Nghiên cứu xác định thành phần protein trong đậu nành và các phương pháp chiết tách protein đậu nành

Các phân tíchhóa sinh cho thấy : protein trong đậu nành chiếm 38-40% và chứa những axit amincần thiết như cystine, methionine, lysine và các vitamin B1, B2, C, A, D, E, K… Cây đậu nành t

MỤC LỤC BÁO CÁO

MỤC LỤC HÌNH 4

MỤC LỤC BẢNG 6

TÓM TẮT LUẬN VĂN 7

LỜI MỞ ĐẦU 8

Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9

1.1 CÂY ĐẬU NÀNH 9

1.2 ĐẬU NÀNH TRÊN THẾ GIỚI 12

1.3 ĐẬU NÀNH Ở VIỆT NAM 18

1.4 PROTEIN ĐẬU NÀNH VÀ CÁC ỨNG DỤNG 19

1.4.1 Thành phần hóa học của đậu nành 19

1.4.2 Protein của đậu nành 21

1.4.3 Ứng dụng của đậu nành 22

1.4.3.1 Dầu đậu nành 22

1.4.3.2 Protein đậu nành 22

1.4.3.3 Hạt đậu nành 23

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PROTEIN 24

1.5.1 Các phương pháp chính 24

1.5.2 Các phương pháp khác 25

1.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH PROTEIN 26

1.6.1 Soy Protein Concentrates 26

1.6.2 Soy Protein Isolate 27

1.6.3 Protein tái cấu trúc ( Textured Protein ) 28

Chương 2 : NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 NGUYÊN LIỆU 29

2.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU 30

2.3 NGHIÊN CỨU NGUYÊN LIỆU 31

2.3.1 Xác định độ ẩm 31

2.3.2 Xác định độ tro 31

2.3.3 Định lượng Lipid thô bằng máy Soxhlet 32

2.3.4 Khảo sát hoạt tính Urease trong đậu nành 33

2.3.5 Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Lowry 34

2.3.5.1 Chiết rút dịch protein 34

2.3.5.2 Phương pháp Lowry 34

2.4 NGHIÊN CỨU TÁCH PROTEIN TỪ ĐẬU NÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ISOLATE 37

2.4.1 Chuẩn bị nguyên liệu 37

2.4.2 Hòa tan protein 38

2.4.2.1 Yếu tố nhiệt độ 38

2.4.2.2 Yếu tố dung môi và tỷ lệ 38

2.4.3.1 Dùng pH đẳng điện 39

Chương 3 : KẾT QUẢ và BÀN LUẬN 40

3.1 NGHIÊN CỨU NGUYÊN LIỆU CHO HAI MẪU A VÀ B 40

3.1.1 Xác định độ ẩm 40

3.1.2 Xác định độ tro 40

3.1.3 Xác định lượng Lipid thô bằng máy Soxhlet 41

3.1.4 Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Lowry 41

3.1.5 Xác định hoạt tính Urease trong đậu nành 43

3.2 DUNG MÔI HÒA TAN PROTEIN 43

3.3 KẾT TỦA PROTEIN 50

3.4 KIỂM TRA HÀM LƯỢNG PROTEIN TRONG SẢN PHẨM ISOLATE 52 3.4.1 Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng protein trong sản phẩm 52

3.4.2 Sơ đồ khối nghiên cứu isolate protein 53

Chương 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

4.1 KẾT LUẬN 57

4.1.1 Kiểm tra các chỉ tiêu 57

4.1.2 Tìm được dung môi và tỷ lệ phù hợp cho quá trình trích ly 57

4.1.3 Tìm được pH đẳng điện mà tại đó hàm lượng protein là lớn nhất 57

4.1.4 Kiểm tra hàm lượng protein trong isolate protein 57

4.1.5 Đề nghị quy trình nghiên cứu isolate protein 57

4.2 KIẾN NGHỊ 57

PHỤ LỤC 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 : Cây đậu nành 9

Hình 1.2 : Sản lượng đậu nành trên thế giới 11

Hình 1.3 : Sản lượng đậu nành của Brazil và Argentina 11

Hình 1.4 : Xuất khẩu đậu nành trên thế giới năm 2003 12

Hình 1.5 : Xuất khẩu bột thô đậu nành trên thế giới năm 2003 12

Hình 1.6 : Sự tiêu thụ bột thô protein trên thế giới năm 2003 13

Hình 1.7 : Sự tiêu thụ dầu thực vật trên thế giới năm 2003 14

Hình 1.8: Diện tích cây trồng ở Mỹ từ 1978-2003 14

Hình 1.9 : Diện tích đất trồng đậu nành ở Mỹ từ 1978-2003 15

Hình 1.10 : Sản lượng đậu nành ở Mỹ năm 1978-2003 16

Hình 1.11 : Phương pháp sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), thuốc nhuộm CBB G250 tách được các globulin 7S và 11S ở một số cây đậu ở Mỹ và Nhật 20

Hình 1.12 : Sữa đậu nành Hình 1.13 : Tofu Hình 1.14 : Tempeh 21

Hình 1.15 : Protein đậu nành dạng bột và dạng thô 24

Hình 1.16 : Phương pháp sản xuất concentrates protein 25

Hình 1.17 : Phương pháp sản xuất isolates protein 26

Hình 2.1 : Đậu nành mẫu A 27

Hình 2.2 : Đậu nành mẫu B 27

Hình 2.3 : Cân phân tích 29

Hình 2.4 : Lò nung 30

Hình 2.5 : Máy đo quang phổ 33

Hình 2.6 : Dung dịch trước khi so màu 34

Hình 2.7 : Bột đã khử béo A và B 35

Hình 2.8 : Máy lắc 37

Hình 3.1 : Đường chuẩn của Albumin 40

Hình 3.2 : So sánh các thành phần trong đậu nành 40

Hình 3.3 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của cồn 700 42

Hình 3.4 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của cồn 800 43

Hình 3.5 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của cồn 900 43

Hình 3.6 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của cồn 950 44

Hình 3.7 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của cồn 99,50 44

Hình 3.8 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của nước cất 45

Hình 3.9 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của NaOH 0,2% 45

Hình 3.10 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của (NH4)2SO4 bh 46

Hình 3.11 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của Na2CO3 0,2% 46

Hình 3.12 : Thí nghiệm sự hòa tan protein của các dung môi 47

Hình 3.13a : Khảo sát sự kết tủa protein ở các pH khác nhau 49

Hình 3.13b : Khảo sát sự kết tủa protein ở các pH khác nhau 49

Hình 3.14 : Protein đậu nành kết tủa tại điểm đẳng điện pH = 4,6 52

Hình 3.15 : Protein tươi 53

Hình 3.16 : Isolate protein dạng khối 53

Hình 3.17 : Isolate protein dạng hạt 54

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1 : Sản lượng đậu nành của một số quốc gia 11

Bảng 1.2 : Xuất khẩu đậu nành của một số quốc gia 12

Bảng 1.3 : Xuất khẩu bột đậu nành ở một số quốc gia 13

Bảng 1.4 : Sự tiêu thụ một số loại bột thô protein 13

Bảng 1.5 : Sự tiêu thụ một số loại dầu trên thế giới 14

Bảng 1.6 : Diện tích một số cây trồng ở Mỹ 15

Bảng 1.7 : Diện tích đất trồng đậu nành ở Mỹ từ 1978-2003 15

Bảng 1.8 : Một số giống đậu nành ở Việt Nam 17

Bảng 1.9 : Thành phần hóa học của đậu nành 18

Bảng 1.10 : Hàm lượng acid amin không thay thế trong protein đậu nành 18

Bảng 1.11 : Các acid béo không thay thế có giá trị dinh dưỡng cao 18

Bảng 1.12 : Các phương pháp xác định hàm lượng protein 22

Bảng 3.1 : Độ ẩm của mẫu A 38

Bảng 3.2 : Độ ẩm của mẫu B 38

Bảng 3.3 : Độ tro của mẫu A 38

Bảng 3.4 : Độ tro của mẫu B 38

Bảng 3.5 :Hàm lượng lipid thô của mẫu A 39

Bảng 3.6 :Hàm lượng lipid thô của mẫu B 39

Bảng 3.7 : So sánh các thành phần trong đậu nành 40

Bảng 3.8 : Hoạt tính Urease trong mẫu A 41

Bảng 3.9 : Hoạt tính Urease trong mẫu B 41

Bảng 3.10a : Thí nghiệm trên dung môi cồn 42

Bảng 3.10b : Thí nghiệm trên dung môi khác 42

Bảng 3.11 : Khảo sát sự kết tủa protein ở các pH khác nhau 48

Bảng 3.12 : Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng protein trong sản phẩm 50

Bảng PL1a : Khối lượng của các ống ly tâm khi tính toán của mẫu A 57

Bảng PL1b : Khối lượng của các ống ly tâm khi tính toán của mẫu B 57

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đậu nành ngày nay đã trở nên quen thuộc và là một thực phẩm được chế biến nhiều nhất ở nước ta Xuất xứ từ Trung Quốc nhưng hiện nay đậu nành đã lan rộng khắp thế giới Từ việc dùng đậu nành như một thức ăn kiêng đến khâu chế biến thành những thực phẩm giàu đạm, đậu nành còn dùng để chế biến sữa và tàu hủ

Hiện nay các nhà khoa học đã nghiên cứu, tìm tòi, tạo đột biến gen để cho

ra rất nhiều giống mới phục vụ cho sản xuất, chế biến thực phẩm và chế biến thức ăn gia súc Ở Châu Phi, đậu nành còn giúp giải quyết các vấn đề đói protein

Đề tài nghiên cứu về đậu nành ra đời là một sự quan tâm sâu sắc của các thầy cô đối với những vấn đề trên

Trong giới hạn thời gian và điều kiện nghiên cứu cho phép, tôi xin gửi đến các thầy cô cùng các bạn một số nghiên cứu về isolate protein Dưới sự hướng dẫn tận tâm của giáo viên hướng dẫn, chúng tôi đã nghiên cứu ba vấn đề chính Thứ nhất là tổng quan tài liệu về đậu nành và protein đậu nành Thứ hai là xác định cácthông số hóa lý của nguyên liệu đậu nành Cuối cùng chúng tôi đi đến đề nghị quy trình tách isolate protein trong giới hạn và điều kiện cho trước

Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian, tài liệu tham khảo nên chắc chắn đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn

Trân trọng kính chào

LỜI MỞ ĐẦU

Xuất xứ từ Trung Quốc, đậu nành đã biết đến như một chất kháng sinh đểchữa trị vết thương và giảm đau Qua bao nhiêu năm, con người lại thấy tác dụngnhiều mặt hơn của đậu nành : dùng làm thức ăn gia súc, làm tốt đất và là nguồnnguyên liệu cho công nghiệp Những năm gần đây, đậu nành là nguồn nguyên liệucung cấp dầu và protein cho con người

Trên thế giới, các nước như Mỹ, Argentina, Brazil và Trung Quốc là nhữngnước dẫn đầu về xuất khẩu đậu nành Nhiều nhà nghiên cứu tại Mỹ đang tìm ranhiều giống mới để nâng cao hàm lượng protein và dầu cho đậu nành Từ đậunành, con người đã biết chế biến thành sữa, tương, chao…, protein đậu nành cònđược bổ sung vào rất nhiều thực phẩm nhằm tăng giá trị dinh dưỡng Các phân tíchhóa sinh cho thấy : protein trong đậu nành chiếm 38-40% và chứa những axit amincần thiết như cystine, methionine, lysine và các vitamin B1, B2, C, A, D, E, K…

Cây đậu nành thường được trồng luân canh với cây lúa hoặc ngô để tăngnăng suất của cây đậu nành, giảm lượng phân đạm cần thiết cho cây trồng, phá vỡvòng đời của sâu bệnh, giảm được cỏ dại hại cây và điều hòa nhu cầu lao độngtrong thời gian dài Một số nước trồng xen với cây ăn quả dài ngày Ở nước ta, câyđậu nành được trồng khắp cả nước, tập trung nhiều nhất là đồng bằng sông Hồngvà đồng bằng sông Cửu Long

“Đậu tương cần được phát triển mạnh mẽ để tăng nguồn đạm cho con người,cho gia súc, cho đất đai và trở thành một loại hàng xuất khẩu chủ lực ngày càngquan trọng” (Văn kiện Đại hội V Đảng Cộng Sản Việt Nam) Vì thế, nghiên cứuxác định thành phần protein trong đậu nành và các phương pháp tách chiết proteinđậu nành là một công việc cần thiết và bổ ích

Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Tên thứ hai : Glycine max

Năm 2838 trước công nguyên, hoàng đế Trung Quốc Sheng Nung viếtMateria Medica Trong tài liệu này, cây đậu nành được ghi chú là có giá trị vì khảnăng làm thuốc Đậu nành được trồng đầu tiên ở Bắc Trung Quốc, từ đây đã truyềnsang Nhật, Hàn Quốc và Nam Á Đậu nành đã được biết đến như là một thứ thuốc

ở các tài liệu từ Trung Quốc, Ai Cập và Mesopotamia ở những năm 1500 trướccông nguyên hay sớm hơn Ở thời ấy, những hợp chất đã lên mốc, lên men từ đậunành đã được sử dụng như là những chất kháng sinh để trị vết thương và giảm sưng

Năm 1712, đậu nành được giới thiệu vào Châu Âu bởi Englebert Kaempfer,nhà thực vật học người Đức đã được học ở Nhật Một nhà thực vật học người Thụy

Điển Carl von Linne đã hoàn tất nghiên cứu đậu nành và đặt tên cho nó là Glycine max bởi những nốt sần ở rễ Không may là đất và khí hậu không thích hợp ở Châu

Âu đã làm cho sự thử nghiệm sản xuất đậu nành bị ngưng

Cây đậu nành đến Mỹ những năm 1800 Thời đó đậu nành được sử dụng nhưmột ballast (vật nặng để giữ cho tàu thuyền thăng bằng khi không có hàng) chonhững thuyền có hành trình xa từ Trung Quốc và được dỡ hàng nhường chỗ chohàng hóa trong chuyến đi kế tiếp Vì tò mò, một vài nông dân đã trồng hạt đậunành Cây đậu nành đầu tiên trồng ở Mỹ là cây đậu đã lớn lên ở Pennsylvania

Năm 1829, những nông dân Mỹ đã trồng đậu nành theo vụ và đến năm 1898Bộ Nông Nghiệp Mỹ đã đem về một số giống khác từ Châu Á

Năm 1904, George Washington Carver đã khám phá ra rằng đậu nành giàuprotein và dầu Người tiên phong về đậu nành William J Morse đã trải qua hai

năm ở Trung Quốc và đã thu được 10 000 giống đậu nành khác phục vụ cho mụcđích nghiên cứu ở Mỹ.

Năm 1920, tiến sĩ John Harvey Kellogg đã đề ra sự thay thế đậu nành vàobữa ăn và sữa đậu nành cho người tiêu dùng Tuy nhiên nông dân Mỹ đã khôngnắm bắt thời cơ cho tới khi những cánh đồng đậu nành ở Trung Quốc bị tàn phátrong thế chiến thứ II và cuộc nội chiến ở Trung Quốc năm 1940

Hình 1.1 : Cây đậu nành

Ngày nay đậu nành đã trở nên phổ biến và được trồng ở rất nhiều nước trênthế giới

Cây đậu nành có 4 loại lá : hai lá mầm, hai lá đơn, lá có ba lá chét và lá

gốc Nốt sần là phần vỏ rễ phình ra và trong đó có vi khuẩn Rhizobium japonicum

sinh sống Vi khuẩn này hình gậy, sống trong đất, có khả năng đi vào rễ và cố địnhđạm từ khí trời Một cây đậu có khoảng vài trăm nốt sần phân bố trên các rễ ở độsâu 1m Vi khuẩn thường xuyên xâm nhập vào rễ, ở phần giữa đỉnh rễ và lông hútnhỏ nhất, tạo thành một chuỗi nhiễm là một ống có lỗ hở Mỗi vi khuẩn được baobọc một màng tạo thành túi, nếu vi khuẩn đi vào chất nguyên sinh của tế bào rễmà không được bọc một màng thì nó sẽ tạo thành nốt sần không có tác dụng Ởtrong túi, vi khuẩn nhân nhanh cho tới khi một vài vi khuẩn hoặc dạng vi khuẩn

được hình thành Nốt sần có tập tính sinh trưởng hữu hạn và bám vào rễ, phần giữanốt sần là tế bào nhu mô đầy túi Bacteroids Túi Bacteroids chiếm 80% thể tích tếbào, còn lại 20% là nguyên sinh chất và các thành phần khác Phần giữa củaBacteroids là những tế bào không bị nhiễm vi khuẩn và phân chia mạnh tạo thànhống dẫn (nơi trao đổi giữa tế bào chủ và Bacteroids cố định đạm Nốt sần có thểtăng trưởng đến 60 ngày thì bắt đầu giảm tuổi thọ từ giữa và tiến dần ra ngoài, cuốicùng bị thối Đạm được cố định ở Bacteroids Enzyme nitrogenase nằm ởBacteroids chứa từ 2-5% tổng số đạm của nốt sần, nó có 2 ngăn : ngăn 1 chứa Mo-Fe-protein gọi là dinitrogenase và ngăn 2 là Fe-protein gọi là dinitrogenasereductase Trong quá trình cố định đạm sinh ra H2 Leghaemoglobin có ở trongnguyên sinh bao quanh Bacteroids và ở vỏ của Bacteroids, có vai trò đưa oxy vàomô nốt sần Sản phẩm đầu tiên của cố định đạm là NH3 do vi khuẩn Brady Rhizobium japonicum tiết ra hầu hết NH3 sau đó chuyển hóa vào glutamin vàglutamate ở cylosol tế bào chủ, các nhà khoa học cũng cho rằng NH3 oxi hóa thành

NO3- ở trong Bacteroids

Đậu nành thuộc nhóm vận chuyển ureide, allatoin và allansoic acid là dạngđạm chính được chuyển hóa từ nốt sần vào cây Ureide thủy phân thành urê vàglyoxylate dưới sự xúc tác của allantoinase và allantoicase cho thấy trong quá trìnhchuyển hóa của allantoase dưới xúc tác của allantoicase Allantoicase được hìnhthành được hình thành dưới xúc tác của ureidoglycolase, nó chuyển thànhglyoxylate và hai phân tử urê tiếp theo lại được chuyển hóa do men urease thànhamin acid Urease có mặt trong các bộ phận của cây Hoạt tính urease bị ức chế dothiếu nitơ nhưng Ni kích thích hoạt tính của urease, khi thiếu Ni dù đậu trồng ởđiều kiện có nitơ, NO3- hay NH4 thì hiện tượng bị độc do urê có thể xảy ra, do đóurê là sản phẩm của quá trình chuyển hóa nitơ trong điều kiện cố định hay khôngcố định đạm

Cây đậu nành cho nhiều hoa nhưng tỷ lệ hoa không thành quả chiếm 80% Đậu nành có hoa dạng cánh bướm đặc trưng, ống đài năm cánh không bằngnhau Tràng hoa gồm cánh hoa cờ phía sau, hai cánh bên và hai cánh thìa phíatrước tiếp xúc nhau nhưng không dính vào nhau Bộ nhị gồm 10 nhị chia làm hainhóm, nhóm 1 gồm 9 nhị và cuống dính với nhau thành một khối, nhóm 2 chỉ cómột nhụy hoa, nhụy hoa có một là noãn Vòi nhụy cong về phía nhị

20-Hạt đậu nành cũng như hạt của nhiều loại họ đậu khác là không có nội nhũmà chỉ có một lớp vỏ bao quanh một phôi lớn Hình dạng hạt có hình cầu, dẹt, dàivà oval Ở hạt trưởng thành, đầu của rốn là lỗ noãn, lỗ này được bao phủ bởi mộtlớp màng Ở đầu kia của rốn là rãnh nhỏ

Vỏ đậu nành có 3 lớp : biểu bì, hạ bì và lớp nhu mô bên trong Do vỏ của lớptế bào mô đậu có lớp cutin che phủ nên sự trao đổi khí không xảy ra, sự trao đổikhí giữa phôi và mội trường qua rốn hạt Những mảnh của nội nhũ bị ép chặt vào

vỏ hạt Lớp ngoài nội nhũ gọi là lớp aleuron gồm những tế bào hình lập phươngnhỏ chứa đầy đạm

Hạt đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau : vàng, xanh, nâu, đen, có thể một màu, hai màu hay nhiều màu Một cây có thể có tới 400 quả đậu nành Một quả chứa từ 1-5 hạt (các giống thường từ 2-3 hạt), quả hơi cong có chiều dài từ 2-7

cm Màu sắc của quả phụ thuộc vào sắc tố caroten, xanthophyll, antocyanin

1.2 ĐẬU NÀNH TRÊN THẾ GIỚI :

Các dữ liệu được trích từ “Thống kê trên thế giới” (nguồn USDA)

Hình 1.2 : Sản lượng đậu nành trên thế giới

Bảng 1.1 : Sản lượng đậu nành của một số quốc gia

Đơn vị : triệu giạ Đơn vị : triệu tấn

Hình 1.3 : Sản lượng đậu nành của Brazil và Argentina

Hình 1.4 : Xuất khẩu đậu nành trên thế giới năm 2003

Bảng 1.2 : Xuất khẩu đậu nành của một số quốc gia

Đơn vị : triệu giạ

Đơn vị : triệu tấn

Hình 1.5 : Xuất khẩu bột thô đậu nành trên thế giới năm 2003

Bảng 1.3 : Xuất khẩu bột đậu nành ở một số quốc gia

Quốc gia Đơn vị : triệu giạ Đơn vị : triệu tấn

Bảng 1.4 : Sự tiêu thụ một số loại bột thô protein

Loại Đơn vị : triệu tấn (Mỹ) Đơn vị : triệu tấn

Hình 1.7 : Sự tiêu thụ dầu thực vật trên thế giới năm 2003

Bảng 1.5 : Sự tiêu thụ một số loại dầu trên thế giới

Loại Đơn vị : triệu tấn (Mỹ) Đơn vị : triệu tấn

Hình 1.8: Diện tích cây trồng ở Mỹ từ 1978-2003

Bảng 1.6 : Diện tích một số cây trồng ở Mỹ

Tên cây trồng Diện tích cây trồng

(%)

Hình 1.9 : Diện tích đất trồng đậu nành ở Mỹ từ 1978-2003

Bảng 1.7 : Diện tích đất trồng đậu nành ở Mỹ từ 1978-2003

Năm Diện tích ( triệu ha)

Hình 1.10 : Sản lượng đậu nành ở Mỹ năm 1978-2003

Ở Mỹ, do nhu cầu về dầu để nấu nướng, làm salad và thịt đỏ đã tăng trong vàsau chiến tranh thế giới II Nhu cầu này đã thúc đẩy cho việc phát triển, mở rộngdiện tích sản xuất đậu nành và làm cho đậu nành trở thành cây quan trọng thứ haisau ngô trong thu nhập của nông dân

Ở Mỹ có 5 vùng sản xuất đậu nành là:

o Vùng vành đai ngô phía Tây, phía Đông, Đông Nam

o Vùng châu thổ và bang Atlantic

Những nước nhập đậu nành từ Mỹ gồm EEC (cộng đồng kinh tế Châu Âu) ,Nhật và Tây Ban Nha

Xuất khẩu đậu nành ở Mỹ bị cấm trong năm 1973 do đó các nước nhập đậunành từ Mỹ phải tìm nguồn khác từ Brazil Brazil thường xuất khẩu đậu nành vào

tháng 3,4,5 và Mỹ thường xuất khẩu đậu nành vào tháng 9,10 Giá đậu nànhthường cao nhất vào tháng 8 sau đó giảm dần tới tháng 2.

ECC luôn luôn nhập một khối lượng đậu nành lớn vì cần bổ sung đạm làm thứcăn gia súc Lượng đậu nành mà ECC nhập vào chiếm 90% tồng số hạt có dầu đượcnhập vào Trước đây Mỹ là nước xuất khẩu đậu lớn nhất cho thị trường này Gầnđây, ECC đã chế biến lượng dầu nhiều hơn so với nhu cầu tiêu dùng trong nướcnên ECC đã xuất dầu đậu nành, cạnh tranh với Mỹ, Brazil và Argentina

Nhật chủ yếu nhập đậu nành từ Mỹ và Trung Quốc Do nhu cầu tiêu dùng trongnước tăng nên Trung Quốc từ một nước xuất khẩu đã trở thành nước nhập khẩu

1.3 ĐẬU NÀNH Ở VIỆT NAM :

Trước Cách mạng tháng 8/1945, diện tích đậu nành còn nhỏ Sau khi đất nướcthống nhất thì diện tích đậu nành đã tăng Cả nước có 6 vùng sản xuất đậu nành :vùng Đông Nam Bộ có diện tích lớn nhất (26,2% diện tích đậu nành cả nước)

o Miền núi Bắc Bộ (24,7%)

o Đồng bằng sông Hồng (17,5%)

o Đồng bằng sông Cửu Long (12,4%)

o Đồng bằng ven biền miền Trung

o Tây Nguyên

Trong 10 năm trở lại đây, có hàng loạt giống đậu nành được nhập từ nướcngoài, thích nghi tốt trong điều kiện Việt Nam Một số được chon từ các tổ hợp laihữu tính và sử dụng đột biến Có thể phân chia thành các nhóm giống chính nhưsau

Bảng 1.8 : Một số giống đậu nành ở Việt Nam

Giống

Thời gian sinh trưởng (ngày)

Đặc điểm Khối lượng

(100 hạt )

Năng suất (tạ/ha)

VỤ

XUÂN

VX92 90-95 Hoa trắng, hạt vàng

ĐN42 90-95 Hoa tím, hạt tròn, vàng

AK06 93-95 Hoa tím, hạt vàng sáng 16-18 25-30

VỤ

DT84 80-85 Hoa tím, hạt vàng sáng 18-22 15-30

1.4 PROTEIN ĐẬU NÀNH VÀ CÁC ỨNG DỤNG :

1.4.1 Thành phần hóa học của đậu nành :

Bảng 1.9 : Thành phần hóa học của đậu nành

Thành phần hóa học

Bảng 1.10 : Hàm lượng acid amin không thay thế trong protein đậu nành

Các acid amin không thay thế

Threonine 4,8%

Bảng 1.11 : Các acid béo không thay thế có giá trị dinh dưỡng cao

Không no

Tro của đậu nành rất giàu sắt và kẽm

1.4.2 Protein của đậu nành :

Protein bao gồm :

 Protein dự trữ (globulin) có thể bị thủy phân trong thời gian hạt nảy mầm để làm chất dinh dưỡng cho phôi sinh trưởng

 Protein cấu trúc (protein chức năng) như ezyme và chất kiềm hãm enzyme thì thường được định vị trong phần còn lại của tế bào

Trong hạt còn có một lượng nhỏ các hợp chất như oestrogen, goitrogen, fitat,saponin, sterol…Các hợp chất này và một số oligosaccharide không có lợi

Bằng phương pháp siêu ly tâm, người ta đã tách được bốn đoạn 2,7,11,15 Các globulin 7S và 11S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt Phương pháp này được phát triển những năm 1970

Protein đậu nành được phân ra :

 Globulin 2S (gồm chất kiềm hãm trypsin, cytochrome c) chiếm 35% trọng lượng protein của hạt

 Globulin 11S (glycinin) được cấu tạo nên từ 12 tiểu phần (subunits) tương đối ưa béo : 6 tiểu phần có tính acid A và 6 tiểu phần có tính kiềm B Trong phân tử có từ 42-46 nguyên tử lưu huỳnh dưới dạng các cầu disulfua nối các dưới đơn vị hay trong nội bộ một tiểu phần Glycinin dễ dàng bị phân ly thành các dưới đơn vị của mình khi gia nhiệt tới 800C ở lực ion thấp

 Globulin 7S là  conglycinin thường chiếm 35% trọng lượng protein của hạt,là một glucoprotein Phân tử cấu tạo nên từ 3 tiểu phần có tính acid : , ’ và

 Các tiểu phần , ’ có thành phần acid amin rất giống nhau, thiếu cysteinvà cystine Dưới đơn vị  không chứa cystein và methionine Trong đoạn 7Scòn có các hemaglutinin (lectin) mà phân tử của chúng có thể tạo thànhphức bền với các hợp chất glucid, nó còn có các chất kiềm hãm protease nhưantitrypsin Kunitz…

Ngoài phương pháp trên, người ta còn sử dụng phương pháp Sodium DodecylSulfate PolyacrylamideGel Electrophoresis (SDS-PAGE), thuốc nhuộm CBB G250để tách được các globulin 7S và 11S ở một số cây đậu ở Mỹ và Nhật

Khi đun nóng dung dịch  conglycinin loãng, pH = 7-8, lực ion yếu, đến 1000Cthì các phân tử của chúng sẽ phân ly thành các tiểu phần không có hiện tượng tậphợp phân tử

Ở pH = 7-7,6 và lực ion 0,2-0,4 thì các phân tử cũng phân ly thành các dưới đơn

vị nhưng sau đó tập hợp lại

Khi đun dung dịch protein đậu nành 1% đến 950C, pH = 7, không có các chấtkhử và các lực ion khác nhau thì quá trình tập hợp sẽ thuận lợi khi lực ion tăng từ 0đến 2 Tốc độ tập hợp sẽ tăng trong pH = 4-6 nhưng sẽ gần bằng 0 nếu pH acidhoặc kiềm

Dung dịch protein đậu nành đậm đặc được đun nóng ở pH gần trung tính sẽ tạogel Khi lực ion yếu thì trạng thái này sẽ xảy ra từ 700C, thời điểm mà conglycinin giãn mạch Độ cứng của gel sẽ giảm cùng với nồng độ NaCl, các gelprotein thường không chịu được sự thanh trùng Ở pH = 5,5 hay thêm ion Ca2+ làmđông tụ protein thành những cục Cả glycinin và  conglycinin đều bị biến tính khitiếp xúc với hỗn hợp nước – ethanol có hàm lượng rượu trên 20% theo thể tích.Rượu càng kỵ nước thì sự giãn mạch Protein càng nhanh và độ cứng của gel cànglớn

Hình 1.11 : Phương pháp sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), thuốc nhuộm CBB G250 tách được các globulin 7S và 11S ở một số cây đậu ở Mỹ và Nhật.

1.4.3 Ứng dụng của đậu nành :

1.4.3.1 Dầu đậu nành :

Đậu nành được chế biến chủ yếu để lấy dầu và các sản phẩm giàu protein :

 Người ta trộn dầu đậu nành với các dầu khác như dầu bông để giảm lượngacid linolenic, dùng để làm nước xốt

 Trong magarine, ngoài 80% chất béo còn có các chất loãng như : sữa bò,nước tinh khiết hoặc protein đậu nành

 Dầu đậu nành chiếm 64% trong Shortenings

 Dầu đậu nành xử lý với ozone tạo chất nhựa cứng để làm lớp vỏ bọc ngoàikim loại

 Hỗn hợp CO2 và H2 cùng với dầu đậu nành để sản xuất dầu nhờn dùng ởnhiệt độ thấp -700C

 Dầu đậu nành còn có thể dùng làm nhiên liệu cho động cơ diesel…

1.4.3.2 Protein đậu nành :

Sau khi tách dầu, phần còn lại có thể chuyển hóa thành các sản phẩm :

 Bột thô mịn : nghiền khô bã đậu nành thành bột thô (grits) và mịn (flours),thường làm thức ăn cho gia súc, có thể dùng làm bánh, thức ăn trẻ em, sữakhô…

 Concentrates protein : chứa 70% protein trên trọng lượng, ứng dụng làm thịtchế biến, thức ăn trẻ em

 Isolate protein : chứa 90% protein trên trọng lượng khô

1.4.3.3 Hạt đậu nành :

Vỏ đậu nành (chiếm 7-8% lượng hạt đậu bao gồm chủ yếu là các chất xơ) đượcdùng làm thức ăn cho động vất nhai lại

Một số chất được chiết ra cùng với Ethanol chủ yếu là các đường sucrose, raffinosevà stachyose (gây đầy hơi) có thể cô lại thành rỉ đường giống như sirô, dùng nhưchất bổ sung cho thức ăn gia súc

Đậu nành có nhiều ứng dụng như :

 Sữa đậu nành : đậu nành tươi được ngâm với nước, sau đó lấy dịch lọc đun

20 phút ở nhiệt độ 900C sẽ được sữa đậu nành đơn giản Sữa đậu nành rấtgiàu protein, isoflavones và vitamin B, có thể là thức uống thay thế chonhững người dị ứng với sữa bò

Hình 1.12 : Sữa đậu nành Hình 1.13 : Tofu Hình 1.14 : Tempeh

 Tofu : trông như một miếng phô mai, được tạo thành bởi sự đông tụ sữa đậunành bằng chất làm đông Tofu có ba dạng : dạng rắn rất giàu protein, chấtbéo và canxi, dùng để nấu, nướng, chiên; dạng mềm và dạng mịn dùng đểtrộn làm thức ăn, như ở Nhật, người ta dùng dạng mềm và mịn để làm nướcsốt đậu nành

 Yogurt : là sản phẩm của sự lên men sữa đậu nành bằng vi khuẩn, chủ yếu

là Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilus.

 Tempeh : là dạng bánh được tạo thành bởi sự nấu đậu và trộn với vi khuẩn,lão hóa (ageing) một hay hai ngày Tempeh rất giàu protein và khoáng chất,isoflavones (100g tempeh có 53 mg isoflavones)

 Miso : là sản phẩm của sự kết hợp đậu nành với muối, mốc và sau đó ageingtrong thùng gỗ 1-3 năm

 Shoyu : là chất lỏng màu nâu sậm, được làm từ đậu nành qua quá trình lênmen

Ngoài ra ngày nay người ta còn phát hiện trong nước tương có chứa MCPD, mộtchất có khả năng gây ung thư nên xu hướng dùng nước tương làm từ đậu nành ngàycàng phổ biến

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PROTEIN :

1.5.1 Các phương pháp chính :

Bảng 1.12 : Các phương pháp xác định hàm lượng protein

Năm Các phương pháp Nội dung

1849 Buiret Protein phản ứng với Cu2+ cho phức

xanh ở pH cao, điều kiện kiềm Màucủa dung dịch phụ thuộc vào lượngprotein có trong mẫu Những phươngpháp cải tiến bao gồm đưa thêm vàoethylen glycol hay glycerine để ổnđịnh

1883 Kjeldahl Khi đốt nóng thực phẩm kiểm

nghiệm với HSO đậm đặc, các hợp

chất hữu cơ bị oxy hóa : Carbon vàhydro tạo thành CO2 và H2O, nitơ saukhi được giải phóng dưới dạng NH3 sẽkết hợp với H2SO4 tạo thành

2NH3 + H2SO4  (NH4)2SO4 tan trong

dung dịchĐuổi NH3 ra khỏi dung dịch bằng NaOH đồng thời cất và thu NH3 bằng một lượng dư H2SO4 0.1N Định phân

H2SO4 còn lại bằng NaOH 0.1N

(NH4)2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + H2O

+ 2NH32NH4OH + H2SO4dư  (NH4)2SO4 +

2H2O

H+

dư + OH-  H2O

1927 Folin – Ciocalteau Thuốc thử của phương pháp Lowry

1944 Dye blinding Protein phản ứng với thuốc nhuộm

hữu cơ tạo phức không tan Các thuốcnhuộm được sử dụng là : AmidoBlack10b, Acid Orange 12, Orange G

1951 Lowry Hỗn hợp CuSO4.5H2O và Natri-Kali

tartrate phản ứng với protein khi có mặtthuốc Folin tạo màu xanh biếc đo ở 750nm Cường độ màu của dung dịch tỷlệ với nồng độ protein

1976 Bradford Protein phản ứng với thuốc nhuộm

Coomassie Brilliant Blue tạo phứcxanh Đo mật độ quang ở 595nm

1985 Bicinchoninic acid Giống với phương pháp Lowry

nhưng thay BCA cho thuốc Folin BCAlà 2,2’ diquinolyl – 4,4’ dicarboxylicacid

1.5.2 Các phương pháp khác :

 Phương pháp sàng lọc phân tử (lọc gel) : vận tốc khác nhau của sự chuyểndịch các phân tử protein theo trọng lượng phân tử và kích thước phân tử qua

cột chứa đầy một hợp chất có khả năng sàng lọc các phân tử protein đi qua(Sephadex) Các hạt sephadex bị trương mạnh trong các dung môi tạo thànhgel Do đó phương pháp này còn gọi là phương pháp lọc gel.

 Phương pháp thẩm tích : dùng túi thẩm tích (màng bán thấm cellophan) Docó kích thước phân tử lớn nên protein khuếch tán chậm trong dung dịch sovới chất có phân tử lượng nhỏ

 Phương pháp phổ điện di (electrophoresis) : Ở một số điều kiện nhất định,protein ở dạng ion có mức độ ion hóa khác nhau nên có thể tách riêng biệtchúng theo khả năng di động trong điện trường về hai cực âm dương Kếtquả nhận được phổ các vạch protein khác nhau Từ đây người ta cải tiếnthành phương pháp điện di theo điểm đẳng điện (isoelectric focusing) bằngcách thay đổi đệm pH từ cực này sang cực kia

 Phương pháp sắc ký kháng thể đơn dòng (monoclonal antibodychromatography) : khi hệ tuần hoàn và một số mô cơ thể động vật có xươngsống bị xâm nhiễm bởi protein hay một polymer ngoại lai thì lập tức xuấthiện phản ứng miễn dịch, xuất hiện nhóm protein immunoglobin hay khángthể Kháng thể đơn dòng được tạo bởi tập hợp các tế bào giống nhau Sửdụng chất mang gắn kháng thể đơn dòng đặc hiệu với protein cần tách, bịgiữ lại trên cột, còn các protein khác bị đẩy ra ngoài

 Dùng dung dịch HCl 6N ở 1100C trong 24h cắt đứt liên kết peptide, sau đó sửdụng phương pháp sắc ký trao đổi ion Mỗi acid amin ra khỏi cột sẽ kết hợpvới ninhydrin tạo hợp chất màu, từ đó xác định các acid amin (phương phápcủa Moore và Stein 1958)

1.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH PROTEIN :

Hiện nay có 3 dạng sản phẩm của quá trình tách protein :

1.6.1 Soy Protein Concentrates :

Hình 1.15 : Protein đậu nành dạng bột và dạng thô

Bột thô đã khử béo (Defatted Meal) có thể xử lý bằng một trong 3 quá trình : xử lývới alcohol (methanol, ethanol, isopropyl alcohol), acid loãng ở pH = 4,5 và gianhiệt ẩm, lọc nước

Ở quá trình thứ nhất, những thành phần không phải protein được chiết cùng vớialcohol, còn lại protein và polysaccharides Chúng được desolvat hóa và sấy khôthành concentrate protein Alcohol sau khi chiết đường sẽ tái sử dụng lại.

Ở quá trình thứ hai, protein là thành phần chính được tách chiết với acid loãng ở

pH = 4,2-4,8 (điểm đẳng điện của protein) Do đó có một vài protein tan trong pH

= 4,2-4,8 nên sẽ có thất thoát protein trong quá trình này Những hợp chất tanpolysaccharides, protein được trung hòa và sấy khô thành concentrate protein

Ở quá trình thứ ba, bột đậu nành được xử lý với nhiệt ẩm, làm biến tính protein.Những thành phần có khối lượng phân tử nhẹ được chiết với nước nóng

Phương pháp này cho sản lượng protein là 70%, 20% là carbohydrates, 6% là trovà 1% là dầu

Hình 1.16 : Phương pháp sản xuất concentrates protein.

1.6.2 Soy Protein Isolate :

Bột thô đã khử béo (Defatted Meal) được chiết với kiềm loãng ở pH = 7-9, nhiệtđộ 50-550C, được dịch chiết và phần còn lại không tan Dịch chiết đưa về pH = 4,2-4,5, protein sẽ đông tụ và thu được dịch sữa (whey) Protein đông tụ có thể rửa vàsấy khô để thành protein đẳng điện (Isoelectric Protein) hoặc rửa, trung hòa sau đósấy khô để thành sản phẩm proteinate Proteinate (dưới dạng với Na+, K+) thườngđược sử dụng nhiều hơn vì tính dễ đưa vào các sản phẩm khác

Hình 1.17 : Phương pháp sản xuất isolates protein.

1.6.3 Protein tái cấu trúc ( Textured Protein ) :

Protein được nén để làm thay đổi cấu trúc protein và qua máy ép đùn tạo các sảnphẩm khối sợi như thịt Sản phẩm này có thể thay thế thịt bò xay (ground beef)



Chương 2 : NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU



2.1 NGUYÊN LIỆU :

Nguyên liệu gồm hai loại :

o Mẫu A : là loại đậu miền Đông, hạt tối,nhỏ, sạch, vàng đậm

o Mẫu B : là loại đậu miền Tây, hạt sáng, to, sạch, vàng nhạt

o Cả hai được mua tại chợ Bình Tây Trong quá trình làm thí nghiệm, hai mẫuđược nghiền nhỏ bằng máy xay để xác định các thành phần hóa học

o Hai loại đậu được bảo quản trong hủ kín

Hình 2.1 : Đậu nành mẫu A

Hình 2.2 : Đậu nành mẫu B

2.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU :

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 Lịch sử cây đậu nành

2 Cây đậu nành

3 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới và Việt Nam

4 Protein đậu nành và các ứng dụng

5 Các phương pháp xác định hàm lượng protein

6 Các phương pháp tách protein từ đậu nành

NGHIÊN CỨU NGUYÊN LIỆU (A và B)

1 Xuất xứ

2 Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy 1100C

3 Xác định độ tro bằng phương pháp đốt 6000C

4 Xác định Lipid thô bằng máy Soxhlet

5 Phân tích hoạt độ urease (chuẩn độ bằng HCl)

6 Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Lowry

TÁCH PROTEIN TỪ ĐẬU NÀNH BẰNG PHƯƠNG

PHÁP ISOLATE

1 Chọn nguyên liệu : có hàm lượng protein cao

2 Chuẩn bị nguyên liệu

3 Hoà tan protein : Chọn dung môi, tỷ lệ, nhiệt độ

4 Kết tủa protein : dùng muối hoặc đưa về pH đẳng điện

5 Xác định hàm lượng protein của sản phẩm

2.3 NGHIÊN CỨU NGUYÊN LIỆU :

2.3.1 Xác định độ ẩm :

o Độ ẩm là lượng nước tự do có trong thực phẩm

o Nguyên lý : Dùng sức nóng làm bay hết hơi nước trong thực phẩm Cântrọng lượng trước và sau khi sấy khô, từ đó tính ra phần trăm nước có trongthực phẩm

o Sấy cốc không đến khối lượng không đổi m0 Cân trên cân phân tích

o Bỏ mẫu vào cốc và cân m1 Cân trên cân phân tích

o Sấy ở 105-1100C đến khối lượng không đổi m2

Sấy đến khối lượng không đổi là sau khi để nguội và cân, lại cho vào tủ sấy 30 phút, lấy ra để nguội và cân Kết quả giữa hai lần cân liên tiếp không được cách nhau quá 0,5mg cho mỗi gam chất thử.

Gọi mo là khối lượng cốc (g)

m2 là khối lượng cốc và lượng mẫu sau khi sấy đến khối lượng không đổi

m1 là khối lượng cốc và lượng mẫu trước khi sấy (g)

2.3.2 Xác định độ tro :

o Tro là thành phần còn lại của thực phẩm sau khi nung cháy hết các chất hữu

cơ

o Nguyên lý : Dùng sức nóng 6000C nung cháy hoàn toàn các chất hữu cơ Phần còn lại đem cân và tính ra phần trăm tro trong thực phẩm.

o Tiến hành : Nung chén sứ đã rửa sạch ở lò nung (6000C) đến trọng lượngkhông đổi Để nguội ở bình hút ẩm và cân trên cân phân tích Cho vào chén

m (g) chất thử, cân trên cân phân tích rồi cho vào lò nung 6000C, nung đếntro trắng Lấy ra cho vào bình hút ẩm và cân chính xác trên cân phân tích.Tiếp tục nung 30 phút rồi lấy ra cho vào bình hút ẩm và cân chính xác trêncân phân tích đến khối lượng không đổi

Gọi G là trọng lượng chén

Gọi G1 là trọng lượng chén và mẫu

Gọi G2 là trọng lượng chén và tro

Độ tro = 2

1

100

G G

G G







Hình 2.4 : Lò nung

2.3.3 Định lượng Lipid thô bằng máy Soxhlet :

Hoá chất : ete etylic hoặc ete dầu hoả.

Tiến hành :

o Sấy khô nguyên liệu đến khối lượng không đổi (100-1050C)

o Cân 50g nguyên liệu đã nghiền nhỏ cho vào gói giấy

o Đặt vào trụ chiết Lắp trụ vào bình cầu và gắn ống sinh hàn (có dung môitrong bình cầu), qua ống sinh hàn dùng phễu cho dung môi vào trụ chiết saocho một lượng dung môi đã chảy xuống bình cầu, một lượng trên phễu cònngập mẫu Dùng bông làm nút đầu ống sinh hàn Mở nước lạnh

o Mở công tắc đèn.

o Chiết 8-12h

o Thử xem hết chất béo chưa ở đầu xiphon (không còn vết dầu khi dung môibay hơi)

o Lấy gói giấy, đặc dưới tủ hotte cho bay hơi dung môi

o Sấy ở 100-1050C trong 1,5h

o Để nguội ở bình hút ẩm

o Cân trên cân phân tích

M1 : khối lượng gói giấy và mẫu ban đầu

M2 : khối lượng gói giấy và mẫu sau khi trích và sấy

M : khối lượng mẫu ban đầu

2.3.4 Khảo sát hoạt tính Urease trong đậu nành :

Nguyên tắc : Dùng phương pháp chuẩn độ để xác định NH3 tạo thành từ urea dướitác dụng của urease

o Cho 50 mL nước cất Lắc đều và để yên 15 phút

o Nước ở phía trên chứa nhiều Urease Đem lọc lấy dịch

o Lấy 2 erlen 100ml Mỗi erlen cho vào 5mL dung dịch urease Một erlen làmbình thí nghiệm để nguyên và erlen còn lại làm bình kiểm tra thì đun sôi từ2-3 phút để bất hoạt enzyme

o Sau đó làm nguội

o Cho vào mỗi bình 5 mL urê 2% và lắc Cho vào tủ ấm 300C trong 15 phút

o Cho vào mỗi bình 5mL Pb(CH3COO)2 5% Cho từ 3-5 giọt chỉ thị hỗn hợp vàlắc

o Chuẩn độ bằng HCl 0,1N đến khi có màu tím nhạt

Kết quả :

Hoạt độ của dung dịch thí nghiệm : X (a 15b)1,4

a : thể tích HCl 0,1N để chuẩn độ bình thí nghiệm