Trong các loài nấm men thì Saccharomyces cerevisiae có thể được xem là loài nấm men hữu dụng nhất trong đời sống con người từ hàng ngàn năm nay và cũng là một trong những loài vi sinh vật nhân thực được sử dụng nhiều nhất. Trong quá trình lên men nấm men Saccharomyces cerevisiae cung cấp một loạt các hoạt chất tạo mùi thơm, rất quan trọng cho hương vị phức tạp của đồ uống lên men, chẳng hạn như bia, rượu vang. Có hai nhóm chính các este hoạt động tạo hương trong đồ uống lên men:
- Nhóm 1 chứa các este axetat (trong đó nhóm axit là axetat và nhóm rượu là etanol hoặc rượu phức có nguồn gốc từ chuyển hóa axit amin), ví dụ như: isoamyl axetat (mùi thơm chuối) và phenyl etyl axetat (mùi hoa hồng, mật ong),...
- Nhóm 2 là các este etylic (trong đó nhóm rượu là etanol và nhóm axit là axit béo chuỗi trung bình [MCFA]), ví dụ như: ethyl hexanoate (mùi hạt hồi), ethyl octanoate (mùi táo chua), và etyl decanoat (mùi hoa hắc),... [32].
Nấm men cung cấp tiềm năng lớn để biến đổi bã đậu nành do hoạt động trao đổi chất mạnh mẽ và sự đa dạng của chúng. Theo nghiên cứu của Queiroz Santos và cộng sự năm 2018, quá trình lên men rắn bã đậu nành bằng nấm men
20
Saccharomyces cerevisiae làm tăng hàm lượng protein trong khi cũng thúc đẩy giảm lượng chất xơ thô do đó tăng khả năng hấp thụ. Các thông số như tổng hàm lượng phenolic và tiềm năng chống oxy hóa cũng được cải thiện, cũng như sự chuyển đổi sinh học của isoflavone β-glucoside thành aglycone thông qua hoạt động của β-glucosidase [27].
Đối với bã đậu nành, nấm men có vai trò rất lớn khi lên men bã đậu vì nó giúp khắc phục các khuyết điểm về mùi của bã đậu, đồng thời tạo ra mùi thơm đặc biệt hơn cho sản phẩm. Không những thế, nấm men còn giúp chuyển hóa tạo ra các chất có lợi từ các tiền chất trong bã đậu.
AAT=alcohol acyltransferase; ADH=alcohol dehydrogenase; ALDH=aldehyde dehydrogenase; LOX=lipoxygenase; HPOD=hydroperoxyoctadecadienoic acid;
HPOT=hydroperoxyoctadecatrienoicacid [33].
Mùi không mong muốn của bã đậu là do một lượng lớn chất “green leaf volatiles” (GLV), điển hình là aldehyd C6. Khi đậu nành được nghiền, các axit béo không bão hòa tự do bị phân hủy enzym trong một loạt các phản ứng. Đầu tiên, lipoxygenase đậu nành (LOX) xúc tác quá trình lipox hóa của axit béo C18:
Hình 1.3 Các phản ứng của enzym trong nấm men dẫn đến sự tạo thành các este trong bã đậu
21 2 và C18:3 thành axit hydroperoxyoctadecadienoic (HPOD) hoặc axit hydroperoxyoctatrienoic (HPOT), theo thứ tự, tùy thuộc LOX 1,2 hoặc 3. Biến đổi sinh học của bã đậu bằng nấm men là một trong những phương pháp hữu ích để thay đổi mùi của nó. Các enzym trong nấm men và các chất trung gian trao đổi chất có thể phản ứng với các tiền chất hương thơm trong bã đậu để tạo ra nhiều loại chất bay hơi mong muốn. Lipase trong nấm men và trong đậu nành có thể phá vỡ lipit trong bã đậu nành và tăng lượng axit béo tự do, sau đó có thể được chuyển hóa một phần bởi nấm men thông qua con đường oxy hóa để tạo ra methyl ketone, alcohol và lactone. Các aldehyde không mong muốn có thể được oxy hóa bởi ALDH tạo thành axit béo hoặc được giảm bởi nấm men tạo thành alcohol. Mặt khác, proteinase và peptidase trong nấm men có thể phá vỡ protein trong bã đậu. Những acid amin sau đó có thể bị phân huỷ thêm thông qua con đường Ehrlich bởi nấm men để tạo ra alcohol và ester [33].
Trong quá trình lên men, một loạt các phản ứng sinh hóa xảy ra như sự phân hủy polymer không hòa tan thành các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp hòa tan và các yếu tố phản dinh dưỡng thành các yếu tố thuận lợi. Vai trò của quá trình tự phân giải tế bào tạo ra các chất dinh dưỡng mới, và hoạt động sinh học giúp tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
Quá trình lên men cải thiện đáng kể khả năng chống oxy hóa của bã đậu nành do các sản phẩm phân hủy của bã đậu bởi nấm men. Sự cải thiện khả năng chống oxy hóa có thể được đóng góp bởi các yếu tố khác nhau. Khi sự gia tăng số lượng các axit amin nhất định có thể tăng cường hoạt động chống oxy hóa. Các axit amin kỵ nước và thơm, chẳng hạn như histidine, tryptophan và phenylalanine, có đặc tính chống oxy hóa (Pownall và cộng sự, 2010). Sự gia tăng hàm lượng axit amin tự do cũng có thể cho thấy việc sản xuất các peptit chuỗi ngắn hơn và sự phân giải protein của protein bã đậu đã được chứng minh là giải phóng các peptit có hoạt tính sinh học hoặc chất chống oxy hóa (JiménezEscrig và cộng sự, 2010; Nishibori và cộng sự, 2017). Và lượng isoflavone aglycone trong bã đậu nành đã tăng lên sau khi lên men. Phần lớn các isoflavone bã đậu nành tồn tại dưới dạng liên hợp glycoside, có thể bị phân cắt bởi β-glucosidase để giải phóng các đối tác aglycone có hoạt tính sinh học cao hơn (Anderson và Wolf, 1995).
22 Như vậy, mặc dù bã đậu nành có giá trị dinh dưỡng cao nhưng kết cấu của nó khá thô vì hàm lượng cellulose cao và các hạt chất xơ lớn. Ngoài ra, nó có chứa các yếu tố antitrypsin, saponin và chống dinh dưỡng như hemagglutinin, không thể dễ dàng tiêu hóa. Nhưng nhờ quá trình lên men không chỉ có lợi cho tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng, mà còn cải thiện hơn nữa giá trị dinh dưỡng của bã đậu nành. Nó có thể loại bỏ mùi đậu, tăng lượng chất xơ hòa tan, axit amin tự do, đường, axit béo, vitamin B12, vitamin B2, và lactoflavin lactochrom thông qua quá trình lên men [34].