TT Thành phần Đơn vị Hàm lƣợng
Trƣớc lên men Sau lên men
1 Nồng độ chất khơ hịa tan o
Bx 8,0 8,0 2 Protein g/100g 4,21 4,34 3 Lipid g/100g 3,73 0,62 4 Isoflavone tổng số mg/100g 25,2 17,03 5 Isoflavone glycoside mg/100g 23,64 4,69 6 Isoflavone aglucone mg/100g 1,56 12,34
Dịch sữa đậu tƣơng lên men giàu isoflavone thu đƣợc có hàm lƣợng isoflavone tổng số và aglucone là 17,03 mg/100g và 12,34 mg/100g, tƣơng ứng. Hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglucone đạt 79,91%. Dịch sữa lên men đậu tƣơng này có thể sấy phun tạo thành Bột đậu tƣơng lên men giàu isoflavone dạng aglucone phục vụ cho công nghiệp chế biến thực phẩm hoặc công nghiệp dƣợc phẩm nhƣ sản xuất thực phẩm chức năng giàu isoflavone có hoạt tính sinh học cao với tác dụng chống loãng xƣơng, giảm cholesterol trong máu,…
3.2.7. Xây dựng qui trình cơng nghệ sản xuất sữa đậu tương giàu isoflavone dạng aglucone bằng phương pháp lên men với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10
Từ những kết quả nghiên cứu trên, chúng tôi tiến hành xây dựng qui trình cơng nghệ nhƣ sau:
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
Qui trình cơng nghệ
Hình 3.9. Sơ đồ qui trình cơng nghệ sản xuất sữa đậu tƣơng giàu isoflavone aglucone bằng phƣơng pháp lên men với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10
Đậu tƣơng Xử lý nguyên liệu - Loại bỏ hạt hỏng - Rửa sạch - Ngâm nƣớc 50oC/4h Tách vỏ Nghiền Lọc Nƣớc Lên men - Nhiệt độ: 420C - Thời gian: 28h - Tốc độ khuấy:150 v/p - Tốc độ sục khí:1,5 v.v.m Sữa đậu tƣơng lên men B.subtilis LH10 Nhân giống Cấy giống Bã Thanh trùng 1210C/30’
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
Thuyết minh qui trình cơng nghệ
1. Xử lý nguyên liệu: Hạt đậu tƣơng nguyên hạt đƣợc loại bỏ hạt hƣ hỏng, cát sạn
và sau đó rửa 3 lần bằng nƣớc sạch để loại bỏ hết bụi bẩn. Sau đó, ngâm đậu tƣơng trong nƣớc ở nhiệt độ 50oC trong thời gian 4h.
2. Tách vỏ: Đậu tƣơng ngâm xong đƣợc vớt ra để ráo nƣớc và đãi tách vỏ.
3. Nghiền: Đậu tƣơng đã tách vỏ đƣợc nghiền mịn với nƣớc theo tỷ lệ đậu tƣơng:
nƣớc = 1:6 thu đƣợc hỗn hợp dịch + bã đậu tƣơng.
4. Lọc: Hỗn hợp dịch + bã đậu tƣơng đƣơc lọc bằng vải lọc để loại bỏ bã. Dịch
thu đƣợc là sữa đậu tƣơng có nồng độ chất khơ 8o Bx.
5. Thanh trùng: Sữa đậu tƣơng đƣợc thanh trùng ở điều kiện nhiệt độ 121oC trong thời gian 30 phút sau đó làm nguội về 40oC để chuẩn bị lên men.
6. Lên men: Chủng Bacillus subtilis LH10 đƣợc nhân giống và cấy vào sữa đậu
tƣơng thanh trùng với tỷ lệ 1% tƣơng đƣơng với 105
tế bào/ml đồng thời điều chỉnh pH của sữa đậu tƣơng về 6,5 để khởi động quá trình lên men. Tiếp theo, tiến hành quá trình lên men tại các điều kiện tối ƣu là nhiệt độ 42o
C, tốc độ khuấy: 150 vịng/phút, tốc độ sục khí vơ trùng: 1,5 v.v.m và thời gian 28h. Kết thúc quá trình lên men, dịch sữa đậu tƣơng thu đƣợc có hàm lƣợng isoflavone dạng aglucone cao.
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Từ những kết quả nghiên cứu thu đƣợc, đề tài đã đƣa ra đƣợc 2 giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglucone nhƣ sau:
1. Thủy phân sữa đậu tƣơng với chế phẩm enzyme Sumizyme FP.
Điều kiện tối ƣu của quá trình thủy phân đƣợc xác định là pH của sữa đậu tƣơng: 5,0; Nhiệt độ thủy phân: 500
C; Nồng độ enzyme: 1,0% và thời gian thuỷ phân: 4 h. Hiệu suất chuyển hóa isoflavone sau qúa trình thủy phân đạt 88,25%. Dịch sữa đậu tƣơng thủy phân thu đƣợc có hàm lƣợng protein cao (7,84%) và hàm lƣợng isoflavone dạng aglucone là 17,67 mg/100g.
2. Lên men sữa đậu tƣơng với chủng vi khuẩn B.subtilis LH10.
Điều kiện lên men tối ƣu đƣợc xác định là nồng độ cơ chất: 8oBx; tỷ lệ cấy giống: 1,0%; pH sữa đậu tƣơng ban đầu: 6,5; tốc độ khuấy: 150 vịng/phút; tốc độ sục khí vơ trùng: 1,5 v.v.m, nhiệt độ lên men 42oC trong thời gian 28h. Sữa đậu tƣơng lên men thu đƣợc đạt hàm lƣợng isoflavone dạng aglycone là 12,34mg/100g và hiệu suất chuyển hóa isoflavone đạt 79,91%.
Tùy theo điều kiện thiết bị và mục đích sản xuất mà chúng ta có thể lựa chọn một trong hai giải pháp. Sữa đậu tƣơng giàu isoflavone dạng aglucone có thể chế biến thành dạng bột để làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến thực phẩm và dƣợc phẩm.
Kiến nghị
Do thời gian thực tập có hạn, đề tài nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hàm lƣợng isoflavone dạng aglucone bằng lên men với vi khuẩn Bacillus subtilis LH10 mới chỉ thực hiện ở quy mơ phịng thí nghiệm. Nếu có thêm điều kiện, chúng tôi sẽ tiếp tục thực hiện nghiên cứu xác định các điều kiện lên men tối ƣu cho quá trình lên men sữa đậu tƣơng bởi chủng Bacillus subtilis LH10 trên quy mô pilot.
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Niên giám thống kê (2011), Nhà xuất bản thống kê, Tổng cục thống kê.
2. Trƣơng Hƣơng Lan, Trần Thị Minh Hà, Lại Quốc Phong, Dƣơng Văn Đồng, Ngô Anh Tuấn (2006), Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất chế phẩm isoflavon có hoạt
chất sinh học cao, ứng dụng cho sản xuất thực phẩm chức năng, Báo cáo Đề tài
cấp Bộ.
3. Lê Xuân Phƣơng (2001), Vi sinh vật học công nghiệp, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
Tài liệu tiếng Anh
4. Adlercreutz H., Fotsis T., Heikkinen R., et al. (1982), “Excretion of the lignans enterolactone, enterodiol and equol in omnivorous and vegetarian women and in women with breast cancer”, Lancet, 2, pp. 1295-9.
5. Adlercreutz H., Van der Wildt J., Attalla H., Wahala K., Makela J., Hase T., & Fotsis T. (1995), ”Lignan and isoflavonoid conjugates in human urine”, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 52, pp. 97 – 103.
6. AOAC (1990), Official Methods of Analysis, Arling ton, VA.
7. Arijmandi B.H., Alekel L., Hollis B.W., et al. (1996), “Dietary soybean protein prevents bone loss in an ovariectomized rat model of osteoporosis”, J. Nutr.,
126, pp.161-167.
8. Axelson M., Kirk D.N., Fairant R.D., Cooley G., Lawsin A.M., & Setchell K.D.R. (1982), “The identification of the weak oestrogen equol 7-hydroxyl-3-(4’- hydroxyphenyl) chroman in human urine”, Biochem. J., 201, pp. 353-357. 9. Bannwart C., Adlercreutz H., Fotsis T., Wahala K., Hase T., Brunow G. (1984),
“Identification of O-desmethylangolensin, a metabolite of daidzein, and of matairesinol, one likely plant precursor of the animal lglycosidnan enterolactone, in human urine”, Finn. Chem. Lett., 4-5, pp. 120-5.
10. Bayer T.A., Wirths O., Majtenyi K., Hartmann T., Multhaup G., Beyreuther K., Crech C. (2001), “Key factors in Alzheimer’s disease: – amyloid presursor
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
protein processing metabolism and intaneuronal transport”, Brain Pathol., 11,
pp. 1-11.
11. Bhathena S.J., Valasquez M.T. (2002), “Beneficial role of dietary phytoestrogens in obesity and diabetes”, Am. J. Clin. Nutr., 76, pp. 1191 – 1201.
12. Buchanan R.E., et al. (1974), Bergey’ manual of determinative bacteriology (Eighth edition), Waverly press, USA, pp. 529 – 551.
13. Cassidy A. (1996), “Physiological effects of phytoestrogens in relation to cancer and other human health risks”, Proc. Nutr. Soc., 55, pp. 399 – 417.
14. Carmignani L.O., Pedro A.O., Costa-Paiva L.H., Pinto-Neto A.M. (2010), “The effect of dietary soy supplementation compared to estrogen and placebo on menopausal symptoms: a randomized controlled trial”, Maturitas, 67(3),
pp.262-269.
15. Chien H.L., Huang H.Y., & Chou C.C. (2006), “Transformation of isoflavone phytoestrogens during the fermentations of soymilk with lactic acid bacteria and bifidobacteria”, Food Microbiol., 23, pp.772-778.
16. Chiou T.Y., Lin Y.H., Su N.W., Lee M.H. (2010), “Beta-glucosidase isolated from soybean okara shows specificity toward glucosyl isoflavones”, J. Agric. Food Chem., 58(15), pp. 8872-8.
17. Choi Y.B., Kim K.S., Rhee J.S. (2002), “Hydrolysis of soybean isoflavone glycosides by lactic acid bacteria”, Biotechnol. Lett., 24, pp. 2113 – 2116. 18. Chun J., Kim G.M., Lee K.W., Choi I.D., Kwon G.H., Park J.Y., Jeong S.J., Kim
J.S., & Kim J.H. (2007), “Conversion of isoflavone glucosides to aglycones in soymilk by fermentation with lactic acid bacteria”, J. Food Sci., 72, pp.39-44. 19. Chun J., Kim J.S., & Kim J.H. (2008), “Enrichment of isoflavone aglycones in
soymilk fermented with single and mixed cultures of Streptococcus infantarius 12 and Weissella sp.4, Food Chem., 109, pp.278-284.
20. Delmonte P., Perry J., Rader J.I. (2006), “Determination of isoflavones in dietary supplements containing soy, Red Clover and kudzu: extraction followed by basic or acid hydrolysis”, J. Chromatogr. A., 1107(1-2), pp. 59-69.
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
21. Donkor O.N., Nilmini S.L. I., Stolic P., et al. (2007), “Survival and activity of selected probiotic organisms in set-type yoghurt during cold storage”, Int. Dairy
J., 17, pp.657-665.
22. Elkind-Hirsch K. (2001), “Effect of dietary phytoestrogens on hot flushes can soy based proteins substitute for traditional estrogens replacement therapy”, Arch. Int. Med., 161, pp. 1161 – 72.
23. Food and Agriculture Organization, 2011.
24. Fundamental Concepts in the safety assessment of foods containing soy isoflavones for purpose of specified health use. Food Safety Commission of Specified Health Use, Food Safety Commission Novel Foods Expert Commitee, May, 2006.
25. Hammond E.G., Johnson L.A., et al. (2005), Composition of Soybean: Soybean Oil, Iowa State University Ames, Iowa, pp. 579.
26. Han Y., C.M. Parsons, and T. Hymowitz (1991), “Nutrional Evaluation of Soybeans Varying in Trypsine Inhibitor Content”, Poultry Sci., 70, pp. 896-906. 27. Hemion S.M., et al. (2002), “Metabolism of isoflavones in human subjects”,
Phytochem. Rev., 1, pp.175-182.
28. Howes J.B., Sullivan D., Lai N., Nestel P., Pomeroy S., West L., Eden J.A., & Howes L.G. (2000), “The effects of dietary supplementation with isoflavones from menopausal women with mild to moderate hypercholesterolaemia”,
Atheroaclerosis, 152, pp. 143 – 147.
29. Ibe S., Kumada K., Yoshiba M., Onga T. (2001), “Production of natto which contains a hglycosidh level of isoflavone aglucones”, Nipp. Shok. Kag. Kog. Kai., 48, pp. 27 – 34.
30. Izumi T., Piskula M.K., Osawa S., Obata A., Tobe K., Saito M., Kataoka S., Kubota Y., Kikuchi M. (2000), “Soy isoflavone aglucones are absorbed faster and in higher amounts than theirs glycosides in humans”, J. Nutr., 130, pp.
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
31. Katekan D., Enkachai C., Arunee A. and Richard A. (2009), “Enhanced aglucone production of fermented soybean products by Bacillus species”, Acta Biol. Szeged., 53(2), 93 – 98.
32. King R. A., & Bignell C. M. (2000), “Concentrations of isoflavone phytoestrogens and their glucosides in Australian soya beans and soya foods”, Aust. J. Nutr. Diet., 57, pp. 70 – 78.
33. Klump S. P., Allred M. C, MacDonald J. L., Ballam J. M (2001), “Determination of isoflavones in soy and selected foods containing soy by extraction, saponification, and liquid chromatography: Collaborative study”, J. AOAC Int., 84, pp. 1865 – 1883.
34. Kudou S., Flueury Y., Welti D., et. al. (1991), “Malonyl isoflavone glycosides in soybean seeds (Glycine max MERILL)”, Agric. Biol. Chem., 55, pp. 2227-33. 35. Kumar S., Rekha and Sinha L.K. (2010), “Evaluation of quality characteristics of
soy based millet biscuits”, Adv. Appl. Sci. Res., 1(3), pp. 187-196.
36. Kuo L.C., Cheng W.Y., Wu R.Y., Huang C.J. and Lee K.T. (2006), “Hydrolysis of black soybean isoflavone glycosides by Bacillus subtilis natto”, Appl.
Microbiol., 73, pp. 314 – 320.
37. Kurzer M.S. (2000), “Hormonal effects of soy isoflavones: Studies in premenopausal and postmenopausal women”, J. Nutr., 130, pp. 660-661.
38. Lim J.S., Jang C.H., et al. (2009), “Biotransformation of Free Isoflavones by Bacillus species isolated from traditional Cheonggukjang”, Food Sci. Biotechnol., 8(4), pp.1046-1050.
39. Liu K.S., F.T. Ortheofer, and E.A. Brown (1995), “Association of Seed Size with Genotypic Variation in the Chemical Constituents of Soybeans”, J. Am. Oil. Chem. Soc., 72, pp. 189-192.
40. Liu K.S. (1999), Soybeans: Chemistry, Technology, and Utilization, Klewer
Academic Publishers, New York.
41. Liu K. (2004), Soybean as functional foods and ingredients: AOCS Press.,
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
42. Ma D.F., Quin L.Q., Wang P.Y., Katoh E. (2008), “Soy isoflavones intake increases bone mineral density in the spine of menopausal women: meta- analysis of randomized controlled trials”, Clin. Nutr., 27, pp. 57-64.
43. Miura T., Yuan L., Sun B., Fujii H., Yoshida M., Wakame K., Kosuna K. (2002), “Isoflavone aglucone produced by culture of soybean extracts with
Basisiomycetes and its anti-angiogenic activity”, Biosci. Biotechnol. Biochem.,
66, pp. 2626-2631.
44. Murkies A.L., Wilcox G., Davis S.R. (1998), “Phytoestrogens”, J. Clin. Endocrinol. Metab., 83, pp. 297 – 303.
45. Murphy P.A., Song T., Buseman G., Barua K. (1997), “Isoflavones in soy-based infant formula”, J. Arg. Food Chem., 45, pp. 4635 – 4638.
46. Nagata C., Tatatsuka N., Kurisu Y., Shimizu H. (1998), “Decreased serum total cholesterol concentration is associated with high intake of soy products in Japanese men and women”, J. Nutr., 128, pp. 209 – 13.
47. Nagata C., Shimizu H., Takami R., Hayashi M., Takeda N., Yasuda K. (2003), “Hot flushes and other menopausal symptoms in relation to soy product intake in Japanese women”, Climateric, 6, pp. 6 – 12.
48. Nestel P. (2003), “Isoflavones: their effects on cardiovasculas risk and functions”,
Cur. Opinion Lipodol, 14, pp. 3 – 8.
49. Obata A, et al. (2001), Process for production isoflavone aglycone – containing composition, United States Patent No. 0010930, Aug.2, 2001.
50. Orf J.H. (1988), Modifying Soybean Composition by Plant Breeding, in Proceeding: Soybean Utilization Alternatives, edited by L. McCann, University
of Minnesota, St. Paul, pp. 131.
51. Otieno D.O., Ashton J.F., and Shah N.P. (2006), “Evaluation of enzymic potential for biotransformation of isoflavone phytoestrogen in soymilk by
Bifidobacterium animalis, Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei”, Food Res. Int., 39, pp. 394-407.
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
52. Otien D.O., Ashton J.F. & Shah N.P. (2007), “Isoflavone phytoestrogen degradation in fermented soymilk with selected beta-glucosidase producing
L.acidophilus strains during storage at different temperatures”, Int. J. Food Microbiol., 115, pp. 79 -88.
53. Pham T.T., & Shah N.P. (2009), “Hydrolysis of isoflavone glycosides in soymilk by -galactosidase and -glucosidase”, J. Food Biochem., 33, pp.38-60.
54. Piskula M.K., Yamakoshi J., & Iwai Y. (1999), “Daidzein and genistein but not their glucosides are absorbed from the rat stomach”, FEBS Lett., 447, pp. 287 – 291.
55. Potter S. M., Baumm J. A., Teng H., Stillman R. J., Shay N.F., and Erdman J. W. Jr. (1998), “Soy protein and isoflavones: their effects on blood lipids and bone density in postmenopausal women”, Am. J. Clin. Nutr., 68, pp. 1375 – 1379. 56. Shelef L. A., Bahnmiller K. R., Zemel M.B., & Monte L.M. (1998), “Fermentation
of soymilk with commericial free – dried starter lactic cultures”, J. Food Process. Preservation, 12, pp. 187-195.
57. Setchell K. D. R., Brown N. M, Desai P., Zimmer – Nechemias L., Wolfe B. E., Brasheas W. T., Kirschner A. S., Cassidy A., & Heubi J. E. (2001), “Bioavailability of pure isoflavones in healthy humans and analysis of commerial soy isoflavone supplements”, J. Nutr., 131, pp.1362 – 1375.
58. Shen J.L, et al. (1994), Aglucone isoflavone enriched vegetable protein fiber, United States Patent No.5,352,384, Oct.4, 1994.
59. Simopoulos A.P., Leaf A., Salem N. (1999), “Essentiablity of recommended dietary intakes for omega – 6 and omega-3 fatty acids”, Ann. Nutr. Metab., 43, pp. 127 – 130.
60. Song T., Barua K., Buseman G., Murphy P.A. (1998), “Soy isoflavones analysis: Quality control and a new internal standard”, Am. J. Clin. Nutr., 68, pp. 1474 – 1479.
Nguyễn Thị Việt Hà Luận văn thạc sỹ khoa học
61. Raimodi S., Roncaglia L., De Lucia M., Amaretti A., et al. (2009), “Bioconversion of soy isoflavones daidzin and daidzein by Bifidobacterium strains”, Appl. Microbiol. Biotechnol., 81, pp.943-950.
62. Ribeiro M.L.L., Mandarino J.M.G., Panizzi M.C.C., Oliveira M.C.N., Campo C.B.H., Nepomuceno A.L., (2007), “Isoflavone content and beta glucosidase activity in soybean cultivars of different maturity groups”, J. Food Compos.
Anal., 20(1), pp. 19-24.
63. Ryowon C., Lee J.Y., Lee H.O., Chung S.J., Cho M.R., Kim J.Y., Lee I.H. (2004), “The long term effects of soy-based formula on isoflavone concentration of plasma and urine, and growth and recognition development at 10 and 20 months old infants”, Asia Pac. J. Clin. Nutr., 13, pp.123.
64. Teede H.J., Dalais F.S., Kotsopoulos D., Liang Y.L., Davis S., Mc Grath B.P. (2001), “Dietary soy has both beneficial and potentially adverse cardiovascular effects: a placebo-controlled study in men and postmenopausal women”, J. Clin. Endocrinol Metab., 86, pp. 3053 – 60.
65. Tsanglis D., Ashton J.F., Mc Gill A.E.J., & Shah N.P. (2002), “Enzymic transformation of isoflavone phytoestrogens in soymilk by beta-glucosidase producing Bifidobacteria”, J. Food Sci., 67, pp. 3104-3113.
66. USDA National Nutrient Database for Standard Reference. Release 22. Nutrient Data Laboratory home page, USDA, Agricultural Research Service; 2009. 67. Wang H.J., Murphy P.A. (1994), “Isoflavone content in commercial soybean
foods”, J. Agric. Food Chem., 42, pp. 1666 – 1673.
68. Wang H.J. and Murphy P.A. (1996). “Mass balance study of isoflavones during soybean processing”, J. Agric. Food Chem., 44, pp. 2377-2383.