủng loại phong phú Tuy nhiên những sản phẩm chay ăn liền bán trên thị trường Việt Nam hiện nay hầu hết đều được nhập từ nước ngoài với giá thành khá cao Tại Công ty Kỹ Nghệ Thực phẩm Việt Nam, hàng tháng sử dụng một lượng rất lớn loại protein đậm đặc để làm phụ gia thêm vào trong gói mì ăn liền Ở nước ta, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất ít, tài liệu hiếm, sản phẩm nghèo nàn, chủ yếu là các loại thức ăn sử dụng nguồn protein tự nhiên, ít có sản phẩm chế biến có hàm lượng protein cao

Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn đề tài :”Nghiên cứu sản xuất chế phẩm

giàu protein thực vật dùng cho mì ăn liền và thức ăn chay” nhằm tạo ra

một loại phụ gia mới để cải thiện chất lượng mì ăn liền, tăng thêm giá trị dinh dưỡng và tính hấp dẫn, đáp ứng cho nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng, có thể thay thế loại phụ gia giàu protein nhập ngoại có giá thành khá cao Đồng thời cũng tạo ra một loại thực phẩm giàu protein đáp ứng nhu cầu cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho những sản phẩm chay và sản phẩm nghèo protein khác

PHAÀN 1

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ PROTEIN

Protein là hợp chất cao phân tử do các đơn phân acid amin kết hợp với nhau tạo nên

Protein là hợp chất có phổ biến trong các nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm Trong thực phẩm, protein có thể ở trạng thái dịch thể hoặc ở trạng thái rắn, có thể ở dạng gần như thuần nhất trong một số sản phẩm này nhưng lại ở dạng hỗn hợp với các hợp phần khác trong một số thành phẩm khác [12] Protein sẳn có hoặc được đưa vào sản phẩm thực phẩm chủ yếu là để tạo cho thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Ngoài ra, protein còn có vai trò cực kỳ quan trọng trong công nghệ sản xuất các thực phẩm: là chất để TẠO HÌNH và TẠO KẾT CẤU đặc trưng về lượng cũng như về chất cho nhiều loại sản phẩm thực phẩm

1.1.1 VAI TRÒ VÀ GIÁ TRỊ CỦA PROTEIN TRONG DINH DƯỠNG VÀ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

1.1.1.1 Vai trò của protein trong công nghệ thực phẩm

Trong công nghệ sản xuất thực phẩm, protein có vai trò rất quan trọng:

• Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo trạng thái cho các sản phẩm thực phẩm Nhờ khả năng này mới có quy trình công nghệ sản xuất ra các sản phẩm tương ứng từ các nguyên liệu giàu protein

• Protein còn gián tiếp tạo ra chất lượng cho các thực phẩm

Các acid amin (từ protein phân giải ra) có khả năng tương tác với đường khi gia nhiệt để tạo ra được màu vàng nâu cũng như hương thơm đặc trưng của bánh mì gồm 70 cấu tử thơm [13]

Các protein còn có khả năng cố định mùi tức là khả năng giữ hương được lâu bền cho thực phẩm

1.1.1.2 Giá trị dinh dưỡng của protein

• Protein là hợp phần chủ yếu, quyết định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn Chỉ trên nền tảng protein cao thì tính chất sinh học của các cấu tử khác mới thể hiện đầy đủ

• Khi thiếu protein trong chế độ ăn hàng ngày sẽ dẫn đến nhiều biểu hiện xấu cho sức khỏe như suy dinh dưỡng, sút cân mau, chậm lớn (đối với trẻ em), giảm khả năng miễn dịch, khả năng chống đỡ của cơ thể đối với một số bệnh

• Thiếu protein sẽ gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động bình thường của nhiều cơ quan chức năng như gan, tuyến nội tiết và hệ thần kinh

• Thiếu protein cũng sẽ làm thay đổi thành phần hóa học và cấu tạo hình thái của xương (lượng canxi giảm, lượng magie tăng cao) Do vậy mức protein cao, chất lượng tốt (protein chứa đủ các acid amin không thay thế) là cần thiết trong thức ăn cho mọi lứa tuổi [13]

1.1.2 CẤU TẠO PHÂN TỬ PROTEIN

1.1.2.1 Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein

Acid amin là cấu tử cơ bản của protein Acid amin là những hợp chất hữu

cơ trong phân tử có ít nhất một nhóm amin (-NH2) và một nhóm carboxyl COOH)

Công thức cấu tạo tổng quát của acid amin như sau : [13]

R – CH – COOH Hoặc R – CH – COO -

NH2 NH3+

1.1.2.2 Thành phần acid amin trong protein

Hàm lượng các acid amin không thay thế và tỷ lệ giữa chúng trong phân tử protein là một tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá chất lượng protein

Với các loại hạt, protein của các phần giải phẩu riêng biệt của chúng đều khác nhau về thành phần acid amin và do đó cũng khác nhau về giá trị dinh dưỡng Ở tất cả các cây trồng có hạt phôi chứa protein có tính chất cân bằng tốt hơn nhiều về thành phần acid amin so với protein nội nhũ Protein của phôi lúa mì về mặt dinh dưỡng có giá trị gần bằng protein của trứng, của cazein hoặc của thịt bò

Bảng 1.1: Hàm lượng protein và hàm lượng các acid amin không thay thế

trong protein của một số cây trồng chủ yếu [3]

Hàm lượng các acid amin trong protein (%)

lượng protein

Lizin Meti

onin

nin

Treo- phan

Tripto-Izolơ -xin

xin

Lơ- alamin

6,4 2,8 3,4 2,9 4,1 4,0

3,1 1,5 1,4 1,9 1,6 1,8

5,1 2,9 3,4 4,0 3,7 3,9

1,7 1,2 1,3 0,6 1,1 1,1

6,6 4,3 4,3 5,6 4,3 4,7

8,8 6,7 6,9 13,0 7,7 8,6

5,8 4,9 5,2 4,5 4,7 5,0

7,4 4,6 5,0 5,1 5,2 7,0

4,0 2,7 7,3 6,9

1,5 1,7 1,2 1,5

3,3 3,6 3,9 4,3

1,3 1,1 1,1 1,5

5,2 5,4 5,6 5,9

7,5 16,1 8,3 8,4

5,3 5,0 5,0 5,4

6,0 5,7 5,6 5,7

Các số liệu ở bảng 1.1 cho thấy đậu nành là loại hạt có hàm lượng protein cao nhất Protein đậu nành có giá trị sinh học gần như đứng đầu so với các loại protein có nguồn gốc thực vật khác Tuy nhiên, so với các loại protein động vật (đại diện là trứng) thì trong số tám acid amin không thay thế, protein đậu nành có hàm lượng metionin hơi thấp Do đó, trong các loại thực phẩm dinh dưỡng chế biến sẳn từ đậu nành nên bổ sung thêm metionin

1.1.3 MỘT SỐ TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG CỦA PROTEIN

1.1.3.1 Tính chất lưỡng tính của acid amin và protein

Acid amin và protein có tính chất lưỡng tính, nó vừa có tính acid, vừa có tính bazơ Phân tử acid amin đồng thời có cả nhóm amin và nhóm carboxyl Trong dung dịch, ở pH trung tính, acid amin tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực (chỉ 1% ở dạng trung hòa) Ở dạng lưỡng cực, nhóm carboxyl bị phân ly, nhóm amin bị proton hóa Trạng thái ion hóa của các nhóm này tùy thuộc vào

pH môi trường Trong môi trường acid (pH=1) nhóm carboxyl không ion hóa, nhóm amin ở dạng proton hóa ; ngược lại, trong môi trường kiềm (pH=11),

nhóm carboxyl ion hóa, nhóm amin không ion hóa [13]

1.1.3.2 Sự biến tính của protein

Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý (tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ học) hoặc hóa học (acid, kiềm mạnh, muối kim loại nặng, tanin…) protein bị biến đổi các cấu hình bậc hai, ba và bốn, không phá hủy cấu trúc bậc nhất, kèm theo các tính chất tự nhiên ban đầu của nó cũng mất đi

Protein sau khi bị biến tính, thường thu được các tính chất sau :

• Độ hòa tan giảm

• Khả năng giữ nước bị giảm

• Mất hoạt tính sinh học

• Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzym proteaza

• Tăng độ nhớt nội tại

• Mất khả năng kết tinh

Các tác nhân gây biến tính protein thường gặp :

• Nhiệt độ : là tác nhân biến tính protein thường gặp nhất Dưới tác dụng của nhiệt độ, phân tử protein bị giãn mạch Sự biến tính này phụ thuộc vào bản chất và nồng độ của protein, hoạt độ của nước, pH… Sau khi biến tính nhiệt độ hòa tan của protein bị giảm xuống

• Tác nhân cơ học : các quá trình nhào trộn hoặc cán cắt cũng có thể làm biến tính protein do phá hủy các xoắn α

• pH môi trường : khi ở pH quá cao hoặc quá thấp sẽ tạo ra lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm bị ion hóa do đó sẽ làm giãn mạch các phân tử protein

1.1.3.3 Khả năng tạo bột nhão của protein và kết cấu xốp của sản phẩm

Tính chất chức năng duy nhất và đặc biệt của các protein từ gluten bột mì là khả năng tạo thành một bột nhão có tính cố kết và tính nhớt dẻo sau khi được nhào trộn với nước ở nhiệt độ bình thường

Gliadin và glutenin có chứa ít acid amin ion hóa được nên chúng hòa tan kém trong dung dịch nước trung tính, nhưng lại giàu glutamin (trên 33% trọng lượng) và các acid amin chứa nhóm hydroxyl do đó làm cho gluten có khả năng hấp thụ nước và có tính cố kết bám dính cao

Trong gluten còn có các liên hợp phân tử protein có khối lượng cao (qua cầu disulfua) do đó cũng làm cho gluten có khả năng tạo sợi tốt

1.2 CÁC NGUỒN PROTEIN TỪ THỰC VẬT GIÀU PROTEIN

1.2.1 NGUỒN PROTEIN TỪ LÚA MÌ

Trong nội nhũ hạt lúa mì, protein cùng với tinh bột ở dưới dạng dự trữ Trong hạt lúa mì chưa thuần thục, phần lớn protein dự trữ này định vị ở trong các thể protein hình cầu, có màng bao bọc và có đường kính từ 2-5μm Khi hạt

lúa mì chín, màng bao thể protein này bị phá hủy và các protein dự trữ tạo ra một thứ chất kết dính vô định hình bao lấy xung quanh các hạt tinh bột [12] Hạt lúa mì thường chứa trung bình 13% protein, hoặc có loại chứa đến 25% Hàm lượng protein là một đặc tính có thể truyền lại bằng di truyền, song những biến dị có liên quan đến di truyền chỉ vào khoảng 5% Hàm lượng protein trong các loại cây trồng khác nhau xem ở bảng 1.2

Bảng 1.2: Tỷ lệ các phần protein trong các loại ngũ cốc [12]

Albumin Globulin Prolamin Glutelin

Trong các ngũ cốc, prolamin và glutelin là hai nhóm protein chiếm 75-95% tổng lượng protein của hạt Trong hạt lúa mì Albumin và Globulin nằm chủ yếu trong các lớp vỏ, khi chế biến lúa mì ra bột, vỏ bị loại hầu hết nên hai protein này cũng theo vỏ ra ngoài Do vậy, trong bột mì gliadin (prolamin) và glutenin (glutelin) chiếm phần chủ yếu của gluten bột mì Gliadin đặc trưng cho độ giãn, còn glutenin đặc trưng cho độ đàn hồi của bột nhào Chính nhờ tính chất đàn hồi của protein này mà bột mì mới làm bánh mì được

1.2.1.1 Gliadin

Trong lúa mì có hai nhóm prolamin chính:

- Gliadin α, β, γ, có phân tử lượng 30.000-45.000 dalton

- Gliadin ω có phân tử lượng nằm giữa 60.000 và 80.000 dalton Các gliadin ω có hàm lượng glutamin và prolin rất cao (chiếm 75% tổng lượng acid amin) Phần lớn các gốc acid glutamic (và acid aspatic) đều ở dưới dạng amid Gliadin ω chứa rất ít hoặc không chứa các acid amin có nguyên tử

S do đó trong phân tử không có cầu disulfua

1.2.1.2 Glutenin

Các glutenin còn biểu lộ tính đa hình mạnh mẽ hơn ở gliadin vì xu hướng tự liên kết với nhau bằng tương tác ưa béo, bằng liên kết hydro và bằng cầu disulfua của chúng lớn hơn Khối lượng phân tử của các glutenin có thể lên đến 20 triệu dalton

Khi phá hủy các cầu disulfua giữa các phân tử, người ta thu được 25 “dưới đơn vị “ glutenin Có thể chia các “dưới đơn vị “ này thành ba kiểu sau:

- Dưới đơn vị kiểu A, không hòa tan được trong etanol, có khối lượng phân tử thấp (10.000-70.000 dalton) và rất giàu các acid amin có tính bazơ

- Dưới đơn vị kiểu B, không hòa tan trong etanol nhưng có khối lượng phân tử cao (60.000-140.000), giàu glyxin, prolin và glutamin, nghèo xistein, tỷ lệ xoắn α trong phân tử thấp (10-15%)

- Dưới đơn vị kiểu C, hòa tan được trong etanol, có khối lượng phân tử giữa 35.000 và 45.000 dalton

Khi các dưới đơn vị glutenin liên hợp lại có thể tạo thành các sợi Ở trạng thái ngậm nước, các glutenin tạo ra một khuôn hoặc một màng mỏng rất chắc, đàn hồi, có tính cố kết cao và chịu được kéo căng Đó là do cường độ tương tác cũng như số lượng tương tác giữa các chuỗi protein

Các số liệu về thành phần acid amin của protein trong lúa mì so với protein của trứng cho thấy mặc dù hàm lượng protein trong lúa mì và trong trứng thực tế như nhau nhưng protein lúa mì có ít lizin, metionin, treonin và vì thế giá trị dinh dưỡng của protein bột mì chỉ bằng 50% so với toàn bộ protein

Ta có thể thấy một cách rõ hơn về hàm lượng các acid amin không thay thế giữa trứng và bột mì ở hình 1.1

So sánh thành phần acid amin giữa trứng

nguyên và bột mì

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Hình 1.1: So sánh amino acid của trứng và bột mì [25]

1.2.2 NGUỒN PROTEIN TỪ ĐẬU NÀNH

1.2.2.1 Đặc điểm của cây đậu nành

Đậu nành là một cây thuộc họ đậu leguminose và phụ họ papilionoideau Đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L) Merril

Đậu nành có nguồn gốc từ phương Đông, đã được thuần hóa đầu tiên ở Trung quốc vào khoảng năm 644 trước Công nguyên và đã trở thành một loại cây trồng vào thời kỳ từ 1700-1100 trước Công nguyên hoặc sớm hơn Sau khi lan khắp Trung quốc thì tới bán đảo Triều tiên vào thế kỷ thứ nhất sau Công nguyên, sau đó tới Nhật bản, Đông Nam Á từ thế kỷ thứ nhất tới thế kỷ thứ mười sáu [23, 24]

1.2.2.2 Giá trị kinh tế của hạt đậu nành

Từ lâu đời, đậu nành đã được sử dụng để chế biến thành các sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Protein đậu nành được coi là nguồn protein thực vật quan trọng nhất, chiếm 70% tổng số protein dùng cho dinh dưỡng trên phạm vi toàn cầu Trong khi đó, protein có nguồn gốc động vật chỉ chiếm 30% [19]

Ưu điểm của protein đậu nành là giá thành rẻ, giá trị dinh dưỡng cao và có nhiều tính chất chức năng phù hợp với nhiều loại sản phẩm thực phẩm

1.2.2.3 Thành phần protein của hạt đậu nành

Protein của hạt đậu nành chủ yếu thuộc loại tan trong nước Người ta thấy rằng, nếu không bị biến tính trong quá trình chế biến, 85% protein của đậu nành sẽ tan trong nước ở pH 7 và pH 2, và 95% sẽ tan ở pH 11

Thành phần hóa học của đậu nành thay đổi tùy theo từng loại đậu, tùy theo thời tiết, đất đai, điều kiện trồng trọt, chăm bón Có loại có hàm lượng protein

lớn hơn 50%, lipid lớn hơn 22% và thông thường trong hạt đậu nành khi hàm lượng protein cao thì hàm lượng lipid thấp [2]

Trong protein đậu nành thì globulin chiếm 85-95% hàm lượng protein, ngoài ra còn có một lượng nhỏ albumin và một lượng không đáng kể prolamin và glutelin

Protein đậu nành có nhiều chức năng có lợi cho công nghiệp thực phẩm Tuy nhiên không phải là phù hợp cho tất cả các sản phẩm Với nổ lực tận dụng tối đa protein đậu nành, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu nâng cao tính chức năng của chúng

Bảng1.3: Giá trị sinh học của protein đậu nành [22]

Protein đậu nành có giá trị sinh học cao, nó chứa đủ 10 acid amin không thay thế và đặc biệt là có tỷ lệ các acid amin khá hài hòa

Bảng 1.4: Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành, g/16g

Phenylalanin Tyrosin Threonin Tryptophan Valin

4,9 3,1 3,9 1,3 4,8

Trừ methionin còn thấp, các acid amin khác trong protein đậu nành có thành phần gần giống protein của thịt

Bảng 1.5: Thành phần acid amin trong isolat protein đậu nành, g% [19]

Glutamin Glycin Serin Threonin Tyrosin Arginin Histidin Lysin

19,21 4,64 4,63 3,73 5,66 6,87 2,50 5,82

1.2.3 NGUỒN PROTEIN TỪ NẤM

Cùng với đậu nành và lúa mì, nấm cũng là một loại thực vật có giá trị dinh dưỡng cao, là nguồn cung cấp protein và muối khoáng khá tốt Nấm được nuôi trồng ở khắp nơi và là nguồn thực phẩm không thể thiếu được trong đời sống hàng ngày Ngoài giá trị dinh dưỡng, trong thời gian gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm thấy được ở một số loại nấm có giá trị dược liệu rất cao

Bảng 1.6: Thành phần dinh dưỡng của một số loại nấm chủ yếu [17]

khô

Nấm hương tươi

Nấm mỡ Nấm rơm

1482 184,0 606,0

5,5 0,5 3,1

-

- 27,0 89,0

4,0 0,3 3,4 6,0

289 28,0 80,0

4,0 0,3 3,4 37,0

342 28,0 80,0

1.2.3.1 Nấm bào ngư dai (Pleurotus pulmonarius)

a Hình thái giải phẩu thể quả

Loài này thường gặp trên các cây gỗ lá rộng ở các vùng rừng miền Nam với tên gọi là nấm dai Nấm thường mọc thành búi thể quả màu trắng hơi vàng kem-vàng bẩn, dày đặc Đường kính tán thường 5-19cm Chùm thể quả xòe cân đối, trông như đuôi chim phượng Thể quả thường mỏng, hình tán quạt-

hình con sò-bào ngư-hình thìa, dạng phễu nông lệch, phiến nấm trắng mọc men theo gốc Phiến nấm ken dày và tỏa đều, màu trắng kem, khá mỏng Mép phiến hơi ngã màu nâu, nhất là khi già khô Thịt nấm rất dai, khá mỏng [8]

b Giá trị dinh dưỡng

Trong thời gian chiến tranh ở nước ta, nấm bào ngư dai được bộ đội và nhân dân tận dụng làm thực phẩm quý vì khi nấu canh có vị ngọt đặc biệt; chất dai của nấm tạo ra khẩu vị hấp dẫn Ngày nay nấm bào ngư hoang dại đã trở nên rất hiếm gặp trong tự nhiên vì nạn hủy hoại môi sinh nghiêm trọng

Cũng tương tự như nhiều loài nấm khác, nấm bào ngư dai có nhiều đặc tính hết sức quý giá Thành phần dinh dưỡng và giá trị thực phẩm của nó được đánh giá là có hàm lượng protein cao, cân đối acid amin, giàu vitamin và chất khoáng

1.2.3.2 Nấm mỡ (Agaricus bisporus)

Từ những năm đầu thập niên 90, ở thị trường Việt nam xuất hiện mặt hàng thực phẩm nấm mỡ, chủ yếu là dạng đồ hộp, mang nhãn hiệu Trung quốc, Nhật bản… bên cạnh những loại nấm thông thường như nấm rơm, nấm mèo… Những sản phẩm nấm mỡ được bán là những quả thể của một loại nấm có tên

La tinh là Agaricusbisporus

Bắt đầu từ những bào tử rất nhỏ, nẩy mầm và phát triển thành sợi nấm màu trắng xám Sợi nấm sẽ đâm nhánh và hình thành nên thể khuẩn ty hình quạt Qua một thời gian, các sợi nấm lại liên kết thành từng bó sợi, hình thành cái gọi là nguyên cơ mà từ đó hình thành nên nấm đầu kim, phát triển thành thể quả nấm trưởng thành [7]

Về khía cạnh thực phẩm, nấm mỡ được coi là một trong những loại thức ăn có giá trị dinh dưỡng cao nhất trong các loại rau quả Nấm mỡ chứa nhiều

protein thực vật, nhiều protein dễ tan trong nước khoáng, đường vi lượng, rất ít chất béo và đặc biệt không có cholesterol

Đối với người dân ở các nước phát triển, nấm nói chung và nấm mỡ nói riêng là một phần quan trọng trong thực đơn sức khỏe ngày nay

Ở Việt nam, việc nuôi trồng nấm mỡ chỉ mới xuất hiện trong vài năm gần đây, chủ yếu tập trung ở một số vùng có khí hậu gần giống ôn đới Trong tương lai, cùng với sự du nhập kỹ thuật cao từ các nước có truyền thống trồng nấm mỡ lâu đời (Hà lan, Nhật bản…) việc nuôi trồng nấm mỡ sẽ ngày càng phát triển hơn

1.2.3.3 Nấm hương (Lentinula edodes)

Nấm hương, hay là nấm donko, nấm shiltake đã được nuôi trồng từ lâu đời, hiện nay đứng thứ ba sau nấm mỡ và nấm bào ngư

Ngoài giá trị là thực phẩm cao cấp, với thành phần dinh dưỡng cao và hương vị hấp dẫn đặc biệt, nổi bật với các dẫn xuất của vòng lưu huỳnh, chẳng hạn cyclohexasulphur (6S-lenthionin), nhất là cyclooctasulphur (vòng 8 nguyên tử S) hình thành nhờ phản ứng enzym khi nấm khô, nấm hương còn có những giá trị y-dược đặc sắc [9]

Gần đây, người ta đã phát hiện và thử lâm sàng các chế phẩm của nấm hương có hoạt tính chống ung thư, hoạt tính kháng sinh, hoạt tính chống virus và hoạt động ngoại trừ cholesterol

Do giá trị cao nên nấm hương ngày càng được ưa chuộng, các công nghệ nuôi trồng ngày càng phổ biến và cải tiến cho phù hợp với các địa phương Dùng nấm hương làm thực phẩm cao cấp, theo phương châm phòng bệnh, đồng thời tìm hiểu các công nghệ bào chế để sản xuất các loại sản phẩm mới bồi bổ sức khỏe là hướng đi thích hợp ở nước ta hiện nay

1.3 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CÁC SẢN PHẨM GIÀU PROTEIN TỪ THỰC VẬT

Nguồn protein chủ yếu trên hành tinh là từ thực vật, riêng các cây trồng có hạt đã đảm bảo 50% protein trong thức ăn cho con người Protein thực vật là loại rẻ nhất mà từ lâu con người đã biết tận dụng để làm ra nhiều loại thức ăn ngon và bổ dưỡng

1.3.1 CÁC SẢN PHẨM CHẾ BIẾN TỪ ĐẬU NÀNH

1.3.1.1 Đậu hủ

Đậu hủ là sản phẩm đi từ sữa đậu nành Đậu hủ có cấu trúc gel, nguyên tắc sản xuất là làm đông tụ, kết tủa protein có trong sữa đậu nành bằng các tác nhân acid và các muối của canxi hoặc magiê Protein trong quá trình đông tụ và kết tủa, nó kéo theo chất béo và các chất rắn khác có trong sữa đậu nành

Do đó, đậu hủ có hàm lượng protein cao và hàm lượng chất béo cũng đáng kể

Hình 1.2: Quy trình công nghệ sản xuất đậu hủ đi từ sữa đậu nành [4]

1.3.1.2 Bột sữa đậu nành

Bột sữa đậu nành là loại sản phẩm giàu protein, khi hòa tan vào nước tạo thành một hệ nhũ tương đồng nhất Bột sữa đậu nành dạng bột bền về mặt cấu trúc và không bị hư hỏng sinh học Quy trình sản xuất bột sữa đậu nành như sau

Sữa đậu nành tươi

Kết tủa protein (đun nóng 60-

80 0 C, khuấy nhẹ)

Lọc lấy kết tủa, bỏ khuôn

Tác nhân kết tủa ( a lactic, GD lacton, CaSO 4 , CaCl 2 , MgSO 4 )

Để ráo, ép nhẹ

Tháo khuôn

Đậu hủ sản phẩm Dịch nước

thải

Hình 1.3: Quy trình công nghệ sản xuất bột sữa đậu nành [6]

Đậu nành hat

Nước thải

1.3.1.3 Sản phẩm tương tự thịt từ protein đậu nành

Theo Zarraga và Meliton Sumague [36], quá trình sản xuất một sản phẩm protein có cấu trúc lớp và hình dạng giống như thịt bằng nguyên liệu protein thực vật, đặc biệt là bột đậu nành diễn ra như sau: Một hỗn hợp dạng huyền phù của bột đậu nành và nước được bơm vào khe giữa một đĩa cố định và một đĩa quay nhanh với một tốc độ cao của máy xay nhũ tương, dưới điều kiện đun nóng nhanh huyền phù đến nhiệt độ trên 1000C để biến tính nhanh protein Huyền phù nóng được bơm dưới áp suất tuyệt đối bởi lực ly tâm từ máy xay nhũ tương thẳng vào một ống dài để huyền phù protein nhanh chống đông tụ lại thành dạng ống cuộn có những lớp song song riêng biệt của các liên kết của protein với nhau và duy trì cấu trúc trên của nó chảy ra từ ống Cắt cuộn chảy ra thành những miếng theo kích thước mong muốn thành những miếng có hình dạng và cấu trúc lớp giống thịt

1.3.2 CHẾ BIẾN TỪ GLUTEN BỘT MÌ

1.3.2.1 Phương pháp điều chế gluten bột mì

Phương pháp cổ điển để điều chế gluten bột mì là theo quy trình Martin [25] Phương pháp này như sau: bột mì được trộn với một lượng nước thích hợp (khoảng 60% nước) thành một hỗn hợp nhão Protein bột mì sẽ hút nước tạo thành gluten ướt, mềm dẻo và đàn hồi Để yên khối bột nhão này trong 30 phút, sau đó rửa nhẹ dưới dòng nước từ vòi nước lạnh, làm trôi huyền phù tinh bột để cuối cùng còn lại một khối gluten dẻo Sấy khô khối gluten này sau đó xay và rây sẽ thu được bột gluten

Hình 1.4: Quy trình công nghệ sản xuất gluten bột mì [25]

1.3.2.2 Các loại sản phẩm có cấu trúc thớ sợi

a Áp dụng phương pháp đùn nhiệt dẻo

Năm 1970 Atkinson [28] đã làm một bước đột phá trong việc sản xuất các sản phẩm có cấu trúc thớ sợi áp dụng phương pháp đùn nhiệt dẻo Theo quy trình này, bột gluten với độ ẩm thích hợp được đùn ép ở áp suất cao để tạo ra một sản phẩm có độ xốp Tiếp tục, với kỹ thuật này người ta dần dần tạo ra các sản phẩm có cấu trúc thớ sợi, có độ dai và độ co giản khá tốt