báo cáo thu nhận protein đậu nành
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG Bộ môn: CÔNG NGHỆ SINH HỌC BÀI BÁO CÁO TÌM HIỂU VÀ THU NHẬN PROTEIN ĐẬU NÀNH Tên sinh viên thực hiên: 1)Lê Thị Phượng 072531S 2)Trương Thị Sáng 072553S 3)Nguyễn Văn Sang 072554S 4)Mai Thị Tuyết 072644S 5)Phan Ngọc Viên 072653S Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Sang Mục lục: Phần I: Tổng quan 1) Giới thiệu về đậu nành a) Đặc điểm của đậu nành *Giá trị dinh dưỡng của đậu nành b) Thành phần hóa học của hạt đậu nành 2) Tìm hiểu hệ thống protein đậu nành a) Thành phần protein b) Tính chất lý hóa Phần II: Quá trình thu nhận: 1) Sơ đồ quy trình 2) Thuyết minh quy trình Phần III: Kết quả thu nhận Phần IV: Ứng dụng và một số máy móc. 1) Ứng dụng a) Ứng dụng của Soy concenttrates và soy isolates b) Các ứng dụng khác của đậu nành 2) Máy móc thiết bị Phần I-TỔNG QUAN 1.Giới thiệu về đậu nành: a-Đặc điểm về đậu nành: Đậu nành xuất hiện đầu tiên tại Trung Hoa khoảng 5000 năm trước đây nhưng mãi đến năm 300 trước Thiên Chúa giáng sinh mới được ghi vào cổ thư là một nông phẩm chính của miền Bắc Trung Hoa. Từ đây, đậu nành được lan truyền qua Triều Tiên, Nhật Bản, xuống miền Nam Trung Hoa và các nước Đông Nam Châu Á. Đến Nhật Bản vào thế kỷ thứ 8 sau Tây lịch và khoảng một ngàn năm sau đó qua đến Âu Châu. Đậu tương hay đỗ tương, đậu nành (tên khoa học Glyeinemax) đậu nành thuộc bộ Đậu (Fabales), phân họ cánh bướm(Papilioideae),hoặc phân họ Đậu (Fabaceae). Đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau tuy nhiên đậu nành màu vàng là tốt nhất, được trồng và sử dụng nhiều, giàu hàm lượng chất đạm ( protein). Cây đậu nành là cây thực phẩm có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng. Sản phẩm từ cây đậu nành được sử dụng rất đa dạng như dùng trực tiếp hạt thô hoặc chế biến thành đậu phụ, ép thành dầu đậu nành, nước tương, làm bánh kẹo, sữa đậu nành, okara đáp ứng nhu cầu đạm trong khẩu phần ăn hàng ngày của người cũng như gia súc. Ngoài ra, trồng cây đậu nành còn có tác dụng cải tạo đất vì cây đậu nành có khả năng tồn trữ chất đạm của khí trời và làm giàu chất đạm cho đất do đó làm tăng năng suất các cây trồng khác. Điều này có được là nhờ hoạt động cố định N 2 của loài vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ Đậu. *Giá Trị Dinh Dưỡng Của Ðậu Nành Hạt đậu nành được gọi là “thịt thực vật” vì trong hạt đậu nhỏ bé có chứa hàm lượng protein rất cao, có thể tương đương với thịt cá nhưng lại dễ tiêu hóa hơn rất nhiều. Trong 100g đậu nành bỏ vỏ có 34g protein, trong khi đó 100g thịt lợn nạc có 19g protein, thịt bò nạc 31g, trứng gà 14,8g. Ngoài ra đậu nành còn chứa nhiều acid béo chưa bão hòa, vitamin, chất khoáng đa lượng vi lượng cần thiết cho cơ thể. Protein của đậu nành có giá trị cao không chỉ về sản lượng thu hoạch mà nó chứa đầy đủ tám loại amino acids thiết yếu (essential amino acids) cho cơ thể con người. Hàm lượng của các amino acids này tương đương với hàm lượng của các amino acids của trứng gà, đặc biệt là của tryptophan rất cao, gần gấp rưỡi của trứng. Vì thế mà khi nói đến giá trị của protein ở đậu nành cao là nói đến hàm lượng lớn của nó cả sự đầy đủ và cân đối của tám loại amino acids. Trong đậu nành có chứa chất lecithin và vitamin E phong phú, có tác dụng làm cho cơ thể con người trẻ lâu(chống oxi hóa), sung sức, tăng thêm trí nhớ và tái tạo các mô, cũng làm cứng xương và tăng sức đề kháng của cơ thể. Ngày nay protein đậu nành được thừa nhận là ngang hàng với protein thịt động vật. Protein của đậu nành dễ tiêu hóa, không có cholesterol, và ít chất béo bão hòa(saturated fats) thường có ở thịt động vật. Ngoài ra trong đậu nành có nhiều vitamin B hơn bất cứ thực phẩm nào, đậu nành cũng chứa nhiều vitamin A, và các chất khoáng khác. Từ nguyên liệu hạt đậu nành khá bình dân này, người ta đã chế biến ra hàng trăm loại món ăn hấp dẫn như tương, đậu phụ, chao, sữa đậu nành…. Những món ăn này không những ngon miệng mà còn rất có lợi cho sức khỏe vì nó có thành phần protein hoàn hảo, các vitamin, khoáng chất, isoflavone và các chất xơ. Hiện nay, người ta đang coi đậu nành là cây trồng quan trọng để giải quyết vấn đề thiếu protein đối với dinh dưỡng con người. Thành phần dinh dưỡng trong 100g thực phẩm ăn được Thành phần chính (g) Năng lương kcal 400 Nước 14.0 Protein 34.0 Lipit 18.4 Glucid 24.6 Cellulose 4.5 Tro 4.5 Muối khoáng (mg) Calci 165 Phosphor 690 Sắt 11.0 Vitamin (mg) B1 0.54 B2 0.29 PP 2.3 C 4 Bảng: Thành phần các chất dinh dương trong đậu nành Đậu nành có 3 dạng chính là màu vàng màu xanh và màu trắng Loại hạt Năng lượng (kcal) Protein (g) Lipit(g) Glucid(g) Chất xơ(g) Muối khoáng Hạt xanh 436 40.8 17.9 35.8 6.6 5.3 Hạt vàng 444 39.0 19.6 35.5 4.7 5.5 Hạt trắng 439 38.0 17.1 40.3 4.9 4.6 Bảng: thành phần dinh dưỡng trong 100g Đậu nành b)Thành phần hóa học hạt đậu nành: Hạt đậu nành gồm 3 bộ phận: Vỏ chiếm 8% trọng lượng hạt. Phôi chiếm 2% trọng lương hạt. Tử diệp chiếm 90% trọng lượng hạt. Hạt đậu nành có thành phần hóa học như sau. Thành phần Tỉ lệ Protein% Dầu % (lipit) Tro% Hydratcacbon% Hạt đậu nành nguyên 100 40 21 4,9 34 Tử diệp 90,3 43 23 5,0 29 Vỏ hạt 8 8,8 1 4,3 86 phôi 2,4 41,1 11 4,4 43 Protein : Trong thành phần hóa học của đậu nành,protein chiếm tì lệ rất lớn khoảng 40%. trong protein của đậu nành ngoài methionin và tryptophan còn có các acid amin khác với số lượng khá cao, tương đương lượng acid amin có trong thit. Lipit: trong lipit của đậu nành gồm 2 loại acid béo: no và không no loại không no có giá trị dinh dưỡng cao là loại acid béo không thay thế chiếm khoảng 60- 70% chất béo của hạt, gồm các loại acid linoleic( 52-65%), acid linolinenoic( 2-3%), acid oleic (25-36%). các loại no có acid pannitic(6-8%), acid stearic(3-5%), acid arichidonic(0,1-1,0%) Các gluxit trong hạt đậu nành chiếm khoảng 34% thường có polysaccharit không hòa tan như: hemixelluloza kiểu arabinogalactan, các pectin xelluloza chiếm 10% và các olygosaccharit không tan như celulose,và hemicellulose Tro của đậu nành rất giàu sắt và kẽm Vỏ gồm 4 đến 5 lớp tế bào khác loại chồng lên nhau Các lá mầm được tạo ra từ các tế bào kéo dài, bên trong chứa đầy các “thể protein” hình cầu đường kính 2_10µm và rất nhiều các “hạt chứa dầu” 0,1_0,5µm.Các thể protein vẫn được giữ nguyên khi nghiền vừa phải và có thể tách riêng từ bột đã khử béo. Các thể protein này chứa phần lớn các protein của hạt: _protein dự trữ (globulin)có thể bị thủy phân trong thời gian hạt nảy mầm để làm chất dinh dưỡng cho phôi sinh trưởng. _còn protein cấu trúc hoặc protein chức năng như enzym và chất kìm hãm enxym thì thường được định vị trong phần còn lại của tế bào. Chất khoáng: chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành, trong đó đáng chú ý nhất là canxi, phospho, mangan, Zn, Fe. Vitamin:trong hạt đậu có chứa rất nhiều vitamin khác nhau trừ vitamin C và vitamin D Bảng : thành phần acid amin trong protein của đậu nành Isoleusin 1.1% leucin 7.7% Lysin 5.9% Methyolin 1.6% Cistein 1.3% Phenylalanin 5.0% Thyonin 4.3% Tryptophan 1.3% Valin 5.4% Histidin 2.6% Đậu nành rất nhiều protein, lipid, glucid, muối khoáng và vitamin. Chính vì thế, đậu nành la một nguồn thực phẩm quan trọng va được trồng rộng rãi ở Trung Quốc, Mỹ, Brazil. Ở Việt Nam đậu nành được trồng rộng rãi ở các tỉnh phía bắc va phía nam. Trong công nghiệp thực phẩm, đậu nành được coi như nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất dầu thực vật va các sản phẩm lên men. 2-Tìm hiểu hệ thống protein đậu nành: *PROTEIN Giá trị của chất protein của bất kỳ thực phẩm nào cũng tùy thuộc vào hai yếu tố: lượng và phẩm. Lượng protein thường được diễn tả bằng phần trăm hàm lượng có trong trọng lượng thô của thực phẩm, còn phẩm chất được xác định bởi hai yếu tố: khả năng tiêu hoá (digestibility) và đầy đủ thành phần chất amino acids thiết yếu (essential amino acids). Nếu thực phẩm nào hội đủ hai yếu tố này thì được đánh giá cao về phẩm. Cơ thể chúng ta cần tất cả 8 loại amino acids này để cho đồng bộ và điều chỉnh tỷ lệ với nhau. Nếu một trong tám chất amino acids này thiếu, những thứ khác không thể tác hợp và vận hành được, có nghĩa là tất cả các loại amino acids cần phải được ăn vào và thẩm thấu cùng lúc để có thể làm việc điều hòa. Phần lớn thực phẩm đậu nành đều thuộc loại tiêu hóa dễ dàng. Ví dụ như đậu hũ, khả năng tiêu hóa là 92 %, bột đậu nành (soy flour) khoảng 85 - 90%. Hạt đậu nành luộc hay rang có khả năng tiêu hóa khó hơn, khoảng 68 %. Như chúng ta đã biết trong hạt đậu tương có đến 40-45% protein với đầy đủ các axit amin không thay thế, vì vậy protein đậu tương là một nguồn protein thực vật lý tưởng cho con người. Tuy nhiên trong đậu tương vẫn còn tồn tại một số yếu tố phản dinh dưỡng, trong đó có các hợp chất hydratcacbon dạng hòa tan thường gây cảm giác đầy hơi cho người sử dụng. Công nghệ thu nhận protein đậu tương cô đặc sẽ loại bỏ được các hợp chất cacbonhydrat này và do vậy sản phẩm thu được sẽ có hàm lượng protein cao hơn trong bột đậu tương. *Các loại bột đạm đậu nành(protein):Các sản phẩm bột đạm đậu nành sau chế biến được chia thành ba loại tùy vào hàm lượng protein (đạm): Bột đạm (Flour), Concentrates và Isolates. Ba loại này được coi là những nguyên liệu đầu vào cơ bản của các sản phẩm bột đạm đậu nành. Trong một số trường hợp, những nguyên liệu này có thể được xử lý thêm trước khi đưa vào các sản phẩm thực phẩm. i)Loại bột đạm (fluor) Bột đạm được tạo ra bằng cách nghiền hạt đậu nành đã sấy thành dạng bột mịn và chứa khoảng 50% hàm lượng đạm. Bột đạm cũng có ba dạng khác nhau: tự nhiên( nguyên béo), khử béo và thêm lecithin. Dạng tự nhiên chứa nguyên lượng dầu có trong hạt đậu nành. Dạng khử béo, đã được tách bớt lượng dầu trong quá trình chế biến. Dạng thêm Lecithin tức là đã được bổ sung một lượng lecithin nhất định vào. Bột đạm không chứa Gluten, vì vậy loại bánh mỳ nở bằng men có dùng bột đạm loại này có cấu trúc rất chặt. Bột đạm đậu nành thô cũng tương tự như bột đạm đậu nành, chỉ khác là loại này được xay thành những hạt cỡ to hơn. ii)Loại Concentrates Loại Concentrates được chiết xuất từ loại đậu nành khử béo, dạng vẩy và chứa 70% protein. Loại này chứa một lượng axit amin rất tốt cho tiêu hóa và giữ lại phần lớn chất xơ từ hạt đậu nành phục vụ cho quá trình tiêu hóa. iii)Loại Isolates. Bột đạm tách từ các vẩy đậu nành khử béo tạo ra loại bột đạm Isolates - loại bột đạm tinh khiết nhất. Chứa đến 90% protein, bột đạm Isolates giữ lại hầu hết toàn bộ lượng đạm có trong hạt đậu nành. Chúng cũng chứa một lượng đáng kể axit amin có lợi cho tiêu hóa và vì chúng có vị rất nhẹ nên có thể thêm vào các sản phẩm thực phẩm mà không hề ảnh hưởng đến hương vị và đặc tính cơ bản của sản phẩm . a)Thành phần của protein sau khi hòa tan trong nước hoặc ở pH kiềm nhẹ các protein của đậu tương có thể tách ra nhiều đoạn bằng sắc ký lọc gel, bằng điện di, bằng siêu ly tâm… Đoạn 2S 7S 11S 15S Tỷ lệ(%trọn g lượng) 15 35 40 10 Các hợp phẩn protein Các chất kìm hãm tripxi n Xitocr om C β_amil aze Lipoxi_ genaza Hema_g lutinin Globulin 7S β_congl y_xinin Globulin 11S_gli xinin Khối lương phân tử 7860_ 21500 12000 62000 102000 110000 140000_ 175000 320000_ 350000 600000 b)Tính chất lý hóa b.1) Sự phân ly và sự tập hợp của protein đậu tương: Khi đun nóng dung dich β - conglixinin loãng, ở pH 7-8 và lực ion yếu , đến 100 o C, thì các phân tử của chúng phân ly thành các dưới đơn vị mà không kèm theo hiện tượng tập hợp phân tử. Khi gia nhiệt đến 100 o C dd glyxirin loãng (<1%)pH 7_7,6 và lực ion 0,2_0,4 thì các phân tử cũng phân ly thành các dưới đơn vị và sau đó thì tập hợp lại. Khi đun nóng đến 80 o C một dung dịch vừa chứa glycerin và β_conglixinin có nồng độ loãng(<1%), pH=8 thì các phản ứng phân ly và tập hợp sẽ xảy ra. sự trung hòa các điện tích âm của β_conglixinin sẽ làm dễ dàng cho quá trình tập hợp và quá trình tạo gel của protein đậu tương Khi đun dung dịch protein đậu tương 1% đến 95 o C, và pH=7 không có các chất khử với 0.0_0,2M (bất lợi khi từ 0,5_2M). Tốc độ tập hợp sẽ tăng trong khoảng pH 4_6 nhưng sẽ gần bằng 0 khi pH acid hoặc kiềm (ở nhưng pH này lực đầy tĩnh điện sẽ ngăn cản sự tập hợp nhưng lại làm cho sự giãn mạch các cấu trúc bậc 2 và bậc 3 đươc dễ dàng). b.2) sự tạo gel của protein đậu tương: khi dung dịch protein đậu tương có nồng độ đậm đặc (≥ 5%) được đun nóng ở pH gần trung tính thì sẽ tạo ra gel. Dung dịch 8% đậu nành có thể tạo gel với ethanol 20% nhưng nếu với ethanol 40% protein tủa. b.3) Khả năng hydrerat hóa: Quá trình hydrerat hóa protein ở trạng thái khô. 4 giai đoạn đầu của quá trình hydrat hóa có liên quan với các hiện tương như trương nở, thấn ướt,giữ nước, cố kết và bám dính. Giai đoạn 5 sẽ tạo ra độ phân tán, độ nhớt và độ đặc b.4) Khả năng hòa tan: Về phương diện động lực học sự hòa tan tương ứng với 1 sự phân ly đồng thời các phân tử dung môi và các phân tử protein và tiếp đó là sự phân tán các phân tử protein vào dung môi để có 1 bề mặt tiếp xúc liên pha giữa protein và dung môi là tối đa. Như vậy để tự hòa tan được, protein phải tương tác với dung môi càng nhiều càng tốt. Sự hòa tan của protein phụ thuộc vào pH, lực ion, dung môi, kiểu dung môi,nhiệt độ. b.5)Khả năng tạo nhớt Protein khô Các hạt không tan và bị trương phồng Dung dịch Hấp thu các phân tử nước bởi các phần có cực Ngưng tụ thành nước lỏng Hấp thụ nước thành 1 lớp dày Trương nở Solvat hóa và phân tán TÓM LẠI: những tính chất này không hoàn toàn đôc lập. Chẳng hạn như sự tạo gel không những do tương tác protein_protein mà còn do tương tác protein_nước. Độ nhớt và độ hòa tan phụ thuộc các tương tác protein_nước và protein_protein Phần II - QUÁ TRÌNH THU NHẬN (CONCENTRATES) 1-Sơ đồ quy trình Hạt đậu nành ↓ Sấy khô ↓ Nghiền ↓ Bột đậu nành mịn ↓ Khử lipid ↓ Bột đậu tương khử lipid ↓ Khuấy và điều chỉnh pH ↓ Ly tâm chất lỏng bên trên kết tủa ↓ Kết tủa ↓ Trung hoà ↓ Thẩm tích ↓ Dung dịch protein ↓ Đông khô ↓ Protein đậu tương cô đặc (SPC1) 2-Thuyết minh quy trình • Nguyên liệu(Đậu Nành) Đậu nành thu hoạch về, tách bỏ vỏ lấy hạt đậu, phải đảm bảo hạt đậu không bị lẫn tạp chất kim loại. • Sấy khô Bổ sung nước khử ion Nước khử ion [...]... thể được giữ ở độ nhiệt cao hơn Protein đã được làm đông khô bằng cách như thế khi hoà tan trong nước cất sẽ cho dung dịch protein (nguyên thể) ngay sau một vài năm Phần III-KẾT QUẢ THU NHẬN Kết qủa đã thu được protein đậu tương cô đặc (SPC1) với hàm lượng protein là 59,50% Như vậy hàm lượng protein trong sản phẩm này đã tăng đáng kể (15-20%) so với bột đậu tương Protein đậu tương cô đặc với tỷ lệ các... thị truờng Mặc dầu không có protein, nhưng dầu đậu nành rất giầu chất béo loại không bão hòa đơn thể (polyunsaturated fat) và chất linoleic acid, và giá rất rẻ Chất hóa thảo lecithin có trong loại dầu đậu nành chưa lọc rất tốt cho bộc óc Sau khi đã ép đậu nành lấy dầu, người ta dùng bã đậu biến chế thành thức ăn nuôi gia súc Ở những quốc gia phát triển họ còn dùng đậu nành vào các kỹ nghệ khác như biến... dầu đậu nành thay thế cho mỡ động vật có thể tránh được bệnh xơ cứng động mạch Nhỏ ăn đậu nành, lớn tránh ung thư Một công trình nghiên cứu của Mỹ cho thấy những phụ nữ ăn nhiều đậu nành khi còn nhỏ thì giảm đáng kể nguy cơ ung thư vú vào tuổi trung niên Làm bánh từ bã đậu nành để bánh bổ dưỡng hơn Bã đậu nành đã qua xử lý kỹ thu t có thể thay thế 10-17% bột mì trong sản xuất bánh mì, cookie và cracker... hàng không Người ta cũng thấy khi trộn từ 10_20% isolates protein từ đậu tương (dưới dạng proteinat) vào thịt băm sẽ làm cho thịt băm giữ nước và it phụ thu c vào pH hơn Nếu trước khi trộn vào thịt băm, proteinat đậu tương được đem đi hydrerat sơ bộ với 1 dung dịch muối thì khi nấu khả năng giữ nước còn tăng hơn nhiều b) các ứng dụng khác của đậu nành Các sản phẩm thịt Các sản phẩm sữa Sản phẩm... 1940, đây là loại protein đậu nành đơn giản nhất Nó được xay và sàng lọc và có đặc điểm là không có chất tinh bột (starch) nên được dùng như là một loại thực phẩm dietetic foods Soy Powder Soy flour được làm bằng cách xay hột đậu nành sống, ngược lại, soy powder được làm thành bằng cách nấu chín trước khi xay Nó nhuyễn hơn và ít có mùi đậu nành sống Nó được dùng làm sữa và bánh Dầu Ðậu Nành (Soy oil),... xem xét có hay không những chất thủy phân protein trong đậu nành có tác động đến những hormone điều tiết và các thụ quan của chúng Sản xuất phô-mai từ đậu nành Nhóm nghiên cứu thu c Viện Sinh học Nhiệt đới TP.HCM vừa sản xuất thành công phô-mai và mì ăn liền từ đậu nành Các sản phẩm này đã được đem sản xuất thử ở quy mô pilot từ tháng 8/2006 - 8/2007 Ăn đậu nành chống ung thư Vú Theo Tiến sĩ Karissa,... cơ thể Sữa đậu nành ngăn ngừa béo bụng Một cốc đậu nành mỗi ngày có thể đánh tan lượng mỡ tích trữ quanh bụng bạn Mỡ bụng đặc biệt có hại cho sức khỏe, gia tăng nguy cơ đau tim và tiểu đường, nhiều hơn mỡ ở các bộ phận cơ thể khác Đậu nành có khả năng giúp giảm cân Một nghiên cứu mới đây của đại học Illinois giúp nhận biết chính xác quá trình giảm cân thông qua việc tiêu thụ nhiều đậu nành Các chuyên... có thai và cho con bú, cho người già, người ốm và cho những trường hợp mà dinh dưỡng protein là cực kỳ quan trọng (theo khuyến cáo của Hiệp hội Đậu tương Hoa kỳ) Protein đậu tương cô đặc được sử dụng trong công nghiệp chế biến các sản phẩm từ thịt, các sản phẩm sữa, làm vật liệu bao gói cho các sản phẩm thực phẩm và dược phẩm Sản phẩm này cũng có thể được bổ sung thêm các vi chất dinh dưỡng và các chất... bột Mùi vị như đậu nành nguyên hột Grits nấu nhanh hơn và có nhiều chất sợi Soy Protein Concentratres, chứa khoảng 70 phần trăm protein, được làm bởi những mảnh vụn đậu nành nói ở trên sau khi một lần nữa loại bỏ chất dầu và chất carbohydrate hòa tan (soluble carbohydrates) Bột này đắt hơn ba lần loại trên, thường dùng để làm giả thịt bằm (ground meat), thức ăn sáng (breakfast cereals) và thức ăn cho... đã tổ chức hội nghị khoa học vào ngày 27 tháng 6 năm 1990 quy tụ hầu hết các khoa học gia của các tổ chức nghiên cứu và các viện đại học nổi tiếng trên thế giới để thảo luận về tác dụng chống ung thư của đậu nành Các nhà khoa học tham dự hội nghị, sau khi nghe phúc trình và thảo luận, đã đồng ý rằng có những chứng cớ rõ rệt, là đậu nành có khả năng ngăn ngừa bệnh ung thư, và họ xác định năm chất hóa . protein_ protein mà còn do tương tác protein_ nước. Độ nhớt và độ hòa tan phụ thu c các tương tác protein_ nước và protein_ protein Phần II - QUÁ TRÌNH THU. protein đậu nành a) Thành phần protein b) Tính chất lý hóa Phần II: Quá trình thu nhận: 1) Sơ đồ quy trình 2) Thuyết minh quy trình Phần III: Kết quả thu