Ảnh hưởng của các phương pháp xử lý nhiệt kết hợp với lên men đến hàm lượng axit gamma aminobutyric, axit phytic và tính chất lý hóa của sữa chua đậu nành nẩy mầm

Mục đích của nghiên cứu này nhằm đánh giá tác động của các phương pháp xử lý nhiệt đậu nành (nghiền đậu với nước sôi, chần và dùng lò vi sóng) đến hàm lượng axit gamma-aminobutyric (GABA), axit phytic (PA), tính chất hóa học (chất khô, protein, độ axit và pH) và tính chất vật lý (độ nhớt và khả năng giữ nước - WHC) của sữa chua.

Vietnam J Agri Sci 2020, Vol 18, No 5: 367-377 Tạp chí Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam 2020, 18(5): 367-377 www.vnua.edu.vn ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỆT KẾT HỢP VỚI LÊN MEN ĐẾN HÀM LƯỢNG AXIT GAMMA-AMINOBUTYRIC, AXIT PHYTIC VÀ TÍNH CHẤT LÝ-HĨA CỦA SỮA CHUA ĐẬU NÀNH NẨY MẦM Nguyễn Đức Doan*, Đỗ Thị Hà Khoa Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam * Tác giả liên hệ: nd.doan@vnua.edu.vn Ngày chấp nhận đăng: 11.05.2020 Ngày nhận bài: 14.04.2020 TĨM TẮT Mục đích nghiên cứu nhằm đánh giá tác động phương pháp xử lý nhiệt đậu nành (nghiền đậu với nước sơi, chần dùng lị vi sóng) đến hàm lượng axit gamma-aminobutyric (GABA), axit phytic (PA), tính chất hóa học (chất khơ, protein, độ axit pH) tính chất vật lý (độ nhớt khả giữ nước - WHC) sữa chua Sữa chua sản xuất từ đậu nành nẩy mầm bảo quản nhiệt độ 4-6℃ sau 14 ngày GABA PA xác định phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) so màu tương ứng Hàm lượng chất khô, protein, độ axit pH xác định phương pháp sấy, Kjedahl, chuẩn độ NaOH máy đo pH tương ứng Độ nhớt khả giữ nước xác định máy đo độ nhớt ly tâm tương ứng Kết cho thấy phương pháp xử lý nhiệt ảnh hưởng có ý nghĩa đến GABA, PA, tính chất hóa học vật lý sữa chua Nghiền đậu với nước sôi tạo sữa chua có hàm lượng GABA, chất khơ protein cao nhất, hàm lượng PA thấp so với phương pháp chần hay lị vi sóng Hơn nữa, xử lý nhiệt phương pháp tạo sữa chua có độ nhớt WHC cao so với xử lý nhiệt phương pháp chần hay làm nóng lị vi sóng Từ khóa: Xử lý nhiệt, axit gamma-aminobutyric, axit phytic, tính chất hóa lý, sữa chua đậu nành The Effect of Heat Treatment of Germinated Soybean Combining with Fermentation on Gamma-aminobutyric Acid, Phytic Acid and Physicochemical Properties of Soymilk Yoghurt Prepared ABSTRACT The objective of the study was to investigate the effect of heat treatment (grinding with boiling water, blanching and microwave) on gamma-aminobutyric acid (GABA), phytic acid (PA) and physicochemical properties (total solid content, protein, acidity and pH) and physical properties (viscosity and water holding capacity) of soymilk yoghurt Yoghurts were made from germinated soybean and then stored at 4-6C for 14 days GABA and PA were analysed using high performance liquid chromatography (HPLC) and the colorimetric method, respectively Total solid, protein content, acidity and pH were analysed using drying method, Kjeldahl, titration and pH meter, respectively Viscosity and WHC were determined using the viscometer and the centrifuge, respectively Results showed that heat treatment significantly influenced GABA, PA, physicochemical and physical properties of soymilk yoghurts Yoghurt made from germinated soybean ground with boiling water contained higher GABA, total solid and protein content, and lower PA that those of yoghurts made from soybean heated by blanching or microwave In addition, yoghurt made from germinated soybean ground with boiling water had higher viscosity and WHC than those of yoghurt made from soybean heated by the other heat treatment Keywords: Heat treatment, gamma-aminobutyric acid, phytic acid, physiochemical properties, soymilk yoghurt ĐẶT VẤN ĐỀ Đêu nành (Glycine max (L.) Merrill) sử dụng rộng rãi để chế biến sân phèm thực phèm truyền thống nước châu Á đêu phụ, sữa đêu nành, tempeh, natto„ chứa nhiều protein lipid (Kaneko & cs., 2014; Saldivar & cs., 2011); isoflavone saponin 367 Ảnh hưởng phương pháp xử lý nhiệt kết hợp với lên men đến hàm lượng axit gamma-aminobutyric, axit phytic tính chất lý-hóa sữa chua đậu nành nẩy mầm (Kaneko & cs., 2014; Wang & cs., 2015) thành phæn dinh dưỡng khác axit gammaaminobutyric (GABA) (Wang & cs., 2015; Xu & Hu, 2014) GABA axit amin phi protein hịa tan nước có nhiều lợi ích giâm huyết áp ức chế xung dén truyền thæn kinh hệ thống thæn kinh trung ương (Trương Nhêt Trung & Đống Thị Anh Đào, 2016; Yoshimura & cs., 2010), ngën chặn hiệu quâ đau, giâm träng thái cëng thỵng lo âu (Trung & cs., 2017; Trương Nhêt Trung & Đống Thị Anh Đào, 2016), ức chế phát triển tế bào ung thư (Oh & Oh, 2004) Chính thế, nhiều nhà khoa học têp trung nghiên cứu phát triển số sân phèm thực phèm giàu GABA (Trương Nhêt Trung & Đống Thị Anh Đào, 2016; Xu & Hu, 2014) Tuy nhiên, đêu nành chứa s thnh phổn khụng cú li nh chỗt khỏng trypsin hay axit phytic (PA) PA lm giõm khõ nởng hỗp thu nguyên tố đồng, kẽm, sít, molypden, canxi magie Hơn nữa, kết hợp với protein, làm giâm hịa tan protein vêy làm giõm quỏ trỡnh hỗp thu protein (Rusydi & Azrina, 2012) Một số nghiên cứu chứng minh, nây mæm biện pháp hiệu quâ để làm giâm hàm lượng PA đêu nành (Rusydi & Azrina, 2012) Quan trọng hơn, trình nèy mỉm cịn làm tëng hàm lượng protein (Ghavidel & Prakash, 2007) GABA (Trương Nhêt Trung & Đống Thị Anh Đào, 2016; Xu & Hu, 2014) Những nëm gỉn đåy, ngồi sân phèm truyền thống, sân phèm lên men lactic từ sữa đêu nành sữa chua nhiều nhà khoa học quan tâm có nhiều lợi ích ngën ngừa gan tình träng nhiễm mỡ (Kitawaki & cs., 2009), điều chỉnh chuyển hóa cholesterol (Mitsuru & cs., 2012) tëng cường hột tính chống ung thư (Lai & cs., 2013) Mặc dù vêy, sân phèm lên men lactic sữa đêu nành người tiêu dùng lựa chọn mùi “ngái đêu nnh ca sõn phốm Mt nhng chỗt gõy mùi hexanal täo trình oxy hóa axit linoleic hột động enzyme lipoxygenase hät đêu nành (Feussner & Wasternack, 2002) 368 Để giâm mùi “ngái đêu nành”, số nghiên cứu áp dụng phương pháp xử lý nhiệt đêu với nước nóng (Lv & cs., 2011), nghiền đêu với nước nóng (Lv cs., 2011; Yuan & Chang, 2007) hay trình siêu âm kết hợp với phối trộn sữa đêu nành sữa bò (Erfanian & Rasti, 2019) Tuy nhiên, xử lý nhiệt làm giâm hàm lượng GABA (Le & cs., 2020; Trương Nhêt Trung & Đống Thị Anh Đào, 2016) thay đổi tính chỗt vờt lý ca sa chua Mc ớch ca nghiờn cứu đánh giá tác động phương pháp xử lý nhiệt (nghiền đêu với nước sơi, dùng lị vi sóng) đến biến đổi hàm lng GABA, PA v mt s tớnh chỗt húa lý sữa chua đêu nành nèy mỉm Ngồi ra, nghiên cứu khâo sát ânh hưởng thời gian bâo quân länh đến biến đổi thành phæn GABA, axit phytic v tớnh chỗt húa lý ca sa chua PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu hóa chất Hät đêu nành giống DT2010 mua täi Viện Di truyền Nơng nghiệp Việt Nam thu hộch vào tháng 4/2019 Giống vi sinh vêt bao gồm vi khuèn lactic Lactobacillus bulgaricus Streptococcus thermophilus sân phèm thương mäi YC381 Công ty CHR Hansen (Đan Mäch) Sữa bột gổy v bt whey c cung cỗp bi Cụng ty Thc phốm Farina Vit Nam Chỗt chuốn GABA c mua ca Hóng Sigma Aldrich (St Louis, MO, M) Chỗt chuốn PA däng muối natri hydrate mua Hãng Sigma Aldrich (Buchs, Thy s) Cỏc húa chỗt thụng thng khỏc sử dụng lội tinh khiết phân tích 2.2 Sản xuất sữa chua đậu nành Sữa chua chuèn bị trình bày hình mơ tâ tóm tít sau: Đêu nành ngâm nước thông thường nhiệt đô 36C 10 ủ nèy mæm nhiệt độ 30C 48 Đêu nèy mỉm chia làm phỉn, phỉn: (i) nghiền với nước thường (thí nghiệm đối chứng), (ii) nghiền với nước vừa đun sơi phỉn cịn läi xử lý nhiệt: (iii) chæn với nước 90C/3 phút, (iv) làm nóng bìng lị vi Nguyễn Đức Doan, Đỗ Thị Hà sóng tỉn số 50 Hz 1.200 W/1 phút trước xay với nước thường Sau lọc, sữa đêu nành thu đem phối trộn với sữa bột gæy, bột whey đường Hỗn hợp sữa đêu nành trùng 90C phút đồng hóa bìng máy Ultra Turax 25.000 vịng/phút phỳt Trc cỗy vi khuốn sa chua, hỗn hợp sữa làm nguội tự nhiên xuống nhiệt 43C Hn hp dch sa ó cỗy vi khuốn rót vào hộp lên men nhiệt độ 43C đến pH đät 4,3 Sữa lên men bâo quân tủ länh nhiệt độ 4-6C 14 ngày 10-13 phút, 60-100% B; 13-15 phút, 100% B, 15-18 phút, 100-20% B 18-20 phút, 20% B Thể tích bơm 20L Tốc độ bơm méu mL/phút GABA nhên biết bìng detector UV bước sóng 320nm 2.4 Phân tích axit phytic Hàm lượng GABA phân tích bìng síc ký lỏng hiệu nëng cao (HPLC) trình bày Wang & cs (2015) có thay đổi để phù hợp với điều kiện phịng thí nghiệm Cân xác 1g (± 0,001g) méu đồng nhỗt cho vo ng eppendorf ri cho thờm 1mL methanol (MeOH) 99,9% Sau líc vortex vịng phút, méu ly tâm với tốc độ 6.000 vòng/phút 15 phỳt Gọn lỗy dch cốn thờn ri tip hành bước bâo quân 20C phân tích Hút 0,5mL dịch méu vào ống eppendorf, thêm 0,5mL 2hydroxynaphthaldehyde, 0,5mL đệm borat pH 8,0 đun cách thủy 80C 10 phút Hỗn hợp để nguội tự nhiên ly tâm với tốc độ 9.000 vòng/phút 10 phút 4C Dịch thu cho vào ống đựng méu HPLC đem phân tích hệ thống HPLC Các méu thí nghiệm phân tích lặp läi lỉn Các dung dịch chuèn có nồng độ 0,1074; 0,052; 0,026; 0,013 0,0065 mg/mL Quỏ trỡnh chuyn húa dộn xuỗt GABA dung dịch chuèn tiến hành tương tự Hàm lượng PA phân tích bìng phương pháp so màu trình bày Gao & cs (2007) có thay đổi để phù hợp với điều kiện phịng thí nghiệm Cân xác không 0,5g (± 0,001g) méu ng nhỗt vo ng eppendorf 14mL, thờm 10mL axit HCl 2,4% líc tốc độ 220 vịng/phút 16 Sau ly tâm tốc độ 1.000 vòng/phút 10C 20 phỳt, gọn lỗy dch cho vào ống ly tâm thêm 0,5 g NaCl (độ tinh khiết 99,5%), líc vortex 350 vịng/phút 20 phút cho tan hết muối, sau ủ méu -20C 20 phút Méu ly tâm với tốc độ 1.000 vòng/phút 20 phút 10C tách lỗy dch Lỗy 1mL dch pha loóng vi 24mL nc cỗt siờu sọch, sau ú lỗy 3mL ó pha loãng thêm mL dung dịch Wade (0,03% FeCl3 6H2O + 0,3% axit sulfosalicylic) cho vào ống eppendorf líc Đem méu ly tâm với tốc độ 1000 vòng/phút 10 phút nhiệt độ 10C Các dung dịch chuèn PA chuèn bị bìng cách pha natri phytate chuốn vi nc cỗt siờu sọch ọt nồng độ 0; 18,75; 37,5; 75; 150; 300 g/mL Mỗi dung dịch chuèn thêm dung dịch Wade tiến hành Méu phân tích méu chuèn c tin hnh o hỗp th bc súng 500nm bỡng mỏy quang ph hỗp th phõn t (Shimazu UV 1800, Nhêt Bân) Hàm lượng PA méu tính tốn theo mơ tâ Latta & Eskin (1980) Các méu thí nghiệm phân tích lặp läi læn 2.3.2 Điều kiện sắc ký 2.5 Thành phần chất khơ protein GABA phân tích hệ thống UVHPLC (Agilent 1260 infinity LC, Mỹ) GABA tách bìng cỏch s dng ct XDB-C18 (4,6 ì 150mm, àm) nhiệt độ cột 25C Pha động bao gồm nước tinh khiết (dung môi A) acetonitrile (dung môi B), câ hai chứa 0,1% axit formic với chương trình gradient sau: 0-3 phút, 20-40% B; 3-10 phút, 40-60% B; Hm lng chỗt khụ tng s c xỏc nh bỡng phng phỏp sỗy theo tiờu chuốn Vit Nam TCVN (8082:2013) Hàm lượng protein phân tích bìng phương pháp Kjeldahl theo tiờu chuốn Vit Nam TCVN (8099-1:2015) Chỗt khụ tổng số protein xác định sau 1, 14 ngày bâo quân länh Các méu thí nghiệm phân tích lặp läi lỉn 2.3 Phân tích axit gamma-aminobutyric 2.3.1 Chuẩn bị mẫu 369 Ảnh hưởng phương pháp xử lý nhiệt kết hợp với lên men đến hàm lượng axit gamma-aminobutyric, axit phytic tính chất lý-hóa sữa chua đậu nành nẩy mầm Đậu tương Ngâm Nảy mầm Tách vỏ Rửa PP4 PP3 Lị vi sóng (1.200 W/1 phút) Chần (90C/3 phút) PP2 Nghiền nước nhiệt độ thường (Nước/đậu: 7/1) PP1 Nghiền nước vừa đun sôi (Nước/đậu: 7/1) Nghiền nước nhiệt độ thường (Nước/đậu: 7/1) Lọc - Sữa bột gầy 3% - Bột whey 2% Sữa đậu nành - Đường 9% Sữa chua Thanh trùng 90℃/5 phút Đồng hóa Ultra turrax Vi khuẩn sữa chua 0,02% (25.000 vòng/phút) Bảo quản lạnh 4-6C Làm nguội 43C Lên men 43C/8-10 Cấy vi sinh vật Rót hộp Hình Quy trình sản xuất sữa chua đậu nành 370 Nguyễn Đức Doan, Đỗ Thị Hà 2.6 Độ axit pH sữa chua pH dịch sữa sữa chua xác định bìng máy đo pH (ORION 230A+) Độ axit xác định bìng cách chuốn sa chua vi NaOH 0,1N Lỗy 10mL sa chua ó khuỗy u vo bỡnh tam giỏc ri thờm 20mL nc cỗt siờu sọch Thờm 3-5 git phenolphthalein lớc chuèn độ bìng dung dịch NaOH 0,1N đến có màu hồng nhät bền 30 giây dừng läi Độ axit bìng số mililit NaOH 0,1N dùng chuèn độ 10mL sữa chua nhân với 10 Độ axit biểu thị theo đơn vị Thorner (T) (Nguyễn Đức Doan & cs., 2009) Độ axit pH xác định sau 1, 14 ngày bâo quân Các méu thí nghiệm phân tích lặp läi lỉn 2.7 Độ nhớt sữa chua Độ nhớt sữa chua đo bìng máy Brook-field DV+I (Mỹ) theo phương pháp trình bày (Doan, 2019) Cân không 30g méu cho vào ống ly tâm 50mL tiến hành đo bìng cách sử dụng trục đo S63 với tốc độ quay trục đo 12 vòng/phút Méu đo 6C thời gian 60 giây Đơn vị độ nhớt Pa.s Độ nhớt sữa chua xác định sau 1, 14 ngày bâo quân Các méu thí nghiệm phân tích lặp läi lỉn 2.8 Khả giữ nước Khâ nëng giữ nước sữa chua xác định theo phương pháp mô tâ (Doan, 2019) Cân 2g méu sữa chua cho vào ống ly tâm ly tâm 3.000 vòng/phút 10 phút nhiệt độ 6C Sau ly tâm tiến hành loäi bỏ nước cách cèn thên đem cân phỉn cịn läi Khâ nëng giữ nước biểu thị bìng phỉn trëm phỉn cịn läi sau loäi nước so với khối lượng méu Khâ nëng giữ nước sữa chua xác định 1, 14 ngày sau bâo quân Các méu thí nghiệm phân tích lặp läi lỉn 2.8 Xử lý số liệu Kết quâ biểu thị bìng số liệu trung bình độ lệch chuèn Các số liệu xử lý bìng phương pháp phân tích phương sai ANOVA nhân tố (one-way ANOVA) Sự khác số liệu trung bình đánh giá bìng phương pháp so sánh Tukey (P