Tài liệu Hệ thống protein đậu nành và ứng dụng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM �� MÔN: HÓA HỌC THỰC PHẨM BÁO CÁO TIỂU LUẬN NHÓM 6 HỆ THỐNG PROTEIN ĐẬU NÀNH VÀ ỨNG DỤNG GVHD: Nguyễn Thị Trang Lớp: DHDBTP15A Thành Phố Hồ Chí Minh Năm 2021 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................. 1 I. Tổng quan về protein............................................................................................ 2 1. Khái quát về protein.............................................................................................. 2 a. b. c. 2. Vai trò.......................................................................................................... 2 Cấu tạo......................................................................................................... 2 Tính chất...................................................................................................... 2 Protein trong thực phẩm.................................................................................. 3 a. b. II. Vai trò.......................................................................................................... 3 Tính chất...................................................................................................... 3 Tổng quan về Protein đậu nành:........................................................................... 3 1. 2. III. Cây đậu nành:.................................................................................................. 3 Thành phần hóa học của đậu nành:.................................................................. 7 Protein đậu nành:................................................................................................ 8 1. Thành phần Protein đậu nành:......................................................................... 8 a. b. c. 2. Globulin 11S:............................................................................................... 9 Globulin 7S:............................................................................................... 10 Chuỗi 2S:................................................................................................... 12 Tính chất của Protein đậu nành:.................................................................... 13 a. b. c. 3. 4. Sự phân li và sự tập hợp của protein đậu nành:.......................................... 13 Sự tạo gel của protein đậu nành:................................................................ 13 Một vài tính chất khác:............................................................................... 14 Giá trị dinh dưỡng:........................................................................................ 15 Các loại chế phẩm từ protein đậu nành:........................................................ 16 a. vay) b. c. Bột đậu nành Soy Flour), Soy grit đậu nành manh), Soy flake đậu nành 16 Soy Protein Concentrate SPC).................................................................. 17 Textured Soy Proteins TSP)...................................................................... 17 IV. 1. 2. 3. 4. 5. Giá trị sinh học:................................................................................................ 18 Các khía cạnh dinh dưỡng và sức khỏe protein đậu nành.............................. 18 Giá trị dinh dưỡng của protein đậu nành trong hệ thống thực phẩm..............19 Giá trị sức khỏe từ protein đậu nành:............................................................ 19 Thực phẩm chức năng:.................................................................................. 27 Các san phẩm protein từ đậu nành................................................................. 32 V. Ứng dụng các bài báo về protein đậu nành............................................................ 44 1. Điều chế nhựa sinh học sử dụng protein đậu nành........................................ 44 2. Sử dụng protein đậu nành hòa tan trong quá trình thủy phân bã táo bằng enzym để san xuất cồn sinh học hiệu qua về chi phí............................................... 44 3. Ảnh hưởng sức khỏe của Protein đậu nành và Isoflavones ở người..............45 4. Ảnh hưởng của protein đậu nành đến đặc điểm của bột nhào và gluten........45 5. Đánh giá hiệu suất kết dính của hỗn hợp đậu nành, lúa miến và protein hạt cai 46 6. Ổn định giữa bề mặt của bọt nước dựa trên hỗn hợp tương tác proteinrhamnolipid đậu nành............................................................................................. 46 Tài liệu tham khao...................................................................................................... 47 LỜI MỞ ĐẦẦU Người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến các loại thực phẩm có lợi cho sức khỏe và cởi mở với các thành phần đạm đậu nành. Đậu nành là thực phẩm rất linh hoạt và là một nguồn giàu chất dinh dưỡng thiết yếu. Chúng cũng là nguồn cung cấp protein chất lượng tốt tuyệt vời, có thể so sánh với các loại thực phẩm protein khác và phù hợp cho mọi lứa tuổi. Các tác dụng bất lợi về dinh dưỡng và các tác dụng không mong muốn khác sau khi ăn khô dầu đậu nành sống được cho là do sự hiện diện của các chất ức chế nội sinh đối với các enzym tiêu hóa và lectin, cũng như kha năng tiêu hóa kém. Để cai thiện chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm đậu nành, các chất ức chế và lectin thường bị bất hoạt bởi nhiệt hoặc bị loại bỏ bằng cách phân đoạn trong quá trình chế biến thực phẩm. Đậu nành cung cấp một nguồn protein thay thế cho những người bị dị ứng với protein sữa. Protein đậu nành rất dễ tiêu hóa 92% đến 100%) và chứa tất ca các axit amin thiết yếu. Mặc dù hàm lượng methionine tương đối thấp, nhưng nó là một nguồn cung cấp lysine tốt. Các san phẩm protein từ đậu nành chứa hàm lượng isoflavone cao, lên đến 1 g / kg. Sự chấp nhận protein đậu nành ngày càng tăng là do những phẩm chất chưa từng có như đặc tính chức năng tốt trong các ứng dụng thực phẩm, chất lượng dinh dưỡng cao, phong phú, sẵn có và chi phí thấp. Hiện nay, các dạng khác nhau của protein đậu nành chủ yếu được sử dụng cho các tác dụng chức năng hơn là các đặc tính dinh dưỡng của chúng. Chúng em xin chân thành cam ơn trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM đã tạo cho chúng em môi trường cũng như cơ sở vật chất đầy đủ để có thể học tập tốt nhất. Cám ơn thầy cô trong Viện Công nghệ Sinh học-Thực phẩm đã hết lòng truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý giá từ những môn cơ sở cho đến những môn chuyên ngành và đặc biệt là cô Nguyễn Thị Trang đã tận tình giang dạy, chỉ dẫn và hộ trợ chúng em có thể hoàn thành bài báo cáo với đề tài “Hệ thống Protein đậu nành và ứng dụng” của bộ môn “Hóa học thực phẩm”. Tuy vậy vẫn không thể nào tránh khỏi những sai sót trong lúc làm bài mong cô thông cam và góp ý để bài báo cáo của nhóm chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cám ơn! Trang 1 I. Tổng quan về protein 1. Khái quát về protein a. Vai trò Protein là thành phần không thể thiếu của tất ca các cơ thể sống, là nền tang cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật.         Xúc tác tất ca phan ứng của cơ thể enzyme) Vận tai: vận chuyển các chất trong cơ thể Chuyển động: co cơ, chuyển vị trí NST trong quá trình phân bào Bao vệ: kháng lại các chất lạ xâm nhập vào cơ thể Truyền xung thần kinh Điều hòa: quá trình tuyền thông tin di truyền quá trình trao đổi chất Kiến tạo, chống đỡ cơ học Dự trữ dinh dưỡng b. Cấu tạo Protein là phân tử sinh học rất lớn, được kết hợp bởi 20 amino acid khác nhau bằng liên kết peptid. Protein có chứa các nguyên tố C, H, O, N, S và một số các nguyên tố vi vi lượng khác như: P, Zn, Fe… Protein có 4 mức cấu trúc khác nhau: Bậc 1: Là thành phần và trình tự sắp xếp các gốc acid amin trong 1 chuỗi polypeptid. Cấu trúc bậc 1 là ban phiên dịch mã di truyền, cho biết quan hệ họ hàng và lịch sử tiến hóa của thế giới sống. Bậc 2: Là sự sắp xếp thích hợp trong không gian của 1 chuỗi polypeptid tạo ra cấu trúc bậc 2. Chủ yếu là 2 loại cấu trúc : xoắn alpha và nếp gấp Beta Bậc 3: Là cấu trúc bậc 2 liên kết với nhau nhờ các cầu disunfide và liên kết Van der van của gốc không cực, phan ánh sự sắp xếp trong không gian 3 chiều của tất ca các nguyên tử trong phân tử protein Bậc 4: do 2 hay nhiều cấu trúc bậc 3 kết hợp: nhờ liên kết hydro, liên kết Van der van và liên kết tĩnh điện. c. Tính chất  Khối lượng và hình dạng Khối lượng phân tử của protein rất lớn, thường lớn hơn 10.000 dalton Hình dạng: hình sợi keratin trong tóc, miozin trong cơ…), hình cầu  Tính lưỡng tính Protein có tính lưỡng tính do có nhiều nhóm phân cực ở mạch bên Acid hóa protein bằng HCl thì tạo muối clorua Kiềm hóa protein bằng NaOH tạo muối Natri protein  Tính hòa tan Do phân tử protein chứa ca nhóm kỵ nước và háo nước Tính hòa tan của protein phụ thuộc vào: Nồng độ muối trung tính của dung dịch: nồng độ càng cao thì kha năng hòa tan càng giam. Nhiệt độ: trong khoang nhiệt độ mà protein chưa bị biến tính 0- 40 đôC) thì nhiệt độ càng cao kha năng hòa tan càng cao. 2. Protein trong thực phẩm a. Vai trò Protein là hợp phần chủ yếu quy định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn Là chất có kha năng tạo cấu trúc, hình khối, trạng thái cho các san phẩm thực phẩm Gián tiếp tạo ra chất lượng thực phẩm Có kha năng tạo ra và cố định màu, mùi cho các san phẩm thực phẩm b. Tính chất Kha năng tạo gel: do các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tự Kha năng tạo bột nhão: cố kết, dẻo và giữ khí tạo cấu trúc xốp Kha năng tạo màng: tạo ra chủ yếu bằng liên kết hydro, có tính thuận nghịch. Kha năng nhũ hóa Kha năng tạo bọt Kha năng cố định mùi II. Tổng quan về Protein đậu nành: 1. Cây đậu nành: Giới Ngành Lớp Bộ Họ Phân họ Giống Loài : Plantae : Magnoliophyta : Magnoliopsida : Fabales : Fabaceae : Faboideae : Glycine : max Tên thứ hai : Glycine max Năm 2838 trước công nguyên, hoàng đế Trung Quốc Sheng Nung viết Materia Medica. Trong tài liệu này, cây đậu nành được ghi chú là có giá trị vì kha năng làm thuốc. Đậu nành được trồng đầu tiên ở Bắc Trung Quốc, từ đây đã truyền sang 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 trước công nguyên hay sớm hơn. Ở thời ấy, những hợp chất đã lên mốc, lên men từ đậu nành đã được sử dụng như là những chất kháng sinh để trị vết thương và giam 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 san xuất đậu nành bị ngưng. Cây đậu nành đến Mỹ những năm 1800. Thời đó đậu nành được sử dụng như một ballast vật nặng để giữ cho tàu thuyền thăng bằng khi không có hàng) cho những thuyền có hành trình xa từ Trung Quốc và được dỡ hàng nhường chỗ cho hàng hóa trong chuyến đi kế tiếp. Vì tò mò, một vài nông dân đã trồng hạt đậu nành. 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 1898 Bộ 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 giàu protein và dầu. Người tiên phong về đậu nành William. J .Morse đã trai qua hai năm ở Trung Quốc và đã thu được 10000 giống đậu nành khác phục vụ cho mục đích nghiên cứu ở Mỹ. Năm 1920, tiến sĩ John Harvey Kellogg đã đề ra sự thay thế đậu nành vào bữa ăn và sữa đậu nành cho người tiêu dùng. Tuy nhiên nông dân Mỹ đã không nắm bắt thời cơ cho tới khi những cánh đồng đậu nành ở Trung Quốc bị tàn phá trong thế chiến thứ II và cuộc nội chiến ở Trung Quốc năm 1940. Ngày nay đậu nành đã trở nên phổ biến và được trồng ở rất nhiều nước trên thế 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 kha năng đi vào rễ và cố định đạm từ khí trời. Một cây đậu có khoang vài trăm nốt sần phân bố trên các rễ ở độ sâu 1m. Vi khuẩn thường xuyên xâm nhập vào rễ, ở phần giữa đỉnh rễ và lông hút nhỏ nhất, tạo thành một chuỗi nhiễm là một ống có lỗ hở. Mỗi vi khuẩn được bao bọc một màng tạo thành túi, nếu vi khuẩn đi vào chất nguyên sinh của tế bào rễ mà không được bọc một màng thì nó sẽ tạo thành nốt sần không có tác dụng. Ở trong 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 giữa nốt sần là tế bào nhu mô đầy túi Bacteroids. Túi Bacteroids chiếm 80% thể tích tế bào, còn lại 20% là nguyên sinh chất và các thành phần khác. Phần giữa của Bacteroids là những tế bào không bị nhiễm vi khuẩn và phân chia mạnh tạo thành ống dẫn nơi trao đổi giữa tế bào chủ và Bacteroids cố định đạm. Nốt sần có thể tăng trưởng đến 60 ngày thì bắt đầu giam tuổi thọ từ giữa và tiến dần ra ngoài, cuối cùng bị thối. Đạm được cố định ở Bacteroids. Enzyme nitrogenase nằm ở Bacteroids 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 dinitrogenase reductase. Trong quá trình cố định đạm sinh ra H 2 . Leghaemoglobin có ở trong nguyên sinh bao quanh Bacteroids và ở vỏ của Bacteroids, có vai trò đưa oxy vào mô nốt sần. San phẩm đầu tiên của cố định đạm là NH 3 do vi khuẩn Brady Rhizobium japonicum tiết ra hầu hết. NH3 sau đó chuyển hóa vào glutamin và glutamate ở cylosol tế bào chủ, các nhà khoa học cũng cho rằng NH 3 oxi hóa thành NO3- ở trong Bacteroids. Đậu nành thuộc nhóm vận chuyển ureide, allatoin và allansoic acid là dạng đạm chính được chuyển hóa từ nốt sần vào cây. Ureide thủy phân thành urê và glyoxylate dưới sự xúc tác của allantoinase và allantoicase cho thấy trong quá trình chuyển hóa của allantoase dưới xúc tác của allantoicase. Allantoicase được hình thành được hình thành dưới xúc tác của ureidoglycolase, nó chuyển thành glyoxylate và hai phân tử urê tiếp theo lại được chuyển hóa do men urease thành amin acid. Urease có mặt trong các bộ phận của cây. Hoạt tính urease bị ức chế do thiếu nitơ nhưng Ni kích thích hoạt tính của urease, khi thiếu Ni dù đậu trồng ở điều kiện có nitơ, NO3- hay NH4 thì hiện tượng bị độc do urê có thể xay ra, do đó urê là san phẩm của quá trình chuyển hóa nitơ trong điều kiện cố định hay không cố định đạm. Cây đậu nành cho nhiều hoa nhưng tỷ lệ hoa không thành qua chiếm 20-80%. Đậu nành có hoa dạng cánh bướm đặc trưng, ống đài năm cánh không bằng nhau. Tràng hoa gồm cánh hoa cờ phía sau, hai cánh bên và hai cánh thìa phía trước tiếp xúc nhau nhưng không dính vào nhau. Bộ nhị gồm 10 nhị chia làm hai nhóm, nhóm 1 gồm 9 nhị và cuống dính với nhau thành một khối, nhóm 2 chỉ có một nhụy hoa, nhụy hoa có một là noãn. Vòi nhụy cong về phía nhị. Hình: Cây đậu nành Hạt đậu nành cũng như hạt của nhiều loại họ đậu khác là không có nội nhũ mà chỉ có một lớp vỏ bao quanh một phôi lớn. Hình dạng hạt có hình cầu, dẹt, dài và oval. Ở hạt trưởng thành, đầu của rốn là lỗ noãn, lỗ này được bao phủ bởi một lớp 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 lớp tế bào mô đậu có lớp cutin che phủ nên sự trao đổi khí không xay ra, sự trao đổi khí giữa phôi và mội trường qua rốn hạt. Những manh của nội nhũ bị ép chặt vào vỏ hạt. Lớp ngoài nội nhũ gọi là lớp aleuron gồm những tế bào hình lập phương nhỏ chứa đầy đạm. 2. Thành phần hóa học của đậu nành: Thành phần hóa học của đậu nành Thành phần Giá trị hóa học Độ ẩm 8-10% Protein 35-45% Lipid 15-20% Hydratecarbon 15-16% Cellulose 4-6% Vitamin A 710 UI Vitamin B1 300 UI Vitamin B2 90 UI Vitamin C 11 UI Muối khoáng 4,6% Hàm lượng acid amin không thay thế trong protein đậu nành Các acid amin Giá trị không thay thế Tryptophan 1,1% Leucine 8,4% Isoleucine 5,8% Valine 5,8% Threonine 4,8% Lysine 6,0% Methionine 1,4% Phenylalanine 3,8% Các acid béo không thay thế có giá trị dinh dưỡng cao Dạng Các acid béo Giá trị Acid linoleic 52-65% Không Acid linolenoic 2-3% no Acid oleic 25-36% Acid panmitic 6-8% Acid stearic 3-5% Acid arachidoic 0,1-1,0% No Carbohydrates trong đậu nành thường có : các polysaccharide không hòa tan như hemicellulose, các peptin, cellulose và các oligosaccharide như hexose, rafinose, stachiose, verbascose. Tro của đậu nành rất giàu sắt và kẽm. III. Protein đậu nành: 1. Thành phần Protein đậu nành: Sau khi hoà tan trong nước hoặc ở PH kiềm nhẹ, các protein của đậu nành có thể tách ra nhiều đoạn bằng các sắc kí thấm gel, bằng điện di, bằng siên li tâm…..Với phương pháp siên li tâm người ta tách ra được 4 đoạn với ứng với các hệ số sa lắng S20,W là 2, 7, 11, 15 Đọan Tỷ lệ % trọng lượng) Các hợp phần prôtêin 2S 7S 11S 15S ~15 ~35 ~40 ~10 Các Xitocrom chất C kìm hãm tripxin amilaz a Lipoxi genaza Hema- Globulin Globuli glutinin 7S n 11S Khối 7860- 12000 lượng 21500 phân tử 62000 10200 0 110000 140000 320000- 600000 350000 175000 Tỷ lệ và đặc trưng của các đọan protêin hòa tan trong nước của đậu tương Các globulin 7S và 11 S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt. Tỷ lệ nằm giữa 0,5 và 3 a. Globulin 11S: được cấu tạo từ 12 “tiểu phần” tương đối ưa béo : +6 tiểu phần có tính axit A) +6 tiểu phần có tính kiềm B) Người ta đã biết “tiểu phần” khởi đầu AB là đơn chuỗi được tách ra do sự thủy phân ở gian đọan cuối “ribosom”. Polipeptit A luôn luôn gắn liền với B qua cầu đisunfua. Do đó người ta cũng có thể coi glixinin được cấu tạo từ 6 “tiểu phần” AB. Mô hình cấu trúc của Globulin 11 S hay glixinin: các đơn vị được sắp xếp thành hai hình sáu cạnh chồng lên nhau tạo cho phân tử có 1 hình thể cầu rắn chắc. Mỗi tiểu phần A sẽ nằm gần 3 tiểu phần B và ngược lại. Trong phân tử có từ 42 đến 46 nguyên tử S ở dưới dạng các cầu disunfua nối các dưới đơn vị hoặc trong nội bộ một dưới đơn vị. Sự có mặt một nhóm tiol sẽ làm dễ dàng cho sự trao đổi cầu disunfua H1.Glixinin gồm 6 “tiểu phần” AB H2. Sơ đồ cấu trúc của phân tử Glixinin A- tiểu phần có tính axít B- tiểu phần có tính kiềm H3. Phân tử glixinin Glixinin dễ dàng phân li thành các “tiểu phần” của mình khi gia nhiệt đến 80 C, ở lực ion thấp 0,01), ở PH axit hay kiềm hoặc khi có mặt urea, chất tẩy rửa hoặc là tác nhân khử. Khi lực ion cao hơn thì cấu trúc bậc bốn lại bền vững. Ở pH trung tính và có lực ion bằng 0.1 glixinin tự liên hợp lại nhưng mức độ trùng hợp còn bé. 0 b. Globulin 7S: là -conglixinin, thường chiếm gần 35% trọng lượng protein của hạt, là một glucoprotein chứa gần 5% gluxit. Phân tử cấu tạo nên từ 3 tiểu phần , ’, và  , có tính axit. + Các tiểu phần , ’ M~ 54000) có thành phần axit amin rất giống nhau, thiếu xistein và xistin. + tiểu phần  M~42000) không chứa xistein và metionin. Ơ PH giửa 5 và 10, khi lực ion yếu M~0,1), -conglixinin tạo thành 1 dime gồm 6 tiểu phần M~370000).Khi ở môi trường axit hoặc bazơ hay khi thẩm tích ở lực ion 0,5 thì phân tử sẽ tự phân li thành các tiểu phần. Sơ đồ các tiểu phần của 7S Trong các thực phẩm có PH trung tính và không được gia nhiệt thì các globulin 7S và 11S nói chung đều ở trạng thái hoạt động, không bị biến tính, phân tử ở dạng dime 7S) và oligome 11S) vì lực ion yếu.Các xử lí nhiệt và thay đổi PH sẽ làm biến tính cấu trúc bậc 2, bậc 3 và bậc 4. Trong đọan 7S còn có: + Các hemaglutinin lectin) mà phân tử của chúng có thể tạo phức khá bền vững với các hợp chất gluxit.Tương tác giữa các lectin với các glucoprotein có mặt trên bề mặt các hồng cầu sẽ làm ngưng kết các tế bào này. Loại carbonhydrat này chứa prôtêin được cho là thành phần tạo nên 4 subunits không đồng nhất, mỗi loại có phân tử lượng dao động từ 30.000 đến 120.000. Trong vài loại thực phẩm hemaglutinin được chỉ ra là làm giam sự tiêu thụ của prôtêin nhưng chúng không làm anh hưởng đến chất lượng của prôtêin đậu nành. +Các chất kìm hãm proteaza như antitripxin Kunitz, antitripxin Bowman- Birk + Có thể bị khử hoạt nếu san phẩm được gia nhiệt đầy đủ trong điều kiện môi trường ấm. + Lipoxygenase là 1 lọai prôtêin có phân tử lượng khỏang 105.000. Enzym này tạo nên cấu trúc của hydroperoxides bằng cách thêm oxygen vào nối đôi của axit linoleic và linolinic. Sự đứt gãy của hydroperoxides có thể dẫn đến sự ôxi hóa lipit và sự tạo thành flavor trong prôtêin đậu nành. 10 loại hương đậu có liên quan tới prôtêin đậu nành được cho là đến từ sự biến tính do ôxi hóa của lipid có liên kết chặt chẽ với phân tử prôtêin. Phân tử -conglixinin c. Chuỗi 2S: Chứa từ 8-22% prôtêin đậu nành và bao gồm 1 số enzym. Phân tử lượng trung bình 26.000. Chứa chất ức chế trypsin. Phần nhỏ hơn của những chất ức chế này là chất ức chế Bowman-Birk, gồm 71 amino axit không tan có phân tử lượng 7861. Mặc dù phân tử lượng nhỏ nhưng prôtêin này có thể tạo dime, trime hoặc liên kết với các prôtêin khác. 1 lọai chất ức chế trypsin khác là Kunitz. Nó lớn hơn nhiều, gồm 181 axit amin và có phân tử lượng 21.500. Prôtêin này có 2 cầu disunfua và không được chắc như Bowman-Birk Là 1 loại prôtêin có tính đối xứng cao bao gồm nhiều vòng liên kết chặt chẽ. Những vòng này được giữ chặt bởi 7 liên kết disunfit. Trong khi tổng lượng prôtêin đậu nành có rất ít lưu hùynh thì chất ức chế này có nhiều systein. Tác dụng ức chế trypsin là do liên kết giữa lysin-16 và serine-17, thường thì trypsin có thể tách liên kết Lys-Ser, nhưng cấu trúc vòng ngăn quá trình tách xay ra. Vì vậy, trypsin bám vào phân tử , nhưng không tách được liên kết, từ đó không được giai phóng để tách liên kết khác. Ơ 1 đầu khác của phân tử Leucine-43 và serine-44 gây ra tác dụng tương tự với chymotrypsin. Do có nhiều liên kết disunfit nên phân tử prôtêin nhỏ này có cấu trúc vững chắc, bền ới nhiệt, khó bị biến tính. Liên kết giữa Arginine-63 và isoleucine-64 tạo cơ chế ức chế động. Trypsin có thể tách liên kết này nhưng nó không thể được giai phóng khi tiếp xúc với liên kết đó. Chuỗi 3 chỉ ra liên kết phức tạp giữa Kunitz và porcine trypsin. Liên kết Arg-Ile tiếp xúc với phần hoạt động của phân tử trypsin. Phổ tia X cho thấy có đến 300 nguyên tử ở chỗ tiếp xúc 2 prôtêin này nên chất ức chế đủ mạnh để vô hoạt trypsin. 2. Tính chất của Protein đậu nành: a. Sự phân li và sự tập hợp của protein đậu nành: Khi đun nóng dung dịch -conglixinin loãng ở PH=7-8 và lực ion yếu, đến 100 C thì các phân tử của chúng sẽ phân li thành các tiểu phần mà không kèm theo các hiện tượng tập hợp phân tử. 0 Khi gia nhiệt đến 1000C dung dịch glixinin có nồng độ loãng <1%P/V), ở PH=7-7,6 và lực ion 0,2-0,4 thì các phân tử cũng phân li thành các tiểu phần và sau đó thì tập hợp lại. Khi đun nóng đến 800C một dung dịch vừa chứa glixinin và -conglixinin có nồn độ loãng <1%P/V protein) ở PH =8 thì các phan ứng phân li và tập hợp sẽ xay ra. Các giai đoạn: Sự phân li glixinin Sự phân li của -conglixinin thành 3 tiểu phần axit mang điện tích âm, sự phân li này xay ra đồng thời với sự phân li của glixinin. Một phức hợp hoà tan được tạo thành giữa một dưới đơn vị -conglixinin và 1 dưới đơn vị mang điện tích ngược dấu nên phức này ổn định nhờ lực tĩnh điện. Phức này hoà tan do tổng điện tích là âm. Nếu đưa lực ion của dung dịch lên 0,5 bằng cách thêm NaCl 0,5M) thì các ion Na và Cl- sẽ thủ tiêu lực hút tĩnh điện giửa hai dưới đơn vị của phức. Khi đó các dưới đơn vị kiềm tính giai phóng sẽ tự tập hợp lại và kết tủa do các tương tác ưa béo trong khi đó các dưới đơn vị -conglixinin háo nước hơn nên vẫn ở trạng thái hoà tan. + Khi đun nóng dung dịch protein đậu nành 1% đến 95 0C ở PH =7 không có các khử với các lực ion khác nhau người ta thấy quá trình tập hợp sẽ thuận lợi khi lực ion tăng 0 đến 0,2 M. Tốc độ tập hợp sẽ tăng trong khoang PH từ 4 đến 6 nhưng sẽ gần bằng 0 khi PH axit hoặc kiềm. b. Sự tạo gel của protein đậu nành: Khi dung dịch protein đậu nành có nồng độ đậm đặc >5% P/V) được đun nóng ở PH gần trung tính thì sẽ tao gel. Dung dịch đầu tiên qua một trạng thái lỏng có độ nhớt tăng cao, giai đọan tiền gel. Khi lực ion còn yếu thì trạng thái này sẽ xay ra từ lúc 70 0C là thời điểm mà conglixinin được giãn mạch hoàn toàn. Khi lực ion cao thì việc tăng độ nhớt chỉ xay ra ở nhiệt độ cao hơn. Việc tạo thành gel protein sẽ phụ thuộc vào cân bằng giữa liên kết protein – nước và liên kết protein – protein. Độ cứng của gel protein đâu nành sẽ giam cùng nồng độ NaCl và khi vượt quá một nhiệt độ nào đó. Axit hoá dung dịch protein đậu nành đến PH =5,5 hoặc thêm ion Ca 2+ sẽ làm đông tụ protein thành từng cục tương đối đàn hồi. Nếu đun nóng các cục đã thu được bằng kết tủa đẳng điện hoặc bằng canxi sẽ làm các chuổi polypeptide bị giãn mạch và tạo nên một mạng lưới protein ba chiều có kết cấu của một gel thực thụ. Sự tạo thành gel của protein đậu nành cũng có thể thực hiện bằng kiềm hoá rồi tiếp đó trung hoà, protelizo hạn chế hoặc thêm các dung môi có thể hoà lẩn được với nước như rượu hoặc glycol. Ca glixinin lẫn -conglixinin đều bị biến tính khi tiếp xúc với hỗn hợp nước etanol có hàm lượng rượu trên 20%. Rượu càng kị nước có nghĩa là mạch cacbon càng dài thì giãn mạch protein càng nhanh và độ cứng của gel thu được càng lớn. Giữa các aa không cực và rượu đã xay ra các tương tác ưa béo. Khi nồng độ rượu vượt quá 40% thì xay ra các hiện tượng đông tụ nhưng không tạo ra gel, có thể là do giam hoạt độ nước nên các liên kết protein – nước đã bị thay thế bằng các liên kết protein – protein. c. Một vài tính chất khác: Prôtêin đậu nành cực kỳ bền nhiệt, có thể chịu nhiệt đến 77 oC. Tuy nhiên ở nhiệt độ đó prôtêin không thể tan trở lại. Protein đậu nành có thể bền nhiệt đến 100 oC. Khi thêm vào các yếu tố làm tăng lức ion 7S globulin 7S nhạy với nhiệt hơn. Trong phần lớn các ứng dụng của đậu nành việc gia nhiệt thấp để vô hoạt các enzym là cần thiết. Tuy nhiên trong vài ứng dụng, prôtêin đậu nành gia nhiệt ở nhiệt độ thấp được thêm vào các chất có chứa lipoxygenase hoạt động. Những ứng dụng đặc biệt này đòi hỏi phai xay ra sự ôxy hóa. Sự ôxy hóa này có thể gây ra sự phá hủy màu sắc và vì thế tẩy trắng san phẩm. Nó cũng có thể gây ra sự ôxy hóa những nhóm sunfit tự do từ liên kết disunfua. Ca 2 chức năng này đều quan trọng trong việc chuẩn bị bột nguyên liệu cho công nghiệp làm bánh. 3. Giá trị dinh dưỡng: Protein của đậu nành có giá trị cao không chỉ về san lượng thu hoạch mà nó chứa đầy đủ tám loại amino acids thiết yếu essential amino acids) cho cơ thể con người. Hàm lượng của các chất amino acids này tương đương với hàm lượng của các chất amino acids của trứng gà, đặc biệt là của tryptophan rất cao, gần gấp rưỡi của trứng. Vì thế m khi nĩi đến giá trị của protein ở đậu nành cao là nói đến hàm lượng lớn của nó ca sự đầy đủ và cân đối của tám loại amino acids. Đậu nành là một loại thực vật quen thuộc đối với người Việt Nam mình. Nĩ l một thứ nguyên liệu dùng để chế biến các loại tương, chao, đậu hủ và một số thực phẩm chay lạt khác. Hiện nay trên thế giới người ta san xuất rất nhiều đậu nành để làm thực phẩm cho người và cho gia súc. Đối với các loại rau qua, ngũ cốc và thịt động vật, đậu nành chứa một trữ lượng chất Protein dồi dào hơn ca. Protein trong đậu nành và các thực phẩm từ đậu nành rất dễ tiêu hóa. Ví dụ như đậu hũ, kha năng tiêu hoá là 92%, bột đậu nành khoang 85 đến 90%. Hạt đậu nành luộc hay rang khó tiêu hoá hơn, khoang 68% Protein của đậu nành không có cholesterol, và ít chất béo bo hịa saturated fats thường có nơi thịt động vật. Ngoài ra trong đậu nành có nhiều vitamin B hơn bất cứ thực phẩm nào, đậu nành cũng chứa nhiều vitamin A, D và các chất khoáng khác. Ðậu nành chứa hàm lượng dầu béo cao hơn các loại đậu khác nên được coi là loại cây cung cấp dầu thao mộc. Chất béo lipid của đậu nành có chứa một tỷ lệ cao chất fatty acid không bão hòa unsaturated fats), có mùi vị thơm ngon, cho nên dùng dầu đậu nành thay thế cho mỡ động vật có thể tránh được bệnh xơ cứng động mạch. Tình trạng ngày nay khác, thực phẩm chứa thêm nhiều thứ khác ngoài các chất dinh dưỡng trên, như các hóa chất thao mộc phytochemicals) có kha năng ngăn ngừa và trị liệu bệnh tật vừa mới được khám phá, cho nên chúng ta cần phai hiểu biết thêm những khám phá mới của khoa học để chọn lựa thực phẩm có lợi nhất cho sức khỏe của chúng ta. Chúng tôi nghĩ rằng thực phẩm có chứa các chất phytochemicals sẽ là thực phẩm của thế kỷ thứ 21. Trước khi trình bày về phytochemicals trong đậu nành, chúng tôi nói sơ qua về thành phần dinh dưỡng chính trong đậu nành, mà trước tiên là protein. 4. Các loại chếế phẩm từ protein đậu nành: a. Bôt đậu nành (Soy Flour), Soy grit (đậu nành manh), Soy flake (đậu nành vay) Soy flour, soy flakes và soy grit có hàm lượng protein cao, chứa từ 50-52% protein và chưa được tinh chế Mùi vị như đậu nành nguyên hạt và còn giữ nguyên các dưỡng chất của hạt đậu nành như isoflavone, khoáng, xơ…). Trong tiến trình phá vỡ hạt, người ta lấy chất dầu ra khỏi những manh vụn, sau đó đưa qua hệ thống sàng lọc, từ những manh vụn lớn, manh vụn nhỏ rồi tới bột. Soy flour là loại chế phẩm protein đậu nành đơn gian nhất. Nó được xay và sàng lọc thu dạng bột mịn. Không có sự khác biệt nhiều giữa soy grit và soy flake. Soy grit được nghiền từ hạt đậu nành tách vỏ, nên nó giống như là soy flour ở dạng bột hạt to và thô. Còn soy flake được làm từ đậu nành tách vỏ, nghiền vỡ rồi qua máy cán. Soy grit nấu nhanh hơn và có nhiều chất sợi. Các dạng trên thường được xử lý nhiệt như rang để tăng độ tiêu hóa và tách béo để kéo dài thời gian bao quan. Khi đó ta sẽ có các san phẩm tách béo defatted) tương ứng. Các san phẩm này có thể được dùng thêmvào khi nấu các loại ngũ cốc, bánh mì, súp, thịt viên, thịt hầm… nhằm cai thiện cấu trúc và giá trị dinh dưỡng. b. Soy Protein Concentrate (SPC) Chứa khoang 70 phần trăm protein, được làm từ đậu nành nhóm 1 sau khi một lần nữa loại bỏ chất dầu và các carbohydrate hòa tan soluble carbohydrates). Bột này đắt hơn ba lần nhóm 1, thường dùng để làm gia thịt bằm ground meat), thức ăn sáng breakfast cereals) và thức ăn cho trẻ sơ sinh baby food). c. Textured Soy Proteins (TSP) Chứa khoang 52% protein, được làm bởi defatted soy flour dưới áp suất và độ nóng cao kết hợp với công nghệ ép đùn extrusion) để tạo thành sợi textured), sau đó thêm màu và gia vị để giống như mùi vị thực phẩm có nguồn gốc thịt