Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Khảo sát thủy phân Protein đậu nành bằng Protease

Nhiệm vu va nội dungNhiém vu = Tổng quan tài liệu về thuy phân protein đậu nành.= Khảo sát một số thành phan trong hat đậu nành.= Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân pr

‘ TRUONG DAI HOC BACH KHOA ;

VU TRAN THI DOAN

KHAO SAT THUY PHAN PROTEIN DAU NANH

i DAI HOC QUOC GIA TP HCM‘ TRUONG DAI HOC BACH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đống Thị Anh ĐàoCán bộ chấm nhận xét 1: TS.Nguyễn Hữu Phúc

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS Nguyễn Thúy Huong

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tai Trường Dai học Bách Khoa, DHQG TP HCMngày 12 tháng 01 năm 2014

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1 Chủ tịch: PGS.TS Trần Công Luận

2 Phản biện 1: TS Nguyễn Hữu Phúc3 Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Thúy Hương

4 Uỷ viên: TS Trần Bích Lam5 Uy viên, thư ký: TS Trần Thị Ngọc YênXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tự do — Hanh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Vũ Trần Thị Đoan MSHV: 12110197

Ngày sinh: 24/10/1984 Nơi sinh: TPHCM

Chuyên ngành: CN Thực Phẩm & Đồ Uống Mã số: 605402I Tên đề tài

KHAO SAT THUY PHAN PROTEIN DAU NÀNH BANG PROTEASE

Il Nhiệm vu va nội dungNhiém vu

= Tổng quan tài liệu về thuy phân protein đậu nành.= Khảo sát một số thành phan trong hat đậu nành.= Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein ở dịchđậu nành băng protamex và alcalase Tiến hành sàng lọc và tối ưu hoá 2 enzyme

= Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân như: tỷ lệ cochất/nước (w/w), tỷ lệ enzyme/co chất %(w/w), pH, nhiệt độ, thời gian thủy phânvới enzyme alcalase và protamex Từ đó chọn ra điều kiện tối ưu dé thực hiện quá

V Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Đống Thị Anh Đào

Tp Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2014CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn cô PGS.TS.Đống Thi Anh Dao, ngườiđã tận tình giúp đỡ, trực tiếp hướng dẫn cho em trong suốt quá trình thực hiện luậnvăn này Em cảm ơn cô đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất dé em hoàn thành tốt

Cuối cùng, em xin cảm on các bạn sinh viên trong phòng thí nghiệm các anhchị học viên cao học đã đồng hành và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại trườngcũng như hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

TP Hỗ Chí Minh ngày 20 tháng 12 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Vũ Trần Thị Đoan

TOM TAT LUAN VAN

Trong nghiên cứu nay, chế phẩm enzyme thương mai protamex” và alcalase®được sử dụng để thủy phân cơ chất là protein đậu nành trong điều kiện hạt đậu nànhđã được xử lý nhiệt để tạo ra những phân đoạn peptide có kích thước phân tử ngănhơn và các acid amin để thuận tiện cho việc tiêu hóa Quá trình thuỷ phân băngalcalase đạt tối ưu khi ty lệ đậu : nước là 1:4,5(w/w), tỷ lệ enzyme cơ chất sử dụng là

1,5%(w/w), nhiệt độ thủy phân là 55°C, thời gian thủy phân là 180 phút và pH 7 Khi

đó hiệu suất thu hồi chất khô của enzyme alcalase đạt được là 41.32 + 0,13%.Protamex đạt tối ưu khi tỷ lệ đậu : nước là 1:4,5(w/w), ty lệ enzyme cơ chất sử dụng

là 2%(w/w), nhiệt độ thủy phân là 55°C, thời gian thủy phân là 180 phút và pH 7.

Khi đó hiệu suất thu hồi chất khô của enzyme protamex đạt được là 33,91 + 0,17%.Dung dịch huyền phù sau thủy phân được lọc và sấy phun với các điều kiện như sau:nhiệt độ tác nhân sây 150°C, tốc độ tác nhân sây 9m/s, lưu lượng bơm 475mL/h, ápsuất 3 bar Bột protein thủy phân băng enzyme alcalase sau khi sấy phun có khốilượng phân tử nam trong phân đoạn dưới 8,5kDa và có gần như đây đủ các acidamin, trong đó các acid amin mạch nhánh có hàm lượng khá cao, cụ thé leucine là

0,96¢/100g, isoleucine là 0,44g/100g va valine là 046/100, tương đương với ty lệ

leucine:isoleucine:valine gần băng 2:1:1 Bột protein thủy phân bang enzymeprotamex sau khi sấy phun có khối lượng phân tử nằm trong phân đoạn dưới 20kDavà có gần như day đủ các acid amin, trong đó các acid amin mạch mánh có hamlượng khá cao, cụ thé leucine là 1,15g/100g, isoleucine là 0.31g/100g và valine là0.34g/100g, tương đương với tỷ lệ leucine:isoleucine:valine gần băng 4:1:1 Ngoài

ra, các peptide có hoạt tính sinh học, tác dụng tốt đến sức khỏe trong chế phẩm thủy

phân từ đậu nành cũng được néu ra.

In this study, commercial enzyme protamex” and alcalase” were used in the

hydrolysis of soya bean heated treatment to produce peptide fragments with shortermolecular size and amin acid to facilitate the digestion The hydrolysis of soya beanby alcalase is optimized when ratio of substrate and water was 1/4,5; ratio of the

enzyme and substrate is 1,5%(w/w) at 55°C in 180 minutes and pH 7 The result

obtained 41,32 + 0,13% solube protein of initial protein amount The hydrolysis ofsoya bean by protamex is optimized when ratio of substrate and water was 1/4,5;

ratio of the enzyme and substrate is 2%(w/w) at 55°C in 180 minutes and pH 7 The

result obtained 33,91 + 0,17% solube protein of initial protein amount Thesuspension solution after hydrolysis is filtered and spray drying with the following

conditions: temperature of drying agents is 150°C, speed of drying agents is 9m/s,

flow of pump is 475mL/h and pressure 3bar Protein powder after spray drying byalcalase has molecules weight located in the fraction under 8,5kDa and includesalmost amino acids, with the content of branched chain amino acids are quite high,specifically leucine is 0,96g/100g, isoleucine is 0 44g/100g and valine is 0,469/100g,equivalent to the ratio of leucine:isoleucine:valine nearly 2:1:1 Protein powder afterspray drying by protamex has molecules weight located in the fraction under 20kDaand includes almost amino acids, with the content of branched chain amino acids arequite high, specifically leucine is 1,15g/100g, isoleucine is 0,31g/100g and valine is0.34g/100g, equivalent to the ratio of leucine:isoleucine:valine nearly 4:1:1 Inaddition, bioactive peptides mentioned.

LOI CAM DOAN

Tác gia xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu cua ban than tác giả Cac

kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn này là trung thực, và không saochép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo cácnguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo

yêu câu.

Tác giả luận văn

Vũ Trần Thị Đoan

LỜI CẢM ƠNTĨM TẮT LUẬN VĂN ii

ABSTRACT Hi

LỜI CAM ĐOAN ivMO DAU 1CHUONG I: TONG QUAN 31.1 Nhu cầu về năng lượng và dinh dưỡng cho bệnh nhân . 2-5-5252 31.2 Tổng quan về các acid amin mạch nhánh (BCAA) -. . 2-52 ©5<+cs2csecse2 61.3 Tổng quan về các peptide cĩ hoạt tính sinh học trong chế phẩm thuy phân từ đậu

TATN 0 7

1.4 Tổng quan về đậu nành + 2-52 ©££EE+EE££EE£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEAEEEExrrkrrkrrred 81.5 Phân loại vỀ protease ceccceccscsessecsssssessesssesssssessecssssssssssssesseeseesecsssssessesssessseseesseeseeseee 13C00007): 151.7 Giới thiệu VỀ DFOtaIT©AX ¿2-2 2 ©S£+SE+EE*SEEEEE9EEE112E3121111527121121271 1.1111 16

1.8 Quá trình thủy phan - - << 3191 911 HH HH TH HH ng 17

1.9 Lợi ích sản phâm thủy phân protein -. - + 2+2 ©£+E+£+2£EE+EE2£EEvExvrkereerrerr 20CHƯƠNG 2: NGUYEN LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Nguyên LGU - -G SH HT HH HH HH nh nh c23

8 ơm 232.3 Thiết bị - dụng CỤ - ¿2< <-52+S2<SEEE192112115 11511511111 11.11T1E 11.1111.1111 te rryeg 24

2.4 NGOi dung NGhHIEN CUU 0 24

2.5 Thuyết minh quy trình nghiên cứu . . 2-52 222 £S£+££+E+££+£+Ex+rszrsecreee 26

2.6 Phương pháp nghiÊn CỨU - - 5 5 <1 931 1 919109 910g ng ng29

CHƯƠNG 3: KÉT QUÁ VÀ BÀN LUẬN 363.1 Xác định tính chat của nguyên liệu . -: + 22 52 52 ©££EE+EEzcEEvrxersrrserreee 36

3.2 Khảo sát quá trình thủy phân của enzyme aÌCaÏaS€ «- 5 +5 «+ ++sees38

3.3 Sang lọc nhân tổ ảnh hưởng và tối ưu quá trình thuỷ phân bằng enzyme alcalase

3.5 Sang lọc nhân tố ảnh hưởng va tối ưu quá trình thuỷ phân bang enzyme

DU S0 58

3.6 Xác định hiệu suất thủy phân D'H 2-5 22222 £EE£EE+EEEEEEvEEerxerkerreee 633.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột pro(ein + +2 s2 52©£+£+2£xzersvrsersed 64CHUONG 4: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 70AL KẾT luậnn S6 St SE 131 E1 111 1111191901071 11 51111 97g97 re ggegeerkei 704.2 Kiến nghị ¿26-52 2+2 2k 2E 112112111111 111 011111 1111 T111 ga 72TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHU LUC „76

PHU LUC BANG

Bang 1.1 Mức cung cấp an toàn protein w c.ccccceccscsssssesssssessesseessessssseesssssessecssessessssseeees 5Bang 1.2 Thành phan hóa học của hat đậu nành 222 2 ©c2+££££rzrszrsd 9Bang 1.3 Ham lượng các acid amin không thay thé trong đậu nành 9

Bang 1.4 Hàm lượng acid béo trong hạt đậu nành «55 «5< s+<<s++ssss<2 10Bang 1.5 Hàm lượng carbohydrat có trong hạt đậu nành - ‹- II

Bang 1.6 Hàm lượng một số chất khoáng có trong hạt đậu nành 1]Bang 1.7 Thanh phan vitamin có trong đậu nành và san phẩm của đậu nành 12Bang 1.8 Các chỉ tiêu kiểm tra chất lượng hạt đậu nành 2-5-5555: 13Bang 1.9 Chỉ tiêu chất lượng enzyme alcalase - 5 52 ©2+s2©52£xzvzscvzee 16Bang 1.10 Chỉ tiêu chất lượng enzyme prOfamex - 22-52 ©52©zs+zsz>cze 17Bang 1.11 Đặc tính sinh hoá học và tính năng sản phẩm thuỷ phân protein 20

Bang 1.12 Chức năng cua peptide có hoạt tính sinh hoc từ protein đậu nành 21

Bang 2.1 Các yếu tố và mục tiêu cần khảo sát trong thủy phân đậu nành 3l

Bang 2.2 Phương pháp thu phân tích vi sinh Vat - 5-5 5< se sssseeeeeesee 34

Bang 3.1 Thành phan nguyên liệu đậu nành .2 22555225252 £52£szvzsecvzee 36Bang 3.2 Đường chuẩn tyrOSiT 5 56-55£S5£2S<EEEEEEEEEEEEEEEEE115E1E 1212121 xe 37

Bang 3.3 Hoạt tính enzym alcalase trước và sau thí nghiệm - -‹- 37Bang 3.4 Hoạt tính enzym protamex trước và sau thí nghiệm - -‹- 38

Bang 3.5 Nồng độ ALBUMIN 2-22 ©2522 E2EEEEESEEEEEEEEEEEEErrkrrkerreee 38Bang 3.6 Mô hình toán Plackett — Burman theo 5 yếu tố ảnh hưởng đến thuỷ phân

CUA CNZYM AlCALASE 1000088 48

Bang 3.7 Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến mức độ thủy phân enzym

101000 48

Bang 3.8 Ma trận quy hoạch 2 yếu tố và kết quả thí nghiệm với thủy phân bang

ENZYM AlCal ASE 00 nẼ ằ.ằằằ.ằ 50

Bang 3.9 Các hệ số của phương trình hồi quy với thủy phân bang enzym alcalase 50Bang 3.10 Mô hình toán Plackett — Burman theo 5 yếu tố anh hưởng đến thuỷ phân

VÀ 400895720) 0027058 59

Báng 3.11 Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến mức độ thủy phân enzym

DU S0 59

Bang 3.12 Ma trận quy hoạch 2 yếu tố và kết quả thí nghiệm với thủy phân bang

ENZYM PLOlAMeX 010070887 61

Bang 3.13 Hệ số của phương trình hồi quy với thủy phân băng enzym protamex 61Bang 3.14 So sánh hiệu suất thủy phân DH được thủy phân băng enzym alcalase và

ENZYM PLOlAMeX 010070887 63

Bang 3.15 Hàm lượng các acid amin trong sản phẩm bột đậu nành được xử lý bang

alcalase Va ENZYM DFOfAITI€XX - - G25 + 13 0 1930.019 HH g g 66

Bang 3.16 Kết quả chỉ tiêu lý hóa của sản phẩm bột đậu nành được xử lý bang

alcalase Va ENZYM DFOfAITI€XX - - G25 + 13 0 1930.019 HH g g 67

Bang 3.17 Kết qua chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm bột đậu nành được xử lý băng

10:10 68

Bang 3.18 Kết quả chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm bột đậu nành được xử lý băng

MH'UE01290121227 69

DANH MỤC HINH

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình sản xuất sản phẩm thủy phân protein - 5

Hình 1.2 Tác dụng của endopeptidase và exope ptidase se ssseeee 13Hình 1.3 Vi trí thủy phân của endopeptidase và exopeptidase trên protein 14

Hình 2.1 Quy trình sản xuất thực hiện trong nghiên cứu . . - 25Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu - 2 2© SE2SEE+EE£EEEE1EE3E211111171171121211 1.1 xe 29Hình 3.1 Sơ đồ đường chuẩn tyrosin - 222222522 2E£2EEEEEEEEEEEEEEEvErrkrrkerreee 37Hình 3.2 Sơ đồ đường chuẩn albumin - 2+2 ©£©S2£+£+EEEE££EE£EEerterxerrerrk oe 38Hình 3.3 Ảnh hưởng của tý lệ đậu nước đến quá trình thủy phân protein đậunành băng enzyme alcalase - 2-2 5£ ©+£9EE£EE£EE£+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEXEEE 22123 39Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/cơ chất đến quá trình thủy phân protein đậunành bang enzyme alcalase ¿22 2£ S52 ©S£9EE9EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE11211271711212 21x cie 41Hình 3.5 Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân protein đậu nành bang enzyme

ALCALASE 000 43

Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân protein đậu nành băng

ENZYME aÌCaÏ ASE - - c 1310901011911 99101 9119010100 HT g n 44

Hình 3.7 Anh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân protein đậu nành băng

ENZYME ACA ASE nh 46

Hình 3.8 Ảnh hưởng nồng độ enzyme alcalase và nhiệt độ thủy phân đến hiệu suấtthu hồi protein trong khơng gian ba chiỀu -2 22 55222552 SE£2££+EEzeEzcrzerxd 51Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu nước đến quá trình thủy phân protein đậu nànhbăng ENZYME PLOtAMEX - 2° 2 S22 +EE£EE9EEEEEEEEEE1E112112121101111 1121371 1.1 52Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/cơ chất đến quá trình thủy phân protein đậunành bằng enzyme DrOfaIT€X ©5552 ©5£2SE+EEEEESEEEEEEEEEE311E1121127171211 21.1 cie 53Hình 3.11 Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân protein đậu nành băng

suất thu hồi protein trong không gian ba chiều 2-5252 ©5<552 552 £z+vzsscseee 62Hình 3.15 Xác định khối lượng phân tử bột protein băng phương pháp SDS-PAGE

DANH MỤC VIET TAT

Branched-c hain amino acid/ Acid amin mạch nhánh

Colony-Forming Unit / Số đơn vị khuẩn lạc

Degree of Hydrolysis / Mức độ thủy phân

* Lý do hình thành đề tài

Đậu nành là thực phẩm quen thuộc và sử dụng nhiều hiện nay dưới dạng thực

phẩm ăn kiêng hay thực phẩm giàu đạm.Thêm vào đó nguồn protein đậu nành là nguồn peptide có hoạt tính sinh họccao nhưng ở dạng gốc không thé hiện được hoạt tinh sinh học Trong quá trình tiêuhoá ở dạ dày, lên men hay thuỷ phân băng enzyme, chúng được phân giải thành cácpeptide có hoạt tính sinh học và ảnh hưởng nhiều đến chức năng sinh lý của cơ thé

Trong 20 acid amin phố biến, có các acid amin được coi là thiết yếu ở ngườinhưng cơ thê không thê tổng hợp được Các acid amin phải được thông qua chế độăn uống của một cá nhân Sự thiếu hụt một hoặc nhiều acid amin có thé gây ra mộtsự mất cân bằng nitơ Tình trạng như vậy có thé dẫn đến sự phá vỡ các hoạt độngenzyme và mat khối lượng co Acid amin chuỗi phân nhánh (BCAA), trong đó baogồm valine, leucine, isoleucine và đặc biệt hữu ích trong trường hợp này

Với acid amin mạch nhánh chuỗi tự do (BCAA) sau khi thủy phân từ protein

đậu nành được sử dụng dé điều trị các bệnh về rối loạn gan bao gdm các bệnh về xơgan, rối loạn túi mật, rối loạn thận và bệnh nhân rối loạn chuyển hóa Bồ sungBCAA cũng đã được chứng minh thành công cho việc điều trị bệnh nhân chạy thận

nhân tạo

Việc nghiên cứu một sản phẩm thực phẩm cung cấp qua đường ống thông mũida dày bố sung các peptide mạch ngắn, các acid amin va đặc biệt là các acid aminmạch nhánh để đáp ứng các yêu cầu về dinh dưỡng, vệ sinh, khả năng hấp thu tốt vàgiá thành thấp đang là một vấn đề thiết yếu

s* Mục đích nghiên cứu

Mục đích chính của đề tài là xác định điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phânđậu nành bang các enzyme khác nhau như protamex, alcalase sao cho hiệu suất thuhồi protein là cao nhất Từ đó chọn quy trình phù hợp để trích ly protein từ đậunành Cuối cùng, sản xuất thử nghiệm sản phẩm bột đậu nành thủy phân, kiểm tra

tiêu về hoá lý và vi sinh, nhằm đảm bảo dinh dưỡng và an toàn cho người sử dụng.

s* Pham vi nghiên cứu

Do thời gian có phan hạn chế, dé tài tập trung nghiên cứu trên nguyên liệu là

đậu nành và enzyme protamex, alcalase.s* Mục tiêu nghiên cứu

Những mục tiêu đặt ra trong quá trình nghiên cứu như sau:

- Quá trình khảo sát các yếu tố thủy phân như: tỷ lệ đậu : nước, tỷ lệenzyme/cơ chất [E/S] pH, nhiệt độ, thời gian thủy phân cho hiệu suất thu hồiprotein hòa tan là cao nhất Từ đó, tối ưu hóa các thông số của quá trình thủy phân

- _ Xác định mức độ thủy phân (DH), xác định kích thước phân tử peptid sau khithủy phân.

- xác định thành phần các acid amin, đặc biệt là hàm lượng các acid amin

mạch nhánh, chỉ tiêu vi sinh, hoá lý của bột đậu nành.s* Nội dung nghiên cứu

Những nội dung nghiên cứu chính của đề tài như sau:- Tổng quan tài liệu về nguyên liệu đậu nành, enzyme protamex, alcalase vàsản phẩm bột đậu nành Xác định thành phan của nguyên liệu đậu nành

- Khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình thủy phân như: tỷ lệ đậu/nước(w/w), ty lệ enzyme/co chất % (w/w), pH, nhiệt độ, thời gian thủy phân Từ đó chọnra điều kiện tối ưu để thực hiện quá trình thủy phân

- Xác định khối lượng phân tử và thành phan các acid amin của sản phẩm bộtprotein sau khi sây phun

- Khảo sát các acid amin và peptide có hoạt tính sinh học trong chế phẩm thủy

phân từ đậu nành.

1.1 Nhu cầu về năng lượng va dinh dưỡng cho bệnh nhân1.1.1 Nhu cầu năng lượng

Tổng năng lượng cung cấp cần phải được kiểm soát Khi cung cấp cho bệnhnhân cần được xác định tương quan với năng lượng tiêu hao nhăm tránh cung cấpthiếu năng lượng

Với người khỏe mạnh, năng lượng tiêu hao chủ yếu bị tác động bởi cácyếu tố như tuôi, giới tính, trọng lượng cơ thế và hoạt động thể lực Ở người bệnh,tình trạng không lao động đưa đến nhu cầu năng lượng giảm Theo phương trình

Harris — Benedict cho phép dự đoán năng lượng tiêu hao co ban của người khỏe

mạnh là 1 Keal/kg/h (hay 4,18 kJ/kg/h) đối với nam khi nghỉ ngơi, không bi stress,được điều chỉnh theo giới tính (trừ 5 + 10% đối với nữ, theo mức độ stress) [1]

Cung cấp hỗ trợ dinh dưỡng nhăm duy tri hay cải thiện chức năng và tránh

sụt cân, hồi phục thể trọng và thành phân cơ thé bình thường ở người bị thiếu dinh

dưỡng Thiếu hụt năng lượng cơ thé nặng là van đề đáng quan tâm vi mat 30 ~ 40%là đe dọa đến tính mạng [2] Do đó thức ăn nuôi qua ống thông nhăm cung cấp hỗtrợ duy trì hay cải thiện chức năng của các bộ phận cơ thể và tránh sụt cân, tạo nênsự phục hồi các chức năng và thé trọng của cơ thể bình thường ở những người bịthiếu dinh dưỡng

1.1.2 Nhu cầu dinh dưỡng

s* Carbohydrate

- Carbohydrate luôn cung cấp khoảng 40 + 70% tổng năng lượng cung cấphăng ngày (khuyến nghị hiện nay khoảng 50 + 55%) Phần lớn lượng carbohydratetiêu hóa là tinh bột và một phan nhỏ (khuyến nghị là < 20%) khẩu phan làdisaccharide (chủ yếu là sucrose va lactose) và monosaccharide Chế độ ăn có đủcarbohydrate sẽ giúp cơ thể tập trung protein cho chức năng tạo hình Vai trò dinh

dưỡng của carbohydrate:

- Nguồn năng lượng của cơ thể: Mỗi 1g carbohydrate cung cấp 4 Kcal nănglượng cho những hoạt động của cơ thể [1]

- Điều hòa hoạt động cơ thé: carbohydrate tham gia chuyên hóa lipid, giúp cho

cơ thể chuyển hóa cetonic — có tính acid, do đó giữ được hằng số điện môi [I ]

- Điều hòa quá trình chuyển hóa glucose: glucose can thiết cho tế bao thankinh, tế bào than kinh chỉ có thé hoạt động bình thường nếu được cung cấp glucose

và oxy trong máu [1].

- Ngoài ra, carbohydrate còn là nguồn cung cấp chất xơ làm khối thức ăn lớn

hơn, do đó tạo cảm giác no, tránh việc tiêu thụ quá nhiều năng lượng Chất xơ còn

giúp hấp thụ những chất có hại trong đường tiêu hóa như cholesterol, chất gây oxyhóa, chất gây ung thư [1]

s* Protein

Nhu cầu protein tối thiểu trong chế độ ăn ước tính khoảng 0.45g/kg thểtrọng/ngày Nhu cầu một người trẻ trưởng thành khoảng 0,71 + 0,8¢ protein/kg thétrọng/ngày Phụ nữ mang thai nên được cung cấp thêm 6g protein hàng ngày Khibệnh và trong giai đoạn hỏi phục nhu cau protein nên khoảng 1 + 2g protein/kg thétrọng/ngày và 1 + 1,5g protein/kg thé trọng/ngày đối với người già

Vai tro của protein:

- Cung cấp năng lượng và xây dựng cấu trúc tế bào.- Có nhiều chức năng sinh học quan trọng như: điều hòa, xúc tác, bảo vệ,truyền xung thần kinh, vận động và vận chuyên chất dinh dưỡng

- Nếu thiếu protein trong chế độ ăn hàng ngày sẽ ảnh hưởng xấu đến sức khỏenhư suy dinh dưỡng, chậm lớn, giảm khả năng miễn dich, ảnh hưởng xấu đếnchức năng của các cơ quan như: gan, hệ thần kinh, tuyến nội tiết

- Ngoài ra, nếu thiếu protein còn làm thay đối đến thành phan hóa học và cầutạo hình thái của xương Do đó, lượng protein cao và chất lượng tốt là nhu cầu

không thê thiêu của con người.

Nam Nữ

Nhóm tuoi (g protein/kg thé trong/ngay) | (g protein/kg thé trọng/ngày)

3 — 6 thang 1,85 1,856 — 9 thang 1,65 1,659 — 12 tháng 15 15

I— 2 năm 12 122 — 3 năm 1,15 1,153 — 5 năm 1,1 1,15—7 nam 1,0 1,07—10 nam 1,0 1,010 — 12 năm 1,0 1012-14 năm 1,0 0,9514-16 năm 0,95 0916— 18 năm 0.9 08Người trưởng thành 0,75 0,75

(Nguồn: WHO/FAO/UNU)

s*Lipid

Đối với người Việt Nam trưởng thành, năng lượng do lipid cung cấp hàngngày chiếm từ 18 + 25% nhu cầu năng lượng của cơ thé Triglyceride là thành phanchất béo chính trong khẩu phan ăn (đến 90%), các thành phần còn lại gồmphotpholipid, sterol và các vitamin tan trong chất béo [1 ]

Vai trò của lipid:

Cung cấp năng lượng: lipid là nguồn năng lượng cao, 1g lipid cung cấp 9kcal

năng lượng Chất béo trong mô mỡ là nguồn năng lượng dự trữ cho cơ thể, sẽ được

sử dụng khi nguồn cung cấp từ bên trong tạm thời bị ngừng hay giảm sút [1 ]

Tạo hình: chất béo có cấu trúc quan trọng của tế bào và của mô trong cơ thể

Mô mỡ ở dưới da và quanh các cơ qua nội tạng là một lớp đệm bảo vệ nâng đỡ các

Cơ quan của cơ thé [1]

hóa và hấp thu của những vitamin tan trong chất béo như vitamin A, D, E, K.Acid béo là thành phần của acid mật và muối mật rất cần cho tiêu hóa và hấp thucác chất dinh dưỡng ở ruột, tham gia vào thành phần của một số loại hormone,steroid, cần cho hoạt động bình thường của hệ nội tiết và sinh dục Ngoài ra, cácacid béo không no nhiều nỗi đôi như omega-3 và omega-6, ngày càng được biết đếnvới các chức năng chống oxy hóa bảo vệ cơ thể, làm giảm nguy cơ bệnh tim mạch,huyết áp [2].

1.2 Tống quan về các acid amin mạch nhánh (BCAA)

Có ba loại acid amin mạch nhánh: leucine, isoleucine, valine và chúng đóng

một vai trò quan trọng trong dinh dưỡng và khả năng phục hồi của một số đối tượngbệnh nhân nhờ vào quá trình chuyên hóa đặc biệt của chúng trong cơ thé Lợi ichđặc biệt của các acid amin mạch nhánh đối với cơ thé được trình bày như sau:

- Trong cơ thé, các acid amin sau khi được phân cắt từ protein thực phẩm sétiếp tục được chuyển hóa hau hết ở gan, ngoại trừ các acid amin mạch nhánh, chúngđi vào mạch máu và chủ yếu chuyển hóa trong các mô cơ Trong mô cơ, leucine cóthé được oxy hóa hoặc chuyển hóa leucine thành glutamine hay alanine dé lấy nănglượng Sau đó, glutamine hoặc alanine có thể chuyển hóa thành glucose Cònisoleucine và valine có thé được chuyển hóa thành những thành phan của chu trìnhKrebs dé sinh năng lượng Những điều ở trên giúp cho các acid amin mạch nhánh cóđược những lợi ích là: giúp giảm sự hoạt động của gan nhờ được hấp thu trực tiếpvào máu và là một nguồn năng lượng quan trọng cho các mô co [3]

- Glutamate là một acid amin được tong hợp từ các acid amin mach nhánh.Trong gan, glutamate có thể được chuyên hóa thành glucose hoặc kết hop vớiammoniac tạo thành glutamine, phản ứng này sẽ giúp điều chỉnh hàm lượngammoniac trong cơ thé [4] Trong não bộ, phản ứng tạo glutamine bang glutamatevà ammoniac được thúc day băng sự chuyên hóa các acid amin mạch nhánh trongnão cũng giúp giảm lượng độc tố gây ức chế thần kinh amoniac đáng ké [5]

- Bénh nhân xơ gan có nhu cau cung cấp acid amin - protein cao hơn so vớibình thường và điều này có thể được dễ dàng đáp ứng khi cho họ được sử dụng khẩu

phân ăn bố sung các acid amin mạch nhánh so với khâu phần ăn b6 sung các acidamin tiêu hóa khác thì không lam được điều này [6].

- Quá trình hồi phục của bệnh nhân sau khi thực hiện cấy ghép tế bào gan phụthuộc rất nhiều vào chế độ dinh dưỡng của họ Với chế độ dinh dưỡng tăng cườngbổ sung các acid amin mạch nhánh giúp giảm quá trình chuyển hóa protein ở gan,cải thiện sự cân băng nito, nhờ đó đã mang lại những kết quả lâm sàng tốt hơn sovới những bệnh nhân trong giai đoạn hồi phục sau khi thực hiện cay chép tế bao ganvới chế độ dinh dưỡng bình thường [7]

- Theo kết quả nghiên cứu của James và cộng sự năm 1979, chứng minh răngchế độ dinh dưỡng bồ sung các acid amin mạch nhánh không gây ra bệnh lý não gan(Hepatic encephalopathy — bệnh lý làm xuất hiện sự nhằm lẫn, thay đổi ý thức ởnão, gây hôn mê như một hệ quả của suy gan) trong khi chế độ dinh dưỡng cung cấpđạm từ các protein cho các bệnh nhân xơ gan lại có thể dẫn đến bệnh ly này [8]

- Ngoài ra, các acid amin mạch nhánh, đặc biệt là leucine là một trong những

tác nhân quan trong trong việc tổng hợp các yếu tố sinh trưởng tế bao gan (HGF),nhờ đó làm tăng quá trình tái tạo tế bào gan, bù lại các tế bào bị mất đi do xơ gan

khoảng 3-20 acid amin được hình thành nhờ sự thủy phân trong quá trình lên men

thủy phân băng enzyme protease tương ứng hay trong quá trình tiêu hóa ở

đường ruột (Korhonen và Philanto, 2003).

- Peptide có hoạt tính sinh học có tác dụng kháng khuẩn, giảm cholesterol,chống oxy hóa và tăng cường khả năng hap thụ khoáng, tăng cường chất miễn dịch

(Ruthefurd — Markwick và Moughan, 2005).

o Nguôn gốc cây đậu nành

Đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merill, theo thống kê FAO (1994)

đậu nành được phan loại thực vật học như sau:

GIỚI : Plantae Ho : FabaceaeNganh : Magnoliophuta Phan ho : FaboideaeLớp : Magnoliopsida Giống : Glycine

Bộ : Fabales Loài : Max

1.4.1 Thành phần hóa học của đậu nànhĐậu nành là loại hạt giàu protein, là nguồn thực phẩm quan trọng đối với conngười Đậu nành có nhiều nguồn gốc khác nhau, trong đó đậu nành màu vàng là tốt

nhất nên được trồng và sử dụng nhiều [1] [2]

Phân trămThành phân ,

(3⁄ hàm lượng chat khô)Protein 35-40

hau hét các loại acid amin thiệt yêu can cho dinh dưỡng con người Những

5 R ` ^ M if `.Ƒ Ƒ [4 5 A Ƒ A A ^

sản phâm từ đậu nành có giá trị tương đương với các sản phầm có nguôn gôc độngvật.

Bang 1.3 Thanh phan các acid amin không thay thé trong đậu nành

Acid amin Hàm lượng (¢/100g)Lysin 6.38

Methionine 1.26Try ptophane 1.26Phenylalanine 5.0Threonine 3.86Valine 48Leucine 7.78Isoleucine 4.54Ar ginine 7.23Histidine 2.53

(Nguồn: FAO/WHO,1973)

s% Lipid

Luong lipid có trong đậu nành chiém 15-20% ham luong chat khô Đậu nành

chửa một lượng lớn acid béo không no, khoảng 55% acid linoleic và 8% acida-linoleic (omega-3) Do đó, đậu nành được tiêu hóa dé dang với các thành phâncủa acid béo nay, không co cholesterol va trans-fat Acid béo không no có lợi cho

sức khỏe hơn là các acid béo no Tuy nhiên, các acid béo không no dễ bị oxy hóa và

giảm chat lượng [12]

Trong đậu nành có acid linoleic, acid linoleic và archidonic co vai trò sinh

học đối với con người Ngoài ra, chúng còn chứa phosphatid (phosphatidyl choline,

phosphatidyl ethanol amin, phosphatidyl inositol) va leicithin.

Bang 1.4 Ham lượng acid béo trong hat đậu nành [7]

Acid béo no Ham lượng (mg/100¢g)Acid pal mitic 144-231

Acid stearic 054-091Acid Oleic 3.15 — 8.82Acid linoleic 6.48 — 11.6Acid linolenic 0.72 —2.16Acid arac hidic 0.04 — 0.7

s* CarbohydratCarbohydrat trong đậu nành chiếm khoảng 35% khối lượng khô, trong đó

hàm lượng tinh bột không đáng ké, được chia làm 2 loại:— Loại tan trong nước: chiếm khoảng 10% lượng carbohydrate (gồm các loại

đường khử như saccharose, raffino và stachyose) Đường raffinose va stachyose là

oligosaccharide câu tạo từ các galatose liên kết với nhau băng liên kết œ-1,6 Cơ thểcon người thiêu enzyme galactosidase dé thủy phân stachyose và raffinose Do đó

cơ thé không hap thu hoàn toàn oligosaccharide

— Loại không tan trong nước gôm: cellulose va hemicellulose, là thành phancarbohydrate phố biến trong đậu

Bang 1.5 Hàm lượng carbohydrate có trong hạt đậu nành [7]

Bảng 1.6 Hàm lượng một số chất khoáng trong đậu nành

Nguyên tô Hàm lượng khoáng (mg/100g)

Canxi 277

Phosphor 704Magie 280

Kali 1797Natri 2

(Nguồn USDA, 2004)Ngoài ra còn có các nguyên tố khác: AI, Fe, L Mn, Cu, Mo

Bảng 1.7 Thành phần vitamin trong đậu nành và sản phẩm của đậu nành [7]

Bột đậu | Bột dậu | Bột dau Bột đậu

Vitamin nành | nành (đã | nành đã | nành chưa

hòa tan | loại vỏ) | tách béo | tách béo

E (mg/kg) 3 3.3 6.6 31

Thiamin (B1) (mg/kg) 1.7 1.7 1.7 1.7Riboflavin (B2) (mg/kg) 3 2.6 44 2.64Pantothenic acid (B3) (mg/kg) 13.3 13.2 13.8 15.6Biotin (H) (vg/kg) 320 320 320 286Folic acid (vg/kg) 450 700 450 3542Niacin (B3) (mg/kg) 598 20.9 36.7 22

¢ Một số thành phan khác trong đậu nànhIsoflavone: Đậu nành là nguồn chứa một lượng lớn hợp chất Isoflavonetrong tự nhiên, gồm 3 loại aglycone isoflavone: daidzein, genistein và glycitein.Daidzein, genistein và các liên kết glycosidic của chúng chiếm hơn 90% tổng lượngisoflavon trong khi đó glycitein và liên kết glycosidic của chúng chỉ chiếm mộtlượng rất nhỏ (<10%) Isoflavon không phải là chất dinh dưỡng thiết yếu nhưng nólà chất rất cần thiết cho cuộc sống, có nhiều tác dụng có lợi cho sức khỏe

Phytosterol: chiếm 300 đến 400mg sterol trên 100g đậu nành Thanh phan

chính của sterol trong đậu nành.

1.4.2 Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu hạt đậu nành

Đậu nành được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình thực hiện luận văn là

được cung cấp bởi công ty TNHH Thương mại xuất nhập khâu Tin (Số 27, đường17C, phường Bình Trị Đông B, Quận Bình Tân, TP.HCM) Các chỉ tiêu chất lượng

chính của hạt đậu nành được trình bày trong Bảng 1 8.

Bảng 1.8 Các chỉ tiêu kiểm tra chất lượng hạt đậu nànhChỉ tiêu Yêu cau

C¡ Màu vàng sáng, không có mùi lạ,

ảm quan ` ` ,

1 hương đồng đều, bám ít bụi đắt.

Hóa lý+ Tông hạt hỏng <2%+ Tông hạt nhỏ <15%

+ Tổng hạt vỡ <2%+ Tổng hạt xanh, hạt non <1.5%+ Tạp chất <1%

1.5 Phân loại về protease

có nhiêu cách phân loại proteaseo Dựa vào vi trí thủy phân của protease

Dựa vào vị trí của liên kết peptid ở nội mạch hay ở đầu mạch thì protease được chia

thành hai nhóm : endopeptidase và exope ptidase.

(căt giữa mạch), trong khi các exopeptidase căt từng acid amin cuôi mạch của chuôi

polypeptidase (cắt hai đầu mạch protein)

peptide có phân tử lượng nhỏ hơn Enzyme này xúc tác cho quá trình thủy phân liên

kết peptide bên trong phân tử protein.- Peptidase: thủy phân liên kết ở hai đầu của phân tử protein tạo thành dipeptiderồi thành acid amin tự do Trong quá trình thủy phân, mối liên kết peptide giữa haiđầu amin hoặc hai đầu carboxyl sẽ dần dân bị thủy phân Chúng được chia tiếp

thành những nhóm như sau:

+ Aminopeptidase: là exoenzyme, xúc tác thủy phân liên kết peptide từ đầu

amino của phân tử protein tao ra acid amin.

+ Carboxypeptidase: là exoenzyme, xúc tác thủy phân liên kết peptide từđầu carboxyl của phân tử dipeptide, tạo thành acid amin

+ Dipeptidase xúc tác thủy phân dipeptide, tạo thành hai acid amin.

o Dựa vào ban chất trung tâm hoạt động enzyme: chia thành 4 loại

- Serine protease: có trung tâm hoạt động là acid amin như aicd asparagisnic,

histidine và serine Bao gdm chymotrypsin, trysin, thrombin, plasmin, alastase và

một vai protease từ vi sinh vật.

- Thiol protease: có trung tâm hoạt động chứa nhóm —SH, bao gồm: papain, fiein,

bromelain, chymopapain

- Protease acid: pH tối ưu nhỏ hon 5,0, trong trung tâm hoạt động chứa các acidamin như pepsin, cathepsin và một số protease từ nắm soi,

- Matallo protease: trung tâm hoạt động chứa ion kim loại Đại diện cho nhóm

enzyme này là các protease trung tính có nguồn gốc từ vi sinh vật (Pseudomanasaeruginosa, Penicillium roqueforti, ) và một sỗ protease có nguồn gốc thực vật

o Dựa vào vùng pH hoạt động tối ưu của protease: được chia làm 3 nhóm:

- Protease acid: pepsin, renin,.hoat động ở pH acid.

- Protease kiểm: trypsin, chymotrypsin, hoạt động ở pH kiềm

- Protease trung tính: papain hoạt động của vùng pH trung tính

Ngoài ra có thé phân loại theo nguồn gốc (động vật, thực vat, vi sinh vật)1.6 Giới thiệu về alealase

Alcalse là một loại endopeptidase thủy phân protein, được sản xuất băng lênmen bé sâu của giống vi khuẩn chọn lọc Bacillus licheniformis Alcalse hoạt độngtối ưu trong khoảng khá rộng, nhiệt độ từ 55-70°C và pH từ 6.5-8.5 (Chabeaud &

Cộng sự, 2009)

Alcalase được nghiên cứu là một trong những loại protease hiệu quả nhất désản xuất các loại protein thủy phân (Adler & Nissen, 1986, Benjakul & Morrisey,

1997; Kristinsson & Rasco, 2000) [14].

Ở môi trường pH = 4, alcalase có thé bị vô hoạt tại 50°C trong vòng 30 phút vàpH =8 nó sẽ bị vô hoạt khi nhiệt độ 85°C trong 10 phút Tuy nhiên sự vô hoạt nàytùy thuộc rất nhiều vào cơ chất mà nó đang được thủy phân [15]

Bang 1.9 Chi tiêu chất lượng của enzyme alcalaseChi tiéu Don vi Kết quaTong VSV hiéu khi cfu/g 200

Coliform cfu/g <10E.Coli cfu/25¢ Không phat hiệnSalmonella cfu/25¢ Không phat hiện

(Nguồn: Alcalase” datasheet)1.7 Giới thiệu về protamex

ProtamexŸ là một chế phẩm enzyme thương mại được tách từ wi sinh vật.Protamex là có bản chất là một serinoprotease, trung tâm hoạt động của nhóm

enzyme này có các acid amin như acid asparaginic, histidine và serine Alcalse hoạt

dong tối ưu trong khoảng khá rộng, nhiệt độ từ 30-60°C va pH ttr5.5-7.5.Một số enzyme khác cũng thuộc nhóm serinoprotease này là chypsin,

chymotrypsin, thrombin, plasmin, elastase [16].

Ly do dé tai chon protamex lam enzyme dé thủy phân đậu nành là:- Cùng thuộc nhóm enzyme serinoprotease giống với chypsin, chymochypsin

là những enzyme có trong hệ tiêu hóa ở người.

- Sản phẩm sau quá trình thủy phân đậu nành băng protamex không tạo ra cácpeptide có vị đăng, điều này thường gặp ở một số peptide thương mại phô biến

khác.

- Hoạt tính của enzyme thương mại này cao và 6n định trong thời gian dài nếu

được bảo quản ở điêu kiện tôt.

Bang 1.10 Chỉ tiêu chất lượng của enzyme protamexChỉ tiêu Đơn vị Kết quả

Tổng VSV hiếu khí cfu/g 200

Coliform cfu/g <10E.Coli cfu/25¢ Không phat hiệnSalmonella cfu/25¢ Không phat hiện

(Nguồn: Protamex” datasheet)

1.8 Quá trình thủy phần1.8.1 Cơ sở khoa học

Cơ sở khoa học của quá trình thủy phân là quá trình thủy phân là quá trình

phân giải một hợp chất hóa học có phân tử lượng cao, với sự tham gia của nước détạo ra những hop chất hóa học mới có phân tử lượng thấp hơn [17]

Trong công nghiệp thực phẩm hiện nay, để quá trình thủy phân diễn ra nhanhchóng và mức độ cao, các nhà sản xuất luôn phải sử dụng các chất xúc tác Nhữngchất xúc tác thường là các enzyme (phương pháp sinh học) và phi enzyme (phương

pháp hóa học) [17].Mục đích công nghệ quá trình thủy phân trong quá trình nghiên cứu này là

khai thác Thủy phân protein từ đậu nành thành các peptide mạch ngăn hơn, có phântử lượng thấp hon, dễ tan nhăm thu được sản phẩm có hàm lượng protein hòa tan

cao{ L7].1.8.1.1 Phương pháp sinh học

Protein thực phẩm thường được thủy phân băng các protease So với phươngpháp hóa học, phương pháp sinh học giữ được giá trị đinh dưỡng của sản phẩm caohơn Quá trình này diễn ra dưới điều kiện ôn hòa, không xảy ra phản ứng phụ, khắc

phục được nhược điểm của thủy phân với acid hoặc kiềm và còn cho phép kiểm

soát tốt quá trình kiểm soát tốt quá trình thủy phân với các đặc tính mong đợi củasản phẩm Mặc dù, phương pháp sinh học làm tăng khả năng sử dụng những phụphẩm thực phẩm và cải thiện giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, nhưng nhược điểm

của phương pháp này là tạo ra sản phẩm thủy phân có chất lượng cảm quan khôngmong muốn (thường có vị đăng, không hấp dẫn người tiêu dùng) [18].

1.8.1.2 Phương pháp hóa học

Thủy phân protein bằng phương pháp hóa học là phá hủy các liên kết peptidevới acid hoặc base Phương pháp này chi phí tương đối rẻ và khá đơn giản để thựchiện Hoạt tính xúc tác của phương pháp này khá cao, rút ngắn được thời gian,không đòi hỏi nhiều về điều kiện nguyên liệu Tuy nhiên, phương pháp này có nhiềugiới hạn do thực hiện ở điều kiện khắc nghiệt như là nhiệt độ cao, pH và áp suất cao.Thêm vào đó, còn sản sinh sản phẩm phụ, gây bat lợi cho sức khỏe con người Nhìnchung, phương pháp này làm giảm tính chất dinh dưỡng, tính chất chức năng vàhương vị của sản phẩm [17]

1.8.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phânThủy phân protein liên quan đến việc sử dụng protease, sản phẩm thu được làcác peptide nhỏ hơn hoặc từng acid amin Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính củaprotease lựa chọn sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình thủy phân Hoạt tính củaenzyme phụ thuộc vào các yếu tố sau:

1.8.2.1 Nhiệt độ và pH

Nhiệt độ và pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của protease.Hơn nữa, mỗi protease hoạt động tối ưu ở một vùng nhiệt độ pH nhất định Nhiềunghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến việc sản xuất sản phẩmthủy phân Điều kiện nhiệt độ và pH phải ở nhiệt độ tối ưu của protease mới đạt

được mức độ thủy phân cao.

Khi tăng nhiệt độ trong khoảng nhất định thì hoạt tính enzyme sẽ tăng theo Dođó, phản ứng hóa sinh diễn ra nhanh hơn Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng quá cao sẽlàm biến tính bất thuận nghịch protein, enzyme bị vô hoạt và phản ứng hóa sinhngừng lại Và ở điều kiện nhiệt độ thấp thi enzyme cũng bi vô hoạt nhưng sự biếntính là thuận nghich Nếu tăng nhiệt độ trở lại thì hoạt tính enzyme sẽ được phụchồi Ở gia tri nhiệt độ tối thích, hoạt tính enzyme là cao nhất, tốc độ chuyên hóa tạothành sản phẩm cũng là cao nhất [17]

1.8.2.2 Ty lệ co chất/ nướcMặc dù ti lệ co chất/nước không ảnh hưởng như những yếu tố khác nhưngtrong phản ứng thủy phân, nhiều nghiên cứu ghi nhận những giá trị khác nhau chothấy tam quan trọng tiềm ấn trong việc ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình thủy phân.Khi tăng nồng độ cơ chất thì tốc độ phản ứng hóa sinh sẽ tăng chỉ đúng trong mộtkhoảng nhất định của nông độ cơ chất Nếu nồng độ cơ chất tăng quá cao thìenzyme sẽ bi ức chế, tốc độ phản ứng sẽ giảm dan [17].

1.8.2.3 Nong độ enzymeMột lượng lớn sản phẩm hình thành trong thời gian cụ thé phụ thuộc vào nồngđộ enzyme Mối quan hệ giữa hoạt tính và nồng dộ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố

như nhiệt độ, pH, Khi tăng nồng độ enzyme thì hiệu suất thủy phân protein tang,

tuy nhiên hiệu suất thủy phân không phải lúc nào cũng tăng tuyến tính khi nồng độ

enzyme tăng [17].

Néng độ enzyme tăng thi phan ứng chuyền hóa cơ chất thành sản phẩm sẽ xảyra mạnh hơn và lượng sản phẩm tạo thành cũng nhiều hơn Nhưng sản phẩm tạothành không tăng tuyến tính theo bất kì quy luật nào và cũng không tăng mãi Khilượng cơ chất sử dụng giảm thì tăng nồng độ enzyme cũng không làm tăng sảnphẩm tạo thành Đồng thời, việc tăng hàm lượng chế phẩm enzyme sẽ làm tăng chỉphí sản xuất và giá thành sản phẩm Do đó, cần phải cân đối giữa lượng protease sửdụng và hiệu suất thủy phân mong muốn mà chỉ phí sản xuất vẫn thấp [17]

1.8.2.4 Thời gian thủy phân

Thủy phân protein băng enzyme xảy ra nhanh chóng, trong đó phân lớn cácliên kết peptide bị thủy phân Sau đó, tốc độ thủy phân giảm va đạt trạng thái cânbăng, quá trình thủy phân không diễn ra nữa Khi tăng thời gian thủy phân, mức độthủy phân cũng tăng nhanh chóng trong giờ đầu tiên, sau đó giảm chậm Thời gianthủy phân là một yếu tố được nghiên cứu rộng rãi trong việc kiểm soát phản ứng

thủy phan [17].

1.9 Lợi ích sản phẩm thủy phân protein1.9.1 Tính năng sản phẩm thủy phân protein

Trong quá trình thủy phân, tính chất vật lý của protein sẽ thay đổi dẫn đếncác tính năng cũng thay đổi Kích thước phân tử peptide giảm dan là kết quả của quátrình thủy phân đồng thời ảnh hưởng đến tính năng của chúng

Bang 1.11 Dac tính sinh hóa học và tính năng sản phẩm thủy phân protein

Tính chất hóa học và sinh hóa học Tính năng

Miễn dich (di ứng)Hòa tanĐộ nhớtKích thước phân tứ Tạo gel

Nhũ hóaĐộ trongMùi thơm- Nhũ hóaHoat động bê mặt và tính ky nước

Tạo bọtPhản ứng maillard

Tạo màuTương tác với cacborhydrate

Tạo gelTạo mùi

Hòa tanTương tác với khoáng ‹

Bên nhiệt

Tùy vào mục đích, người ta sử dụng chúng với các tính năng tương ứng thíchhợp.

1.9.2 Đặc điểm của san phẩm thủy phân đậu nànhCó rất nhiều nghiên cứu quan tâm đến những peptide có hoạt tính sinh học.Những peptide này được tìm thấy từ quá trình thủy phân protein sữa, trứng, cá, ngũcốc, đậu nành (Matsui và cộng sự, 1993; Li và cộng sự, 2002;Yoshikawa, 2003),nhưng trong đó sản phẩm thủy phân từ đậu nành được quan tâm nhiều nhất Trongđậu nành có nhiều thành phân có tác dụng kháng ung thư (Kennedy, 1995: Lumen200, Jeong và cộng sự 2003) và con đường chủ yếu để tìm ra những peptide này làthủy phân băng enzyme.

Bảng 1.12 Chức nang cua peptide có hoạt tính sinh hoc từ protein đậu nành

Sản oe Tac Nguồn

phẩm Xứ lý Peptide dong trich

Protein : ^ Kim

đậu Thủy phân c va

nanh bang X-Met-Leu-Pro-Ser-Tyr-Ser-Pro-Tyr Chong cộng

tách NHƯ ung thư sựbéo | Cunhiệt 2000

Bot Chốnđậu Thủy phân Peptide thu được từ phân đoạn tăn È | Wuvànành băng thủy phân hòa tan băng trao đôi hu 4 Ding,

tach anc alase cation BÀ 2000

béo P

Tyr- Val- Val-Phe-Lys

Protein Thuy phan Pro-Asn-Asn-Lys-Pro-Phe-Gln Chong Kodera

^ băng tăng ` An:đậu z va Nio,nành enzyme Asn-Trp-GIy-Pro-Leu- Val huyệt 2002

protease D3 áp

Thr Thr-Pro- Arg- Val-Phe

[le-Pro-Pro-Gly-Val-Pro-Tyr-Trp-eee Chống | KittsĐậu enzyme từ Pro-Gly-Thr- Ala- Val- Phe- Lys tăng va

nanh huyệt | Wiler,

bacillus 4 2003

subtils P

Tóm lại quá trình thủy phân protein băng enzyme không những cải thiện giá trịdinh dưỡng và chức năng của đậu nành mà có thé loại bỏ những thành phan kháng

dinh dưỡng (Lahl và Grindstaff, 1989), cải thiện kha năng tiêu hóa protein đậu trong

cơ thể Chính vì những đặc tính gây dị ứng, kém hòa tan, khó tiêu hóa nên protein

đậu nành hạn chế sử dụng trong thực phẩm và thuốc

Ngày nay phương pháp thủy phân protein bằng enzyme không những làm thayđối hàm lượng acid amin trong đậu nành so với lúc chưa thủy phân mà còn tạo nênnhững tính nang, tính chat vật lý và giá trị dinh dưỡng tốt hơn Nhiều nghiên cứucho thấy răng trong quá trình thủy phân tạo ra những peptide có hoạt tính chống oxihóa Những peptide này ngăn chặn sự hình thành gốc tự do bên trong cơ thé và loạibỏ các gốc tự do So sánh protein đậu nành thì những peptide này dễ dàng tiêu hóavà hap thu hơn, ít gây di ứng, thúc day sự chuyến hóa lipid trong cơ thé, phục hồimyoglobin, hạ thấp cholesterol, ngăn ngừa tăng huyết áp, tăng cường miễn dịch vàchống lại các gốc tự do Thêm vào đó hoạt tính chống oxi hóa của những peptidenày còn có tác dụng chống lão hóa được ứng dụng nhiều trong mỹ phẩm và các sảnphẩm thực phẩm có lợi cho sức khỏe

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu2.1.1 Đậu nành

Đậu nành được mua từ Công ty TNHH Thương mại xuất nhập khâu Tin (Số27, đường 17C, phường Binh Trị Đông B, Quận Binh Tân, TP.HCM) nhằm tạo sựồn định về thành phan dinh dưỡng, đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng của nguyên liệu

trong quá trình nghiên cứu.

Nguồn gốc: Phương Lâm, tỉnh Đồng Nai

2.1.2 Enzyme protamex và enzyme alcalase

Protamex là chế phẩm enzyme thương mại của hãng Novozymes — ĐanMạch và được phân phối bởi công ty Nam Giang, đại lý Tp.Hồ Chí Minh (133/11Hồ Văn Huê, phường 9, quận Phú Nhuận)

Alcalase là chế phẩm enzyme thương mại của hãng Novozymes — Dan Mạchvà được phân phối bởi công ty Brenn Tag Việt Nam (202 Hoàng Văn Thụ, Phường

9, Quận Phú Nhuận).

2.2 Hóa chất

- H,SO, đậm đặc (97%)- NaOH

- NaCO;- CuSO¿.5H;O- Natri-Kali Tartrate- Albumin

- Thuốc thử Folin IN

- TCA (trichloacetic acid)- Phenolphtalein

- Casein- Tyrosine

2.3 Thiết bị - dụng cụ

- Bộ vô cơ hóa mẫu tự động

- Máy cất đạm tự động- Tủ sấy 105°C

- Tủ nung

- Bề điều nhiệt có bộ phận lắc đảo

- Máy xay thit- Máy đo pH- Máy ly tâm

- May say phun- Bình hút âm- Cân phân tích (2 và 4 số lẻ)- Máy đo quang phố UV- VIS- Ong đong 50 mL, 100mL, 500 mL

- Pipette ImL, 5mL, 1OmL- Micropipette 100uL, 1000 nL- Becher, Erlen 100 mL, 250mL, 1000mL- Dao, thot, khay,

2.4 Nội dung ng hiện cứu

Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện thí nghiệm thủy phân protein đậunành với enzyme alcalase và enzyme protamex như:

o Xác định điều kiện thủy phân tối ưu của từng enzyme trên co chất đậu nành

đã được xử lý nhiệt.

o Xác định các đặc tính sinh học của sản phẩm thủy phân đậu nành

o Xác định mức độ thủy phân DH.

o_ Xác định thành phần va hàm lượng các acid amin

2.4.1 Quy trình với enzyme alcalase

Toàn bộ nội dung nghiên cứu được trình bày trong hình 2.1.